CN109071011A - 具有偏移推进机构的六自由度航空载具 - Google Patents

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Abstract

一种航空载具(100、200、300、……、2300)，诸如无人航空载具(“UAV”)，所述航空载具包括多个机动性推进机构(102、202、302、……、2302)，所述多个机动性推进机构使得所述航空载具能够以六个自由度(波动、摇摆、升降、俯仰、偏航和滚转)中的任一者移动。所述航空载具还可包括提升推进机构，所述提升推进机构操作用于产生足以将所述航空载具保持在一定高度的力。

Description

具有偏移推进机构的六自由度航空载具
相关申请案的交叉引用
本申请要求2016年12月20日提交的标题为“Six Degree Of Freedom Aerial VehicleWith Offset Propulsion Mechanisms”的美国专利申请号15/384,899和2016年3月1日提交的标题为“Six Degree Of Freedom Aerial Vehicle”的美国专利申请号15/057,919的优先权，所述专利申请中的每一者通过引用方式整体并入本文。
背景技术
诸如无人航空载具(“UAV”)、地面和水上自动载具等无人载具的使用持续增加。例如，业余爱好者经常使用UAV来获得建筑物、地形等的航拍图像。同样，无人地面装置通常用于物料搬运设施，以自动在设施内运输存货。虽然这些载具存在许多有益用途，但它们也具有许多缺点。例如，由于当前设计的限制，无人航空载具通常设计用于提高灵活性或效率，但却无法同时兼顾这两者。同样，航空载具设计为仅以四个自由度(即俯仰、偏航、滚转和升降)操作。
附图说明
参考附图来描述详细说明。在附图中，附图标记中最左侧的数字标识出现所述附图标记的图。
图1描绘了根据一种实施方案的航空载具的示意图。
图2是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着X方向波动。
图3是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Y方向摇摆。
图4是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Z方向升降。
图5是根据一种实施方案的图1所示航空载具的推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具俯仰。
图6是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具偏航。
图7是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具滚转。
图8描绘了根据一种实施方案的航空载具的示意图。
图9是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着X方向波动。
图10是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Z方向升降。
图11是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Y方向摇摆。
图12是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具偏航。
图13是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具俯仰。
图14是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具滚转。
图15是根据一种实施方案的示出示例性机动性过程的流程图。
图16示出了根据一种实施方案的无人航空载具控制系统的各种部件的框图。
图17描绘了根据一种实施方案的航空载具的示意图。
图18是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着X方向波动。
图19是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Y方向摇摆。
图20是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Z方向悬停或升降。
图21是根据一种实施方案的图17所示航空载具的推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具俯仰。
图22是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具偏航。
图23是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具滚转。
虽然本文中以举例的方式描述了实施方案，但本领域技术人员将认识到，实施方案并不限于所描述的示例或附图。应理解，附图和及其详细描述并不意图将实施方案限制于所公开的具体形式，而正相反，其意图是涵盖落入由所附权利要求限定的精神和范围内的所有修改、等效形式和替代方案。本文中使用的标题仅是出于组织目的，而不意在用于限制本说明书或权利要求书的范围。如贯穿本申请所使用，词语“可”是以许可意义使用(即意指具有可能性)，而非以强制意义使用(即意指必须)。类似地，词语“包括(include)”、“包括(including)”及“包括(includes)”意指包括但不限于。另外，如本文所用，术语“耦接”可指两个或两个以上部件连接在一起，不论所述连接是永久的(例如，焊接的)还是暂时的(例如，栓接的)，是直接的还是间接的(例如，通过中间物)、机械的、化学的、光学的还是电气的。此外，如本文所用，“水平”飞行是指在基本上平行于地面(例如，海平面)的方向上行进的飞行，并且“垂直”飞行是指从地球中心基本上径向向外行进的飞行。普通技术人员应理解，轨迹可以包括“水平”飞行矢量和“垂直”飞行矢量这两个分量。
具体实施方式
本公开描述了航空载具，诸如以六个自由度操作的UAV (例如，四轴飞行器、六轴飞行器、七轴飞行器、八轴飞行器)。具体地，如本文所述，航空载具可有效地以三个旋转自由度(俯仰、偏航和滚转)中的任一者旋转，并且/或者以三个平移自由度(波动、升降和摇摆)中的任一者平移。例如，航空载具可包括六个机动性推进机构，这些推进机构可被单独激活以致使航空载具以六个自由度中的任何一者或多者移动。同样，在一些实施方案中，航空载具可包括提升推进机构，该提升推进机构可以用于产生足以提升航空载具和任何附接的有效载荷的提升力。
提升推进机构提高了航空载具的效率，并且允许机动性推进机构在更宽的旋转速度范围内操作以操纵航空载具。例如，提升推进机构的尺寸可大于机动性推进机构，并且基于航空载具的质量和任何预期的有效载荷进行选择。在一种实施方案中，可以选择提升推进机构，使得当产生大致等于施加到航空载具的重力并且与该重力相反的力时，提升推进机构在其最有效的范围内操作。
提升马达可以设计成具有比机动性马达更大、更有效的马达，并且提升螺旋桨可以具有比机动性螺旋桨更大的直径。提升马达和提升螺旋桨的主要目的是为航空载具提供升力和动力效率。例如，提升马达和提升螺旋桨可以朝向航空载具机身的中心定位，并且/或者定位在航空载具的大致重心位置。
相比之下，机动性马达可以配置有更小、更灵活的马达，并且机动性螺旋桨可以是设计用于为航空载具提供高灵活性和机动性的更小的螺旋桨。机动性马达的主要目的是操纵航空载具并在需要时提供高灵活性。
在运输期间，航空载具通常必须进行机动以改变航线、规避障碍物、导航、上升、下降等。例如，当航空载具着陆、起飞或在具有许多物体的区域时(例如，密集区域，诸如社区、街道等)，航空载具必须进行机动，因为该航空载具在空中导航穿过该区域。目前的航空载具，诸如四轴飞行器或八轴飞行器，被限制为四个自由度(俯仰、偏航、滚转和升降)。如果命令航空载具波动和/或摇摆，则其必须利用这四个自由度(俯仰、偏航、滚转和升降)中的一者或多者执行命令的机动。例如，如果命令航空载具向前波动，则航空载具必须向前俯仰，使得来自推进机构的推力提供升力和推力两者以向前推进航空载具。
本文所述的推进机构除了能够提升航空载具并使航空载具以所述六个自由度中的任何一者移动之外，还使得航空载具能够沿任何方向并以任何取向在空中导航。
如本文所用，“物料搬运设施”可包括但不限于仓库、配送中心、直通配送设施、订单履行设施、包装设施、运输设施、租赁设施、图书馆、零售商店、批发商店、博物馆或用于执行物料(存货)搬运的一个或多个功能的其他设施或设施组合。如本文所用，“投递位置”是指可投递一个或多个存货物品(本文中也称为有效载荷)的任何位置。例如，投递位置可为私人住所、商务场所、物料搬运设施内的位置(例如，包装站、存货仓库)或用户或存货所处的任何位置等。存货或物品可为可使用航空载具运输的任何实物。例如，由本文讨论的航空载具的有效载荷携带的物品可以由电子商务网站的客户订购并且由航空载具空中投递到投递位置。
图1示出了根据一种实施方案的航空载具100的视图。航空载具100包括六个机动性马达101-1、101-2、101-3、101-4、101-5和101-6以及围绕航空载具100的机身间隔开的对应的机动性螺旋桨104-1、104-2、104-3、104-4、104-5和104-6。螺旋桨104可以是任何形式的螺旋桨(例如，石墨、碳纤维)并且可以采用任何尺寸。例如，机动性螺旋桨可以是直径为10英寸至12英寸的碳纤维螺旋桨。
一些机动性螺旋桨的形式和/或尺寸可以与其他机动性螺旋桨不同。同样，机动性马达101可以是任何形式的马达诸如直流(“DC”)无刷马达，并且可以具有足以使对应机动性螺旋桨旋转的尺寸。同样，在一些实施方案中，一些机动性马达101的尺寸和/或类型可以与其他机动性马达101不同。在一些实施方案中，机动性马达可以沿任一方向旋转，使得由机动性螺旋桨产生的力可以是正向力(当沿第一方向旋转时)或负向力(当沿第二方向旋转时)。替代地或除此之外，机动性螺旋桨的桨片的间距可以是可变的。通过改变桨片的间距，可以将机动性螺旋桨产生的力改变为正方向或负方向。
每对机动性马达101和对应的机动性螺旋桨在本文中将统称为机动性推进机构102，诸如机动性推进机构102-1、102-2、102-3、102-4、102-5和102-6。同样，尽管图1中所示的示例描绘了机动性推进机构102包括机动性马达101和机动性螺旋桨104，但在其他实施方案中，可以利用其他形式的推进设备作为机动性推进机构102。例如，航空载具100的机动性推进机构102中的一者或多者可以利用风扇、喷射器、涡轮喷气发动机、涡轮风扇、喷气发动机和/或类似设备操纵航空载具。一般而言，如本文所用，机动性推进机构102包括任何形式的推进机构，其能够单独和/或与其他推进机构组合产生足以操纵航空载具的力。此外，在选定的实施方案中，可以配置推进机构(例如，102-1、102-2、102-3、102-4、102-5和102-6)，使得可以动态地修改它们的各个取向(例如，从垂直取向变为水平取向)。例如，如果航空载具沿着水平方向导航，则推进机构102-1、102-3、102-5中的一者或多者可以改变取向以提供水平推力从而水平地推进航空载具。同样，推进机构中的一者或多者可以沿着其他方向取向，以为其他导航机动提供推力。
同样，虽然本文的示例描述了能够在任一方向上产生力的推进机构，但在一些实施方案中，机动性机构可仅在单个方向上产生力。然而，可以调节可操纵机构的取向，使得力可以沿着正方向、负方向和/或任何其他方向取向。
如图所示，机动性推进机构102可以以不同的角度取向。如图1所示，机动性推进机构102-1、102-3和102-5沿着与提升推进机构大致相同的方向取向，使得由机动性推进机构102-1、102-3、102-5中的每一者产生的力大致平行于由提升推进机构产生的力。机动性推进机构102-2、102-4和102-6取向成大致垂直于提升推进机构，使得由机动性推进机构102-2、102-4、102-6产生的力大致垂直于由提升推进机构和机动性推进机构102-1、102-3和102-5产生的力。
为了便于讨论，对准成使得它们产生的力与由提升推进机构产生的力大致平行的机动性推进机构将被称为垂直对准的机动性推进机构。对准成使得它们产生的力与由提升推进机构产生的力大致垂直的机动性推进机构在本文中将被称为水平对准的机动性推进机构。
在该示例中，机动性推进机构102中的每一者定位在大致同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且彼此间隔大致60度，使得机动性推进机构102定位成彼此相距大致相等的距离并且围绕航空载具100的周边。然而，在其他实施方案中，机动性推进机构之间的间距可以不同。例如，垂直对准的机动性推进机构102-1、102-3和102-5可分别大致相等地间隔120度，并且水平对准的机动性推进机构102-2、102-4和102-6中的每一者也可大致相等地间隔120度。然而，垂直对准的机动性推进机构与水平对准的机动性推进机构之间的间距可能不相等。例如，垂直对准的机动性推进机构102-1、102-3和102-5可以定位在大致0度、大致120度和大致240度的位置，并且水平对准的机动性推进机构可以定位在大致10度、大致130度和大致250度的位置。
在其他实施方案中，机动性推进机构可以具有其他对准。同样，在其他实施方案中，可以存在更少或额外的垂直对准的机动性推进机构和/或更少或额外的垂直对准的机动性推进机构。
除了机动性推进机构102之外，航空载具100还可包括一个或多个提升马达108和对应的提升螺旋桨106。提升马达和对应的提升螺旋桨具有一定的尺寸和配置，以产生提升航空载具和任何接合的有效载荷的力，使得航空载具可以在空中导航。例如，提升螺旋桨可以是直径为29英寸至32英寸的碳纤维螺旋桨。
在一些实施方案中，提升马达108和对应的提升螺旋桨106的尺寸可以设计成使得它们能够产生与施加到航空载具100的重力大致相等且相反的力。例如，如果不带有效载荷的航空载具的质量是20.00千克(kg)，则作用在航空载具上的重力是196.20牛顿(N)。如果航空载具设计为承载质量在0.00kg至8.00kg之间的有效载荷，则可以选择提升马达和提升螺旋桨，使得当产生196.00N至275.00N之间的力时，提升马达在其最高功率效率范围内运行。
关于包括提升螺旋桨、提升马达、机动性螺旋桨和机动性马达的航空载具的附加信息可以在2015年2月2日提交的标题为“MANEUVERING AN UNMANNED AERIAL VEHICLEWITHOUT CONSIDERING THE EFFECTS OF GRAVITY”的共同未决美国专利申请号14/611,983中找到，所述专利申请的内容通过引用方式整体并入本文。
每个提升马达108和对应的提升螺旋桨106在本文中统称为提升推进机构。同样，尽管图1中所示的示例描述了提升推进机构包括提升马达108和提升螺旋桨106，但在其他实施方案中，可以利用其他形式的推进设备作为提升推进机构。例如，航空载具的提升推进机构中的一者或多者可以利用风扇、喷射器、涡轮喷气发动机、涡轮风扇、喷气发动机和/或类似设备提升航空载具。一般而言，如本文所用，提升推进机构包括任何形式的推进机构，其能够单独和/或与其他推进机构组合产生足以提升航空载具和任何附接有效载荷的力。
为了抵消提升螺旋桨106的动量角，机动性螺旋桨104中的一者或多者可以沿着与提升螺旋桨106相反的方向旋转，以防止航空载具100随着提升螺旋桨106的旋转而旋转。
航空载具100的机身或外壳可同样具有任何合适的材料诸如石墨、碳纤维和/或铝。在该示例中，航空载具100的机身包括围绕提升螺旋桨106的周边护罩110和从航空载具的中心部分径向延伸的六个臂105-1、105-2、105-3、105-4、105-5和105-6。在该示例中，每个臂耦接到并形成中心部分，并且提升马达108也安装到中心部分。耦接到臂105-1、105-2、105-3、105-4、105-5和105-6的相对端的是上面讨论的机动性推进机构102。另外，如上所述，可以通过改变从航空载具100的中心部分延伸的臂105中的一者或多者的位置以改变不同机动性推进机构之间的间距。
虽然图1所示实施方案包括从航空载具100的中心部分径向延伸以形成航空载具的框架或机身的六个臂105，但在其他实施方案中，可以具有更少或额外的臂。例如，航空载具可包括支撑臂，所述支撑臂在臂105之间延伸并且为航空载具提供额外支撑并且/或者支撑有效载荷接合机构112。航空载具的臂105、护罩110和/或有效载荷接合机构112可由任何类型的材料形成，包括但不限于石墨、碳纤维、铝、钛、凯夫拉尔(Kevlar)等。
如上所述，在航空载具100的所示配置中，三个机动性推进机构102-1、102-3和102-5垂直对准，并且三个机动性推进机构102-2、102-4和102-6水平对准。利用这种配置，航空载具100可以沿着任何方向并以任何取向在空中导航。
例如，航空载具100可以以关于图2至图7描述的航向和方向导航。其中，机动性推进机构102-6被指示为沿着航向的方向，并且航空载具100被取向成使得提升推进机构和机动性推进机构102-1、102-3和102-5取向产生垂直力，该垂直力与作用在航空载具上的重力相反。然而，在其他实施方案中，航空载具可以沿着任何其他航向在空中导航。同样，航空载具可以具有任何取向。例如，航空载具可以垂直取向，使得提升推进机构对准成基本上垂直于作用在载具上的重力。在这样的取向中，当产生力时提升推进机构和/或机动性推进机构102-1、102-3和102-5将产生大致垂直于作用在航空载具100上的重力的力。同样，机动性推进机构102-2、102-4和102-6可用于产生与作用在载具上的重力相反的力，以保持航空载具的高度。在其他取向上，提升推进机构和/或机动性推进机构的一个或多个组合可用于产生提升力以将航空载具保持在某个高度，并且产生其他力以在空中操纵航空载具100。
在一些实施方案中，有效载荷接合机构112可耦接到臂105中的一者或多者并且被配置为选择性地接合和/或脱离有效载荷。同样耦接到臂105中的一者或多者和/或包括在臂105中的一者或多者内的是航空载具控制系统111和一个或多个动力模块118，诸如电池。在该示例中，航空载具控制系统111安装在臂105-5内，并且动力模块118安装到臂105-3。如下面关于图16进一步详细讨论的，航空载具控制系统111控制航空载具100的操作、路线、导航、通信、提升马达控制、机动性马达控制和/或有效载荷接合机构112。
动力模块118可以可移除地安装到航空载具100。航空载具的动力模块118可能呈电池动力、太阳能动力、燃气动力、超级电容器、燃料电池、替代发电源或其组合的形式。动力模块118耦接到航空载具控制系统111、推进机构和有效载荷接合机构并为其提供动力。
在一些实施方案中，动力模块中的一者或多者可以被配置为使得其可以被自动地移除和/或用另一个动力模块替换。例如，当航空载具在投递位置、中继位置和/或物料搬运设施处着陆时，航空载具可在所述位置处接合将再次为动力模块充电的充电构件。
如上所述，航空载具100还可包括有效载荷接合机构112。有效载荷接合机构可以被配置为接合和脱离物品和/或容纳物品的容器。在该示例中，有效载荷接合机构定位在航空载具100的机身下方。有效载荷接合机构112可具有足以牢固地接合和脱离物品和/或包含物品的容器的任何尺寸。在其他实施方案中，有效载荷接合机构可以作为包含物品的容器操作。有效载荷接合机构(经由有线通信或无线通信)与航空载具控制系统111通信并且由其控制。
图2至图7是图1中所示的航空载具的机动性推进机构的示意图。为了便于说明，图2至图7中省略了航空载具的其他部件，并且可以通过机动性推进机构中的一者或多者产生的不同的力由矢量示出。所示的力在产生时将使航空载具波动(图2)、摇摆(图3)、升降(图4)、俯仰(图5)、偏航(图6)和滚转(图7)。除了由机动性推进机构中的一者或多者产生的力之外，还可以通过由上面讨论并在图1中示出的提升推进机构产生的力来提升航空载具。例如，提升推进机构可用于产生与由于重力而作用在航空载具上的力大致相等且相反的力，使得航空载具将保持在给定高度。如上所述，然后可以使用机动性推进机构致使航空载具以六个自由度中的一者或多者移动。
图2是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构202的示意图，其中推力矢量203致使航空载具沿着X方向波动。图2中所示的机动性推进机构202对应于图1中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构202中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图2指示了航空载具200的航向。
在航空载具200的配置中，为了致使航空载具200沿着X方向波动，水平对准的机动性推进机构202-2和202-4产生幅值大致相等的力。力203-2和203-4中的每一者具有X分量和Y分量。力203-2和203-4的Y分量相互抵消，并且力203-2和203-4的X分量组合以致使航空载具200沿着与航空载具200的航向一致的X方向波动。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构202-1、202-3、202-5和202-6可不产生任何力。如果除了沿X方向波动之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构202中的一者或多者同样可产生力并且/或者力203-2或203-4中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具围绕Z轴偏航。
图3是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Y方向摇摆。图3中所示的机动性推进机构302对应于图1中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构302中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图3指示了航空载具300的航向。
在航空载具300的配置中，为了致使航空载具300沿着Y方向摇摆，水平对准的机动性推进机构302-6沿着Y方向产生力303-6。同样，机动性推进机构302-2和302-4产生力303-2和303-4，所述力在相加时具有沿Y方向的组合力，所述组合力的幅值大致等于由机动性推进机构302-6产生的力303-6的幅值。力303-2和303-4中的每一者具有X分量和Y分量。力303-2和303-4的X分量相互抵消，并且力303-2和303-4的Y分量组合并且等于力303-6的Y分量，以致使航空载具300沿着Y方向摇摆。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构302-1、302-3和302-5可不产生任何力。如果除了沿Y方向摇摆之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构302中的一者或多者同样可产生力并且/或者力303-2、303-4和/或303-6中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具围绕Z轴偏航。
图4是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Z方向升降。图4中所示的机动性推进机构402对应于图1中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构402中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图4指示了航空载具400的航向。
在航空载具400的配置中，为了致使航空载具400沿着Z方向升降，垂直对准的机动性推进机构402-1、402-3和402-5产生大致相等且沿着Z方向的力403-1、403-3以及403-5。如上所述，由于每个机动性推进机构都是垂直对准的，因此所产生的力仅具有Z分量。
致使航空载具沿着Z方向升降可以用于例如增加或降低由提升推进机构保持的航空载具的高度。例如，如果提升推进机构产生的力大致等于作用在航空载具400上的重力且与该重力相反，并且垂直对准的机动性推进机构产生正向垂直力，如图4所示，由于提升推进机构和力403-1、403-3和403-5作用在载具上的总力大于作用在航空载具上的重力，航空载具的高度将增加。类似地，如果提升推进机构产生的力大致等于作用在航空载具400上的重力且与该重力其相反，并且垂直对准的机动性推进机构402-1、402-3和402-5产生负向垂直力，由于该负向垂直力和作用在航空载具上的重力一起作用在航空载具上的总力大于由提升推进机构产生的力，航空载具的高度将降低。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构402-2、402-4和402-6可不产生任何力。如果除了沿Z方向升降之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构402中的一者或多者同样可产生力并且/或者力403-1、403-3或403-5中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具俯仰和/或滚转。
图5是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构502的示意图，其中推力矢量503致使航空载具围绕Y轴俯仰。图5中所示的机动性推进机构502对应于图1中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构502中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图5指示了航空载具500的航向。
在航空载具500的配置中，为了致使航空载具500俯仰，使得航空载具的对准朝向所指示航向的部分沿着正Z方向移动，垂直对准的机动性推进机构502-1、502-3和502-5沿着Z方向产生力。具体地，机动性推进机构502-1和502-5产生幅值大致相等的垂直力503-1和503-5，并且机动性推进机构502-3产生大致是力503-1或503-5的两倍的力。力503-1和503-5沿着正Z方向，并且力503-3沿着负Z方向。对力503-1、503-3和503-5求和产生使航空载具围绕Y轴俯仰的旋转力或力矩，使得航空载具的对准朝向航向的部分沿着正Z方向移动。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构502-2、502-4和502-6可不产生任何力。如果除了俯仰之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构502中的一者或多者同样可产生力并且/或者力503-1或503-5中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具滚转。
图6是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具围绕Z轴偏航。图6中所示的机动性推进机构603对应于图1中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构602中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图6指示了航空载具600的航向。
在航空载具600的配置中，为了致使航空载具600偏航，水平对准的机动性推进机构602-2、602-4和602-6产生幅值大致相等的力。由于机动性推进机构602-6的对准，力603-6仅包括Y分量。力603-2和603-4分别具有X分量和Y分量。然而，由于机动性推进机构602-2、602-4的对准，两个力603-2、603-4的X分量相互抵消。沿着Y方向上产生的力使得航空载具600围绕Z轴偏航。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构602-1、602-3和602-5可不产生任何力。如果除了偏航之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构602中的一者或多者同样可产生力并且/或者力603-2、603-4或603-6中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具摇摆和/或波动。
图7是根据一种实施方案的图1所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具围绕X轴滚转。图7中所示的机动性推进机构703对应于图1中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构702中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图7指示了航空载具700的航向。
在航空载具700的配置中，为了致使航空载具700围绕X轴滚转，垂直对准的机动性推进机构702-1和702-5产生幅值大致相等但方向相反的力703-1和703-5。由于两个力相等且沿着Z方向相反，因此组合力将致使航空载具围绕X轴滚转。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构702-2、702-3、702-4和702-6可不产生任何力。如果除了沿X方向波动之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构702中的一者或多者同样可产生力以致使航空载具进行除滚转以外的其他机动。
图8示出了根据一种实施方案的航空载具800的视图。航空载具800包括六个机动性马达801-1、801-2、801-3、801-4、801-5和801-6以及围绕航空载具800的机身间隔开的对应的机动性螺旋桨804-1、804-2、804-3、804-4、804-5和804-6。螺旋桨804可以是任何形式的螺旋桨(例如，石墨、碳纤维)并且可以采用任何尺寸。例如，机动性螺旋桨可以是直径为10英寸至12英寸的碳纤维螺旋桨。
一些机动性螺旋桨的形式和/或尺寸可以与其他机动性螺旋桨不同。同样，机动性马达801可以是任何形式的马达诸如直流(“DC”)无刷马达，并且可以具有足以使对应机动性螺旋桨旋转的尺寸。同样，在一些实施方案中，一些机动性马达801的尺寸和/或类型可以与其他机动性马达801不同。在一些实施方案中，机动性马达可以沿任一方向旋转，使得由机动性螺旋桨产生的力可以是正向力(当沿第一方向旋转时)或负向力(当沿第二方向旋转时)。
每对机动性马达801和对应的机动性螺旋桨在本文中将统称为机动性推进机构802，诸如机动性推进机构802-1、802-2、802-3、802-4、802-5和802-6。同样，尽管图8中所示的示例描绘了机动性推进机构802包括机动性马达801和机动性螺旋桨804，但在其他实施方案中，可以利用其他形式的推进设备作为机动性推进机构802。例如，航空载具800的机动性推进机构802中的一者或多者可以利用风扇、喷射器、涡轮喷气发动机、涡轮风扇、喷气发动机和/或类似设备操纵航空载具。一般而言，如本文所用，机动性推进机构802包括任何形式的推进机构，其能够单独和/或与其他推进机构组合产生足以操纵航空载具的力。
同样，虽然本文的示例描述了能够在任一方向上产生力的推进机构，但在一些实施方案中，机动性机构可仅在单个方向上产生力。然而，可以调节可操纵机构的取向，使得力可以沿着正方向、负方向和/或任何其他方向取向。
与上面关于图1至图7所讨论的航空载具相比，航空载具800包括位于不同平面中并且从航空载具800的中心部分沿不同方向延伸的机动性推进机构802。例如，机动性推进机构802-1、802-3、802-4和802-6位于X-Y平面中，但机动性推进机构802-2和802-5沿着Z轴定位并且在X-Y平面之外。虽然航空载具800可以取向成沿着任何方向飞行，但出于关于图8至图14讨论的目的，我们将航空载具800称为具有上侧和某个航向。具体地，航空载具800将如下所述具有沿着X方向的航向，如图8至图14中的航向箭头所示。同样，航空载具将如下所述具有对应于Z轴的顶侧或上侧。具体地，将关于图8至图14按照以下方式描述航空载具，使得机动性推进机构802-2将被认为是在航空载具800的顶侧或上侧，并且机动性推进机构802-1将被认为是在航空载具800的前部。
如图所示，除了机动性推进机构802中的一些处于不同平面之外，机动性推进机构802可以以不同角度取向。如图8所示，机动性推进机构802-3和802-6沿着与提升推进机构大致相同的方向取向，使得由机动性推进机构802-3和802-6中的每一者产生的力大致平行于提升推进机构(包括提升螺旋桨806)产生的力。机动性推进机构802-1和802-4取向成与提升推进机构大致呈90度处，使得由机动性推进机构802-1和802-4产生的力大致垂直于由提升推进机构和机动性推进机构802-3和802-6产生的力，但在同一平面内。同样，机动性推进机构802-2和802-5大致垂直于提升推进机构并且大致垂直于机动性推进机构802-1、802-3、802-4和802-6，并且在X-Y平面以外。
为了便于讨论，对准成使得它们产生的力与由提升推进机构产生的力大致平行的机动性推进机构将被称为垂直对准的机动性推进机构。对准成使得它们产生的力与由提升推进机构产生的力大致垂直的机动性推进机构在本文中将被称为水平对准的机动性推进机构。
在该示例中，机动性推进机构802中的每一者相对于彼此以直角定位并且以立方体方式从中心部分延伸，其中每个机动性推进机构定位在六面立方体的外表面上，并且提升推进机构位于立方体的中心部分。
在其他实施方案中，机动性推进机构可以具有其他对准。同样，在其他实施方案中，可以存在更少或额外的垂直对准的机动性推进机构和/或更少或额外的垂直对准的机动性推进机构。
除了机动性推进机构802之外，航空载具800还可包括一个或多个提升马达和对应的提升螺旋桨806。提升马达和对应的提升螺旋桨具有一定的尺寸和配置，以产生提升航空载具和任何接合的有效载荷的力，使得航空载具可以在空中导航。例如，提升螺旋桨可以是直径为12英寸至22英寸的碳纤维螺旋桨。
在一些实施方案中，提升马达和对应的提升螺旋桨的尺寸可以设计成使得它们能够产生与施加到航空载具800的重力大致相等且相反的力。例如，如果不带有效载荷的航空载具的质量是90.00千克(kg)，则作用在航空载具上的重力是896.20牛顿(N)。如果航空载具设计为承载质量在0.00kg至8.00kg之间的有效载荷，则可以选择提升马达和提升螺旋桨，使得当产生896.00N至975.00N之间的力时，提升马达在其最高功率效率范围内运行。
每个提升马达和对应的提升螺旋桨806在本文中统称为提升推进机构。同样，尽管图8中所示的示例描述了提升推进机构包括提升马达和提升螺旋桨806，但在其他实施方案中，可以利用其他形式的推进设备作为提升推进机构。例如，航空载具的提升推进机构中的一者或多者可以利用风扇、喷射器、涡轮喷气发动机、涡轮风扇、喷气发动机和/或类似设备提升航空载具。一般而言，如本文所用，提升推进机构包括任何形式的推进机构，其能够单独和/或与其他推进机构组合产生足以提升航空载具和任何附接有效载荷的力。
为了抵消提升螺旋桨806的动量角，机动性螺旋桨804-6和/或804-3中的一者或多者可以沿着与提升螺旋桨806相反的方向旋转，以防止航空载具800随着提升螺旋桨806的旋转而旋转。替代地或除此之外，机动性推进机构802-1和802-4中的一者或多者可产生抵消由提升推进机构产生的旋转力的力。
航空载具800的机身或外壳可同样具有任何合适的材料诸如石墨、碳纤维和/或铝。在该示例中，航空载具800的机身包括围绕提升螺旋桨806的周边护罩810和从航空载具800的中心部分相对彼此大致以90度角径向延伸的六个臂805-1、805-2、805-3、805-4、805-5和805-6。在该示例中，每个臂耦接到并形成中心部分，并且提升马达也安装到中心部分。耦接到臂805-1、805-2、805-3、805-4、805-5和805-6的相对端的是上面讨论的机动性推进机构802。
虽然图8所示实施方案包括从航空载具800的中心部分延伸以形成航空载具的框架或机身的六个臂805，但在其他实施方案中，可以具有更少或额外的臂。例如，航空载具可包括支撑臂，所述支撑臂在臂805之间延伸并且为航空载具提供额外支撑并且/或者支撑有效载荷接合机构。航空载具的臂805、护罩810和/或有效载荷接合机构可由任何类型的材料形成，包括但不限于石墨、碳纤维、铝、钛、凯夫拉尔等。
如上所述，在航空载具800的所示配置中，两个机动性推进机构802-3和802-6垂直对准，并且四个机动性推进机构802-1、802-2、802-3和802-5水平对准。利用这种配置，航空载具800可以沿着任何方向并以任何取向在空中导航。
例如，航空载具800可以以关于图9至图14描述的航向和方向导航。其中，机动性推进机构802-1被指示为沿着航向的方向，并且航空载具800取向成使得机动性推进机构802-2被认为位于航空载具800的顶部。然而，在其他实施方案中，航空载具可以沿着任何其他航向在空中导航。同样，航空载具可以具有任何取向。例如，航空载具可以沿着任何方向旋转，使得提升推进机构对准成基本上垂直于作用在载具上的重力。在这样的取向中，当产生力时提升推进机构和/或机动性推进机构802-4和802-6将产生大致垂直于作用在航空载具800上的重力的力。同样，机动性推进机构802-1、802-2、802-3和802-5可用于产生与作用在载具上的重力相反的力，以保持航空载具的高度。在其他取向上，提升推进机构和/或机动性推进机构的一个或多个组合可用于产生提升力以将航空载具保持在某个高度，并且产生其他力以在空中操纵航空载具800。
耦接到臂805中的一者或多者和/或包括在臂805中的一者或多者内的是航空载具控制系统811和一个或多个动力模块818，诸如电池。在该示例中，航空载具控制系统811安装在臂805-2内，并且动力模块安装到臂805-5内。如下面关于图16进一步详细讨论的，航空载具控制系统811控制航空载具800的操作、路线、导航、通信、提升马达控制、机动性马达控制和/或有效载荷接合机构。
动力模块818可以可移除地安装到航空载具800。航空载具的动力模块818可能呈电池动力、太阳能动力、燃气动力、超级电容器、燃料电池、替代发电源或其组合的形式。动力模块818耦接到航空载具控制系统811、推进机构和有效载荷接合机构并为其提供动力。
在一些实施方案中，动力模块中的一者或多者可以被配置为使得其可以被自动地移除和/或用另一个动力模块替换。例如，当航空载具在投递位置、中继位置和/或物料搬运设施处着陆时，航空载具可在所述位置处接合将再次为动力模块充电的充电构件。
图9至图14是图8中所示的航空载具的机动性推进机构的示意图。为了便于说明，图9至图14中省略了航空载具的其他部件，并且由矢量表示可通过机动性推进机构中的一者或多者产生的不同力。所示的力在产生时将使航空载具波动(图9)、升降(图10)、摇摆(图11)、偏航(图12)、俯仰(图13)和滚转(图14)。作为矢量示出的力示出了力在航空载具上的作用方向。
除了由机动性推进机构中的一者或多者产生的力之外，还可以通过由上面讨论并在图8中示出的提升推进机构产生的力来提升航空载具。例如，提升推进机构可用于产生与由于重力而作用在航空载具上的力大致相等且相反的力，使得航空载具将保持在某个高度。如上所述，然后可以使用机动性推进机构致使航空载具以六个自由度中的一者或多者移动。
图9是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构902的示意图，其中推力矢量903致使航空载具沿着X方向波动。图9中所示的机动性推进机构902对应于图8中所示的机动性推进机构。在这种配置中，机动性推进机构902-2和902-5两者都是水平对准的并且沿着相同方向取向，使得它们可用于沿着X方向产生正向力或负向力。
在航空载具900的配置中，为了致使航空载具900沿着X方向波动，水平对准的机动性推进机构902-2和902-5产生幅值和方向大致相同的力。由于两个机动性推进机构均沿着X方向对准，因此产生的力903-2和903-5仅具有X分量。那些力903-2和903-5使得航空载具900沿着与航空载具900的航向一致的X方向波动。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构902-1、902-3、902-4和902-6可不产生任何力。如果除了沿X方向波动之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构902中的一者或多者同样可产生力并且/或者力903-2或903-5中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具围绕Y轴俯仰。
图10是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Z方向升降。图10中所示的机动性推进机构1002对应于图8中所示的机动性推进机构。在这种配置中，机动性推进机构1002-3和1002-6两者都是垂直对准的并且沿着相同方向取向，使得它们可用于沿着Z方向产生正向力或负向力。
在航空载具1000的配置中，为了致使航空载具1000沿着Z方向升降，垂直对准的机动性推进机构1002-3和1002-6产生幅值和方向大致相同的力。由于两个机动性推进机构均沿着Z方向对准，因此产生的力1003-3和1003-6仅具有Z分量。那些力1003-3和1003-6致使航空载具1000沿着Z方向升降。
使航空载具1000沿着Z方向升降可以用于例如增加或降低航空载具的高度，该高度由上面关于图8所讨论的提升推进机构保持。例如，如果提升推进机构产生的力大致等于作用在航空载具1000上的重力且与该重力相反，并且垂直对准的机动性推进机构1002-3和1002-6产生正向垂直力，如图10所示，由于提升推进机构和力1003-3和1003-6作用在载具上的总力大于作用在航空载具上的重力，航空载具的高度将增加。类似地，如果提升推进机构产生的力大致等于作用在航空载具1000上的重力且与该重力相反，并且垂直对准的机动性推进机构1002-3和1002-6产生负向垂直力，由于来自机动性推进机构的该负向垂直力和重力一起作用在航空载具上的总力大于由提升推进机构产生的力，航空载具的高度将降低。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构1002-1、1002-2、1002-4和1002-5可不产生任何力。如果除了沿Z方向升降之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构1002中的一者或多者同样可产生力并且/或者力1003-3或1003-6中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具围绕X轴滚转。
图11是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具沿着Y方向摇摆。图11中所示的机动性推进机构1103对应于图8中所示的机动性推进机构。由于两个机动性推进机构均沿着Y方向对准，因此产生的力1103-1和1103-4仅具有Y分量。那些力1103-1和1103-4致使航空载具1100沿着Y方向摇摆。
在航空载具1100的配置中，为了致使航空载具1200沿着Y方向摇摆，水平对准的机动性推进机构1102-1和1102-4产生沿着Y方向的幅值和方向大致相同的力1103-1和1103-4。那些力1103-1和1103-4致使航空载具1100沿着Y方向摇摆。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构1102-2、1102-3、1102-5和1102-6可不产生任何力。如果除了沿Y方向摇摆之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构1102中的一者或多者同样可产生力并且/或者力1103-1或1103-4中的一者可以更大或更小，从而致使航空载具围绕Z轴偏航。
图12是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构1202的示意图，其中推力矢量1203致使航空载具围绕Z轴偏航。图12中所示的机动性推进机构1202对应于图8中所示的机动性推进机构。由于两个机动性推进机构均对准，因此产生的力1203-1和1203-4仅具有Y分量。那些力1203-1和1203-4致使航空载具1200围绕Z轴偏航。
在航空载具1200的配置中，为了致使航空载具1200围绕Z轴偏航，平行对准的机动性推进机构1202-1和1202-4产生沿着Y方向的幅值大致相等但方向相反的力。力1203-1和1203-4的相反方向致使航空载具1200围绕Z轴偏航。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构1202-2、1202-3、1202-5和1202-6可不产生任何力。如果除了偏航之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构1202中的一者或多者同样可产生力。
图13是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具围绕Y轴俯仰。图13中所示的机动性推进机构1303对应于图8中所示的机动性推进机构。由于两个机动性推进机构1302-2和1302-5均沿着X方向对准，因此产生的力1303-2和1303-5仅具有X分量。那些力1303-2和1303-5致使航空载具1300围绕Y轴俯仰。
在航空载具1300的配置中，为了致使航空载具1300围绕Y轴俯仰，平行对准的机动性推进机构1302-2和1302-5产生幅值大致相等但方向相反的力。力1303-2和1303-5的相反方向致使航空载具1300围绕Y轴向下俯仰。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构1302-1、1302-3、1302-4和1302-6可不产生任何力。如果除了偏航之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构1302中的一者或多者同样可产生力。
图14是根据一种实施方案的图8所示航空载具的机动性推进机构的示意图，其中推力矢量致使航空载具围绕X轴滚转。图14中所示的机动性推进机构1403对应于图8中所示的机动性推进机构。由于两个机动性推进机构1402-3和1402-6均沿着Z方向对准，因此产生的力1403-3和1403-6仅具有Z分量。那些力1403-3和1403-6致使航空载具1400围绕X轴滚转。
在航空载具1400的配置中，为了致使航空载具1400围绕X轴滚转，垂直对准的机动性推进机构1402-3和1402-6产生幅值大致相等但方向相反的力1403-3和1403-6。由于两个力幅值相等且沿着Z方向相反，因此组合力将致使航空载具围绕X轴滚转。
如果没有命令航空载具进行其他运动，则其他机动性推进机构1402-1、1402-2、1402-4和1402-5可不产生任何力。如果除了围绕X轴滚转之外还命令进行其他运动，则其他机动性推进机构1402中的一者或多者同样可产生力以致使航空载具进行除滚转以外的其他机动。
图15是根据一种实施方案的示出示例性机动性过程1500的流程图。图15的示例性过程以及本文讨论的其他过程中的每一者可以用硬件、软件或其组合来实施。在软件的上下文中，所描述的操作表示存储于一种或多种计算机可读介质上的计算机可执行指令，当由一个或多个处理器执行时，所述计算机可执行指令执行所列举的操作。一般而言，计算机可执行指令包括执行特定功能或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。
计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质可包括硬盘驱动器、软磁盘、光盘、CD-ROM、DVD、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、闪存存储器、磁卡或光卡、固态存储器装置或适合用于存储电子指令的其他类型的存储介质。除此以外，在一些实施方案中，计算机可读介质可包括暂时性计算机可读信号(呈压缩形式或未压缩形式)。计算机可读信号的示例，不论是否使用载波调制，包括但不限于托管或运行计算机程序的计算系统可以被配置以进行访问的信号，包括通过互联网或其他网络下载的信号。最后，并不旨在将描述操作的次序理解为限制性的，并且任何数量的描述的操作可以任何次序和/或并行组合来实施所述例程。
示例性机动性过程1500通过接收包括机动在内的空中导航命令开始，如1502中所示。机动可以是改变或变更航空载具当前飞行的方面的任何命令。例如，机动可以是上升或下降(升降)、增加或降低速度(波动)、向右或向左移动(摇摆)、俯仰、偏航、滚转和/或其任何组合。
基于命令机动，示例性过程确定用于执行该机动的机动性推进机构，如1503中所示。如本文所讨论，航空载具可包括提升推进机构，该提升推进机构可用于产生将航空载具保持在某个高度的提升力。同样，航空载具可包括多个机动性推进机构，如本文关于图1至图14和图17至图23所讨论的，可以选择性地使用所述机动性推进机构以产生推力，该推力将致使航空载以六个自由度中的任何一者执行一种或多种机动。
除了确定将用于执行机动的机动性推进机构之外，还确定由每个机动性推进机构产生的推力的幅值和方向，如1504中所述。如上所述，在一些实施方案中，机动性推进机构可配置为沿着其对准的任一方向产生力。替代地或除此之外，机动性推进机构可配置成使得它们可在两个或更多个位置之间旋转，从而使由机动性推进机构产生的力可沿不同方向取向。
基于将用于产生命令机动的所确定的机动性推进机构，以及将由这些机动性推进机构产生的力的所确定的幅值和方向，向所确定的机动性推进机构发送致使产生所述力的指令，如1506中所示。
图16是示出根据一种实施方案的示例性航空载具控制系统1600的框图。在各种示例中，框图可说明航空载具控制系统1600的一个或多个方面，所述航空载具控制系统可用于实施本文讨论的各种系统和方法，并且/或者控制本文描述的航空载具的操作。在所示实施方案中，航空载具控制系统1600包括经由输入/输出(I/O)接口1610耦接到存储器(例如，非暂时性计算机可读存储介质1620)的一个或多个处理器1602。航空载具控制系统1600还包括推进机构控制器1604，诸如电子调速器(ESC)、电源模块1606和/或导航系统1607。航空载具控制系统1600进一步包括有效载荷接合控制器1612、网络接口1616和一个或多个输入/输出装置1617。
在各种实施方案中，航空载具控制系统1600可以是包括一个处理器1602的单处理器系统，或者包括若干(例如，两个、四个、八个或其他合适数量)处理器1602的多处理器系统。处理器1602可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实施方案中，处理器1602可以是实施各种指令集架构(ISA)中任何一种架构的通用或嵌入式处理器，所述架构诸如x86、PowerPC、SPARC或MIPS ISA或任何其他合适的ISA。在多处理器系统中，每个(或多个)处理器1602中的每一者可共同地但不一定实施相同的ISA。
非暂时性计算机可读存储介质1620可被配置为存储可执行指令、数据、飞行路径、飞行控制参数、重心信息和/或处理器1602可访问的数据项。在各种实施方案中，非暂时性计算机可读存储介质1620可以使用任何合适的存储器技术实施，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM (SDRAM)、非易失性/闪存型存储器或任何其他类型的存储器。在所示实施方案中，实施所需功能(诸如本文所述的那些)的程序指令和数据被示出为分别作为程序指令1622、数据存储1624和飞行控制1626存储在非暂时性计算机可读存储介质1620内。在其他实施方案中，程序指令、数据和/或飞行控制可被接收、发送或存储在与非暂时性计算机可读存储介质1620或航空载具控制系统1600分开的不同类型的计算机可访问介质(诸如非暂时性介质)或类似介质上。一般来讲，非暂时性计算机可读存储介质可包括经由I/O接口1610耦接到航空载具控制系统1600的存储介质或存储器介质，诸如磁性或光学介质，例如，磁盘或CD/DVD-ROM。通过非暂时性计算机可读介质存储的程序指令和数据可通过传输介质或信号(诸如电、电磁或数字信号)来传输，所述传输介质或信号可通过通信介质(诸如网络和/或无线链路)来传送，所述通信介质诸如可通过网络接口1616来实施。
在一种实施方案中，I/O接口1610可被配置为协调处理器1602、非暂时性计算机可读存储介质1620以及任何外围装置(网络接口或其他外围装置接口，诸如输入/输出装置1617)之间的I/O信息传送。在一些实施方案中，I/O接口1610可执行任何必需协议、计时或其他数据转换以便将来自一个部件(例如，非暂时性计算机可读存储介质1620)的数据信号转化成适合由另一个部件(例如，处理器1602)使用的格式。例如，在一些实施方案中，I/O接口1610可包括对通过各种类型外围总线附接的装置的支持，所述总线采用诸如外设部件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变型。在一些实施方案中，I/O接口1610的功能可划分成两个或更多个单独部件，诸如北桥和南桥。而且，在一些实施方案中，I/O接口1610诸如用于非暂时性计算机可读存储介质1620的接口的功能的一些或全部可以直接并入处理器1602中。
推进机构控制器1604与导航系统1607通信，并且调节每个提升推进机构和/或机动性推进机构的旋转速度以稳定航空载具，并且/或者执行一种或多种机动并沿着飞行路径引导航空载具。
导航系统1607可包括全球定位系统(GPS)、室内定位系统(IPS)或可以用于将航空载具100导航至某个位置和/或从某个位置导航航空载具的其他类似系统和/或传感器。有效载荷接合控制器1612与用于接合和/或脱离物品的致动器或马达(例如，伺服马达)通信。
网络接口1616可被配置为允许在航空载具控制系统1600、附接到网络的其他装置诸如其他计算机系统(例如，远程计算资源)之间，并且/或者与其他航空载具的航空载具控制系统交换数据。例如，网络接口1616可以实现航空载具和在一个或多个远程计算资源上实施的航空载具控制系统之间的无线通信。为了进行无线通信，可利用航空载具的天线或其他通信部件。作为另一示例，网络接口1616可实现多个航空载具之间的无线通信。在各种实施方案中，网络接口1616可支持经由无线通用数据网络(诸如Wi-Fi网络)进行通信。例如，网络接口1616可支持通过电信网络(诸如蜂窝通信网络、卫星网络等)进行通信。
在一些实施方案中，输入/输出装置1617可包括一个或多个显示器、成像装置、热传感器、红外传感器、飞行时间传感器、加速度计、压力传感器、气象传感器等。多个输入/输出装置1617可由航空载具控制系统1600呈现和控制。可利用这些传感器中的一个或多个来协助着陆并且在飞行期间规避障碍物。
如图16所示，存储器可包括程序指令1622，所述程序指令可配置为实施本文描述的示例性例程和/或子例程。数据存储1624可包括各种数据存储库，用于维护可被提供用于确定飞行路径、着陆、识别用于脱离物品的位置、确定利用哪个机动性推进机构以执行机动的数据项。在各种实施方案中，参数值和本文中示出为包含在一个或多个数据存储库中的其他数据可以与未描述的其他信息组合或者可以被不同地划分为更多、更少或不同的数据结构。在一些实施方案中，数据存储库可物理地定位在一个存储器中，或者可分布在两个或更多个存储器上。
本领域的技术人员将了解，航空载具控制系统1600仅仅是说明性的并且不旨在限制本公开的范围。具体地讲，计算系统和装置可包括可执行所指示功能的硬件或软件的任何组合。航空载具控制系统1600还可连接到未示出的其他装置，或替代地可作为独立系统操作。另外，在一些实施方案中，所示部件所提供的功能性可组合在较少部件中或分布于另外部件中。类似地，在一些实施方案中，可不提供一些所示部件的功能性，并且/或者可获得其他另外功能性。
本领域的技术人员还应了解，虽然各种项目被示出为在使用时存储在存储器中或存储装置中，但为了存储器管理和数据完整性的目的，这些项目或它们的部分可在存储器与其他存储装置之间传送。替代地，在其他实施方案中，软件部件中的一些或全部可在另一装置上的存储器中执行，并且与所示航空载具控制系统1600通信。系统部件或数据结构中的一些或全部还可以存储(例如，作为指令或结构化数据)在将由合适的驱动器读取的非暂时性、计算机可访问介质或便携装置上，本文中描述了其各种示例。在一些实施方案中，存储在与航空载具控制系统1600分开的计算机可访问介质上的指令可经由传输介质或信号诸如电信号、电磁信号或数字信号传输到航空载具控制系统1600，所述传输介质或信号经由通信介质诸如无线链路传送。各种实施方案还可包括接收、发送或存储根据前述描述在计算机可访问介质上实施的指令和/或数据。因此，本文所述的技术可用其他航空载具控制系统配置实践。
图17示出了根据一种实施方案的另一航空载具1700的视图。航空载具1700包括六个机动性马达1701-1、1701-2、1701-3、1701-4、1701-5和1701-6以及围绕航空载具1700的机身间隔开的对应的机动性螺旋桨1704-1、1704-2、1704-3、1704-4、1704-5和1704-6。螺旋桨1704可以是任何形式的螺旋桨(例如，石墨、碳纤维)并且可以采用任何尺寸。例如，机动性螺旋桨可以是直径为10英寸至12英寸的碳纤维螺旋桨。
一些机动性螺旋桨的形式和/或尺寸可以与其他机动性螺旋桨不同。同样，机动性马达1701可以是任何形式的马达诸如直流无刷马达，并且可以具有足以使对应机动性螺旋桨旋转的尺寸。同样，在一些实施方案中，一些机动性马达1701的尺寸和/或类型可以与其他机动性马达1701不同。在一些实施方案中，机动性马达可以沿任一方向旋转，使得由机动性螺旋桨产生的力可以是正向力(当沿第一方向旋转时)或负向力(当沿第二方向旋转时)。替代地或除此之外，机动性螺旋桨的桨片的间距可以是可变的。通过改变桨片的间距，可以将机动性螺旋桨产生的力改变为正方向或负方向。
每对机动性马达1701和对应的机动性螺旋桨1704在本文中将统称为机动性推进机构1702，诸如机动性推进机构1702-1、1702-2、1702-3、1702-4、1702-5和1702-6。同样，尽管图17中所示的示例描绘了机动性推进机构1702包括机动性马达1701和机动性螺旋桨1704，在其他实施方案中，可以利用其他形式的推进设备作为机动性推进机构1702。例如，航空载具1700的机动性推进机构1702中的一者或多者可以利用风扇、喷射器、涡轮喷气发动机、涡轮风扇、喷气发动机和/或类似设备操纵航空载具。一般而言，如本文所用，机动性推进机构1702包括任何形式的推进机构，其能够单独和/或与其他推进机构组合产生足以操纵航空载具的力。此外，在选定的实施方案中，可以配置推进机构(例如，1702-1、1702-2、1702-3、1702-4、1702-5和1702-6)，使得可以动态地修改它们的各个取向(例如，从垂直取向变为水平取向或者其之间的任何位置)。例如，如果航空载具沿着水平方向导航，则推进机构1702中的一者或多者可以改变取向以提供水平推力从而水平地推进航空载具。同样，推进机构中的一者或多者可以沿着其他方向取向，以为其他导航机动提供推力。
同样，虽然本文的示例描述了能够在任一方向上产生力的推进机构，但在一些实施方案中，机动性机构可仅在单个方向上产生力。然而，可以调节可操纵机构的取向，使得力可以沿着正方向、负方向和/或任何其他方向取向。
如图所示，机动性推进机构1702可以以不同的角度取向。如图17所示，机动性推进机构都相对于垂直对准以一定角度取向。例如，为了讨论，将0度分配给垂直对准的推进机构(即取向成产生基本上垂直的提升力)，如上所述，当围绕相应的马达臂1705旋转时，图17中所示的机动性推进机构沿着任一方向取向成与垂直方向大致呈30度角。另外，机动性推进机构的取向方向使得成对的机动性推进机构朝向彼此取向。例如，机动性推进机构1702-1沿第一方向围绕第一马达臂1705-1取向大致30度，并且机动性推进机构1702-6沿第二方向围绕第六马达臂1705-6取向大致30度，第二方向与第一方向相反，使得两个机动性推进机构1702-1、1702-6部分地朝向彼此取向，以形成第一对机动性推进机构1706-1，如图17所示。同样，机动性推进机构1702-3沿第一方向围绕第三马达臂1705-3取向大致30度，并且机动性推进机构1702-2沿第二方向围绕第二马达臂1705-2取向大致30度，使得两个推进机构1702-3、1702-2部分地朝向彼此取向，以形成第二对推进机构1706-2。最后，机动性推进机构1702-5沿第一方向围绕第五马达臂1705-5取向大致30度，并且机动性推进机构1702-4沿第二方向围绕第四马达臂1705-4取向大致30度，使得两个推进机构1702-4、1702-5部分地朝向彼此取向，以形成第三对推进机构1706-3。
虽然上面讨论并在图17中示出的示例讨论了机动性推进机构围绕每个相应的马达臂1705旋转大致30度，但在其他实施方案中，机动性推进机构的取向可以大于或小于30度。在一些实施方案中，如果航空载具1700的机动性具有更高的重要性，则机动性推进机构的取向可以高于30度。例如，每个机动性推进机构可以沿第一方向或第二方向的任一者围绕每个相应的马达臂1705从垂直取向取向大致45度。相比之下，如果提升力具有更高的重要性，则推进机构1702的取向可小于30度。例如，每个机动性推进机构可以围绕每个相应的马达臂1705从垂直取向取向大致10度。
在一些实施方案中，一些推进机构的取向可以与其他推进机构1702不同。例如，推进机构1702-1、1702-3和1702-5可分别沿着第一方向取向大致15度，并且推进机构1702-2、1702-4和1702-6可分别沿着第二方向取向大致25度。在其他示例中，成对的机动性推进机构可以具有与其他成对的机动性推进机构不同的取向。例如，机动性推进机构1702-1和1702-6可各自沿着第一方向和第二方向分别朝向彼此取向大致30度，机动性推进机构1702-3和1702-2可各自沿着第一方向和第二方向分别朝向彼此取向大致45度，并且机动性推进机构1702-5和1702-4可各自沿着第一方向和第二方向朝向彼此取向大致45度。
如下所述，通过将机动性推进机构成对地部分朝向彼此取向，如图所示，当产生相同量的力时，由成对的机动性推进机构产生的侧向或水平力将抵消，使得来自该机动性推进机构对的力的总和仅沿着基本上垂直的方向(Z方向)。同样，如下所述，如果该对中的一个推进机构产生大于第二推进机构的力，则侧向或水平力将导致X方向和/或Y方向。由推进机构对中的一者或多者产生的水平力使得航空载具能够沿着水平方向平移，并且/或者在不改变航空载具的俯仰的情况下偏航。通过多对机动性推进机构1706产生侧向力将致使航空载具1700独立地以六个自由度(波动、摇摆、升降、俯仰、偏航和滚转)中的任一者操作。因此，提高了航空载具1700的稳定性和机动性。
在该示例中，机动性推进机构1702中的每一者定位在大致同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且彼此间隔大致60度，使得机动性推进机构1702定位成彼此相距大致相等的距离并且围绕航空载具1700的周边。例如，第一机动性推进机构1702-1可定位在X-Y平面中距X轴大致30度处，第二机动性推进机构1702-2可定位在X-Y平面中距X轴大致90度处，第三机动性推进机构1702-3可定位在X-Y平面中距X轴大致150度处，第四机动性推进机构1702-4可定位在X-Y平面中距X轴大致210度处，第五机动性推进机构1702-5可定位在X-Y平面中距X轴大致270度处，并且第六机动性推进机构1702-6可定位在X-Y平面中距X轴大致330度处。
在其他实施方案中，机动性推进机构之间的间距可以不同。例如，沿着第一方向取向的机动性推进机构1702-1、1702-3和1702-5可分别大致等间距地间隔120度，并且沿着第二方向取向的机动性推进机构1702-2、1702-4和1702-6也可大致等间距地间隔120度。然而，沿着第一方向取向的机动性推进机构与沿着第二方向取向的机动性推进机构之间的间距可能不相等。例如，沿着第一方向取向的机动性推进机构1702-1、1702-3和1702-5可以在X-Y平面中，相对于X轴围绕航空载具的周边定位在大致0度、大致120度和大致240度的位置；以及沿着第二方向取向的机动性推进机构1702-2、1702-4和1702-6可以在X-Y平面中，相对于X轴围绕航空载具1700的周边定位在大致10度、大致130度和大致250度的位置。
在其他实施方案中，机动性推进机构可以具有其他对准。同样，在其他实施方案中，可以存在更少或额外的机动性推进机构。同样，在一些实施方案中，机动性推进机构可能并非全部在X-Y平面中对准。
为了抵消螺旋桨1704的动量角，在一些实施方案中，每个其他机动性螺旋桨1704可以沿相反方向旋转。例如，在一个实施方案中，机动性螺旋桨1704-1、1704-3和1704-5可以沿顺时针方向旋转，并且机动性螺旋桨1704-2、1704-4和1704-6可以沿逆时针方向旋转。在其他实施方案中，机动性螺旋桨1704-1、1704-3和1704-5可以沿逆时针方向旋转，并且机动性螺旋桨1704-2、1704-4和1704-6可以沿顺时针方向旋转。
在一些实施方案中，如上面关于图1所讨论，航空载具1700还可包括一个或多个提升推进机构。提升机构具有一定的尺寸和配置，以产生提升航空载具和任何接合的有效载荷的力，使得航空载具可以在空中导航。在其他实施方案中，机动性推进机构1702可被配置来为航空载具提供升力和机动性，而不需要单独的提升推进机构。在此类配置中，机动性推进机构1702可以配置成使得六个机动性推进机构1702-1、1702-2、1702-3、1702-4、1702-5和1702-6可以产生足以在空中导航航空载具和任何附接的有效载荷并且以所讨论的六个自由度中的任一者进行机动的力。同样，机动性推进机构可以进一步配置用于冗余，使得如果任何一个机动性推进机构在操作期间出现故障，航空载具仍然可以利用其余机动性推进机构1702以四个自由度(升降、俯仰、偏航和滚转)中的任一者安全地操作。
航空载具1700的机身或外壳可同样具有任何合适的材料诸如石墨、碳纤维和/或铝。在该示例中，航空载具1700的机身包括周边护罩1710和从航空载具的中心部分径向延伸的六个臂1705-1、1705-2、1705-3、1705-4、1705-5和1705-6。在该示例中，每个臂耦接到并形成中心部分。耦接到臂1705-1、1705-2、1705-3、1705-4、1705-5和1705-6的相对端的是上面讨论的机动性推进机构1702。另外，如上所述，可以通过改变从航空载具1700的中心部分延伸的臂1705中的一者或多者的位置以改变不同机动性推进机构之间的间距。
虽然图17所示实施方案包括从航空载具1700的中心部分径向延伸以形成航空载具的框架或机身的六个臂1705，但在其他实施方案中，可以具有更少或额外的臂。例如，航空载具可包括支撑臂，所述支撑臂在臂1705之间延伸并且为航空载具提供额外支撑并且/或者支撑有效载荷接合机构1712。航空载具的臂1705、护罩1710和/或有效载荷接合机构1712可由任何类型的材料形成，包括但不限于石墨、碳纤维、铝、钛、凯夫拉尔等。
如上所述，在航空载具1700的所示配置中，三个机动性推进机构1702-1、1702-3和1702-5围绕相应的马达臂并且相对于垂直取向沿第一方向取向，并且三个机动性推进机构1702-2、1702-4和1702-6围绕相应的马达臂沿与第一方向相反的第二方向取向。对于这种配置，航空载具1700可以沿着任何方向并以任何取向在空中导航。同样，航空载具1700可以六个自由度中的任一者导航，而不必以任何其他自由度操作。例如，航空载具1700可以沿着Y方向摇摆而不必围绕X轴滚转。
在一些实施方案中，有效载荷接合机构1712可耦接到臂1705中的一者或多者并且被配置为选择性地接合和/或脱离有效载荷。同样耦接到臂1705中的一者或多者和/或包括在臂1705中的一者或多者内的是航空载具控制系统1711和一个或多个动力模块1718，诸如电池。在该示例中，航空载具控制系统1711安装在臂1705-5内，并且动力模块1718安装到臂1705-3。如上面关于图16进一步详细讨论的，航空载具控制系统1711控制航空载具1700的操作、路线、导航、通信、机动性推进机构和/或有效载荷接合机构1712。
动力模块1718可以可移除地安装到航空载具1700。航空载具的动力模块1718可能呈电池动力、太阳能动力、燃气动力、超级电容器、燃料电池、替代发电源或其组合的形式。动力模块1718耦接到航空载具控制系统1711、推进机构和有效载荷接合机构1712并为其提供动力。
在一些实施方案中，动力模块中的一者或多者可以被配置为使得其可以被自动地移除和/或用另一个动力模块替换。例如，当航空载具在投递位置、中继位置和/或物料搬运设施处着陆时，航空载具可在所述位置处接合将再次为动力模块充电的充电构件。
如上所述，航空载具1700还可包括有效载荷接合机构1712。有效载荷接合机构可以被配置为接合和脱离物品和/或容纳物品的容器。在该示例中，有效载荷接合机构定位在航空载具1700的机身下方。有效载荷接合机构1712可具有足以牢固地接合和脱离物品和/或包含物品的容器的任何尺寸。在其他实施方案中，有效载荷接合机构可以作为包含物品的容器操作。有效载荷接合机构(经由有线通信或无线通信)与航空载具控制系统1711通信并且由其控制。
图18至图23是从头顶或自顶向下的角度观察图17中所示航空载具的机动性推进机构的示意图。为了便于说明，图18至图23中省略了航空载具的其他部件，并且可以通过机动性推进机构中的一者或多者产生的沿X或Y方向的不同的力由矢量示出。出于讨论的目的，图18至图23中省略了沿Z方向产生的力，或者由机动性推进机构产生的力的Z分量。除非另有说明，否则由机动性推进机构产生的力的Z分量的总和与作用在航空载具上的重力相等且相反，使得航空载具的高度将基本上保持不变。
应理解，可以通过进一步改变由机动性推进机构产生的力，使得力的Z分量之和大于(增加高度)或小于(降低高度)作用在航空载具上的重力，从而增加或降低航空载具的高度或垂直位置。
所示的力在产生时将致使航空载具沿着X方向波动(图18)、沿着Y方向摇摆(图19)、悬停(图20)、俯仰(图21)、偏航(图22)和滚转(图23)。
虽然下面的示例讨论了对力的分量求和以确定净力和/或力矩的幅值和方向，但应理解，该讨论仅用于解释目的。所示航空载具的净力和力矩可以由控制系统(诸如关于图16所讨论的控制系统)基于航空载具的配置来确定。例如，在给定由每个推进机构产生的特定力或推力的情况下，可以利用影响矩阵确定航空载具的净力(或净力分量)和力矩。同样，在给定期望的力或净力分量和力矩的情况下，可以利用逆影响矩阵确定每个推进机构所需的力或推力。
参考图17中所示的航空载具，并且假设推进机构围绕相应的马达臂以大致30度沿着交替的方向取向，并且假设推进机构位于距离航空载具的原点1个半径处，在给定所述六个推进机构中每一者的推力的情况下，可以使用以下影响矩阵确定净力的X、Y和Z轴分量和围绕X、Y和Z轴的力矩：
。
同样，在给定所需的净力分量和力矩的情况下，可以使用以下逆影响矩阵确定所述六个推进机构中每一者的推力：
。
图18是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构1802的示意图，其中推力矢量1803致使航空载具沿着X方向波动。图18中所示的机动性推进机构1802对应于图17中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构1802中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且如上所述成对1806地取向。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图18指示了航空载具1800的航向。
在航空载具1800的配置中，为了致使航空载具1800沿着X方向波动，机动性推进机构1802-1、1802-3、1802-4和1802-6产生幅值大致相等的力1803-1、1803-3、1803-4和1803-6，在该示例中称为第一幅值。同样，机动性推进机构1802-2和1802-5分别产生幅值相等的力1803-2和1803-5，在此称为第二幅值。力1803-2和1803-5的第二幅值小于力1803-1、1803-3、1803-4和1803-6的第一幅值。力1803-1、1803-2、1803-3、1803-4、1803-5和1803-6中的每一者具有X分量、Y分量和Z分量。如上所述，在所示示例中，力1803-1、1803-2、1803-3、1803-4、1803-5和1803-6的Z分量之和等于作用在航空载具上的重力并且与该重力相反。因此，为了便于解释和说明，从讨论和图18中省略了力的Z分量。
由于第一机动性推进机构1802-1沿着第一方向取向，并且由于第一机动性推进机构1802-1产生具有第一幅值的第一力1803-1，因此第一力1803-1具有包括正X分量1803-1x和负Y分量1803-1y的方向。同样，由于第六机动性推进机构1802-6沿着第二方向取向，并且由于第六机动性推进机构1802-6产生具有第一幅值的第六力1803-6，因此第六力1803-6具有包括正X分量1803-6x和正Y分量1803-6y的方向。另外，由于力1803-1和1803-6两者的幅值大致相等，并且机动性推进机构的取向均为大致30度但沿着相反的方向，相应X分量的幅值大致相等，X分量的方向相同，相应Y分量的幅值大致相等，并且Y分量的方向相反。对力1803-1和1803-6求和，第一对1806-1机动性推进机构的合力1807-1具有第三幅值、作为X分量1803-1x和X分量1803-6x之和的正X分量，并且没有Y分量，因为正Y分量1803-6y和负Y分量1803-1y之和相互抵消。
转向第二对1806-2机动性推进机构1802-2和1802-3，由于第三机动性推进机构1802-3沿着第一方向取向，并且由于第三机动性推进机构1802-3产生具有第一幅值的第三力1803-3，因此第三力1803-3具有包括正X分量1803-3x和正Y分量1803-3y的方向。同样，由于第二机动性推进机构1802-2沿着第二方向取向，并且由于第二机动性推进机构1802-2产生具有第二幅值的第二力1803-2，因此第二力1803-2具有包括负X分量1803-2x和正Y分量1803-2y的方向。对力1803-3和1803-2求和，第二对1806-2机动性推进机构的合力1807-2具有第四幅值、作为较大正X分量1803-3x和较小负X分量1803-2x之差的正X分量1807-2x，以及正Y分量1807-2y，其是正Y分量1803-3y和正Y分量1803-2y之和。
对于第三对1806-3机动性推进机构1802-5和1802-4，由于第五机动性推进机构1802-5沿着第一方向取向，并且由于第五机动性推进机构1802-5产生具有第二幅值的第五力1803-5，因此第五力1803-5具有包括负X分量1803-5x和负Y分量1803-5y的方向。同样，由于第四机动性推进机构1802-4沿着第二方向取向，并且由于第四机动性推进机构1802-4产生具有第一幅值的第四力1803-4，因此第四力1803-4具有包括正X分量1803-4x和负Y分量1803-4y的方向。对力1803-5和1803-4求和，第三对1806-3机动性推进机构的合力1807-3具有第四幅值、作为较大正X分量1803-4x和较小负X分量1803-5x之差的正X分量1807-3x，以及负Y分量1807-3y，其是负Y分量1803-5y和负Y分量1803-4y之和。
由于第二对1806-2机动性推进机构相对于第三对1806-3机动性推进机构的定位，并且由于所述对产生类似力，合力1807-2和1807-3具有大致相同的幅值(即第四幅值)、具有相同方向的大致相同的X分量幅值，以及大致相等但方向相反的Y分量幅值。
最后，对三个合力1807-1、1807-2和1807-3中的每一者求和，净力1809具有第五幅值、正X方向分量，该正X方向分量的幅值为第一合力1807-1、第二合力1807-2和第三合力1807-3的x分量1807-1x、1807-2x和1807-3x之和，并且没有Y分量，因为第一合力1807-1没有Y分量，并且第二合力1807-2和第三合力1807-3的相反Y分量1807-2y和1807-3y的幅值相互抵消。由于净力1809具有第五幅值、正X分量并且没有Y分量，净力1809将致使航空载具1800沿着正X方向波动。
图19是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构1902的示意图，其中推力矢量1903致使航空载具沿着Y方向摇摆。图19中所示的机动性推进机构1902对应于图17中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构1902中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且如上所述成对1906地取向。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图19指示了航空载具1900的航向。
在航空载具1900的配置中，为了致使航空载具1900沿着Y方向摇摆，第一机动性推进机构1902-1产生具有第一幅值的第一力1903-1，第二机动性推进机构1902-2产生具有第二幅值的第二力1903-2，第三机动性推进机构1902-3产生具有第三幅值的第三力，第四机动性推进机构1902-4产生具有第四幅值的第四力1903-4，第五机动性推进机构1902-5产生具有第五幅值的第五力1903-5，并且第六机动性推进机构1902-6产生具有第六幅值的第六力1903-6。
力1903-1、1903-2、1903-3、1903-4、1903-5和1903-6中的每一者具有X分量、Y分量和Z分量。如上所述，在所示示例中，力1903-1、1903-2、1903-3、1903-4、1903-5和1903-6的Z分量之和等于作用在航空载具上的重力并且与该重力相反。因此，为了便于解释和说明，从讨论和图19中省略了力的Z分量。
由于第一机动性推进机构1902-1沿着第一方向取向，并且由于第一机动性推进机构1902-1产生具有第一幅值的第一力1903-1，因此第一力1903-1具有包括正X分量1903-1x和负Y分量1903-1y的方向。同样，由于第六机动性推进机构1902-6沿着第二方向取向，并且由于第六机动性推进机构1902-6产生具有第六幅值的第六力1903-6，因此第六力1903-6具有包括正X分量1903-6x和正Y分量1903-6y的方向。对力1903-1和1903-6求和，第一对1906-1机动性推进机构的合力1907-1具有第七幅值、作为X分量1903-1x和X分量1903-6x之和的正X分量1907-1x，以及正Y分量1907-1y，其是较大正Y分量1903-6y和较小负Y分量1903-1y之间的差。
转向第二对1906-2机动性推进机构1902-2和1902-3，由于第三机动性推进机构1902-3沿着第一方向取向，并且由于第三机动性推进机构1902-3产生具有第三幅值的第三力1903-3，因此第三力1903-3具有包括正X分量1903-3x和正Y分量1903-3y的方向。同样，由于第二机动性推进机构1902-2沿着第二方向取向，并且由于第二机动性推进机构1902-2产生具有第二幅值的第二力1903-2，因此第二力1903-2具有包括负X分量1903-2x和正Y分量1903-2y的方向。对力1903-3和1903-2求和，第二对1906-2机动性推进机构的合力1907-2具有第八幅值、作为较大负X分量1903-2x和较小正X分量1903-3x之差的负X分量1907-2x，以及正Y分量1907-2y，其是正Y分量1903-3y和正Y分量1903-2y之和。
对于第三对1906-3机动性推进机构1902-5和1902-4，由于第五机动性推进机构1902-5沿着第一方向取向，并且由于第五机动性推进机构1902-5产生具有第五幅值的第五力1903-5，因此第五力1903-5具有包括负X分量1903-5x和负Y分量1903-5y的方向。同样，由于第四机动性推进机构1902-4沿着第二方向取向，并且由于第四机动性推进机构1902-4产生具有第四幅值的第四力1903-4，因此第四力1903-4具有包括正X分量1903-4x和负Y分量1903-4y的方向。对力1903-5和1903-4求和，第三对1906-3机动性推进机构的合力1907-3具有第九幅值、作为较大负X分量1903-5x和较小正X分量1903-4x之差的负X分量1907-3x，以及负Y分量1907-3y，其是负Y分量1903-5y和负Y分量1903-4y之和。
由于三对机动性部件1906-1、1906-2和1906-3的定位，合力1907-1、1907-2和1907-3的总和产生具有第十幅值、正Y分量且没有X分量的净力1909。例如，对得到的X分量1907-1x、1907-2x和1907-3x求和，两个负X分量1907-2x和1907-3x组合以抵消正X分量1907-1x，从而导致净力1909没有X分量。类似地，两个正Y分量1907-1y和1907-2y之和大于负Y分量1907-3y，使得所有合成Y分量的总和为净力1909提供正Y分量，使得航空载具1900将沿着正Y方向摇摆。
图20是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构2002的示意图，其中推力矢量2003致使航空载具沿着Z方向悬停、上升或下降。图20中所示的机动性推进机构2002对应于图17中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构2002中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且如上所述成对2006地取向。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图20指示了航空载具2000的航向。
在航空载具2000的配置中，为了致使航空载具2000沿着Z方向悬停、上升或下降，第一机动性推进机构2002-1、第二机动性推进机构2002-2、第三机动性推进机构2002-3、第四机动性推进机构2002-4、第五机动性推进机构2002-5和第六机动性推进机构2002-6都产生幅值大致相等的力2003，在该示例中称为第一幅值。
力2003-1、2003-2、2003-3、2003-4、2003-5和2003-6中的每一者具有X分量、Y分量和Z分量。如上所述，在其中航空载具保持悬停的实施方案中，所示示例中的力2003-1、2003-2、2003-3、2003-4、2003-5和2003-6的Z分量之和等于作用在航空载具上的重力并且与该重力相反。如果航空载具要上升，则由每个机动性推进机构产生的力增加相等的量，使得沿着Z方向的力的总和大于重力。相比之下，如果航空载具要下降，则由每个机动性推进机构产生的力减小相等的量，使得沿着Z方向的力的总和小于重力。为了便于解释和说明，从讨论和图20中省略了力的Z分量。关于图20的讨论说明了X分量和Y分量的总和如何抵消，使得净力2009仅具有Z分量。
由于第一机动性推进机构2002-1沿着第一方向取向，并且由于第一机动性推进机构2002-1产生具有第一幅值的第一力2003-1，因此第一力2003-1具有包括正X分量2003-1x和负Y分量2003-1y的方向。同样，由于第六机动性推进机构2002-6沿着第二方向取向，并且由于第六机动性推进机构2002-6产生具有第一幅值的第六力2003-6，因此第六力2003-6具有包括正X分量2003-6x和正Y分量2003-6y的方向。另外，由于第六力2003-6和第一力2003-1具有相同的第一幅值并且沿相反方向取向，因此相应X分量和Y分量的幅值相同。同样，相应X分量的方向相同，并且相应Y分量的方向相反。对力2003-1和2003-6求和，第一对2006-1机动性推进机构的合力2007-1具有第二幅值、作为X分量2003-1x和X分量2003-6x之和的正X分量，并且没有Y分量，因为相反的Y分量2003-1y和2003-6y相互抵消。
转向第二对2006-2机动性推进机构2002-2和2002-3，由于第三机动性推进机构2002-3沿着第一方向取向，并且由于第三机动性推进机构2002-3产生具有第一幅值的第三力2003-3，因此第三力2003-3具有包括正X分量2003-3x和正Y分量2003-3y的方向。同样，由于第二机动性推进机构2002-2沿着第二方向取向，并且由于第二机动性推进机构2002-2产生具有第一幅值的第二力2003-2，因此第二力2003-2具有包括负X分量2003-2x和正Y分量2003-2y的方向。对力2003-3和2003-2求和，第二对2006-2机动性推进机构的合力2007-2具有第三幅值、作为较大负X分量2003-2x和较小正X分量2003-3x之差的负X分量2007-2x，以及正Y分量2007-2y，其是正Y分量2003-3y和正Y分量2003-2y之和。
对于第三对2006-3机动性推进机构2002-5和2002-4，由于第五机动性推进机构2002-5沿着第一方向取向，并且由于第五机动性推进机构2002-5产生具有第一幅值的第五力2003-5，因此第五力2003-5具有包括负X分量2003-5x和负Y分量2003-5y的方向。同样，由于第四机动性推进机构2002-4沿着第二方向取向，并且由于第四机动性推进机构2002-4产生具有第一幅值的第四力2003-4，因此第四力2003-4具有包括正X分量2003-4x和负Y分量2003-4y的方向。对力2003-5和2003-4求和，第三对2006-3机动性推进机构的合力2007-3具有第三幅值、作为较大负X分量2003-5x和较小正X分量2003-4x之差的负X分量2007-3x，以及负Y分量2007-3y，其是负Y分量2003-5y和负Y分量2003-4y之和。
由于三对机动性部件2006-1、2006-2和2006-3的定位，合力2007-1、2007-2和2007-3的总和产生无X分量且无Y分量的净力2009。具体地，正Y分量2007-2y与负Y分量2007-3y相互抵消，因为它们具有相同的幅值和相反的方向。同样，负X分量2007-2x和2007-3x中的每一者大致是正X分量2007-1x的一半，并且组合的所述三个X分量相互抵消。如果由机动性推进机构2002产生的力2003的正分量的总和等于重力并且与该重力相反，航空载具2000将悬停。相比之下，如果力2003的正Z分量之和大于重力，则航空载具2000将沿着正Z方向(即沿着基本上正向垂直方向)升降。相比之下，如果力2003的负Z分量之和小于重力，则航空载具2000将沿着负Z方向(即沿着基本上负向垂直方向)升降。
图21是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构2102的示意图，其中推力矢量2103致使航空载具围绕Y轴俯仰。图21中所示的机动性推进机构2102对应于图17中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构2102中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且如上所述成对2106地取向。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图21指示了航空载具2100的航向。
在航空载具2100的配置中，为了致使航空载具2100围绕Y轴俯仰，第一机动性推进机构2102-1和第六机动性推进机构2102-6产生具有大致相同的第一幅值的第一力2103-1和第六力2103-6。第三机动性推进机构2102-3和第四机动性推进机构2104-2产生具有大致相同的第二幅值的第三力2103-3和第四力2103-4，第二幅值大于第一幅值。第二机动性推进机构2102-2和第五机动性推进机构2102-5产生具有大致相同的第三幅值的第二力2103-2和第五力2103-5，第三幅值大于第一幅值且小于第二幅值。
力2103-1、2103-2、2103-3、2103-4、2103-5和2103-6中的每一者具有X分量、Y分量和Z分量。在该示例中，为了致使航空载具2100围绕Y轴向前俯仰而不同时沿着X方向波动、沿着Y方向摇摆或沿着Z方向升降，由机动性推进机构产生的所有力的X分量的总和相互抵消，由机动性推进机构产生的所有力的Y分量的总和相互抵消，并且由机动性推进机构产生的所有力的Z分量总和与重力相互抵消。然而，如下面进一步讨论的，由于力是在距离原点2111或航空载具2100的重心一定距离处产生的，并且来自第二对推进机构2106-2的合力2107-2的Z分量的幅值和来自第三推进机构2106-3的合力2107-3的Z分量的幅值大于来自第一对机动性推进机构2106-1的合力2107-1的Z分量的幅值，因此所述力的Z分量的幅值之差和从原点2111的偏移产生围绕Y轴的力矩，该力矩致使航空载具围绕Y轴向前俯仰。第二对推进机构2106-2和第三对推进机构2106-3的Z分量组合的幅值相比于第一对推进机构2106-1的Z分量，两者之间的差越大，围绕Y轴的力矩越大，并且航空载具围绕Y轴俯仰得也越大。为了便于解释和说明，从讨论和图21中省略了各个力的Z分量。
由于第一机动性推进机构2102-1沿着第一方向取向，并且由于第一机动性推进机构2102-1产生具有第一幅值的第一力2103-1，因此第一力2103-1具有包括正X分量2103-1x和负Y分量2103-1y的方向。同样，由于第六机动性推进机构2102-6沿着第二方向取向，并且由于第六机动性推进机构2102-6产生具有第一幅值的第六力2103-6，因此第六力2103-6具有包括正X分量2103-6x和正Y分量2103-6y的方向。另外，由于第六力2103-6和第一力2103-1具有相同的第一幅值并且沿相反方向取向，因此相应X分量和Y分量的幅值相同。同样，相应X分量的方向相同，并且相应Y分量的方向相反。对力2103-1和2103-6求和，第一对2106-1机动性推进机构的合力2107-1具有第四幅值、作为X分量2103-1x和X分量2103-6x之和的正X分量2107-1x，并且没有Y分量，因为相反的Y分量2103-1y和2103-6y相互抵消。另外，第一对2106-1的合力2107-1具有Z分量2107-1z，该Z分量具有沿着正Z分量的第五幅值，其是力2103-1和2103-6的正Z分量之和。
转向第二对2106-2机动性推进机构2102-2和2102-3，由于第三机动性推进机构2102-3沿着第一方向取向，并且由于第三机动性推进机构2102-3产生具有第二幅值的第三力2103-3，因此第三力2103-3具有包括正X分量2103-3x和正Y分量2103-3y的方向。同样，由于第二机动性推进机构2102-2沿着第二方向取向，并且由于第二机动性推进机构2102-2产生具有第三幅值的第二力2103-2，因此第二力2103-2具有包括负X分量2103-2x和正Y分量2103-2y的方向。对力2103-3和2103-2求和，第二对2106-2机动性推进机构的合力2107-2具有第六幅值、作为较大负X分量2103-2x和较小正X分量2103-3x之差的负X分量2107-2x，以及正Y分量2107-2y，其是正Y分量2103-3y和正Y分量2103-2y之和。另外，第二对2106-2的合力2107-2具有Z分量，该Z分量具有沿着正Z分量的第七幅值，其大于第一合力2107-1的Z分量2107-1z的第五幅值。
对于第三对2106-3机动性推进机构2102-5和2102-4，由于第五机动性推进机构2102-5沿着第一方向取向，并且由于第五机动性推进机构2102-5产生具有第三幅值的第五力2103-5，因此第五力2103-5具有包括负X分量2103-5x和负Y分量2103-5y的方向。同样，由于第四机动性推进机构2102-4沿着第二方向取向，并且由于第四机动性推进机构2102-4产生具有第二幅值的第四力2103-4，因此第四力2103-4具有包括正X分量2103-4x和负Y分量2103-4y的方向。对力2103-5和2103-4求和，第三对2106-3机动性推进机构的合力2107-3具有第六幅值、作为较大负X分量2103-5x和较小正X分量2103-4x之差的负X分量2107-3x，以及负Y分量2107-3y，其是负Y分量2103-5y和负Y分量2103-4y之和。另外，第三对2106-3的合力2107-3具有Z分量2107-3，该Z分量具有沿着正Z分量的第七幅值，其大于第一合力2107-1的Z分量2107-1z的第五幅值。
由于三对机动性部件2106-1、2106-2和2106-3的定位，合力2107-1、2107-2和2107-3的总和产生无X分量且无Y分量的净力。具体地，正Y分量2107-2y与负Y分量2107-3y相互抵消，因为它们具有相同的幅值和相反的方向。同样，负X分量2107-2x和2107-3x中的每一者大致是正X分量2107-1x的一半，并且组合的所述三个X分量相互抵消。同样，合力2107-1、2107-2和2107-3的Z分量的幅值的总和等于作用在航空载具1900上的重力并且与该重力相反。然而，由于来自第二对机动性推进机构2106-2和第三对机动性推进机构2106-3的合力2107-2和2107-3的Z分量2107-2z和2107-3z的第七幅值分别大于第一对机动性推进机构2106-1的合力2107-1的Z分量2107-1z的第五幅值，并且这些力与原点2111相隔一定距离，因此产生致使航空载具1900围绕Y轴向前俯仰的围绕Y轴的力矩2109-P。
图22是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构2202的示意图，其中推力矢量2203致使航空载具围绕Z轴偏航。图22中所示的机动性推进机构2202对应于图17中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构2202中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且如上所述成对2206地取向。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图22指示了航空载具2200的航向。
在航空载具2200的配置中，为了致使航空载具2200围绕Z轴偏航，第一机动性推进机构2202-1、第三机动性推进机构2202-3和第五机动性推进机构2202-5产生分别具有大致相同的第一幅值的第一力2203-1、第三力2203-3和第五力2203-5。同样，第二机动性推进机构2202-2、第四机动性推进机构2204-4和第六机动性推进机构2202-6产生分别具有大致相同的第二幅值的第二力2203-2、第四力2203-4和第六力2203-6，第二幅值大于第一幅值。
力2203-1、2203-2、2203-3、2203-4、2203-5和2203-6中的每一者具有X分量、Y分量和Z分量。在该示例中，为了致使航空载具2200围绕Z轴偏航而不同时沿着X方向波动、沿着Y方向摇摆或沿着Z方向升降，由机动性推进机构产生的所有力的X分量的总和相互抵消，由机动性推进机构产生的所有力的Y分量的总和相互抵消，并且由机动性推进机构产生的所有力的Z分量总和与重力相互抵消。然而，如下面进一步讨论的，由于力是在距离原点2211或航空载具2200的重心一定距离处产生的，因此各对机动性推进机构2206-1、2206-2和2206-3的合力2207-1、2207-2和2207-3产生沿着逆时针方向围绕Z轴的力矩，该力矩致使航空载具沿着逆时针方向围绕Z轴偏航。
由于第一机动性推进机构2202-1沿着第一方向取向，并且由于第一机动性推进机构2202-1产生具有第一幅值的第一力2203-1，因此第一力2203-1具有包括正X分量2203-1x和负Y分量2203-1y的方向。同样，由于第六机动性推进机构2202-6沿着第二方向取向，并且由于第六机动性推进机构2202-6产生具有第二幅值的第六力2203-6，因此第六力2203-6具有包括正X分量2203-6x和正Y分量2203-6y的方向。对力2203-1和2203-6求和，第一对2206-1机动性推进机构的合力2207-1具有第三幅值、作为正X分量2203-1x和正X分量2203-6x之和的正X分量2207-1x，以及正Y分量2207-1y，其是较大正Y分量2203-6y和较小负Y分量2203-1y之间的差。
转向第二对2206-2机动性推进机构2202-2和2202-3，由于第三机动性推进机构2202-3沿着第一方向取向，并且由于第三机动性推进机构2202-3产生具有第一幅值的第三力2203-3，因此第三力2203-3具有包括正X分量2203-3x和正Y分量2203-3y的方向。同样，由于第二机动性推进机构2202-2沿着第二方向取向，并且由于第二机动性推进机构2202-2产生具有第二幅值的第二力2203-2，因此第二力2203-2具有包括负X分量2203-2x和正Y分量2203-2y的方向。对力2203-3和2203-2求和，第二对2206-2机动性推进机构的合力2207-2具有第四幅值、作为较大负X分量2203-2x和较小正X分量2203-3x之差的负X分量2207-2x，以及正Y分量2207-2y，其是正Y分量2203-3y和正Y分量2203-2y之和。
对于第三对2206-3机动性推进机构2202-5和2202-4，由于第五机动性推进机构2202-5沿着第一方向取向，并且由于第五机动性推进机构2202-5产生具有第一幅值的第五力2203-5，因此第五力2203-5具有包括负X分量2203-5x和负Y分量2203-5y的方向。同样，由于第四机动性推进机构2202-4沿着第二方向取向，并且由于第四机动性推进机构2202-4产生具有第二幅值的第四力2203-4，因此第四力2203-4具有包括正X分量2203-4x和负Y分量2203-4y的方向。对力2203-5和2203-4求和，第三对2206-3机动性推进机构的合力2207-3具有第四幅值、作为较大正X分量2203-4x和较小负X分量2203-5x之差的正X分量2207-3x，以及负Y分量2207-3y，其是负Y分量2203-5y和负Y分量2203-4y之和。
由于三对机动性部件2206-1、2206-2和2206-3的定位，合力2207-1、2207-2和2207-3的总和产生无X分量且无Y分量的净力。同样，净力的Z分量被重力抵消。正Y分量2207-1y和正Y分量2207-2y抵消负Y分量2207-3y。同样，正X分量2207-1x和正X分量2207-3x抵消负X分量2207-2x。同样，合力2207-1、2207-2和2207-3的Z分量的幅值的总和等于作用在航空载具2200上的重力并且与该重力相反。然而，由于合力2207-1、2207-2和2207-3与原点2211或航空载具2211的重心相隔一定距离，这些力围绕Z轴产生力矩2209-Y，从而致使航空载具2200围绕Z轴偏航。
图23是根据一种实施方案的图17所示航空载具的机动性推进机构2302的示意图，其中推力矢量2303致使航空载具围绕X轴滚转。图23中所示的机动性推进机构2302对应于图17中所示的机动性推进机构。如上所述，机动性推进机构2302中的每一者大致在同一平面中，在该示例中为X-Y平面，并且如上所述成对2306地取向。同样，虽然航空载具可以沿着任何方向导航，但图23指示了航空载具2300的航向。
在航空载具2300的配置中，为了致使航空载具2300围绕X轴滚转，第一机动性推进机构2302-1、第二机动性推进机构2302-2和第三机动性推进机构2302-3产生具有大致相同的第一幅值的第一力2303-1、第二力2303-2和第三力2303-3。第四机动性推进机构2302-4、第五机动性推进机构2302-5和第六机动性推进机构2302-6产生具有大致相同的第二幅值的第四力2303-4、第五力2303-5和第六力2303-6，第二幅值小于第一幅值。
力2303-1、2303-2、2303-3、2303-4、2303-5和2303-6中的每一者具有X分量、Y分量和Z分量。在该示例中，为了致使航空载具2300围绕X轴滚转而不同时沿着X方向波动、沿着Y方向摇摆或沿着Z方向升降，由机动性推进机构产生的所有力的X分量的总和相互抵消，由机动性推进机构产生的所有力的Y分量的总和相互抵消，并且由机动性推进机构产生的所有力的Z分量总和与重力相互抵消。然而，如下面进一步讨论的，由于力是在距离原点一定距离处产生的，并且力2303-1、2303-2和2303-3的Z分量的幅值大于力2303-4、2303-5和2303-6的Z分量的幅值，因此所述力的Z分量的幅值之差和从原点2311的偏移产生围绕X轴的力矩，该力矩致使航空载具2300围绕X轴滚转。第一力2303-1、第二力2303-2和第三力2303-3的Z分量的组合的幅值相比于第四力2303-4、第五力2303-5和第六力2303-6的Z分量的幅值，两者之间的差越大，该力矩越大，并且航空载具围绕X轴滚转地越多。为了便于解释和说明，从讨论和图23中省略了各个力的Z分量。
由于第一机动性推进机构2302-1沿着第一方向取向，并且由于第一机动性推进机构2302-1产生具有第一幅值的第一力2303-1，因此第一力2303-1具有包括正X分量2303-1x和负Y分量2303-1y的方向。同样，由于第六机动性推进机构2302-6沿着第二方向取向，并且由于第六机动性推进机构2302-6产生具有第二幅值的第六力2303-6，因此第六力2303-6具有包括正X分量2303-6x和正Y分量2303-6y的方向。对力2303-1和2303-6求和，第一对2306-1机动性推进机构的合力2307-1具有第三幅值、作为X分量2303-1x和X分量2303-6x之和的正X分量2307-1x，以及负Y分量2307-1y，其是较大负Y分量2303-1y和较小正Y分量2303-6y之间的差。另外，第一对2306-1的合力2307-1具有正Z分量2307-1z，该正Z分量具有沿着正Z方向的第四幅值。
转向第二对2306-2机动性推进机构2302-2和2302-3，由于第三机动性推进机构2302-3沿着第一方向取向，并且由于第三机动性推进机构2302-3产生具有第一幅值的第三力2303-3，因此第三力2303-3具有包括正X分量2303-3x和正Y分量2303-3y的方向。同样，由于第二机动性推进机构2302-2沿着第二方向取向，并且由于第二机动性推进机构2302-2产生具有第一幅值的第二力2303-2，因此第二力2303-2具有包括负X分量2303-2x和正Y分量2303-2y的方向。对力2303-3和2303-2求和，第二对2306-2机动性推进机构的合力2307-2具有第五幅值、作为较大负X分量2303-2x和较小正X分量2303-3x之差的负X分量2307-2x，以及正Y分量2307-2y，其是正Y分量2303-3y和正Y分量2303-2y之和。另外，第二对2306-2的合力2307-2具有正Z分量2307-2z，该正Z分量具有沿着正Z方向的第六幅值，其大于第一合力2307-1的第四幅值2307-1z。
对于第三对2306-3机动性推进机构2302-5和2302-4，由于第五机动性推进机构2302-5沿着第一方向取向，并且由于第五机动性推进机构2302-5产生具有第二幅值的第五力2303-5，因此第五力2303-5具有包括负X分量2303-5x和负Y分量2303-5y的方向。同样，由于第四机动性推进机构2302-4沿着第二方向取向，并且由于第四机动性推进机构2302-4产生具有第二幅值的第四力2303-4，因此第四力2303-4具有包括正X分量2303-4x和负Y分量2303-4y的方向。对力2303-5和2303-4求和，第三对2306-3机动性推进机构的合力2307-3具有第七幅值、作为较大负X分量2303-5x和较小正X分量2303-4x之差的负X分量2307-3x，以及负Y分量2307-3y，其是负Y分量2303-5y和负Y分量2303-4y之和。另外，第三对2306-3的合力2307-3具有Z分量，该Z分量具有沿着正Z方向的小于第六幅值的第八幅值。
由于三对机动性部件2306-1、2306-2和2306-3的定位，合力2307-1、2307-2和2307-3的总和产生无X分量且无Y分量的净力。具体地，正Y分量2307-2y与负Y分量2307-1y和2307-3y相互抵消。同样，负X分量2307-2x和2307-3x中的每一者抵消正X分量2307-1x。同样，合力2307-1、2307-2和2307-3的Z分量的幅值的总和等于作用在航空载具1900上的重力并且与该重力相反。然而，由于第一力2303-1、第二力2303-2和第三力2303-3的Z分量之和大于第四力2303-4、第五力2303-5和第六力2303-6的Z分量之和，并且所述力与原点相隔一定距离，因此产生致使航空载具2300围绕X轴滚转的围绕X轴的力矩2309-R。
本文公开的实施方案可包括航空载具设备，该航空载具设备包括以下各项中的一者或多者：配置为产生足以将航空载具保持在一定高度的升力的提升推进机构；第一机动性推进机构；第二机动性推进机构；第三机动性推进机构；第四机动性推进机构；第五机动性推进机构；以及第六机动性推进机构。第一机动性推进机构、第三机动性推进机构和第五机动性推进机构可在平面中对准并且沿着第一方向取向，并且第二机动性推进机构、第四机动性推进机构和第六机动性推进机构可在平面中对准并且沿着大致垂直于第一方向的第二方向取向。
可选地，提升推进机构可以在平面中并且沿着第一方向取向。可选地，第二机动性推进机构可产生具有第一幅值和第一方向的第一力，并且第四机动性推进机构可产生具有第一幅值和第二方向的第二力。第一力和第二力可导致具有第三幅值和第三方向的组合力，所述组合力致使航空载具沿着第三方向波动。可选地，第二机动性推进机构可产生具有第一幅值和第一方向的第一力，第四机动性推进机构可产生具有第一幅值和第二方向的第二力，并且第六机动性推进机构可产生具有第二幅值和第三方向的第三力。第一力、第二力和第三力可导致具有第三幅值的组合力，所述组合力致使航空载具沿着第三方向摇摆。可选地，第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第三机动性推进机构、第四机动性推进机构、第五机动性推进机构和第六机动性推进机构中的每一者可径向布置在航空载具的中心部分周围。可选地，提升推进机构可位于航空载具的中心部分。
本文公开的实施方案可包括导航航空载具的方法。该方法可以包括以下各项中的一者或多者：接收包括波动命令或摇摆命令中的至少一者的机动命令，确定用于执行所接收的机动命令的航空载具的至少两个机动性推进机构，以及针对所述至少两个机动性推进机构中的每一者：确定由该机动性推进机构产生的力的幅值和方向，并且/或者发送致使该机动性推进机构产生具有所确定的幅值和方向的力的指令。
可选地，航空载具可以包括至少六个机动性推进机构，该至少六个机动性推进机构中的至少一者可以垂直对准，并且该至少六个机动性推进机构中的至少一者可以水平对准。可选地，该方法还可包括使用航空载具的提升推进机构保持航空载具的高度。可选地，由第一机动性推进机构产生的第一力可以与由第二机动性推进机构产生的第二力组合，以致使航空载具根据命令移动。可选地，第一力的至少一部分可抵消第二力的至少一部分。
本文公开的实施方案可包括航空载具设备，该航空载具设备包括第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第三机动性推进机构、第四机动性推进机构、第五机动性推进机构和第六机动性推进机构中的一者或多者。第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第三机动性推进机构、第四机动性推进机构、第五机动性推进机构和第六机动性推进机构中的至少一者可以水平对准；以及第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第三机动性推进机构、第四机动性推进机构、第五机动性推进机构和第六机动性推进机构中的至少一者可以垂直对准。
可选地，第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第三机动性推进机构、第四机动性推进机构、第五机动性推进机构和第六机动性推进机构中的每一者在平面内并且围绕航空载具的中心部分径向延伸。可选地，航空载具设备还可包括从航空载具的中心部分延伸的第一臂、从航空载具的中心部分延伸的第二臂、从航空载具的中心部分延伸的第三臂、从航空载具的中心部分延伸的第四臂、从航空载具的中心部分延伸的第五臂以及从航空载具的中心部分延伸的第六臂中的一者或多者。可选地，第一机动性推进机构可以耦接到第一臂的端部，第二机动性推进机构可以耦接到第二臂的端部，第三机动性推进机构可以耦接到第三臂的端部，第四机动性推进机构可以耦接到第四臂的端部，第五机动性推进机构可以耦接到第五臂的端部，并且第六机动性推进机构可以耦接到第六臂的端部。可选地，第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂和第六臂中的每一者可以从航空载具的中心部分径向延伸。可选地，第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂和第六臂中的每一者可以在同一平面中。可选地，第一臂和第二臂可以位于不同平面中。可选地，第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂和第六臂中的每一者可以从航空载具的中心部分沿不同方向延伸。可选地，航空载具设备还可包括提升推进机构，该提升推进机构配置为产生与作用在航空载具上的重力幅值大致相等且方向相反的力。
本文公开的实施方案可包括航空载具设备，该航空载具设备包括以下各项中的一者或多者：相对于垂直取向沿第一方向取向的第一机动性推进机构、相对于垂直取向沿第二方向取向的第二机动性推进机构(其中第一取向与第二取向相反)、沿第一方向取向的第三机动性推进机构、沿第二方向取向的第四机动性推进机构、沿第一方向取向的第五机动性推进机构、沿第二方向取向的第六机动性推进机构和/或推进机构控制器。推进机构控制器可被配置为：至少向第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第三机动性推进机构、第四机动性推进机构、第五机动性推进机构和/或第六机动性推进机构中的每一者发送命令以产生相应的力，使得航空载具设备可以六个自由度中的任何一者在空中导航；检测第六机动性推进机构的故障，并且响应于检测到故障；向第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第四机动性推进机构和第五机动性推进机构中的每一者发送命令以产生相应的力，使得航空载具设备可以四个自由度中的任何一者在空中导航。
可选地，第一机动性推进机构、第二机动性推进机构、第三机动性推进机构、第四机动性推进机构、第五机动性推进机构和第六机动性推进机构可基本上在相同的X-Y平面中对准。可选地，由第一机动性推进机构产生的第一力和由第六机动性推进机构产生的第六力形成第一合力，由第二机动性推进机构产生的第二力和由第三机动性推进机构产生的第三力形成第二合力，并且由第四机动性推进机构产生的第四力和由第五机动性推进机构产生的第五力形成第三合力。可选地，第一合力、第二合力和第三合力的总和产生具有幅值、无Y分量但具有X分量的净力，使得航空载具设备沿着X方向波动而不围绕Y轴向前俯仰。可选地，第一合力、第二合力和第三合力的总和产生具有幅值、无X分量但具有Y分量的净力，使得航空载具设备沿着Y方向摇摆而不围绕X轴滚转。可选地，第一合力、第二合力和第三合力的总和产生无X分量、无Y分量，但具有围绕Z轴的力矩的净力，其中该力矩致使航空载具设备围绕Z轴偏航。可选地，第一合力、第二合力和第三合力的总和产生无X分量、无Y分量，但具有围绕Y轴的力矩的净力，其中该力矩致使航空载具设备围绕Y轴俯仰。
本文公开的实施方案可包括用于导航航空载具的方法，该方法包括以下各项中的一者或多者：接收包括波动命令的机动命令；确定由第一推进机构产生的第一力和由第六推进机构产生的第六力的第一幅值，使得当第一力和第六力组合时，产生具有第二幅值、X分量且没有Y分量的合力；确定由第二推进机构产生的第二力和由第五推进机构产生的第五力的第二幅值；向第一推进机构和第六推进机构中的每一者发送命令以产生第一力和第六力，第一力和第六力中的每一者具有第一幅值；向第二推进机构和第五推进机构发送命令以产生第二力和第五力，第二力和第五力中的每一者具有第二幅值；以及由第一推进机构、第三推进机构、第五推进机构和第六推进机构中的每一者执行相应的命令，使得航空载具沿着X方向波动而不围绕Y轴俯仰。
可选地，该方法还可包括向第三推进机构和第四推进机构中的每一者发送命令以产生第三力和第四力，第三力和第四力中的每一者具有第一幅值，并且其中第一力、第二力、第三力、第四力、第五力和第六力的总和是具有第三幅值、X分量且没有Y分量的净力。可选地，第二推进机构可以相对于第三推进机构对准，使得第二力和第三力的总和产生具有第三幅值、第二正X分量和第二正Y分量的第二合力；以及第四推进机构可以相对于第五推进机构对准，使得第四力和第五力的总和产生具有第四幅值、第三正X分量和第三负Y分量的第三合力。可选地，第二正Y分量的至少一部分抵消第三负Y分量的至少一部分。可选地，净力还可包括幅值与重力相等但方向相反的Z分量。可选地，航空载具可包括至少六个推进机构，该至少六个推进机构中的至少一者可以相对于垂直对准沿着第一方向取向，并且该至少六个推进机构中的至少一者可以相对于垂直对准沿着第二方向取向，其中第一取向与第二取向相反。
本文公开的实施方案可包括航空载具设备，该航空载具设备包括第一推进机构、第二推进机构、第三推进机构、第四推进机构、第五推进机构和第六推进机构中的一者或多者。第一推进机构和第六推进机构可以取向成形成第一对推进机构，其中由第一推进机构产生的第一力的至少一部分抵消由第六推进机构产生的第六力的至少一部分。第二推进机构和第三推进机构可以取向成形成第二对推进机构，其中由第二推进机构产生的第二力的至少一部分抵消由第三推进机构产生的第三力的至少一部分。第四推进机构和第五推进机构可以取向成形成第三对推进机构，其中由第四推进机构产生的第四力的至少一部分抵消由第五推进机构产生的第五力的至少一部分。航空载具设备还可包括配置为接合有效载荷的有效载荷接合部件，该有效载荷包括通过电子商务网站订购以便由航空载具设备投递到目的地的物品。
可选地，第一推进机构、第二推进机构、第三推进机构、第四推进机构、第五推进机构和第六推进机构中的每一者可以在平面内并且围绕航空载具设备的中心部分径向延伸。可选地，航空载具设备还可包括从航空载具设备的中心部分延伸的第一臂、从航空载具设备的中心部分延伸的第二臂、从航空载具设备的中心部分延伸的第三臂、从航空载具设备的中心部分延伸的第四臂、从航空载具设备的中心部分延伸的第五臂以及从航空载具设备的中心部分延伸的第六臂中的一者或多者。可选地，第一推进机构可以耦接到第一臂的端部并且相对于垂直对准围绕第一臂沿着第一方向取向，第二推进机构可以耦接到第二臂的端部并且相对于垂直对准围绕第二臂沿着第二方向取向，第三推进机构可以耦接到第三臂的端部并且相对于垂直对准围绕第三臂沿着第一方向取向，第四推进机构可以耦接到第四臂的端部并且相对于垂直对准围绕第四臂沿着第二方向取向，第五推进机构可以耦接到第五臂的端部并且相对于垂直对准围绕第五臂沿着第一方向取向，并且第六推进机构可以耦接到第六臂的端部并且相对于垂直对准围绕第六臂沿着第二方向取向。可选地，航空载具设备还可包括配置为至少执行以下各项的控制器的一个或多个：向第一推进机构、第二推进机构、第三推进机构、第四推进机构、第五推进机构和第六推进机构中的每一者发送命令，以致使航空载具设备以六个自由度中的任何一个或多个操作；确定第一推进机构、第二推进机构、第三推进机构、第四推进机构、第五推进机构、第六推进机构中的一个出现故障；以及向未出现故障的第一推进机构、第二推进机构、第三推进机构、第四推进机构、第五推进机构和第六推进机构中的每一者发送命令，以致使航空载具设备继续以四个自由度中的任何一者操作。可选地，第一推进机构、第二推进机构、第三推进机构、第四推进机构、第五推进机构和第六推进机构可以布置成使得航空载具可以沿着波动方向、升降方向、摇摆方向、俯仰方向、偏航方向或滚转方向的任一者独立地在空中导航。可选地，由第一力、第二力、第三力、第四力、第五力和第六力的总和产生的净力无X分量，无Y分量，但具有致使航空载具设备围绕Y轴俯仰、围绕X轴滚转或围绕Z轴偏航的力矩。
本公开的上述各方面都意在是说明性的。选择它们是为了解释本公开的原理和应用，而并非意图为穷举性的或限制本公开。所公开的方面的许多修改和变化对于本领域技术人员来说可能是显而易见的。计算机、通信和语音处理领域的普通技术人员应认识到，本文所述的部件和过程步骤可以与其他部件或步骤或者部件或步骤的组合互换，并且仍然实现本公开的益处和优点。此外，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有本文公开的一些或全部特定细节和步骤的情况下实施本公开。
虽然已经关于航空载具描述了上述示例，但所描述的实施方案也可以用于其他形式的载具，包括但不限于地面载具和水上载具。
所公开的系统的各方面可以被实施为计算机方法或者被实施为诸如存储器装置或非暂时性计算机可读存储介质的制品。计算机可读存储介质可以是计算机可读的并且可以包括用于致使计算机或其他装置执行本公开中描述的过程的指令。计算机可读存储介质可以由易失性计算机存储器、非易失性计算机存储器、硬盘驱动器、固态存储器、闪存驱动器、可移除磁盘和/或其他介质来实施。另外，可以在固件或硬件中实施模块和引擎中的一者或多者的部件。
除非另外明确地陈述，否则诸如“一个(a/an)”的冠词通常应被解释为包括一个或多个所描述项目。因此，诸如“被配置为……的装置”的短语意图包括一个或多个所列举装置。这类一个或多个所列举设备也可被共同地配置来执行所陈述列举项。例如，“被配置为执行列举项A、B和C的处理器”可包括被配置为执行列举项A的第一处理器以及与所述第一处理器相结合地工作、被配置为执行列举项B和C的第二处理器。
本文使用的程度语言(诸如，如本文所使用的术语“约”、“大致”、“大体”、“几乎”或“基本上”)表示仍然执行所需功能或实现所需结果的接近所陈述值、量或特性的值、量或特性。例如，术语“约”、“大致”、“大体”、“几乎”或“基本上”可指与所陈述量相比在小于10%内、小于5%内、小于1%内、小于0.1%内和小于0.01%内的量。
尽管已关于本发明的说明性实施方案来描述并说明本发明，但在不背离本公开的精神和范围的情况下可在其中和对其进行前述的和各种其他的添加和省略。

Claims (15)

1.一种航空载具设备，其包括：
相对于垂直取向沿着第一方向取向的第一机动性推进机构；
相对于所述垂直取向沿着第二方向取向的第二机动性推进机构，其中所述第一取向与所述第二取向相反；
沿着所述第一方向取向的第三机动性推进机构；
沿着所述第二方向取向的第四机动性推进机构；
沿着所述第一方向取向的第五机动性推进机构；
沿着所述第二方向取向的第六机动性推进机构；
推进机构控制器，所述推进机构控制器被配置为至少：
向所述第一机动性推进机构、所述第二机动性推进机构、所述第三机动性推进机构、所述第四机动性推进机构、所述第五机动性推进机构和所述第六机动性推进机构中的每一者发送命令以产生相应的力，使得所述航空载具设备可以六个自由度中的任何一者在空中导航；
检测所述第六机动性推进机构的故障；以及
响应于检测到所述故障，向所述第一机动性推进机构、所述第二机动性推进机构、所述第四机动性推进机构和所述第五机动性推进机构中的每一者发送命令以产生相应的力，使得所述航空载具设备可以四个自由度中的任何一者在空中导航。
2.根据权利要求1所述的航空载具设备，其中所述第一机动性推进机构、所述第二机动性推进机构、所述第三机动性推进机构、所述第四机动性推进机构、所述第五机动性推进机构和所述第六机动性推进机构基本上在相同的X-Y平面中对准。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的航空载具设备，其中：
由所述第一机动性推进机构产生的第一力和由所述第六机动性推进机构产生的第六力形成第一合力；
由所述第二机动性推进机构产生的第二力和由所述第三机动性推进机构产生的第三力形成第二合力；并且
由所述第四机动性推进机构产生的第四力和由所述第五机动性推进机构产生的第五力形成第三合力。
4.根据权利要求3所述的航空载具设备，其中所述第一合力、所述第二合力和所述第三合力的总和产生具有幅值、无Y分量但具有X分量的净力，使得所述航空载具设备沿着X方向波动而不围绕Y轴向前俯仰。
5.一种用于导航航空载具的方法，所述方法包括：
接收包括波动命令的机动命令；
针对由第一推进机构产生的第一力和由第六推进机构产生的第六力确定第一幅值，使得当所述第一力和所述第六力组合时，产生具有第二幅值、X分量且没有Y分量的合力；
针对由第二推进机构产生的第二力和由第五推进机构产生的第五力确定第二幅值；
向所述第一推进机构和所述第六推进机构中的每一者发送命令以产生所述第一力和所述第六力，所述第一力和所述第六力中的每一者具有第一幅值；
向所述第二推进机构和所述第五推进机构发送命令以产生所述第二力和所述第五力，所述第二力和所述第五力中的每一者具有所述第二幅值；以及
由所述第一推进机构、所述第三推进机构、所述第五推进机构和所述第六推进机构中的每一者执行所述相应的命令，使得所述航空载具沿着X方向波动而不围绕所述Y轴俯仰。
6. 根据权利要求5所述的方法，其还包括：
向第三推进机构和第四推进机构中的每一者发送命令以产生第三力和第四力，所述第三力和所述第四力中的每一者具有所述第一幅值；以及
其中所述第一力、所述第二力、所述第三力、所述第四力、所述第五力和所述第六力的总和是具有第三幅值、X分量且没有Y分量的净力。
7. 根据权利要求5或6中任一项所述的方法，其中：
所述第二推进机构相对于所述第三推进机构对准，使得所述第二力和所述第三力的总和产生具有第三幅值、第二正X分量和第二正Y分量的第二合力；并且
所述第四推进机构相对于所述第五推进机构对准，使得所述第四力和所述第五力的总和产生具有第四幅值、第三正X分量和第三负Y分量的第三合力。
8.根据权利要求5、6或7中任一项所述的方法，其中：
所述航空载具包括至少六个推进机构；
所述至少六个推进机构中的至少一者相对于垂直对准沿着第一方向取向；并且
所述至少六个推进机构中的至少一者相对于所述垂直对准沿着第二方向取向，其中所述第一取向与所述第二取向相反。
9.一种航空载具设备，其包括：
第一推进机构；
第二推进机构；
第三推进机构；
第四推进机构；
第五推进机构；
第六推进机构；并且
其中：
所述第一推进机构和所述第六推进机构取向成形成第一对推进机构，其中由所述第一推进机构产生的第一力的至少一部分抵消由所述第六推进机构产生的第六力的至少一部分；
所述第二推进机构和所述第三推进机构取向成形成第二对推进机构，其中由所述第二推进机构产生的第二力的至少一部分抵消由所述第三推进机构产生的第三力的至少一部分；
所述第四推进机构和所述第五推进机构取向成形成第三对推进机构，其中由所述第四推进机构产生的第四力的至少一部分抵消由所述第五推进机构产生的第五力的至少一部分；和
有效载荷接合部件，其被配置为接合有效载荷，所述有效载荷包括通过电子商务网站订购以便由所述航空载具设备投递到目的地的物品。
10.根据权利要求9所述的航空载具设备，其中：
所述第一推进机构、所述第二推进机构、所述第三推进机构、所述第四推进机构、所述第五推进机构和所述第六推进机构中的每一者在平面内并且围绕所述航空载具设备的中心部分径向延伸。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的航空载具设备，其还包括：
从所述航空载具设备的中心部分延伸的第一臂；
从所述航空载具设备的所述中心部分延伸的第二臂；
从所述航空载具设备的所述中心部分延伸的第三臂；
从所述航空载具设备的所述中心部分延伸的第四臂；
从所述航空载具设备的所述中心部分延伸的第五臂；和
从所述航空载具设备的所述中心部分延伸的第六臂。
12.根据权利要求9、10或11中任一项所述的航空载具设备，其中：
所述第一推进机构耦接到所述第一臂的端部并且相对于垂直对准围绕所述第一臂沿着第一方向取向；
所述第二推进机构耦接到所述第二臂的端部并且相对于所述垂直对准围绕所述第二臂沿着第二方向取向；
所述第三推进机构耦接到所述第三臂的端部并且相对于所述垂直对准围绕所述第三臂沿着所述第一方向取向；
所述第四推进机构耦接到所述第四臂的端部并且相对于所述垂直对准围绕所述第四臂沿着所述第二方向取向；
所述第五推进机构耦接到所述第五臂的端部并且相对于所述垂直对准围绕所述第五臂沿着所述第一方向取向；并且
所述第六推进机构耦接到所述第六臂的端部并且相对于所述垂直对准围绕所述第六臂沿着所述第二方向取向。
13.根据权利要求12所述的航空载具设备，其还包括：
控制器，所述控制器被配置为至少：
向所述第一推进机构、所述第二推进机构、所述第三推进机构、所述第四推进机构、所述第五推进机构和所述第六推进机构中的每一者发送命令，以致使所述航空载具设备以六个自由度中的任何一个或多个操作；
确定所述第一推进机构、所述第二推进机构、所述第三推进机构、所述第四推进机构、所述第五推进机构和所述第六推进机构中的一个出现故障；以及
向未出现故障的所述第一推进机构、所述第二推进机构、所述第三推进机构、所述第四推进机构、所述第五推进机构和所述第六推进机构中的每一者发送命令，以致使所述航空载具设备继续以四个自由度中的任何一者操作。
14.根据权利要求9、10、11、12或13中任一项所述的航空载具设备，其中所述第一推进机构、所述第二推进机构、所述第三推进机构、所述第四推进机构、所述第五推进机构和所述第六推进机构布置成使得所述航空载具可以沿着波动方向、升降方向、摇摆方向、俯仰方向、偏航方向或滚转方向的任一者独立地在空中导航。
15.根据权利要求9、10、11、12、13或14中任一项所述的航空载具设备，其中由所述第一力、所述第二力、所述第三力、所述第四力、所述第五力和所述第六力的总和产生的净力无X分量，无Y分量，但具有致使所述航空载具设备围绕Y轴俯仰、围绕X轴滚转或围绕Z轴偏航的力矩。
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