CN109311533A - 飞行器行走系统的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人飞行器(UVA)(100)和方法。所述无人飞行器(100)包括中心体(105)。所述无人飞行器(100)还包括多个起落架,其中所述起落架能够从所述中心体(105)延伸并且能够相对于所述中心体(105)移动。所述多个起落架(120)配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架(120)远离所述中心体(105)地侧向延伸并且不与所述中心体(105)下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架(120)朝向所述中心体(105)下方的所述地面延伸。另外,当所述起落架(120)处于所述地面状态时,所述起落架(120)配置成在所述地面上支撑所述中心体(105)的重量,并且通过相对于所述地面移动一个或多个起落架(120)而在所述地面上运输所述无人飞行器(100)。
Description
背景技术
诸如无人飞行器(UVA)的飞行器可以用于执行军事和民事应用的监视、勘查和勘探任务。这种飞行器可以承载被配置为执行特定功能的搭载物。然而,由飞行器执行的某些功能可能受到需要飞行的交通工具的移动性的限制。特别地,各种期望的功能可能受到飞行器的飞行条件不理想的限制。
发明内容
可能期望提供用于飞行器(诸如无人飞行器(UVA))的行走系统和方法的系统、设备和方法。行走系统可以结合飞行器的起落架和/或多个臂。所述起落架和/或可变形臂可以在飞行状态和地面状态之间转换。特别地,当起落架和/或可变形臂处于地面状态时,起落架和/或可变形臂被配置为(a)在地面上支撑无人飞行器的中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。
可能期望的是,能够接近遥远位置的飞行器具有行走系统,以便允许飞行器逾越遥远位置的地形。在示例中,这些增强型飞行器可以用于帮助地震缓冲、矿场勘测和其它难以或不能接近但空气可接近的潜在危险区域。另外,一旦这些增强型飞行器能够接近这些位置,这些增强型飞行器具有额外的移动能力可能是有益的。例如,增强型飞行器可以用于向可能不可接近的区域递送供给品或提供这些区域的视频图像。
在一个方面中,本发明提供一种无人飞行器(UVA)。无人飞行器包括中心体和能够从中心体延伸并且能够相对于中心体移动的多个起落架。另外,所述多个起落架被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离所述中心体侧向地延伸并且不与所述中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向中心体下方的地面延伸。当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在地面上运输无人飞行器。
在本发明的另一相关但单独的方面中,本发明提供一种用于对无人飞行器(UVA)进行转换的方法。所述方法包括提供具有中心体和多个起落架的无人飞行器,所述多个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动。另外,所提供的无人飞行器中的多个起落架被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离中心体侧向地延伸并且不与所述中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的地面延伸。当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。所述方法还包括操作所述无人飞行器,使得所述无人飞行器采用所述飞行状态或所述地面状态。
本发明的另一方面提供一种组装无人飞行器(UVA)的方法,其中所述无人飞行器具有中心体和多个可延伸的起落架。所述方法包括将多个起落架附接到中心体,当所述起落架附接到所述中心体时,所述起落架可从所述中心体延伸并且相对于所述中心体移动。所述多个起落架被配置为在(1)飞行状态和地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离中心体侧向地延伸并且不与所述中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸。当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器,从而组装无人飞行器。
在本发明的另一方面中,本发明提供了一种套件。所述套件包括被配置为附接到无人飞行器(UVA)的中心体的多个起落架。当所述多个起落架连接到所述中心体时,所述多个起落架可从所述中心体延伸和相对于所述中心体移动。所述套件还包括用于组装所述无人飞行器的指令,使得当所述无人飞行器根据所述指令组装时,所述组装的无人飞行器的特点在于,所述多个起落架被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离所述中心体侧向地延伸并且不与所述中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的地面延伸。当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。
在一些实施例中,当无人飞行器处于所述飞行状态时,无人飞行器的飞行经由无人飞行器上的一个或多个推进单元实现。在一些实施例中,所述一个或多个推进单元被支撑在所述起落架上。在一些实施例中,每个起落架具有更靠近中心体的近端和更远离中心体的远端,并且其中支撑在每个起落架上的所述一个或多个推进单元位于每个起落架的远端处。在进一步的实施例中,支撑在每个起落架上的所述推进单元位于距所述中心体的预定距离处。在一些实施例中,无人飞行器还包括远离中心体延伸的多个臂,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述臂上。在一些实施例中,每个臂具有更靠近中心体的近端和远离中心体的远端,并且其中所述推进单元被支撑在所述臂的远端上。
在一些实施例中,所述多个起落架中的每个包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述接头允许所述多个部分相对于彼此移动。在一些实施例中,通过允许所述多个起落架中的每个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,每个可操作地联接到所述中心体。在一些实施方式中,所述多个起落架还被配置为在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中在所述变形状态中,(i)来自所述多个起落架的第一组起落架远离所述中心体侧向地延伸,以及(ii)来自所述多个起落架的第二组起落架朝向所述中心体下方的地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组起落架和所述第二组起落架都远离所述中心体侧向地延伸。在一些实施方式中,当所述起落架处于所述变形状态时,所述第二组起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组起落架的一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。在进一步的实施例中,来自所述第一组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现无人飞行器的飞行。在一些实施例中,来自所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现无人飞行器的飞行。在一些实施例中,来自所述第一组起落架和第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现无人飞行器的飞行。
在另一方面中,本发明提供一种无人飞行器(UVA)。所述无人飞行器包括中心体和多个可变形臂,所述多个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动。另外,所述多个可变形臂被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中,在所述飞行状态中,所述可变形臂远离所述无人飞行器的中心体侧向地延伸以经由支撑在每个可变形臂上的推进单元实现所述无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向所述无人飞行器的中心体下方的地面延伸。当所述可变形臂处于所述地面状态时,所述可变形臂构造成(a)在所述地面上支撑中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个所述可变形臂在所述地面上运输无人飞行器。
在本发明的另一相关但单独的方面中,本发明提供一种用于对无人飞行器(UVA)进行转换的方法。所述方法包括提供具有中心体和多个可变形臂的无人飞行器,其中所述多个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动。另外,所提供的无人飞行器中的多个可变形臂被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂远离所述无人飞行器的中心体侧向地延伸以经由支撑在每个可变形臂上的推进单元实现无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向无人飞行器的中心体下方的地面延伸。当所述可变形臂处于所述地面状态时,所述可变形臂被构造成(a)支撑所述地面上的中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个所述可变形臂在所述地面上运输无人飞行器。所述方法还包括操作所述无人飞行器,使得所述无人飞行器采用所述飞行状态或所述地面状态。
本发明的另一方面提供了一种组装具有中心体和多个可变形臂的无人飞行器(UVA)的方法。所述方法包括将多个可变形臂附接到所述中心体,其中当附接到所述中心体时,所述多个可变形臂能够从所述中心体延伸且能够相对于所述中心体移动。所述多个可变形臂被配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂远离所述无人飞行器的中心体侧向地延伸以经由支撑在每个可变形臂上的推进单元实现无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向中心体下方的地面延伸。当所述可变形臂处于地面状态时,所述可变形臂构造成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂而在所述地面上运输无人飞行器,从而组装无人飞行器。
在本发明的另一方面中,本发明提供了一种套件。所述套件包括多个可变形臂,其中所述多个可变形臂被配置为附接到无人飞行器(UVA)的中心体。所述多个可变形臂在附接到所述中心体时能够从所述中心体延伸且能够相对于所述中心体移动。所述套件还包括用于组装所述无人飞行器的指令,使得当根据所述指令组装所述无人飞行器时,所述组装的无人飞行器的特点在于,所述多个可变形臂被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂被配置为所述可变形臂经由支撑在每个可变形臂上的推进单元远离无人飞行器的中心体侧向地延伸以实现所述无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向所述中心体下方的地面延伸。当所述可变形臂处于所述地面状态时,所述可变形臂构造成(a)支撑所述地面上的中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂而在地面上运输无人飞行器。
在一些实施例中,所述多个可变形臂中的每个都包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述接头允许所述多个部分相对于彼此运动。在一些实施例中,所述多个可变形臂中的每个可变形臂通过允许每个可变形臂从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体运动的接头,可操作地联接到所述中心体。在一些实施例中,被支撑在每个可变形臂上的推进单元远离每个可变形臂的远端定位。在一些实施例中,被支撑在每个可变形臂上的推进单元定位在距每个可变形臂的远端的预定距离处。
在一些实施例中,所述多个可变形臂还构造成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在变形状态中,(i)来自多个可变形臂的第一组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸,(ii)来自多个可变形臂的第二组可变形臂朝向所述中心体下方的地面延伸;在飞行状态中,所述第一组可变形臂和所述第二组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸,以经由支撑在所述第一组可变形臂和所述第二组可变形臂中的每个可变形臂上的推进单元实现所述无人飞行器的飞行。在一些实施例中,当所述可变形臂处于所述变形状态时,第二组可变形臂构造成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动第二组可变形臂的一个或多个可变形臂而在所述地面上运输无人飞行器。
应当理解的是,本发明的不同方面可以单独地、共同地或彼此组合地理解。本文中所描述的本发明的各个方面可应用于下文陈述的任意特定应用或应用于任何其它类型的可移动物体。本文中对飞行器(诸如无人飞行器)的任何描述可适用于并且用于任意可移动物体,诸如任何车辆。另外,本文公开的在空中运动(例如,飞行)情形中的系统、设备和方法也可以应用于其他类型的运动,诸如地面或水上运动、水下运动或空间中的运动。
通过阅读说明书、权利要求和附图,本发明的其它目的和特征将变得明显。
援引加入
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文,其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体地和单独地指示通过引用来并入。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求书中进行了详细描述。通过参考下面的详细描述,将获得对本发明的特征和优点的更好的理解,其中利用了本发明的原理以及附图。
图1提供了根据实施例的具有行走系统(该行走系统包括起落架)的飞行器处于飞行状态的立体图。
图2提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于飞行状态的仰视图。
图3提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于飞行状态的俯视图。
图4提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于着陆配置的图示。
图5提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于地面状态的图示。
图6提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器在其穿越阶梯地形时处于第一位置的图示。
图7提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器在其穿越阶梯地形时处于第二位置的图示。
图8提供了根据实施例的具有位于其中心体下方的搭载物的无人飞行器(UVA)的图示。
图9提供了根据实施例的具有经由载体附接到其中心体的搭载物的无人飞行器(UVA)的图示。
图10提供了根据实施例的起落架的顺时针腿部移动的图示。
图11提供了根据实施例的起落架的竖向腿部移动的图示。
图12提供了根据实施例的八臂四腿飞行器的图示,其中所述飞行器具有包括四个起落架和八个不可变形臂的行走系统。
图13示出了根据实施例的具有行走系统和壳体的飞行器处于飞行状态的立体图。
图14图示了根据实施例的具有行走系统和壳体的飞行器处于飞行状态的俯视图。
图15示出了根据实施例的具有行走系统和壳体的飞行器处于飞行状态的仰视图。
图16示出了根据实施例的具有行走系统和壳体的飞行器处于着陆配置的视图。
图17提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于降低的地面状态的图示。
图18提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器在其穿越阶梯地形时处于第一降低位置的图示。
图19提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器在其穿越阶梯地形时处于第二降低位置的图示。
图20提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器在其穿越阶梯地形时处于水平伸出位置的图示。
图21示出了根据本发明实施例的具有行走系统的飞行器的俯视图,其中所述行走系统包括位于四个臂之间的四个起落架。
图22示出了根据本发明实施例的具有行走系统的飞行器的立体图,其中行走系统包括位于四个臂之间的四个起落架。
图23示出了根据本发明实施例的具有包括位于四个臂之间的四个起落架的行走系统的飞行器处于飞行状态、着陆配置和行走配置的示意图。
图24提供了根据实施例的具有包括四个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的立体图。
图25示出了根据实施例的具有包括四个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的仰视图。
图26示出了根据实施例的具有包括四个可变形臂的行走系统的飞行器处于第一着陆配置、第二着陆配置、第一地面状态和第二地面状态的示意图。
图27提供了根据实施例的具有包括八个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的立体图。
图28示出了根据实施例的具有包括八个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的仰视图。
图29图示了根据实施例的具有包括八个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态、着陆配置、已着陆配置和行走配置的示意图。
图30示出根据实施例的包含载体和搭载物的可移动物体。
图31是根据实施例的用于控制可移动物体的系统的框图的示意图。
具体实施方式
本发明的系统、设备和方法提供用于飞行器的行走系统。在飞行器的部署可能有用的情况下,存在许多可能通常难以接近的区域。这些区域的示例包括地震缓冲(earthquake relief)、高海拔位置以及远超过容易接近的道路的远程区域。然而,虽然飞行器可以用于接近这些类型的区域,但是使用飞行部件的移动工具可能在它们的远程区域的陆基或水基的导航中受到限制。例如,使用飞行部件来接近位置可能需要使用移动的推进器,当移动工具在建筑物或洞穴的内部导航时,这些推进器可能被损坏。此外,推进器的使用对于诸如地震受害者的被帮助个体可能是危险的,从而限制了移动工具可能接近地震受害者的接近程度。然而,当移动工具的飞行部件不在运动中时,移动工具可能更容易地接近因移动推进器而可能受到伤害的物体和个体。
因此,在一些示例中,具有飞行部件以及行走系统的移动工具可以利用飞行部件来接近远程区域,然后可以利用行走系统来在飞行部件不再处于运动中时在陆地或水基区域导航。这样,行走系统可用于接近感兴趣的陆地和水基区域,诸如地震缓冲部位的内部部分、洞穴的内部区域和其他地形。
在一个方面,本发明提供一种无人飞行器(UVA)。无人飞行器包括中心体和可从中心体延伸并且相对于中心体移动的多个起落架。另外,所述多个起落架被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离中心体侧向地延伸并且不与所述中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的地面延伸。当所述起落架处于地面状态时,所述起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。
在本发明的另一相关但单独的方面中,本发明提供一种用于对无人飞行器(UVA)进行转换的方法。所述方法包括提供具有中心体和多个起落架的无人飞行器,其中所述多个起落架可从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动。另外,所提供的无人飞行器中的多个起落架被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离中心体侧向地延伸并且不与中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向中心体下方的地面延伸。当所述起落架处于地面状态时,所述起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架而在所述地面上运输无人飞行器。所述方法还包括操作所述无人飞行器,使得所述无人飞行器采用所述飞行状态或所述地面状态。
本发明的另一方面提供了一种组装具有中心体和多个可延伸起落架的无人飞行器(UVA)的方法。所述方法包括将多个起落架附接到中心体,其中所述多个起落架在连接到所述中心体时可从所述中心体延伸并且可相对于中心体移动。多个起落架被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离中心体侧向地延伸并且不与中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向中心体下方的地面延伸。当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器,从而组装无人飞行器。
在本发明的另一方面,本发明提供了一种套件。所述套件包括被配置为附接到无人飞行器(UVA)的中心体的多个起落架。当附接到所述中心体时,所述多个起落架可从所述中心体延伸并且可相对于所述中心体移动。所述套件还包括用于组装所述无人飞行器的指令,使得当所述无人飞行器根据所述指令组装时,所述组装的无人飞行器的特点在于,所述多个起落架被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离所述中心体侧向地延伸并且不与所述中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的地面延伸。当所述起落架处于地面状态时,所述起落架被配置为(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。
在另一方面中,本发明提供一种无人飞行器(UVA)。无人飞行器包括中心体和多个可变形臂,所述多个可变形臂能够从中心体延伸并且能够相对于中心体移动。另外,所述多个可变形臂被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂远离所述无人飞行器的中心体侧向地延伸,以经由支撑在每个可变形臂上的推进单元实现所述无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向所述无人飞行器的中心体下方的地面延伸。当可变形臂处于地面状态时,所述可变形臂构造成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂在所述地面上运输无人飞行器。
在本发明的另一相关但单独的方面中,本发明提供一种用于对无人飞行器(UVA)进行转换的方法。所述方法包括提供具有中心体和多个可变形臂的无人飞行器,其中所述多个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动。另外,所提供的无人飞行器中的多个可变形臂被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂远离无人飞行器的中心体侧向地延伸以经由支撑在每个可变形臂上的推进单元实现无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向无人飞行器的中心体下方的地面延伸。当所述可变形臂处于所述地面状态时,所述可变形臂构造成(a)支撑所述地面上的中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂在所述地面上运输无人飞行器。所述方法还包括操作所述无人飞行器,使得所述无人飞行器采用所述飞行状态或所述地面状态。
本发明的另一方面提供了一种组装具有中心体和多个可变形臂的无人飞行器(UVA)的方法。所述方法包括将多个可变形臂附接到所述中心体,其中所述多个可变形臂在附接到所述中心体时能够从所述中心体延伸且能够相对于所述中心体移动。所述多个可变形臂被配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂远离无人飞行器的中心体侧向地延伸,以经由支撑在每个可变形臂上的推进单元实现无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向中心体下方的地面延伸。当所述可变形臂处于所述地面状态时,所述可变形臂构造成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂而在所述地面上运输无人飞行器,从而组装无人飞行器。
在本发明的另一方面中,本发明提供了一种套件。所述套件包括多个可变形臂,其中所述多个可变形臂被配置为附接到无人飞行器(UVA)的中心体。所述多个可变形臂在附接到所述中心体时能够从所述中心体延伸且能够相对于所述中心体移动。所述套件还包括用于组装所述无人飞行器的指令,使得当根据所述指令组装所述无人飞行器时,所述组装的无人飞行器的特点在于,所述多个可变形臂被配置为在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂远离所述无人飞行器的中心体侧向地延伸,以经由支撑在每个可变形臂上的推进单元实现所述无人飞行器的飞行,以及在所述地面状态中,所述可变形臂朝向所述中心体下方的地面延伸。当所述可变形臂处于所述地面状态时,所述可变形臂构造成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂而在所述地面上运输无人飞行器。
图1提供了根据实施例的具有包括起落架的行走系统的飞行器处于飞行状态的立体图。特别地,图1图示了无人飞行器(UVA)100,其中无人飞行器100具有从无人飞行器100的中心体105延伸的多个臂110。多个臂中的每个臂110支撑推进单元115。在示例中,臂110可以由碳纤维构成。在示例中,臂110可以由材料、塑料、金属或任何其它可用的合成金属构成。如图1所示,图1中的每个臂110是不可变形的。在示例中,臂110可以处于固定配置。在一些实施例中,如下图24-29所述,一个或多个臂是可变形的。
如图1所示,起落架120位于每个臂110下方。起落架120可以被配置为在飞行状态和地面状态之间进行转换。当起落架120处于飞行状态时,起落架可以远离无人飞行器的中心体侧向地延伸。当起落架120处于地面状态时,起落架可以朝向无人飞行器的中心体下方的地面延伸。另外,当起落架处于地面状态中时,所述起落架被配置为在所述地面上支撑无人飞行器的中心体的重量并且通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。在示例中,起落架可以被配置为承载负载,该负载包括无人飞行器以及联接到无人飞行器的附加的搭载物。可选地,起落架120可以包括第一部分、第二部分、以及连接第一部分和第二部分的接头。
无人飞行器100可以包括从无人飞行器100的中心体105延伸的一个或多个臂110。无人飞行器100可以包括从无人飞行器100的中心体105延伸的一个或多个起落架120。无人飞行器的重心可以位于无人飞行器主体内、无人飞行器主体上方或无人飞行器主体下方。无人飞行器的重心可以穿过一轴线而所述轴线竖直地延伸穿过无人飞行器主体。无人飞行器主体可以支撑无人飞行器的一个或多个臂110。无人飞行器主体可以支撑无人飞行器的一个或多个起落架120。无人飞行器主体可以承载一个或多个臂的重量。无人飞行器主体可以承载一个或多个起落架的重量。无人飞行器主体可以直接接触一个或多个臂。无人飞行器主体可以直接接触一个或多个起落架。无人飞行器主体可以与一个或多个臂或者一个或多个臂的部件一体地形成。无人飞行器主体可以与一个或多个起落架或者一个或多个起落架的部件一体地形成。无人飞行器可以经由一个或多个中间部件连接到一个或多个臂。无人飞行器可以经由一个或多个中间部件连接到一个或多个起落架。
所述臂可以可选地从中心体105径向延伸。所述臂可以关于与无人飞行器的中心体相交的平面对称地布置。替代地,所述臂可以以径向方式对称布置。所述臂可以均匀地间隔开。例如,如果为无人飞行器提供N个臂,则每个臂之间的度数可以是360/N。替代地,所述臂不需要均匀地间隔开。在一些情况下,所述臂都不彼此平行。替代地,臂可被布置成使得两个或更多个、三个或更多个、或四个或更多个臂可基本上彼此平行。所有的臂可以是共面的。替代地,一种或多种类型的臂可以是共面的。在一些实施例中,两个或更多个臂可以不是共面的。
一个或多个臂可以支撑可能实现无人飞行器的飞行的一个或多个推进单元115。在一些实施例中,每个臂可以支撑一个或多个推进单元。替代地,一个或多个臂可以不支撑推进单元。在一些情况下,每个臂可以支撑一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、或十个或更多个推进单元。每个臂可以支撑相同数量的推进单元。替代地,不同的臂可以支撑不同数量的推进单元。
推进单元可以被配置为产生用于无人飞行器的升力。推进单元可包括旋翼组件。旋翼组件可以包括可旋转以产生用于无人飞行器的升力的一个或多个旋翼叶片。在一些情况下,可以为推进单元提供多个旋翼叶片。多个旋翼叶片可相对于彼此移动或不可移动。旋翼组件可以包括驱动旋翼叶片的旋转的致动器。所述致动器可以借助于轴联接到一个或多个旋翼叶片。致动器的旋转可引起轴的旋转,这又可引起旋翼叶片的旋转。轴的任何描述也可适用于可由相同致动器驱动的多个轴。致动器可由电能、磁能、热能、机械能、液压或气压驱动。所述致动器可以是电机。在一些实施例中,所述致动器的示例可以包括自整流或外部整流电机。电机可包括机械-整流器电机、电子-整流器电机、同步电机和/或异步电机。电动机可包括AC或DC电动机。电机的一些实例可包括直接驱动电机、步进电机或伺服电机。电机可被构造成在单个方向上旋转,或者能够反向。无人飞行器的推进单元中的每个的旋翼叶片可以转动,使得所述推进单元的第一组推进单元具有沿第一方向旋转的旋翼叶片,并且所述推进单元的第二组推进单元具有沿第二方向旋转的旋翼叶片,如本文其他地方更详细描述的。替代地,所述旋翼叶片可在相同方向上旋转。推进单元可以包括或可以不包括可围绕旋翼叶片的至少一部分设置的保护罩。
在一些实施例中,推进单元可位于臂的远端处或臂的远端附近。在一些实施例中,臂可以在近端处联接到中心体,并且可以具有远离中心体延伸的远端。由所述臂支撑的所述推进单元中的一个或多个可以沿着所述臂的长度支撑在所述臂的远端的50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、3%或1%的位置处。在一些实施例中,所述臂支撑的所有推进单元可以沿着臂的长度支撑在所述臂的远端的50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、3%或1%的位置处。所述臂支撑的推进单元中的一个或多个或全部可在臂的远端的30cm、20cm、15cm、10cm、7cm、5cm、4cm、3cm、2cm、1cm、5mm或1mm内。可选地,所述臂中的一个或多个可以具有延伸超过由一个或多个推进单元支撑的臂的长度的至少50cm、40cm、30cm、20cm、15cm、10cm、3cm、5cm、4cm、3cm、2cm或1cm的远侧部分。可选地,每个臂可以具有位于相对于所述臂的远端相同的百分比或距离内的推进单元。替代地,不同的臂可具有位于相对于所述臂的远端不同的百分比或距离的推进单元。
所述推进单元可以基本上位于臂的上地面上。所述臂的上地面可以是与臂的下地面相对的臂的地面,其中所述臂的下地面面向重力方向。所述臂的上地面可以背向重力方向。替代地,所述推进单元可基本上位于所述臂的下地面、臂的上地面和下地面两者上、臂内、或其任何组合上。在一个示例中,推进单元的一个或多个旋翼叶片可以位于臂的上地面上方。替代地,推进单元的一个或多个旋翼叶片可位于臂的下地面下方。在一些情况下,推进单元的至少一个旋翼叶片可位于臂的上地面上方,而推进单元的至少一个旋翼叶片可位于臂的下地面下方。在一些情况下,推进单元的致动器可位于臂的上地面上方、臂的下地面下方或臂内。例如,致动器可以至少部分地位于臂的腔内。致动器可以或可以不部分地在臂的上地面上方和/或在臂的下地面下方延伸。
由一个或多个臂支撑的推进单元可以具有相同的构造和/或尺寸。替代地,它们可具有不同的构造和/或尺寸。在一些情况下,推进单元中的一些可具有比其他推进单元更大的旋翼叶片。旋翼叶片可具有相同的形状或不同的形状。推进单元的旋翼叶片可以以相同的速率旋转,或者可以以不同的速率旋转。
无人飞行器100可以包括起落架120。无人飞行器可以具有任何数量的起落架。例如,无人飞行器可以具有一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、六个或更多个、七个或更多个、八个或更多个、十个或更多个、十二个或更多个、十五个或更多个、二十个或更多个、三十个或更多个、四十个或更多个、或者五十个或更多个起落架。所述起落架可以可选地联接到中心体105。起落架可以关于与无人飞行器的中心体相交的平面对称地布置。替代地,起落架可以以径向方式对称地布置。起落架可以均匀地间隔开。例如,如果为无人飞行器提供了N个起落架,则每个起落架之间的度数可以是360/N。替代地,起落架不需要均匀地间隔开。在一些情况下,没有起落架彼此平行。替代地,起落架可以布置成使得两个或更多个、三个或更多个、或四个或更多个起落架可以基本上彼此平行。所有起落架可以是共面的。替代地,一种或多种类型的起落架可以是共面的。在一些实施例中,起落架中的两个或更多个可能不是共面的。
一个或多个起落架120可以被配置为当无人飞行器落在地面上时承载无人飞行器的重量。起落架可以被配置成当无人飞行器不在飞行中时接触下面的地面。另外,起落架120可以被配置为通过相对于所述地面移动一个或多个起落架来在所述地面上运输无人飞行器。可选地,起落架可以包括以串联方式连接的多个部分。串联连接的部分可允许起落架的末端操纵器(例如,轮154)多自由度(DOFs)。在示例中,起落架可包括可相对于彼此移动的第一部分130和第二部分140。所述第一部分可以是起落架的接近无人飞行器主体的一部分。第二部分可以是起落架的在无人飞行器主体远侧的一部分。第一部分可以比第二部分更靠近中心体。
第一部分可以或可以不直接接触无人飞行器主体。第一部分可以与无人飞行器主体一体地形成。在示例中,第一部分可以固定或附接至无人飞行器主体。在示例中,第一部分可以联接到无人飞行器。第一部分可以相对于无人飞行器主体或可以不相对于无人飞行器主体移除。第一部分可以或可以不可拆卸地联接到无人飞行器主体。第一部分可以具有相对于无人飞行器主体的固定位置(例如,取向、空间位置)。替代地,第一部分可以相对于无人飞行器主体移动。在一些实施例中,第一部分可以被允许通过接头相对于无人飞行器主体旋转和/或平移。接头可以是球形、回转或棱柱形。第一部分可以经由电机驱动的有源接头联接到无人飞行器主体。替代地,第一部分可以经由没有致动器的被动接头联接到无人飞行器。
第二部分可以不直接接触无人飞行器主体。第二部分的重量可以由第一部分承载。第一部分可以支撑第二部分。第二部分可以相对于第一部分或可以不相对于第一部分移除。第二部分可以具有相对于无人飞行器主体的可变位置(例如,取向、空间位置)。例如,第二部分的取向可以相对于无人飞行器主体改变。第二部分可以具有相对于第一部分的可变位置。例如,第二部分的取向可以相对于第一部分的取向改变。第二部分的任何定向(例如,相对于惯性参考系、无人飞行器主体、第一区段)可改变任何度数,例如至少1度、3度、5度、10度、15度、20度、30度、45度、60度、75度、85度、90度、95度、105度、120度、135度、150度或165度。第二部分的取向的改变可小于所描述的值中的任一者或可落入所描述的值中的任一者之间的范围内。取向的改变可以是关于竖直角度。取向的改变可包含竖直分量。取向的改变可包括在平行于重力方向的方向上的分量。取向的改变可以是无限的。替代地,一或多个限制结构可限制取向的改变(例如,在向上方向及/或向下方向上)。
起落架120可以附接到无人飞行器100的中心体105。在一些示例中,起落架120经由连接器125附接到中心体105。在示例中,连接器125可以是脚支架基部。另外,如图1所示,起落架120可以包括第一部分130、接头135和第二部分140。在示例中,第一部分130可以包括大扭矩蜗轮和蜗杆电机;接头135可以包括蜗轮和蜗杆电机连接基部;并且第二部分140可分别包括小扭矩蜗轮和蜗杆电机。另外,起落架部件120可以包括基部部分150。基部部分150可包括全向轮支撑基部152、轻型全向轮154和直流(DC)齿轮电机156。
如图1所示,连接器125的一端固定在中心体105下面。特别地,连接器125的一端固定在从中心体105延伸的臂110下方。虽然连接器125的一端固定在中心体105下面,但是连接器125的另一端可以连接到第一部分130。如图1所示,连接器125是无人飞行器100的应力基点。
如图1所示,第一部分130连接到连接器125以及接头135。接头135可以设置在第一部分130和第二部分140之间。接头可以允许第一部分和/或第二部分相对于彼此移动。接头可允许第一部分和第二部分可操作地彼此联接,而第一部分和第二部分可相对于彼此移动。在示例中,接头可允许第一部分和第二部分可操作地彼此联接,而第一部分和第二部分可相对于彼此旋转。接头可以允许第一部分直接接触第二部分。替代地,接头可包括可连接第一部分和第二部分的一个或多个中间件。接头可提供可允许第二部分相对于第一部分绕旋转轴线移动的一个或多个枢轴。在一些情况下,第二部分可围绕单个旋转轴线、两个旋转轴线或三个旋转轴线相对于第一部分移动。接头可以包括或可以不包括限制结构,其中该限制结构可以限制在单个方向或多个方向上的旋转程度。
第一部分130可以是大扭矩蜗轮和蜗杆电机,其通过连接到连接器125,其中第一部分130的输出轴固定到接头135,如图1所示。如图1所示,接头135是蜗杆电机连接基部。因此,第一部分130的大扭矩蜗轮和蜗杆电机首先与连接接头135的蜗杆电机连接基部连接,以形成单个支撑起落架120的自由度。
另外,接头135用于连接第二部分140和第一部分130的输出轴。如图1所示,第二部分140是小扭矩蜗轮和蜗杆电机。这样,接头135的蜗杆电机连接基部用于连接第一部分130的大扭矩蜗轮和蜗杆电机的输出轴以及第二部分140的小扭矩蜗轮和蜗杆电机。在示例中,接头135可以仍然相对于第二部分140的小扭矩蜗轮和蜗杆电机保持静止。
第二部分140可以提供起落架120的附加自由度。特别地,如图1所示,第二部分140的小扭矩蜗轮和蜗杆电机的输出轴可以固定到基部部分150的全向轮支撑基部152。这样,第二部分140的小扭矩蜗轮和蜗杆电机的输出轴可以用于驱动基部部分150的全向轮支撑基部152,以便围绕第二部分140的输出轴线枢转基部部分150。
基部部分150的全向轮支撑基部152可用于支撑轮,例如轻型全向轮154。基部部分150的全向轮支撑基部152也可用于固定齿轮电机,例如直流齿轮电机156。另外,轮154可以被配置为通过轴承移动。在示例中,DC齿轮电机156可致动轮154进行旋转。特别地,DC齿轮电机156可以例如通过轴承驱动轮154旋转。此外,DC齿轮电机156可通过电路锁定轮154的旋转,使得轮154在一些工作环境中保持锁定。任何合适的致动器可以基于轴承负载和无人飞行器的起落架的动态要求来选择。
轮154是无人飞行器100的行走系统的端部致动元件。另外,轮154可用于在地面上全向旋转。此外,轮154可以由DC齿轮电动机156自动锁定,以便成为起落架120的地面固定支撑点。
如图1所示,无人飞行器100包括四个相同的起落架120。特别地,每个起落架120以90度的角度彼此相邻地邻近两个其它起落架120。另外,如图1所示的每个起落架120位于从中心体105延伸的相应臂110下方。
无人飞行器的臂110可以具有与无人飞行器的起落架120不同的长度。臂可以比无人飞行器的起落架短。替代地,所述臂可以比无人飞行器的起落架更长,或者可以是与无人飞行器的起落架的长度相同。在一些情况下,起落架的第一部分130可以具有与臂相同的长度或不同的长度。起落架的第一部分可以比所述臂更长或更短。可选地,起落架的第二部分140可以具有与所述臂相同的长度或不同的长度。起落架的第二部分可以比所述臂更长或更短。
所述臂可以具有与无人飞行器的起落架相同的横截面形状或尺寸(例如,长度、宽度、对角线、直径)。替代地,所述臂可以具有相对于无人飞行器的起落架不同的横截面形状和/或尺寸。在一个示例中,所述臂可以具有比无人飞行器的起落架更大的横截面尺寸。在另一示例中,所述臂可以具有比无人飞行器的起落架更小的横截面尺寸。所述臂和/或起落架的横截面形状的实例可以包括圆形、椭圆形、卵形、正方形、矩形、梯形、平行四边形、五边形、六边形、八边形、月牙形、“I”形、“H”形、“X”形、“T”形、“Y”形、“D”形、或任何其它规则或不规则多边形。所述臂可以是中空的或实心的。在一些情况下,所述臂可以形成基本上管状的形状。在一些实施例中,所述臂的尺寸或形状可以基于施加到臂的关键区域的动态和静态应力来确定。
第一部分130相对于第二部分140的构造可以允许起落架120在竖直平面中自由移动。另外,基部部分150的轮154在连接到第二部分140时可允许起落架快速移动穿越平滑地形。此外,当地形是起伏不平的时,起落架可以能够通过使用DC齿轮电机156锁定轮154,然后使用第一部分130和第二部分140沿着地形移动起落架120来行走。
无人飞行器主体可以由实心件形成。替代地,无人飞行器主体可以是中空的或者可以在其中包括一个或多个空腔。无人飞行器主体可以具有任意形状。在一些实施例中,无人飞行器可以具有基本上盘形的形状。
无人飞行器主体可以包括壳体,其中该壳体可以部分地或完全地包围其中的一个或多个部件。这些部件可以是结构或功能部件。这些部件可以包括一个或多个电气部件。部件的示例可以包括但不限于:飞行控制器、一个或多个处理器、一个或多个存储器存储单元、通信单元、显示器、导航单元、一个或多个传感器、电源和/或控制单元、一个或多个电子速度控制(ESC)模块、一个或多个惯性测量单元(IMU)或任何其他部件。无人飞行器上的传感器(其可以在壳体内、在壳体外部、嵌入壳体中、或其任何组合)的示例可以包括以下各项中的一个或多个:全球定位系统(GPS)传感器、视觉传感器、温度传感器、激光雷达传感器、超声波传感器、气压计或高度计。可使用适于收集环境信息的任何传感器,包含位置传感器(例如,GPS传感器、启用位置三角测量的移动装置发送器)、视觉传感器(例如能够探测可见光的、红外的、或超紫外线的成像设备,例如照相机)、接近传感器(例如,超声波传感器、激光雷达、飞行时间照相机)、惯性传感器(例如,加速度计、陀螺仪、惯性测量单元(IMUS))、高度传感器、压力传感器(例如,气压计)、音频传感器(例如,麦克风)或场传感器(例如,磁力计、电磁传感器)。可以使用任何合适数量和组合的传感器,诸如一个、两个、三个、四个、五个或更多个传感器。
类似地,所描述的任何部件都可以设置在无人飞行器的臂上、无人飞行器的臂内或嵌入无人飞行器的臂中。所述臂可以可选地包括一个或多个空腔,其可以容纳一个或多个部件(例如,电气部件)。在一个示例中,所述臂可以具有或可以不具有可提供关于臂的位置(例如,取向、空间位置)或移动的信息的惯性传感器。所描述的各个部件可以分布在无人飞行器的主体、无人飞行器的臂或其任何组合上。
起落架120相对于基体中心体105的位置可以基于无人飞行器100是否在飞行中而不同。例如,当无人飞行器处于飞行中时,附接至无人飞行器100和/或集成在无人飞行器100内的无人飞行器100的起落架120可以处于缩回位置。特别地,起落架120可以处于缩回位置,以便使起落架120直接位于中心体105的臂110之下。这在图1-3中示出。
如上所述,图1提供了根据实施例的具有包括起落架的行走系统的飞行器处于飞行状态的立体图。另外,图2和图3分别提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于飞行状态的仰视图和俯视图。图2和图3示出了中心体105、臂110、推进单元115和起落架120,其中起落架120包括第一部分130、第二部分140和DC齿轮电动机156。如图1-3所示,当飞行器飞行时,无人飞行器100的起落架120可以在水平方向上缩回。特别地,轻型全向轮154在臂110的从基部单元105延伸的端部处在推进单元115下方缩回。另外,当起落架120处于锁定位置时,第一部分130、第二部分140和DC齿轮电机156可以各自处于锁定状态。因此,当第一部分130、第二部分140和DC齿轮电动机156处于锁定状态时,无人飞行器100在飞行器飞行时可以具有很小的摇摆和/或振动。
图2和图3还示出了起落架120与臂110的对准。特别地,如图2和3所示,起落架120的部分可以具有与相应臂110的宽度一样窄或比相应臂110的宽度更窄的宽度。在实例中,臂110可具有小于2cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm或10cm以上的宽度。在另外的示例中,起落架120可以具有小于2cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm或10cm以上的宽度。在另外的示例中,起落架120可以具有等于或小于臂110的宽度。在其他示例中,起落架120的部分可以具有等于或小于臂110的部分的宽度。另外,虽然轮154被示出为延伸超过臂110的宽度,但是可以为枢转轮154提供另外的实施例,以便在无人飞行器100处于飞行模式时直接贮存在臂110下方。
如上所述,当无人飞行器100处于飞行模式时,起落架120可以贮存在水平位置。然而,当飞行器着陆时,即使飞行器仍然在飞行中,起落架120也可以开始降落。这在图4中示出,图4示出了处于着陆配置的起落架120。特别地,图4提供了根据实施例的具有着陆配置的行走系统的飞行器的图示。
如图4所示,当飞行器着陆时,无人飞行器100可以具有起落架120,其中起落架120向下弯曲以形成脚支架基部的状态。在飞行器着陆时或之前,起落架的第一部分130和第二部分140可以顺时针旋转,使得基部部分150的全向轮支撑基部152处于竖直状态。此外,基部部分150的DC齿轮电机156可以将基部部分的轮154锁定到锁定状态,直到飞行器完成地面上的着陆程序。
图4的着陆配置示出当飞行器准备着陆在光滑地面上时起落架120的位置。因此,无人飞行器100的起落架120在相同的竖直高度处对准。在一些示例中,当着陆在平滑地面上时,起落架120可以处于锁定位置。在其他示例中,起落架120可以不被锁定在适当位置,而是可以具有用于着陆的一些冲击支撑。起落架120在着陆中具有一些柔性允许起落架120将在着陆期间产生的力扩散在增加的距离上。例如,在一些示例中,当无人飞行器与地面连接以便减小起落架120和/或无人飞行器100上的应力时,起落架120可以稍微弯曲。
在另外的示例中,无人飞行器的着陆配置可以配合与着陆地点相关联的特定地形。在一些示例中,无人飞行器的着陆配置可以自动地适应与着陆地点相关联的特定地形。这在无人飞行器100着陆在具有粗糙地形的区域中时可能是有益的。例如,在一些示例中,地形可以是锯齿状的,使得飞行器的着陆位置可能需要两个起落架120处于比两个其它起落架120稍高的高度处。为了适应岩石地形,起落架可以使用特定起落架120的第一部分130和第二部分140,预定定位在特定配置中。在另外的示例中,起落架120在着陆期间可以是可弯曲的,使得一个或多个起落架120在其它起落架120之前撞击地面,可以弯曲以适应高度差。
一旦无人飞行器100已经着陆在地面上,则无人飞行器100的行走系统可以用于穿越地面上的距离。无人飞行器的行走系统可以用于在多个不同方向上移动无人飞行器,诸如前、后、左、右、对角和/或沿弯曲方向。当无人飞行器100具有全向轮154时,每个轮以及因此无人飞行器的移动方向可以是在任何方向上。全向轮154的精确转向可小于1°、1°、2°、3°、4°、5°、10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°、90°、180°、270°、360°或者360°以上。
无人飞行器100穿越的地形可以基于着陆点的位置而不同。在一些示例中,地形可以是平滑的、多岩石的、覆冰的、起伏不平的、倾斜的、阶梯式的或其它类型的地形。特别地,在一些示例中,无人飞行器100的行走系统的一个或多个起落架120的单个起落架120可以被配置为在从包括平滑地形、倾斜地形、滑溜地形、多岩石地形和覆冰地形的组中选择的多种类型的地形上运输飞行器,例如无人飞行器。此外,在示例中,一个或多个起落架120的单个起落架120可以被配置为通过步行、滑动、抽吸、攀爬、跳跃和/或跑动来在多种类型的地形上运输无人飞行器。如图5-7所示,无人飞行器100可以用于穿越平滑地形和阶梯地形,以及本文进一步描述的附加地形。
如上所述,无人飞行器100的行走系统可以用于使用诸如图1中提供的全向轮154的轮穿越平滑地形。因此,图5提供了根据实施例的具有处于地面状态的行走系统的飞行器的图示。
当无人飞行器100穿越平滑地形时,无人飞行器100可以利用作为起落架120的一部分的轮154,以便滑过平滑地形102。特别地,当无人飞行器100穿越平滑地形时,作为起落架120的基部150一部分的DC齿轮电动机156可以解锁轮154,使得轮154可以自由移动。另外,在示例中,轮154可以是全向轮,使得轮154可以在平滑地形上自由移动。在另外的示例中,轮154可以位于限制轮154的运动方向性的轮罩内。
在一些示例中,轮154可以具有制动部件(未示出),其可以用于减慢轮154的速度,并且进而减慢无人飞行器100的速度。制动部件可以是自动制动器,其在轮154超过阈值速度的情况下减慢或维持轮154的速度。在其他示例中,DC齿轮电机156可用于加快和/或减慢轮154的速度。
在另外的示例中,如果平滑地形开始倾斜,则无人飞行器100的中心体105可以通过相应地控制,例如调整,与每个起落架120相关联的三个电机来保持适当的高度。特别地,每个起落架120具有与第一部分130、第二部分140和基部部分150相关联的电机。因此,当无人飞行器100穿越倾斜地形时,与图5中示出的四个起落架120中的每个相关联的一个或多个DC齿轮电动机156可以以特定速度和/或特定方向而使它们的旋转同步,以便向前移动无人飞行器100。在一些示例中,一个或多个DC齿轮电机156可以根据起落架的特定运动学来控制,以使无人飞行器100以不同的运动模式移动。例如,当无人飞行器100开始弯曲运动时,无人飞行器的一个或多个起落架可以以与无人飞行器的其它起落架不同的速度移动。通过使用与起落架120相关联的DC齿轮电动机156,无人飞行器100可以被引导为随着其穿越平滑地形而侧向滑动、弯曲和/或旋转。
虽然图5示出了无人飞行器100可以如何穿越平滑地形,但是用于接近诸如洞穴和地震缓冲地点的远程区域的飞行器可能遇到非平滑地形,例如粗糙的和/或阶梯式的地形。因此,无人飞行器100能够穿越平滑地形之外的其它类型的地形是有益的。因此,图6和图7提供了当无人飞行器100穿越阶梯地形104时的两个位置的图示。
特别地,图6提供了根据实施例的飞行器的图示,其中所述飞行器在穿越阶梯地形104时处于第一位置。如图6所示,第一起落架122已经向上弯曲,以便将轮154放置在阶梯地形的顶部。第一起落架122朝向无人飞行器100的中心体105的臂110向上弯曲。特别地,通过至少使用与起落架122的第一部分相关联的大扭矩蜗杆电机来重新配置起落架122。特别地,起落架122的第一部分130的大扭矩蜗杆电机可以用于将起落架122的第二部分140升高到足够高,使得通过全向轮基部152连接到小扭矩蜗杆电机的轮154能够被升高到足够高以放置在阶梯地形104的台阶上。在一些示例中,第二部分140的小扭矩蜗杆电机可以用于通过升高被连接到第二部分140的全向轮基部152来升高轮154。
然而,如图6所示,起落架122不通过由中心体105建立的平面。这是因为,例如,如图2和3所示,起落架122直接位于中心体105的臂110下方。当阶梯地形104的台阶低于中心体105的平面时,起落架122可以在不改变中心体105的位置的情况下将轮154放置在台阶上。这样,如图6所示的中心体105是水平的。
另外,如图6所示,起落架124、126和128不定位在阶梯地形104上。相反,起落架124、126和128被定位在平滑地形的一部分上,并且因此,即使当起落架122按照预期攀爬阶梯地形104的步骤升高时也能够朝向阶梯地形104滑动。这样,不同的起落架120可以在不同的时间处于不同的地形模式。
在示例中,特定起落架120的运动可以由运动模式控制。特别地,如图6所示,一个或多个起落架120可以处于爬升模式,而其它起落架120可以处于滑动模式。控制各个起落架120的特定运动模式可以基于每个单独起落架120在特定情况下接触的地形来确定。在一些示例中,当预期到新地形时,起落架120可以优先切换移动模式。例如,如果无人飞行器100即将经过下坡斜坡,则无人飞行器的起落架120可以优先将大部分起落架120和/或所有可用的起落架120移动到制动模式,以便在穿越倾斜地形时以均匀的方式使用起落架120的每个制动部件。这样,起落架也可以被共同地使用,以便对不同的地形有效地导航。
图7提供了根据实施例的飞行器的图示,其中所述飞行器具有在穿越阶梯地形时处于第二位置的行走系统。如在图7中看到的,第一起落架122和第二起落架124现在向上弯曲,以便将它们的轮154放置在阶梯地形的顶部。另外,虽然第一起落架122和第二起落架124都朝向无人飞行器100的中心体105的臂110向上弯曲,但是当无人飞行器开始攀爬阶梯地形104的步骤时,弯曲角度不太陡峭。特别地,第一起落架122和第二起落架124通过至少使用与第一起落架122和第二起落架124的第一部分相关联的大扭矩蜗杆电机而被重新配置,但是以比在图6中更小的角度。然而,类似于图6,起落架122和124的第一部分130的大扭矩蜗杆电机可以用于将起落架122和124的第二部分140升高到足够高,使得通过全向轮基部152连接到小扭矩蜗杆电机的轮154能够升高到足够高以放置在阶梯地形104的台阶上。在一些示例中,第二部分140的小扭矩蜗杆电机可以用于通过升高连接到第二部分140的全向轮基部152来升高轮154。然而,由于无人飞行器100的向前部分的升高减少对起落架122和124对其自身进行整个竖向遍历(vertical traversal)的需要,所以放置轮基部152所需的角度较小。
然而,类似于图6,如图7所示的起落架122和124不穿过由中心体105建立的平面。因此,如果并且当竖向遍历将超过中心体105和起落架120的延伸部之间的高度时,无人飞行器100的中心体105向上成角度。虽然阶梯地形104的台阶在中心体105的平面下方使得起落架122和124将能够在不改变中心体105的位置的情况下将轮154放置在台阶上,但是图7的阶梯配置示出如下的中心体105,中心体105通过向上倾斜而辅助攀爬过程,从而减少了仅使用与第一部分130、第二部分140和基部部分150相关联的三个电机来穿过竖向高度的需要。这样,如图7所示的中心体105倾斜。
另外,如图7所示,起落架126和128不定位在阶梯地形104上,而是,起落架126和128被定位在平滑地形的一部分上,并且因此,即使当起落架122和124在攀爬阶梯地形104的台阶时升高时,起落架126和128也能够朝向阶梯地形104滑动。这样,不同的起落架120可以在不同的时间处于不同的地形模式。特别地,当起落架122、124处于爬升模式时,起落架126、128可以处于滑动模式。
如图1-7所示,无人飞行器100的起落架120可以直接定位在作为中心体105的延伸部的臂110之下。然而,如图6和图7所示,当起落架120直接位于臂110下方时,起落架120的弯曲可能受到中心体105的平面的限制。因此,当起落架120直接位于臂110之下时,无人飞行器100的移动性可能受到限制。
在另外的实施例中,无人飞行器可以提供搭载物。图8提供了根据实施例的在无人飞行器的中心体805下方具有搭载物850的无人飞行器(UVA)800的图示。在示例中,搭载物850可以联接到中心体805。在示例中,搭载物850可以一体地联接到中心体805。在示例中,搭载物850可以可移除地联接到中心体805。另外,图9提供了根据实施例的具有经由载体945附接至无人飞行器的中心体905的搭载物950的无人飞行器(UVA)900的图示。
如图8和9所示,无人飞行器800、900可以分别承载搭载物850、950。另外,图9提供了将搭载物950附接至无人飞行器900的中心体905的载体945。搭载物可包括能够感测关于可移动物体的环境的设备、能够将信号发送到环境中的设备、和/或能够与环境交互的设备。
一个或多个传感器可以提供作为搭载物,并且可以能够感测环境。传感器的示例可以是照相机。任何其它传感器,例如本文其它地方所描述的那些传感器可提供作为搭载物。
在一个示例中,搭载物可以是照相机。本文中对照相机的任何描述可适用于任何类型的图像捕获设备,反之亦然。照相机可以是物理成像设备。成像设备可以配置成检测电磁辐射(例如,可见光、红外光和/或紫外光)且基于检测到的电磁辐射产生图像数据。成像设备可包含图像传感器,例如响应于光波长而产生电信号的电荷联接装置(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。所得电信号可以经过处理以产生图像数据。由成像设备产生的图像数据可包含一或多个图像,其可为静态图像(例如,照片)、动态图像(例如,视频)或其合适组合。图像数据可以是多色的(例如,RGB、CMYK、HSV)或单色的(例如灰度、黑色-和-白色、棕褐色)。成像设备可包含被配置成将光引导到图像传感器上的透镜。
照相机可以是捕获动态图像数据(例如,视频)的电影摄像机或视频摄像机。照相机可以是捕获静态图像(例如,照片)的静态照相机。照相机可以捕捉动态图像数据和静态图像两者。照相机可在捕获动态图像数据与静态图像之间切换。虽然本文中所提供的某些实施例是在照相机的情形下描述的,但应当理解的是,本发明可应用于任何合适的成像设备,且本文中涉及照相机的任何描述也可应用于其它类型的成像设备。照相机可以用于生成3D场景的2D图像(例如,环境、一个或多个对象等)。由照相机生成的图像可以表示将3D场景投影到2D图像平面上的投影。因此,2D图像中的每个点对应于场景中的3D空间坐标。照相机可包括光学元件(例如,透镜、反射镜、滤波器等)。照相机可以捕获彩色图像、灰度图像、红外图像等。
照相机可以以特定的图像分辨率捕获图像或图像序列。在一些实施例中,图像分辨率可由图像中的像素数量界定。在一些实施例中,图像分辨率可大于或等于约352X420像素、480x320像素、720x480像素、1280x720像素、1440x1080像素、1920x1080像素、2048x1080像素、3840x2160像素、4096x2160像素、7680x4320像素或15360x8640像素。在一些实施例中,照相机可以是4K照相机或具有较高分辨率的照相机。
照相机可以特定捕捉速率捕捉图像序列。在一些实施例中,图像序列可以以诸如24P、25P、30P、48P、50P、60P、72P、90P、100P、120P、300P、50i或60i的标准视频帧率捕获。在一些实施例中,图像序列可以小于或等于每0.000秒、0.0002秒、0.0005秒、0.001秒、0.002秒、0.005秒、0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒或10秒大约一个图像的速率捕获。在一些实施例中,捕捉速率可取决于用户输入和/或外部条件(例如,雨、雪、风、环境的不明显的地面纹理)而改变。
成像装置可具有可调节的参数。在不同的参数下,不同的图像可以在受到相同外部条件(例如,位置,照明)的同时由成像装置采集。可调节的参数可以包括曝光(例如,景深,曝光时间,快门速度,光圈,胶片速度),变焦,增益,伽马,感兴趣区域,合并/子采样,像素时钟,偏移,触发,ISO等。与曝光有关的参数可以控制到达成像装置中的图像传感器的光量。例如,快门速度可以控制光到达图像传感器的时间量,并且光圈可以控制在给定时间内到达图像传感器的光量。与增益相关的参数可以控制来自光学传感器的信号的放大。ISO可以控制照相机对可用光线的灵敏度。控制曝光和增益的参数可以被统一考虑并且在本文中被称为EXPO。
由无人飞行器支持的一个或多个照相机可以具有相同参数、特性或特征中的一个或多个。在一些情况下,由无人飞行器支持的所有照相机可以具有相同的特性或特征。替代地,由无人飞行器支持的一个或多个照相机可以具有不同的特性或特征。在一些情况下,由无人飞行器支持的每个照相机可以具有不同的特性或特征。
一个或多个照相机可以由无人飞行器主体支撑。一个或多个照相机可以被支撑在无人飞行器的中心体上。一个或多个照相机可以或可以不被支撑在无人飞行器的一个或多个臂上。一个或多个照相机可以由无人飞行器的壳体支撑。所述一个或多个照相机可以附接到所述无人飞行器的壳体的外地面。一个或多个照相机可以被嵌入无人飞行器的壳体的外地面内。一个或多个照相机可以具有可以暴露于无人飞行器外部的环境的光学元件,诸如镜头。可选地,光学元件可以借助于盖来保护以免受无人飞行器外部的环境的影响。所述盖可以是透明的。所述盖可以包括或可以不包括光学滤波器。
可提供任何数量的照相机。例如,可以存在由无人飞行器支撑的一个或多个、2个或更多个、3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个照相机。
搭载物可包括能够将信号发送到环境中的一个或多个设备。例如,搭载物可包括遵循电磁频谱的发送器(例如可见光发送器、紫外光发送器、红外光发送器)。搭载物可包括激光器或任何其他类型的电磁发送器。搭载物可发送一个或多个振动,诸如超声波信号。搭载物可以发出可听声音(例如,来自扬声器)。搭载物可发送无线信号,诸如无线电信号或其他类型的信号。
搭载物能够与环境交互。例如,搭载物可包括机器人臂。所述搭载物可包括用于递送的物品,诸如液体、气体和/或固体成分。例如,搭载物可包括杀虫剂、水、肥料、防火材料、食品、包装或任何其它物品。
搭载物相对于无人飞行器主体可以是静止的。搭载物可以被配置为使得其在无人飞行器工作期间(例如,无人飞行器的飞行)不相对于无人飞行器主体移动。搭载物可以被配置为使得其在搭载物工作期间(例如,通过照相机捕获图像)不相对于无人飞行器主体移动。搭载物可相对于无人飞行器主体固定。
搭载物可相对于无人飞行器主体移动。搭载物可以被配置为使得其能够在无人飞行器工作期间(例如,无人飞行器的飞行)相对于无人飞行器主体移动。搭载物可以被配置为使得搭载物能够在搭载物工作期间(例如,通过照相机捕获图像)相对于无人飞行器主体移动。搭载物可以借助于可以使得搭载物能够相对于无人飞行器主体移动的一个或多个载体或部件来支持。例如,搭载物可以沿着一个、两个或三个方向相对于无人飞行器主体平移,或者相对于无人飞行器主体围绕一个、两个或三个轴线旋转。所述载体可以允许搭载物相对于无人飞行器主体的取向变化。搭载物可由具有云台架组件的载体支撑。可应用本文别处针对搭载物和载波所描述的任何特性。搭载物可以借助于一个或多个致动器相对于无人飞行器主体移动。
搭载物可以由无人飞行器主体支撑。搭载物可以由无人飞行器的一个或多个臂支撑。搭载物可以位于无人飞行器主体下方。搭载物可支撑在中心体下方、中心体上方或中心体的一侧上。
搭载物可具有功能空间。搭载物可被配置成执行功能或操作。搭载物的功能或操作可能需要一定量的功能空间。功能空间可以是例如在其工作期间由搭载物占据、影响、操纵或以其他方式使用的空间。然而,在一些情况下,功能空间可能被可变形飞行器的一部分阻挡。功能空间的任何阻碍可以干扰搭载物的操作。在一个示例中,搭载物的功能空间可以包括搭载物的感测字段。例如,当搭载物是照相机时,照相机的功能空间可以是照相机的视野。
图8和9的起落架820、920可以分别构造成使得当处于飞行状态时,起落架不干扰搭载物的功能空间。在着陆配置和/或地面状态中,起落架可能干扰搭载物的功能空间。因此,当无人飞行器处于飞行中可以增大搭载物的功能空间,并且当无人飞行器着陆和/或行走时可以减小搭载物的功能空间。当一个或多个起落架处于飞行状态时,搭载物的功能空间可以增加,并且当一个或多个起落架处于着陆配置和/或行走配置时,可以减小搭载物的功能空间。
例如,搭载物可以是照相机。当无人飞行器处于飞行时,照相机可以具有不被无人飞行器的起落架阻碍的视场。当无人飞行器着陆时,照相机可以具有被无人飞行器的一个或多个起落架阻挡的视场。当所述无人飞行器的一个或多个起落架处于飞行状态时,所述照相机可以具有无障碍的视场。当所述一个或多个起落架处于着陆配置和/或地面状态时,所述照相机可以具有被所述一个或多个起落架的一部分阻挡的视野。当无人飞行器处于飞行中时,视场可以对用于围绕照相机的360度全景视图是无障碍的。照相机可以旋转(例如,关于偏航轴线)以捕捉360全景视图。照相机可以被允许旋转至少360度、至少720度或甚至更多。
在着陆和/或行走期间可能发生的减小的功能空间(例如,对照相机的潜在视野的阻碍)可以是可接受的,因为无人飞行器在地面上,然而在无人飞行器飞来飞去时,允许无人飞行器具有增加的功能空间(例如,潜在的360度全景视图)。
无人飞行器的飞行可以借助于远程终端来控制。用户可以与远程终端交互以控制无人飞行器的飞行。远程终端可以发起无人飞行器的飞行、无人飞行器的行走和/或无人飞行器的着陆。远程终端可以或可以不直接控制无人飞行器的一个或多个起落架的转换。在一些情况下,一个或多个起落架的转换可以响应于感测到的状况或行走或着陆或起飞的命令而自动发生。远程终端可以启动一个或多个预定的飞行序列或飞行模式的类型。无人飞行器可以能够自主控制飞行,或直接手动控制飞行。
无人飞行器的一个或多个部件的操作可以借助于远程终端来控制。控制无人飞行器的一个或多个部件的操作的远程终端可以与控制无人飞行器飞行的远程终端相同,或者可以是与控制无人飞行器飞行的远程终端不同的设备。远程终端可以控制搭载物(诸如照相机)的操作。远程终端可以控制搭载物的定位。远程终端可以控制支持搭载物的载体的操作,这可能影响搭载物的定位。远程终端可以影响由无人飞行器携带的一个或多个传感器的操作。
然而,在一些示例中,起落架可以相对于无人飞行器的中心体移动和/或相对于彼此可移动。特别地,起落架可以使用轨道连接到基部单元,将腿部部件连接到基部单元的连接器沿着该轨道可以移动。下面进一步讨论本发明的该示例的实施例。
在一些示例中,无人飞行器1000的行走系统的起落架1020可以相对于中心体1005、地面和/或相对于彼此顺时针移动。因此,图10提供了根据实施例的起落架的顺时针腿部移动的图示。在另外的示例中,无人飞行器1000的起落架1020可以相对于中心体1005和/或相对于彼此逆时针移动。
在另外的示例中,起落架1020可以相对于无人飞行器1000向前移动。特别地,当无人飞行器1000穿越多岩石地形时,将起落架1020朝着无人飞行器1000的前部移动以便在攀爬多岩石地形时提供更多的动力可能是有益的。因此,图11提供了根据实施例的起落架的竖直腿部移动的图示。
图12提供了根据实施例的具有包括四个起落架和八个不可变形臂的行走系统的八臂四起落架飞行器的图示。特别地,图12示出了中心体1205。如图12所示,基部单元1205集成在飞行器的主框架内。特别地,如图所示的中心体1205包括被配置为支撑推进单元的八个臂1210。在一些示例中,臂1210可由碳纤维构成。另外,臂1210中的每个可以被配置为支撑无人飞行器的推进单元。在示例中,多个臂1210可以被配置为支撑无人飞行器的多个推进单元。另外,每个推进单元可以向无人飞行器提供飞行动力。另外,如图12所示,每个臂1210可支撑推进单元1215。
无人飞行器1200还包括起落架1220。起落架1220通过连接器1225连接到中心体1205。在示例中,起落架1220可以联接到中心体1205。在一些示例中,起落架1220可以可释放地联接到中心体1205。在一些示例中,起落架1220可以一体地联接到中心体1205。在示例中,连接器1225可以是脚支架基部。在一些示例中,连接器1225可以直接附接到中心体1205。在一些示例中,连接器1225可以附接到移动轨道(未示出),该移动轨道进而可以直接附接到基部单元1205。在额外示例中,附接到可移动轨道(未图示)的连接器1225可相对于中心体1205移动。在示例中,起落架1220可以使用控制器1207沿着可移动轨道(未示出)移动。控制器1207可以被配置为控制起落架的运动和位置。在示例中,控制器1207可以包括一个或多个处理器。一个或多个处理器可以是可编程的,诸如PC、微型计算机、微控制器、DSP、ASIC、PLC等。一个或多个处理器可以位于载体平台上。在一些示例中,所述一或多个处理器可操作地联接到所述载体平台。在一些示例中,控制器1207可以是伺服机构。例如,连接器1225可以能够沿着可移动轨道(未示出)平移到中心体1205的不同区域。这样,连接器1225以及起落架1220可以相对于中心体1205平移。在另外的示例中,起落架1220可以相对于中心体1005旋转。
另外,如图12所示,起落架1220可以包括第一部分1230、接头1235和第二部分1240。如图12所示,第一部分1230和第二部分1240大约是相同的长度。在一些示例中,第一部分1230和第二部分1240可以是不同的长度。在一些示例中,第一部分1230可以小于50mm、50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、或50cm以上。类似地,在一些示例中,第二部分1240可以小于50mm、50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、或50cm以上。在一些示例中,第一部分1230和第二部分1240可以是相同的长度。在一些示例中,第一部分1230可以具有第二部分1240的多倍长度。在一些示例中,第二部分1240可以是第一部分1230的多倍长度。
在示例中,第一部分1230可包括大扭矩蜗轮和蜗杆电机。在其他示例中,第一部分1230可包括不同类型的电机和/或齿轮机构。在示例中,第一部分1230可包括直流电机、圆柱形齿轮、锥齿轮或非圆形齿轮。在另外的示例中,接头1235可以包括蜗轮和蜗杆电机连接基部。在其他示例中,接头1235可以包括其他接头机构。在另外的示例中,第二部分1240可包括小扭矩蜗轮和蜗杆电机。在其他示例中,第二部分1240可包括不同类型的电机和/或齿轮机构。
在示例中,第一部分1230可包括传动机构和电机。在所示实施例中,传动机构包括同轴连接到电机的驱动轴的大扭矩蜗轮和蜗杆。电机可以是DC无刷电机。在其他实施例中,电机可以是DC有刷电机、异步电机、同步电机。在示例中,传动机构可以包括一对圆柱形齿轮、一对锥齿轮或一对非圆形齿轮、皮带和滑轮、链条和轮。此外,接头和第二部分可类似于第一部分。在示例中,接头和/或第二部分可包括大扭矩蜗轮和蜗杆电机。
另外,起落架1220可以包括基部部分1250。在示例中,基部1250可以是基于轮的,如图12所示。因此,基部部分1250可包括全向轮支撑基部1252、轻型全向轮1254和直流(DC)齿轮电机1256。在其它示例中,基部部分可包括替代部件。在一些示例中,基部部分可以包括具有附着摩擦力的有脚部件。例如,当无人飞行器可以穿越覆冰地形状况行进时,具有附着摩擦力的有脚部件可以用于行走系统。在进一步的示例中,基部部件可以包括橡胶底部件。在示例中,当无人飞行器的行走系统穿越水状和/或滑溜地形时,可以使用橡胶底部件。
如图12所示,连接器1225的一端固定在中心体1205之下。特别地,连接器1225的一端固定在从中心体1205延伸的臂1210之下。当连接器1225的一端固定在中心体1205之下时,连接器1225的另一端可以连接到第一部分1230。如图12所示,连接器1225是无人飞行器1200的应力基点。
第一部分1230连接到连接器1225以及接头1235。特别地,第一部分1230是大扭矩蜗轮和蜗杆电机,蜗杆电机固定到连接器1225,第一部分1230的输出轴连接到接头1235。如图12所示,接头1235是蜗杆电机连接基部。因此,第一部分1230的大扭矩蜗轮和蜗杆电机首先使得所述接头1235的基部与蜗杆电机连接,以形成单个支撑起落架1220的自由度。
另外,接头1235用于连接第一部分1230的输出轴和第二部分1240。如图12所示,第二部分1240是小扭矩蜗轮和蜗杆电机。这样,接头1235的蜗杆电机连接基部用于连接第一部分1230的大扭矩蜗轮和蜗杆电机的输出轴以及第二部分1240的小扭矩蜗轮和蜗杆电机。在示例中,接头1235可以仍然相对于第二部分1240的小扭矩蜗轮和蜗杆电机保持静止。
第二部分1240可以提供起落架1220的附加自由度。特别地,如图12所示,第二部分1240的小扭矩蜗轮和蜗杆电机的输出轴可以固定到基部部分1250的全向轮支撑基部1252。这样,第二部分1240的小扭矩蜗轮和蜗杆电机的输出轴可以用于驱动基部部分1250的全向轮支撑基部1252,以便围绕第二部分1240的输出轴线枢转基部部分1250。
基部部分1250的全向轮支撑基部1252可用于支撑轮,例如轻型全向轮1254。基部部分1250的全向轮支撑基部1252还可用于固定齿轮电机,诸如直流齿轮电机1256。另外,轮1254可构造成通过轴承进行移动。具体地,DC齿轮电机1256可例如通过轴承驱动所述轮1254旋转。此外,DC齿轮电机1256可通过电路锁定所述轮1254的旋转,使得轮1254在一些工作环境中保持锁定。
轮1254是无人飞行器1200的行走系统的端部致动元件。另外,轮1254可用于地面上的全向旋转。此外,轮1254可由DC齿轮电机1256自动锁定,以便成为起落架1220的地面固定支撑点。
如图12所示,无人飞行器1200包括四个相同的起落架1220。特别地,如图12所示,每个起落架1220彼此成90度角地邻近两个其它起落架1220。另外,如图12所示的每个起落架1220定位于从中心体1205延伸的臂1210下方。在示例中,起落架1220可以平移到中心体1205的不同区域。特别地,起落架1220可以被平移以定位在不同的臂1210下方和/或臂1210之间。
当起落架1220相对于彼此平移时,起落架1220可以具有在它们之间小于90度的角度。例如,第一起落架和第二起落架可以具有小于1度、1度、2度、3度、4度、5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度、或85度和90度之间。在其他示例中,起落架1220可以具有在它们之间大于90度的角度。例如,第一起落架1220和第二起落架1220可以具有大于90度、95度、100度、105度、110度、115度、120度、125度、130度、135度、140度、145度、150度、155度、160度、165度、170度、175度、180度、185度、190度、195度、200度、205度、210度、215度、220度、225度、230度、235度、240度、245度、250度、255度、260度、265度、270度、275度、280度、285度、290度、295度、300度、305度、310度、315度、320度、325度、330度、335度、340度、345度、350度、355度、或介于355度和360度之间。
图13-15示出了具有行走系统和壳体的飞行器的起落架1320在飞行状态中的位置。特别地,中心体1305附接到四个起落架1320。因此,图13示出了根据实施例的具有行走系统和壳体1307的飞行器在飞行状态中的立体图。壳体1307可含有不同部件,例如上文在图8和9中描述的搭载物。在示例中,壳体1307可包含传感器、IMU、处理器和/或其他类型的搭载物。无人飞行器1300的行走系统类似于图1的行走系统100,但无人飞行器1300的行走系统具有允许起落架1320相对于彼此移动到中心体1305上的不同位置的可移动轨道部件(未示出)。具体地,起落架1320可以使用控制器1307相对于彼此移动。特别地,控制器1307可以用于控制起落架1320的运动。另外,如图13所示的起落架1320被配置在无人飞行器1300处于飞行中的位置。例如,当飞行器飞行时,附接至飞行器和/或集成在飞行器内的无人飞行器1300的起落架1320可以处于缩回位置。特别地,起落架1320可以在一个位置缩回,以便使起落架1320直接位于中心体1305的臂1310之下。
起落架1320包括第一部分1330、第二部分1340和基部部分1350。另外,基部部分1350包括全向轮支撑基部1352、轮1354和DC齿轮电机1356。如图13所示,当飞行器飞行时,无人飞行器1300可以在水平方向上停留。特别地,轻型全向轮1354在从位于中心体1305延伸的臂1310的端部处的推进单元1315下方缩回。另外,当起落架1320处于锁定位置时,第一部分1330、第二部分1340和DC齿轮电动机1356可以各自处于锁定状态。因此,当第一部分1330、第二部分1340和DC齿轮电动机1356处于锁定状态时,无人飞行器1300在飞行器飞行时,可以具有很小的摇摆和/或振动。
如上所述,图13提供了根据实施例的具有行走系统和壳体的飞行器处于飞行状态的立体图。另外,图14和15分别提供了根据实施例的具有行走系统和壳体的飞行器处于飞行状态的仰视图和俯视图。图14和15示出了中心体1305、臂1310、推进单元1315和起落架1320。此外,图14示出移动轨道1309。起落架1320可以沿着移动轨道1309移动以便定位在臂1310之间。通过定位在臂1310之间而不是定位在臂1310正下方,起落架1320可以具有增加的运动。特别地,起落架1320能够在中心体1305的平面上方弯曲。在示例中,单个起落架1320的第一部分和/或第二部分可以在中心体1305的平面上方移动。
图14和15还示出了起落架1320与臂1310的对准。特别地,如图14和15所示,起落架1320的部分可以具有与相应臂1310的宽度一样窄或更窄的宽度。在示例中,臂1310可以具有小于2cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm或10cm以上的宽度。在另外的示例中,起落架1320可以具有小于2cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm或10cm以上的宽度。在另外的示例中,起落架1320可以具有等于或小于臂1310的宽度。在其他示例中,起落架1320的部分可以具有等于或小于臂1310的部分的宽度。另外,虽然轮1354被示出为延伸超过臂1310的宽度,但是可以为枢转轮1354而提供另外的实施例,以便在无人飞行器1300处于飞行模式时直接缩回到臂1310之下。
如上所述,当无人飞行器1300处于飞行模式时,起落架1320可以缩回在水平位置中。然而,当飞行器着陆时,即使飞行器仍然在飞行中,起落架1320可以开始降落。这在图16中示出,图16示出了处于着陆配置的起落架1320。特别地,图16示出了根据实施例的具有行走系统和壳体的飞行器处于着陆配置的视图。
如图16所示,当飞行器着陆时,无人飞行器1300可以具有起落架1320,起落架1320向下弯曲以形成着陆基部的姿态。在飞行器着陆时或之前,起落架的第一部分1330和第二部分1340可以顺时针旋转,以便使基部部分1350的全向轮支撑基部1352处于竖直状态。此外,基部部分1350的DC齿轮电机1356可以将基部部分的轮1354旋转到锁定的平底(locked,flat-bottomed)状态,直到飞行器在地面上完成着陆程序。
图16的着陆配置示出当飞行器准备着陆在光滑地面1302上时起落架1320的位置。因此,无人飞行器1300的起落架1320在相同的竖向高度处对准。在一些示例中,当着陆在平滑地面上时,起落架1320可以处于锁定位置。在其他示例中,起落架1320可以不被锁定在适当位置,而是可以具有用于着陆的运动柔性和/或冲击支撑。此外,平底轮1354可以能够以一定角度接触地面。在着陆时具有一些柔性,允许起落架1320将在着陆期间产生的力散布在增加的距离上。例如,在一些示例中,起落架1320可以随着无人飞行器与地面连接而略微弯曲,以便减小起落架1320和/或无人飞行器1300上的应力。
在另外的示例中,无人飞行器的着陆配置可以配合与着陆地点相关联的特定地形。这在具有无人飞行器1300的飞行器着陆在具有倾斜地形的区域中时可能是有益的。例如,在一些示例中,所述地形可以以一定角度倾斜,使得飞行器的着陆位置可能需要两个起落架1320处于比两个其它起落架1320稍高的高度处。附加地或替代地,基部部分1350的底部可以是平坦的并且能够是成角度的,以便匹配和满足地形的斜度。为了适应多岩石地形,起落架1320可以是使用特定起落架1320的第一部分1330和第二部分1340预先定位在特定配置中。在另外的示例中,起落架1320在着陆期间可以是可弯曲的,使得一个或多个起落架1320在其它起落架1320之前撞击地面,可以弯曲以适应高度差。
无人飞行器1300已经着陆在地面上,且无人飞行器1300可以用于在地面上穿越一距离。无人飞行器1300穿越的地形可以基于着陆点的位置而不同。在一些示例中,地形可以是平滑的、多岩石的、覆冰的、起伏不平的、阶梯式的或其它种类型的地形。如在图17-20中看到的,无人飞行器1300可以用于穿越平滑地形和阶梯地形,以及本文进一步描述的附加地形。
如上所述,无人飞行器1300可以用于使用诸如图17中提供的轮1354的轮来穿越平滑地形。因此,图17提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于降低的地面状态的图示。
当无人飞行器1300穿越平滑地形时,无人飞行器1300的行走系统可以利用作为起落架1320的一部分的轮1354,以便滑动穿越平滑地形1302。特别地,当无人飞行器1300的行走系统穿越平滑地形时,作为起落架1320的基部部分1350的一部分的DC齿轮电动机1356可以将轮1354定位为弯曲的而不是平底,使得轮1354可以滑动。另外,DC齿轮电动机1356可以解锁轮1354,使得轮1354可以自由移动。另外,在示例中,轮1354可以是全向轮,使得轮1354可以在平滑地形上自由移动。在另外的示例中,轮1354可以位于限制轮1354的运动方向性的轮罩内。
在一些示例中,轮1354可以具有制动部件(未示出),其中所述制动部件可以用于减慢轮1354的速度,并且进而减慢无人飞行器1300的速度。制动部件可以是自动制动器,在轮1354超过阈值速度的情况下减慢或维持轮1354的速度。在其他示例中,DC齿轮电机1356可用于加快和/或减慢轮1354的速度。在另外的示例中,如果需要作为制动手段或用于另一目的,轮1354可以通过DC齿轮电动机1356切换到平底位置。
在另外的示例中,如果平滑地形开始倾斜,则无人飞行器1300的中心体1305可以通过相应地调整与每个起落架1320相关联的三个电机来维持适当的高度。特别地,每个起落架1320具有与第一部分1330、第二部分1340和基部部分1350相关联的电机。因此,当无人飞行器1300穿越倾斜地形时,与图17中示出的四个起落架1320中的每个相关联的一个或多个DC齿轮电动机1356可以以特定速度和/或与特定方向对它们的旋转进行同步,以便向前移动无人飞行器1300。通过使用与起落架1320相关联的DC齿轮电动机1356,无人飞行器1300可以被引导为随着其穿越平滑地形而侧向滑动、弯曲和/或旋转。
虽然图17示出了无人飞行器1300可以怎样穿越平滑地形,但是用于接近诸如洞穴和地震缓冲地点的远程区域的飞行器可能遇到非平滑地形,例如粗糙的和/或阶梯式的地形。因此,无人飞行器1300能够穿越平滑地形1302之外的其它类型的地形是有益的。因此,图18-20提供了当无人飞行器1300穿越阶梯地形1303和1304时的位置的图示。
特别地,图18提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器的图示,其中飞行器在穿越阶梯地形时处于第一降低位置。如图18所示,第一起落架1322向上弯曲,以便将轮1354放置在阶梯地形的顶部。第一起落架1322向上朝向无人飞行器1300的中心体1305的臂1310弯曲。在该位置,轮1354直接位于推进单元1315下方。具体地,起落架1322通过至少使用与起落架1322的第一部分相关联的大扭矩蜗杆电机重新配置。特别地,起落架1322的第一部分的大扭矩蜗杆电机可以用于将起落架1322的第二部分升高到足够高,使得通过轮基部连接到小扭矩蜗杆电机的轮1354能够升高到足够高以放置在阶梯地形1303的台阶上。在一些示例中,第二部分的小扭矩蜗杆电机可以用于通过升高被连接到第二部分的轮基部来升高轮1354。
然而,如图18所示,在该位置的起落架1322不通过由中心体1305建立的平面。这是因为,例如,如图14和15所示,起落架1322直接定位于中心体1305的臂1310下方。当阶梯地形1303的台阶低于中心体1305的平面时,起落架1322可以在不改变中心体1305的位置的情况下将轮1354放置在台阶上。这样,如图18所示的中心体1305是水平的。
另外,如图18所示,两个其它的起落架1320不定位在阶梯地形1303上。相反,其他起落架1320被定位在平滑地形的一部分上,并且因此,即使当起落架1322在预期攀爬阶梯地形1303时被提升的步骤时,也能够朝向阶梯地形1303滑动。这样,不同的起落架1320可以在不同的时间处于不同的地形模式。
在示例中,特定起落架1320的运动可以由运动模式控制。特别地,并且如图18所示,一个或多个起落架1320可以处于爬升模式,而其它起落架1320可以处于滑动模式。控制各个起落架1320的特定运动模式可以基于每个单独起落架1320在特定情况下接触的地形来确定。在一些示例中,当预期到新地形时,起落架1320可以切换移动模式。例如,如果无人飞行器1300即将穿越下坡斜坡,则无人飞行器的起落架1320可以优先向前移动大部分起落架1320和/或所有可用起落架1320,以便以均匀的方式使用起落架1320的每个制动部件以穿越倾斜地形。这样,起落架1320也可以被共同地使用以便对不同的地形有效地导航。
图19提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器在穿越阶梯地形时处于第二降低位置的图示。如在图19中看到的,第一起落架1322和第二起落架1324现在向上弯曲,以便将它们的轮1354放置在阶梯地形的顶部。另外,虽然第一起落架1322和第二起落架1324都朝向无人飞行器1300的基部单元1305的臂1310向上弯曲,但是即使无人飞行器开始攀爬阶梯地形1303、1304的步骤,中心体1305也能够保持水平。特别地,第一起落架1322和第二起落架1324分别通过至少使用与第一起落架1322和第二起落架1324的第一部分相关联的大扭矩蜗杆电机来重新配置,以便在阶梯地形1303、1304上提升。类似于图18,起落架1322和1324的第一部分的大扭矩蜗杆电机可以用于将起落架1322和1324的第二部分升高到足够高,使得通过轮基部连接到小扭矩蜗杆电机的轮1354能够升高到足够高以便放置在阶梯地形1303、1304的台阶上。在一些示例中,第二部分的小扭矩蜗杆电机可用于通过升高被连接到起落架1322和1324的第二部分的轮基部来升高轮1354。
另外,类似于图18,如图19所示的起落架1322和1324不穿过由中心体1305建立的平面,因为阶梯地形1303、1304低于中心体1305。因此,由于阶梯地形1303、1304的台阶低于中心体1305的平面,所以起落架1322和1324能够在不改变中心体1305的位置的情况下将轮1354放置在台阶上。
另外,如图19所示,其它起落架1320不定位在阶梯地形1303、1304上。相反,其它起落架1320定位在平滑地形的一部分上,并且因此,即使当起落架1322和1324在攀爬阶梯地形1303、1304的台阶中升高时,其他起落架1320也能够朝向阶梯地形1303、1304滑动。这样,不同的起落架1320可以在不同的时间处于不同的地形模式。
图20提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器在它穿越阶梯地形时处于水平伸出位置的图示。如图20所示,起落架1322和1324已经相对于中心体1305重新定位。特别地,起落架1322和1324已经被重新定位以便能够上升到中心体1305的平面之上。如上所述,当起落架被直接定位在臂1310下方时,起落架可能受限于它们的竖直运动。然而,使用控制器1307,诸如1322和1324的起落架可以被重新定位以便竖直地脱离臂1310的部分。
因此,当起落架1322和1324已经被重新定位时,它们能够具有在中心体1305的平面之上上升的竖直移动。在图20中示出了这一点的俯视图,其示出了穿越阶梯地形1303、1304中的台阶的起落架1322和1324。如图20所示,着陆部件1322和1324的显著部分不存在由臂1310引起的竖直阻碍。另外,图20还示出了各个起落架的控制可以彼此单独。控制器1307可以用于控制例如起落架1322和1324的运动和/或位置,同时起落架1322和1324已经由控制器1307移动以便脱离臂1310,起落架1326和1328仍然直接位于其它臂1310下面,如图20所示。
图21示出了根据本发明实施例的具有行走系统的飞行器的俯视图,其中行走系统包括位于四个臂2110之间的四个起落架2120。另外,图21提供了控制器2107。控制器2107可用于控制起落架2120的运动。如图21所示,起落架2120与每个相邻臂2110的距离相等。在另外的实施例中,起落架2120可以比另一起落架更靠近一个臂。特别地,起落架2120可以比另一起落架更靠近一个相邻臂21101%、2%、3%、4%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%或50%以上。
如图21所示,起落架2120相对于臂2110的放置允许起落架2120在无人飞行器2100的中心体的平面上方移动。特别地,起落架2120的接头可以在由无人飞行器2100的中心体限定的平面之上弯曲。另外,起落架2120的每个部分可以水平地以及竖直地移动。这样,即使当起落架的连接部分保持稳定时,位于基部部件2150的端部的轮2154也可以更加靠近或远离相邻臂2110移动。
图22示出了根据本发明的实施例的具有包括位于四个臂2110之间的四个起落架2120的行走系统的飞行器的立体图。如图22所示,无人飞行器2100被定位成处于地面状态。特别地,起落架2120的基部部分2150被定位成使得轮2154能够接合地面。另外,轮2154可以穿越所述地面。起落架2120具有可以相对于彼此移动的多个接头,从而允许无人飞行器2100在不同类型的地形上移动。一旦无人飞行器2100穿越了多个地形,无人飞行器2100可以转换成飞行状态。
图23示出了根据本发明实施例的具有行走系统的飞行器处于飞行状态2310、着陆配置2320和地面状态2330的示意图,其中陔行走系统包括定位在四个臂之间的四个起落架。飞行状态2310可以响应用户启动无人飞行器,实现从地面状态到飞行状态。一旦无人飞行器处于飞行状态2310中,着陆配置2320可以在无人飞行器处于飞行中和/或朝向地面降落时实现。在着陆配置2320期间,起落架可以被定位成预测地面上的着陆点处和/或附近的地形。如图23所示,起落架延伸相等的长度。这样,当无人飞行器在着陆配置2320中着陆在平坦地面上时,每个起落架将同时或几乎同时接合地面。
当无人飞行器与地面接合时,无人飞行器可以处于地面状态中。当无人飞行器通过相对于地面移动起落架而能够穿越所述地面时,无人飞行器处于地面状态中。在其他示例中,一旦无人飞行器与所述地面接合,无人飞行器就可以转换为地面状态。
无人飞行器可以进入在着陆配置和地面状态之间改变的过渡状态。例如,当无人飞行器已经着陆在地面上时,无人飞行器可以从着陆状态进入过渡配置。另外,无人飞行器可以进入过渡状态以在地面状态和飞行状态之间改变,或者从飞行状态改变到着陆配置。当无人飞行器起飞时,无人飞行器可以从地面状态进入过渡状态。在一些实施例中,过渡状态可相当快速地发生。例如,无人飞行器可以处于小于3分钟、2分钟、1分钟、45秒、30秒、20秒、15秒、10秒、7秒、5秒、3秒或1秒的过渡状态内。替代地,过渡状态的持续时间可以比所提供的任何时间更长,或落入所提供的任何两个时间之间的范围内。无论无人飞行器是否正转换为地面状态,或者进入着陆配置,或者进入飞行状态,时间量可以相同或者可以不同。
在一些实施例中,当无人飞行器处于过渡状态时,由臂支撑的推进单元可以操作以为无人飞行器提供升力并且使无人飞行器在期望位置处保持稳定。例如,如果无人飞行器着陆,则无人飞行器可以接近地面,然后做出开始过渡到着陆配置的决定。当无人飞行器转换成着陆配置时,臂的推进单元可以使无人飞行器保持基本上悬停在地面上方或以受控方式朝向地面降落。一旦无人飞行器已经完全转换成着陆配置,无人飞行器可以被放置在下面的地面上。
当无人飞行器过渡到着陆配置时,由起落架支撑的推进单元可以减小或停止旋转。这可以允许起落架向下折叠。在一些情况下,起落架可以借助于重力向下折叠,其中重力不再被臂的推进单元产生的升力充分平衡。替代地,一个或多个致动器可以帮助使起落架向下折叠。
当无人飞行器起落架向下折叠时,起落架的第二部分可以在过渡状态下逐渐向下折叠。第二部分可以相对于第一部分改变取向。类似地,可以由第二部分支撑的推进单元可以相对于第一部分改变取向。推进单元可以随着第二部分改变取向。
如果无人飞行器起飞,则无人飞行器可以升离地面,然后做出开始过渡到飞行状态的决定。当无人飞行器转换为飞行状态时,臂的推进单元可以使无人飞行器保持基本上悬停在所述地面上方或以受控方式升离所述地面。一旦无人飞行器已经完全过渡到飞行状态,无人飞行器可以继续其飞行。
当无人飞行器过渡到飞行状态时,由臂支撑的推进单元可以开始或增加旋转。这可以允许起落架向上折叠。在一些情况下,起落架可以借助于由推进单元产生的升力向上折叠,而所述升力可以足够大以平衡重力的作用。替代地,一个或多个致动器可以帮助起落架向上折叠和变直。
当无人飞行器起落架向上折叠时,起落架的第一部分可以保持在相同取向,而第二部分可以在过渡状态中逐渐向上折叠。第二部分可相对于第一部分改变取向。类似地,由第二部分支撑的推进单元可相对于第一部分改变取向。推进单元可以随着第二部分改变取向。
当用户分别为无人飞行器提供输入以着陆和/或行走时,无人飞行器可以做出从飞行状态转换为着陆配置,或者从着陆配置转换为地面状态的决定。一旦用户提供输入,无人飞行器就可以开始转换成着陆配置和/或地面状态。替代地,无人飞行器可以在经过了预定时间段之后开始转换成着陆配置和/或地面状态。无人飞行器可以基于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信息开始转换。传感器可以收集指示无人飞行器相对于下面地面的高度信息。当无人飞行器处于或低于相对于下面地面的预定高度时,传感器可以使无人飞行器转换成着陆配置。传感器可以收集指示无人飞行器运动特性(例如,速度、加速度、方向)的信息。例如,如果无人飞行器以快速速度向下移动,则着陆配置可以相对于如果无人飞行器以更小的速度向下移动的情况更快地开始(或在更高的高度处)。在决定何时开始转换成着陆配置时考虑环境条件,例如风条件。在一些实施例中,用于无人飞行器着陆的用户指令可以发起自动的或半自动的程序,可以使得无人飞行器基于传感器数据而转换成着陆配置。在一些情况下,无人飞行器可以在不需要用户输入的情况下借助于一个或多个处理器做出着陆和/或行走的自动决定,并且可以自动做出分别转换成着陆配置和/或地面状态的决定。
无人飞行器可以在用户对无人飞行器提供起飞输入时做出从着陆配置和/或地面状态转换成飞行状态的决定。一旦用户提供输入,无人飞行器可以开始转换成飞行状态。替代地,无人飞行器可以在经过了预定时间段之后开始转换成飞行状态。无人飞行器可以基于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信息开始转换。传感器可以收集指示无人飞行器相对于下面地面的高度信息。当无人飞行器处于相对于下面地面的预定高度或高于预定高度时,传感器可以使无人飞行器转换成飞行状态。在一些实施例中,用于无人飞行器起飞的用户指令可以启动自动或半自动程序,可以使得无人飞行器基于传感器数据而转换成飞行状态。在一些情况下,无人飞行器可以在不需要用户输入的情况下借助于一个或多个处理器做出起飞的自动决定,并且可以自动做出转换成飞行状态的决定。当用户提供用于无人飞行器起飞的指令时,可能需要或可能不需要单独的用户指令来启动飞行状态的转换。
无人飞行器在飞行状态、着陆配置和/或地面状态之间转换时的速度可以是基本上恒定的。可选地,无人飞行器转换时的速度可以是可变的。无人飞行器转换时的速度可以根据一种或多种情况进行控制。所述情况可以借助于一个或多个传感器来感测。例如,如果无人飞行器快速降落,则与无人飞行器缓慢降落的情况相比,转换成着陆配置的时间量可以减小。在另一实例中,如果无人飞行器在起飞期间立即捕获图像,则与无人飞行器没有捕获图像的情况相比,可以减少转换成飞行状态的时间量。
无人飞行器可以借助于一个或多个致动器来改变配置。所述致动器可以是用于无人飞行器的推进单元的致动器。所述致动器可以是主动控制无人飞行器的接头的配置的致动器。所述致动器可以由无人飞行器的飞行控制器控制。飞行控制器可以由无人飞行器的中心体支撑。飞行控制器可以提供可能影响一个或多个致动器的信号。所述信号可以在飞行控制器上生成。所述信号可以响应于来自远离无人飞行器的用户终端的命令来生成。所述信号可以响应于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信号来生成。所述信号可以在无需用户输入或者主动的用户控制的情形下在飞行控制器上生成。
图24提供了根据实施例的具有包括四个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的立体图。特别地,图24示出了具有从无人飞行器2400的中心体2405延伸的四个可变形臂2410的无人飞行器(UVA)2400。四个可变形臂中的每个可变形臂2410支撑推进单元2415。在示例中,可变形臂2410可以由碳纤维构成。
可变形臂2410可以配置成在飞行状态与地面状态之间进行转换。当可变形臂2410处于飞行形态时,可变形臂可以远离无人飞行器的中心体侧向地延伸。当可变形臂2410处于地面状态时,可变形臂可朝向无人飞行器的中心体下方的地面延伸。另外,当可变形臂处于地面状态时,可变形臂构造成通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂,而在地面上支撑无人飞行器的中心体的重量并且在所述地面上运输无人飞行器。可选地,可变形臂2410可以包括第一部分、第二部分、以及连接第一部分和第二部分的接头。特别地,第一部分2406可以包括无人飞行器2400的中心体2405的延伸部;第二部分2434可包括可分离部分;并且第一部分2406可使用接头2432连接到第二部分2434。
无人飞行器2400可以包括从无人飞行器2400的中心体2405延伸的一个或多个可变形臂2410。无人飞行器的重心可以位于无人飞行器主体内、无人飞行器主体上方或无人飞行器主体下方。无人飞行器的重心可以穿过竖直地延伸经过无人飞行器主体的轴线。无人飞行器主体可以支撑无人飞行器的一个或多个可变形臂2410。无人飞行器主体可以承载一个或多个可变形臂的重量。无人飞行器主体可以直接接触一个或多个可变形臂。无人飞行器主体可以与一个或多个可变形臂或者一个或多个可变形臂的部件一体地形成。无人飞行器可以经由一个或多个中间件连接到一个或多个可变形臂。在示例中,可变形臂2410可包括第一部分2406、接头2432、第二部分2434、减速电机2430、推进单元2415、链2435和全向轮2456。
无人飞行器可以具有任意数量的可变形臂2410。例如,无人飞行器可以具有一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、六个或更多个、七个或更多个、八个或更多个、十个或更多个、十二个或更多个、十五个或更多个、二十个或更多个、三十个或更多个、四十个或更多个、五十个或更多个可变形臂。可变形臂可任选地从中心体2405径向延伸。可变形臂可以关于与无人飞行器的中心体相交的平面对称地布置。替代地,可变形臂可以以径向方式对称布置。可变形臂可以均匀地间隔开。例如,如果为无人飞行器提供了N个可变形臂,则每个可变形臂之间的度数可以是360/N。替代地,可变形臂不需要均匀地间隔开。在一些情况下,没有可变形臂彼此平行。替代地,可变形臂可以被布置成使得两个或更多个、三个或更多个或四个或更多个可变形臂可以基本上彼此平行。所有可变形臂可以是共面的。替代地,一种或多种类型的可变形臂可以是共面的。在一些实施例中,可变形臂中的两个或更多个可能不是共面的。
一个或多个可变形臂可以支撑可能影响无人飞行器的飞行的一个或多个推进单元2415。在一些实施例中,每个可变形臂可以支撑一个或多个推进单元。替代地,一个或多个可变形臂可以不支撑推进单元。在一些情况下,每个可变形臂可以支撑一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、或十个或更多个推进单元。每个可变形臂可以支撑相同数量的推进单元。替代地,不同的可变形臂可以支撑不同数量的推进单元。
推进单元可以被配置为产生用于无人飞行器的升力。推进单元可包括旋翼组件。旋翼组件可以包括一个或多个旋翼叶片,而旋翼叶片可以旋转以产生用于无人飞行器的升力。在一些情况下,为推进单元可以提供多个旋翼叶片。多个旋翼叶片可以相对于彼此移动或可以不相对于彼此移动。旋翼组件可以包括驱动旋翼叶片的旋转的致动器。致动器可以借助于轴联接到一个或多个旋翼叶片。致动器的旋转可以引起轴的旋转,而这又可引起旋翼叶片的旋转。关于轴的任何描述也可适用于可由相同致动器驱动的多个轴。致动器可由电能、磁能、热能、机械能、液压或气压驱动。致动器可以是电机。在一些示例中,致动器可以是无刷电机。在一些实施例中,致动器的示例可以包括自整流或外部整流电机。电机可包括机械整流器电机、电子整流器电机、同步电机和/或异步电机。电机可包括AC或DC电机。电机的一些实例可包括直接驱动电机、步进电机或伺服电机。电机可被构造成在单个方向上旋转,或者能够反向旋转。无人飞行器的推进单元中的每个的旋翼叶片可以旋转,使得第一组推进单元具有沿第一方向旋转的旋翼叶片,并且第二组推进单元具有沿第二方向旋转的旋翼叶片,如本文其他地方更详细描述的。替代地,旋翼叶片可在相同方向上旋转。推进单元可以包括或可以不包括可围绕旋翼叶片的至少一部分设置的保护罩。
在一些实施例中,推进单元可位于可变形臂的远端处或其附近。在一些实施例中,可变形臂可以在近端处联接到中心体,并且可具有远离中心体延伸的远端。由可变形臂支撑的一个或多个推进单元可支撑在沿着可变形臂的长度在可变形臂的远端的50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、3%或1%内的位置处。在一些实施例中,由可变形臂支撑的所有推进单元可支撑在沿着可变形臂的长度在臂的远端的50%、40%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、3%或1%内的位置处。由可变形臂支撑的推进单元中的一个或多个或全部可以位于可变形臂的远端的30cm、20cm、15cm、10cm、7cm、5cm、4cm、3cm、2cm、1cm、5mm或1mm内。可选地,可变形臂中的一个或多个可具有延伸超过由一个或多个推进单元支撑的臂的长度的至少50cm、40cm、30cm、20cm、15cm、10cm、7cm、5cm、4cm、3cm、2cm或1cm的远端部分。可选地,每个可变形臂可以具有位于相对于可变形臂的远端的相同百分比或距离内的推进单元。替代地,不同的可变形臂可以具有位于相对于可变形臂的远端的不同百分比或距离处的推进单元。
推进单元可以基本上位于可变形臂的上地面上。可变形臂的上地面可以是可变形臂的与可变形臂的下地面相对的地面,其中可变形臂的下地面面向重力方向。可变形臂的上地面可以背向重力方向。替代地,推进单元可以基本上位于可变形臂的下地面上、可变形臂的上地面和下地面两者上、可变形臂内、或其任何组合上。在一个示例中,推进单元的一个或多个旋翼叶片可以位于可变形臂的上地面上方。替代地,推进单元的一个或多个旋翼叶片可以位于可变形臂的下地面下方。在一些情况下,推进单元的至少一个旋翼叶片可以位于可变形臂的上地面上方,而推进单元的至少一个旋翼叶片可以位于可变形臂的下地面下方。在一些情况下,推进单元的致动器可以位于可变形臂的上地面上方、可变形臂的下地面下方、或可变形臂内。例如,致动器可以至少部分地位于可变形臂的空腔内。所述致动器可以或可以不部分地延伸到可变形臂的上地面上方和/或可变形臂的下地面下方。
由一个或多个可变形臂支撑的推进单元可以具有相同的构造和/或尺寸。替代地,它们可具有不同的构造和/或尺寸。在一些情况下,推进单元中的一些可具有比其他推进单元更大的旋翼叶片。旋翼叶片可具有相同的形状或不同的形状。推进单元的旋翼叶片可以以相同的速率旋转,或者可以以不同的速率旋转。
可变形臂2410可以被配置为当无人飞行器降落在地面上时承载无人飞行器的重量。当无人飞行器不在飞行中时,可变形臂可以被配置为接触下面的地面。另外,可变形臂2410可以被配置为通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂,在所述地面上运输无人飞行器。可选地,可变形臂可以包括可相对于彼此运动的第一部分2406和第二部分2434。第一部分可以是接近无人飞行器主体的可变形臂的一部分。第二部分可以是远离无人飞行器主体的可变形臂的一部分。第一部分可以比第二部分更靠近中心体。
第一部分可以或可以不直接接触无人飞行器主体。第一部分可以与无人飞行器主体一体地形成。第一部分可以固定或附接至无人飞行器主体。第一部分可以或可以不相对于无人飞行器主体移除。第一部分可以具有相对于无人飞行器主体的固定位置(例如,取向、空间位置)。替代地,第一部分可以相对于无人飞行器主体移动。
第二部分可以不直接接触无人飞行器主体。第二部分的重量可以由第一部分承载。第一部分可以支撑第二部分。第二部分可以或可以不相对于第一部分移除。第二部分可以具有相对于无人飞行器主体的可变位置(例如,取向、空间位置)。例如,第二部分的取向可以相对于无人飞行器主体改变。第二部分可以具有相对于第一部分的可变位置。例如,第二部分的取向可以相对于第一部分的取向改变。第二部分的任何取向(例如,相对于惯性参考系、无人飞行器主体、第一部分)改变任何度数,例如至少1度、3度、5度、10度、15度、20度、30度、45度、60度、75度、85度、90度、95度、105度、120度、135度、150度或165度。第二部分的取向的改变可以小于所描述的值中的任一者或可落入所描述的值中的任意两者之间的范围内。取向的改变可以是关于竖直角度。取向的改变可包含竖直分量。取向的改变可包括在平行于重力方向的方向上的分量。取向的改变可以是不受限制的。替代地,一或多个限制结构可以限制取向的改变(例如,在向上方向和/或向下方向上)。
可变形臂2410可以附接到无人飞行器2400的中心体2405。在示例中,可变形臂2410可以联接到中心体2405。在一些示例中,可变形臂2410可以可拆卸地联接到中心体2405。在一些示例中,可变形臂2410可以一体地联接到中心体2405。在一些示例中,可变形臂2410的第一部分2406是中心体2405的延伸部。另外,可变形臂2410的第一部分2406经由接头2432连接到可变形臂2410的第二部分2434。所述接头可以允许第一部分和/或第二部分相对于彼此移动。所述接头可允许第一部分和第二部分可操作地彼此联接,同时第一部分和第二部分可相对于彼此移动。所述接头可以允许第一部分直接接触第二部分。替代地,所述接头可以包括可连接第一部分和第二部分的一个或多个中间件。所述接头可以提供可允许第二部分相对于第一部分绕旋转轴线移动的一个或多个枢轴。在一些情况下,第二部分可围绕单个旋转轴线、两个旋转轴线或三个旋转轴线相对于第一部分移动。所述接头可以包括或可以不包括这样的限制结构,即所述限制结构可以限制单个方向或多个方向上的旋转程度。
第二部分2434可经由接头2432相对于第一部分2406移动。特别地,电机2430可以用于相对于第一部分2406移动第二部分2434。另外地或替代地,链2435可以连接到第二部分2434,并且可以在电机2430启动链2435时相对于第一部分2406移动第二部分2434。另外,可变形臂2410可包括全向轮2456。
另外,接头2432用于连接第二部分2434和第一部分2406的输出轴。第二部分2434可以提供可变形臂2410的附加自由度。特别地,如图24所示,第二部分2434的输出可以固定到基部部分2450。特别地,第二部分的输出轴可以是容纳全向轮2454的轮支撑基部。因此,第二部分2434可以用于驱动全向轮2454以便围绕第二部分2434的输出轴线枢转基部部分2450。
基部部分2450的全向轮支撑基部可用于支撑轮2454。基部部分2450的全向轮支撑基部还可用于固定齿轮电机,例如直流齿轮电机。另外,轮2454可以配置为通过轴承进行移动。特别地,DC齿轮电机可以例如通过轴承来驱动轮2454旋转。此外,DC齿轮电机可通过电路锁定轮2454的旋转,使得轮2454在一些工作环境中保持锁定。
轮2454是无人飞行器2400的行走系统的端部致动元件。另外,轮2454可以用于在地面上全向旋转。此外,轮2454可以通过DC齿轮电机自动锁定,以便成为可变形臂2410的地面固定支撑点。
如图24所示,无人飞行器2400包括四个相同的可变形臂2410。特别地,每个可变形臂2410以相对于彼此成90度的角度与两个其它可变形臂2410相邻。可变形臂的横截面形状的示例可以包括圆形、椭圆形、卵形、正方形、矩形、梯形、平行四边形、五边形、六边形、八边形、月牙形、“I”形、“H”形、“X”形、“T”形、“Y”形、“D”形或任何其它规则或不规则多边形。可变形臂可以是中空的或实心的。在一些情况下,可变形臂可以形成基本上管状的形状。
第一部分2406相对于第二部分2434的构造可允许可变形臂2410在竖直平面中自由移动。另外,基部部分2450的与第二部分2434连接的轮2454可以允许起落架沿着平滑地形快速移动。此外,当地形起伏不平时,起落架可以能够通过使用DC齿轮电机来锁定轮2454而行走,然后使用第一部分2406和第二部分2434来沿着地形移动可变形臂2410。
可变形臂2410相对于基部中心体2405的位置可以基于无人飞行器2400是否在飞行中而不同。例如,当无人飞行器处于飞行中时,附接到无人飞行器2400和/或集成在无人飞行器2400内的无人飞行器2400的可变形臂2410可以处于缩回位置。特别地,可变形臂2410可处于回缩位置,以便使可变形臂2410位于从中心体2405的平坦的共平面延伸部中。这在图24-25中示出。
如上所述,图24提供了根据实施例的具有包括四个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的立体图。另外,图25提供了根据实施例的具有行走系统的飞行器处于飞行状态的俯视图。图25示出了中心体2405、可变形臂2410、推进单元2415和DC齿轮电机2456。特别地,图25示出了根据本发明实施例的具有包括四个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的仰视图。如图24和25所示,当飞行器在飞行中时,可变形臂2410可以被停留在水平方向上。另外,当可变形臂2410处于锁定位置时,第一部分2406、第二部分2434和DC齿轮电机2456可各自处于锁定状态。因此,当第一部分2406、第二部分2434和DC齿轮电机2456处于锁定状态时,无人飞行器2400在飞行器飞行时可以具有很小的振动和/或摇摆。
如上所述,当无人飞行器2400处于飞行模式时,可变形臂2410可以停留在平坦的水平位置。然而,当飞行器着陆时,可变形臂2410可以开始降落,即使飞行器仍然在飞行中。这在图26中示出,图26示出了处于不同配置(包括着陆配置)的可变形臂2410。特别地,图26示出了根据实施例的具有包括四个可变形臂的行走系统的飞行器处于第一着陆配置2610、第二着陆配置2620、第一地面状态2630和第二地面状态2640的示意图。无人飞行器可以包括可以支撑一个或多个可变形臂的无人飞行器主体。可变形臂可以支撑一个或多个推进单元。
无人飞行器可以能够在第一着陆配置2610、第二着陆配置2620、第一地面状态2630和第二地面状态2640之间转换。在无人飞行器处于飞行中并且朝着地面降落时,可以实现第一着陆配置。第二着陆配置可包括与地面接触的着陆配置。当无人飞行器不再处于飞行中时,可以实现第二着陆配置。例如,当无人飞行器放置在下面的地面上时,可以实现第二着陆配置。当无人飞行器断电时,可以实现第二着陆配置。虽然配置2610-2640示出了无人飞行器着陆并且将无人飞行器转换为地面状态的过程,但是从地面状态过渡到飞行状态的过程可以被表示为地面状态2630、2640转换到类似于配置2610的飞行状态。
无人飞行器可以进入过渡状态以在着陆配置和地面状态之间改变。例如,当无人飞行器已经着陆在地面上时,无人飞行器可以从着陆状态进入过渡状态。另外,无人飞行器可以进入过渡状态以在地面状态和飞行状态之间改变。当无人飞行器起飞时,无人飞行器可以从地面状态进入过渡状态。在一些实施例中,转换状态可相当快速地发生。例如,无人飞行器可以处于小于3分钟、2分钟、1分钟、45秒、30秒、20秒、15秒、10秒、7秒、5秒、3秒或1秒的过渡状态内。替代地,过渡状态的持续时间可能比所提供的任何时间更长,或落入所提供的任何两个时间之间的范围内。无论无人飞行器是否正转换为地面状态,或者进入着陆配置,或者进入飞行状态,时间量可以相同或者可以不同。
在一些实施例中,当无人飞行器处于过渡状态时,由可变形臂支撑的推进单元可以操作以便为无人飞行器提供升力并且使无人飞行器在期望位置处保持稳定。例如,如果无人飞行器着陆,则无人飞行器可以接近地面,然后做出开始过渡到着陆配置的决定。当无人飞行器转换为着陆配置中时,可变形臂的推进单元可以保持无人飞行器基本上悬停在地面上方或以受控方式朝向地面降落。一旦无人飞行器已经完全转换到着陆配置中,无人飞行器可以被放置在下面的地面上。
当无人飞行器过渡到着陆配置时,由可变形臂支撑的推进单元可以减小或停止旋转。这可允许可变形臂向下折叠。在一些情况下,可变形臂可以借助于重力向下折叠,而所述重力不再被可变形臂的推进单元产生的升力充分平衡。替代地,一个或多个致动器可帮助使可变形臂向下折叠。
当无人飞行器的可变形臂向下折叠时,可变形臂的第二部分可在过渡状态下逐渐向下折叠。第二部分可相对于第一部分改变取向。类似地,由第二部分支撑的推进单元可相对于第一部分改变取向。推进单元可随着第二部分改变取向。
如果无人飞行器起飞,则无人飞行器可以升离地面,然后做出开始过渡到飞行状态的决定。当无人飞行器转换成飞行状态时,可变形臂的推进单元可以使无人飞行器保持基本上悬停在地面上方或以受控方式升离所述地面。一旦无人飞行器已经完全转换成飞行状态中,无人飞行器可以继续其飞行。
当无人飞行器过渡到飞行状态时,由可变形臂支撑的推进单元可以开始或增加旋转。这可以允许可变形臂向上折叠。在一些情况下,可变形臂可以借助于由推进单元产生的升力向上折叠,而所述升力可以足够大以平衡重力的作用。替代地,一个或多个致动器可帮助使可变形臂向上折叠和变直。
当无人飞行器的可变形臂向上折叠时,可变形臂的第一部分可保持在相同取向,而第二部分可在过渡状态下逐渐向上折叠。第二部分可相对于第一部分改变取向。类似地,由第二部分支撑的推进单元可相对于第一部分改变取向。推进单元可以随着第二部分改变取向。
当用户分别为无人飞行器提供输入以着陆和/或行走时,无人飞行器可以做出从飞行状态转换为着陆配置,或者从着陆配置转换为地面状态的决定。一旦用户提供输入,无人飞行器就可以开始转换成着陆配置和/或地面状态。替代地,无人飞行器可以在经过了预定时间段之后开始转换成着陆配置和/或地面状态。无人飞行器可以基于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信息开始转换。传感器可以收集指示无人飞行器相对于下面地面的高度信息。当无人飞行器处于或低于相对于下面地面的预定高度时,传感器可以使无人飞行器转换成着陆配置。传感器可以收集指示无人飞行器运动特性(例如,速度、加速度、方向)的信息。例如,如果无人飞行器以快速速度向下移动,则着陆配置可以相对于如果无人飞行器以更小的速度向下移动的情况更快地开始(或在更高的高度处)。在决定何时开始转换成着陆配置时考虑环境条件,例如风条件。在一些实施例中,用于无人飞行器着陆的用户指令可以发起自动的或半自动的程序,可以使得无人飞行器基于传感器数据而转换成着陆配置。在一些情况下,无人飞行器可以在不需要用户输入的情况下借助于一个或多个处理器做出着陆和/或行走的自动决定,并且可以自动做出分别转换成着陆配置和/或地面状态的决定。
无人飞行器可以在用户对无人飞行器提供起飞输入时做出从着陆配置和/或地面状态转换成飞行状态的决定。一旦用户提供输入,无人飞行器可以开始转换成飞行状态。替代地,无人飞行器可以在经过了预定时间段之后开始转换成飞行状态。无人飞行器可以基于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信息开始转换。传感器可以收集指示无人飞行器相对于下面地面的高度信息。当无人飞行器处于相对于下面地面的预定高度或高于预定高度时,传感器可以使无人飞行器转换成飞行状态。在一些实施例中,用于无人飞行器起飞的用户指令可以启动自动或半自动程序,可以使得无人飞行器基于传感器数据而转换成飞行状态。在一些情况下,无人飞行器可以在不需要用户输入的情况下借助于一个或多个处理器做出起飞的自动决定,并且可以自动做出转换成飞行状态的决定。当用户提供用于无人飞行器起飞的指令时,可能需要或可能不需要单独的用户指令来启动飞行状态的转换。
无人飞行器在飞行状态、着陆配置和/或地面状态之间转换时的速度可以是基本上恒定的。可选地,无人飞行器转换时的速度可以是可变的。无人飞行器转换时的速度可以根据一种或多种情况进行控制。所述情况可以借助于一个或多个传感器来感测。例如,如果无人飞行器快速降落,则与无人飞行器缓慢降落的情况相比,转换成着陆配置的时间量可以减小。在另一实例中,如果无人飞行器在起飞期间立即捕获图像,则与无人飞行器没有捕获图像的情况相比,可以减少转换成飞行状态的时间量。
无人飞行器可以借助于一个或多个致动器来改变配置。所述致动器可以是用于无人飞行器的推进单元的致动器。所述致动器可以是主动控制无人飞行器的接头的配置的致动器。所述致动器可以由无人飞行器的飞行控制器控制。飞行控制器可以由无人飞行器的中心体支撑。飞行控制器可以提供可能影响一个或多个致动器的信号。所述信号可以在飞行控制器上生成。所述信号可以响应于来自远离无人飞行器的用户终端的命令来生成。所述信号可以响应于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信号来生成。所述信号可以在无需用户输入或者主动的用户控制的情形下在飞行控制器上生成。
图27提供了根据实施例的具有包括八个可变形臂2710的行走系统的飞行器处于飞行状态的立体图。特别地,可变形臂2710从无人飞行器的中心体2705延伸。如图27所示,可变形臂2710包括第一部分和第二部分,其中第一部分2706是从中心体2705延伸的延伸部分。推进单元2715和轮2754位于每个可变形臂2710的远端处。另外,每个可变形臂2710包括减速电机2730。
可变形臂2710相对于彼此以45°角度间隔开。这也在图28中看到,图28示出了根据实施例的具有包括八个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态的仰视图。在另外的实施例中,可变形臂2710可在中心体2705的延伸的一些区域中更靠近地间隔开,并且在中心体2705的延伸的其它区域中更加远离地间隔开。另外,当可变形臂2710处于平坦平面中时,在另外的实施例中,可变形臂2710与至少一个其它可变形臂2710可以位于不同的平面上。
图29示出了根据实施例的具有包括八个可变形臂的行走系统的飞行器处于飞行状态、着陆配置、已着陆配置和行走配置中的示意图。无人飞行器能够在飞行状态2910、着陆配置2920、第一地面状态2930和第二地面状态2940之间转换。着陆配置2920可以在无人飞行器处于飞行中并且朝着地面降落时实现。第一地面状态2930可包括与地面接触的着陆配置,其中无人飞行器可被构造成穿越所述地面。第二地面状态2940可以被配置为比第一地面状态更快速地穿越地面,因为第二地面状态比第一地面状态具有更多与地面接合的可变形臂。特别地,第一地面状态具有接触地面的四个可变形臂,而第二地面状态具有接触地面的八个可变形臂。另外,当无人飞行器不再处于飞行中时,可以实现第一地面状态和第二地面状态。例如,当无人飞行器放置在下面的地面上时,可以实现第二着陆配置。当无人飞行器断电时,可以实现第二着陆配置。尽管配置2910-2940示出了使无人飞行器着陆并且将无人飞行器转换为地面状态的过程,但是从地面状态过渡到飞行状态的过程可以被表示为地面状态2930、2940过渡到类似于配置2910的飞行状态。
无人飞行器可以进入过渡状态以在着陆配置和地面状态之间改变。例如,当无人飞行器已经着陆在地面上时,无人飞行器可以从着陆状态进入过渡状态。另外,无人飞行器可以进入过渡状态以在地面状态和飞行状态之间改变,或者从飞行状态改变到着陆配置。当无人飞行器起飞时,无人飞行器可以从地面状态进入过渡状态。在一些实施例中,过渡状态可相当快速地发生。例如,无人飞行器可以处于小于3分钟、2分钟、1分钟、45秒、30秒、20秒、15秒、10秒、7秒、5秒、3秒或1秒的过渡状态内。替代地,过渡状态的持续时间可以比所提供的任何时间更长,或落入所提供的任何两个时间之间的范围内。无论无人飞行器是否正转换为地面状态,或者进入着陆配置,或者进入飞行状态,时间量可以相同或者可以不同。
在一些实施例中,当无人飞行器处于过渡状态时,由可变形臂支撑的推进单元可以操作以便为无人飞行器提供升力并且使无人飞行器在期望位置处保持稳定。例如,如果无人飞行器着陆,则无人飞行器可以接近地面,然后做出开始过渡到着陆配置的决定。当无人飞行器转换为着陆配置中时,可变形臂的推进单元可以保持无人飞行器基本上悬停在地面上方或以受控方式朝向地面降落。一旦无人飞行器已经完全转换到着陆配置中,无人飞行器可以被放置在下面的地面上。
当无人飞行器过渡到着陆配置时,由可变形臂支撑的推进单元可以减小或停止旋转。这可允许可变形臂向下折叠。在一些情况下,可变形臂可以借助于重力向下折叠,而所述重力不再被可变形臂的推进单元产生的升力充分平衡。替代地,一个或多个致动器可帮助使可变形臂向下折叠。
当无人飞行器的可变形臂向下折叠时,可变形臂的第二部分可在过渡状态下逐渐向下折叠。第二部分可相对于第一部分改变取向。类似地,由第二部分支撑的推进单元可相对于第一部分改变取向。推进单元可随着第二部分改变取向。
如果无人飞行器起飞,则无人飞行器可以升离地面,然后做出开始过渡到飞行状态的决定。当无人飞行器转换成飞行状态时,可变形臂的推进单元可以使无人飞行器保持基本上悬停在地面上方或以受控方式升离所述地面。一旦无人飞行器已经完全转换成飞行状态中,无人飞行器可以继续其飞行。
当无人飞行器过渡到飞行状态时,由可变形臂支撑的推进单元可以开始或增加旋转。这可以允许可变形臂向上折叠。在一些情况下,可变形臂可以借助于由推进单元产生的升力向上折叠,而所述升力可以足够大以平衡重力的作用。替代地,一个或多个致动器可帮助使可变形臂向上折叠和变直。
当无人飞行器的可变形臂向上折叠时,可变形臂的第一部分可保持在相同取向,而第二部分可在过渡状态下逐渐向上折叠。第二部分可相对于第一部分改变取向。类似地,由第二部分支撑的推进单元可相对于第一部分改变取向。推进单元可以随着第二部分改变取向。
当用户分别为无人飞行器提供输入以着陆和/或行走时,无人飞行器可以做出从飞行状态转换为着陆配置,或者从着陆配置转换为地面状态的决定。一旦用户提供输入,无人飞行器就可以开始转换成着陆配置和/或地面状态。替代地,无人飞行器可以在经过了预定时间段之后开始转换成着陆配置和/或地面状态。无人飞行器可以基于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信息开始转换。传感器可以收集指示无人飞行器相对于下面地面的高度信息。当无人飞行器处于或低于相对于下面地面的预定高度时,传感器可以使无人飞行器转换成着陆配置。传感器可以收集指示无人飞行器运动特性(例如,速度、加速度、方向)的信息。例如,如果无人飞行器以快速速度向下移动,则着陆配置可以相对于如果无人飞行器以更小的速度向下移动的情况更快地开始(或在更高的高度处)。在决定何时开始转换成着陆配置时考虑环境条件,例如风条件。在一些实施例中,用于无人飞行器着陆的用户指令可以发起自动的或半自动的程序,可以使得无人飞行器基于传感器数据而转换成着陆配置。在一些情况下,无人飞行器可以在不需要用户输入的情况下借助于一个或多个处理器做出着陆和/或行走的自动决定,并且可以自动做出分别转换成着陆配置和/或地面状态的决定。
无人飞行器可以在用户对无人飞行器提供起飞输入时做出从着陆配置和/或地面状态转换成飞行状态的决定。一旦用户提供输入,无人飞行器可以开始转换成飞行状态。替代地,无人飞行器可以在经过了预定时间段之后开始转换成飞行状态。无人飞行器可以基于来自无人飞行器上的一个或多个传感器的信息开始转换。传感器可以收集指示无人飞行器相对于下面地面的高度信息。当无人飞行器处于相对于下面地面的预定高度或高于预定高度时,传感器可以使无人飞行器转换成飞行状态。在一些实施例中,用于无人飞行器起飞的用户指令可以启动自动或半自动程序,可以使得无人飞行器基于传感器数据而转换成飞行状态。在一些情况下,无人飞行器可以在不需要用户输入的情况下借助于一个或多个处理器做出起飞的自动决定,并且可以自动做出转换成飞行状态的决定。当用户提供用于无人飞行器起飞的指令时,可能需要或可能不需要单独的用户指令来启动飞行状态的转换。
无人飞行器在飞行状态、着陆配置和/或地面状态之间转换时的速度可以是基本上恒定的。可选地,无人飞行器转换时的速度可以是可变的。无人飞行器转换时的速度可以根据一种或多种情况进行控制。所述情况可以借助于一个或多个传感器来感测。例如,如果无人飞行器快速降落,则与无人飞行器缓慢降落的情况相比,转换成着陆配置的时间量可以减小。在另一实例中,如果无人飞行器在起飞期间立即捕获图像,则与无人飞行器没有捕获图像的情况相比,可以减少转换成飞行状态的时间量。
本文中所描述的系统、设备和方法可应用于多种可移动物体。如前所述,本文对无人飞行器的任何描述可以应用于任何可移动物体并且用于任何可移动物体。本文中对无人飞行器的任何描述都可以应用于任何飞行器。本发明的可移动物体可被配置成在任何合适的环境内移动,诸如在空气中(如固定翼飞行器、旋转翼飞行器、或者既不具有固定翼也不具有旋转翼的飞行器)、水中(如,船或潜水艇)、地面上(如,机动车,例如轿车、卡车、公共汽车、运货车、摩托车、自行车;可移动结构或框架,例如杆、鱼竿;或火车)、在地下(例如,地铁)、在空间中(例如,航天飞机、卫星或探头)或这些环境的任何组合。可移动物体可以是车辆,例如本文其他地方描述的车辆。在一些实施例中,可移动物体可由活体受检者携带,或从活体受检者(诸如人或动物)起飞。合适的动物可包括丙氨酸(avines)、犬科动物、猫科动物、马、牛、绵羊、猪、海豚、啮齿类动物或昆虫。
可移动物体能够在环境内相对于六个自由度自由地移动(例如,平移中的三个自由度及旋转中的三个自由度)。替代地,可移动物体的移动可相对于一个或多个自由度而受约束,例如通过预定路径、轨道或取向。该运动可由任何合适的致动机构致动,诸如发动机或电机。可移动物体的致动机构可由任何合适的能源供电,诸如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或其任何合适的组合。可移动物体可经由推进系统自推进,如本文其他地方所述。推进系统可任选地以如下能源运行,即,例如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或其任何合适的组合。替代地,可移动物体可由活体承载。
在一些情况下,可移动物体可以是交通工具。合适的交通工具可包括水上或水下交通工具、飞行器、航天器或地面交通工具。例如,飞行器可以是固定翼飞行器(例如,飞机、滑翔机)、旋转翼飞行器(例如,直升机、旋翼飞行器)、具有固定翼和旋转翼两者的飞行器、或既不具有固定翼也不具有旋转翼的飞行器(例如,飞艇、热空气气球)。交通工具可以是自推进的,例如通过空气、在水上或水中、在空间中、或在地面之上或地面之下自推进。自推进交通工具可利用推进系统,例如包括一个或多个发动机、电机、轮、轴、磁体、旋翼、螺旋桨、叶片、喷嘴或其任何合适组合的推进系统。在一些情况中,推进系统可用于使可移动物体能够从地面起飞、在地面上着陆、维持其当前位置和/或取向(例如,悬停)、改变取向和/或改变位置。
可移动物体可由用户远程控制或由可移动物体内或其上的乘员在本地控制。在一些实施例中,可移动物体是无人移动物体,例如无人飞行器。诸如无人飞行器的无人移动物体可能不具有在可移动物体上的乘员。可移动物体可由人类或自主控制系统(例如,计算机控制系统)或其任何合适组合来控制。可移动物体可以是自主的或半自主的机器人,诸如配置有人工智能的机器人。
可移动物体能够具有任何合适的大小和/或尺寸。在一些实施例中,可移动物体可具有适于在交通工具内或交通工具上具有人类乘员的大小和/或尺寸。替代地,可移动物体可具有小于能够在交通工具内或交通工具上具有人类乘员的大小和/或尺寸。可移动物体可以具有适合于被人提起或携带的大小和/或尺寸。替代地,可移动物体可大于适合于被人提起或携带的大小和/或尺寸。在一些情况下,可移动物体可具有小于或等于约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m的最大尺寸(例如,长度、宽度、高度、直径、对角线)。最大的尺寸可以大于或等于约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。例如,可移动物体的相对旋翼的轴之间的距离可小于或等于约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。替代地,相对旋翼的轴之间的距离可以大于或等于约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。
在一些实施例中,可移动物体可以具有小于100cm×100cm×100cm、小于50cm×50cm×30cm、或小于5cm×5cm×3cm的体积。可移动物体的总体积可小于或等于约1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。相反,可移动物体的总体积可大于或等于约1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。
在一些实施例中,可移动物体可具有小于或等于约:32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2的占位面积(其可指代可移动物体包围的侧向横截面积)。相反,占位面积可以大于或等于约:32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2。
在一些情况下,可移动物体的重量可以不超过1000kg。可移动物体的重量可小于或等于约:1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。相反,重量可以大于或等于约:1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。
在一些实施例中,可移动物体相对于由可移动物体承载的负载可能较小。所述负载可包含搭载物和/或载体,如本文别处进一步详细描述。在一些实例中,可移动物体的重量与负载重量的比率可大于、小于或等于约1∶1。在一些情况下,可移动物体的重量与负载重量的比率可大于、小于或等于约1∶1。任选地,载体重量与负载重量的比率可大于、小于或等于约1∶1。当需要时,可移动物体的重量与负载重量的比率可小于或等于1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶10或甚至更小。相反,可移动物体的重量与负载重量的比率可小于或等于2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、10∶1或甚至更大。
在一些实施例中,可移动物体可具有低能量消耗。例如,可移动物体可使用小于约:5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。在一些情况下,可移动物体的载体可具有低能量消耗。例如,载体可使用小于约5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。可选地,可移动物体的搭载物可具有低能量消耗,诸如小于约:5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。
图30示出了根据实施例的包括载体3002和搭载物3004的可移动物体3000。尽管可移动物体3000被描述为飞行器,但是这种描述并非意在限制,而是可以使用任何合适类型的可移动物体,如前所述。本领域技术人员将会理解,本文在飞行器系统的上下文中描述的任何实施例可以应用于任何合适的可移动物体(例如,UAV)。在一些情况下,可以在可移动物体3000上提供搭载物3004而不需要载体3004。可移动物体3000可以包括推进机构或单元3006,感测系统3008和通信系统3010。
推进机构3006可以包括如上所述的旋翼,螺旋桨,叶片,发动机,马达,轮子,轴,磁体或喷嘴中的一个或多个。可移动物体可以具有一个或多个,两个或更多个,三个或更多个,或四个或更多个推进机构。推进机构可以都是同一类型的。替代地,一个或多个推进机构可以是不同类型的推进机构。推进机构3006可以使用任何合适的装置(例如本文其他地方所述的支撑元件(例如,驱动轴))安装在可移动物体3000上。推进机构3006可以安装在可移动物体3000的任何适当部分上,例如在其顶部、底部、前部、后部、侧面或其合适的组合上。
在一些实施例中,推进机构3006可以使得可移动物体3000能够从地面或地面垂直地起飞或者在地面上垂直地着陆,而不需要可移动物体3000的任何水平移动(例如,没有沿着跑道向下行进)。可选地,推进机构3006可以是可操作的,以允许可移动物体3000在指定位置和/或方向悬停在空气中。一个或多个推进机构3006可独立于其他推进机构进行控制。替代地,推进机构3006可以配置为同时被控制。例如,可移动物体3000可以具有多个水平取向的旋翼,其可以向可移动物体提供升力和/或推力。多个水平定向的旋翼可以被致动以向可移动物体3000提供竖直起飞、垂直着陆和悬停能力。在一些实施例中,一个或多个水平定向的旋翼可以沿顺时针方向旋转,而一个或多个水平旋翼可以沿逆时针方向旋转。例如,顺时针旋翼的数量可以等于逆时针旋翼的数量。每个水平定向的旋翼的旋转速率可以单独地改变,以控制每个旋翼产生的升力和/或推力,并由此调节可移动物体3000的空间布置、速度和/或加速度(例如,关于多达三自由度的平移和多达三自由度的旋转)。
感测系统3008可以包括一个或多个传感器,其可以感测可移动物体3000的空间布置、速度和/或加速度(例如,关于多达三自由度的平移和多达三自由度的旋转)。一个或多个传感器可以包括全球定位系统(GPS)传感器,运动传感器,惯性传感器,接近传感器或图像传感器。由感测系统3008提供的感测数据可用于控制可移动物体3000的空间布置、速度和/或取向(例如,使用合适的处理单元和/或控制模块,如下所述)。替代地,感测系统3008可用于提供关于可移动物体周围的环境的数据,例如天气状况、与潜在障碍物的接近度、地理特征的位置、人造结构的位置等。
通信系统3010经由无线信号3016实现与具有通信系统3014的终端3012的通信。通信系统3010和3014可以包括适用于无线通信的任何数量的发射器、接收器和/或收发器。通信可以是单向通信,使得数据可以仅在一个方向上传输。例如,单向通信可以仅涉及可移动物体3000将数据传输到终端3012,或者反之亦然。数据可以从通信系统3010的一个或多个发射机发送到通信系统3012的一个或多个接收机,反之亦然。替代地,通信可以是双向通信,使得数据可以在可移动物体3000与终端3012之间的两个方向上传输。双向通信可以涉及将数据从通信系统3010的一个或多个发射机发送到通信系统3014的一个或多个接收机,反之亦然。
在一些实施例中,终端3012可以向可移动物体3000、载体3002和搭载物3004中的一个或多个提供控制数据,并从可移动物体3000、载体3002和搭载物3004中的一个或多个接收信息(例如可移动物体、载体或搭载物的位置和/或运动信息;由搭载物感测的数据,例如由搭载物相机捕捉的图像数据)。在一些情况下,来自终端的控制数据可以包括用于可移动物体、载体和/或搭载物的相对位置、移动、致动或控制的指令。例如,控制数据可以导致可移动物体的位置和/或取向的修改(例如,经由推进机构3006的控制),或者搭载物相对于可移动物体的移动(例如经由载体3002的控制)。来自终端的控制数据可以导致对搭载物的控制,例如控制相机或其他图像捕捉装置的操作(例如,拍摄静止或移动图片,放大或缩小,打开或关闭,切换成像模式,改变图像分辨率,改变焦距,改变景深,改变曝光时间,改变观看角度或视野)。在一些情况下,来自可移动物体、载体和/或搭载物的通信可以包括来自一个或多个传感器(例如,感测系统3008或搭载物3004)的信息。通信可以包括来自一个或多个不同类型的传感器(例如,GPS传感器,运动传感器,惯性传感器,接近传感器或图像传感器)的感测信息。这样的信息可以涉及可移动物体、载体和/或搭载物的位置(例如,位置,取向)、移动或加速。来自搭载物的这种信息可以包括由搭载物捕捉的数据或搭载物的感测状态。由终端3012发送的所提供的控制数据可以被配置为控制可移动物体3000、载体3002或搭载物3004中的一个或多个的状态。替代地或组合地,载体3002和搭载物3004也可以各自包括通信模块,其被配置为与终端3012进行通信,使得终端可以独立地与可移动物体3000、载体3002和搭载物3004中的每个进行通信并对其进行控制。
在一些实施例中,可移动物体3000可以被配置为除了终端3012之外还与另一个远程装置通信,或者与代替终端3012的另一个远程装置通信。终端3012还可以被配置为与另一个远程装置以及可移动物体3000通信。例如,可移动物体3000和/或终端3012可以与另一可移动物体或另一可移动物体的载体或搭载物通信。当需要时,远程装置可以是第二终端或其他计算装置(例如,计算机,膝上型计算机,平板电脑,智能手机或其他移动装置)。远程装置可以被配置为向可移动物体3000发送数据,从可移动物体3000接收数据,向终端3012发送数据,和/或从终端3012接收数据。可选地,远程装置可以连接到因特网或其他电信网络,使得从可移动物体3000和/或终端3012接收的数据可以被上传到网站或服务器。
图31是根据实施例的用于控制可移动物体的系统3100的框图形式的示意图。系统3100可以与本文公开的系统、装置和方法的任何合适的实施例组合使用。系统3100可以包括感测模块3102,处理单元3104,非暂时性计算机可读介质3106,控制模块3108和通信模块3110。
感测模块3102可以利用以不同方式收集与可移动物体有关的信息的不同类型的传感器。不同类型的传感器可以感测来自不同来源的信号或不同类型的信号。例如,传感器可以包括惯性传感器,GPS传感器,接近传感器(例如激光雷达)或视觉/图像传感器(例如照相机)。感测模块3102可以可操作地联接到具有多个处理器的处理单元3104。在一些实施例中,感测模块可以可操作地联接到传输模块3112(例如,Wi-Fi图像传输模块),传输模块3112被配置为将感测数据直接传输到合适的外部装置或系统。例如,传输模块3112可以用于将由感测模块3102的照相机捕捉的图像传输到远程终端。
处理单元3104可以具有一个或多个处理器,诸如可编程处理器(例如,中央处理单元(CPU))。处理单元3104可以可操作地耦合到非暂时性计算机可读介质3106。非暂时性计算机可读介质3106可以存储可由处理单元3104执行以执行一个或多个步骤的逻辑、代码和/或程序指令。非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个存储器单元(例如,可移动介质或外部存储器,例如SD卡或随机存取存储器(RAM))。在一些实施例中,来自感测模块3102的数据可以被直接传送并存储在非暂时性计算机可读介质3106的存储器单元内。非暂时性计算机可读介质3106的存储器单元可以存储由处理单元3104可执行的以执行本文描述的方法的任何合适的实施例的逻辑、代码和/或程序指令。举例来说,处理单元3104可被配置为执行使处理单元3104的一个或多个处理器分析由感测模块产生的感测数据的指令。存储器单元可存储来自感测模块的感测数据以由处理单元3104处理。在一些实施例中,非暂时性计算机可读介质3106的存储器单元可用以存储由处理单元3104产生的处理结果。
在一些实施例中,处理单元3104可以可操作地耦合到配置成控制可移动物体的状态的控制模块3108。例如,控制模块3108可以被配置成控制可移动物体的推进机构以相对于六个自由度调节可移动物体的空间布置、速度和/或加速度。替代地或组合地,控制模块3108可以控制载体、搭载物或感测模块的状态中的一个或多个。
处理单元3104可以可操作地耦合到通信模块3110,通信模块3110被配置为从一个或多个外部装置(例如,终端,显示装置或其他遥控器)发送和/或接收数据。可以使用任何合适的通信手段,例如有线通信或无线通信。例如,通信模块3110可以利用局域网(LAN),广域网(WAN),红外线,无线电,WiFi,点对点(P2P)网络,电信网络,云通信等中的一个或多个。可选地,可以使用中继站,诸如塔,卫星或移动站。无线通信可以是接近度相关的或接近度无关的。在一些实施例中,通信可以需要或可以不需要视距。通信模块3110可以发送和/或接收来自感测模块3102的感测数据、处理单元3104产生的处理结果、预定控制数据、来自终端或遥控器的用户命令等中的个或多个。
系统3100的部件可以以任何合适的配置来布置。例如,系统3100的一个或多个部件可以位于可移动物体、载体、搭载物、终端、感测系统或与上述一个或多个部件通信的附加外部装置上。另外,虽然图31描绘了单个处理单元3104和单个非暂时性计算机可读介质3106,但本领域技术人员将会理解,这不意图是限制性的,并且系统3100可以包括多个处理单元和/或非暂时性计算机可读介质。在一些实施例中,多个处理单元和/或非暂时性计算机可读介质中的一个或多个可以位于不同位置,例如位于可移动物体、载体、搭载物、终端、感测模块、与上述一个或多个部件通信的附加外部装置或其适当的组合上,使得由系统3100执行的处理和/或存储功能的任何合适的方面可以在一个或多个上述位置处发生。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施例,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,这样的实施例仅作为示例提供。在不偏离本发明的情况下,本领域技术人员现在将想到许多变化,改变和替换。应该理解的是,可以在实践本发明时采用在此描述的本发明实施例的各种替代方案。意图是以下权利要求限定本发明的范围,并且由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同例。
Claims (84)
1.一种无人飞行器(UVA),包括:
中心体;以及
多个起落架,其中所述多个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动,
其中所述多个起落架配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离所述中心体侧向地延伸,并且不与所述中心体下方的地面接触,在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸,以及
其中当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器,其中当所述无人飞行器处于所述飞行状态时,所述无人飞行器的飞行经由所述无人飞行器上的一个或多个推进单元实现。
3.根据权利要求2所述的无人飞行器,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述起落架上。
4.根据权利要求3所述的无人飞行器,其中每个起落架具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个起落架上的所述一个或多个推进单元定位在每个起落架的远端处。
5.根据权利要求4所述的无人飞行器,其中被支撑在每个起落架上的推进单元定位在距离所述中心体的预定距离处。
6.根据权利要求2所述的无人飞行器,其中所述无人飞行器进一步包括远离所述中心体延伸的多个臂,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述臂上。
7.根据权利要求6所述的无人飞行器,其中每个臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
8.根据权利要求1所述的无人飞行器,其中所述多个起落架中的每个起落架包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分能够相对于彼此移动。
9.根据权利要求1所述的无人飞行器,其中通过允许每个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个起落架中的每个起落架可操作地联接到所述中心体。
10.根据权利要求1所述的无人飞行器,其中所述多个起落架进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在所述变形状态中,(i)来自所述多个起落架的第一组起落架远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个起落架的第二组起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组起落架和所述第二组起落架远离所述中心体侧向地延伸。
11.根据权利要求10所述的无人飞行器,其中当所述起落架处于所述变形状态时,所述第二组起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组起落架的一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
12.根据权利要求11所述的无人飞行器,其中来自所述第一组起落架中的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
13.根据权利要求11所述的无人飞行器,其中来自所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
14.根据权利要求11所述的无人飞行器,其中来自所述第一组起落架和所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
15.一种用于转换无人飞行器(UVA)的方法,所述方法包括:
提供权利要求1所述的无人飞行器;以及
操作所述无人飞行器,使得所述无人飞行器采用所述飞行状态或所述地面状态。
16.根据权利要求15所述的方法,其中当所述无人飞行器处于所述飞行状态时,所述无人飞行器的飞行经由所述无人飞行器上的一个或多个推进单元实现。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述起落架上。
18.根据权利要求17所述的方法,其中每个起落架具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个起落架上的所述一个或多个推进单元定位在每个起落架的远端处。
19.根据权利要求18所述的方法,其中被支撑在每个起落架上的推进单元定位在距离所述中心体的预定距离处。
20.根据权利要求16所述的方法,其中所述无人飞行器进一步包括远离所述中心体延伸的多个臂,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述臂上。
21.根据权利要求20所述的方法,其中每个臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
22.根据权利要求15所述的方法,其中所述多个起落架中的每个起落架包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分相对于彼此移动。
23.根据权利要求15所述的方法,其中通过允许每个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个起落架中的每个起落架可操作地联接到所述中心体。
24.根据权利要求15所述的方法,其中所述多个起落架进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中在所述变形状态中,(i)来自所述多个起落架的第一组起落架远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个起落架的第二组起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组起落架和所述第二组起落架远离所述中心体侧向地延伸。
25.根据权利要求24所述的方法,其中当所述起落架处于所述变形状态时,所述第二组起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组起落架的一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
26.根据权利要求24所述的方法,其中来自所述第一组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
27.根据权利要求25所述的方法,其中来自所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
28.根据权利要求25所述的方法,其中来自所述第一组起落架和所述第二组起落架的每个起落架都支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
29.一种组装具有中心体和多个可延伸起落架的无人飞行器(UVA)的方法,所述无人飞行器包括:
将多个起落架附接到所述中心体,其中在附接到所述中心体时,所述多个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动,
其中所述多个起落架配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离所述中心体侧向地延伸并且不与所述中心体下方的地面接触;在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸,以及
其中当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及通过相对于所述地面移动一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
30.根据权利要求29所述的方法,其中当所述无人飞行器处于所述飞行状态时,所述无人飞行器的飞行经由所述无人飞行器上的一个或多个推进单元实现。
31.根据权利要求30所述的方法,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述起落架上。
32.根据权利要求31所述的方法,其中每个起落架具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个起落架上的所述一个或多个推进单元定位在每个起落架的远端处。
33.根据权利要求32所述的方法,其中被支撑在每个起落架上的所述推进单元定位在距离所述中心体的预定距离处。
34.根据权利要求30所述的方法,其中所述无人飞行器进一步包括远离所述中心体延伸的多个臂,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述臂上。
35.根据权利要求34所述的方法,其中每个臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
36.根据权利要求29所述的方法,其中所述多个起落架中的每个起落架包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分能够相对于彼此移动。
37.根据权利要求29所述的方法,其中通过允许每个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个起落架中的每个起落架可操作地联接到所述中心体。
38.根据权利要求29所述的方法,其中所述多个起落架进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在所述变形状态中,(i)来自所述多个起落架的第一组起落架远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个起落架的第二组起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组起落架和所述第二组起落架远离所述中心体侧向地延伸。
39.根据权利要求38所述的方法,其中当所述起落架处于所述变形状态时,所述第二组起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组起落架的一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
40.根据权利要求39所述的方法,其中其中来自所述第一组起落架中的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
41.根据权利要求39所述的无人飞行器,其中来自所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
42.根据权利要求39所述的无人飞行器,其中来自所述第一组起落架和所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
43.一种套件,包括:
多个起落架,其中所述多个起落架配置成附接到无人飞行器(UVA)的中心体,当所述多个起落架附接到所述中心体时,所述多个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动;以及
用于组装所述无人飞行器的指令,使得当根据所述指令组装所述无人飞行器时,已组装的无人飞行器的特征在于:
所述多个起落架配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离所述中心体侧向地延伸,并且不与所述中心体下方的地面接触,在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸,以及
其中当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
44.根据权利要求43所述的套件,其中当所述无人飞行器处于所述飞行状态时,所述无人飞行器的飞行经由所述无人飞行器上的一个或多个推进单元实现。
45.根据权利要求44所述的套件,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述起落架上。
46.根据权利要求45所述的套件,其中每个起落架具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个起落架上的所述一个或多个推进单元定位在每个起落架的远端处。
47.根据权利要求46所述的套件,其中被支撑在每个起落架上的推进单元定位在距离所述中心体的预定距离处。
48.根据权利要求44所述的套件,其中所述无人飞行器进一步包括远离所述中心体延伸的多个臂,其中所述一个或多个推进单元支撑在所述臂上。
49.根据权利要求48所述的套件,其中每个臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
50.根据权利要求43所述的套件,其中所述多个起落架中的每个起落架包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分能够相对于彼此移动。
51.根据权利要求43所述的套件,其中通过允许每个起落架能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个起落架中的每个起落架可操作地联接到所述中心体。
52.根据权利要求43所述的套件,其中所述多个起落架进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在所述变形状态中,(i)来自所述多个起落架的第一组起落架远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个起落架的第二组起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组起落架和所述第二组起落架远离所述中心体侧向地延伸。
53.根据权利要求52所述的套件,其中当所述起落架处于所述变形状态时,所述第二组起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组起落架的一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
54.根据权利要求53所述的套件,其中来自所述第一组起落架中的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
55.根据权利要求53所述的套件,其中来自所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
56.根据权利要求53所述的套件,其中来自所述第一组起落架和所述第二组起落架的每个起落架支撑推进单元以实现所述无人飞行器的飞行。
57.一种无人飞行器(UVA),包括:
中心体;以及
多个可变形臂,其中所述多个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动,
其中所述多个可变形臂配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述可变形臂远离所述中心体侧向地延伸,以经由每个可变形臂上的推进单元实现所述无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述可变形臂朝向所述中心体下方的所述地面延伸,以及
其中当所述可变形臂处于所述地面状态时,所述可变形臂配置成
(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂而在所述地面上运输所述无人飞行器。
58.根据权利要求57所述的无人飞行器,其中所述多个可变形臂中的每个可变形臂包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分能够相对于彼此移动。
59.根据权利要求57所述的无人飞行器,其中通过允许每个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个可变形臂中的每个可变形臂可操作地联接到所述中心体。
60.根据权利要求57所述的无人飞行器,其中每个可变形臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个可变形臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
61.根据权利要求60所述的无人飞行器,其中被支撑在每个可变形臂上的推进单元定位在距离每个可变形臂的远端的预定距离处。
62.根据权利要求57所述的无人飞行器,其中所述多个可变形臂进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在所述变形状态中,(i)来自所述多个可变形臂的第一组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个可变形臂的第二组可变形臂朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组可变形臂和所述第二组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸。
63.根据权利要求62所述的无人飞行器,其中当所述可变形臂处于所述变形状态时,所述第二组可变形臂配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组可变形臂的一个或多个可变形臂而在所述地面上运输所述无人飞行器。
64.一种用于转换无人飞行器(UVA)的方法,所述方法包括:
提供权利要求57所述的无人飞行器;以及
操作所述无人飞行器,使得所述无人飞行器采用所述飞行状态或所述地面状态。
65.根据权利要求64所述的方法,其中所述多个可变形臂中的每个可变形臂包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分能够相对于彼此移动。
66.根据权利要求64所述的方法,其中通过允许每个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个可变形臂中的每个可变形臂可操作地联接到所述中心体。
67.根据权利要求64所述的方法,其中每个可变形臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个可变形臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
68.根据权利要求67所述的方法,其中被支撑在每个可变形臂上的推进单元定位在距离每个可变形臂的远端的预定距离处。
69.根据权利要求64所述的方法,其中所述多个可变形臂进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在所述变形状态中,(i)来自所述多个可变形臂的第一组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个可变形臂的第二组可变形臂朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组可变形臂和所述第二组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸。
70.根据权利要求69所述的方法,其中当所述可变形臂处于所述变形状态时,所述第二组可变形臂配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组可变形臂的一个或多个可变形臂而在所述地面上运输所述无人飞行器。
71.一种组装具有中心体和多个可变形臂的无人飞行器(UVA)的方法,所述无人飞行器包括:
将多个可变形臂附接到所述中心体,其中在附接到所述中心体时,所述多个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动,
其中所述多个可变形臂配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中在所述飞行状态中,所述起落架远离所述中心体侧向地延伸以经由被支撑在每个可变形臂上的推进单元实现所述无人飞行器的飞行;在所述地面状态中,所述起落架朝向所述中心体下方的所述地面延伸,以及
其中当所述起落架处于所述地面状态时,所述起落架配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,以及通过相对于所述地面移动一个或多个起落架而在所述地面上运输所述无人飞行器。
72.根据权利要求71的无人飞行器,其中,所述多个可变形臂中的每个可变形臂包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分能够相对于彼此移动。
73.根据权利要求71所述的无人飞行器,其中
通过允许每个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个可变形臂中的每个可变形臂可操作地联接到所述中心体。
74.根据权利要求71所述的无人飞行器,其中每个可变形臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个可变形臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
75.根据权利要求74所述的无人飞行器,其中被支撑在每个可变形臂上的推进单元定位在距离每个可变形臂的远端的预定距离处。
76.根据权利要求71所述的无人飞行器,其中所述多个可变形臂进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在所述变形状态中,(i)来自所述多个可变形臂的第一组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个可变形臂的第二组可变形臂朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组可变形臂和所述第二组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸。
77.根据权利要求76所述的方法,其中当所述可变形臂处于所述变形状态时,所述第二组可变形臂配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组可变形臂的一个或多个可变形臂而在所述地面上运输所述无人飞行器。
78.一种套件,包括:
多个可变形臂,其中所述多个可变形臂配置成附接到无人飞行器(UVA)的中心体,当所述多个可变形臂附接到所述中心体时,所述多个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动;以及
用于组装所述无人飞行器的指令,使得当根据所述指令组装所述无人飞行器时,已组装的无人飞行器的特征在于:
所述多个可变形臂配置成在(1)飞行状态和(2)地面状态之间转换,其中当所述可变形臂处于所述飞行状态时,所述多个可变形臂远离所述中心体侧向地延伸以经由被支撑在每个可变形臂上的推进单元实现所述无人飞行器的飞行;在所述地面状态时,所述可变形臂朝向所述中心体下方的地面延伸,以及
其中当所述多个可变形臂处于所述地面状态时,所述多个可变形臂配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动一个或多个可变形臂而在所述地面上运输所述无人飞行器。
79.根据权利要求78所述的套件,其中所述多个可变形臂中的每个可变形臂包括通过一个或多个接头可操作地联接在一起的多个部分,其中所述一个或多个接头允许所述多个部分能够相对于彼此移动。
80.根据权利要求78所述的套件,其中通过允许每个可变形臂能够从所述中心体延伸并且能够相对于所述中心体移动的接头,所述多个可变形臂中的每个可变形臂可操作地联接到所述中心体。
81.根据权利要求78所述的套件,其中每个可变形臂具有较靠近所述中心体的近端和更远离所述中心体的远端,并且其中被支撑在每个可变形臂上的所述一个或多个推进单元定位在每个臂的远端处。
82.根据权利要求81所述的套件,其中,被支撑在每个可变形臂上的推进单元定位在距离每个可变形臂的远端的预定距离处。
83.根据权利要求78所述的套件,其中所述多个可变形臂进一步配置成在(1)变形状态和(2)飞行状态之间转换,其中,在所述变形状态中,(i)来自所述多个可变形臂的第一组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸和(ii)来自所述多个可变形臂的第二组可变形臂朝向所述中心体下方的所述地面延伸;在所述飞行状态中,所述第一组可变形臂和所述第二组可变形臂远离所述中心体侧向地延伸。
84.根据权利要求83所述的套件,其中当所述可变形臂处于所述变形状态时,所述第二组可变形臂配置成(a)在所述地面上支撑所述中心体的重量,和(b)通过相对于所述地面移动来自所述第二组可变形臂的一个或多个可变形臂而在所述地面上运输所述无人飞行器。
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