CN109421925B - 无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机(UAV)。一些无人机包括竖直安装的印刷电路板(PCB)。所述无人机具有偏航轴、俯仰轴和滚转轴。所述无人机包括：多个螺旋桨，其中的每一个螺旋桨配置为围绕多个旋转轴线中的相应一个旋转；耦合至多个螺旋桨中的每一个的基座组件；以及耦合至基座组件的印刷电路板。印刷电路板的表面位于由偏航轴和滚转轴限定的平面内，并且印刷电路板的任何部分都不与无人机的任何螺旋桨的任何旋转轴线相交。所述印刷电路板可具有非矩形形状，例如鲨鱼的形状。一些无人机包括印刷电路板，该印刷电路板包括配置为与外围设备或外围设备子组件接合的机械特征。

Description

无人机
对相关申请的引用
本申请要求于2017年8月23日提交的名称为“无人机”的美国专利申请15/684,814的权益，该专利申请通过引用其内容而结合在此。
技术领域
本发明涉及涉及用于一种无人机的设备、系统和方法，具体的说，涉及一种具有偏航轴、俯仰轴和滚转轴的无人机(UAV)，以及一种用于在组装好的形式中具有偏航轴、俯仰轴和滚转轴的无人机的套件。
背景技术
无人机(UAV)是没有机载人类飞行员的飞机。无人机在军事、商业(例如包裹递送、土地勘测等)、科学、娱乐、农业和其它应用等领域中具有许多用途。一种无人机称为“四轴飞行器”，它具有四个旋翼(在此也称为螺旋桨)。无人机可包括摄像头，该摄像头向位于远程地点的观察者(例如无人机的飞行员或观察员)提供飞行的第一人称视角(FPV)。观察者可使用显示器(例如呈现第一人称视角的头戴式显示器)观察飞行，从而给观察者提供其在无人机上的感觉。
无人机的一个流行用途是用于FPV无人机比赛，其中参赛者(飞行员)控制无人机(例如小型无线电控制飞机或四轴飞行器)飞过一段航线。每个飞行员的目标是尽快飞完航线。无人机配有摄像头，可将实时视频流无线传送至可由飞行员使用的显示器。显示器例如可以是头戴式显示器(例如头盔式显示器或眼镜式显示器等)。显示器显示由飞行员操控的无人机的实时摄像头馈送视频流。
对于无人机比赛和其它应用来说，无人机的飞行特性很重要。无人机的速度和可操纵性都会影响用户体验。因此，始终需要具有改进的飞行特性的无人机。
发明内容
本文公开了具有竖直安装的印刷电路板的无人机的实施方式。在一些实施方式中，具有偏航轴、俯仰轴和滚转轴的无人机(UAV)包括多个螺旋桨组件(例如四个螺旋桨组件)、耦合至多个螺旋桨组件中的每一个的基座组件、以及耦合至基座组件的印刷电路板(PCB)。多个螺旋桨组件中的每一个配置为围绕多个旋转轴线中的相应一个旋转。印刷电路板的表面位于由偏航轴和滚转轴限定的平面内，并且印刷电路板的任何部分都不与无人机的任何一个螺旋桨组件中的任何旋转轴线相交。
在一些实施方式中，印刷电路板的表面所在的平面是第一平面，并且印刷电路板的表面不与无人机的任何螺旋桨组件的旋转圆周在第二平面内的任何投影相交，所述第二平面正交于螺旋桨组件的旋转轴线。
在一些实施方式中，印刷电路板的表面的至少一部分是裸露的。在一些实施方式中，印刷电路板的表面的至少一部分覆有涂层，该涂层可以是透明或半透明的。
在一些实施方式中，印刷电路板具有非矩形形状。所述非矩形形状可以是任何形状，例如动物的形状(例如鲨、鲸、狗、猫、虎、鱼等)。印刷电路板的形状可为无人机提供有趣的设计元素。
在一些实施方式中，印刷电路板包括配置为与外围设备或包括外围设备的子组件接合的机械特征。例如，所述机械特征可以是印刷电路板中的切口。在一些这种实施方式中，外围设备或外围设备子组件可滑动地接合在切口中。在外围设备或外围设备子组件可滑动地接合在切口中的实施方式中，外围设备可电耦合(例如连接)至印刷电路板。在一些实施方式中，外围设备或外围设备子组件焊接至印刷电路板。所述外围设备例如可以是摄像头。
在一些实施方式中，无人机的重量小于大约1公斤(kg)。例如，在一些实施方式中，无人机是重量不超过大约250克(g)的微型无人机。
一些实施方式公开了一种用于在组装好之后具有偏航轴，俯仰轴和滚转轴的无人机的套件。所述套件包括四个螺旋桨组件、配置为耦合至四个螺旋桨组件中的每一个的基座组件、以及配置为耦合至基座组件的印刷电路板。在无人机组装好之后，四个螺旋桨组件中的每一个配置为围绕多个旋转轴线中的相应一个旋转。所述套件配置为使得当印刷电路板耦合至基座组件时，印刷电路板的表面位于由偏航轴和滚转轴限定的平面内，并且印刷电路板的任何部分都不与四个螺旋桨组件之中的任何一个的任何旋转轴线相交。
在一些实施方式中，所述套件还包括已耦合至或配置为耦合至四个螺旋桨组件的多个电机。在一些实施方式中，基座组件包括多个电机，在无人机组装好之后，这些电机耦合至四个螺旋桨组件。
在一些实施方式中，所述套件的印刷电路板具有非矩形形状。所述非矩形形状可以是任何形状，例如动物的形状(例如鲨、鲸、狗、猫、虎、鱼等)。
在一些实施方式中，所述套件的印刷电路板的表面的至少一部分是裸露的。在一些实施方式中，印刷电路板的表面的至少一部分覆有涂层，该涂层可以是透明或半透明的。
在一些实施方式中，所述套件的印刷电路板包括配置为与外围设备或外围设备子组件接合的机械特征。例如，所述机械特征可以是印刷电路板中的切口。在一些这种实施方式中，所述套件包括外围设备，该外围设备例如可以是摄像头。在包括摄像头的一些实施方式中，所述套件还包括保护环，该保护环耦合至或配置为耦合至摄像头。
在一些实施方式中，所述套件的四个螺旋桨组件、基座组件和印刷电路板的总重量小于1公斤(kg)。例如，所述套件可以是在组装好的形式中重量不超过250克(g)的微型无人机。
在一些实施方式中，一种无人机包括至少一个螺旋桨组件、耦合至所述至少一个螺旋桨组件的基座组件、以及耦合至所述基座组件的印刷电路板。所述印刷电路板包括配置为与外围设备(例如摄像头)或耦合至外围设备的子组件接合的机械特征(例如切口)。在一些实施方式中，当无人机静止时，印刷电路板处于基本上水平的朝向。在其它实施方式中，当无人机静止时，印刷电路板处于基本上竖直的朝向。
在一些实施方式中，所述机械特征是切口，并且所述无人机包括可滑动地接合在切口中的外围设备(例如摄像头)或外围设备子组件。在一些实施方式中，所述外围设备电耦合至印刷电路板。在一些实施方式中，所述外围设备或外围设备子组件焊接至印刷电路板。在外围设备是摄像头的一些实施方式中，所述无人机还包括耦合至摄像头的保护环。
在一些实施方式中，印刷电路板具有非矩形形状，该非矩形形状可以是动物(例如鲨鱼)的形状。
在一些实施方式中，无人机的重量小于1公斤(kg)。
在一些实施方式中，用于无人机的套件包括至少一个螺旋桨组件、耦合至或配置为耦合至所述至少一个螺旋桨组件的基座组件、以及耦合至或配置为耦合至所述基座组件的印刷电路板。所述印刷电路板包括配置为与外围设备(例如摄像头)接合的机械特征(例如切口)。在一些实施方式中，所述套件包括外围设备(例如摄像头)。在外围设备是摄像头的一些实施方式中，所述套件包括保护环，该保护环耦合至或配置为耦合至摄像头。
在一些实施方式中，所述套件包括耦合至或配置为耦合至四个螺旋桨组件的多个电机。在一些实施方式中，所述基座组件包括多个电机。
在一些实施方式中，印刷电路板具有非矩形形状，该非矩形形状可以是动物(例如鲨鱼)的形状。
在一些实施方式中，所述印刷电路板的表面的至少一部分覆有涂层，该涂层可以是透明或半透明的。
在一些实施方式中，所述套件的至少一个螺旋桨组件、基座组件和印刷电路板的总重量小于1公斤(kg)。例如，所述套件可以是在组装好的形式中重量不超过250克(g)的微型无人机。
附图说明
通过下文中结合附图做出的对一些实施方式的说明，本公开的目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1是一些实施方式的无人机(UAV)的透视右前视图。
图2是一些实施方式的无人机的透视左后视图。
图3A是一些实施方式的无人机的左视平面图。
图3B是图3A中所示的无人机的竖直朝向的印刷电路板的一部分的放大左视平面图。
图4是一些实施方式的无人机的俯视平面图。
图5是一些实施方式的无人机的前视平面图。
图6是一些实施方式的具有可选的摄像头保护环的无人机的透视右前视图。
图7A是一些实施方式的无人机的俯视平面图。
图7B是图7A中所示的无人机的水平朝向的印刷电路板的一部分的放大俯视平面图。
图8A是一些实施方式的无人机的俯视平面图。
图8B是图8A中所示的无人机的水平朝向的印刷电路板的一部分的放大俯视平面图。
具体实施方式
以下结合附图给出的详细说明旨在作为多种配置的说明，而不代表可实践本文所说明的概念的唯一配置。详细说明包括有助于透彻理解各种概念的具体细节。对于本领域技术人员来说显而易见的是，无需这些具体细节即可实践这些概念。在一些情况中，以框图形式示出了公知的结构和部件，以避免模糊这些概念。
本文公开了提供一种改进的飞行特性的无人机设计。本文说明的一些实施方式可提供具有比传统无人机更优的可操纵性的无人机。本文说明的一些实施方式可提供具有比传统无人机更理想的空气动力学特性的无人机。本文说明的一些实施方式可提供具有比传统无人机更高的组件模块化特性的无人机。基于这些优点和其它优点，本文说明的实施方式可提供能更好地执行无人机的现有功能和/或实现无人机的新用途的无人机。
在此公开的实施方式涉及用于一种无人机的设备、系统和方法。特别是，在此公开的无人机的一些实施方式包括竖直安装的印刷电路板(PCB)。基于地面是水平的惯例，当无人机处于水平和静止状态时(例如在地面上或在另一个水平表面上)，竖直安装的印刷电路板垂直于地面。与此相反，当无人机处于水平和静止状态时，水平安装的印刷电路板平行于地面。在本文中所使用的术语“印刷电路板”(或“PCB”)指机械地支撑并使用导电线道、垫和/或由层压到不导电基板(例如，氧化硅、氧化铝、FR-4玻璃环氧树脂等)上的导电板(通常是铜板)蚀刻而成的其它特征电连接电子器件(包括有源器件(例如集成电路等)和/或无源器件(例如，电阻、电感、电容等))的板。电子器件可焊接到印刷电路板上和/或嵌入在基板中。印刷电路板可以是单面的(具有一个导电层)、双面的(具有两个导电层)或多层的(具有内导电层和外导电层)。术语“印刷电路板”在本文中用于指组装好的(即，植有器件的)和未组装的(即，裸的)印刷电路板。
在无人机中使用竖直安装的印刷电路板可提供许多潜在的优点。例如，竖直安装的印刷电路板可提高无人机的稳定性，特别是当无人机贴近表面(例如地面)飞行或悬停时；否则无人机可能受到地面效应的不良影响(例如，因旋翼叶尖涡旋被地面扰乱而引起的震动或不稳定性)。竖直安装的印刷电路板还有助于稳定无人机，并在无人机向前飞行时有助于防止或减轻意外的旋转。竖直安装的印刷电路板提供类似于飞机方向舵的优点，能够提高无人机的抗风性能。此外，竖直安装的印刷电路板能使无人机飞得更快，这对于无人机比赛等应用尤其有利。例如，无人机通常在飞行时前倾，这导致水平安装的印刷电路板和其它部件呈现较大的表面积，从而导致风阻。通过竖直地安装印刷电路板，能够减小这种风阻，因为只有印刷电路板的薄边缘对空气构成障碍。当无人机向前飞行时，无论无人机是否前倾以及前倾量多大，大部分空气都会在竖直安装的印刷电路板周围流动。
本文公开的无人机的一些实施方式包括新型的外围设备附接机构，该附接机构提供将外围设备附接至无人机的一种简单、廉价的方式。例如，无人机的印刷电路板(安装为具有任何适当的朝向，包括水平或竖直朝向)可包括允许连接外围设备(例如视觉传感器(例如摄像头)、激光雷达或其它视觉系统；音频传感器(例如麦克风)或其它音频系统等)的机械特征。所述机械特征例如可以是印刷电路板中的切口，外围设备或包含外围设备的外围设备子组件可插入在该切口中。
本文的公开内容适用于各种尺寸的无人机。具体而言，本文公开的内容可应用于小型和/或轻型无人机或微型飞行器(MAV)(即微型无人机)，并且对这种应用可能特别有利。特别是，本文的公开内容对于重量小于大约1公斤(kg)的无人机特别有用。
图1是一些实施方式的无人机100的透视右前视图，图2是一些实施方式的无人机100的透视左后视图。无人机100在此是相对于其主轴说明的，即偏航轴105(又称为竖轴)、俯仰轴110(又称为横轴)和滚转轴115(又称为纵轴)。偏航轴105、俯仰轴110和滚转轴115在无人机100的质心101(在图1中未标明，但在图2中标明)处相交。与滚转轴115和俯仰轴110重合(即，贯穿)的平面被视为水平面。与滚转轴115和偏航轴105重合的平面以及与俯仰轴110和偏航轴105重合的平面都被视为竖直面。在此，如果某个平面与两个规定的轴重合或平行于与这些轴重合的平面，则称该平面由这两个轴“限定”。
所述无人机包括多个(即，至少两个)螺旋桨组件120。在图1和2的示例性实施方式中，无人机100包括四个螺旋桨组件：120A、120B、120C和120D。每个螺旋桨组件120包括至少一个旋翼。在一些实施方式中，例如图1和图2中所示，每个螺旋桨组件120包括彼此面对的一对旋翼。在其它实施方式中，螺旋桨组件120可包括不止两个旋翼。螺旋桨组件120可包括任何适当的材料，例如塑料、碳纤维、高强度钢、镁(Mg)合金、铝(Al)合金、聚合物复合材料或任何其它适当的材料(例如轻质材料)。当无人机100运转时，每个螺旋桨组件120围绕旋转轴线122旋转。图1仅示出了分别用于螺旋桨组件120C和120D的旋转轴线122C和122D。下文所述的图3仅示出了分别用于螺旋桨组件120A和120B的旋转轴线122A和122B。在一些实施方式中，一部分或所有螺旋桨组件120的旋转轴线122平行于偏航轴105。在其它实施方式中，至少一个螺旋桨组件120的旋转轴线122与偏航轴105成一定角度。在一些实施方式中，所有螺旋桨组件120的旋转轴线122都与偏航轴线105成一定角度，其中所述角度可以相同或不同。
每个螺旋桨组件120可选地可由螺旋桨护罩(未示出)保护。如果包括螺旋桨护罩的话，螺旋桨护罩可以是基本上刚性的结构，通常基本上水平地围绕螺旋桨组件120的旋翼安装，以在无人机100与其它物体(飞行或静止)之间发生碰撞时保护螺旋桨组件120。
如图1和图2所示，每个螺旋桨组件120耦合至基座组件130。基座组件130可包括或耦合至四个电机，这些电机例如以“X”形或“H”形图案的形式定向。每个电机耦合至螺旋桨组件120之一，并向无人机100提供空气推力。电机的转速可由包括在电路175中的处理器控制，如下所述。基座组件130还可包括或耦合至其它元件，例如包括当无人机100静止(例如不飞行)时与表面接触的垫。基座组件130可包括任何适当的材料，例如塑料、金属、碳纤维、聚合物复合材料、印刷电路板等。基座组件130可包括向驱动多个螺旋桨组件120的电机提供电力和/或其它信号(例如控制信号)的导体。例如，基座组件可包括具有线道的印刷电路板，所述线道向驱动多个螺旋桨组件120的电机提供电力和/或控制信号。
无人机100还包括耦合至基座组件130的印刷电路板(PCB)135。在图1所示的实施方式中，印刷电路板135垂直安装在由偏航轴105和滚转轴115限定的平面内。由于印刷电路板135竖直安装并位于由偏航轴105和滚转轴115限定的平面内，因此印刷电路板135不与图1中的任何螺旋桨组件120的任何(基本上竖直的)旋转轴线122相交。
如图1所示，印刷电路板135上植有并包括电路175。电路175可包括直接安装至印刷电路板135的表面的部件，并且/或者电路175可安装到子卡上，而子卡耦合至印刷电路板135的表面(例如通过插槽或焊接的方式)。电路175可包括处理器，该处理器可利用电机的转速差并且因而利用螺旋桨组件120来控制无人机100的飞行。如图1所示，每个螺旋桨组件120布置为面向另一个螺旋桨组件120。彼此面对的螺旋桨组件120可沿相反方向旋转，以防止它们的升力相互抵消。例如，螺旋桨组件120A和120D可顺时针旋转，而螺旋桨组件120B和120C逆时针旋转，反之亦然。
电路175例如可包括存储器，该存储器用于存储由处理器运行的软件，以控制无人机100和/或与远程装置(例如显示器)通信(例如使用发送器和接收器等附加部件)，存储从无人机100的外围设备165接收的数据，和/或存储从远程装置(例如远程用户控制装置)接收的命令或指令。
电路175例如可包括使无人机100能够无线地(例如使用射频(RF)信号)与远程用户控制装置(例如使飞行员能够控制无人机100的装置)进行通信的通信电路。例如，电路175可包括用于从远程用户控制装置接收命令的接收器。附加地或可替代地，电路175可包括用于将信息发送至远程装置(例如远程用户控制装置)的发送器。例如，电路175可将来自安装在无人机100上的摄像头的实时视频流发送至远程装置。除了电路175之外，无人机100还可包括使无人机100能够向远程装置发送信号或从远程装置接收信号的部件。例如，无人机100可包括天线和将天线耦合至发射器/接收器的接线。
在一些实施方式中，当无人机100组装好(即，成为最终形式，准备好飞行)时，印刷电路板135的全部或部分表面在组装好的无人机100中是外露的(即，可见)。例如，印刷电路板135的全部或部分表面可覆有透明或半透明的涂层，该涂层允许看到至少一部分电路175。在其它实施方式中，印刷电路板135的全部或部分表面是部分地或完全地隐藏的。例如，印刷电路板135的全部或一部分表面可覆有不透明涂层，或者印刷电路板125的全部或一部分可位于遮掩电路175的壳体内。
在一些实施方式中，印刷电路板135具有非矩形形状。例如，印刷电路板135可具有动物的形状。如图1和图2所示，所述动物可以是鲨鱼。可设想其它动物形状，并且这些形状在本公开的范围之内。一般说来，印刷电路板135可具有任何所需的形状，例如规则形状(例如矩形、正方形、三角形)或不规则形状。因此，印刷电路板135可为无人机100提供异想天开的设计元素。
在一些实施方式中，印刷电路板135配置为允许各种部件或装置(例如传感器装置)附接至无人机100。例如，印刷电路板135可包括允许连接外围设备165(例如视觉传感器(例如摄像头)、激光雷达(LIDAR)或其它视觉系统；音频传感器(例如麦克风)或其它音频系统等)的机械特征。
在一些实施方式中，无人机100包括外围设备165。例如，在图1和2所示的实施方式中，外围设备165是摄像头。在一些实施方式中，外围设备165通过与印刷电路板135的机械特征接合而直接安装至无人机100。在一些实施方式中，如图1和图2所示，外围设备165包括在外围设备子组件170中，并且外围设备子组件170耦合至无人机100(例如通过与无人机100的机械特征接合，例如印刷电路板135的机械特征)。在一些这种实施方式中，外围设备子组件170包括印刷在构成外围设备子组件170的材料上或内部的导电线道。例如，外围设备子组件170可包括印刷电路板。当外围设备子组件170连接至无人机100时，导电线道可在安装在外围设备子组件170中的外围设备165与无人机100的电路175之间提供电连接。例如，导电线道可向外围设备165和/或外围设备165与电路175的处理器之间的电连接供电。
在图1和图2所示的示例性实施方式中，外围设备子组件170与印刷电路板135的机构特征接合，如细部图A和B中所示。例如，外围设备子组件170可在印刷电路板135的切口中滑入就位。外围设备子组件170与印刷电路板135之间的一个或多个附接点可提供外围设备子组件170的部件(包括外围设备165本身)与印刷电路板135之间的电连接。例如，印刷电路板135可包括电连接点(例如用于与外围设备165或外围设备子组件170的焊垫180接合)，并且外围设备子组件170或外围设备165本身可包括相应的电连接点(例如焊垫180)，这些电连接点配置为当外围设备165或外围设备子组件170与印刷电路板135接合时与印刷电路板135的电连接点对准，从而在外围设备165(例如外围设备子组件170的外围设备)与电路175之间产生闭合电路。因此，信号(例如控制、数据等)和/或电力可在外围设备165(例如外围设备子组件170的外围设备)与电路175之间传输。
在一些实施方式中，外围设备165通过在外围设备子组件170与印刷电路板135的机械特征接合时形成的机械连接电连接至印刷电路板135。例如，外围设备子组件170可包括引脚或其它触点，当外围设备子组件170与所述机械特征接合时，所述引脚或其它触点与印刷电路板135的插槽或其它部件接合。在一些实施方式中，在外围设备子组件170与所述机械特征接合之后，通过联结或接头(例如焊接)形成一个或多个电连接。作为另一个例子，外围设备165可使用电缆或电线电连接至印刷电路板135。在一些实施方式中，外围设备165和无人机100之间的连接是部分或完全无线的。
无人机100还包括电源，该电源例如可以是可充电电池。在电源是可充电电池的实施方式中，所述电池可以是可移除的，以便于充电。
图3A是一些实施方式的无人机100的左视平面图。如图3A所示，印刷电路板135的表面位于由偏航轴105和滚转轴115限定的平面内。图3B示出了具有使得外围设备子组件170(图示为包括作为外围设备165的摄像头)能够安装到无人机100(也在图3A的细部图C中示出)的机械特征(图示为切口155)的印刷电路板135。如图3A和3B所示，切口155允许外围设备子组件170侧向地(即，从侧面垂直于印刷电路板135)滑动入位。在图3A和3B所示的实施方式中，外围设备子组件170具有针对配装在切口155中而设计的形状系数。切口155在图3A和3B中示出为具有特定形状，但是应理解，切口155可具有其它形状。通常，切口155可具有用于与外围设备子组件170接合的任何适当的形状(例如切口155可包括槽口、凹槽、部分圆形、燕尾槽等)。
图4是一些实施方式的无人机100的俯视平面图。除了先前在本文的其它附图的背景下论述的特征之外，图4示出了每个螺旋桨组件120的旋转圆周124。具体而言，图4分别示出了螺旋桨组件120A、120B、120C和120D的旋转圆周124A、124B、124C和124D。如图4所示，竖直安装的印刷电路板135不与任何旋转圆周124相交。此外，印刷电路板135的任何表面都不与旋转圆周124在正交于任何旋转轴线122的任何平面上的任何投影相交。换言之，当任何螺旋桨组件120A、120B、120C或120D的旋转圆周124投影到正交于对应的旋转轴线122A、122B、122C或122D的任意平面上时，印刷电路板135不会与该投影相交。
图4的细部图D示出了外围设备子组件170就位并通过印刷电路板135的机械特征与印刷电路板135接合的情况。外围设备子组件170可具有适合于将其包含的外围设备165固定至无人机100的任何形状和构造。在图1-4所示的实施方式中，外围设备子组件170包括当外围设备子组件170与无人机100接合时处于水平面内的元件(例如印刷电路板)。应理解，外围设备子组件170的其它构造、尺寸和形状也是能够设想出的，并在本公开的范围之内。
图5是一些实施方式的无人机100的前视平面图。如图5和细部图E所示，外围设备子组件170(所示为具有作为外围设备165的摄像头)耦合至印刷电路板135。在图5所示的实施方式中，当外围设备子组件170与印刷电路板135接合时，外围设备165的顶部和底部被印刷电路板135固定，并且外围设备165的左侧和右侧被外围设备子组件170固定。因此，外围设备子组件170与印刷电路板135(带有切口155)的组合使得外围设备165能够简单且牢固地安装至无人机100。
图6是一些实施方式的具有可选的外围设备保护装置的无人机100的透视右前视图。在图6的实施方式中，外围设备子组件170包括外围设备165(摄像头)，并且无人机100包括摄像头保护环167。如图6所示，摄像头保护环167配置为与外围设备子组件170和/或印刷电路板135接合，以减轻由碰撞(例如与其它飞行物体或无人机100遇到的静止物体碰撞)引起的对摄像头(例如摄像头的镜头)的损害。摄像头保护环167可使用任何适当的机构耦合至外围设备子组件170和/或印刷电路板135。例如，摄像头保护环167可包括多个槽口，这些槽口的形状允许摄像头保护环167在外围设备子组件170和/或印刷电路板135的突出部上滑动。作为另一个例子，摄像头保护环167可通过粘合剂或紧固机构(例如螺钉、卡扣等)固定至无人机100。摄像头保护环167可由任何适当的材料制成，例如塑料、金属、碳纤维、橡胶、印刷电路板(在此情况下它也可提供电连接)等。应理解，摄像头保护环167也可直接附接至摄像头。此外，可包括其它保护装置，以保护可包括在外围设备子组件170中的其它类型的外围设备165。
图7A和7B示出了一些实施方式的无人机102。无人机102包括四个螺旋桨组件120A、120B、120C和120D、基座组件130、以及先前在无人机100的说明中论述的一部分或所有其它元件。另外，无人机102包括印刷电路板135。在图7A和7B所示的无人机102的实施方式中，印刷电路板135具有矩形形状，并且是水平地安装的(即，在由俯仰轴110和滚转轴115限定的平面内)。虽然图7A示出了具有矩形形状的印刷电路板135，但是应理解，印刷电路板135可具有任何适当的形状，包括规则的几何形状或不规则的形状。例如，印刷电路板135可具有椭圆形状，或者其形状可类似于物体(例如鸟、鱼、鲨鱼等)，或者可具有可耦合至基座组件130并且不会与螺旋桨组件120干涉的任何其它选定形状。
在图7A中所示的印刷电路板135没有电路175，但是应理解，印刷电路板135可包括电路175(即，印刷电路板135上植有电路)，并且该电路175可像先前在无人机100的论述中所述的电路那样。在一些实施方式中，当无人机102组装好(即，成为最终形式，准备好飞行)时，印刷电路板135的全部或部分表面在组装好的无人机102中是外露的(即，可见)。例如，印刷电路板135的全部或部分表面可覆有透明或半透明的涂层，该涂层允许看到至少一部分电路175。在其它实施方式中，印刷电路板135的全部或部分表面是部分地或完全地隐藏的。例如，印刷电路板135的全部或一部分表面可覆有不透明涂层，或者印刷电路板125的全部或一部分可位于遮掩电路175的壳体内。
如细部图G所示，印刷电路板135包括使得外围设备子组件170能够耦合至印刷电路板135(并因而耦合至无人机102)的机械特征，该机械特征在图中示为切口155。图7A和7B中所示的切口155具有与图1-6中所示的切口155相似的形状，但是应理解，切口155可具有与前述形状不同的形状。此外，虽然所示的外围设备165为摄像头，但是应理解，其它外围设备165也是可设想出的，并且可如上所述地耦合至无人机102。
图8A和8B示出了一些实施方式的无人机103。无人机103包括四个螺旋桨组件120A、120B、120C和120D、基座组件130、以及先前在无人机100的说明中论述的一部分或所有其它元件。另外，无人机103包括印刷电路板135。在图8A和8B所示的无人机103的实施方式中，印刷电路板135具有基本上为正方形的形状，并且水平地安装(即，在由俯仰轴110和滚转轴115限定的平面内)，印刷电路板135的一个角与滚转轴115对准，并且印刷电路板135的两个角与俯仰轴110对准。
在图8A中所示的印刷电路板135没有电路175，但是应理解，印刷电路板135可包括电路175(即，印刷电路板135上植有电路)，并且该电路175可像先前在无人机100的论述中所述的电路那样。在一些实施方式中，当无人机103组装好(即，成为最终形式，准备好飞行)时，印刷电路板135的全部或部分表面在组装好的无人机103中是外露的(即，可见)。例如，印刷电路板135的全部或部分表面可覆有透明或半透明的涂层，该涂层允许看到至少一部分电路175。在其它实施方式中，印刷电路板135的全部或部分表面是部分地或完全地隐藏的。例如，印刷电路板135的全部或一部分表面可覆有不透明涂层，或者印刷电路板125的全部或一部分可位于遮掩电路175的壳体内。
如细部图H所示，印刷电路板135包括使得外围设备子组件170能够耦合至印刷电路板135(并因而耦合至无人机103)的机械特征，该机械特征在图中示为切口155。图8A和8B中所示的切口155具有与图1-7中所示的切口155相似的形状，但是应理解，切口155可具有与前述形状不同的形状。此外，虽然所示的外围设备165也是摄像头，但是应理解，其它外围设备165也是可设想出的，并且可如上所述地耦合至无人机103。
虽然在附图中示出了切口155作为使外围设备165能够附接至无人机100、102、103的机械特征，但是应理解，可使用其它机械特征来代替切口155，或者作为切口155的补充。例如，所述机械特征可包括：配装在外围设备子组件170或外围设备165中的切口、凹槽或孔内的突起；提供与外围设备子组件170或外围设备165的压缩配合的钩；与外围设备子组件170或外围设备165本身上的接头的第二部分配合的接头的第一部分(例如球窝接头、啮接接头、明榫接头、明榫槽接头、舌叉接头、榫钉接头、指形接头、燕尾榫接头、槽接接头、槽缝接头、榫槽接头、鸟嘴接头、十字搭接接头、拼接接头、饼干榫接头、缝合和胶接接头等接头的两个部件之一)；或者具有能够将外围设备子组件170(或外围设备165本身)固定至无人机100、102、103的适当尺寸和强度的任何永久性、半永久性或临时性紧固件(即，将两个或更多物体机械地接合或附接在一起的硬件装置)的第一部分。
还应理解，虽然在附图示出的是摄像头作为外围设备子组件170中的外围设备165，但是本公开也适用于可附接至无人机100、102、103的其它外围设备165。例如，外围设备165可包括以下装置中的一个或多个：时钟、计时器(例如用于检测飞行时间)、激光雷达、光源(例如OLED、灯泡、LED等)、无线电发射器、蓝牙模块、高度计、温度传感器、样品收集器(例如用于收集流体、气体、土壤等样品)、机械装置(例如用于夹持有效载荷或执行任务)、音频装置(例如麦克风、扬声器等)、加速度计、传感器等。另外，外围设备子组件170可包括或容纳多个外围设备165(例如摄像头和音频装置)。
还应理解，虽然在附图中示出的是外围设备子组件170，但是外围设备165不一定需要这样的外围设备子组件170。在这种情况下，外围设备子组件170和外围设备165是同一个。
还应理解，虽然在附图中示出了组装形式的无人机100、102、103，但是无人机100、102、103也可以是可随后组装的套件的形式。例如，套件可包括从基座组件130分离的印刷电路板135。作为另一个例子，套件可提供已完全植好电路的印刷电路板135(即，电路175附接至印刷电路板135或者结合在印刷电路板135中)，或者印刷电路板135可部分地植有电路或未植入任何电路(例如用于“DIY”套件)。同样，基座组件130可以部分或完全分解的形式包括在套件中。例如，可提供未附接有螺旋桨组件120的基座组件130。作为另一个例子，套件可提供与印刷电路板135分离的外围设备子组件170。作为另一个例子，螺旋桨组件120可以是分解的形式，随后由用户组装。套件可提供独立的电机、壳体元件、电源(例如电池)、接线、外围设备165等，然后用户在组装无人机100、102、103时纳入这些部件。
此外，应理解，虽然在附图中示出了竖直安装或水平安装的印刷电路板，但是许多实施方式不要求竖直或水平的印刷电路板。例如，应理解，无人机可在具有除竖直或水平朝向之外的其它朝向的印刷电路板中结合所公开的机械特征(例如切口)(例如印刷电路板135可相对于水平方向以45度角安装，并结合有用于将外围设备165耦合至无人机的机械特征(例如切口155))。
为了避免不必要地模糊本公开，未详细示出和/或论述无人机100、102、103的公知部件(例如电机、无线发射器和接收器、处理器等)，或者在一些情况下没有示出和/或论述这些公知部件。
除非在本文中另行明确限定，否则所有术语都是按其最宽泛的可能解释给出的，包括本说明书和附图所暗示的含义、以及本领域技术人员所理解和/或在词典、论文等文献中定义的含义。如本文中所明确指出的，一些术语的含义可能与其普通或惯常的含义不一致。
除非另有说明，否则在说明书和所附权利要求中所使用的单数形式“一”、“一个”不排除复数指代。除非另有说明，否则“或”一词应解读为包含性的。因此，短语“A或B”应解读为表示以下所有形式：“A和B两者”、“A但不是B”、以及“B但不是A”。在本文中使用的“和/或”并不意味着“或”一词单独表示排他性。
在本文中所用的“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B或C中的一个或多个”和“A、B和C中的一个或多个”形式的短语是可互换的，并且每个短语都涵盖以下所有含义：“只有A”、“只有B”、“只有C”、“A和B但不是C”、“A和C但不是B”、“B和C但不是A”、以及“A、B和C的全部”。
术语“耦合”在本文中用于表示直接连接以及通过一个或多个中间部件或结构连接。“通信耦合”的元件能够通信但不一定是物理耦合的。对于在详细说明和/或权利要求中所用的“包含”、“具有”、“带有”等术语及其变化形式，这种术语应理解为具有与术语“包括”相似的涵盖含义，即，指“包括但不限于”。术语“示例性”和“实施方式”用于表示实例，而不是优选的或必须的。术语“多个”指“至少两个”。缩写“e.g.”指“例如”。缩写“i.e.”指“即”。
在此使用的术语“上方”、“下方”、“之间”和“之上”指一个特征相对于其它特征的相对位置。例如，布置在另一特征“上方”或“下方”的一个特征可直接与所述的另一特征接触，或者可具有居间的材料。此外，布置在两个特征“之间”的一个特征可直接与所述两个特征接触，或者可具有一种或多种居间的特征或材料。与此相反，在第二特征“之上”的第一特征与该第二特征接触。
附图不一定是按比例绘制的，并且特征的尺寸、形状和大小可能与它们在附图中描绘的方式大不相同。
虽然已经公开了特定实施方式，但是显而易见的是，在不脱离本公开的更广泛的精神和范围的前提下，能够对这些实施方式做出各种修改和变化。例如，至少在可行的情况下，任何实施方式的特征或方面可与任何其它实施方式结合应用，或者代替对应的特征或方面。因此，说明书和附图应视为示例性的，而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种具有偏航轴、俯仰轴和滚转轴的无人机，所述无人机包括：
多个螺旋桨组件，其中的每一个螺旋桨组件配置为围绕多个旋转轴线中的相应一个旋转；
耦合至多个螺旋桨组件中的每一个螺旋桨组件的基座组件；和
耦合至基座组件的裸露的竖直安装的印刷电路板，所述竖直安装的印刷电路板包括植有器件的表面，
其中：
竖直安装的印刷电路板的植有器件的表面位于第一平面内，其中第一平面与偏航轴和滚转轴重合或者平行于与偏航轴和滚转轴重合的平面，
竖直安装的印刷电路板的植有器件的表面沿着或平行于滚转轴的长度大于基座组件沿着滚转轴的长度，
竖直安装的印刷电路板的任何部分都不与螺旋桨组件的任何旋转轴线相交，以及
对于多个螺旋桨组件中的每一个，竖直安装的印刷电路板的任何部分都不与螺旋桨组件的旋转圆周在垂直于螺旋桨组件的旋转轴的任何第二平面内的任何投影相交。
2.如权利要求1所述的无人机，其中，竖直安装的印刷电路板的植有器件的表面的至少一部分是裸露的。
3.如权利要求1所述的无人机，其中，竖直安装的印刷电路板的植有器件的表面的至少一部分覆有涂层。
4.如权利要求3所述的无人机，其中，该涂层是透明或半透明的。
5.如权利要求1所述的无人机，其中，所述竖直安装的印刷电路板具有非矩形形状。
6.如权利要求5所述的无人机，其中，所述非矩形形状是动物的形状。
7.如权利要求6所述的无人机，其中，所述动物是鲨鱼。
8.如权利要求1所述的无人机，其中，所述多个螺旋桨组件包括至少四个螺旋桨。
9.如权利要求1所述的无人机，其中，所述竖直安装的印刷电路板包括配置为与外围设备或包括外围设备的外围设备子组件接合的机械特征。
10.如权利要求9所述的无人机，其中，所述机械特征是切口。
11.如权利要求9所述的无人机，其中，所述外围设备是摄像头。
12.如权利要求9所述的无人机，其中，所述机械特征是切口，并且还包括所述外围设备，并且其中所述外围设备或所述外围设备子组件可滑动地接合在所述切口中。
13.如权利要求12所述的无人机，其中，所述外围设备电耦合至竖直安装的印刷电路板。
14.如权利要求12所述的无人机，其中，所述外围设备或外围设备子组件焊接至竖直安装的印刷电路板。
15.如权利要求12所述的无人机，其中，所述外围设备是摄像头。
16.如权利要求15所述的无人机，还包括耦合至摄像头的保护环。
17.如权利要求1所述的无人机，其中，所述无人机的重量小于1公斤。
18.如权利要求1所述的无人机，其中，
竖直安装的印刷电路板的植有器件的表面的至少一部分是裸露的，
所述竖直安装的印刷电路板具有非矩形形状，以及
所述竖直安装的印刷电路板包括切口，所述切口配置为与外围设备或包括外围设备的外围设备子组件接合。
19.如权利要求18所述的无人机，其中，所述无人机还包括外围设备,所述外围设备是摄像头，并且其中所述摄像头或包括摄像头的外围设备子组件可滑动地接合在切口中。
20.如权利要求19所述的无人机，还包括耦合至摄像头的保护环。
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