CN109843720A - 无人机和用于控制无人机的系统 - Google Patents

Abstract

一种轻质、袖珍的无人机(UAV)，其可被用户持握于伸出的手掌中以使该无人机起飞和降落。该UAV包括半环形或基本上呈环形的中空主体，该主体限定了通道。该UAV还包括用于使风扇旋转的马达，该风扇将空气导入或导出该通道以实现UAV的起飞。该UAV包括飞行控制系统，飞行控制系统包括至少两个飞行控制表面，该飞行控制表面可以导向空气流经通道时对其进行改变以控制UAV在飞行过程中的翻滚、俯仰以及可选的偏航。该飞行控制系统可由微处理机控制器进行控制。该UAV还包括配置有至少一个无线传送和接收单元的负载。

Description

无人机和用于控制无人机的系统

技术领域

本发明涉及飞行器领域。本发明的装置尤其涉及用于承载负载的无人机，该无人机的尺寸被设计为能够存储在用户的口袋内并且可从表面例如用户外伸出的手或安装单元上发射和着陆。

背景技术

无人机(UAV)执行各种任务，包括军事航空监视、民用和商业目的。

授予莫勒的US4,795,111描述了一种竖向起飞和着陆(VTOL)类型的UAV，其采用单个螺旋桨导向气体通过单个通道以形成上升。单个通道具有一起作用以控制UAV的飞行路径的多个叶片和扰流片。至少莫勒所描述的扰流片被定位在单个通道内，这减少了通过其中的气流并且降低这个UAV的上升能力。另外，莫勒描述了需要携带在UAV上的燃料箱的发动机。

授予蔡康等人的US5,152,478描述了另一种VTOL UAV，其具有由环形机身限定的单个通道。该UAV具有为形成上升而引导空气通过单个通道的成对反向旋转的桨叶。UAV的飞行路径由反向旋转的桨叶的总桨距和周期性桨距控制而控制。蔡康描述了在环形机身内容纳直径方向上对置的燃料箱。

仍然授予莫勒的US6,450,445描述了另一种VTOL UAV，其采用为了形成上升而引导空气通过单个通道的成对反向旋转的桨叶。UAV的飞行路径由定位在通道的输出端处的槽形空气偏转组件控制以收集和重新引导一部分导向空气。

这些已知的UAV都需要增大UAV的整体质量和尺寸的零部件，比如燃料箱或外露的偏转组件。

发明内容

本发明的实施例涉及一种无人机(UAV)，该无人机对于用户而言足够小以将其存储在他们的衣服口袋、钱包或手提袋内。该UAV同样轻质并且安全以允许用户将其握在外伸的手中以起飞和着陆。本发明的另外的实施例涉及包括UAV的多功能影像捕捉套件。

本发明的实施例涉及一种包括主体的UAV，该主体限定了用于通过其中生成气流推力的通道。该UAV还包括用于将空气流导入通道的第一端并且从与该第一端相对的第二端导出的至少一个风扇。该导向气流形成了反作用推力以使UAV基本上沿竖向起飞和着陆。该UAV还包括飞行控制系统，该飞行控制系统包括至少两个可独立地或一起地改变导向空气流经通道时的方向、压力和速度的飞行控制表面。该飞行控制系统还包括致动器，该致动器可操作地连接至每个飞行控制表面以控制每个飞行控制表面在中间通道内的位置。每个飞行控制表面的位置可被用于在飞行过程中控制UAV的偏航、翻滚和俯仰中的一个或多个。该致动器可由一个或多个预编程算法、人工智能、远程用户或它们的组合控制。UAV的主体还可为中空的并且包括负载，该负载可包括各种电子零部件(如无线传送和接收单元、相机、位置确定装置和传感器)中的一个或多个。

UAV的飞行可至少部分地由用户手持的电子设备控制。例如，用户手持的电子设备可具有可用于操作和控制UAV的交互软件应用程序。通过与软件应用程序以及不同通信性能的一个或多个手持设备交互，用户可向UAV发送命令并且从UAV处接收信息。例如，用户可接收关于UAV的位置或者为UAV的相机捕捉到的即时影像形式的图像或者图像流(其在用户的手持设备上可实时观察)的遥测。用户可接下来命令相机捕捉至少一个数字图像，比如图片或影像，其可被存储在UAV上和/或外部及远程服务器上和/或手持设备上或者它们的组合上。可选地，用户还可命令UAV改变其相对于UAV的当前位置、手持设备或某些其它的外部地标的空中位置以改变UAV可捕捉的图像。当用户已经捕捉到所有期望的图像时，用户可接下来命令UAV返回并且在用户的手上着陆。用户接着可将UAV存储在他们的衣服口袋内或钱包内或手提袋内直至下一次飞行并且存储所捕捉的一张或多张图像。

本发明的一些实施例涉及用于可拆卸地接合UAV的安放装置以在UAV未飞行时安全的存储和运输UAV。该安放装置可包括用于将电能传送至UAV的补充电源。可选地，还可启动相机或其它装置以在UAV接合于安放装置时捕捉图像或收集数据。所捕捉的数据可被存储在UAV上或安放装置内或外部及远程的服务器内或者任意其它外部设备如智能手机、平板电脑或计算机内。

本发明的一些实施例涉及可用于一个或多个安保应用的UAV。例如，可启动设置在UAV上或者定位在远离UAV的位置处的传感器并且接下来启动UAV。该传感器可为任意类型的传感器，其可检测提示在传感器的附近环境中出现入侵者的改变。在监测环境中任何此种入侵者的出现可启动传感器。此种传感器的例子包括但不限于无源探测器、红外探测器、振动探测器、超声探测器、连续波探测器或者它们的组合。当触发探测器时，UAV将接收到启动信号，该启动信号启动了飞行控制系统并且使UAV独立地飞行至触发传感器的位置或者任意其它预定位置。在预定位置处，该UAV可扫描、确认、追踪和跟随触发传感器的源头。该源头可为触发传感器的个人。该UAV还可将其本身重新定位为接近预定位置以捕捉传感器的局部环境的图像。该UAV可将数字文件存储在UAV的机载存储器、远程服务器、安放装置或者它们的组合上。该UAV还可将数字图像或现场镜头的通知和/或副本发送至预选邮箱、智能手机、计算机网络或者控制中心。该UAV可接下来返回并且重新安装在安放装置上。

在本发明的另一个实施例中，用户可远程操作UAV以捕捉可为建筑的外侧或内侧的期望位置的图像。这个实施例可用于公共空间比如机场、购物中心、体育赛事等的监视。可选地，该UAV可引入算法，该算法能够分析在UAV机载或者外部远程服务器上捕捉的图像并且检测任意安全漏洞或任何其它期望的任务，比如面部识别任务。该分析软件可在检测到安全漏洞或任何其它触发事件时向安保人员发送通知。

在本发明的另一个实施例中，急救人员或士兵可远程操作UAV以在紧急情况(比如火灾或者解救人质)下从建筑物捕捉数据。该UAV还可在人工智能和机器学习的帮助下独立操作以产生建筑物内部的3D地图，并且在相机和传感器(例如红外传感器)的帮助下检查每个房间以确保没有生物被困在建筑物内。如果检测到了生命，那么信息将被传送至电子设备，该信息可包括急救人员可跟随以接近受害者的最快路径的3D地图。

在本发明的另一个实施例中，用户可远程操作UAV以检测密封空间如空气通道或管路。UAV还可在人工智能和机器学习的帮助下独立操作以执行途径维护检测和检查。UAV可具有机载的大量传感器和装备，该装备可包括相机以执行检查和维护工作。可选地，UAV可结合算法，该算法分析UAV所捕获的数据并检测任何泄漏或危险并通知用户他们的确切位置和性质。

根据本发明的广义方面，由此提供一种无人机，其包括：基本呈环形的主体，其限定了具有上端和与所述上端对置的下端的通道；容置在所述主体内的电子控制器；由所述控制器控制的至少一个电机；位于所述通道内的至少一个风扇，其可操作地联接到至少一个电机以使所述至少一个风扇旋转并且形成从通道上端进入并且从通道下端出来的气流以形成推力；以及飞行控制系统，其被构造为从所述控制器处接收指令；所述飞行控制系统包括至少两个襟翼，所述襟翼安装在所述主体上并且被构造为在所述通道的下端重新导向气流，所述至少两个襟翼中的每一个均能够在缩回位置和伸出位置之间移动，其中每个襟翼在缩回位置均缩回至所述主体内，其中每个襟翼在伸出位置均伸出所述主体并且伸入通道邻近于所述下端的区域内，基于所接受到的指令，所述飞行控制系统被构造为使至少两个襟翼中的每一个在缩回位置和伸出位置之间移动以在飞行过程中控制无人机的翻滚、俯仰或这两者。

根据另一个广义方面，还提供了多功能影像捕捉套件，其包括：无人机(UAV、)，包括：基本环形的主体，其限定了具有上端和与所述上端对置的下端的通道；所述主体的高度在约15至60毫米之间，外径在约50至150毫米之间；容置在所述主体内的电子控制器；由所述控制器控制的至少一个电机；位于所述通道内的至少一个风扇，其可操作地联接至至少一个电机，所述电机用于使所述至少一个风扇旋转并且形成从通道的上端进入并且从通道的下端出来的气流以形成推力；和飞行控制系统，其被构造为从所述控制器处接收指令，所述飞行控制系统包括位于所述主体上的飞行控制表面，所述飞行控制表面被构造为在所述通道的下端重新导向所述气流以在飞行过程中控制所述UAV的翻滚和/或俯仰；和安放装置，其包括：UAV支撑表面，其被构造为将所述UAV支撑在所述安放装置上；和安放表面，其连接至所述UAV支撑表面并且被构造为将所述安放装置支撑在物体上。

附图说明

本发明的这些和其它特征将在参照附图的以下具体实施例中变得更加易于理解：

图1是根据本发明的一个实施例的无人机的分解侧视示意图；

图2是图1的UAV的俯视平面图；

图3是图1的UAV的侧视图(飞行构造)；

图4是图1的UAV的仰视平面图；

图5是UAV的视图，其类似于图1的UAV但是示出地更加详细；图5A是穿过UAV的整个主体并且沿着图5C中线I-I截取的竖向截面；图5B是图5A的UAV的襟翼100％延伸入通道；和图5C是UAV的俯视平面图，移除了主体的上部分以示出内部零部件；

图6是根据本发明的另一个实施例的一部分UAV的横截面侧视图；图6A示出了处于缩回位置的UAV的襟翼；图6B示出了处于第一位置的襟翼；和图6C示出了处于第二位置的襟翼；

图7是根据本发明的另一个实施例的一部分UAV的横截面侧视图；图7A示出了处于缩回位置的UAV的襟翼；图7B示出了处于第一位置的襟翼；和图7C示出了处于第二位置的襟翼；

图8示出了来自如实验所证实的不同UAV的襟翼插入气流中的计算机模拟以及图1的UAV的计算流体动力学分析的结果的示例；图8A示出襟翼插入30％时的推力矢量；图8B示出了襟翼插入60％时的推力矢量，和图8C示出了襟翼插入90％时的推力矢量；

图9是根据本发明的另一个实施例的UAV的分解侧视示意图；

图10是图9的UAV的俯视平面图；

图11是图9的UAV的侧视图；

图12是图9的UAV的仰视平面图；

图13是根据本发明的另一个实施例的UAV的分解侧视示意图；

图14是图13的UAV的俯视平面图；

图15是图13的UAV的侧视图；

图16是图13的UAV的仰视平面图；

图17是根据本发明的另一个实施例的UAV的分解侧视示意图；

图18是图17的UAV的俯视平面图；

图19是图17的UAV的侧视图；

图20是图17的UAV的仰视平面图；

图21是示出了本发明的另一个实施例的示意图；图21A是UAV以及安装站的分解、等距视图；图21B是对接在对接站上的UAV的等距视图；和

图22是示出了根据本发明的一些实施例的示意逻辑处理的示意图。

具体实施方式

如本文所用，术语“约”指代与给定值约有+/-10％的变化。将理解为此种变化总是被包括在本文提供的任意给定值内，无论其是否被具体提及。

图1至图5示出了涉及第一无人机(UAV)100的本发明的一个实施例。该第一UAV100包括可为一体构造或替代地为多个零部件构造的机身。在本发明的一些实施例中，机身形状可为大致环形或半环形或环形，环形表示圆环状。该机身可围绕中心轴线(有时称作竖向轴线x)呈环形。在本发明的一些实施例中，机身包括至少两个部件，即第一部件103和第二部件104。当接合在一起时，第一和第二部件103、104在机身内限定了基本中空的腔，该腔沿周向延伸并且被构造为容置第一UAV100的其它零部件的负载。该第一和第二部件103、104还限定了从机身的上表面延伸至侧向表面至下表面然后呈圆环形的连续外边缘，形成主体的部件延伸入与轴线x同轴的内通道101。该通道101将机身的上表面和下表面相互连接。

该机身可以没有外部附接件，从而该UAV即使在飞行过程中也能在其外周面上保持清晰的环形形状，比如在图3中所示。

外部上边缘和外部下边缘之间的距离限定了第一UAV100的高度。在本发明的一些实施例中，第一UAV100的高度可为约15毫米至约60毫米。为了明确起见，1毫米等于0.1厘米，1厘米约等于0.39英寸。在本发明的其它实施例中，第一UAV100的高度可为约30至约40毫米。

在外侧向边缘上被进一步分开的两个对置并且共平面的点之间的距离限定了机身的宽度。第一UAV100的宽度还可在本文中统称为第一UAV100的外径(OD)。限定机身宽度的对置点还可限定第一UAV100的水平面pn，其在接近上表面和下表面之间的中点位置处正交于竖向轴线x地延伸。在本发明的一些实施例中，第一UAV100的宽度可在约50毫米至约150毫米之间。在本发明的其它实施例中，第一UAV的宽度可为80至100毫米或约90至95毫米。

UAV的宽度可在整个主体外周上是一致的，由此在平面视图中形成了完全圆形的外边缘形状。替代地，如图所示，该主体可具有变化的径向长度，比如由在平面视图中沿外周改变外表面曲率形成的主体。例如，如图2所示，沿着部段104a的外边缘的区域与沿着部段104b的外边缘的曲率不同。这个变化的径向长度(以及由此变化的外曲率)可加强机身，并且甚至在完全圆形的外周曲率上(即一致的径向长度)允许更薄的主体壁厚。

如本领域技术人员将理解，第一UAV100的高度和宽度可在提供的指定范围内或超出该范围变化。这个变化可取决于期望的用途以及该第一UAV100可承载的载荷。优选地，该第一UAV100的高度和宽度允许用户将该第一UAV100携带于它们的衣服口袋或配饰(如钱包或手提包)内，直至下次飞行以及捕捉另外的一张或多张图像。换句话说，第一UAV100为袖珍的并且可方便地容纳于口袋内。举例而言，第一UAV100可方便地容纳在一条裤子的后口袋或前口袋内，其中该口袋的中心高度至少位于约12.7厘米至约16.5厘米的范围内，侧高度至少位于约10.8厘米至约14厘米的范围内，上宽度为12厘米至约15.9厘米，下宽度为约10.2厘米至约12.7厘米。因为许多衣物和配件是由至少具有一定柔韧性的纺织物制成，这除其它因素外可有利于可将第一UAV100容纳在其中的口袋尺寸的更大范围。第一UAV100可承载载荷。该载荷可包括零部件比如设备、工具、传感器等的任意组合。

在本发明的一些实施例中，该负载可包括一个或多个电源111、相机110(比如数码相机或红外相机)、加速度计、陀螺仪、磁力计、计算模块、气压计、全球定位系统(GPS)设备、接近传感器、声纳设备、航空电子设备、光流传感器、其它位置确定装置等以及它们的任意组合。包括负载的一些或所有零部件可位于中空机身的内侧或者由其携带。优选地，该负载被布置在中空机身的内侧，从而存在最少的结构特征或者没有结构特征从机身的外表面延伸出。

本发明的实施例涉及具有最小尺寸并且由此具有最小质量的UAV。例如，第一UAV100的总质量位于约30克至约125克的范围内。在本发明的一些实施例中，第一UAV100的总质量约为85克。如本领域技术人员将理解得到的，第一UAV100的总质量可根据具体尺寸以及包括负载的零部件改变。相应地，该机身由轻质但是高强度的材料构造而成，该材料包括但不限于可能有或者可能没有被增强以提高强度的高强和轻质的聚合物。例如，该聚合物可通过碳纤维、玻璃纤维或者其它此种材料被增强。另外，该负载可包括执行期望功能例如捕捉图像但是避免不必要地增加UAV的总质量的零部件。负载的电子零部件可能位于微米级或纳米级范围内。

机身的横截面形状可针对特定性能特征和美学进行选择。例如，参见图5，机身的截面形状可为圆形或可为非圆形，例如卵形，或者被设计为翼型。该通道101可进一步限定机身的横截面形状。第一和第二部件103、104还一起限定了通道101，或者替代地如图1所示该通道101可由定位在第一和第二部件103、104之间或者之内的单独的零部件所限定。通道101具有上端、下端和在两个端之间延伸的朝内壁表面。通道的内径(ID)由位于通道101的朝内壁表面上两个对置点之间的距离所限定。通道101的ID在此处还可被称作第一UAV100的内径(ID)。在本发明的一些实施例中，通道101具有ID基本不变的从俯视图看大致呈圆形的横截面形状。例如通道的ID可位于约30毫米至约90毫米之间。在本发明的一些实施例中，通道101的ID可为约60毫米。替代地，通道101的ID可在每个端处彼此之间或相对于通道101的其它部分更大或更小。例如，通道101可相对于通道101的其它部分在两端或其中一端处具有从侧视图观察的更宽或更窄的横截面。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，中间通道101可包括具有更大ID的朝内表面的部分101a。更大直径部分101a可被定位为与中间通道101的其它部分相比邻近于主体的下表面。不受任何特定理论的限定，该配置有外扩的下端部101a的扩散中间通道101可增强通道的推力性能以及UAV的整体空气动力特性。中间通道还可包括定位在顶端的更大直径部分以允许更多的空气流入通道。

通道101沿着正交于水平面的第一UAV100的轴线x延伸。在本发明的一些实施例中，第一UAV100沿着竖向轴线具有重心。该重心在本文也可被称作质心。在本发明的一些实施例中，UAV100的重心可沿着竖向轴线大致位于通道101的外部上边缘和外部下边缘之间的中点位置。替代地，重心更靠近UAV的上部分。在本发明的一些实施例中，电源111可为第一UAV100上最重的部件中的一个。电源111的不同定位会影响重心的期望位置。可选地，可采用一个或多个电源。在本发明的一些实施例中，可采用两个电源以分配质量并且确保重心沿着竖向轴线。可选地，除了电源111以外或者作为其补充的多个零部件可类似地定位在UAV内以获得重心的期望位置。

第一UAV100围绕竖向轴线的旋转可被称作偏航。UAV100沿着竖向轴线向上运动可被称作上升。UAV100沿着竖向轴线向下运动可被称作下降。第一UAV100的许多运动可以最好由至少部分沿着竖向轴线的方向限定，由此第一UAV100可被认为是竖向起飞和着陆(VTOL)的UAV。该UAV在平面pn基本上处于水平位置且竖向轴线x基本呈竖向时起飞。在航行时，该UAV大致保持平面pn更接近于水平方向而不是竖向。

第一UAV100还可包括至少一个马达107，该马达可操作地联接至至少一个风扇108以使该至少一个风扇108旋转。该至少一个马达107和该至少一个风扇108被定位在通道101内。在本发明的一些实施例中，该至少一个马达107可为电机，比如无刷DC电机或有刷电机或将提供所需扭矩同时不会对UAV100增加过多质量的任意其它类型的电机。该至少一个风扇108可包括一个或多个桨叶。在飞行控制系统(其在下文更详述)的控制下，该至少一个电机107驱动该至少一个风扇108在通道101内围绕竖向轴线旋转以将空气从通道101的上端吸入并且将空气从通道101的下端推出。将空气吸入通道101以及将空气从通道101的下端推出在此处也可被称作通道101内的气流。通道101内的气流形成了引起第一UAV100沿竖向轴线移动的上升力。该上升力在此处也可被称为推力。调节至少一个马达107的输出来调节至少一个风扇108的旋转速度，这进而调节了作用在第一UAV100上的上升力。在本发明的一些实施例中，至少一个风扇108可为一个风扇、两个风扇或者两个以上的风扇。在本发明的另外的实施例中，该至少一个风扇108可为第一风扇108和第二风扇109。第一和第二风扇108、109可朝相反方向旋转，这在本文中可被成为对旋。如果存在两个或更多的风扇，那么第一UAV100的偏航可由两个或多个风扇的不同旋转速度来进行控制。

第一UAV100的飞行控制系统包括至少一个印刷电路板(PCB)102，该印刷电路板包括一个或多个微处理器、无线发射接收器(WTR)单元、一个或多个电子速度控制器、一个或多个惯性测量单元(IMU)、一个或多个传感器或它们的任意组合。该飞行控制系统还包括至少两个致动器105和至少两个飞行控制表面106。在至少两个微处理机控制器的指令下，至少两个致动器105引起至少两个飞行控制表面106在通道101内移动以调节被吸入和被推出通道101的气流的流体动力。调节通道101内气流的流体动力可用于控制第一UAV100的俯仰和翻滚。该飞行控制系统还控制至少一个马达107的输出以控制至少一个风扇108的旋转速度。在本发明的一些实施例中，第一风扇108和第二风扇109均可操作地连接至该至少一个马达107。在本发明的其它实施例中，至少一个马达107可伴有另一个马达107′，其中一个可操作地连接至第一风扇108，另一个可操作地连接至第二风扇109。

如图1所示，本发明的一些实施例涉及具有至少一个微处理器和三个致动器105的飞行控制系统，该三个致动器中的每一个均可操作地联接至三个飞行控制表面106中的一个。每个致动器105可为电力驱动和控制的伺服电机，该伺服电机可操作地与单个飞行控制表面106连接并且使其移动。该伺服电机可为旋转式或直线式。三个飞行控制表面106可围绕主体沿周向均匀分布并且相对于通道伸入通道的气流中。飞行控制表面伸出以影响在风扇109和下表面之间通过通道的气流，该下表面位于重心下方并且通常位于水平面p的下方。已经发现重心和飞行控制表面106之间的距离越大，通过操作表面106能够实现的控制越多。在图4和图5中，飞行控制表面通过通道101的朝内表面内的狭槽115直接伸入通道。在图6和图7中，飞行控制表面从主体的下表面内的狭槽115′和115″伸出并且伸入来自通道的气流。但是，在平面视图中可以理解的是所有这些实施例的飞行控制表面伸入通道区域内以尤其影响通过通道的气流排放，该说明书由此遵循其中“伸入通道”表示或者直接伸入通道或者在通道下方但是伸入自风扇处通过通道的气流并且通常伸入通道的平面区域内。

响应来自至少一个微处理器的信号，一个或多个致动器105改变了与其关联的飞行控制表面106与通道的相对位置。改变一个、两个或所有三个飞行控制表面106的位置通过改变流经通道101的空气的方向、压力和速度而改变通道101内的流体动力。在图1-5所示的本发明实施例中，这三个飞行控制表面106中的每一个均为能够收缩并且能够伸入通道内的襟翼。每个襟翼106均具有从伸出超过主体的表面曲率完全缩回的位置(图5A)，每个襟翼还被构造为具有从主体延伸出进入通道101的排放区域以改变通过通道101的气流的伸出位置(图4和5B)。每个襟翼与通道和UAV的其它襟翼的相对位置控制了第一UAV100的俯仰、翻滚或两者。

襟翼106能够完全缩回主体内，从而该襟翼仅仅外露的部分与主体(比如与通道101的朝内表面或部件103)基本上平行取向。如图5A所示，襟翼可缩回，但是其外侧端106′可保持邻近于通道的朝内表面并且处于填充插槽115的位置(即基本上在襟翼和插槽之间不存在进入主体的路径)。端部106′在通道101中露出但是与通道的朝内表面的曲率基本平行。端部106′由此从一侧至另一侧具有适形于通道的曲率的曲线，从而襟翼在完全缩回时既不会伸入通道的朝内表面也不会从该朝内表面退回。这就确保了襟翼在完全缩回时不会对气流造成干扰。

当在风扇排风中作用时，每个襟翼106均具有基本固定的迎角。固定的迎角提供了良好的耐用性并且允许以相对较小的力使襟翼完全延伸入气流中。UAV的所有襟翼可具有相同的迎角。通常情况下，角度将会减小，从而外侧端106′距风扇108比距狭槽端更远。在一个实施例中，襟翼以与轴线x约呈20-70°的迎角固定。在图4和图5的实施例中，例如，襟翼106均被它们的狭槽构造所导向以在伸入有效位置时并且在伸出和缩回的过程中被保持在平面内。每个狭槽115例如可被倾斜以匹配襟翼的所选迎角并且紧密地包围襟翼。如图5C所示，可为每个襟翼配置线性导轨116以在襟翼位于其中或者移入或移出伸出位置时限制其枢转。该线性导轨可在机身内位于襟翼的每一侧上以保持襟翼在基本线性的路径上行进，从而与通道101内气流的迎角基本不变。

虽然每个狭槽115均紧密地围绕其襟翼106以确保襟翼在伸出位置时被牢固支承，然而可能存在被构造为降低摩擦的表面处理以确保襟翼顺畅地移入和移出其缩回位置。例如，该狭槽可包括被构造为降低摩擦的表面处理，比如抬高的表面，比如分离的按钮或者襟翼抵靠其上的低摩擦涂层。

该襟翼的平坦上表面形状可为水平的、凹形的或凸形的。在图1-4的实施例中，该襟翼从一侧至另一侧是水平的。在图5的实施例中，襟翼106从一侧至另一侧是凹形的或者换句话说装有向下弯曲的中心区域，这表示导轨116中的边缘相对于襟翼的中点位置更靠近风扇。该凹曲度允许每个襟翼在通道内远离风扇109进一步向下布置，这有效地增加了襟翼与重心的距离从而增强控制。在一个实施例中，每个襟翼在其大部分面积内具有一致的厚度。

襟翼可包括用于控制它们移动的止挡件以例如防止襟翼过量地缩回入机身内并且防止襟翼过远地延伸出机身。例如，每个襟翼106均可包括外侧端缩回止挡件117，其可例如为外侧端106′上大于狭槽尺寸的返回件或其它增补件。可能存在邻近于狭槽的凹槽117′以容纳止挡件117，从而端106′可与通道101朝内的壁平行地存放。每个襟翼还可具有防止襟翼过量地延伸入通道的延伸止挡件118。

襟翼可从缩回位置被驱动至各伸出位置中的任意位置。每个致动器105可独立驱动其襟翼从缩回位置通过并进入多个伸出位置中的任意位置。这些位置在此处被称作％延伸。例如100％延伸表示襟翼可能的延伸长度被完全延伸。襟翼以＞0％至100％的不同延伸量延伸会对飞行造成不同的影响。

因为襟翼106能够移入缩回位置，该襟翼可被缩回以储存并且这确保了它们免于受到损坏。当处于缩回位置时，该UAV是耐用的、美学轮廓清晰的和有吸引力的并且呈现了便于储存的非常小的整体容积。

该襟翼在飞行过程中也可处于缩回位置。例如，在起飞的过程中，该飞行控制表面106可通过狭槽115缩回入中空机身。在这个缩回位置，通道101的表面基本上不与任何可能改变气流特性的飞行控制表面接触。当襟翼从通道101处完全缩回时，通过通道101的气流可沿着通道的下边缘的外周缘基本均匀地分布。通过通道101基本上均匀分布的气流通过一系列沿着竖向轴线作用的动作生成了反作用推力，该动作围绕第一UAV100的质心并且沿着轴线x产生了零净力矩，第一UAV100的质心在本发明的实施例中接近平面p或者位于平面p的上方。这一系列动作在此处还可被称为推力矢量。在一些实施方案中，用户优选以小于真正的竖向起飞(即与发射表面以约90度之外的角度起飞)或者为了补偿风，接下来一个或多个飞行控制表面106可在起飞过程中至少部分地延伸入通道内。

在飞行过程中，将襟翼106构造成伸入通道排气形成了推力矢量效应。例如第一UAV100的飞行可通过改变通过通道101的气流而对仅有的竖向上升加以改变。可通过微处理器指示一个或多个致动器105将它们对应的襟翼106移入通道气流而得到通过通道101的变化的气流。在本发明的一些实施例中，微处理器指令可归因于来自用户的直接输入或归因于从惯性测量单元(IMU)、光学流动传感器、任意其它传感器或者它们的组合处的传感器读取。

微处理器可通过将襟翼移入和移出通道101来生成俯仰和翻滚力矩以令推力矢量偏转使其不穿过第一UAV的质心。例如，襟翼可延伸入通道101并且气流通过通道101并且沿着延伸出的襟翼朝向下边缘移动。这破坏了气流离开通道101的均匀分布，由此推力矢量被转移远离运载工具的质心，这围绕质心生成了扭矩。为了确保快速响应，致动器105可生成驱动力以使襟翼在一秒内并且可能在十分之一秒内从完全展开位置移动至完全缩回位置。

图8未按比例地示出了当一个飞行控制表面106延伸入通道101内时作用在第一UAV1 00上的力的计算流体动力学(CFD)的结果总结。图8A示出了当襟翼将其可能延伸长度的约30％延伸入推力气流中时对推力矢量的影响。图8B示出了当襟翼将其可能延伸长度的约60％延伸入推力气流中时对推力矢量的影响。图8C示出了当襟翼将其可能延伸长度的约90％延伸入推力气流中时对推力矢量的影响。绕质心的扭矩被示为“箭头M”。采用Fluent软件程序(ANSYS是美国WY，Cheyenne的SASIP公司所注册的商标、)进行CFD的模拟。

对第一UAV100进行的飞行和风洞试验证实了CFD分析。该襟翼用以改变推力气流的方向，从而控制第一UAV100的角速度。这个气流方向的改变允许了UAV如图8可见旋转远离已接合的襟翼。采用一个或多个襟翼在俯仰或翻滚方向上控制UAV，这实现了改变方向、转向、得到受控飞行并且校正由外力例如风引起的飞行中的扰动。力矩的大小取决于襟翼延伸入气流中的量以及UAV的重心位置。图8示出了推力矢量的水平分量是如何随着襟翼从图8A中的延伸30％至图8C中的延伸90％而增加。

为了说明如何对控制表面编程以控制UAV，例如图5C示出了俯仰轴线P，该俯仰轴线P位于水平面上并且与竖向轴线相交，并且其穿过襟翼106a在水平面上的投影的中心线。还示出了翻滚轴线R，其也位于水平面上并且与竖向轴线相交，并且与俯仰轴线P正交。为了形成翻滚力矩，襟翼106a按照指令伸入通道101。为了沿相反方向生成翻滚力矩，襟翼106b和106c均按照指令伸入通道101。

为了生成俯仰力矩，襟翼106b或襟翼106c按照指令根据期望的取向伸入通道101。值得注意的是，襟翼106b和106c还伴随期望的俯仰力矩形成小的翻滚力矩，控制系统被设计为抵消和中和该小翻滚力矩。还值得注意的是，在襟翼106b和106c两者均伸出时产生的翻滚力矩大于仅襟翼106b以相同延伸伸出时产生的力矩。同样，在翻滚中由襟翼106a所产生的力矩的大小大于俯仰中由襟翼106b或106c产生的俯仰力矩的大小。控制系统抵消襟翼这种不对称效应。克服此种不对称性的一个方式可为采用四个襟翼来代替仅三个襟翼，其中四个襟翼中的每一个将负责沿一个方向的俯仰或翻滚。

替代地，UAV可采用两个以上的轴线。例如，实现此目的的一种方式是通过限定3条轴线，每条轴线位于水平面上，每条轴线穿过竖向轴线以及每个控制表面106在水平面上的投影的中心线。控制系统接下来将分配每个控制表面负责围绕其中一个轴线生成扭矩，两个对置的控制表面负责沿相反方向生成扭矩。

图6示出了涉及另一个UAV100′的本发明的另一个实施例，其具有包括一个或多个可缩回的襟翼106′的控制系统，该可缩回襟翼106′被定位在通道101′的下边缘处或者下边缘下方以改变通过通道101′生成的推力从而控制UAV100′的俯仰、翻滚或者两者。

UAV100′包括作用在通过中间通道101′生成的推力气流的一个或多个飞行控制表面襟翼106′。襟翼106′各自可在平面内移动并且可在UAV100′的外部下边缘处或下方的位置处提供进入推力气流的基本一致的迎角。如上文所述，襟翼和重心之间的距离越大，所产生的力矩越大。更大的力矩可允许更多的控制以稳定并且操纵UAV100′。由此，襟翼向外延伸靠近通道的第二端或者从下表面延伸的布置可为控制提供一些益处。这些实施例的控制方式非常类似于UAV100的控制方式(图1-5C)，其在上文进行了详细解释。

图6示出了涉及UAV100′的本发明的一个实施例。仅示出了通道101′的外部下边缘的局部部段，具有可延伸通过插槽115′并且可呈现某些位置的襟翼106′a，该位置比如为在UAV100′的主体内侧的缩回位置(图6A)、入射的第一伸出作用位置(图6B)，在该位置下襟翼106′a在外部下边缘处或者下方扰乱推力气流，以及第二伸出位置(图5C)，在该位置襟翼106′a已经比第一位置进一步延伸入推力气流。应注意的是，第一位置仅是说明性的，并不旨在表示引起推力气流的最小扰动的唯一襟翼106′a位置。类似地，第二位置是说明性的，并不旨在表示引起推力气流的最大扰动的唯一襟翼位置。忽略襟翼106′a在推力气流中的位置，襟翼的迎角不变。在这个实施例中，襟翼106′a可延伸自主体内侧，并且通过机身内的开口比如插槽115′位于UAV100′的通道的出口下方。

图7示出了涉及另一个UAV100"的本发明的另一个实施例。相同的附图标记可如用于表示在图6中示出的实施例的那些附图标记那样用于表示这个实施例。在图7示出的实施例中，襟翼106′b可延伸成在推力气流中的各种位置(对比图7A、图7B和图7C)。襟翼在移动时可保持与推力气流基本一致的迎角，或者可具有变化的迎角。这个实施例与在图6中示出的实施例的主要区别在于襟翼106′b更明显地有助于形成一部分机身。具体地，襟翼106′b形成了UAV100"的主体的一部分外壳103′。当襟翼106′b完全缩回入狭槽115″内时，它们在缩回位置下与机身曲率平行。具体地，襟翼106′b处于与UAV100"的外表面基本重叠的位置。如果期望，襟翼106′b可至少部分地从完全缩回位置延伸成用作UAV100"的着陆传动装置。

图9至图12示出了涉及第二UAV200的本发明的另一个实施例。UAV200的可选方案被包括其中以示出主体除了容纳优选的可缩回襟翼106之外还可容纳其它类型的飞行控制表面。如将理解到的那样，第一UAV100与第二UAV200之间的主要区别在于第二UAV200的飞行控制表面为永久安装并且完全暴露在通道101内的可变角度叶片，并非为可缩回襟翼。该第二UAV200还可具有唯一一个风扇108，因为至少两个叶片206可被构造为控制偏航。除非另有指明，图9至图12中所采用的附图标记与在图1至图4中所采用的附图标记相同。

叶片206可在通道101内邻近于通道101的表面竖向定位并且总是处于气流内。该叶片206可围绕第二UAV200的水平面旋转。旋转三个叶片206中的一个或多个改变通过通道101的气流以控制第二UAV200的偏航、俯仰以及翻滚。

图13至16示出了关于第三UAV300的本发明的另一个实施例。第二UAV200和第三UAV300的类似之处在于它们包括永久暴露在通道内的控制表面206和306。类似于第二UAV200中的叶片206，为竖向百叶窗的控制表面306不能缩回并且没有固定的迎角。除非另有提及，在图13至图16中所采用的附图标记与在图1至图4中所采用的附图标记类似。

该竖向百叶窗306在通道101内邻近于通道101的表面竖向定位。该百叶窗306可绕水平轴线或基本平行于第三UAV300的水平面的另一个轴线旋转。旋转三个百叶窗306中的一个或多个改变通过通道101的气流以控制第三UAV300的偏航、俯仰和翻滚。

虽然UAV′200和300被说明为示出了可与其它飞行控制表面一起使用的有利的主体形状，但是UAV100、100′和100"的襟翼106、106′a和106′b在简易性、尺寸最小化、安全性和耐用性方面提供了优于具有永久暴露的叶片/百叶窗的优势。

图17至20示出了关于第四UAV400的本发明的另一个实施例。UAV400采用控制配重406来替代飞行控制表面进行控制。这些控制配重406是由相对密度大的材料(比如金属)制成并且根据UAV400的整体尺寸和重量改变尺寸、形状和重量。除非另有指明，在图17至20中采用的附图标记与在图1至4中所采用的那些基本相同。在大致竖向起飞的过程中，该配重将以此种方式定位，即重心沿着UAV400的竖向轴线。UAV400的飞行可通过改变重心的位置而仅从竖向上升力变化，由此重心不再沿着轴线x，引起旋转并且由此引起UAV沿着新的重心方向平移。改变重心位置可通过微处理器指示一个或多个致动器405使对应控制配重406移动来得到。该致动器可为直线式或旋转式。

如上文提及，UAV100、100′、100"、200、300和400均可具有也定位在通道101内并且在与风扇108相反的方向旋转的第二风扇109。作为另一个选用方案，UAV100、100′、100"、200、300和400可具有用于使第二风扇109旋转的第二马达107′。使第一和第二风扇108、109以不同速度旋转还可用于调节偏航。另外，具有运行在用于UAV100、100′、100"、200、300和400的一个或两个马达107、107′上的两个风扇提供了附加的推力并且可提供可以减轻由于一个风扇108或109或一个马达107或107′的失效而导致的不受控的掉落风险的冗余。在本发明的一些实施例中，飞行-控制系统102可在如果一个风扇或马达停止运行的情况下进入失效-安全模式以使UAV软着陆，由此避免硬撞以及对生命、财产以及UAV自身的潜在损害。

图21示出了涉及安放装置500的本发明的另一个实施例，其适用于可拆卸地安放第一、第二、第三或第四UAV100、100′、100"、200、300、400中的任一个。

因为UAV如此小并且可容纳位置传感器、相机以及具有定位和记录的广泛应用的其它装置，该UAV除了飞行应用之外还易于被用在用于记录、监测和引导的多功能影像捕捉套件中。由此可提供此种安放装置以将UAV支撑在固定位置，同时安放装置500被支撑在另一个表面上或连接至另一个表面。安放装置500具有UAV支撑表面502，UAV支撑表面502被构造为将UAV100、100′、100"、200、300、400支撑并能可释放地接合和联接至安放装置500。UAV支撑表面可具有与UAV约具有相同外径的环形凹槽503a以固定UAV防止其产生侧向偏移。替代地或补充地，支撑表面502可包括用于可释放地接合UAV的一个或多个连接件503b。该UAV可由此通过连接件牢固地固定在安放装置上，但是可通过施加力或致动释放机构而拆卸。连接件503b可例如包括夹子、条带、磁体、插销、紧固件或其它装置。

安放装置500还具有连接至UAV支撑表面的安放表面504。该安放表面504被构造为支撑、并且可能接合和联接安放装置500至另一个物体上/处。例如，安放表面504可限定一个或多个支撑结构，比如腿或连接结构，比如例如为吸杯或具有开孔505的安放凸缘，每个开孔505均用于临时地或永久地将安放装置固定至物体。例如，连接件505a可通过开孔固定并且被连接至其它物体。连接件可包括物体比如例如配置有可调节机构、紧固件(即螺钉、销钉、卷钉)、夹具等的条带。另一个物体不限于但是可包括：(i)用户的服饰用品，例如配件，比如帽子、腕带或头带；(ii)用户的运动器械用品，比如头盔或垫肩；或(iii)用户的车辆，比如汽车、摩托车或船只等。该另一个物体甚至可为建筑物内侧或外侧的表面，比如窗台。

虽然安放装置500被简单地示出为板形，但是在本发明的一些实施例中，该安放装置可被构造为可拆卸地接合支撑元件，比如自行车框架或自行车座椅或自行车座椅支柱或把手。此种安放装置能够可拆卸地接合可被用户持握、或附接至用户、或安装至用户使用的器械上的其它类型的支撑元件。适用的支撑元件可例如为可延伸/可缩回的杆、可延伸/可缩回的剪刀式支架以及框架接合支架，比如那些用于安装(GOPRO是美国CA圣马特奥GoPro公司注册的商标)相机的支架。

负载的一些零部件(包括传感器和/或相机110)可在UAV100、100′、100"、200、300或400被安放时进行操作。在本发明的一些实施例中，安放的UAV100、100′、100"、200、300、400可收集数据，该数据可包括图像和影像。如下文进一步讨论，所收集的数据可被储存在UAV上，安放装置的存储零部件上或者该收集到的数据可被传送至外部装置。

在本发明的一些实施例中，安放装置500还包括补充电源506。该补充电源506能够直接连接至电源插座并且利用将电能传递至接合和连接的UAV100、100′、100"、200、300、400的能量充电。电能的传递可通过直接联接或间接联接进行，该直接联接比如为通过物理联接的导体，间接联接比如为通过感应的能量传送机构。在一些实施例中，一个或多个连接件503b也用作导体以将再充的电能传送至UAV。

在本发明的其它实施例中，安放装置500具有表面502，但是没有物理联接UAV100、100′、100"、200、300、400的导体。替代地，UAV100、100′、100"、200、300、400将抵接在表面502上靠近补充电源506以进行无线充电。在本发明的这些实施例中，安放装置500具有电池，或可直接连接至电源插座并且其还可具有平坦表面以坐落在另一个基本平坦的表面(比如一件家具或另一个结构的部件，比如窗台或地板)的顶部之上。

由此将理解到的是，该UAV可由此通过被构造为具有在未飞行时与安放装置一起作为安放好的安全监视器、仪表盘相机、主体相机、个人位置确定装置等操作而具有拓展的实用性和价值。

在本发明的一些实施例中，UAV100、100′、100"、200、300、400的机身还可包括如图5A所示的护罩119，其可支撑一个马达并且防止侵入异物进入通道101，异物可能会干扰风扇108在通道101内的旋转运动。该护罩可能位于外部上表面和外部下表面中的一个或两个上。该护罩可由基本呈放射状或形成十字形或任意其它形状的杆制成。该杆可为圆形、矩形或任意其它形状。在一些实施例中，它们为泪滴形以使其阻力最小化，如图5A所示。

在本发明的一些实施例中，该UAV100、100′、100"、200、300、400可通过采用任意电子设备的直接用户输入控制，该电子设备能够无线通信，包括但不限于无线电、蓝牙、Wi-Fi、蜂窝以及它们的组合。例如，该电子设备可为手持式装置，包括但不限于智能手机、无线电控制器、平板电脑、笔记本电脑以及它们的组合。

在本发明的一些实施例中，该UAV100、100′、100"、200、300、400包括在微处理机控制器和电子设备之间通信的WTR单元。例如，该WTR单元可从电子设备处接收命令并且将那些命令传送至微处理机控制器。该WTR单元也将从微处理机控制器或负载的其它零部件处接收信息并且将那些信息传送至电子设备。在本发明的一些实施例中，该微处理机控制器还能够通过人工智能、软件算法和/或来自外部传感器的输入至少自主地控制UAV100、100′、100″、200、300、400的飞行控制系统，无需来自电子设备的命令，即无需用户输入。可选地，由机载相机捕捉的传感器和/或图像阵列可以用于通过提供障碍物检测、面部识别、形状检测、目标跟随和其他能力来辅助自主飞行。

用户可通过由在电子设备上操作的软件应用程序生成的图形用户界面(GUI)控制UAV100、100′、100″、200、300、400。可选地，用户可采用简单直观的控制件或手势，如上下和左右、放大-缩小替代传统的减速、俯仰、翻滚和偏航控制来控制UAV100、100′、100″、200、300、400的位置。在本发明的其它实施例中，用户可通过GUI和软件应用程序使用传统控制件。

本发明的一些实施例涉及UAV的操作方法。图22示出了UAV的一种操作方法的逻辑过程。例如，该方法包括通过采用安装在电子设备(优选手持式电子控制设备)上的软件应用程序操作UAV100、100′、100"、200、300、400的步骤。根据该方法，在为UAV和控制设备充电之后，用户可采用经由电子设备的电气通信与UAV100、100′、100″、200、300、400通信。优选地，该电气通信为无线电通信，其通过为一部分负载的WTR单元发生。用户可在电子设备和UAV100、100′、100"、200、300、400的微处理机控制器之间建立通信联接。一旦建立了通信联接，用户可采用GUI与UAV100、100′、100″、200、300、400交互。举个例子，用户可期望采用UAV100、100′、100″、200、300、400来拍取一张或多张图片或影像图像。当采用GUI时，用户将选择期望的图片或影像模式，电子设备将把其作为命令传送至UAV100、100′、100″、200、300、400的微处理机控制器。当然，这种捕捉模式还可采用UAV上的控制件进行选择。

可以执行飞行指令以重新定位UAV。例如UAV微处理器还可例如通过用户启动位于UAV上的按钮来从电子设备处接收信息，并且通过向飞行控制系统102发送起飞指令来启动起飞过程。起飞指令可包括开启一个或多个马达107、107′中的至少一个并且启动一个或多个致动器105。该UAV100、100′、100″、200、300、400接下来将起飞并且飞至对应于用户所选的捕捉模式的预定位置。图片模式的非限制性示例包括“自拍”模式、鸟瞰视图模式、全景拍摄模式、航拍影像模式、360度影像模式、热成像模式等。

微处理机控制器将采用接近传感器、IMU、GPS、声纳或为一部分负载的任意其它位置确定装置中的一个或多个以确定UAV100、100′、100"、200、300、400何时已经达到预定位置。一旦处于预定位置，微处理机控制器可向用户发送已经达到预定位置的信息。微处理器将周期性地采用位置确定装置以确保UAV100、100′、100"、200、300、400没有偏离预定位置或线路。该微处理器将自位置确定装置处接收或请求UAV100、100′、100"、200、300、400尚未偏离预定位置的进一步信息。该进一步的信息可以预定间隔例如每10毫秒或更短的时间提供，并且该进一步的信息可基本上不断地向微处理机控制器提供。如果关于位置的进一步信息提示微处理机控制器UAV100、100′、100"、200、300、400已经以阈值量偏离预定位置，那么微处理机控制器将启动并且向飞行控制系统102发送指令以将UAV100、100′、100"、200、300、400移回预定位置，移动方式为通过调节通过通道101的气流，通过调节一个或多个飞行控制表面106、206、306或控制配重406的位置，或通过调节一个或多个马达107、107′的旋转速度以更好地维持预定位置。该阈值可约为UAV100、100′、100"、200、300、400的宽度的10％至50％或者基本上改变了相机视角以及相机捕捉的图像的任意其它量。

当UAV100、100′、100"、200、300、400处于预定位置时，微处理器将启动悬停命令以试图将UAV100、100′、100"、200、300、400稳定在预定位置。可选地，微处理器还将向构成负载的一部分的相机云台启动相机稳定命令。该相机将传送实时影像流以供用户在GUI上观看。此时，用户可命令相机捕捉图片或影像。该图片或影像接下来被传送至并且储存在电子设备上。在本发明的一些实施例中，负载还可包括一些数字存储容量。用户输入可控制捕捉模式以及接下来的步骤。

在捕捉图片或影像图像之前或之后，用户可通过采用设置在电子设备上的GUI来调节UAV100、100′、100"、200、300、400的位置，该GUI接下来将一个或多个位置调节命令发送给微处理机控制器，微处理机控制器接下来生成调节指令并且将其发送至飞行控制系统以调节UAV100、100′、100"、200、300、400的位置并且由此调节相机捕捉的图像。

在本发明的一些实施例中，负载还可包括用于调节相机本身相对于机身的角度位置和对焦的一个或多个相机致动器。该一个或多个相机致动器可通过与GUI进行交互的用户来控制。

在本发明的一些实施例中，UAV100、100′、100"、200、300、400的偏航水平位置，无人机的竖向位置以及俯仰和翻滚可采用GUI上的专用按钮进行调节或者通过采用GUI上的预编程多点触控手势包括但不限于按压、碰触和拖动来进行调节。

当用户对所捕捉的图像满意时，用户可通过GUI启动回收步骤。该回收步骤可采用航位推算算法或任意其它位置确定装置以使UAV100、100′、100"、200、300、400返回至其起飞的位置，到达基于电子设备的位置的新位置或者达到用户从软件应用程序的地图功能中选择的新位置。接近传感器可被包括在负载中，其检测UAV100、100′、100"、200、300、400无人机何时靠近用户的手部或任意其它表面，该接近传感器将向微处理机控制器发送信息以启动关闭步骤，从而UAV100、100′、100"、200、300、400平稳且平缓地着陆。

在本发明的一些实施例中，该UAV100、100′、100"、200、300、400还可追踪移动目标，比如目标电子设备。例如，当用户携带目标电子设备或者将其存储在一件衣服内行走时，该UAV100、100′、100"、200、300、400可在相对于移动的电子设备保持基本恒定的定位之后在预定距离处跟随。在本发明的一些实施例中，该UAV100、100′、100"、200、300、400可通过面部识别、热足印或用户手动选择的其它识别硬件和软件锁定物体或人，或者由在微处理器上运行的算法以及可选地形成部分载荷的另外的传感器识别。

在本发明的一些实施例中，UAV100、100′、100"、200、300、400还可通过用户发出的声音命令或手势来控制。该手势可包括但不限于手部移动、面部表情等。这些命令将通过机载相机、麦克风或者其它传感器捕捉并通过机载或远程的微型控制器或其它设备进行分析。飞行控制系统102接下来可采用这些命令改变飞行路径或者执行某些功能，比如捕捉图像或其它数据。

在本发明的一些实施例中，控制器可与执行更多复杂计算的远程处理器通信以使负载重量最小化，该复杂计算比如为障碍检测、运行人工智能算法、飞行控制算法、面部识别功能等。该远程处理器可位于电子设备上或者其可为远程服务器。

在本发明的一些实施例中，UAV100、100′、100"、200、300、400可被暂时安装在安放装置500上，该安放装置500可放置在用户家中并且其可从用户的家附近定位的传感器处接收传感信息。例如，该传感器可为移动传感器，该移动传感器可在用户家中存在意外移动时或者在温度或一氧化碳的含量意外增加时触发。这些传感器的触发将触发UAV100、100′、100"、200、300、400起飞并且飞过用户的家以捕捉触发传感器的刺激物的图像。例如，移动传感器可能通过入侵者或者用户的意外跌落而起飞。该UAV100、100′、100"、200、300、400可接下来从安放装置500处释放并且飞至触发传感器的位置并且开始捕捉图片或影像。该捕捉到的图片或图像将接下来被传送至用户的电子设备例如智能手机或监测站。UAV100、100′、100"、200、300、400自身上的传感器也可在UAV100、100′、100"、200、300、400在安放装置500上固定不动时触发相机以捕捉图像或影像，或者其可触发UAV以启动飞行过程并且从替代位置捕捉图像或影像或两者。这些实施例可用作家庭监视程序和用于监视可能容易跌倒并需要医疗援助的老年人。

在本发明的其它实施例中，UAV100、100′、100"、200、300、400可被编程以执行通过用户家的预定飞行路径，从而提供作为虚拟地行经用户家的实时影像反馈。这个实施例可用作安保系统的一部分或者用于房产中介显示它们客户家的营销影像。

在本发明的其它实施例中，UAV100、100′、100"、200、300、400可通过飞入不适于个人或大型UAV的环境而执行侦察和/或搜索和救援操作。

显而易见的是，可以对说明性实施例进行许多其它改变，同时落入本发明的范围内，并且所有这些改变旨在由所附权利要求覆盖。

Claims (19)

1.一种无人机，包括：

基本呈环形的主体，其限定出具有上端和与该上端对置的下端的通道；

容置在所述主体内的电子控制器；

由所述控制器控制的至少一个电机；

位于所述通道内的至少一个风扇，所述风扇可操作地联接至所述至少一个电机以使所述至少一个风扇旋转并且形成从所述通道的上端流入且从所述通道的下端流出的气流以形成推力；和

飞行控制系统，其被构造为接受来自所述控制器的指令；所述飞行控制系统包括至少两个襟翼，所述襟翼安装在所述主体上并被构造为在所述通道的下端重新导向气流，所述至少两个襟翼中的每一个均能在缩回位置和伸出位置之间移动，其中每个襟翼在缩回位置上均缩回至所述主体内，其中每个襟翼在伸出位置上均伸出所述主体并伸入在该下端附近的通道区域内，基于所接收到的指令，所述飞行控制系统被构造为使至少两个襟翼中的每一个在缩回位置和伸出位置之间移动以在飞行过程中控制无人机的翻滚、俯仰或这两者。

2.根据权利要求1所述的无人机，其中所述主体的高度在约15至60毫米之间，外径在约50至150毫米之间。

3.根据权利要求1所述的无人机，还包括用于至少两个襟翼中的每一个的致动器，每个致动器能被操作以在小于一秒的时间内将该襟翼伸长100％地从所述缩回位置驱动至所述伸出位置。

4.根据权利要求1所述的无人机，其中在维持固定迎角的同时每个襟翼均在所述缩回位置和所述伸出位置之间是可驱动的。

5.根据权利要求1所述的无人机，其中在所述缩回位置，每个襟翼最多仅有一部分外露并且该部分基本上与所述主体齐平。

6.根据权利要求1所述的无人机，还包括位于至少两个襟翼中的每一个上的止挡件以限制超过缩回位置的进一步缩回运动。

7.根据权利要求1所述的无人机，其中所述至少两个襟翼中的每一个具有多个侧边缘和位于所述多个侧边缘之间的中间区域，所述至少两个襟翼中的每一个按下凹取向安装，此时所述侧边缘比所述中间区域更靠近至少一个风扇。

8.根据权利要求1所述的无人机，其中所述主体具有由沿着所述主体的外周的变化的外表面曲率形成的变化的径向长度。

9.根据权利要求1所述的无人机，其中所述通道具有在所述下端处外扩的内径。

10.根据权利要求1所述的无人机，还包括被构造为位于所述上端和所述下端之间的中点位置或其上方的重心，且所述至少两个襟翼被定位在所述下端附近。

11.根据权利要求10所述的无人机，还包括电源，并且其中所述电源被定位在所述主体内以将所述重心配置在所述通道的中心轴线上位于所述中点位置处或其上方。

12.根据权利要求1所述的无人机，其中所述至少一个风扇包括第一风扇和被构造为反向旋转的第二风扇。

13.一种用于控制根据权利要求1所述的无人机的系统，其中所述系统包括具有用户接口的软件应用程序，并且用户与用户接口的交互生成一个或多个命令，所述命令被传送至所述控制器以改变所述至少一个电机的输出、所述至少两个襟翼中的每一个的位置或这两者。

14.一种多功能影像捕捉套件，包括：

无人机(UAV)，包括：

基本呈环形的主体，其限定出具有上端和与该上端对置的下端的通道，所述主体的高度在约15至60毫米之间，外径在约50至150毫米之间；

容置在所述主体内的电子控制器；

由所述控制器控制的至少一个电机；

位于所述通道内的至少一个风扇，所述风扇可操作地联接到所述至少一个电机，所述电机用于使所述至少一个风扇旋转并形成从通道上端流入且从通道下端流出的气流以形成推力；和

飞行控制系统，其被构造为接收来自所述控制器的指令，所述飞行控制系统包括位于所述主体上的飞行控制表面，所述飞行控制表面被构造为在所述通道的下端重新导向所述气流以在飞行过程中控制所述UAV的翻滚和/或俯仰；以及

安放装置，包括：

UAV支撑表面，其被构造为将所述UAV支撑在所述安放装置上；和

安放表面，其联接至所述UAV支撑表面并被构造为将所述安放装置支撑在物体上。

15.根据权利要求14所述的多功能影像捕捉套件，其中所述UAV还包括用于将所述UAV可拆卸地接合至所述支撑表面的一个或多个连接件。

16.根据权利要求14所述的多功能影像捕捉套件，还包括位于所述安放表面上的支撑结构。

17.根据权利要求14所述的多功能影像捕捉套件，其中所述支撑结构为开口，并且还包括用于通过所述开口且围绕所述物体固定的连接件。

18.根据权利要求14所述的多功能影像捕捉套件，其中所述UAV还包括安装在所述主体内的相机，并且所述UAV被构造为当被支撑在所述安放装置上时运行以通过所述相机采集数据。

19.根据权利要求14所述的多功能影像捕捉套件，其中所述安放装置500还包括用于为所述UAV充电或供电的补充电源。