CN109969395A - 用于固定飞行器的地面操纵系统和方法 - Google Patents

用于固定飞行器的地面操纵系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109969395A
CN109969395A CN201811395963.0A CN201811395963A CN109969395A CN 109969395 A CN109969395 A CN 109969395A CN 201811395963 A CN201811395963 A CN 201811395963A CN 109969395 A CN109969395 A CN 109969395A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ground
aircraft
uav
couple
fuselage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811395963.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109969395B (zh
Inventor
W·博斯沃思
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aurora Flight Sciences Corp
Original Assignee
Aurora Flight Sciences Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aurora Flight Sciences Corp filed Critical Aurora Flight Sciences Corp
Publication of CN109969395A publication Critical patent/CN109969395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109969395B publication Critical patent/CN109969395B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0028—Gripping heads and other end effectors with movable, e.g. pivoting gripping jaw surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/32—Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/022—Tethered aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/007—Helicopter portable landing pads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/12—Anchoring
    • B64F1/16—Pickets or ground anchors; Wheel chocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U60/00—Undercarriages
    • B64U60/50—Undercarriages with landing legs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/60—Take-off or landing of UAVs from a runway using their own power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

本申请涉及用于固定飞行器的地面操纵系统和方法，公开了配置成将飞行器固定到地面的飞行器和起落架系统。例如，配置成用于地面操纵的飞行器和飞行器系统。在一个方面，具有臂和末端执行器的飞行器可以固定在地面上以便于基于地面的机器人操纵任务。

Description

用于固定飞行器的地面操纵系统和方法
技术领域
本发明通常涉及飞行器系统，更具体地说，涉及配置成将飞行器固定到地面的飞行器和起落架系统。
背景技术
无人驾驶移动机器人操纵最常见的是将机器人臂附接到无人驾驶地面车辆(UGV)。例如，iRobot Packbot是坦克履带车辆，其机器人臂附接到其底座(即底盘)。在实践中，这些车辆由人经由远程控制操作。UGV的常见防御应用是操纵/处置简易爆炸装置(IED)。然而，UGV的局限性在于地面路径必须可供UGV 导航到航路点(例如，IED的位置)。例如，障碍物(例如，溪流、峡谷、建筑物等)可以禁止进入航路点。通过使用飞行器可以避免这些障碍。
飞行器，包括无人驾驶空中车辆(UAV)，已经开发出用于空中操纵的机器人臂(即用于在飞行期间拾取和携带物体)。然而，现有的飞行器不能执行类似于UGV的地面操纵，因为飞行器重量轻，并且由于扩展的机器人臂的重量和/ 或通过机器人臂操纵的任何目标物体的重量而翻倒。虽然一个解决方案是简单地增加飞行器的重量(即，方法适用于UGV)，在飞行期间增加飞行器的重量是低效的并且引入飞行动力学的问题。例如，较重的飞行器遭受降低的飞行时间、机动性降低、尺寸增大以及通常降低的适航性。因此，需要一种将飞行器固定 (例如，锁牢)到地面以促进基于地面的机器人操纵任务的系统和方法。
发明内容
本文公开了一种飞行器和配置成将飞行器固定到地面以执行例如地面操纵的起落架系统。例如，具有臂和末端执行器的飞行器可以固定到地面以便于基于地面的机器人操纵任务。
根据第一方面，一种用于对在地面处的目标物体提供地面操纵的飞行器，该飞行器包括：机身；从机身径向延伸的多个转子悬臂；多个推进器，所述多个推进器中的每一个定位在所述多个转子悬臂中的一个的远端处，其中多个推进器配置成由飞行器处理器控制；铰接臂，其在其近端处耦接到机身；末端执行器，耦接到铰接臂的远端以接合目标物体；以及将机身锁牢在地面上的地面固定系统。
在某些方面，地面固定系统包括柔性着陆带。
在某些方面，柔性着陆带配置成从飞行器展开以在地面上为第二飞行器提供着陆区域。
在某些方面，柔性着陆带配置成围绕在飞行期间锁牢到飞行器的主轴机构滚动。
在某些方面，第二飞行器配置成为飞行器充电。
在某些方面，地面固定系统包括纵向结构，以支撑附加质量的放置。
在某些方面，地面固定系统包括纵向结构，以支撑第二飞行器。
在某些方面，地面固定系统包括纵向结构，以支撑由第二飞行器提供的重量。
在某些方面，地面固定系统包括容纳流体或颗粒的储存器。
在某些方面，储存器包括加注颈，以使流体或颗粒通过到储存器。
在某些方面，地面固定系统包括锚，其经由引线耦接到机身。
在某些方面，飞行器配置成将锚降落或推进到地面。
在某些方面，锚是穿透或落入或嵌进地面的尖锐重物。
在某些方面，引线经由绞盘耦接到机身。
在某些方面，绞盘配置成用绞盘拉引线直到飞行器在地面上。
在某些方面，绞盘配置成驱动直到机身和地面之间的引线的一部分被拉紧(tight)。
在某些方面，地面固定系统包括螺钉驱动组装件，以将飞行器耦接到地面。
在某些方面，螺钉驱动组装件经由支柱耦接到机身。
在某些方面，螺钉驱动组装件包括上部驱动机构和螺钉。
在某些方面，上部驱动机构包括旋转螺钉的电动马达。
在某些方面，飞行器配置为经由电缆选择性地向电动马达供电。
在某些方面，螺钉驱动组装件进一步包括接合螺钉的下部驱动机构。
在某些方面，螺钉驱动组装件进一步包括一组导轴，以在螺钉旋转时线性地引导上部驱动机构。
在某些方面，螺钉驱动组装件进一步包括易碎连杆，该易碎连杆配置成脱离螺钉。
在某些方面，易碎连杆配置成在电动马达超速驱动时断开。
在某些方面，地面固定系统包括电磁体，以将飞行器耦接到地面。
在某些方面，地面固定系统包括粘接材料，以与地面形成粘接。
在某些方面，地面固定系统包括一个或多个横向可移动的夹紧装置，以夹持地面的突出特征。
在某些方面，横向可移动的夹紧装置包括杆驱动驱动器和具有枢转地附接到其上的脚的螺纹杆。
在某些方面，脚包括夹紧材料，以减少与突出特征的表面的摩擦或与突出特征的表面相符。
在某些方面，地面固定系统包括一个或多个枢转臂，以夹持地面的突出特征。
在某些方面，一个或多个枢转臂中的每一个包括(1)在近端处枢转地耦接飞行器的第一部分和(2)在其近端处枢转地耦接到第一部分的远端的第二部分。
在某些方面，第二部分包括夹紧材料，以减少与突出特征的表面的摩擦或与突出特征的表面相符。
根据第二方面，一种用于向第二飞行器提供辅助电力的飞行器包括：机身；从机身径向延伸的多个转子悬臂；多个推进器，所述多个推进器中的每一个定位在所述多个转子悬臂中的一个的远端处，其中多个推进器配置成由飞行器处理器控制；以及经由电缆和电连接器向第二飞行器供电的电池。
在某些方面，电连接器包括一个或多个磁体和多个电引脚连接器。
在某些方面，电引脚连接器配置成从电池向第二飞行器供电。
在某些方面，电引脚连接器进一步配置成在飞行器和第二飞行器之间交换数据。
本发明的一个实施例涉及一种用于对在地面处的目标物体提供地面操纵的飞行器，该飞行器可以包括机身；从机身径向延伸的多个转子悬臂；多个推进器，所述多个推进器中的每一个定位在所述多个转子悬臂中的一个的远端处，其中多个推进器可以配置成由飞行器处理器控制；铰接臂，其在其近端处耦接到机身；末端执行器，其耦接到铰接臂的远端以接合目标物体；以及将机身锁牢到地面的地面固定系统。地面固定系统可以包括柔性着陆带，该柔性着陆带配置成从飞行器展开以在地面上为第二飞行器提供着陆区域。第二飞行器可以配置成为飞行器充电。这将改善操作。地面固定系统可以包括纵向结构，以支撑附加质量的放置。这可以增强可靠性。地面固定系统可以包括纵向结构，以支撑第二飞行器。地面固定系统可以包括纵向结构，以支撑由第二飞行器提供的重量。地面固定系统可以包括经由引线耦接到机身的锚。引线可以经由绞盘耦接到机身。绞盘可以配置成用绞盘拉引线，直到飞机可以在地面上。地面固定系统可以包括螺钉驱动组装件，以将飞行器耦接到地面。地面固定系统可以包括电磁铁，以将飞行器耦接到地面。地面固定系统可以包括粘接材料以与地面形成粘接。地面固定系统可以包括一个或多个横向可移动的夹紧装置，以夹持地面的突出特征。横向可移动的夹紧装置可以包括杆驱动致动器和螺纹杆，螺纹杆具有枢转地附接到其上的脚。第二部分可以包括夹紧材料，以减小与突出特征的表面的摩擦或与突出特征的表面相符。地面固定系统可以包括一个或多个枢转臂，以夹持地面的突出特征。
本发明的另一个实施例涉及一种用于向第二飞行器提供辅助电力的飞行器，该飞行器可以包括：机身；从机身径向延伸的多个转子悬臂；多个推进器，所述多个推进器中的每一个定位在所述多个转子悬臂中的一个的远端处，其中所述多个推进器可以配置成由飞行器处理器控制；以及经由电缆和电连接器向第二飞行器供电的电池。电连接器可以包括一个或多个磁体和多个电引脚连接器。电引脚连接器可以配置成从电池向第二飞行器供电。电引脚连接器进一步可以配置成在飞行器和第二飞行器之间交换数据。
附图说明
从附图中所示的其特定实施例的以下描述中，本文所述的装置、系统和方法的前述和其他目的、特征和优点将是显而易见的，其中相同的附图标记指代相同的结构。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本文所述的装置、系统和方法的原理上。
图1a示出了与地面操纵系统一起使用的示例性多转子垂直起飞和着陆 (VTOL)飞行器。
图1b示出了用于图1a的飞行器的示例性飞行器控制系统的框图。
图2a至图2c示出了配备有地面操纵系统的示例性飞行器。
图3a和图3b示出了示例性辅助电力飞行器。
图4示出了用于将飞行器固定到地面的推力固定方法。
图5a至图5d示出了配备有示例性柔性着陆带的飞行器。
图6a和图6b示出了配备有示例性支撑结构的飞行器。
图7a至图7c示出了配备有示例性储存器的飞行器。
图8a至图8d示出了配备有示例性锚的飞行器。
图9a和图9b示出了配备有示例性螺钉驱动组装件的飞行器。
图10示出了配备有示例性电磁体的飞行器。
图11示出了配备有示例性粘接材料的飞行器。
图12a和图12b示出了配备有第一示例性夹持组装件的飞行器。
图13a和图13b示出了配备有第二示例性夹持组装件的飞行器。
图14示出了UAV执行垂直着陆操纵以固定到垂直表面。
图15a和图15b示出了横向可移动的夹紧装置，该夹紧装置配置成向外推动以将UAV锁牢在两个固定物体之间。
图16a示出了示例性机器人腿式UAV。
图16b示出了机器人腿式UAV接近漂浮在流体中的着陆平台。
具体实施方式
下面将参考附图描述本公开的优选实施例。附图中的组件不一定按比例绘制，而是重点在于清楚地说明本实施例的原理。例如，为了清楚和方便描述，元件的尺寸可以被夸大。此外，在任何可能的地方，在整个附图中使用相同的附图标记来指代实施例的相同或相似的元件。在以下描述中，没有详细描述公知的功能或构造，因为它们可能以不必要的细节模糊本公开。说明书中的任何语言都不应被解释为表示任何未要求保护的元件对于实施例的实践是至关重要。
除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的引用并非旨在限制，而是单独地指代落入该范围内的任何值和所有值，并且在该范围内的每个单独的值被并入说明书中，如同其被本文单独引用一样。当伴随数值时，词语“约”，“近似”等应被解释为表示本领域普通技术人员理解为出于预期目的而令人满意地操作的偏差。这里提供的值和/或数值的范围仅作为示例，并不构成对所述实施例的范围的限制。这里提供的任何示例或示例性语言(“例如”、“诸如”等)的使用仅旨在更好地说明实施例，而不是对实施例的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表示任何未要求保护的实施例对于实施例的实践是至关重要的。
在以下描述中，应当理解诸如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“侧面”、“前面”、“后面”等术语是出于方便且不应解释为限制性术语的词语。对于本公开，以下术语和定义适用：
术语“空中车辆”和“飞行器”是指能够飞行的机器，包括但不限于固定翼飞行器、无人机、可变翼飞行器和垂直起飞和降落(VTOL)飞行器。
术语“和/或”表示由“和/或”连接的列表中的任何一个或多个项目。作为示例，“x和/或y”表示三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”表示“x和y中的一个或两个”。作为另一个例子，“x，y和/ 或z”表示七元素集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)} 中的任何元素。换句话说，“x，y和/或z”表示“x，y和z中的一个或多个”。
术语“回路”和“电路”是指物理电子组件(例如，硬件)和任何软件和/ 或固件(“代码”)，固件(“代码”)可以配置硬件，由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联。如这里所使用的，例如，特定处理器和存储器可以包括当执行第一组一行或多行代码时的第一“电路”，并且可以包括当执行第二组一行或多行代码时的第二“电路”。如本文所使用的，电路“可操作”以执行功能，无论何时电路都包括必要的硬件和代码(如果有必要)，而不管功能的执行是否被禁用或未被启用(例如，通过用户可配置的设置、工厂修整等)。
这里使用的术语“通信”和“进行通信”包括将数据从源传送到目的地并将数据传送到通信介质、系统、信道，网络、装置、电线、电缆、光纤、电路和/或链接以传达到目的地。这里使用的术语“通信”表示如此传送或传递的数据。这里使用的术语“通信”包括通信介质、系统、信道、网络、装置、电线、电缆、光纤、电路和/或链路中的一个或多个。
这里使用的术语“耦合”，“耦合到”和“与…耦合”各自表示两个或更多个装置、设备，文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒体、组件、网络、系统、子系统和/或手段之间的关系，构成以下中的任何一个或多个：(i) 无论是直接或通过一个或多个其他装置、设备、文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒体、组件、网络、系统、子系统和/或手段的连接；(ii)无论是直接或通过一个或多个其他装置、设备、文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒体、组件、网络、系统、子系统或手段的通信关系；和/或(iii)功能关系，其中任何一个或多个装置、设备、文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒体、组件、网络、系统、子系统或手段的操作取决于，全部或部分地，关于其中任何一个或多个其他的操作。
这里使用的术语“数据”表示任何标记、信号、记号、符号、域、符号集、表示以及表示信息的一种或多种任何其他物理形式，无论是永久的还是临时的，无论是可见的、听觉的、声学的、电的、磁的、电磁的或以其他方式表现出来。术语“数据”用于表示一种物理形式的预定信息，包括一种或多种不同物理形式的相应信息的任何表示和所有表示。
这里使用的术语“数据库”表示相关数据的有组织的主体，而不管数据或其组织的主体的表示方式。例如，相关数据的有组织的主体可以是表、图、网格、分组、数据报、框架、文件、电子邮件、消息、文档、报告、列表或任何其他形式中的一个或多个的形式。
术语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”。本文描述的实施例不是限制性的，而仅是示例性的。应当理解的是，所描述的实施例不必被解释为相对于其他实施例是优选的或更具优势。此外，术语“本发明的实施例”、“实施例”或“发明”不要求本发明的所有实施例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。
术语“存储器装置”表示存储供处理器使用的信息的计算机硬件或电路。存储器装置可以是任何合适类型的计算机存储器或任何其他类型的电子存储介质，诸如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、光盘只读存储器(CDROM)、电光存储器、磁光存储器、可编程只读存储器 (PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、计算机可读介质等。
这里使用的术语“网络”包括所有类型的网络和互联网路，包括因特网，并且不限于任何特定网络或互联网。
术语“处理器”表示处理装置、设备、程序、电路、组件、系统和子系统，无论是以硬件、具体表现的软件或两者实现，还是是否可编程的。术语“处理器”包括但不限于一个或多个计算装置、硬连线电路、信号修改装置和系统、用于控制系统的装置和机器、中央处理单元、可编程装置和系统、现场可编程门阵列、专用集成电路、片上系统、包括分立元件和/或电路的系统、状态机、虚拟机、数据处理器、处理设施以及前述的任何组合。处理器可以是例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理(DSP)处理器、专用集成电路(ASIC)。处理器可以耦合到存储器装置或与存储器装置集成。
本文公开了一种具有地面操纵系统的飞行器，该地面操纵系统能够被部署到远程区域以执行例如目标物体的地面操纵。例如，配置有铰接臂和末端执行器的飞行器可以飞行到航路点。在航路点处，飞行器可以降落在目标物体邻近/ 附近的地面上。一旦在地面上，飞行器可以固定到地面，以便进行基于地面的机器人操纵任务。一旦固定到地面，可以用类似于UGV机器人系统的方式使用铰接臂和末端执行器。
所公开的飞行器和地面操纵系统提供许多优点。首先，飞行器可以飞到UGV 机器人系统无法使用的航路点，UGV机器人系统需要一条通往目标物体的清晰地面路径。第二，固定在地面上的飞行器消除了空中操纵固有的浮动基座动力学。最后，定位在地面上的飞行器更适合于促进额外的连接(例如，机械、电气、通信等)以提供附加功能。事实上，次飞行器部署到航路点以支撑主飞行器。例如，次飞行器可以通过输送辅助电力以用作飞行器机器人臂部件的辅助电源，以支持更长的任务(例如，操作时间)。然而，将飞机牢固接地通常比 UGV更具挑战性，UGV受益于更有利的尺寸重量和功率(SWaP)限制。也就是说，在适度平坦的地面上，UGV以显著更高的效率行驶，因此UGV可以更重。该质量可用于与地面产生有利的摩擦，从而将UGV固定到地面。
如将讨论的，本文公开的地面操纵系统和各种地面固定技术可以被配置为改进系统以附接到能够承载其系统重量的任何飞行器，制造不断改进的低成本飞行器，以备将来使用。在某些方面，地面操纵系统和飞行器可共享处理器，或使用单独的专用处理器(即，一个处理器用于飞行操作，一个处理器用于操作地面操纵系统)。所公开的地面操纵系统可用于与各种飞行器配置的连接，尤其包括多转子消费型VTOL无人机。
与地面操纵系统一起使用的合适的飞行器包括图1a中所示的多转子VTOL UAV100。如图所示，UAV 100通常包括机身102(例如，机体或其他结构)，从机身102径向延伸的多个转子悬臂104(例如，纵向悬臂)、起落架110和多个推进器108。尽管在整个附图中示出了多转子VTOL UAV，但是本公开的教导可以类似地应用于其他飞行器，包括固定翼飞行器。
机身102可以与多个转子悬臂104中的每一个的近端耦接，使得多个转子悬臂104的远端从机身102径向延伸。机身102和多个转子悬臂104可以制造为单个单元，或者作为彼此耦接的单独组件。多个转子悬臂104中的每一个的远端可以与推进器108耦接，推进器108中的每一个被示为升力马达108a，升力马达108a与螺旋桨108b耦接并且被配置为驱动/旋转螺旋桨108b。所述多个推进器108中的每一个可以放置在转子悬臂104的远端并且取向成向下引导推力(方向A)以提供升力。升力马达108a可以是经由电子速度控制器(ESC) 106控制的电动马达。为此，ESC 106也可以设置在每个转子悬臂104上(或与其集成)，例如，邻近升力马达108a。虽然UAV 100被示为具有八个推进器 108(即，八转子飞行器)，但是本领域技术人员将理解，可以使用额外的或更少的推进器108来实现期望的功能并且取决于例如推力要求。例如，图3a示出了类似的UAV，但其具有六个推进器108(即，六转子飞行器)。
虽然在每个转子悬臂104的远端处示出了升力马达108a，但是升力马达108a (或单个升力马达108a)可以替代地定位在机身102处并且被配置为经由齿轮箱和/或经由升力马达108a与一个或多个螺旋桨108b之间的驱动轴驱动(旋转) 一个或多个螺旋桨108b。此外，尽管每个转子悬臂104被示出为仅具有单个推进器108，但是可以在每个转子悬臂104的远端处设置多个推进器108。例如，横向构件可以定位在每个转子悬臂104的远端处，并布置成使推进器108彼此间隔开(例如，垂直于转子悬臂104的长度)或以其他方式防止螺旋桨108b之间的干扰(例如，交错/重叠配置)。UAV 100的组件可以由金属、复合材料或其组合制成。
虽然起落架110被示出为沿着机身102的周边定位的多个刚性支柱112，但是多个支柱112可以替代地沿着UAV 100的外周边定位(例如，每个转子悬臂 104的远端处)经由较大的地面占地以增加地面稳定性。例如，如图3a所示，每个支柱112的近端可以耦接到转子悬臂104，而每个支柱112的远端接触地面。根据地面地形，如下所述，可以在起落架110上增加额外组件，诸如滑橇、轮子、接地板或圆盘等。例如，当呈现不稳定的地面(例如，沙、松散泥土等) 时，一个或多个接地板(或盘)可以定位在每个支柱112的远端处，以增加每个接地点的占地面积。在另一个示例中，两个或更多个支柱112可以在其远端处经由轨连接。
在某些方面，支柱112可以从UAV 100(例如，经由转子悬臂104)移除(例如，可移除地耦接)以便于支柱112的更换和/或互换。例如，支柱112可以在损坏时或根据地面类型进行更换。也就是说，某些地面可能要求支柱112采用不同类型的接地表面，例如，大的占地面积(例如，地面接触板)或者提供配置有特定地面固定技术的支柱112，该支柱实例在下面结合图9a至图16b描述。虽然在附图中示出为单独的组件，但是每个支柱112及其附属的转子悬臂104 可以替代地制造为单个单元。
图1b示出了用于UAV 100的示例性飞行器控制系统114的框图。飞行器控制系统114配置成控制UAV 100的各种飞行器组件和功能。如图所示，UAV 100 包括一个或者更多个飞行器处理器116，其与至少一个存储器装置118、地面操纵系统134、飞行控制器120、无线收发器122和导航系统124通信地耦接。飞行器处理器116可以配置成至少部分地基于存储到存储器装置118的指令(例如，软件)和一个或多个数据库(例如，硬盘驱动器，闪存等)执行一个或多个操作。
飞行器控制系统114可以进一步包括其他期望的服务，诸如与天线132耦接的无线收发器122，以在UAV 100和远程资源130(例如，基站或便携式电子装置，诸如智能手机、平板电脑和笔记本电脑)之间通信数据。例如，UAV 100 可以通过网络128与远程资源130通信数据(处理的数据、未处理的数据等)。在某些方面，无线收发器122可以被配置为使用一个或多个无线标准，诸如蓝牙(例如，工业、科学和医疗(ISM)从2.4GHz至2.485GHz频段内的短波长、超高频(UHF)无线电波)、近场通信(NFC)、Wi-Fi(例如，电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准)等(例如，与远程资源130)进行通信。远程资源 130可以促进对UAV 100及其有效载荷(包括地面操纵系统134和情报、监视和侦察(ISR)有效载荷126)的监视和/或控制。
飞行器处理器116可操作地耦接到飞行控制器120以响应经由无线收发器 122从操作员、自动驾驶仪、导航系统124或其他高级系统发出命令，控制各种致动器的操作(例如，控制任何飞行表面的移动)和/或升力马达108a(例如，经由ESC 106)。在某些方面，飞行器处理器116和飞行控制器120可以集成到单个组件中或电路中。在操作中，飞行控制器120可以在飞行的各个阶段(例如，起飞、巡航、着陆)经由ESC 106动态地(即，实时地或接近实时地)并且独立地调节来自每个转子悬臂104上的每个推进器108的推力以控制UAV 100 的滚转、俯仰或偏航。换句话说，飞行控制器120可以独立地控制给定转子悬臂104上的每个升力马达108a，以针对每个升力马达108a产生期望的升力推力。例如，飞行控制器120可以改变螺旋桨108b的每分钟转数(RPM)和/或在需要时改变转子叶片的桨距。具体地，升力马达108a可以通过调节经由ESC 106从电源(例如，电池组或蓄电池组)供给每个电动升力马达108a的功率来控制。
飞行器处理器116可以可操作地耦接到导航系统124，导航系统124可以包括与惯性导航系统(INS)124b和/或惯性测量单元(IMU)124c通信耦接的全球定位系统(GPS)124a，全球定位系统可包括一个或多个陀螺仪和加速度计。 GPS124a具有绝对无漂移方位值，该值可用于重置INS方案或者可以通过使用诸如卡尔曼滤波器的数学算法与其混合。导航系统124尤其可以将惯性稳定数据通信到飞行器处理器116，飞行器处理器116可用于促进地面操纵系统134的操作。在某些方面，GPS124a可以是(或包括)差分全球定位系统(DGPS)。DGPS提供改进的位置精度；得到约10厘米的精度。DGPS使用固定的地基参考站的网络来广播GPS卫星系统指示的方位与已知固定方位之间的差异。这些站广播测量的卫星伪距和实际(内部计算的)伪距之间的差异，并且接收站可以通过相同量校正它们的伪距。数字校正信号通常通过短程地基发射机进行局部广播。
为了收集数据和/或监测区域，UAV 100可以进一步配备有ISR有效载荷 126，ISR有效载荷126包括例如一个或多个摄像机126a(例如，包括光检测和测距(LIDAR)装置的光学仪器，该光学仪器用于记录或捕获图像和/或视频)、音频装置126b(例如，麦克风、回声定位传感器等)和其他传感器126c以便于 ISR功能并提供ISR数据(例如，照片、视频、音频、传感器测量等)。ISR有效载荷126可操作地耦接到飞行器处理器116，以便于在ISR有效载荷126和飞行器处理器116之间进行ISR数据的通信。可以使用ISR数据来导航UAV 100 和/或控制地面操纵系统134的操作。ISR有效载荷126可以经由万向节系统可旋转地且可枢转地耦接到例如机身102(或另一个结构组件，诸如转子悬臂104)，以使ISR有效载荷126能够朝着目标区域被取向。ISR数据可以经由无线收发器 122通过网络128从UAV 100动态地或周期性地通信到远程资源130，或者存储到存储器装置118以供稍后访问或处理。
飞行器处理器116可以与地面操纵系统134可操作地耦接，以提供地面操纵系统134(例如，其致动器、一个或多个处理器和/或传感器)与飞行器处理器116之间的双向通信。在操作中，飞行器处理器116可以将控制命令数据通信到地面操纵系统134并且接收与地面操纵系统114与表面接触和目标物体的方位感测有关的反馈数据。例如，命令可以至少部分地基于来自操作员、自动驾驶仪、导航系统124、ISR有效载荷126或其他高级系统的命令而被从飞行器处理器116通信到地面操纵系统134。
UAV 100可以配备有地面操纵系统134以产生配备有臂的UAV 200，其示例在图2a至图2c中示出。具体地，图2a和图2b示出了配备有臂的UAV 200，其中地面操纵系统134分别处于收起位置(例如，当配备有臂的UAV 200导航到航路点时)和伸展位置，而图2c示出了配备有臂的UAV200具有一组双铰接臂206。虽然本公开主要描述了用于配备有地面操纵系统134的UAV 100的地面固定装置和方法，但是所公开的地面固定装置和方法可以与任何UAV100一起使用，该任何UAV具有需要稳定的着陆和/或地面稳定性的有效载荷。在一个示例中，视觉系统可能需要稳定的环境/着陆以捕获清晰的图像。在另一个示例中，将UAV 100锁牢地且牢固地固定到地面可以用于阻尼和/或抑制由有效载荷使用引起的振动(或其他力)；诸如，如果UAV 100配备有设计用于放出抛射体或其他材料的装置，则可能发生反冲。
如图所示，地面操纵系统134可以包括安装结构202、铰接臂206(例如，机器人附肢或“机器人臂”)，以及末端执行器204以操纵目标物体210(例如，工件、IED等)。各种硬件，诸如安装结构202、末端执行器204和铰接臂206，可以由一种或多种轻质材料制成，包括金属、金属合金、塑料(例如，3d打印塑料)，和/或复合材料制成。
安装结构202可被配置成，例如，使用一个或多个万向节系统、U形支架、导轨和/或滚珠轴承，使铰接臂206相对于机身102枢转和旋转(例如，围绕垂直于X-Y平面的轴线—z轴线)。安装结构202的尺寸和形状可以设计成耦接到机身102的上表面。
铰接臂206可以在其近端处耦接到安装结构202，而末端执行器204可以耦接到铰接臂206的远端。为能够实现多个自由度(“DOF”)移动的移动，铰接臂206可以包括使用多个铰链或枢轴关节206b端对端连结(如图所示)的多个臂段206a(无论是线性的、弯曲的还是成角度的)。铰接臂206的功能用于增加末端执行器204和机身102之间的距离。为此，一个或多个臂段206a可采用伸缩悬臂，伸缩悬臂可采用致动器组装件，诸如通过电动马达或其他致动器驱动的滚珠螺钉/螺母组装件(例如，通过调节长度)。
可以使用一个或多个致动器来控制铰接臂206以及地面操纵系统134的其他组件。致动器可以是，例如线性(直线)、旋转(圆形)或振荡致动器中的一个或多个，其可以通过电气、气动和/或液压技术中的一个或多个驱动(例如，在飞行器处理器116或单独的处理器的控制下)。例如，致动器可以采用，例如无刷DC后驱动的电动马达。铰接臂206可以为其每个自由度配备有一个或多个编码器(例如，18位单回转旋转编码器)，以确保铰接臂206的精确定位。在这种情况下，机组处理器116可以使用编码器确定末端执行器204和铰接臂206 的方位或位置。可以在每个铰链或枢轴关节206b处提供内部离合器，以防止在铰接臂206超载时损坏铰接臂206。
末端执行器204是地面操纵系统134的一部分，与目标物体210和环境相互作用。末端执行器204可以经由多个DOF连接耦接到铰接臂206。末端执行器204可以被配置为耦接或例如以其他方式接合目标物体210。例如，在UAV 100 需要拾取目标物体210的情况下，可以采用抓取器作为末端执行器204。在UAV 100必须执行修改和/或制造操作的情况下，末端执行器204可以包括诸如刷子、切割工具(例如，锯和剪刀)、钻头、砂光机、螺丝刀、喷枪和焊枪等工具。末端执行器204可以进一步包括用于监测环境的其他装置，诸如防撞传感器、相机和其他传感器，诸如提供力和压力检测的传感器。用于目标物体210的操纵、运输和安放的合适的末端执行器204包括夹子、磁铁和真空罩。
虽然配备有臂的UAV 200可以容易地导航到航路点，但是问题在于UAV受到其电池容量的限制。实际上，除了飞行所需的动力之外，操作地面操纵系统 134可以快速耗尽配备有臂的UAV 200的电池。因此，仅使用电池电力操作的配备有臂的UAV 200显著地受到功率限制，并且在某些情况下，每次充电只能提供仅仅五分钟到十分钟的操作。因此，为了提供长时间操作，需要一个系统来为配备有臂的UAV 200提供补充电力。提供补充电力的一个选择是采用系绳系统，由此，电缆(例如，系绳的一部分)将配备臂的UAV 200与远程电源(例如，在远程资源130处)连接。然而，系绳UAV的局限性在于UAV受到系绳的长度的限制，系绳可能缠绕在远程电源和航路点之间的树木、结构和其他障碍物中。然而，用于处理在UAV中较长的系绳的示例性技术由共有的美国专利申请No.2016/0144958描述，该申请于2014年5月19日提交并题为“Tethered Aerial Systems for Data Gathering”。
为了消除对系绳的需要，可以经由一个或多个次UAV(诸如图3中示出的辅助电力UAV 300)向配备有臂的UAV 200提供辅助电力。可以理解的，辅助电力UAV 300与图1a的UAV100和图2a的配备有臂的UAV 200(减去地面操纵系统134)共用多个飞行组件。共同飞行组件可以包括，例如机身102、多个转子悬臂104、多个推进器108(每个可以耦接到ESC 106)和起落架110(包括其支柱112)。然而，辅助电力UAV 300进一步包括辅助电池302，用于经由电缆304和电连接器306向配备有臂的UAV 200(或另一个主UAV)供应电力。辅助电池302可以耦接到机身102和/或在机身102上。
在某些方面，电连接器306可以采用磁耦合以在电连接器306和配备有臂的UAV200的相应电连接器308之间提供快速且可靠的连接。例如，电连接器 306可以采用一组磁铁306a和多个电引脚连接器306b(例如，弹簧针)。该组磁体306a可以配置成与配备有臂的UAV 200的电连接器308上的一组相应的磁体配合。为了保持正确的引脚对准并确保正确的极性，一组磁体306a中的两个磁体中的每一个可以具有相反的极性，使得电连接器306仅能够以特定取向与电连接器308配合。多个电引脚连接306b可以用于向配备有臂的UAV 200传送电力和/或数据。例如，当使用四个引脚时，两个外部双引脚可用于从辅助电力 UAV 300向配备有臂的UAV 200供应电力(正电与中性(neutral))，而两个内部双引脚可用于在它们之间交换数据。
参考图3b，当配备有臂的UAV 200降落在航路点时，一个或多个辅助电力UAV 300可以导航到并降落在航路点上以提供辅助电力。例如，辅助电力UAV 300可以在配备有臂的UAV 200附近着陆(例如，在电缆304的长度内)，以经由电缆304和一个或多个电连接器306和相应的电连接器308向配备有臂的UAV 200提供额外的动力。如图所示，虽然多个电连接器308可以设置在配备有臂的 UAV 200上，但具有单个电连接器308的电缆310也可以配置成与多个电连接器306耦接。在某些方面，电缆310可以被省略并且一个或多个电连接器308可以定位在机身102上。在某些方面，UAV阵列可以经由网状结构物理地附接到配备有臂的UAV 200，以提供额外功能。在某些方面，配备有臂的UAV 200 和辅助电力UAV 300的一个或两个均可以采用混合系统来提供额外的电力。共有的美国专利申请No.62/444，548描述了示例性混合系统，该申请于2017年1 月10日提交并题为“Vertical Lift by SeriesHybrid-Propulsion”。
为了提供辅助电力的持续供应以支持更长的任务，可以使用标签团队方法，其中多个辅助电力UAV 300在航路点和远程资源130之间行进。在标签团队方法中，多个辅助电力UAV 300可以被部署，其中一个辅助电力UAV 300向配备有臂的UAV 200供电，而剩余的辅助电力UAV 300在远程资源130处为其电池 (包括其辅助电池302)再充电。可以理解的，标签团队方法中所需的辅助电力 UAV 300的数量是辅助电力UAV 300的操作时间和对辅助电力UAV 300再充电所需的时间的函数。例如，如果辅助电力UAV 300在需要为其电池再充电之前可以供电持续15分钟，并且再充电需要75分钟，则连续供电操作需要六(6) 个辅助电力UAV300，每个在远程资源130处都有自己的充电站。充电站可以是接触式充电站或非接触式充电站(例如，采用一种或多种感应充电技术)。标签团队方法(通过适当的时间表管理)提供了使多个辅助电力UAV 300同时可用于执行并行任务的优点。
在配备有臂的无人机200以接近阳光(或其他等效光)的方式操作的情况下，一个或多个太阳能电池板可以安装在配备有臂的UAV 200或辅助电力UAV 300上以延长电池寿命。示例性太阳能飞行器配置和技术由共有的美国专利申请 No.2017/0331323(该申请于2017年5月12日提交并题为“Solar Power System and Method Thereof”)和2016/0311545(该申请于2016年4月21日提交并题为“Solar-Powered Aircraft”)描述。在某些方面，次UAV可用于输送多个太阳能电池板以产生太阳能电池板阵列。
除了解决动力需求之外，配备有臂的UAV 200可以固定到地面以便于基于地面的机器人操纵任务。出于本公开的目的，术语“地面”不限于地球，而是指代稳定且静态的力学地面，其可以是沙子、泥土、草、玻璃、混凝土、钢、大理石地板等。可以理解的，以下地面固定系统和技术的某些方面更适合于特定类型的地面。此外，虽然地面通常被示为水平地面，但是可以使用具有任何取向的任何稳定且静态的力学地面，诸如靠近目标物体210的垂直墙壁或窗户；结合图14描述其示例。
公开了用于将UAV 100(例如，配备有臂的UAV 200和辅助电力UAV 300) 锁牢到地面的数个地面固定系统和技术。地面固定技术尤其包括选择性地控制多个推进器108以产生将UAV 100推向(朝向)地面的力，从而增加UAV 100 着陆时(即，一旦在地面上)的重量，并且使用一个或多个附接装置(例如，经由其支柱112)将UAV 100物理地附接到地面。
参考图4，飞行器处理器116可以指示多个推进器108中的一个或多个产生向上的推力(即，在方向A'上)。也就是说，如果多个螺旋桨108b中的每一个在飞行期间顺时针旋转，则可以逆时针驱动多个螺旋桨108b以将UAV 100锁牢在地面上。在某些方面，可以根据(例如，通过目标物体210)施加在地面操纵系统134上的力来驱动多个推进器108，以抵消平衡其重量。图4的推力固定方法可以通过几乎任何类型的地面506来使用。
如上所述，UGV利用其相对大的质量来产生与地面的增加的摩擦力。对于固定的摩擦系数，增加的质量导致增加的保持力。在UAV 100必须保持相对轻重量的情况下，增加UAV100(例如，配备有臂的UAV 200)着陆时的重量可以使用次UAV 508(例如，辅助电力UAV300)来实现。换句话说，次UAV 508 可以输送额外的质量以补充UAV 100。增加的质量方法可以与几乎任何类型的地面506一起使用。
参考图5a至图5d，UAV 500可以设置有柔性着陆带502，柔性着陆带502 从UAV 500展开以在地面506上为一个或多个次UAV 508提供着陆区域。在未使用中，着陆带502可以围绕锁牢到UAV 500的主轴机构504滚动。主轴机构 504可以配置成将着陆带502锁牢到UAV500，由此主轴机构504可以在航路点着陆时脱离，以释放(例如，解开)着陆带502。更具体地，图5a示出了处于卷起和收起配置的着陆带502，而图5b示出了从UAV 500释放但尚未处于部署配置的着陆带502。图5c示出了处于卸载部署配置中的着陆带502，而图5d示出了处于部署配置并且加载有次UAV 508的着陆带502。当次UAV 508是辅助电力UAV 300时，辅助电力UAV 300还可以经由一个或多个电连接器306向 UAV 500供应电力(或其他功能)。
着陆带502可以由柔性材料形成，诸如塑料、聚氯乙烯(PVC)、尼龙、尿烷等。例如，着陆带502可以被配置为柔性材料的可卷曲垫。在一个方面，着陆带502可以由切割成四边形形状的两片材料形成，两片材料在所有四个侧面处彼此熔合(或以其他方式密封)以形成内腔。可以在与UAV 500邻近的着陆带502上提供气体入口，以允许内腔填充气体(例如，空气或非爆炸性惰性气体，例如氮气、二氧化碳(CO2)或其组合)。为了在着陆时展开着陆带502，可以将空气引入到着陆带502，从而使着陆带502膨胀和展开。可以通过空气泵或化学反应(例如，加热元件点燃化学炸药)或充满气体的加压气缸来供应气体。化学炸药可以包括硝基胍、稳相硝酸铵(NH4NO3)或其他非金属氧化剂和富氮燃料(例如叠氮化钠、四唑、三唑及其盐)的推进剂组合。另一方面，着陆带502的纵向边缘可以包括嵌入的半脊线，当着陆带502被收起并锁牢时，该半脊线可以卷成线圈，但是当释放以展开着陆带502时，该半脊线可以恢复到展开状态。在某些方面，着陆带可以在着陆之前被释放和被部署(例如，当 UAV离地面约1米时)，使得着陆运动有助于展开/摊开着陆带502。UAV配备有机器人臂(例如，地面操纵系统114)时，机器人臂可以用于帮助部署(打开 /展开/摊开)着陆带502，这可以允许在飞行期间更好地(例如，更紧凑/更锁牢) 打包。着陆带502可以通过致动器耦接到UAV，使得一旦任务完成，着陆带502 可以被释放、丢弃并留下。与致动器不同，着陆带502可以通过一个或多个易碎组件耦接到UAV，该易碎组件可以被破坏以拆卸着陆带502。机器人臂也可以用于帮助拆卸着陆带502。此外，机器人臂能够在围绕UAV的区域附近挖掘并且运送材料以向着陆带502增加质量。例如，如果UAV落在沙子、泥土或其他松散材料上，则机器人臂可以从地面运输材料到着陆带502。
代替着陆带502，一个或多个次UAV 508可以被配置为通过着陆在UAV 500 上，无论是直接降落在顶部还是降落在与UAV 500耦合的结构上，以增加质量到UAV 500。参考图6a和图6b，例如，UAV 600可以设置有一个或多个支撑结构602，以支撑额外质量的放置。如图所示，一个或多个支撑结构602可以是从机身102径向延伸的大致平面结构。例如，一个或多个支撑结构602可以使一个或多个次UAV 508能够通过着落在支撑结构602上或者将重物释放(降低) 到支撑结构602上来向UAV 600增加质量。例如，如图6b中所示，次UAV 508 可设置有绞盘608，以经由引线604将重物606(或电池组)降低到支撑结构602 上。在另一方面，次UAV 508可简单地着落在支撑结构602上，在这种情况下，次UAV 508也可以向UAV 600供应电力。支撑结构602在概念上类似于上述着陆带502，除了它由刚性连杆或片材制成。因此，支撑结构602可以被配置为通过围绕铰链旋转摊开，而不是展开。支撑结构602可摊开，铰接在腿部。支撑结构602可通过弹簧或通过使用重力安装，使得单个触发机构将使结构摊开。
参考图7a至图7c，UAV 700可提供有储存器702以容纳流体或颗粒(例如，沙子、砾石等)。例如，与储存器702流体地耦接的加注颈704可以从机身102 的顶部表面穿过UAV700(例如，机身102)，并且终止于储存器702。具体地，图7a示出了具有空储存器702的UAV700，图7b和图7c分别示出了UAV 700 具有部分填充的储存器702和填充的储存器702。储存器702可以形成为刚性储存器或柔性囊状储存器。储存器702可以通过位于UAV 700上的泵或由次UAV 508填充流体。例如，泵可以经由耦接到加注颈704的软管706抽取流体(例如，来自附近的水源)直到储存器702充满。可替代地，一个或多个次UAV 508可以经由软管706和加注颈704用流体或颗粒填充储存器702来向UAV 700增加质量。可以理解，当使用柔性囊状储存器时，在填充流体之前，可以将柔性囊状储存器折叠成非常小的部件。与着陆带502一样，储存器702可以通过一个或多个致动器和/或易碎组件耦接到UAV，致动器和/或易碎组件可以被致动或破坏以从UAV拆卸储存器702。机器人臂也可以用于帮助拆卸储存器702。因此，一旦任务完成，储存器702可以被释放、丢弃并留下。
在UAV 100必须保持相对轻重量并且在着陆时增加UAV 100(例如，配备有臂的UAV200)的重量不可行或不期望的情况下，UAV 100可以被配置为物理地附接地面506。例如，UAV 100可以经由电缆锚固到地面506，和/或一个或多个支柱112(或起落架110的其他组件)可以设置有地面固定机构。
参考图8a至图8d，UAV 800可以被配置为将锚802下降或推进到地面506 中。锚802可以是，例如从预定高度下降的尖锐重物，使其穿过并嵌进地面506。在某些方面，可以使用例如弹簧或炸药以向地面506推进锚802，以将锚802推进到地面506。如图所示，锚802可以经由引线604(例如，绳索、电缆、电线、带子、线、绳、细绳等)耦接到定位在UAV 800上的绞盘608。一旦锚802已经嵌进地面506中，绞盘608可以被激活以在UAV 800降落到锚802(例如，在其顶部)时用绞盘拉引线604。绞盘608还用于导航UAV 800到地面506。为了确保UAV 800锁牢地固定到地面506，可以驱动绞盘608，直到机身102和地面506之间的引线604的部分被拉紧(tight)。为了释放锚802，可以致动致动器以使锚802(或引线604)去耦。在另一个示例中，绞盘608可以被超速驱动直到UAV 800从锚802脱离(例如，经由引线604中的或者在到锚802的耦合处的易碎连杆)。锚定方法非常适合于半固体的地面表面506，例如泥土、沙子等。
参考图9a和图9b，地面固定机构可以采用螺钉固定技术将UAV耦接到地面506上。例如，支柱112中的一个或多个可以设置有螺钉910，螺钉910可以通过电动马达(或其他致动器)将其驱动到地面506中。更具体地，支柱112 可以设置有接地接触板902以支撑螺钉驱动组装件914。螺钉驱动组装件914可以经由电缆912耦接到飞行器控制系统114和/或电源，电源可以用于选择性地向螺钉驱动组装件914供应电力。具体地，图9a示出了处于脱离方位的螺钉驱动组装件914(即，支柱112未锁牢到地面506)，而图9b示出了处于接合方位的螺钉驱动组装件914(即，支柱112锁牢到地面506)。
如图所示，螺钉驱动组装件914通常包括上驱动机构904、下驱动机构906、一组导轴908和螺钉910。上驱动机构904和下驱动机构906可以通过该组导轴 908彼此耦接。例如，该组导轴908可以与下驱动机构906固定耦接，并与上驱动机构904可滑动地耦接，以在操作期间将上驱动机构904引导向下驱动机构 906。
上驱动机构904可以包括马达和传动装置(例如，耦接到螺钉910的头部)，以相对于上驱动机构904和下驱动机构906旋转螺钉910。螺钉910可以螺纹接合下驱动机构906，从而使螺钉910在旋转时沿方向A(朝向地面506)行进。当螺钉910旋转时，螺钉910穿过接地接触板902中的开口(例如，孔)并进入地面506。可以理解的，当螺钉910旋转时，上驱动机构904沿着导轴908向下滑动，直到其遇到下驱动机构906。为了防止电动马达超速驱动，可以提供电流传感器以测量电缆912中的电流。在达到预定的电流阈值极限(由电流传感器测量)时，这表示螺钉910已经横穿到其终端，飞行器处理器116可以切断电动马达的电力。当螺钉驱动组装件处于接合位置时，可以反向驱动电动马达以使螺钉驱动组装件914脱离，从而从地面506拧下螺钉910。在另一方面，可以提供易碎连杆，使得电动马达可以被超速驱动(例如，超过预定的电流阈值极限)直到螺钉驱动组装件914的易碎连杆断裂/断开。在某些方面，螺钉驱动组装件914或其他组件(例如，螺钉910)可以是可更换的，从而使操作者能够在螺钉变钝时更换螺钉910或更换螺钉和断开的易碎连杆。螺钉固定方法非常适用于半固体的地面506，例如泥土、沙子等，或者，取决于螺钉910的类型，固体(例如，水泥、砖等)。
参考图10，地面固定机构可以采用电磁技术以将UAV耦接到地面506。例如，支柱112中的一个或多个可以在接地接触板902上或其中设置有电磁铁 1002。虽然图10示出了接地接触板902，但是电磁体1002可以直接耦接到一个或多个支柱112，从而不需要接地接触板902。电磁铁1002可以经由电缆912 耦接到飞机控制系统114和/或电源，电源可以用于选择性地向电磁铁1002供电，从而选择性地接合/脱离电磁铁1002。电磁铁设计用于特定的保持力，因此可以固定在铁质表面上，但会消耗大量的电力。因此，辅助电力UAV 300可以耦接到UAV以提供额外的电力。电磁方法非常适合于铁质(诸如铁、钢等)地面506。 (诸如车辆，无论是陆地、空中或海上车辆)。在不希望或不需要电磁铁的情况下(例如在牺牲/一次性使用的UAV中的情况)，可以使用永磁体，诸如稀土磁体(例如，钕(NdFeB)磁体)。
参考图11，地面固定机构可采用粘接材料技术将UAV耦接到地面506。如图所示，接地接触板902的地面接触表面(即，下侧)可以用粘接材料1102衬垫以与地面506形成粘接。合适的粘接材料1102包括，例如吸盘(无论是被动式的还是经由泵的主动式的)、粘合剂和仿生装置，诸如由Mark R.Cutkosky的美国专利No.7,762,362且其题为“Climbing withDry Adhesives”所描述的仿生装置。粘接材料方法非常适用于干净的和无孔的地面506，诸如抛光石、玻璃、钢、涂漆表面(诸如车辆)等。
在另一方面，地面固定机构可以采用夹持技术将UAV耦接到地面506。如图12a、图12b、图13a和图13b所示，例如，UAV可以设置有致动腿，该致动腿将UAV夹持到地面506的突出特征1210。夹紧方法非常适合于不平坦且包括一个或多个突起(例如，岩石、树桩等)的地面506。
参考图12a和图12b，第一夹持技术被示出为具有横向可移动的夹紧装置 1212的致动腿。具体地，支柱112可设置有横向可移动的夹紧装置1212，横向可移动的夹紧装置1212具有杆驱动致动器1202和螺纹杆1204，螺纹杆1204具有枢转地附接到螺纹杆1204的远端(例如，在枢轴点A处)的脚1206。脚1206 可进一步包括在脚1206的特征接触表面处的夹紧材料1208，以减少与突出特征 1210的表面的摩擦并使其符合突出特征1210的表面。螺纹杆1204可以经由杆驱动致动器1202横向移动。杆驱动致动器1202可以包括电动马达和齿轮装置以接合螺纹杆1204的螺纹(例如，在蜗轮布置中)。杆驱动致动器1202的电动马达可以经由电缆912耦接到飞行器控制系统114和/或电源，电源可以用于选择性地向杆驱动致动器1202电动马达供电。
参考图12b，示出了UAV，其中横向可移动的夹紧装置1212处于脱离方位(左)和接合方位(右)。注意，在接合方位，横向可移动的夹紧装置1212被驱动朝向突出特征1210，直到接触以将UAV夹紧到突出特征1210。此外，脚 1206枢转以符合突出特征1210的表面的角度，同时夹紧材料1208符合突出特征1210的形状/纹理。在另一方面，螺纹杆1204可以使用关于螺钉驱动组装件 914描述的布置来驱动，但是旋转90°。
参考图13a和图13b，第二夹持技术被示出为具有枢转可移动的夹紧装置的致动腿。具体地，支柱112可以设置有枢转臂1302，枢转臂1302具有在近端处枢转地耦接(枢转点B)到支柱112的第一部分1302a，以及在近端处枢转地耦接(枢转点C)到第一部分1302a的远端的第二部分1302b。第一部分1302a和第二部分1302b可以是线性的(如图所示)、弯曲的或成角度的。第二部分1302b 可以进一步包括在第二部分1302b的特征接触表面处(例如，在第二部分1302b 的一侧)的夹紧材料1208，以减小与突出特征1210的表面间的摩擦并与突出特征1210的表面相符。枢转臂1302可被配置为使用例如一个或多个致动器在枢转点B和C处枢转。
参考图13b，示出了UAV，其中枢转可移动的夹紧装置处于脱离方位(左) 和接合方位(右)。注意，在接合方位中，每个枢转臂1302朝向突出特征1210 枢转，直到接触以将UAV夹紧到突出特征1210。此外，第二部分1302b相对于第一部分1302a枢转，以与夹紧材料1208一起符合突出特征1210的角度/表面。
虽然本公开主要描述了用于水平地面上的UAV 100的地面固定装置和方法，但如上所述，地面固定机构不必限于相对水平的表面。例如，图14示出了执行垂直着陆操纵以固定到垂直表面1404的UAV 1402。如图14所示，UAV在目标附近上仰并且固定到垂直表面1404。垂直着陆操纵可以是通常分为四个阶段。在阶段1期间，UAV 1402产生平衡推力以平行于地面1406飞行。阶段1 实际上是正常飞行模式。在阶段2期间，当UAV 1402接近垂直表面1404时， UAV 1402朝向垂直表面1404上仰，直到UAV 1402几乎垂直于地面1406。在阶段3，UAV 1402几乎垂直于地面1406并且有效地进入失速模式，此时UAV 1402开始朝向目标着陆区域1408向下(失去高度)下降。在阶段4，UAV 1402 被以其起落架抵靠在目标着陆区域1408处的壁1404取向。UAV 1402可采用减震装置来吸收与目标着陆区域1408接触时的震动，诸如结合机器人腿式UAV 1608(下文叙述)讨论的机器人腿式起落架1610。如果需要，机器人腿式起落架1610可用于感测力并符合表面。一旦UAV 1402以其起落架抵靠壁1404取向，所公开的相同固定机构也适用于此。例如，如果壁是具有光滑表面(例如，玻璃、金属等)的建筑物，则粘接材料技术可以采用吸盘、仿生装置等。虽然垂直表面1404被示为垂直于在地面1406，但任何倾斜表面(负度或正度)也可以起作用。
参考图15a和图15b，横向可移动的夹紧装置1212可在每个螺纹杆1204的外端上配置有脚1206，使得横向可移动的夹紧装置1212配置成向外推动以在两个固定物体1502之间锁牢UAV。参考图15a，示出了UAV，其中横向可移动的夹紧装置1212处于脱离方位，而图15b示出了横向可移动的夹紧装置1212处于接合方位。注意，在接合方位，横向可移动的夹紧装置1212被驱动远离UAV 并朝向两个固定物体1502，直到接触以将UAV夹持在两个固定物体1502之间。脚1206可以枢转以符合每个固定物体1502的表面的角度，而抓紧材料1208符合固定物体1502的形状/纹理。这种布置在UAV着陆在两个固定物体1502(诸如在小巷里的两个靠近的围墙)之间的情况下是有用的。在某些方面，每个螺纹杆1204可在每个端部处包括脚1206，从而沿着UAV夹持(图12b)并向外推动(图15b)。
图16a示出了示例性机器人腿式UAV 1608，其通常是配备有机器人腿式起落架1610的UAV 100。如图所示，机器人腿式起落架1610用致动机器人腿有效地取代了传统被动飞行器起落架。机器人腿式起落架1610能够控制UAV 100 与地面(或其他结构)之间的接触的配置和动态响应，这显著增加了可以由直升机和其他VTOL飞机执行的着陆类型。机器人腿式起落架1610的每个腿可以独立控制以符合地形/着陆区域。
图16b示出了机器人腿式UAV 1608在接近漂浮在填充有流体1604(例如水)的波浪池1602中的着陆平台1606，这模拟了大风浪着陆。机器人腿式UAV 1608提供了某些优势。例如，机器人腿式UAV 1608可以在着陆在新地形上时验证表面完整性，在大风浪中着陆在相对较小的平台(例如，着陆平台1606，其大小与UAV 100的尺寸相匹配)上并且进行具有高速和高机动性着陆。机器人腿式起落架1610可以在完全着陆UAV之前测量地面稳定性。例如，在最初的基于视觉的新地形勘测中，UAV可能无法轻易区分安全地面和危险的沼泽地。然而，机器人腿式起落架1610可以在与地面的初始相互作用期间以及通过接触事件快速测量地面刚度，以验证地面完整性或取消着陆。可以理解的是，将UAV 降落在波涛汹涌的水基平台(例如，着陆平台1606)上呈现由高度可变的浮动基座动力学产生的运动学和动态挑战，以及增加由于水环境带来的任务风险。然而，机器人腿式UAV 1608通过机器人腿式起落架1610提供海上着陆能力。此外，机器人腿式起落架1610能够通过提供主动振动吸收以在较高的进入速度下实现UAV安全着陆，这可以在许多操作场景中更快地实现任务。这可以包括开发“跳跃着陆”技术，该技术在垂直、水平或横向平面上的多个步骤中去除车辆动能。
在某些方面，控制器(例如，飞行控制器120和/或飞行器处理器116)可以被配置为调节来自推进器108的推力以保持UAV平衡/稳定到达着陆表面，尤其是在水面着陆的情况下。当控制各个推进器108以在不平衡着陆表面(例如，着陆平台1606)的情况下产生推力时，可以稳定(保持与重力平行)地面固定装置。然而，当UAV固定在不稳定的平台上时，UAV可以通过单独控制推进器 108的推力水平来平衡自身。除此之外，这可以防止翻倒。可以使用陀螺仪传感器、加速度计和/或启用陀螺仪的指示器(诸如姿态指示器、陀螺地平仪、人工地平仪)来感测不平衡。机器人腿式UAV 1608还可以采用来自其他机载系统的传感器输入，诸如GPS124a(例如，DGPS)、INS124b、IMU 124c，以及用于感测俯仰、偏航、滚转和加速度的传感器(例如，陀螺仪、加速度计、磁力计等)。因此，机器人腿式起落架1610可用于在不平衡或不稳定的表面(即，水上平台、振动环境-诸如移动的飞行器、火车、地面车辆等)上平衡UAV。
以上引用的专利和专利申请通过引用整体并入本文。如果通过引用并入本文的参考文献中术语的定义或用法与本文提供的该术语的定义或理解不一致或相反，则本文所提供的术语的含义为主，并且该术语在引用文献中的定义不一定适用。尽管已经参考零件、特征等的特定布置描述了各种实施例，但是这些实施例并不旨在穷尽所有可能的布置或特征，并且实际上许多其他实施例、修改和变化将对于本领域技术人员是可确定的。因此，应当理解的，本公开的教导因此可以不同于上文具体描述的方式实施。

Claims (15)

1.一种用于对在地面(506、1406)处的目标物体(210)提供地面操纵的飞行器，所述飞行器包括：
机身(102)；
多个转子悬臂(104)，其从所述机身(102)径向延伸；
多个推进器(108)，所述多个推进器(108)中的每一个定位在所述多个转子悬臂(104)中的一个的远端处，其中所述多个推进器(109)配置成由飞行器处理器(116)控制；
铰接臂(206)，其在其近端处耦接到所述机身(102)；
末端执行器，其耦接到所述铰接臂(206)的远端以接合所述目标物体(210)；和
地面固定系统，其用于将所述机身(102)锁牢到所述地面(506、1406)。
2.根据权利要求1所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括柔性着陆带(502)，所述柔性着陆带配置成从所述飞行器展开以在所述地面(506、1406)上为第二飞行器提供着陆区域。
3.根据权利要求2所述的飞行器，其中所述第二飞行器配置成为所述飞行器充电。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括纵向结构，以支撑附加质量的放置。
5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3或权利要求4所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括纵向结构，以支撑第二飞行器。
6.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4或权利要求5所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括纵向结构，以支撑由第二飞行器提供的重量。
7.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5或权利要求6所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括锚(802)，所述锚(802)经由引线耦接到所述机身(102)。
8.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述引线经由绞盘(608)耦接到所述机身(102)。
9.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7或权利要求8所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括螺钉驱动组装件，以将所述飞行器耦接到所述地面(506、1406)。
10.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7、权利要求8、权利要求9或权利要求10所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括电磁铁，以将所述飞行器耦接到所述地面(506、1406)。
11.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7、权利要求8、权利要求9或权利要求10所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括粘接材料，以与所述地面(506、1406)形成粘接。
12.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7、权利要求8、权利要求9、权利要求10或权利要求11所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括一个或多个横向可移动的夹紧装置，以夹持所述地面(506、1406)的突出特征。
13.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7、权利要求8、权利要求9、权利要求10、权利要求11或权利要求12所述的飞行器，其中所述横向可移动的夹紧装置包括杆驱动致动器和螺纹杆，所述螺纹杆具有枢转地附接到其上的脚。
14.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7、权利要求8、权利要求9、权利要求10、权利要求11、权利要求12或权利要求13所述的飞行器，其中所述第二部分包括夹紧材料，以减少与所述突出特征的表面之间的摩擦或与所述突出特征的表面相符。
15.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7、权利要求8、权利要求9、权利要求10、权利要求11、权利要求12、权利要求13或权利要求14所述的飞行器，其中所述地面固定系统包括一个或多个枢转臂(1302)，以夹持所述地面(506、1406)的突出特征。
CN201811395963.0A 2017-12-28 2018-11-22 用于固定飞行器的地面操纵系统和方法 Active CN109969395B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/856,301 US10875644B2 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Ground manipulation system and method for fixing an aircraft
US15/856,301 2017-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109969395A true CN109969395A (zh) 2019-07-05
CN109969395B CN109969395B (zh) 2023-11-24

Family

ID=64746242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811395963.0A Active CN109969395B (zh) 2017-12-28 2018-11-22 用于固定飞行器的地面操纵系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10875644B2 (zh)
EP (1) EP3505444B1 (zh)
CN (1) CN109969395B (zh)
AU (1) AU2018282490A1 (zh)
IL (1) IL263795A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112847428A (zh) * 2021-04-23 2021-05-28 季华实验室 一种用于飞行机器人的机械臂及飞行机器人

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190129427A1 (en) * 2016-07-20 2019-05-02 Prodrone Co., Ltd. Unmanned aerial vehicle and moving object capturing system
US10304342B2 (en) * 2016-11-08 2019-05-28 Ge Aviation Systems Llc Ground-based data acquisition system
GB2560593B (en) * 2017-07-31 2019-02-20 Matthew Russell Iain Unmanned Aerial Vehicles
WO2019104625A1 (zh) * 2017-11-30 2019-06-06 深圳市大疆创新科技有限公司 一种连接结构、动力系统及无人机
US10974830B2 (en) * 2017-12-28 2021-04-13 Auror Flight Scienes Corporation Manipulation system and method for an aircraft
US10717190B2 (en) * 2018-04-19 2020-07-21 Aurora Flight Sciences Corporation End-effector for workpiece manipulation system
US11878440B1 (en) * 2019-01-04 2024-01-23 Craig Mercier Unmanned aerial vegetation trimming system
US11059582B2 (en) 2019-02-11 2021-07-13 Cnh Industrial Canada, Ltd. Systems for acquiring field condition data
US11001380B2 (en) 2019-02-11 2021-05-11 Cnh Industrial Canada, Ltd. Methods for acquiring field condition data
US11414010B2 (en) * 2019-09-19 2022-08-16 St. Clair Technologies, Inc. Stop sign and crossing arm assemblies for school buses, stop signs for stop sign assemblies, and attachment system for connecting stop signs to stop signs assemblies
US11713117B2 (en) * 2020-03-31 2023-08-01 Cnh Industrial America Llc System and method for anchoring unmanned aerial vehicles to surfaces
CN111717391B (zh) * 2020-06-28 2022-11-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种四旋翼并联采集机器人
CN112124577B (zh) * 2020-09-29 2021-10-29 国网冀北综合能源服务有限公司 基于太阳能无人机的架线机械手
FR3117204A1 (fr) * 2020-12-09 2022-06-10 Majid Moein Drones démineurs de mines dans le respect de l’écosystème et de la population.
US20220194578A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-23 Osmose Utilities Services, Inc. Systems and methods for inspecting structures with an unmanned aerial vehicle
CN113306703B (zh) * 2021-07-20 2023-07-18 武汉航测空间信息技术有限公司 一种可自动调节平衡的测绘无人机
CN113479319B (zh) * 2021-07-28 2023-04-07 惠州工程职业学院 一种多自由度的遥感无人机
JP7403847B2 (ja) 2021-09-14 2023-12-25 株式会社Piatto 風車レセプタ導通試験装置
US20230227155A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-20 Hyundai Motor Company Multiple vehicle system
JP7123457B1 (ja) * 2022-03-30 2022-08-23 株式会社石川エナジーリサーチ 飛行装置
DE102022123776B3 (de) 2022-09-16 2024-02-08 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Drohne und Verfahren zum Landen einer Drohne

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001258055A1 (en) * 2000-05-22 2002-02-21 Sferco Pty. Limited Post bracket and fencing system
EP2003057A2 (en) * 2007-06-11 2008-12-17 Honeywell International Inc. Airborne manipulator unmanned aerial vehicle (UAV)
EP2213570A2 (en) * 2009-02-03 2010-08-04 Honeywell International Inc. Transforming unmanned aerial-to-ground vehicle
US20120112008A1 (en) * 2010-08-16 2012-05-10 Primal Innovation System for high altitude tethered powered flight platform
CN102574575A (zh) * 2009-09-09 2012-07-11 威罗门飞行公司 升降副翼控制系统
KR101458534B1 (ko) * 2014-07-16 2014-11-05 (주)테크맥스텔레콤 잣채취용 덕트형 무인비행체
CN104791413A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 中国直升机设计研究所 一种内嵌弹簧式反共振振动抑制装置
CN105014687A (zh) * 2015-08-07 2015-11-04 东北电力大学 一种带有多旋翼无人机的机械臂
CN105127992A (zh) * 2015-10-08 2015-12-09 广东工业大学 快递无人机货物自动装卸及配重平台
CN105314102A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 哈尔滨云控机器人科技有限公司 一种装备机械臂的无人机
US20160272312A1 (en) * 2014-02-01 2016-09-22 Aero Machining, LLC Tiltrotor Unmanned Aerial Vehicle
FR3036992A1 (fr) * 2015-06-08 2016-12-09 Asma & Clement Aerial Advanced Tech Systeme de travail a distance
TW201706970A (zh) * 2015-03-27 2017-02-16 普朗克航空系統股份有限公司 無人飛機導航系統及方法
CN106995053A (zh) * 2017-04-25 2017-08-01 桂林电子科技大学 一种新型带臂四旋翼无人机
US20170225784A1 (en) * 2015-10-02 2017-08-10 Insitu, Inc. Aerial launch and/or recovery for unmanned aircraft, and associated systems and methods
CN107059611A (zh) * 2017-05-18 2017-08-18 柳州欧维姆机械股份有限公司 多旋翼拉索检测机器人及其用于拉索检测的方法
WO2017184327A1 (en) * 2016-04-17 2017-10-26 Volpi Lucio An unmanned aerial robotic vehicle with mounting mechanism
CN107309872A (zh) * 2017-05-08 2017-11-03 南京航空航天大学 一种带有机械臂的飞行机器人及其控制方法
DE202017005121U1 (de) * 2017-09-30 2017-11-16 Pass Medientechnik GmbH Selbstfliegende Beschallungsvorrichtung

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001258055B2 (en) * 2000-05-22 2006-07-20 Sferco Pty. Limited Post bracket and fencing system
US7762362B2 (en) 2006-04-17 2010-07-27 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Climbing with dry adhesives
US20130233964A1 (en) 2012-03-07 2013-09-12 Aurora Flight Sciences Corporation Tethered aerial system for data gathering
US9290269B2 (en) * 2013-03-15 2016-03-22 CyPhy Works, Inc. Spooler for unmanned aerial vehicle system
CN104309803B (zh) * 2014-10-27 2017-07-21 广州极飞科技有限公司 旋翼飞行器自动降落系统及方法
KR101571161B1 (ko) * 2015-01-13 2015-11-23 국방기술품질원 무인 항공기, 충전 스테이션 및 이를 포함하는 무인 항공기 자동 충전 시스템
WO2017003542A2 (en) 2015-04-21 2017-01-05 Aurora Flight Sciences Solar-powered aircraft
EP3329337A4 (en) * 2015-07-27 2019-03-13 XWorks Corporation PROCEDURE FOR UNAUTHORIZED OPERATION WITH AUTONOMOUS OR REMOTE VEHICLES
US9421869B1 (en) * 2015-09-25 2016-08-23 Amazon Technologies, Inc. Deployment and adjustment of airborne unmanned aerial vehicles
KR101815394B1 (ko) * 2015-10-27 2018-01-05 한국과학기술원 벽면 이동을 위한 비행로봇 메커니즘 및 제어방법
US9561852B1 (en) * 2016-01-04 2017-02-07 International Business Machines Corporation In flight transfer of packages between aerial drones
US9774221B1 (en) * 2016-04-15 2017-09-26 X Development Llc Magnetic end effector
US10099778B2 (en) * 2016-04-19 2018-10-16 Prodrone Co., Ltd. Unmanned aerial vehicle
US9840327B1 (en) * 2016-04-29 2017-12-12 Rfrank Llc Vertical takeoff and landing (VTOL) aircraft and system
US9969495B2 (en) * 2016-04-29 2018-05-15 United Parcel Service Of America, Inc. Unmanned aerial vehicle pick-up and delivery systems
US10016901B2 (en) * 2016-05-04 2018-07-10 X Development Llc Sprung worm gripper for a robotic device
US10148121B2 (en) 2016-05-13 2018-12-04 Aurora Flight Sciences Corporation Solar power system and method thereof
US9857791B2 (en) * 2016-05-27 2018-01-02 Qualcomm Incorporated Unmanned aerial vehicle charging station management
KR20170138797A (ko) * 2016-06-08 2017-12-18 엘지전자 주식회사 드론
US10723456B2 (en) * 2016-06-24 2020-07-28 Korea Institute Of Science And Technology Unmanned aerial vehicle system having multi-rotor type rotary wing
WO2018023031A2 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 Stabilis Inc. Ground station and tether for unmanned aerial vehicles
MX2019001387A (es) * 2016-08-18 2019-06-03 Tevel Advanced Tech Ltd Sistema y procedimiento de gestion de tareas de agricultura y recogida de datos en plantaciones.
US11325702B2 (en) * 2016-08-19 2022-05-10 Motorola Solutions, Inc. Tethered aerial drone system
GB2568191A (en) * 2016-09-09 2019-05-08 Walmart Apollo Llc Geographic area monitoring systems and methods through interchanging tool systems between unmanned vehicles
US10131057B2 (en) * 2016-09-20 2018-11-20 Saudi Arabian Oil Company Attachment mechanisms for stabilzation of subsea vehicles
US20180130008A1 (en) * 2016-11-06 2018-05-10 Yan Liu System and Method for Aerial Vehicle Automatic Landing and Cargo Delivery
FR3062081B1 (fr) * 2017-01-23 2020-02-14 Interscience Dispositif de prehension a actionnement lineaire
GB2560000B (en) * 2017-02-24 2021-06-09 Roke Manor Res Limited A coupling mechanism for light vehicles
US10343290B2 (en) * 2017-03-08 2019-07-09 Amazon Technologies, Inc. Conformable variable friction manipulator
US10139372B1 (en) * 2017-05-19 2018-11-27 Saudi Arabian Oil Company Two-stage corrosion under insulation detection methodology and modular vehicle with dual locomotion sensory systems
US20180370652A1 (en) * 2017-06-26 2018-12-27 Martin Pierre George Vendrame Portable drone landing platform
US10577099B2 (en) * 2017-09-12 2020-03-03 Motorola Solutions, Inc. Inductive landing apparatus for an unmanned aerial vehicle
US10577100B2 (en) * 2017-10-31 2020-03-03 Disney Enterprises, Inc. Drone-based painting system
US10654176B2 (en) * 2017-10-31 2020-05-19 Amazon Technologies, Inc. Finger assembly having a talon and barrel cam actuation
US10766617B2 (en) * 2017-11-13 2020-09-08 Intel Corporation Methods and apparatus to grasp an object with an unmanned aerial vehicle

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001258055A1 (en) * 2000-05-22 2002-02-21 Sferco Pty. Limited Post bracket and fencing system
EP2003057A2 (en) * 2007-06-11 2008-12-17 Honeywell International Inc. Airborne manipulator unmanned aerial vehicle (UAV)
EP2213570A2 (en) * 2009-02-03 2010-08-04 Honeywell International Inc. Transforming unmanned aerial-to-ground vehicle
CN105151275A (zh) * 2009-09-09 2015-12-16 威罗门飞行公司 升降副翼控制系统
CN106800085A (zh) * 2009-09-09 2017-06-06 威罗门飞行公司 升降副翼控制系统
CN102574575A (zh) * 2009-09-09 2012-07-11 威罗门飞行公司 升降副翼控制系统
US20120112008A1 (en) * 2010-08-16 2012-05-10 Primal Innovation System for high altitude tethered powered flight platform
US20160272312A1 (en) * 2014-02-01 2016-09-22 Aero Machining, LLC Tiltrotor Unmanned Aerial Vehicle
KR101458534B1 (ko) * 2014-07-16 2014-11-05 (주)테크맥스텔레콤 잣채취용 덕트형 무인비행체
TW201706970A (zh) * 2015-03-27 2017-02-16 普朗克航空系統股份有限公司 無人飛機導航系統及方法
CN104791413A (zh) * 2015-04-27 2015-07-22 中国直升机设计研究所 一种内嵌弹簧式反共振振动抑制装置
FR3036992A1 (fr) * 2015-06-08 2016-12-09 Asma & Clement Aerial Advanced Tech Systeme de travail a distance
CN105014687A (zh) * 2015-08-07 2015-11-04 东北电力大学 一种带有多旋翼无人机的机械臂
US20170225784A1 (en) * 2015-10-02 2017-08-10 Insitu, Inc. Aerial launch and/or recovery for unmanned aircraft, and associated systems and methods
CN105127992A (zh) * 2015-10-08 2015-12-09 广东工业大学 快递无人机货物自动装卸及配重平台
CN105314102A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 哈尔滨云控机器人科技有限公司 一种装备机械臂的无人机
WO2017184327A1 (en) * 2016-04-17 2017-10-26 Volpi Lucio An unmanned aerial robotic vehicle with mounting mechanism
CN106995053A (zh) * 2017-04-25 2017-08-01 桂林电子科技大学 一种新型带臂四旋翼无人机
CN107309872A (zh) * 2017-05-08 2017-11-03 南京航空航天大学 一种带有机械臂的飞行机器人及其控制方法
CN107059611A (zh) * 2017-05-18 2017-08-18 柳州欧维姆机械股份有限公司 多旋翼拉索检测机器人及其用于拉索检测的方法
DE202017005121U1 (de) * 2017-09-30 2017-11-16 Pass Medientechnik GmbH Selbstfliegende Beschallungsvorrichtung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
包军;仓宇;邓经枢;童明波;: "基于Leap Motion和S曲线的飞行机器人机械臂控制研究", 计算机应用研究, no. 11, pages 69 - 72 *
薛彩梁;乔栋;: "某空中飞行器抓取装置结构优化设计", 现代国企研究, no. 10, pages 123 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112847428A (zh) * 2021-04-23 2021-05-28 季华实验室 一种用于飞行机器人的机械臂及飞行机器人

Also Published As

Publication number Publication date
US10875644B2 (en) 2020-12-29
US20190202554A1 (en) 2019-07-04
IL263795A (en) 2019-03-31
CN109969395B (zh) 2023-11-24
EP3505444A1 (en) 2019-07-03
AU2018282490A1 (en) 2019-07-18
EP3505444B1 (en) 2023-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109969395A (zh) 用于固定飞行器的地面操纵系统和方法
Yoshida Achievements in space robotics
US11834174B2 (en) Control of drone-load system method, system, and apparatus
US10752357B2 (en) Rotorcraft-assisted system and method for launching and retrieving a fixed-wing aircraft into and from free flight
Maimone et al. Overview of the mars exploration rovers’ autonomous mobility and vision capabilities
Albers et al. Semi-autonomous flying robot for physical interaction with environment
CN109969396A (zh) 用于航空器的操纵系统和方法
King Space servicing: past, present and future
US20180134387A1 (en) Aerial Device Capable of Additive Manufacturing and Associated Method
Yoshida et al. Space robotics
Nagatani et al. Development and field test of teleoperated mobile robots for active volcano observation
Nagatani et al. Volcanic ash observation in active volcano areas using teleoperated mobile robots-Introduction to our robotic-volcano-observation project and field experiments
Tanaka et al. A design of a small mobile robot with a hybrid locomotion mechanism of wheels and multi-rotors
Huntsberger et al. TRESSA: Teamed robots for exploration and science on steep areas
KR20230165856A (ko) 다중 모드 전환 가능한 운송 수단
Sasiadek Space robotics—Present and past challenges
Schilling et al. Operations and control of the mobile instrument deployment device on the surface of Mars
Langley et al. The canadian Mars exploration science rover prototype
Medina et al. A servicing rover for planetary outpost assembly
Dalamagkidis et al. A mobile landing platform for miniature vertical take-off and landing vehicles
US20200307783A1 (en) Compact Transformable Robot
Bostelman et al. Robocrane and EMMA applied to waste storage tank remediation
Tammepõld et al. Attitude Control of Small Hopping Robots for Planetary Exploration: theory and Simulations
Weisbin Rover and telerobotics technology program
Gilligan Design of an All-Terrain Aerial Robotic Interface (ATARI) as a Collaborative Platform for UAVs

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant