CN110431505A - 航空装置和用于控制航空装置的方法 - Google Patents

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Abstract

航空装置包括本体、具有支撑摄像机的万向节的光学系统、联接到本体的升力机构、联接到本体并配置成生成触觉数据的触觉传感器、和设置在本体中并与触觉传感器数据通信的处理系统。处理系统配置成：处理触觉数据，以理解航空装置的意图位置和/或万向节的意图方位，并且利用所述被处理的数据与所述航空装置的初始位置和所述万向节的初始方位无关地将航空装置的意图位置转换成目标位置和/或将万向节的意图方位转换成目标方位。还公开了用于控制航空装置的方法。

Description

航空装置和用于控制航空装置的方法
相关申请的交叉引用
主题申请要求于2017年2月14日提交的美国临时申请号62/458,903的优先权及所有权益，所述临时申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。
技术领域
主题申请总的涉及航空装置和用于控制航空装置的方法。
背景技术
无人驾驶航空装置即机上没有人类操作员或飞行员的航空装置、飞行器或无人机。这样的航空装置具有包括平移运动(比如，纵向、侧向和竖直)和旋转运动(比如，俯仰、滚转和偏航)在内的多个自由度。平移运动通常改变航空装置的位置，而旋转运动通常改变由航空装置携带的多(自由)度万向节的方位。对于使用四个转子(通常也称为“四旋翼”)进行提升或推进的航空装置，两种旋转运动与两种平移运动(比如，俯仰-纵向运动、滚转-侧向运动等)耦合。这导致总共只有四个自由度，比如俯仰-纵向、滚转-侧向、竖直和偏航。
通常比如利用远程控制器、移动计算装置、智能电话、平板电脑和/或其它适合的手持装置远程控制航空装置的位置和/或万向节的方位。手持装置具有在致动时控制航空装置移动的多个按钮。例如，远程装置可具有包括针对四自由度移动中每项的两个方向按钮(比如，正按钮和负按钮)、总计总共八个方向的按钮的控制界面。另外，对于多(自由)度万向节上安装有包括摄像机的机载光学系统的航空装置，控制界面可还包括用于控制摄像机方位的另外的按钮。对于这种配置，操作者常常面临学习控制界面上所有按钮的挑战且还必须同时致动多个按钮以控制航空装置的位置和/或万向节的方位。
本公开旨在解决以上所指出的问题。
发明内容
公开了一种航空装置。航空装置包括本体、联接到本体并配置成为本体提供升力和推力中的至少一种的升力机构、联接到本体并具有摄像机的光学系统、支撑摄像机并使摄像机能够旋转移动的万向节、联接到本体并配置成生成触觉数据(haptic data)的触觉传感器(haptic sensor)、和设置在所述本体中并与所述触觉传感器数据通信的处理系统。处理系统配置成：处理从触觉传感器接收的所述触觉数据，以理解所述航空装置的意图位置和所述万向节的意图方位中的至少一项；以及利用所述被处理的数据与航空装置的初始位置和所述万向节的初始方位无关地将所述航空装置的所述意图位置和所述万向节的所述意图方位中的所述至少一项转换成航空装置的目标位置和万向节的目标方位中的至少一项。
还公开了一种用于控制航空装置的方法。航空装置具有本体、联接到本体并具有摄像机的光学系统、支撑摄像机的万向节、联接到本体的触觉传感器、和设置在本体中并与触觉传感器数据通信的处理系统。航空装置具有初始位置，并且万向节具有初始方位。方法包括以下步骤：激活联接到本体的触觉传感器以生成触觉数据；由处理系统处理从触觉传感器接收的触觉数据，以理解航空装置的意图位置和万向节的意图方位中的至少一项；由处理系统利用被处理的数据与航空装置的初始位置和万向节的初始方位无关地将航空装置的意图位置和万向节的意图方位中的至少一项转换成航空装置的目标位置和万向节的目标方位中的至少一项；以及进行使航空装置从初始位置移动到目标位置和使万向节从初始方位移动到目标方位中的至少一项。
附图说明
将容易理解本公开的优点，这是因为通过参考下列详细描述同时结合附图考虑，本公开变得更好理解。将理解的是，附图仅仅是图示性的并且不一定按比例绘制。此外，航空装置或包括航空装置的系统的某些特征可能被示意性或半示意性地呈现。
图1是包括根据本公开的实施例的航空装置的航空系统的示意图。
图2是根据本公开的实施例的航空装置的示意图。
图3是包括航空装置的内部部件的示意图的、航空装置的前视立体图。
图4是航空装置的具有多个根据本公开的实施例的触摸传感器的部分的示意性前视立体图。
图5是航空装置的具有多个根据本公开的另一实施例的触摸屏的部分的示意性前视立体图。
图6是流程图，示出了用于控制航空装置的方法。
图7是流程图，示出了用于控制包括至少一个触摸传感器的航空装置和/或万向节的方法。
图8是航空装置的一部分的示意性前视立体图，图示了用于利用联接到航空装置的本体的触摸传感器来控制航空装置的位置的方法。
图9是航空装置的一部分的示意性前视立体图，图示了用于利用安装到用于支撑航空装置的光学系统的壳体的触摸传感器来控制万向节的方位的方法。
图10是流程图，图示了用于利用联接到航空装置的本体的触摸屏来控制航空装置的位置的方法。
图11是航空装置的一部分的示意性前视立体图，图示了用于利用安装到航空装置的本体的触摸屏来控制航空装置的侧向和纵向位置的方法。
图12是航空装置的一部分的示意性前视立体图，图示了用于利用安装到航空装置的本体的触摸屏来控制航空装置的竖直位置的方法。
图13是航空装置的一部分的示意性前视立体图，图示了用于利用安装到用于支撑航空装置的光学系统的壳体的触摸屏来控制万向节的方位的方法。
具体实施方式
现在参考附图，其中贯穿若干视图相似的附图标记指示相对应的部件，航空装置12的实施例被示出在各幅图中并在以下详细描述。航空装置12是无人驾驶飞行器(UAV)、无人机或机上没有人类操作员或飞行员的其它航空装置。航空装置12可以是旋翼机(比如，四轴飞行器、直升机和滚翼飞行器(cyclocopter))、固定翼航空器、浮空器或配置成在物理空间内飞行的其它适合的航空器或装置。航空装置12可配置成捕获来自物理空间的图像(比如，照片和/或视频)、音频或其它数据。航空装置12可用于各种目的，比如用于实施工业监控、用于监测天气状况、用于边境巡逻、用于军事行动等。航空装置12也可仅单纯地用于娱乐。
在实施例中，航空装置12是航空系统10的一部分，如图1中所示意性示出的。航空系统10包括航空装置12和远程装置14，远程装置具有用于使操作者22能够控制航空装置12的操作的、带有用户界面18的控制客户端16。控制客户端16可以是本机应用(例如，移动应用)、浏览器应用、操作系统应用或驻存在远程装置14的处理系统上的其它适合的应用。航空装置12的其它操作可利用航空装置12自身上的控制接口20控制。控制接口20在航空装置12上提供这样的控制平台，所述控制平台使操作者22能够在与远程装置14无直接或物理交互的情况下控制航空装置12的某些或选定操作。替代地，航空装置12可在不使用任何远程装置14的情况下被控制。在该替代实施例中，航空装置12的所有操作可利用航空装置12自身上的控制接口20控制。然而，在该替代实施例中，远程装置可用于接收来自航空装置12的数据(比如，从航空装置12被中继到远程装置的图像和/或视频)而非用于控制航空装置12的操作。
以下至少参考图1-5详细描述了航空装置100的实施例。航空装置12具有本体或机身24。本体24可以是适合保护和/或保持航空装置12的至少部分地设置在本体24内的内部部件(比如，处理系统26、通信系统28、电源30等)的任何支撑结构。本体24也可以是适合支撑航空装置12的安装到本体24的外表面25的外部部件(比如，控制接口20、触觉传感器32、万向节壳体46等)的任何支撑结构。本体24可具有任何适合的配置、尺寸和/或几何形状。本体24可还具有用于承载或支撑航空装置12的一个或多个内部部件的平台和/或其它适合的附加支撑结构。在实施例中，本体24导热并且充当辅助散热器。另外，本体24可由任何适合的材料形成，所述适合的材料的非限制性示例包括碳纤维、碳复合材料、金属、金属合金、塑料、陶瓷和/或它们的组合。
在实施例中，航空装置12还具有联接到本体或至少部分地绕着本体24设置的至少一个框架或笼34。在图3中所示的实施例中，航空装置12具有两个框架34，框架34中的一个联接到本体24的一侧，并且框架34中的另一个联接到本体24的另一侧。框架34配置成容纳升力机构36的转子38。在装置12正被保持或支撑时，框架34还充当转子38与某些类型的保持机构(比如，操作者的手)之间的中间部件。
航空装置12还具有联接到本体24并配置成向本体12提供升力和推力中的至少一种的升力机构36。换言之，升力机构36操作来使航空装置12能够飞行。升力机构36还可配置成用于冷却内部航空装置部件(比如，处理系统26等)、本体24的内部等。在实施例中，升力机构36包括至少一个转子38。在另一实施例中，升力机构36包括一组单独或共同操作的转子38。转子38中的每个可由电机(比如电动机)、喷气发动机、螺旋桨或任何其它适合的生力装置或机构驱动。电机由电源30供电且大体受处理系统26控制。
升力机构36的转子38单独或共同地操作来实现航空装置12的飞行。将理解的是，航空装置12可还包括操作来实现或辅助航空装置12飞行的任何其它适合的飞行部件。在实施例中，航空装置12具有四个转子38，每个转子38邻近本体24的相应角部布置。这种布置的示例被示出在图3中。在另一实施例中，转子38可定位在相对于本体24的任何期望的位置处。在替代实施例中，航空装置12可具有任何数目的转子38，比如一个转子、两个转子、三个转子等。
如图2和图3中所示，处理系统26设置在航空装置12的本体24中并连接到航空装置12的有源部件。处理系统26包括配置成执行用于控制航空装置12的一个或多个软件程序的一个或多个处理器40。在实施例中，处理系统26接收操作指令(比如，从航空装置12的通信系统28和/或其它有源部件进行接收)，将操作指令转换成机器指令，并基于所述机器指令(单独或成组地)控制航空装置12。另外或替代地，处理系统26可处理由联接到本体24的光学系统42记录的图像，以实时或近乎实时的方式将图像流传输到远程装置14，和/或实施任何其它适合的功能。
处理系统26的处理器40可以是CPU、GPU等等，并且处理系统的处理器可包括存储器(比如，闪存、RAM等)和/或任何其它适合的处理部件。在实施例中，处理系统26还包括自动处理从光学系统42获得的在被发送给远程装置14之前的图像的专用硬件(比如，图像去扭曲、过滤图像、裁剪图像等)。以下描述光学系统42的另外的细节。
通信系统28也设置在本体24中，并操作来向/从远程装置14发送和/或接收信息(数据)。在实施例中，通信系统28连接到处理系统26，使得通信系统28向处理系统26发送数据和/或从处理系统26接收数据。通信系统28可以是有线或无线通信系统。另外，通信系统28可以是远程通信系统、短程通信系统或任何其它适合的通讯模块。适合的通信系统28的非限制性示例包括802.11x、Wi-Fi、Wi-Max、NFC、RFID、蓝牙、ZigBee、蜂窝电信装置(例如，2G、3G、4G、LTE等)、无线电收发机(RF)、USB和/或其它适合的通信模块或系统。通信系统28大体上还与远程装置14共享至少一项系统协议(比如，BLE、RF等)。替代地，通信系统28可经由中间通信系统(比如，协议解译系统)与远程装置14通信。
航空装置100还具有设置在本体内或安装到本体24的电源30。电源30操作来向航空装置12的所有有源部件(比如，升力机构36、处理系统26、光学系统42等)直接或间接地供应电力。电源30可安装在本体24内并连接到有源部件，或可以以其它方式布置。适合的电源的非限制性示例包括可再充电电池、一次电池(primary battery)、二次电池(secondarybattery)、燃料电池、外部电源(比如，RF充电器、感应充电器等)、俘能系统(比如，太阳能系统)等等。
如先前所提及的，航空装置12还包括联接到本体24并配置成记录航空装置42邻近的物理空间的图像的光学系统42。光学系统42包括至少一个摄像机44和用于支持和/或辅助摄像机44功能的其它光学系统部件。摄像机44可以是单镜头摄像机(比如，CCD摄像机、CMOS摄像机等)、立体摄像机、高光谱摄像机、多光谱摄像机或任何其它适合的成像或光学装置或传感器。光学系统42可以是主动式(例如，由处理系统26控制)或被动式(例如，由重物、弹簧元件、磁性元件等的集合控制)。光学系统42可包括配置成使摄像机44沿着一条或多条轴线相对于本体24平移和/或配置成致动摄像机44的另外的部件。
航空装置12还包括支撑摄像机44的万向节48。万向节48可以是能够枢转以使摄像机44关于至少一条轴线旋转(比如，滚转、俯仰和偏航)的平台或其它支撑件。在实施例中，万向节48可包括用于致动万向节48的移动的致动器，比如无刷电机。
在实施例中，航空装置12还包括用于支撑光学系统42和万向节48的壳体46。壳体46联接到本体24，并且光学系统42(包括摄像机44及可能其它光学系统部件)和万向节48设置在壳体46中。
航空装置12还具有可由处理系统26执行的自稳定特征或应用。利用从机载加速度计和/或陀螺仪获得的信息，自稳定特征指令装置12的某些部件以特定的方式操作，从而使航空装置12保持在特定的位置处和/或使万向节46保持在特定的方位处。例如，当装置12遭受诸如风等的外部扰动时，这是有用的。在示例中，自稳定特征指令转子38以特定的方式操作，使得航空装置12能够行进到并停留在目标位置处和/或使得万向节48能够旋转到并停留在由操作者22指定的目标方位处。
如至少图4和图5中所示的，航空装置12还包括联接到本体24的外表面25的触觉传感器32。在实施例中，航空装置12包括联接到本体24的至少一个触觉传感器32。在另一实施例中，航空装置12包括联接到本体24的两个触觉传感器32。触觉传感器32中的一个可安装到航空装置12的本体24，并且触觉传感器32中的另一个可安装到光学系统42的壳体46。一个触觉传感器32可安装在本体24上的任何期望的位置处，而另一个触觉传感器32可安装在壳体46上的任何期望的位置处。在图4和图5中所示的实施例中，一个触觉传感器32被安装到本体24的顶部，而另一个触觉传感器32被安装到壳体46的一侧。将理解的是，触觉传感器32可位于本体24和壳体46上的任何期望的位置处、通常在操作者22最容易触及触觉传感器32的任何部位处。此外，触觉传感器32可以以任何适合的手段安装到本体24和壳体46。
触觉传感器32配置成生成触觉数据。如以下进一步详细描述的，处理系统26利用触觉数据，来理解航空装置12的意图位置和万向节48的意图方位中的至少一项，和将意图位置和/或意图方位转换成航空装置12的目标位置和/或万向节48的目标方位。处理系统26在不考虑航空装置12的初始位置和万向节48的初始方位的情况下实施转换步骤。
触觉传感器32选自触摸传感器和触摸屏。在一个实施例中并且如图4中所示，触觉传感器32A中的一个或多个是这样的触摸传感器，所述触摸传感器是适合捕获并记录单点物理触摸(比如，通过操作者的手指33提供的触摸)的输入装置。换言之，触摸传感器32A适合捕获并记录单点手指触摸。触摸传感器32A可以以相似或不同的方式响应诸如轻敲、按压等的不同类型的触摸。触摸传感器32A还可以以相似或不同的方式响应不同压力的触摸。大体上，触摸传感器32A不具备姿势识别。
在另一实施例中并且如图5中所示，触觉传感器32B中的一个或多个是这样的触摸屏，所述触摸屏是使操作者22能够与正被显示的图像直接交互的任何适合的显示屏。直接交互可包括用操作者的手指触摸所述触摸屏32B，而大体没有中间装置的使用。在某些实例中，直接交互可利用触笔完成。在实施例中，触摸屏32B具备姿势识别。
航空系统12可还包括用于记录指示如下的信号的另外的传感器33：航空装置操作、航空装置12附近的周围环境和/或其它参数。另外的传感器33大体安装到本体24、由电源30供电并被处理系统26控制。另外的传感器33的非限制性示例包括另外的摄像机、方位传感器、加速度计、陀螺仪、音频传感器、气压计、光传感器、温度传感器、电流传感器、空气流量计、电压表、触摸传感器、接近传感器、力传感器、振动传感器、化学传感器、声纳传感器、位置传感器等等。
以下描述用于控制航空装置12的方法的细节。如图6中所示，方法包括以下步骤：激活联接到本体24的触觉传感器32，以生成触觉数据(方法步骤100)；由处理系统26处理从触觉传感器接收的触觉数据，以理解航空装置12的意图位置和万向节48的意图方位中的至少一项(方法步骤102)；由处理系统26利用被处理的数据与航空装置12的初始位置和万向节48的初始方位无关地将航空装置12的意图位置和万向节48的意图方位中的至少一项转换成航空装置12的目标位置和万向节48的目标方位中的至少一项(方法步骤104)；以及进行使航空装置12从初始位置移动到目标位置和使万向节48从初始方位移动到目标方位中的至少一项(方法步骤106)。
方法大体在航空装置12处于操作中时实施。在实施方法之前，航空装置12具有初始位置(纵向、侧向和竖直)，并且万向节48具有初始方位(俯仰、滚转和偏航)。当方法开始后航空装置12处在操作中(比如，悬停在物理空间中的特定位置处)时，初始位置可以是航空装置12的任何位置，并且初始方位可以是万向节48的任何方位。
如先前所提及的，航空装置12具有至少一个触觉传感器32。在实施例中，触觉传感器32是触摸传感器32A。以下参考图7-9描述方法运用具有触摸传感器32A的航空装置12的细节。如图7中所示，方法包括确定航空装置12的初始位置和万向节48的初始方位(方法步骤200)。在确定了初始位置和初始方位之后，处理系统26确定触摸传感器32A是否已激活(方法步骤202)。激活触摸传感器32A包括利用手指触摸激活触摸传感器32A。换言之，通过以操作者的手指触摸触摸传感器32A，触摸传感器32A可被激活。如果处理系统26确定触摸传感器32A尚未激活，则处理系统26控制航空装置12使装置12保持在其初始位置中并控制万向节48使万向节48保持在其初始方位中(方法步骤204)，并且方法结束(方法步骤206)。如果处理系统26确定触摸传感器32A已激活，则方法包括停用航空装置12和万向节48的自稳定(方法步骤208)。在停用自稳定时，处理系统26激活保持调节特征，以例如允许操作者22将航空装置12抓取并保持在他/她的手中而不会有由装置12的自稳定导致的反作用运动。
在触觉传感器32是触摸传感器32A的实施例中，激活步骤包括以单点手指触摸激活触摸传感器32A。术语“单点手指触摸”描述了将操作者的手指放置在触摸传感器32A上、在触摸传感器32A的一个点或位置处的行为。对于单点手指触摸，操作者的手指保持在一点中且未绕着传感器32A的表面来回转。操作者22在维持在触摸传感器32A上的单点手指触摸的同时，将航空装置12从初始位置移动到目标位置和/或将万向节48从初始方位移动到目标方位。例如，操作者22在维持在被安装到装置12的本体24的触摸传感器32A上的单点手指触摸的同时，将航空装置12移动到物理空间内的任何期望位置(比如，纵向、侧向和/或竖直)。这被示出在图8中。在物理空间内的移动大体上发生在操作者的可及范围内。操作者22将航空装置12移动至的位置即为航空装置12的目标位置。在该移动期间，触摸传感器32A生成包括装置12的地理位置数据在内的触觉数据并(经由通信系统28)向处理系统26发送触觉数据。处理系统26利用一个或多个适合的软件程序处理随着操作者移动装置12而生成的、直到操作者停止移动装置12为止的触觉数据(地理或坐标位置或定位数据)，以理解操作者对装置12的意图位置。处理系统26利用被处理的数据将装置12的意图位置转换成目标位置(图7中所示的方法步骤210)。
在另一示例中，在维持在被安装到支撑光学系统42的壳体46的触摸传感器32A上的单点手指触摸的同时，操作者22将壳体46旋转至任何期望的旋转位置。这被示出在图9中。由于万向节48被安装到壳体46，因此万向节48随着壳体46的旋转移动而旋转。在万向节48的旋转期间，安装到壳体46的触摸传感器32A生成包括万向节48的方位数据在内的触觉数据并(经由通信系统28)向处理系统26发送触觉数据。处理系统26利用一个或多个适合的软件程序处理随着操作者旋转壳体46而生成的、直到操作者停止旋转壳体46为止的触觉数据，以理解操作者对万向节48的意图方位(图7中的方法步骤210)。处理系统26利用被处理的数据将万向节48的意图方位转换成目标方位(图7中所示的方法步骤212)。
将理解的是，处理系统26以与初始位置和初始方位无关的方式将意图位置转换成航空装置12的目标位置并将意图方位转换成万向节48的目标方位。通过这种方式，处理系统26可在无需任何初始位置和初始方位数据的条件下确定装置12的目标位置和万向节48的目标方位。
返回参考图7，方法还包括以下步骤：在移动步骤之后，通过从触摸传感器32A移除单点手指触摸，而停用触摸传感器32A(方法步骤214)。例如，在航空装置12已移动到目标位置和/或万向节48已旋转至目标方位之后，操作者22从触摸传感器32A移开他/她的手指。在从触摸传感器32A移开操作者的手指之后，装置12保持在目标位置和/或目标方位处。而且，在从触摸传感器32A移开操作者的手指之后，方法包括重新激活装置12的自稳定以使操作者22能够松开他/她对装置12的抓握并放开装置12。然后，航空装置12自动悬停在物理空间内位于目标位置处，并且万向节48取向成目标方位(方法步骤216)。在步骤218处，方法结束。
在另一实施例中，联接到航空装置12的本体24的触觉传感器32是触摸屏32B。以下参考图10-13描述方法运用具有触摸屏32B的航空装置12的细节。如图10中所示，方法包括确定航空装置12的初始位置和万向节48的初始方位(方法步骤300)。在确定了初始位置和初始方位之后，处理系统26确定触摸屏32B是否已激活(方法步骤302)。激活触摸屏32B包括利用手指滑扫(swipe)激活触摸屏32B。换言之，通过以操作者的手指在触摸屏32B上进行手指滑扫，可激活触摸屏32B。如果处理系统26确定触摸屏32B尚未激活，则处理系统26控制航空装置12使装置12保持在其初始位置中，并控制万向节48使万向节48保持在其初始方位中(方法步骤304)，并且方法结束(方法步骤306)。如果处理系统26确定触摸屏32B已激活，则方法包括停用航空装置12和万向节48的自稳定(方法步骤308)。当自稳定被停用时，处理系统26激活保持调节特征，以例如允许操作者22将航空装置12抓握并保持在他/她的手中而不会有由装置12的自稳定导致的反作用运动。
在触觉传感器32是触摸屏32B的实施例中，激活步骤包括利用手指滑扫来激活触摸屏32B。术语“手指滑扫”描述了使操作者的至少一根手指在触摸屏32B上、沿着触摸屏和/或横贯触摸屏以预定的滑扫路径和/或预定的滑扫方向拖曳或滑扫的行为。对于手指滑扫，操作者的手指在多个位置中触摸触摸屏32B。换言之，手指滑扫是包括在初始触摸之后的在触摸屏32B上不同位置处的多个触摸的、在触摸屏32B上的多个手指触摸。所述多个触摸大体指定了滑扫路径和/或滑扫方向。
方法包括由触摸屏32B生成表征滑扫方向的触觉数据(图10中所示的方法步骤310)。在图11中所示的实施例中，可利用由来自操作者的仅一根手指的沿滑扫方向的手指滑扫所生成的触觉数据，来实现航空装置12的侧向和/或纵向调节或控制。在图12中所示的实施例中，可利用由来自操作者的两根手指同时的沿着滑扫方向的手指滑扫所生成的触觉数据，来实现航空装置12的竖直调节或控制。这基本上同时生成两个手指滑扫。
触摸屏32B(经由通信系统28)向处理系统26发送触觉数据。处理系统26处理数据，以理解操作者对航空装置12的意图位置(方法步骤312)。在实施例中，处理系统26利用一个或多个适合的软件程序将滑扫方向解译成位置坐标的位置差。在该实施例中，位置差大体与手指滑过触摸屏32B的长度成比例。在另一个实施例中，处理系统26利用一个或多个适合的软件程序将滑扫方向解译为作为短移动命令的短滑扫(其中滑扫距离短于预设的阈值距离)和作为长移动命令的长滑扫(其中滑扫距离长于预设的阈值距离)。处理系统26将意图位置转换成装置12的目标位置(方法步骤314)。例如，处理26利用航空装置12的初始位置和经典坐标计算或变换软件程序将根据滑扫方向确定的位置差转换成局部坐标。处理系统26将位置差的坐标与航空装置12的初始位置的坐标相加，以将意图位置转换成装置12的目标位置。
可利用表征通过操作者的两根手指、其中一根手指在触摸屏32B上枢转而另一根手指在触摸屏32B上旋转所生成的滑扫方向的触觉数据，来控制万向节48的方位。这被示出在图13中。控制万向节48的方位的方法可以以与上述控制装置12的位置的方法相似的方式实现。例如，在航空装置12悬停在初始位置和初始方位处的情况下，操作者22抓握装置12并通过用以上所述的手指滑扫触摸触摸屏32B而激活触摸屏32B。触摸屏32B(经由通信系统28)向处理系统26发送触觉数据。处理系统26处理数据，以理解操作者对万向节48的意图方位。在实施例中，处理系统26利用一个或多个适合的软件程序将滑扫方向解译成万向节坐标的方位差。在该实施例中，方位差大体与手指滑过触摸屏32B的长度成比例。在另一实施例中，处理系统26利用一个或多个适合的软件程序将滑扫方向解译成作为短万向节旋转命令的短滑扫(其中滑扫距离短于预设的阈值距离)和作为长万向节旋转命令的长滑扫(其中滑扫距离长于预设的阈值距离)。处理系统26将意图方位转换成万向节48的目标方位。例如，处理系统26利用万向节48的初始方位和经典坐标变换软件程序将方位差转换成局部坐标。处理系统26将方位差的坐标与万向节48的初始方位的坐标相加，以确定万向节48的目标方位(方法步骤314)。
在另一实施例中，可利用万向节角度传感器(比如，霍尔效应传感器、磁编码器、旋转电位计等)、通过由操作者将万向节48直接旋转到期望的角度位置并将万向节48保持在新的角度位置处一段时间，而控制万向节48的方位。处理系统26利用适合的软件程序理解万向节48的新位置并将该位置设为新的控制设置点。
在处理系统26确定目标位置和/或目标方位之后，方法包括重新激活装置12的自稳定特征(方法步骤316)以及激活升力机构36以实现装置12的移动而使装置12移动到目标位置和/或实现万向节48的移动而使万向节48移动到目标方位(方法步骤318)。航空装置12自动悬停在物理空间内位于目标位置处和/或悬停成万向节48的目标方位，以及方法结束(方法步骤320)。
如以上所提及的，并且在图示的实施例中，航空装置12具有两个触觉传感器32：一个安装到本体24，而另一个安装到壳体46。位置和方位可被单独控制，比如，通过激活安装到本体24的触觉传感器32从而控制装置12的位置，或通过激活安装到壳体46的触觉传感器32从而控制万向节48的方位。在另一实施例中，两个触觉传感器32可都被激活，以既控制位置又控制方位。例如，操作者22可循序地或基本上同时地激活安装到本体24的用于控制装置12的位置的触觉传感器32和安装到壳体46的用于控制万向节48的方位的触觉传感器32。
另外，以上描述装置12的实施例具有两个触摸传感器32A或两个触摸屏32B。在替代实施例中，装置12可具有一个触摸传感器32A和一个触摸屏32B。在该替代实施例中，操作者22可通过激活触摸传感器32A并移动本体24(或万向节48)来控制位置(或方位)，并可通过激活触摸屏32B来控制方位(或位置)。本文中还设想触觉传感器32的其它布置结构或组合。
航空装置12的实施例是免按钮式的，并且有利地允许操作者容易且高效地控制航空装置12和/或万向节48，而不必在大体同一时间致动远程装置14上的多个按钮。触觉传感器32的使用允许操作者控制装置12而不必烦恼装置12当前定位/取向的方式，这是因为触觉传感器的致动不会基于装置12的初始或当前位置而有所变化或被颠倒。
已经以说明性的方式描述了本发明，并且将理解的是，所使用的术语意图具有词语的描述性性质而非限制性性质。现在对于本领域技术人员显见的，根据以上的教导，本发明的许多改型和变型都是可能的。因此，将理解的是，本发明可以除具体描述之外的方式加以实践。

Claims (20)

1.一种航空装置，包括：
本体；
升力机构，所述升力结构联接到所述本体并配置成向所述本体提供升力和推力中的至少一种；
光学系统，所述光学系统联接到所述本体并具有摄像机；
万向节，所述万向节支撑所述摄像机并使所述摄像机能够旋转移动；
触觉传感器，所述触觉传感器联接到所述本体并配置成生成触觉数据；以及
处理系统，所述处理系统设置在所述本体中并与所述触觉传感器数据通信，所述处理系统配置成：
处理从触觉传感器接收的所述触觉数据，以理解所述航空装置的意图位置和所述万向节的意图方位中的至少一项；以及
利用所述被处理的数据与所述航空装置的初始位置和所述万向节的初始方位无关地将所述航空装置的所述意图位置和所述万向节的所述意图方位中的至少一项转换成航空装置的目标位置和万向节的目标方位中的至少一项。
2.如权利要求1所述的航空装置，还包括用于稳定所述航空装置的加速度计和陀螺仪中的至少一者，并且所述处理系统还配置成在处理从所述触觉传感器接收的所述触觉数据时停用所述航空装置的自稳定。
3.如权利要求1所述的航空装置，其中，所述航空装置具有设置在所述本体上的控制接口，所述控制接口摆脱了至少一个致动按钮。
4.如权利要求1所述的航空装置，其中，所述触觉传感器选自触摸传感器和触摸屏。
5.如权利要求1所述的航空装置，其中，所述触觉传感器安装到所述本体，并且所述处理系统还配置成利用由所述触觉传感器生成的所述触觉数据确定所述航空装置的所述目标位置。
6.如权利要求1所述的航空装置，还包括联接到所述本体的壳体，并且所述光学系统设置在所述壳体内，所述触觉传感器被安装到所述壳体，并且所述处理系统还配置成利用由所述触觉传感器生成的所述触觉数据确定所述万向节的所述目标方位。
7.如权利要求1所述的航空装置，其中，所述触觉传感器被进一步限定为联接到所述本体并配置成生成第一触觉数据的第一触觉传感器，并且所述航空装置还包括联接到所述本体并配置成生成第二触觉数据的第二触觉传感器，并且所述处理系统还配置成利用第一触觉数据确定目标位置、并利用第二触觉数据确定目标方位。
8.如权利要求7所述的航空装置，其中，所述第一触觉传感器和第二触觉传感器中的每个选自触摸传感器和触摸屏。
9.一种用于控制航空装置的方法，所述航空装置具有本体、联接到本体并具有摄像机的光学系统、支撑摄像机的万向节、联接到本体的触觉传感器、和设置在本体中并与触觉传感器数据通信处理系统，航空装置具有初始位置和初始方位，航空装置具有初始位置并且万向节具有初始方位，并且所述方法包括以下步骤：
激活联接到本体的触觉传感器以生成触觉数据；
由处理系统处理从触觉传感器接收的触觉数据，以理解航空装置的意图位置和万向节的意图方位中的至少一项；
由处理系统利用被处理的数据与航空装置的初始位置和万向节的初始方位无关地将航空装置的意图位置和万向节的意图方位中的至少一项转换成航空装置的目标位置和万向节的目标方位中的至少一项；以及
进行使航空装置从初始位置移动到目标位置和使万向节从初始方位移动到目标方位中的至少一项。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述航空装置还具有加速度计和陀螺仪中的至少一者，并且所述方法还包括以下步骤：在处理从触觉传感器接收的触觉数据时停用航空装置的自稳定。
11.如权利要求9所述的方法，其中，激活触觉传感器的步骤包括利用手指触摸激活触觉传感器。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述触觉传感器是触摸传感器，所述激活步骤包括利用单点手指触摸激活触摸传感器，并且所述方法还包括：在进行使航空装置从初始位置移动到目标位置和使万向节从初始方位移动到目标方位中的至少一项的步骤期间，在触摸传感器上维持单点手指触摸。
13.如权利要求12所述的方法，还包括在移动步骤之后通过从触摸传感器移除单点手指触摸而停用触摸传感器的步骤。
14.如权利要求9所述的方法，其中，所述触觉传感器为安装到所述航空装置的本体的触摸传感器，并且所述转换步骤被进一步限定为利用被处理的数据将意图位置转换成航空装置的目标位置。
15.如权利要求9所述的方法，其中，所述航空装置还具有联接到本体的壳体，并且所述光学系统被设置在所述壳体中，并且所述触觉传感器为安装到所述壳体的触摸传感器，并且所述转换步骤被进一步限定为由处理系统利用被处理的数据将意图方位转换成万向节的目标方位。
16.如权利要求15所述的方法，还包括旋转所述万向节以实现所述航空装置到所述目标方位的移动。
17.如权利要求9所述的方法，其中，所述触觉传感器被进一步限定为联接到本体的第一触觉传感器，并且所述航空装置还具有联接到本体的第二触觉传感器，并且所述方法还包括以下步骤：
通过以单点手指触摸来触摸第一触觉传感器和第二触觉传感器中的每者而激活第一触觉传感器和第二触觉传感器；以及
在维持触摸第一触觉传感器和第二触觉传感器的同时进行使航空装置移动到目标位置和使万向节移动到目标方位中的至少一项。
18.如权利要求9所述的方法，其中，所述触觉传感器为安装到本体的触摸屏，并且所述激活步骤包括利用手指滑扫激活所述触摸屏，并且所述方法还包括由触摸屏生成表征滑扫方向的触觉数据的步骤。
19.如权利要求9所述的方法，其中，所述航空装置还具有联接到本体的壳体，并且所述光学系统被设置在所述本体内，并且所述触觉传感器为安装到所述壳体的触摸屏，并且所述转换步骤被进一步限定为经由处理系统利用被处理的数据将意图方位转换成万向节的目标方位。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述触觉传感器为安装到所述壳体的触摸屏，并且所述激活步骤包括利用手指滑扫激活触摸屏，并且所述方法还包括由触摸屏生成表征滑扫方向的触觉数据的步骤。
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