CN111491861B - 用于抵靠壁进行定位的无人航空载具 - Google Patents

用于抵靠壁进行定位的无人航空载具 Download PDF

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Abstract

一种适于在悬停在空中时抵靠基本上竖直的壁(2)定位的无人航空载具(1)，其包括主体和旋翼(21)、与前平面(FP)相交并且适用于在三个间隔开的位置处一起接触所述壁的臂部端部(51)、第一腿部端部和第二腿部端部(31)，所述前平面在由所述UAV的横向轴线和纵向轴线跨越的第一平面(RP)的上部侧面处与所述UAV的竖直轴线相交，所述前平面与所述第一平面以在45度至85度之间的第一角度(a)延伸；其中所述UAV适用于在所述第一腿部端部和所述第二腿部端部与所述壁接触时，在所述臂部端部围绕所述第一腿部端部和所述第二腿部端部并朝所述壁接近所述壁时倾斜，直到所述臂部端部接触所述壁。

Description

用于抵靠壁进行定位的无人航空载具
技术领域
本发明涉及一种适于抵靠基本上竖直的壁定位的无人航空载具(UAV)，并且涉及一种在UAV悬停时将UAV抵靠基本上竖直的壁定位的方法。
背景技术
WO 2015/162613示出壁牵引悬停装置，所述壁牵引悬停装置包括具有用于在竖直表面上进行牵引的牵引系统的无人直升机。
WO 2012/013878描述一种包括测量探针的UAV，所述测量探针用于在UAV悬停期间在探针与竖直壁接触时测量壁厚。已知的装置特别适合在难以到达的地点使用。但是，在UAV悬停期间，在UAV与壁之间的接触可能变得不稳定，从而降低了使用探针执行测量的准确度。
本发明的一个目的是提供一种适用于在UAV悬停期间在基本上竖直的壁与UAV之间提供更稳定的接触的UAV。本发明的另外的目的是提供一种将UAV抵靠基本上竖直的壁进行稳定定位的方法。
本发明的另外的目的是提供一种适合在诸如存储爆炸性或腐蚀性材料的室内环境并且可从所述环境进行远程控制的危险环境中使用的UAV。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种适于在悬停在空中时抵靠基本上竖直的壁进行定位的无人航空载具UAV，所述载具限定纵向轴线、横向轴线和竖直轴线，所述纵向轴线和所述横向轴线一起跨越具有上部侧面和朝向相反的下部侧面的第一平面，所述载具包括：主体和由所述主体支撑的多个旋翼，所述旋翼适用于在基本上竖直向上的方向上一起在所述载具上施加推进力；臂部，所述臂部附接到所述主体并且包括布置在远离所述主体的所述臂部的远侧端部处的臂部端部；一个或多个腿部，所述一个或多个腿部固定地旋转附接到所述主体并且包括第一腿部端部和第二腿部端部，其中当所述旋翼在所述基本上竖直向上的方向上在所述载具上施加所述推进力时，所述腿部端部布置在远离所述主体且在所述臂部端部下方的所述一个或多个腿部的远侧端部处；其中所述臂部端部、所述第一腿部端部和所述第二腿部端部由前平面相交，并且适用于在三个间隔开的位置处一起接触所述壁，所述前平面在所述第一平面的所述上部侧面处与所述竖直轴线相交，并且与所述第一平面以在45度至85度之间的第一角度延伸；并且其中在所述第一腿部端部和所述第二腿部端部与所述竖直壁接触时，在所述第一腿部端部和所述第二腿部端部沿基本上水平的线布置时，并且在所述臂部端部围绕所述第一腿部端部和所述第二腿部端部并朝所述壁接近所述壁时，所述主体、所述旋翼、所述臂部端部和所述腿部端部适用于共同倾斜直到所述臂部端部接触所述基本上竖直的壁。
当UAV在空中自由悬停(即不与壁接触)时，它是可移动的以围绕其纵向轴线侧倾、围绕其横向轴线俯仰并围绕其竖直轴线偏航。载具的纵向轴线、横向轴线和竖直轴线彼此正交，并且都与UAV的质心相交。
优选地，UAV配备有用于从操作员接收控制信号以及用于向操作员发送信号(例如测量信号)的无线发送器/接收器。因此，UAV可在封闭空间中使用，而操作员则应与所述空间保持安全距离。
在使用期间，UAV通常初始操作以朝竖直壁悬停，其中两个腿部端部都面向壁，优选地，其中旋翼的所有轴线基本上竖直地延伸。一旦两个腿部端部接触所述壁，UAV的腿部端部、主体、臂部端部和旋翼就朝壁倾斜，直到所述臂部端部也接触所述壁。当所述腿部端部和所述臂部端部接触所述壁时，所述UAV至少在三个点处接触所述壁，其中旋翼连同主体、臂部端部以及腿部端部朝所述壁倾斜。由旋翼以此方式施加在倾斜的UAV上的推进力包括将UAV朝所述壁推动的水平分量，从而提供了UAV抵靠所述壁的稳定定位。
当腿部端部接触所述壁时并且在臂部端部与所述壁间隔开时，UAV可围绕腿部端部以以下这种方式倾斜：使主体、臂部端部、腿部端部和旋翼轴线沿正交于所述壁的竖直平面旋转而基本上不沿平行于壁的平面旋转，并且基本上不沿水平平面旋转。因此，在倾斜期间和倾斜之后，由旋翼施加的推进力将UAV抵靠壁推动而基本上不致使第一腿部端部和第二腿部端部抵靠壁的位置改变，从而允许UAV的准确定位。在UAV的倾斜取向中，旋翼朝所述壁在UAV上施加非零的水平推进力。在其中其竖直轴线是基本上竖直的悬停定位下的UAV与其中其腿部端部和一个或多个臂部端部接触竖直壁的定位的UAV之间的倾斜角度被定义为减去第一角度的90度。因此，在5度的最小倾斜角度与45度的最大倾斜角度之间，以及当一个或多个臂部端部和腿部端部接触所述壁时，推进力的显著分量将UAV抵靠所述壁推动，而推进力的剩余部分确保UAV保持悬停。已经发现5度的最小倾斜角度导致推进力的足够部分朝所述壁以使UAV抵靠所述壁保持以稳定地方式压制。发现45度的最大倾斜角度导致推进力抵靠所述壁压制所述UAV，而不致使所述UAV围绕其臂部端部倾斜。旋翼的推进力优选地致使臂部端部以推进力的至少8％的量，更优选地约为cos(α)倍的推进力的在所述壁上施加力。所有腿部端部优选地位于同一笔直的线上。
当一个或多个腿部固定地旋转附接到主体时，主体的倾斜将导致一个或多个腿部的对应倾斜。优选地，一个或多个腿部以及臂部以使前平面相对于主体的位置和取向基本上固定的方式固定地旋转附接到主体。
优选地，UAV限定两个旋翼轴线之间的最大距离在30厘米与100厘米之间。更优选地，UAV穿过直径为24英寸(即61cm)的开口装配，而不管开口的深度如何。优选地，UAV具有在500克与5千克之间的重量，使得它可由单个人携带。
在一个实施方案中，腿部端部和一个或多个臂部端部在前平面中形成所有臂部端部和所有腿部端部的边界凸多边形的顶点。如果UAV仅具有单个臂部端部，则边界凸多边形优选地是锐角三角形。如果UAV包括两个或更多个臂部端部，则凸多边形优选地是锐角梯形。在后者的情况下，梯形通常包括在形成边界凸多边形的顶点的彼此间隔开最远的腿部端部的那些之间的较长的基础边缘，以及在形成边界凸多边形的顶点并且彼此间隔开较远的臂部端部的那些之间的平行于最长的基础边缘的较短的基础边缘。
优选地，边界凸多边形相对于前平面中的线对称，所述线正交于两个腿部端部之间的基本上水平的线。
当在投影到前平面上观察时，形成边界凸多边形的顶点的腿部端部之间的最大距离优选地是形成边界凸多边形的顶点的臂部端部之间的最大距离的至少8倍。
在一个实施方案中，UAV仅包括单个腿部。在此情况下，第一腿部端部和第二腿部端部由同一腿部的两个远侧端部形成。所述两个腿部端部可形成为所述单个腿部的基本上圆柱形部分的相对端部，所述腿部还包括将所述基本上圆柱形部分连接到所述UAV的主体的中间部分。
在一个实施方案中，腿部端部限定两个旋翼轴线之间的最大距离的至少10％的相互距离，使得当UAV围绕腿部端部倾斜时，UAV的偏航基本上稳定。
在一个实施方案中，腿部距前平面一定距离地连接到主体，所述距离至少是最靠近第一平面定位的旋翼的直径。
优选地，UAV是三旋翼飞行器、四旋翼飞行器、六旋翼飞行器、八旋翼飞行器或V形UAV。
在一个实施方案中，所述腿部端部与正交于所述第一平面的第二平面相交，并且当投影到所述第二平面上观察时，所述旋翼布置在穿过所述腿部端部的第一线与穿过所述臂部端部且平行于所述第一线的第二线之间，其中所述旋翼与两条线间隔开分别等于或大于在所述第一线与所述第二线之间的距离的四分之一的所述距离。由于旋翼设置在臂部端部下方和腿部端部上方，因此可方便地实现围绕腿部端部倾斜。优选地，不仅旋翼的中心而且由旋翼叶片的旋转限定的区域布置在两条线之间。
在一个实施方案中，所述腿部端部被布置用于在所述腿部端部与所述壁接触并且布置在所述基本上水平的线上时，在所述倾斜期间允许所述旋翼的轴线保持在基本上平行的竖直平面内。
在一个实施方案中，无人航天载具还包括附接到所述臂部的检查或操纵装置，其中所述检查或操纵装置适用于测量壁性能和/或操纵所述壁。检查或操纵装置可适用于感测、检查、致动或操纵壁性能。所述壁性能可包括壁厚、温度、形貌、颜色、视觉不规则部分、壁组成以及壁的直接接近的性能，诸如温度、空气成分等。检查装置可包括超声传感器、涡流传感器、红外传感器、NVDI(归一化植被差异指数)传感器、光谱仪、磁力计、盖革柜员机、LEL(爆炸下限)传感器和/或气体传感器。操纵装置可包括刮擦工具、钻孔工具、刷涂工具、胶水施用工具和/或对象放置工具。操纵装置替代地或除此之外包括用于测量壁上的涂层的厚度的(超声)传感器。
在一个实施方案中，所述检查或操纵装置适用于在与所述壁压力接触的同时检查或操纵所述壁。这可包括测量壁厚或需要与壁进行稳定压力接触的任何应用。在此情况下，压力接触是指这样的事实，由于UAV的倾斜，由检查或操纵装置在壁上在基本上水平的方向上施加压力。优选地，UAV适用于使检查或操纵装置在壁上施加在0.5N与10N之间(更优选地在1N至5N之间)的力持续至少5秒的时间段。
在一个实施方案中，所述检查或操纵装置可旋转地附接到所述臂部，优选地弹性地附接到所述臂部。检查或操纵装置可包括连接到臂部的可旋转或弹性的三轴架，所述三轴架适用于自对准，使得当UAV抵靠壁倾斜时，三个三轴架腿部都与所述壁接触。这允许检查或操纵装置相对于竖直壁以预定取向接触壁。检查或操纵装置可以是被三轴架的适于接触所述壁的三个腿部包围的传感器。替代地，检查或操纵装置可以是连接到三轴架的腿部中的一个的适于稳定地接触壁的传感器。
在一个实施方案中，所述臂部端部由所述检查或操纵装置形成，其中所述检查或操纵装置布置用于在所述载具倾斜时与所述壁接触。在倾斜期间，由于旋翼施加在UAV上的推进力，臂部端部抵靠所述壁压制。当检查或操纵装置形成臂部端部时，建立了压制接触。
在一个实施方案中，所述检查或操纵装置具有用于接触所述壁的接触端部，其中所述接触端部至少在所述载具处于其中所述臂部端部和第一腿部端部与第二腿部端部接触所述壁的所述倾斜位置时，部分地布置在所述前平面中。当接触端部在前平面中时，它在臂部端部和腿部端部也接触壁时接触壁。以此方式，可执行需要接触壁的测量或操纵。当UAV不与壁接触时，接触端部可能会突出穿过正平面。
在一个实施方案中，旋翼轴线基本上彼此平行地延伸并且与正交于旋翼轴线的第一平面相交。因此，旋翼轴线的取向可相对于主体固定，从而导致UAV具有特别简单的构造。
在一个实施方案中，当投影到所述第一平面上观察时，所述旋翼轴线中的至少一个布置在穿过所述腿部端部的第一线与穿过所述臂部连接到所述主体的点并平行于所述第一线的第三线之间。
当最靠近前平面的旋翼轴线比在臂部与主体之间的连接更靠近壁定位时，可实现在臂部端部与壁之间特别有效的压力接触。优选地，臂部基本上是笔直的，并且限定与面对前平面的第一平面的在10度与60度之间的角度。优选地，由连接到旋翼轴线的旋翼的旋转所限定的区域完全布置在第一线与第三线之间。
在一个实施方案中，所述旋翼布置在平行于所述第一平面且与所述腿部端部相交的底部平面与平行于所述第一平面且与所述臂部端部相交的顶部平面之间，其中所述旋翼分别与所述顶部平面和所述底部平面间隔开等于或大于在所述顶部平面与所述底部平面之间的距离的四分之一的所述距离。以此方式，限定在第一平面与顶部平面之间的最小距离，这促进UAV围绕穿过腿部端部的线的便利倾斜。
在一个实施方案中，当投影到所述第一平面上观察时，所述臂部端部与所述第二平面间隔开臂部距离，所述臂部距离大于两个旋翼轴线之间的所述最大距离的5％，优选地大于两个旋翼轴线之间的所述最大距离的10％，更优选地大于所述UAV的任何两个旋翼轴之间的所述最大距离的15％。从第二平面到臂部端部的这种距离有利于UAV在腿部端部与壁之间接触时倾斜。
在一个实施方案中，旋翼围绕平行于竖直轴线延伸的对称轴线基本上对称地布置。旋翼的对称布置提供可易于操纵的UAV。对称轴线优选地与竖直轴线重合，或者距竖直轴线的距离小于UAV的任意两个旋翼轴线之间的最大距离的10％，优选地小于UAV的任意两个旋翼轴线之间的最大距离的5％。
在一个实施方案中，所述载具具有质心，并且当投影到所述第一平面上观察时，所述臂部在以下位置处附接到所述主体：穿过所述质心且平行于穿过所述腿部端部的第一线的线处或其后方。
在此情况下，将臂部附接到线的主体后方意味着，臂部相对于前平面以比在线与前平面之间的距离更大的距离附接到主体。通过将臂部的附接物放置在质心之外的位置，可由臂部和两个腿部形成稳定的三轴架，而同时提高了UAV在飞行时的稳定性。
在一个实施方案中，臂部端部和/或腿部端部包括用于接触壁的可旋转轮子。这允许UAV在抵靠所述壁压制时的倾斜位置中沿竖直壁行进。因此，UAV可在轮子接触壁的情况下沿着壁移动，而检查或操纵装置与壁保持恒定的距离。优选地，轮子轴线在UAV抵靠壁倾斜时，水平地延伸。这允许UAV仅在竖直方向上跨壁的侧倾移动。
在一个实施方案中，所述载具还包括一个或多个上部腿部，所述一个或多个上部腿固定地旋转附接到所述主体并且包括第三腿部端部和第四腿部端部，其中所述第三腿部端部和所述第四腿部端部布置在所述第一平面的所述上部侧面处的远离所述主体的所述一个或多个上部腿部的远侧端部处，并且其中所述第三腿部端部和所述第四腿部端部限定平行于所述第一平面的水平线，并且其中所述第三腿部端部和所述第四腿部端部比所述臂部端部离所述第一平面延伸得更远。上部腿部和臂部允许将相同的UAV以稳定地方式抵靠基本上水平的天花板定位。UAV可向上悬停，并且在第三腿部端部和第四腿部端部与天花板接触时，朝天花板倾斜直到臂部端部接触天花板。以此方式，UAV可抵靠天花板稳定地定位。替代地，可设置第二臂部，所述第二臂部在抵靠天花板定位的过程中承担所述臂部的作用。
在本发明的另外的方面，提供一种用于将无人航空载具(优选地本文所描述的UAV)抵靠基本上竖直的壁进行定位的方法，所述载具限定纵向轴线、横向轴线和竖直轴线，所述纵向轴线和所述横向轴线一起跨越具有上部侧面和朝向相反的下部侧面的第一平面，所述载具还包括两个腿部端部和臂部端部，其中前平面与所述两个腿部端部和所述臂部端部相交，所述前平面在所述第一平面的所述上部侧面处与所述竖直轴线相交并与所述第一平面以在45度至85度之间的第一角度延伸；所述方法包括：
-将所述载具操纵到所述壁直到所述两个腿部端部接触所述壁，并且
-使所述载具围绕与所述壁接触的所述两个腿部端部朝所述壁倾斜，直到所述臂部端部接触所述壁。
附图说明
现在将仅以举例的方式，参考所附的示意图来描述实施方案，其中对应的参考符号指示对应的部件。
图1A至图1C分别示意性地示出根据本发明的UAV的侧视图、前视图和顶视图；
图2A至图2C示意性地描绘根据本发明的将无人机抵靠壁稳定地定位的方法；
图3A示意性地示出根据本发明的UAV的透视图；
图3B示意性地示出图3A的UAV的顶视图；
图4A至图4B示意性地示出根据本发明的用于水平和倾斜UAV的相关力；
图5示意性地示出根据实施方案的UAV的透视图；
图6示意性地示出根据实施方案的UAV的侧视图。
这些图示仅是为了说明的目的，并不作为对权利要求所规定的范围或保护的限制。
具体实施方式
图1A示出具有带有四旋翼21的主体10的UAV 1(四旋翼飞行器)的侧视图。旋翼21限定具有上部侧面3和下部侧面4的第一平面RP。第一腿部30和第二腿部40(参见图1C)在第一平面RP的下部侧面4处附接到在正面方向X上延伸的主体10，并且包括第一腿部端部31和第二腿部端部41。从图1A的侧视图中，仅可见所述腿部中的一个，尽管在图1B和图1C中示出两个腿部。臂部50附接到主体10，并且在正面方向X和竖直方向Z上延伸。所述臂部包括臂部端部51和检查或操纵装置52。臂部端部51和腿部端部31、41一起限定与所述端部31、41、51相交的前平面FP。由于腿部端部31、41在投影到第一平面RP上时在正面方向X上比臂部端部51距主体10定位得更远，所以前平面FP相对于第一平面RP倾斜，从而限定角度a。臂部端部51和腿部端部31、41可抵靠壁放置，使得前平面FP与壁重合。主体10包括使UAV1可操作所需的设备，包括通信设备和电源。除此之外，主体10可包括相机、照明设备、保护罩、起落架等，等等。
图1B示出图1A的UAV的前视图，其中已指出穿过腿部端部31、41的第一线L1和平行于第一线L1并且穿过臂部端部51的第二线L2。竖直轴a1限定无人机的偏航。
图1C示出同一UAV的顶视图。在投影到第一平面RP上时，臂部端部51定位在距第一线L1的臂部距离x处。臂部50到主体10的附接限定平行于第一线L1的第三线L3。在投影到第一平面RP上时，旋翼21完全定位在第一线L1与第三线L3之间，包括由它们在第一平面RP中的旋转所限定的区域。纵向轴线a2限定无人机的侧倾，而横向轴线a3限定无人机的俯仰。
图2A至图2C示出将UAV 1抵靠在竖直壁2上定位的步骤。图2A示出UAV 1在第一平面RP基本上水平时，接近壁2。图2B示出当第一腿部30的腿部端部31以及第二腿部端部(尽管未示出)接触壁2时的UAV 1。由于旋翼21的向上定向的推进力，UAV 1开始围绕由腿部端部31、41限定的水平线倾斜。
图2C示出倾斜之后的UAV 1，当臂部50的臂部端部51也接触壁2时，在UAV 1与壁2之间建立了稳定的三点连接，并且臂部端部51抵靠壁2施加了基本上水平的力。
图3A和图3B分别以透视图和顶视图示出UAV 101(六旋翼飞行器)。UAV 101包括附接到主体110的第一腿部130。两个腿部端部131、141从第一腿部130向侧面延伸。臂部150附接到主体110。臂部端部151由三轴架154形成，所述三轴架154在围绕腿部端部131、141旋转时适于与壁(未示出)接触。三轴架154相对于主体110是可旋转的。
图4A示出图1A的UAV 1，其进一步示出作用在UAV上的重力Fg和由旋翼21传递的总推进力FP。当UAV 1悬停而不改变其高度位置并且不接触壁2时，力的方向相反且大小相等。
图4B示出图4A的UAV 1，但是现在诸如以上所描述地倾斜。重力Fg在向下的竖直方向上仍然是相同的，但是总推进力FP可由在竖直向上的方向Z上的抵消重力Fg的分量FP,Z和在正面方向X上的可用于将臂部端部51抵靠竖直壁2压制的分量Fg.x构成。
图5示出UAV 201，其腿部端部231和241以及臂部端部251包括竖直定向的轮子233、243、253。侧面腿部260弹性地且可旋转地附接到臂部250。侧面腿部端部261包括定位在轮子263之间的检查装置252。当接近基本上竖直的壁时，UAV 201将首先在轮子233、243附接到腿部230、240的情况下接触壁。随后，当UAV 201倾斜时，侧面腿部260的轮子263将接触壁并保持抵靠壁压制。当臂部250的轮子253也接触壁时，UAV 201已经处于抵靠壁的稳定位置。检查装置252维持与壁的恒定距离，而当轮子233、243、253、263维持与壁接触时，UAV201可基本上平行于壁移动。因为侧面腿部260的弹性附接，所以即使壁表面上的不规则部分致使其他轮子233、243、253中的任一个在沿着壁移动时暂时与壁不接触，侧面腿部端部261的轮子263也将保持与壁接触。侧面腿部260可例如借助于弹簧偏置抵靠壁并且抵靠壁迫压。
图6示出UAV 301，其具有：臂部350，所述臂部350具有在臂部350的远侧端部处远离主体310的臂部端部351；以及腿部330，所述腿部330还包括用于接触基本上水平的天花板6的机构。为此，UAV 301还包括附接到主体310的上部腿部370，并且包括第三腿部端部371和第四腿部端部372，其中第三腿部端部371和第四腿部端部372布置在远离主体310的一个或多个上部腿部370的远侧端部处。第四腿部端部372在图6中是不可见的，但与第三腿部端部371类似。
臂部端部351、第三腿部端部371和第四腿部端部372适用于在三个间隔开的位置处一起接触天花板6，以将UAV 301抵靠天花板定位。在第三腿部端部371和第四腿部端部372与水平天花板6接触时，在第三腿部端部371和第四腿部端部372沿着基本上水平的线布置时，并且在臂部端部351围绕第三腿部端部371和第四腿部端部372朝天花板以在5度至45度之间的另外的角度延伸与天花板6间隔开时，主体310、旋翼321以及臂部350和上部腿部370适于共同倾斜直到臂部端部351接触水平天花板6和与臂部端部351以及第三腿部端部371和第四腿部端部372相交的天花板平面CP，所述天花板平面CP基本上平行于天花板6。
总而言之，本发明提供一种适于在悬停在空中时抵靠基本上竖直的壁定位的无人航空载具，其包括主体和旋翼、与前平面相交并且适用于在三个间隔开的位置处一起接触所述壁的臂部端部、第一腿部端部和第二腿部端部，所述前平面在由所述UAV的横向轴线和纵向轴线跨越的第一平面的上部侧面处与所述UAV的竖直轴线相交，所述前平面与所述第一平面以在45度至85度之间的第一角度延伸；其中所述UAV适用于在所述第一腿部端部和所述第二腿部端部与所述基本上竖直的壁接触时，在所述第一腿部端部和所述第二腿部端部沿基本上水平的线布置时，并且在所述臂部端部围绕所述第一腿部端部和所述第二腿部端部朝所述壁接近所述壁时倾斜，直到所述臂部端部接触所述基本上竖直的壁。
本发明可在不背离其精神或基本特性的情况下以其它具体形式来体现。所描述的实施方案在所有方面应被视为仅为说明性的而不是限制性的。本发明的范围因此由所附权利要求而不是由前述描述来指示。对于本领域技术人员将显而易见的是，可构思本发明的替代和等效实施方案并将其简化为实践。在权利要求的等效物的含义和范围内的所有改变都应涵盖在权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种适于在空中悬停时抵靠竖直的壁(2)定位的无人航空载具(1)，所述载具限定纵向轴线(a2)、横向轴线(a3)和竖直轴线(a1)，所述纵向轴线和所述横向轴线共同跨越具有上部侧面(3)和朝向相反的下部侧面(4)的第一平面(RP)，所述载具包括：
主体(10)和由所述主体支撑的多个旋翼(21)，所述旋翼适于在竖直向上的方向上一起在所述载具上施加推进力(FP)；
臂部(50)，所述臂部(50)附接到主体(10)并且包括布置在远离所述主体(10)的所述臂部的远侧端部处的臂部端部(51)；
一个或多个腿部(30,40)，所述一个或多个腿部(30,40)固定地旋转附接到所述主体并且包括第一腿部端部(31)和第二腿部端部(41)，其中当所述旋翼沿所述竖直向上的方向在所述载具上施加所述推进力时，所述腿部端部布置在远离所述主体(10)并在所述臂部端部(51)下方的所述一个或多个腿部(30,40)的远侧端部处；
其中所述臂部端部(51)、所述第一腿部端部(31)和所述第二腿部端部(41)与前平面(FP)相交，并且适用于在三个间隔开的位置处一起接触所述壁，所述前平面(FP)在所述第一平面(RP)的所述上部侧面处与所述竖直轴线相交，并与所述第一平面(RP)以在45度至85度之间的第一角度(a)延伸；
并且其中，在所述第一腿部端部(31)和所述第二腿部端部(41)与所述竖直的壁接触时，在所述第一腿部端部(31)和所述第二腿部端部(41)沿水平的线布置时，并且在所述臂部端部(51)围绕所述第一腿部端部和所述第二腿部端部并朝所述壁接近所述壁时，所述主体、所述旋翼、所述臂部端部和腿部端部适用于共同倾斜直到所述臂部端部(51)接触所述竖直的壁。
2.如权利要求1所述的无人航空载具，其中所述腿部端部(31,41)与正交于所述第一平面(RP)的第二平面(N)相交，并且其中当投影到所述第二平面上观察时，所述旋翼布置在穿过所述腿部端部(31,41)的第一线(L1)与穿过所述臂部端部(51)且平行于所述第一线(L1)的第二线(L2)之间，其中所述旋翼与两条线(L1,L2)间隔开分别等于或大于在所述第一线与所述第二线之间的距离的四分之一的所述距离。
3.如权利要求1或2所述的无人航空载具，其中所述腿部端部(31,41)被布置用于在所述腿部端部(31,41)与所述壁接触并且布置在所述水平的线上时，在所述倾斜期间允许所述旋翼的轴线保持在平行的竖直平面内。
4.如权利要求1所述的无人航空载具，其还包括附接到所述臂部的检查或操纵装置(52)，其中所述检查或操纵装置适用于测量壁性能和/或操纵所述壁。
5.如权利要求4所述的无人航空载具，其中所述检查或操纵装置(52)适用于在与所述壁压力接触的同时检查或操纵所述壁。
6.如权利要求4所述的无人航空载具，其中所述检查或操纵装置(52)可旋转地附接到所述臂部。
7.如权利要求4所述的无人航空载具，其中所述臂部端部由所述检查或操纵装置(52)形成，所述检查或操纵装置布置用于在所述载具倾斜时与所述壁接触。
8.如权利要求4所述的无人航空载具，其中所述检查或操纵装置(52)具有用于接触所述壁的接触端部，其中所述接触端部至少在所述载具处于其中所述臂部端部和第一腿部端部与第二腿部端部接触所述壁的倾斜位置时，部分地布置在所述前平面(FP)中。
9.如权利要求1所述的无人航空载具，其中所述旋翼的轴线彼此平行地延伸并且正交于所述第一平面(RP)定向。
10.如权利要求9所述的无人航空载具，其中当投影到所述第一平面(RP)上观察时，所述旋翼的轴线中的至少一个布置在穿过所述腿部端部的第一线(L1)与穿过所述臂部连接到所述主体的点并平行于所述第一线(L1)的第三线(L3)之间。
11.如权利要求10所述的无人航空载具，其中所述旋翼布置在平行于所述第一平面(RP)且与所述腿部端部(31,41)相交的底部平面与平行于所述第一平面(RP)且与所述臂部端部(51)相交的顶部平面之间，其中所述旋翼分别与所述顶部平面和所述底部平面间隔开等于或大于在所述顶部平面与所述底部平面之间的距离的四分之一的所述距离。
12.如权利要求9所述的无人航空载具，其中当投影到所述第一平面(RP)上观察时，所述臂部端部(51)与正交于所述第一平面(RP)的第二平面(N)间隔开臂部距离(x)，所述臂部距离(x)大于两个旋翼轴线之间的最大距离的5％。
13.如权利要求9所述的无人航空载具，其中所述旋翼围绕平行于所述竖直轴线(a1)延伸的对称轴线对称地布置。
14.如权利要求1所述的无人航空载具，其中所述载具具有质心，并且其中当投影到所述第一平面(RP)上观察时，所述臂部在以下位置处附接到所述主体(10)：穿过所述质心且平行于穿过所述腿部端部(31,41)的第一线(L1)的线处或其后方。
15.如权利要求1所述的无人航空载具，其中所述臂部端部(51)和/或所述腿部端部(31,41)包括用于接触所述壁的可旋转轮子。
16.如权利要求1所述的无人航空载具，其中所述载具还包括一个或多个上部腿部(370)，所述一个或多个上部腿部(370)固定地旋转附接到所述主体(310)并且包括第三腿部端部(371)和第四腿部端部(372)，其中所述第三腿部端部和所述第四腿部端部布置在所述第一平面(RP)的所述上部侧面(3)处的远离所述主体(310)的所述一个或多个上部腿部(370)的远侧端部处，并且其中所述第三腿部端部和所述第四腿部端部限定平行于所述第一平面(RP)的水平线，并且其中所述第三腿部端部和所述第四腿部端部比所述臂部端部(351)离所述第一平面(RP)延伸得更远。
17.一种用于将无人航空载具(1)抵靠竖直的壁(2)进行定位的方法，所述载具限定纵向轴线(a2)、横向轴线(a3)和竖直轴线(a1)，所述纵向轴线和所述横向轴线一起跨越具有上部侧面(3)和朝向相反的下部侧面(4)的第一平面(RP)，所述载具还包括两个腿部端部(31,41)和臂部端部(51)，其中前平面(FP)与所述两个腿部端部和所述臂部端部相交，所述前平面(FP)在所述第一平面(RP)的所述上部侧面处与所述竖直轴线相交并与所述第一平面(RP)以在45度至85度之间的第一角度(a)延伸；
所述方法包括：
-将所述载具操纵到所述壁直到所述两个腿部端部(31,41)接触所述壁，并且
-使所述载具围绕与所述壁接触的所述两个腿部端部朝所述壁倾斜，直到所述臂部端部(51)接触所述壁。
18.如权利要求17所述的用于将无人航空载具(1)抵靠竖直的壁(2)进行定位的方法，其中所述无人航空载具是根据权利要求1所述的无人航空载具。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201716839D0 (en) * 2017-10-13 2017-11-29 Alti Velo Industrial Uav Rental Ltd Non-destructive testing apparatus and method of use
CL2018000999A1 (es) * 2018-04-18 2018-05-18 Miguel Angel Mura Yanez Sistema de equipos autónomos transportables y/o instalables en obra que permiten multiplicidad de tareas de construcción; equipos uav (vehículo aéreo no tripulado), dispositivos de adosamiento removible que se fija a obra, brazo robot y herramientas para efectuar tareas complejas. método suministro de carga poder, fluidos continuos y cable de suministros seguro en vuelo y tierra. software, inteligencia artificial y dispositivos.
JP7020300B2 (ja) * 2018-05-31 2022-02-16 富士通株式会社 飛翔機及び飛翔機の制御方法
IL264394B (en) * 2019-01-22 2020-02-27 Pearlsof Wisdom Advanced Tech Ltd System and method for a UAV that places a sensor on a wall
US11275391B2 (en) * 2019-05-13 2022-03-15 The Boeing Company In-service maintenance process using unmanned aerial vehicles
KR102089344B1 (ko) * 2019-06-20 2020-03-16 (주)케이에스알큰사람 교량 점검용 드론
KR102280098B1 (ko) * 2020-02-19 2021-07-21 구미대학교 산학협력단 음파를 이용한 콘크리트 구조물 균열검사용 드론
US20220026397A1 (en) * 2020-07-21 2022-01-27 Voliro Ag Structural wall inspection system using drones to perform nondestructive testing (ndt)
KR102199685B1 (ko) * 2020-08-27 2021-01-08 이형진 무인 항공기 및 이의 제어 방법
KR102352101B1 (ko) * 2020-11-25 2022-01-14 이형진 설비 모니터링 및 유지보수를 수행하는 무인 항공기
KR102212370B1 (ko) * 2020-12-31 2021-02-04 이형진 고공 위험 작업에 활용할 무인 항공기 및 부속 장비의 제어 방법
IT202100028253A1 (it) 2021-11-05 2023-05-05 Flyability Sa Aeromobile senza equipaggio (UAV)
KR102511743B1 (ko) * 2022-03-28 2023-03-21 주식회사 우성디앤씨 건설용 드론 및 이를 이용한 구조물 관리방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101491898A (zh) * 2009-03-09 2009-07-29 北京航空航天大学 一种多旋翼腿轮式多功能空中机器人及其运动规划方法
CN103507950A (zh) * 2012-06-27 2014-01-15 奥格斯塔韦斯兰股份公司 用于能悬停的飞行器的旋翼组件
CN105711824A (zh) * 2014-12-22 2016-06-29 鹦鹉股份有限公司 设有使其成为两栖式的附件的旋翼无人机
CN106573675A (zh) * 2014-05-26 2017-04-19 空中客车运作有限责任公司 飞行器机身的压力舱壁
CN106892094A (zh) * 2017-01-22 2017-06-27 南京航空航天大学 一种空间六自由度独立可控四旋翼无人飞行器及其控制方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8590828B2 (en) * 2010-02-24 2013-11-26 Robert Marcus Rotocraft
FR2963431B1 (fr) 2010-07-27 2013-04-12 Cofice Dispositif permettant le controle non destructif de structures et comportant un drone et une sonde de mesure embarquee
GB2483881B (en) * 2010-09-22 2017-04-26 Irps Thomas A dual-function landing gear and rotor protector for a UAV
US8874283B1 (en) * 2012-12-04 2014-10-28 United Dynamics Advanced Technologies Corporation Drone for inspection of enclosed space and method thereof
DE102014001702B4 (de) * 2014-02-08 2018-06-21 Mbda Deutschland Gmbh Unbemanntes Kleinfluggerät und Verfahren zum Landen eines Kleinfluggerätes
US20170210470A1 (en) 2014-04-03 2017-07-27 Ricard Pardell Agcfds: automated glass cleaning flying drone system
EP3134316B1 (en) * 2014-04-24 2019-05-22 Neustadt, Roi Hovering device for drawing on walls
DE102014211721A1 (de) * 2014-06-18 2015-12-24 Robert Bosch Gmbh Unbemanntes Luftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines unbemannten Luftfahrzeugs
DE102014017768A1 (de) * 2014-12-02 2016-06-02 Marcus Fritzsche Verfahren zum Steuern eines Drehflügelfluggerätes zur Reinigung weitgehend glatter Flächen
CN105984582A (zh) * 2015-02-13 2016-10-05 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 飞行器
CN105984583A (zh) * 2015-02-13 2016-10-05 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 飞行器
FR3036381B1 (fr) 2015-05-19 2017-05-12 Airbus Operations Sas Drone volant
DE102015110466B4 (de) * 2015-06-30 2020-06-18 Peter Presch GmbH Prüf- und/oder Arbeitsvorrichtung
TWI590989B (zh) * 2015-07-24 2017-07-11 xin-jia Lin Unmanned aerial vehicle for engineering with auxiliary stabilizing function
KR101815394B1 (ko) * 2015-10-27 2018-01-05 한국과학기술원 벽면 이동을 위한 비행로봇 메커니즘 및 제어방법
US9522732B1 (en) * 2016-01-27 2016-12-20 Walt Froloff Unmanned aerial vehicle perching maneuver
CN106005408A (zh) * 2016-02-04 2016-10-12 王欢 一种带有全驱动支撑轮的攀壁飞行器
CN105799921A (zh) * 2016-04-11 2016-07-27 周良勇 一种多旋翼无人机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101491898A (zh) * 2009-03-09 2009-07-29 北京航空航天大学 一种多旋翼腿轮式多功能空中机器人及其运动规划方法
CN103507950A (zh) * 2012-06-27 2014-01-15 奥格斯塔韦斯兰股份公司 用于能悬停的飞行器的旋翼组件
CN106573675A (zh) * 2014-05-26 2017-04-19 空中客车运作有限责任公司 飞行器机身的压力舱壁
CN105711824A (zh) * 2014-12-22 2016-06-29 鹦鹉股份有限公司 设有使其成为两栖式的附件的旋翼无人机
CN106892094A (zh) * 2017-01-22 2017-06-27 南京航空航天大学 一种空间六自由度独立可控四旋翼无人飞行器及其控制方法

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SG11202001810XA (en) 2020-03-30
DK3681799T3 (da) 2021-10-04
US20200283144A1 (en) 2020-09-10
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WO2019050401A1 (en) 2019-03-14

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