CN111727153B - 运载物收取装置、运载物收取系统和收取运载物的方法 - Google Patents

Abstract

公开了运载物收取装置、运载物收取系统和收取运载物的方法。该运载物收取装置用于通过附接到UAV的系绳收取运载物，并且包括：具有上端和下端的延伸构件；具有第一端和第二端的通道，该通道第一端在结构上联接到延伸构件的上端；两个臂，适合于附接到UAV的系绳的接合，所述两个臂在不同的方向上从通道的第一端延伸；以及运载物保持器，与通道的第二端基本上相邻地定位并适于固定运载物。

Description

运载物收取装置、运载物收取系统和收取运载物的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2018年2月19日提交的名称为“包裹装载机构”的美国专利申请第15/899,214号的优先权，该美国专利申请的内容通过引用全文合并于此。

技术领域

本公开涉及运载物收取，更具体地，涉及用于利用UVA收取运载物的装置、系统和方法。

背景技术

无人运载工具，其也可被称为自主运载工具，是能够在没有物理上存在的人类操作者的情况下行驶的运载工具。无人运载工具可以以遥控模式、以自主模式或以部分自主模式操作。

当无人运载工具以遥控模式操作时，位于远程位置的飞行员或驾驶员可以通过经由无线链路发送到无人运载工具的命令来控制无人运载工具。当无人运载工具以自主模式操作时，无人运载工具通常基于预先编程的导航航路点、动态自动化系统或这些的组合来移动。此外，一些无人运载工具可以以遥控模式和自主模式两者来操作，并且在一些情况下可以同时以这两种模式操作。例如，作为示例，远程飞行员或驾驶员可能希望在手动执行另一任务(诸如操作用于拾取物体的机械系统)时将导航交给自主系统。

各种类型的无人运载工具针对各种不同的环境而存在。例如，无人运载工具针对在空中、在地面上、在水下以及在太空中的操作而存在。示例包括四轴飞行器(quad-copter)和尾座式UAV等。无人运载工具还针对其中可能进行多环境操作的混合操作而存在。混合无人运载工具的示例包括能够在陆地上以及在水上操作的两栖飞船、或能够降落在水上以及在陆地上的水上飞机。其它示例也是可能的。

UAV可以用于向个人或企业递送运载物(payload)、或从个人或企业收取运载物。在一些操作中，一旦UAV到达收取地点，UAV就可以降落或保持在悬停位置。此时，在收取地点的人可以将运载物在附接到与UAV定位在一起的绞盘机构的系绳的一端处固定到UAV，或者将运载物固定到UAV本身。例如，运载物可以具有可被固定到在绞盘的一端处的装置的把手，或者可以具有可被固定在UAV内的把手。然而，这种情形具有很多缺点。具体地，如果UAV到达收取地点迟到，则被指派固定将要被UAV收取的运载物的人员会不得不在UAV到达之前等待一段时间，从而导致不希望的等待时间。类似地，如果UAV到达并且被指派把将要被收取的运载物固定到UAV的人员迟到或没有现身，则UAV会不得不以悬停模式或在地面上等待，直到被指派人员到达以将运载物固定到UAV，从而导致不希望的延迟以及在UAV等待被指派人员到达时由UAV产生的能量消耗，并且还导致运载物在递送地点的后续递送的不希望的延迟。

结果，会令人期望的是支持通过UAV的对运载物的自动拾取，其中UAV可以自动拾取运载物而无需被指派人员在收取地点将运载物固定到UAV。这样的通过UAV的对运载物的自动拾取将有利地消除对被指派人员将运载物固定到UAV的需要，并消除与UAV或被指派人员到达收取地点迟到相关联的潜在延迟。

发明内容

所提出的实施方式提供了一种运载物收取装置和方法，该装置和方法可用于通过具有悬挂于附接到UAV的系绳的运载物收取器的UAV在运载物收取地点自动拾取运载物。运载物收取装置可以是非永久性结构，其包括延伸构件，该延伸构件可以在延伸构件的下端固定到基底或底座，成角度的延伸器可以附接在延伸构件的上端。通道可以附接到成角度的延伸器，其中通道的第一端具有从其延伸的一个或更多个系绳接合器。运载物保持器将运载物固定到通道的第二端。

在操作中，在系绳从UAV向下伸出并且运载物收取器悬挂于系绳的一端的情况下，UAV到达运载物收取地点。UAV接近运载物收取装置，当它靠近运载物收取装置时，系绳与系绳接合器接触，随着UAV向前移动，系绳沿着系绳接合器向内滑动，在系绳接合器处系绳被朝向通道的第一段引导。随着UAV进一步向前或向上移动、或者运载物收取器被向上拉起，系绳移动进入并穿过通道中的系绳槽，并且附接到系绳的运载物收取器被系绳拉入通道中。运载物收取器被拉动通过通道，在其中运载物收取器与位于运载物保持器上的运载物接合并固定。然后，运载物收取器拉动运载物使其脱离运载物保持器。一旦运载物脱离运载物保持器，运载物就可以被向上拉起以与UAV可靠接合，UAV可以继续去往可由UAV递送运载物的递送地点。以这种方式，实现了由UAV自动拾取运载物，而无需人员参与从收取地点收取运载物。

在一个方面，提供了一种运载物收取装置，其包括：具有上端和下端的延伸构件；具有第一端和第二端的通道，该通道联接到延伸构件；第一系绳接合器，在第一方向上从通道的第一端延伸；以及运载物保持器，位于通道的第二端附近并适于固定运载物。

在另一个方面，提供了一种用于运载物收取的系统，其包括运载物收取装置，该运载物收取装置具有：具有上端和下端的延伸构件；具有第一端和第二端的通道，该通道联接到延伸构件；第一系绳接合器，在第一方向上从通道的第一端延伸；运载物保持器，位于通道的第二端附近并适于固定运载物，其中通道的至少上部包括从通道的第一端延伸到通道的第二端的系绳槽，系绳槽被配置为当运载物收取器在通道内经过时引导联接到运载物收取器的系绳的通过。

在又一个方面，提供了一种收取运载物的方法，其包括以下步骤：(i)将具有带开孔的把手的运载物置于运载物保持器上，运载物保持器联接到运载物收取装置上的通道；(ii)使UAV将系绳定位为与第一系绳接合器接触，该UAV具有附接到悬挂于UAV的系绳的运载物收取器；(iii)使UAV让系绳行进到系绳槽中，其中系绳槽具有比运载物收取器的宽度窄的宽度；(iv)使UAV让运载物收取器行进到通道中；(v)使UAV让运载物收取器行进，直到运载物收取器与运载物的把手接合；以及(vi)使UAV通过运载物收取器拾取运载物，从而使运载物从运载物保持器脱离。

所提出的实施方式还提供了用于利用UAV从运载物收取装置自动收取运载物的手段，该UAV具有附接到悬挂于UAV的系绳的运载物收取器。

通过适当地参照附图阅读以下详细描述，这些以及其它方面、优点和备选方案对于本领域普通技术人员将变得明显。此外，应理解，在本发明内容部分和本文档其它地方提供的描述旨在通过示例而非通过限制来说明所要求保护的主题。

附图说明

图1A是根据一示例实施方式的示例无人飞行器100的轴测图。

图1B是根据一示例实施方式的无人飞行器的简化示图。

图1C是根据一示例实施方式的无人飞行器的简化示图。

图1D是根据一示例实施方式的无人飞行器的简化示图。

图1E是根据一示例实施方式的无人飞行器的简化示图。

图2是示出根据一示例实施方式的无人飞行器的部件的简化框图。

图3是示出根据一示例实施方式的UAV系统的简化框图。

图4A、图4B和图4C示出了根据示例实施方式的运载物递送装置。

图5A示出了根据一示例实施方式的包括运载物510的运载物递送装置(也称为运载物递送系统)500的透视图。

图5B是图5A所示的运载物递送装置500和运载物510的侧剖视图。

图5C是图5A和图5B所示的运载物递送装置500和运载物510的侧视图。

图6A是根据一示例实施方式的运载物联接装置800的透视图。

图6B是图6A所示的运载物联接装置800的侧视图。

图6C是图6A和图6B所示的运载物联接装置800的正视图。

图7是在插入到位于UAV的机身中的运载物联接装置收容器之前图6A-6C所示的运载物联接装置800的透视图。

图8是在插入到位于UAV的机身中的运载物联接装置收容器之前图6A-6C所示的运载物联接装置800的另一透视图。

图9示出了位于UAV的机身中的凹入的约束槽和运载物联接装置收容器的透视图。

图10A示出了当运载物510在着地之前向下移动以进行递送时运载物递送装置500的侧视图，其中运载物510的把手511被固定在运载物联接装置800内。

图10B示出了在运载物510已降落在地面上之后运载物递送装置500的侧视图，其示出了从运载物510的把手511解开联接的运载物联接装置800。

图10C示出了运载物递送装置500的侧视图，其中运载物联接装置800远离运载物510的把手511移动。

图11A是根据一示例实施方式的运载物510的把手511的侧视图，把手511具有适于接收位于运载物保持器上的销的开口(也称为孔)524和526。

图11B是根据一示例实施方式的运载物的把手511'的侧视图，把手511'具有位于其上的磁体524'和526'用于与运载物保持器的磁性接合。

图12示出了一对锁定销570、572，该对锁定销570、572延伸穿过运载物510的把手511中的孔524和526，以将把手511和运载物510的顶部固定在UAV的机身内，或将把手511固定到运载物收取装置上的运载物保持器。

图13A是根据一示例实施方式的具有位于唇部806'上方的槽808的运载物联接装置800'的侧视图。

图13B是在唇部806'已向外移动以有助于与运载物的把手接合之后的运载物联接装置800'的侧视图。

图13C是根据一示例实施方式的具有位于其上的多个磁体830的运载物联接装置800”的侧视图。

图13D是根据一示例实施方式的具有配重侧840的运载物联接装置900的侧视图。

图14是根据一示例实施方式的具有位于其上的运载物510的运载物收取装置1000的透视图。

图15是图14所示的运载物收取装置1000和运载物510的另一透视图。

图16是图14和图15所示的运载物收取装置1000和运载物510的另一透视图。

图17示出了在从图14-16所示的运载物收取装置1000收取运载物510时执行的一系列步骤A-D。

图18是根据一示例实施方式的具有运载物装载装置1080的在图1-17中示出的运载物收取装置1000的透视图，运载物装载装置1080具有位于其上的多个运载物。

图19是图14-16所示的运载物收取装置1000的通道1050的透视图，其中运载物收取器800被置于通道1050中。

图20是图14-16所示的运载物收取装置1000的通道1050的透视图，其中运载物收取器800”被置于通道1050中。

图21A是根据一示例实施方式的通道1050的剖视图。

图21B是通道1050的侧视图，其中弹簧1061偏置抵靠通道1050的端部1057。

具体实施方式

这里描述了示例性方法和系统。应理解，词语“示例性”在这里用于表示“用作示例、例子或说明”。这里被描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方案或特征将不一定被解释为相对于其它实施方案或特征是优选的或有利的。在附图中，除非上下文另行指示，否则相似的符号通常标识相似的部件。这里描述的示例实施方案并不意味着进行限制。将易于理解，如这里总体地描述并在附图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些在这里被考虑。

I.概述

本实施方式有利地提供了用于在运载物收取地点自动拾取运载物的运载物收取装置。利用所公开的运载物收取装置，UAV可以自动拾取运载物，而无需被指派人员在收取地点将运载物固定到UAV。这样的通过UAV的对运载物的自动拾取有利地消除了对被指派人员将运载物固定到UAV的需要，并且消除了与UAV或被指派人员到达收取地点迟到相关联的潜在延迟。

运载物收取装置可以是放置在运载物收取地点的非永久性结构。该装置包括延伸构件，该延伸构件可以在延伸构件的下端固定到基底或底座。成角度的延伸器可以附接在延伸构件的上端。成角度的延伸器可以具有固定到通道的上端。通道的第一端可以具有在第一方向上从通道的下端延伸的第一延伸部或系绳接合器、以及在第二方向上从通道的下端延伸的第二延伸部或系绳接合器。通道的第二端可以具有位于附近或其上的运载物保持器，运载物保持器适于将运载物固定到通道的第二端。

运载物收取装置可以用于支持通过UAV的对运载物的自动拾取。在操作中，运载物在运载物收取地点位于通道的第二端上的运载物保持器上。在系绳从UAV向下伸出并且运载物收取器位于系绳的一端的情况下，UAV到达运载物收取地点。UAV接近运载物收取装置，并且当它靠近运载物收取装置时，系绳与第一或第二延伸部(系绳接合器)接触。随着UAV向前移动，系绳沿着第一或第二延伸部向内滑动，在第一或第二延伸部处系绳被引导朝向通道的第一端。随着UAV进一步向前移动，系绳移动通过通道中的系绳槽，最终，附接到系绳的运载物收取器被系绳拉入到通道中。运载物收取器被拉动通过通道，在其中运载物收取器与固定到运载物保持器的运载物接合并固定。然后，运载物收取器拉动运载物使其从运载物保持器脱离。一旦运载物脱离运载物保持器，运载物就可以被向上拉起从而与UAV可靠接合，并且UAV可以继续去往可由UAV递送运载物的递送地点。如上所述，运载物可以是具有向上延伸的把手的包裹，该把手具有位于把手内的开孔。把手可以包括一对开口，位于通道的第二端上的销可以穿过该对开口放置，以在收取之前将运载物固定到运载物收取装置。以这种方式，运载物通过延伸穿过运载物把手中的开口的销而处于在将运载物固定到运载物收取装置的销下方的悬挂位置，并且运载物准备好被收取。位于在UAV下方伸出的系绳一端的运载物收取器可以具有钩或其它构件，当其移动通过通道的第二端时，钩或其它构件延伸穿过把手中的开孔，以使销从把手中的开口脱离，从而从运载物收取装置的通道上的运载物保持器移走运载物。在另一些实施方式中，代替使用延伸穿过把手中的开口的销，(多个)磁体可以放置在把手上，该(多个)磁体与用作运载物保持器的通道上的(多个)磁体或金属协作。将运载物固定到运载物收取装置的其它方式也被考虑。

运载物收取器可以采取附接到系绳的一端的胶囊(capsule)的形式，其中该胶囊具有槽，在槽下方形成有钩或唇部。钩或唇部适于在运载物收取期间延伸穿过运载物的把手中的开孔。在把手中的开孔上方的区域在胶囊的槽内延伸，运载物在收取之后通过钩或唇部悬挂在把手下方。胶囊还可以提供有可移动的钩或唇部，该钩或唇部可以在收取运载物时从胶囊向外伸出，并稍后缩回以防止钩在递送运载物时在与运载物的把手脱离之后与包裹的把手重新接合，或防止在递送运载物时从运载物脱离之后与树枝或电线接合。

在收取运载物期间，系绳最初与第一或第二延伸部(系绳接合器)接合，并随着UAV向前移动而被拉向通道。护罩可以位于通道的第一端下方，以防止系绳或胶囊在胶囊进入通道之前与延伸构件或成角度的延伸器接合并与之缠结。第一延伸部和第二延伸部也可以具有延伸的护罩，诸如织物层，其防止在系绳与第一或第二延伸部接合时胶囊和/或系绳缠绕第一或第二延伸部。通道在其上表面上包括系绳槽，当胶囊朝向位于通道的第二端上的运载物保持器上的运载物移动时，系绳穿过该系绳槽。系绳槽具有比胶囊的宽度小的宽度，使得胶囊在其朝向运载物保持器上的运载物移动时保持位于通道内。

为了确保胶囊的槽和钩在胶囊离开通道并与运载物的把手接合时处于适当的取向，胶囊可以提供有与位于通道的内表面上的凸轮或槽对应的外部凸轮或槽。胶囊上的凸轮或槽与通道内部的凸轮或槽的相互作用使胶囊在通道内适当地取向，使得胶囊的槽下方的钩或唇部处于适当的位置以延伸穿过运载物的把手上的开孔，从而从运载物保持器移走运载物。随着通道从胶囊在此进入的第一端移动到胶囊在此离开的第二端，通道还可以具有向下逐渐变窄或尺寸减小的内部，以进一步有助于胶囊在通道内的适当取向。此外，通道的第二端可以是加载弹簧的或作为板簧操作，从而还有助于胶囊在运载物收取点处的适当取向。

备选地，胶囊可以配备有一个或更多个磁体，所述一个或更多个磁体与位于通道内部的一个或更多个磁体或金属协作，在运载物收取的过程期间利用磁性相互作用来使胶囊在通道内适当地取向。此外，胶囊可以适当地配重以具有偏移的重心，使得胶囊的钩和槽适当地定位(其中胶囊的“重的”部分位于下侧)以与运载物的把手接合并实现从运载物保持器收取运载物。

此外，运载物装载装置或滑槽可以与运载物收取装置相邻地定位，以允许多个运载物被定位以供UAV收取。例如，运载物装载装置或滑槽可以具有位于其上的多个运载物，使得一从运载物保持器移走运载物，后续运载物就移动(或被移动)到运载物保持器上的位置并准备好由到达运载物收取地点的下一个UAV收取。

这里公开的运载物收取装置不仅支持自动运载物收取而无需人工介入，而且UAV有利地不需要在运载物收取地点降落以将运载物装载到UAV上。因此，UAV可以简单地飞到运载物收取装置附近的位置并操纵自身以将系绳定位在第一延伸部与第二延伸部之间、然后向前移动以将胶囊拉动通过通道从而与运载物的把手接合并实现运载物的移走。在一些运载物收取地点，使UAV降落可能是困难的或不切实际的，并且在降落时也可能与物体或人员接触。因此，允许收取运载物而无需UAV降落相比于常规运载物收取方法提供了显著的优点。

此外，运载物收取装置有利地是可移动的非永久性装置，其可以容易地建立、拆卸和移除，并且可以容易地从一个运载物收取地点被移动到另一个。延伸构件可以可移除地位于运载物收取地点的地面中的孔内，或者可以位于基底上。运载物收取装置优选地像伞架一样折叠，以有助于运载物收取装置的储存和运输。运载物收取装置的非永久属性还可以消除在收取地点对运载物收取装置的许可的需要。

II.说明性的无人运载工具

这里，术语“无人飞行器”和“UAV”是指能够在没有物理上存在的人类飞行员的情况下执行一些功能的任何自主或半自主运载工具。

UAV可以采取各种形式。例如，UAV可以采取固定翼飞机、滑翔机、尾座式飞机、喷气式飞机、涵道风扇式飞机、比空气轻的飞艇(诸如软式飞艇或可操纵的气球)、旋翼机(诸如直升机或多轴飞行器)和/或扑翼机等的形式。此外，术语“无人驾驶飞机”、“无人飞行器系统”(UAVS)或“无人空中系统”(UAS)也可以用于指代UAV。

图1A是示例UAV 100的轴测图。UAV 100包括机翼102、吊杆104和机身106。机翼102可以是固定的并可以基于机翼形状和UAV的向前空速产生升力。例如，两个机翼102可以具有翼面形剖面以在UAV 100上产生气动力。在一些实施方式中，机翼102可以承载水平推进单元108，吊杆104可以承载垂直推进单元110。在操作中，用于推进单元的电力可以从机身106的电池舱112提供。在一些实施方式中，机身106还包括航空电子设备舱114、附加的电池舱(未示出)和/或用于操纵运载物的递送单元(未示出，例如绞盘系统)。在一些实施方式中，机身106是模块化的，并且两个或更多个舱(例如电池舱112、航空电子设备舱114、其它运载物和递送舱)是彼此可分离的且(例如机械地、磁性地或以其它方式)彼此可固定的以连续地形成机身106的至少一部分。

在一些实施方式中，吊杆104终止于方向舵116以改善对UAV 100的偏航控制。此外，机翼102可以终止于机翼稍117以改善对UAV的升力的控制。

在示出的配置中，UAV 100包括结构框架。该结构框架可以被称为UAV的“结构H框架”或“H框架”(未示出)。H框架可以在机翼102内包括机翼梁(未示出)，并且在吊杆104内包括吊杆支架(未示出)。在一些实施方式中，机翼梁和吊杆支架可以由碳纤维、硬塑料、铝、轻金属合金或其它材料制成。机翼梁和吊杆支架可以用夹具连接。机翼梁可以包括用于水平推进单元108的预钻孔，吊杆支架可以包括用于垂直推进单元110的预钻孔。

在一些实施方式中，机身106可以可移除地附接到H框架(例如，通过夹具等附接到机翼梁，该夹具配置有凹槽、突起或其它特征以与对应的H框架特征配合)。在另一些实施方式中，类似地，机身106可以可移除地附接到机翼102。机身106的可移除附接可以改善UAV100的质量和/或模块化。例如，机身106的电/机械部件和/或子系统可以与H框架分开地并且在附接到H框架之前进行测试。类似地，印刷电路板(PCB)118可以与吊杆支架分开地并且在附接到吊杆支架之前进行测试，因此在完成UAV之前移除有缺陷的零件/子装配件。例如，在将机身106安装到H框架之前，可以对机身106的部件(例如航空电子设备、电池单元、递送单元、附加的电池舱等)进行电测试。此外，电机和PCB 118的电子器件也可以在最终组装之前进行电测试。一般，在组装过程中早地识别出有缺陷的零件和子装配件降低UAV的总成本和交付时间。此外，不同类型/型号的机身106可以附接到H框架，因此改善设计的模块化。这样的模块化允许UAV 100的这些各种各样的零件被升级，而无需对制造过程进行彻底改变。

在一些实施方式中，机翼壳和吊杆壳可以通过粘合元件(例如胶带、双面胶带、胶水等)附接到H框架。因此，多个壳可以被附接到H框架，而不是具有喷涂到H框架上的整体式主体。在一些实施方式中，该多个壳的存在减小由UAV的结构框架的热膨胀系数引起的应力。结果，UAV可以具有更好的尺寸精度和/或提高的可靠性。

此外，在至少一些实施方式中，相同的H框架可以与具有不同大小和/或设计的机翼壳和/或吊杆壳一起使用，因此提高UAV设计的模块化和通用性。机翼壳和/或吊杆壳可以由被更硬但相对薄的塑料蒙皮覆盖的相对轻的聚合物(例如闭孔泡沫)制成。

来自机身106的电力和/或控制信号可以通过穿过机身106、机翼102和吊杆104的电缆被布线到PCB 118。在示出的实施方式中，UAV 100具有四个PCB，但是其它数量的PCB也是可能的。例如，UAV 100可以包括两个PCB，每个吊杆一个。PCB承载电子部件119，电子部件119包括例如电力转换器、控制器、存储器、无源部件等。在操作中，UAV 100的推进单元108和110电连接到PCB。

对所示出的UAV的许多变型是可能的。例如，固定翼UAV可以包括更多或更少的旋翼单元(垂直的或水平的)，和/或可以利用涵道风扇或多个涵道风扇以用于推进。此外，具有更多机翼(例如具有四个机翼的“x-机翼”配置)的UAV也是可能的。尽管图1示出了两个机翼102、两个吊杆104、两个水平推进单元108以及每个吊杆104有六个垂直推进单元110，但是应理解，UAV 100的其它变型可以用更多或更少的这些部件来实现。例如，UAV 100可以包括四个机翼102、四个吊杆104以及更多或更少的推进单元(水平的或垂直的)。

类似地，图1B示出了固定翼UAV 120的另一个示例。固定翼UAV 120包括：机身122；两个机翼124，具有翼面形剖面以向UAV 120提供升力；垂直稳定器126(或腹鳍)，用于稳定飞机的偏航(向左或向右转)；水平稳定器128(也称为升降舵或尾翼)，用于稳定俯仰(向上或向下倾斜)；起落架130；以及推进单元132，其可以包括电机、轴和螺旋桨。

图1C示出了具有为推进式(pusher)配置的推进器的UAV 140的示例。术语“推进式”是指这样的事实，与将推进单元安装在UAV的前部相反，推进单元142被安装在UAV的后部并向前“推动”运载工具。类似于为图1A和图1B提供的描述，图1C绘出了推进式飞机中使用的常见结构，包括机身144、两个机翼146、垂直稳定器148和推进单元142，推进单元142可以包括电机、轴和螺旋桨。

图1D示出了尾座式UAV 160的示例。在示出的示例中，尾座式UAV 160具有固定的机翼162，以提供升力并允许UAV 160水平地(例如沿着x轴，在与图1D所示的位置近似垂直的位置)滑行。然而，固定的机翼162还允许尾座式UAV 160自行垂直地起飞和降落。

例如，在发射地点，尾座式UAV 160可以垂直地放置(如所示出地)，其中翼片164和/或机翼162搁置在地面上并将UAV 160稳定在垂直位置。然后，尾座式UAV 160可以通过操作其螺旋桨166以产生向上的推力(例如大体沿y轴的推力)而起飞。一旦处于合适的高度，尾座式UAV 160就可以使用其襟翼168将其自身重新定向在水平位置，使得与y轴相比，其机身170更接近与x轴对准。水平放置的螺旋桨166可以提供向前的推力，使得尾座式UAV160能以与典型的飞机类似的方式飞行。

对所示出的固定翼UAV的许多变型是可能的。例如，固定翼UAV可以包括更多或更少的螺旋桨，和/或可以利用涵道风扇或多个涵道风扇以用于推进。此外，具有更多机翼(例如具有四个机翼的“x-机翼”配置)、具有更少机翼或者甚至没有机翼的UAV也是可能的。

如上所述，除了固定翼UAV之外或代替固定翼UAV，一些实施方式可以涉及其它类型的UAV。例如，图1E示出了常称为多轴飞行器180的旋翼机的示例。多轴飞行器180也可以被称为四轴飞行器，因为它包括四个旋翼182。应理解，示例实施方式可以涉及具有比多轴飞行器180更多或更少的旋翼的旋翼机。例如，直升机通常具有两个旋翼。具有三个或更多个旋翼的其它示例也是可能的。这里，术语“多轴飞行器”是指具有多于两个的旋翼的任何旋翼机，术语“直升机”是指具有两个旋翼的旋翼机。

更详细地参照多轴飞行器180，四个旋翼182为多轴飞行器180提供推进力和可操纵性。更具体地，每个旋翼182包括附接到电机184的叶片。如此配置，旋翼182可以允许多轴飞行器180垂直地起飞和降落、在任何方向上进行操纵、和/或悬停。此外，叶片的节距可以成组地和/或不同地调节，并且可以允许多轴飞行器180控制其节距、侧倾、偏航和/或高度。

应理解，这里对“无人”飞行器或UAV的引用可以等同地应用于自主和半自主飞行器。在自主实施方案中，飞行器的所有功能都是自动化的；例如，通过响应来自各种传感器的输入和/或预定信息的实时计算机功能进行预编程或控制。在半自主实施方案中，飞行器的一些功能可以由人类操作者控制，而其它功能则被自动执行。此外，在一些实施方式中，UAV可以配置为允许远程操作者接管否则能由UAV自主控制的功能。此外，给定类型的功能可以在一个抽象层级上被远程控制，并在另一抽象层级上被自主执行。例如，远程操作者可以控制UAV的高级导航决策，诸如通过指定UAV应当从一个位置行进到另一位置(例如，从郊区的仓库到附近城市的递送地址)，而UAV的导航系统自主地控制更精细的导航决策，诸如在两个位置之间采用的特定路线、用于实现该路线并在导航该路线的同时避开障碍物的特定飞行控制等。

更一般地，应理解，这里描述的示例UAV不旨在进行限制。示例实施方式可以涉及任何类型的无人飞行器、在任何类型的无人飞行器中实现或采用任何类型的无人飞行器的形式。

III.说明性的UAV部件

图2是示出根据一示例实施方式的UAV 200的部件的简化框图。UAV 200可以采取参照图1A-1E描述的UAV 100、UAV 120、UAV 140、UAV 160和UAV 180之一的形式，或者在形式上与之类似。然而，UAV 200也可以采取其它的形式。

UAV 200可以包括各种类型的传感器，并且可以包括配置为提供这里描述的功能的计算系统。在示出的实施方式中，UAV 200的传感器包括惯性测量单元(IMU)202、(多个)超声传感器204和GPS接收器206、以及其它可能的传感器和感测系统。

在示出的实施方式中，UAV 200还包括一个或更多个处理器208。处理器208可以是通用处理器或专用处理器(例如数字信号处理器、专用集成电路等)。所述一个或更多个处理器208可以配置为运行计算机可读程序指令212，该计算机可读程序指令212被存储在数据存储装置210中并是可运行的以提供这里描述的UAV的功能。

数据存储装置210可以包括可由至少一个处理器208读取或访问的一种或更多种计算机可读存储介质，或采取可由至少一个处理器208读取或访问的一种或更多种计算机可读存储介质的形式。所述一种或更多种计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储部件，诸如光学、磁性、有机或其它存储器或盘存储装置，其可以完全地或部分地与所述一个或更多个处理器208中的至少一个集成。在一些实施方式中，数据存储装置210可以使用单个物理器件(例如一个光学、磁性、有机或其它存储器或盘存储单元)来实现，而在另一些实施方式中，数据存储装置210可以使用两个或更多个物理器件来实现。

如指出地，数据存储装置210可以包括计算机可读程序指令212以及可能的附加数据，诸如UAV 200的诊断数据。这样，数据存储装置210可以包括程序指令212以执行或有助于这里描述的UAV功能的一些或全部。例如，在示出的实施方式中，程序指令212包括导航模块214和系绳控制模块216。

A.传感器

在说明性的实施方式中，IMU 202可以包括加速度计和陀螺仪两者，它们可以一起使用以确定UAV 200的取向。具体地，加速度计可以测量运载工具相对于地球的取向，而陀螺仪测量绕轴线旋转的速率。IMU是可购买到的低成本、低功耗套件(package)。例如，IMU202可以采取小型化微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)的形式，或者包括小型化微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)。也可以利用其它类型的IMU。

除了加速计和陀螺仪之外，IMU 202还可以包括其它传感器，其可以帮助更好地确定位置和/或帮助增加UAV 200的自主性。这样的传感器的两个示例是磁力计和压力传感器。在一些实施方式中，UAV可以包括低功率数字3轴磁力计，其可以用于实现取向无关的电子罗盘，以获取准确的航向信息。然而，也可以利用其它类型的磁力计。其它示例也是可能的。此外，注意，UAV可以包括上述惯性传感器的一些或全部作为与IMU分离的部件。

UAV 200还可以包括压力传感器或气压计，其可以用于确定UAV 200的高度。备选地，其它传感器(诸如声波高度计或雷达高度计)可以用于提供高度的指示，这可以帮助提高IMU的准确性和/或防止IMU的漂移。

在另一方面，UAV 200可以包括允许UAV感测环境中的物体的一个或更多个传感器。例如，在示出的实施方式中，UAV 200包括(多个)超声传感器204。(多个)超声传感器204可以通过产生声波并确定波的发射与接收离开物体的对应回波之间的时间间隔来确定到物体的距离。用于无人运载工具的超声传感器或IMU的典型应用是低空高度控制和避障。超声传感器还可以用于需要悬停在特定高度或需要能够探测障碍物的运载工具。可以使用其它系统来确定、感测附近物体的存在和/或确定到附近物体的距离，诸如光检测和测距(LIDAR)系统、激光检测和测距(LADAR)系统和/或红外或前视红外(FLIR)系统等。

在一些实施方式中，UAV 200还可以包括一个或更多个成像系统。例如，UAV 200可以利用一个或更多个静态和/或视频相机来从UAV的环境捕获图像数据。作为具体示例，电荷耦合器件(CCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机可以与无人运载工具一起使用。这样的(多个)成像传感器具有许多可能的应用，诸如避障、定位技术、用于更精确导航的地面跟踪(例如通过对图像应用光流技术)、视频反馈和/或图像识别和处理等。

UAV 200还可以包括GPS接收器206。GPS接收器206可以配置为提供众所周知的GPS系统的典型数据，诸如UAV 200的GPS坐标。UAV 200可以利用这样的GPS数据以用于各种功能。这样，UAV可以使用其GPS接收器206来帮助导航到呼叫者的(如至少部分地由其移动装置提供的GPS坐标所指示的)位置。其它示例也是可能的。

B.导航和位置确定

导航模块214可以提供允许UAV 200例如在其环境中移动并到达期望位置的功能。为此，导航模块214可以通过控制UAV的影响飞行的机械特征(例如其(多个)方向舵、(多个)升降舵、(多个)副翼、和/或其(多个)螺旋桨的速度)来控制飞行的高度和/或方向。

为了将UAV 200导航到目标位置，导航模块214可以实施各种导航技术，例如，诸如基于地图的导航和基于定位的导航。对于基于地图的导航，UAV 200可以被提供其环境的地图，然后可以使用该地图以导航到地图上的特定位置。对于基于定位的导航，UAV 200可以能够利用定位而在未知环境中导航。基于定位的导航可以涉及UAV 200构建其自身的环境地图并计算其在地图内的位置和/或物体在环境中的位置。例如，当UAV 200在其整个环境中移动时，UAV 200可以连续地使用定位来更新其环境地图。这种连续地图构建的过程可以被称为即时定位与地图构建(SLAM)。也可以利用其它导航技术。

在一些实施方式中，导航模块214可以使用依赖于航路点的技术来导航。具体地，航路点是标识物理空间中的点的坐标集。例如，空中导航航路点可以由特定的纬度、经度和高度限定。因此，导航模块214可以使UAV 200从一航路点移动到另一航路点，以便最后行进到最终目的地(例如一系列航路点中的最终航路点)。

在另一方面，导航模块214和/或UAV 200的其它部件和系统可以配置为进行“定位”以更精确地导航到目标位置的场景。更具体地，在某些情况下可能希望UAV在运载物228由UAV递送的目标位置的阈值距离内(例如在目标目的地的几英尺内)。为此，UAV可以使用两层方法，其中它使用更笼统的位置确定技术以导航到与目标位置相关联的大概区域，然后使用更精确的位置确定技术以识别和/或导航到该大概区域内的目标位置。

例如，UAV 200可以使用航路点和/或基于地图的导航而导航到运载物228被递送的目标目的地的大概区域。然后，UAV可以切换到其利用定位过程来进行定位的模式并行进到更具体的位置。例如，如果UAV 200要将运载物递送到用户的住宅，则UAV 200会需要实质上接近目标位置，以便避免将运载物递送到不期望的区域(例如到屋顶上、到游泳池中、到邻居的地产上等)。然而，GPS信号可能仅使UAV 200到此范围(例如在用户住宅的街区内)。然后可以使用更精确的位置确定技术来找到具体的目标位置。

一旦UAV 200已经导航到目标递送位置的大概区域，就可以使用各种类型的位置确定技术来完成目标递送位置的定位。例如，UAV 200可以配备有一个或更多个传感器系统，诸如例如超声传感器204、红外传感器(未示出)和/或其它传感器，其可以提供导航模块214用来自主或半自主地导航到具体目标位置的输入。

作为另一示例，一旦UAV 200到达目标递送位置的(或诸如人或其移动装置的移动对象的)大概区域，UAV 200就可以切换到“电传飞行(fly-by-wire)”模式，其中它至少部分地由远程操作者控制，该操作者可以将UAV 200导航到具体目标位置。为此，可以将来自UAV200的感测数据发送给远程操作者以帮助其将UAV 200导航到具体位置。

作为另一示例，UAV 200可以包括能够向路人发信号以协助到达具体目标递送位置的模块；例如，UAV 200可以在图形显示器中显示请求这样的协助的视觉消息、通过扬声器播放音频消息或音调以指示需要这样的协助等。这样的视觉或音频消息可以指示在将UAV 200递送到特定的人或特定的位置时需要协助，并且可以提供用于协助路人将UAV 200递送到所述人或位置的信息(例如所述人或位置的描述或图片、和/或所述人或位置的名字)等。在UAV不能使用感测功能或另外的位置确定技术来到达具体目标位置的情况下，这样的特征可以是有用的。然而，这种特征不限于这样的场景。

在一些实施方式中，一旦UAV 200到达目标递送位置的大概区域，UAV 200就可以利用来自用户的远程装置(例如用户的移动电话)的无线电信号来定位这个人。这样的无线电信号可以采取各种形式。作为示例，考虑这样的场景，其中远程装置(诸如请求UAV递送的人的移动电话)能够(例如经由RF信号、光信号和/或音频信号)发出定向信号。在这种场景中，UAV 200可以配置为通过“溯源”这样的定向信号—换言之，通过确定哪个地方信号最强并相应地导航，来进行导航。作为另一示例，移动装置可以发射人类范围内或人类范围外的频率，并且UAV 200可以收听该频率并相应地导航。作为相关示例，如果UAV 200正在收听口头命令，则UAV 200可以利用诸如“我在这里！”的口头陈述来溯源请求递送运载物的人的具体位置。

在备选的布置中，可以在与UAV 200无线通信的远程计算装置处实现导航模块。远程计算装置可以接收指示UAV 200的操作状态的数据、来自UAV 200的允许远程计算装置评估UAV 200正在经历的环境条件的传感器数据、和/或UAV 200的位置信息。提供有这样的信息，远程计算装置可以确定UAV 200应当进行的高度和/或方向调整，和/或可以确定UAV200应当如何调整其机械特征(例如其(多个)方向舵、(多个)升降舵、(多个)副翼和/或其(多个)螺旋桨的速度)以便实现这样的移动。远程计算系统然后可以将这样的调整传达给UAV 200，因此UAV 200能以确定的方式移动。

C.通信系统

在另一方面，UAV 200包括一个或更多个通信系统218。通信系统218可以包括一个或更多个无线接口和/或一个或更多个有线接口，其允许UAV 200经由一个或更多个网络进行通信。这样的无线接口可以支持在一种或更多种无线通信协议(诸如蓝牙、WiFi(例如IEEE 802.11协议)、长期演进(LTE)、WiMAX(例如IEEE 802.16标准)、射频ID(RFID)协议、近场通信(NFC)和/或其它无线通信协议)下的通信。这样的有线接口可以包括以太网接口、通用串行总线(USB)接口或类似的接口，以经由电线、双绞线、同轴电缆、光链路、光纤链路或其它物理连接与有线网络进行通信。

在一些实施方式中，UAV 200可以包括允许短距离通信和长距离通信两者的通信系统218。例如，UAV 200可以配置用于使用蓝牙的短距离通信以及用于在CDMA协议下的远距离通信。在这样的实施方式中，UAV 200可以配置为用作“热点”，或换言之，用作远程支持装置与一个或更多个数据网络(诸如蜂窝网络和/或互联网)之间的网关或代理。如此配置，UAV 200可以促进远程支持装置否则自身无法进行的数据通信。

例如，UAV 200可以提供到远程装置的WiFi连接，并用作蜂窝服务提供商的数据网络的代理或网关，UAV可以在例如LTE或3G协议下连接到该数据网络。UAV 200还可以用作远程装置否则可能无法访问的高空气球网络、卫星网络或这些网络的组合等的代理或网关。

D.电力系统

在另一方面，UAV 200可以包括(多个)电力系统220。电力系统220可以包括用于向UAV 200提供电力的一个或更多个电池。在一个示例中，所述一个或更多个电池可以是可再充电的，并且每个电池可以经由电池与电源之间的有线连接和/或经由无线充电系统(诸如，将外部时变磁场施加到内部电池的感应充电系统)被再充电。

E.运载物递送

UAV 200可以采用各种系统和配置以便运输和递送运载物228。在一些实施方案中，给定UAV 200的运载物228可以包括被设计为将各种货物运输到目标递送位置的“包裹”或采取被设计为将各种货物运输到目标递送位置的“包裹”的形式。例如，UAV 200可以包括可在其中运输物品或多个物品的舱。这样的包裹可以是一个或更多个食品、购买的商品、医疗物品、或具有适合于由UAV在两个位置之间运输的大小和重量的任何其它(多个)物体。在另一些实施方式中，运载物228可以仅是正被递送的一个或更多个物品(例如，没有容纳物品的任何包裹)。

在一些实施方式中，在UAV的飞行的一些或全部期间，运载物228可以附接到UAV并基本上位于UAV的外部。例如，在到目标位置的飞行期间，包裹可以被拴系或以其它方式可释放地附接在UAV下方。在包裹在UAV下方携带货物的实施方式中，包裹可以包括各种特征，所述各种特征保护其内容物免受环境影响、减少对系统的空气动力阻力、并防止包裹的内容物在UAV飞行期间移位。

例如，当运载物228采取用于运输物品的包裹的形式时，该包裹可以包括由防水硬纸板、塑料或任何其它重量轻且防水的材料构成的外壳。此外，为了减少阻力，该包裹可以以光滑的表面为特征，该光滑的表面具有减小前部剖面面积的变尖的前部。此外，该包裹的侧面可以从宽的底部到窄的顶部逐渐变窄，这允许该包裹用作减少对UAV的(多个)机翼的干扰作用的窄的外挂架(pylon)。这可以使该包裹的一些前部区域和体积远离UAV的(多个)机翼，从而防止由包裹引起的在(多个)机翼上的升力的减小。此外，在一些实施方式中，该包裹的外壳可以由单片材料构成以便减小气隙或减少额外的材料，气隙和额外的材料都会增大对系统的阻力。另外地或备选地，该包裹可以包括稳定器以抑制包裹的颤动。颤动的这种减少可以允许包裹具有与UAV的较少的刚性连接，并且可以使包裹的内容物在飞行期间较少移位。

为了递送运载物，UAV可以包括由系绳控制模块216控制的绞盘系统221，以便在UAV悬停在上方的同时将运载物228降至地面。如图2所示，绞盘系统221可以包括系绳224，并且系绳224可以通过运载物联接装置226联接到运载物228。系绳224可以缠绕在联接到UAV的电机222的卷轴上。电机222可以采取可由速度控制器主动控制的DC电机(例如伺服电机)的形式。系绳控制模块216可以控制速度控制器以使电机222旋转卷轴，从而使系绳224退绕或收回并降低或升高运载物联接装置226。在实践中，速度控制器可以输出对于卷轴的期望的操作速率(例如期望的RPM)，其可以对应于系绳224和运载物228应朝向地面降低的速度。然后，电机222可以旋转卷轴，使得其保持期望的操作速率。

为了经由速度控制器控制电机222，系绳控制模块216可以从速度传感器(例如编码器)接收数据，该速度传感器配置为将机械位置转换为代表性的模拟或数字信号。具体地，速度传感器可以包括旋转编码器，其可以提供与电机的轴或联接到电机的卷轴的旋转位置(和/或旋转运动)有关的信息等。此外，速度传感器可以采取绝对编码器和/或增量编码器的形式等。因此在一示例实施方案中，当电机222引起卷轴的旋转时，旋转编码器可以用于测量此旋转。这样做时，旋转编码器可以用于将旋转位置转换为由系绳控制模块216用来从固定的参考角度确定卷轴的旋转量的模拟或数字电子信号和/或将旋转位置转换为代表新的旋转位置的模拟或数字电子信号等。其它示例也是可能的。

基于来自速度传感器的数据，系绳控制模块216可以确定电机222和/或卷轴的旋转速度，并作出响应地控制电机222(例如，通过增大或减小供应给电机222的电流)以使电机222的旋转速度与期望的速度匹配。当调节电机电流时，电流调节的幅度可以基于使用电机222的所确定的速度和所期望的速度的比例积分微分(PID)计算。例如，电流调节的幅度可以基于卷轴的所确定的速度和所期望的速度之间的当前差异、过去差异(基于随时间的累积误差)和未来差异(基于当前变化率)。

在一些实施方式中，系绳控制模块216可以改变系绳224和运载物228被降至地面的速率。例如，速度控制器可以根据可变的部署速率分布(deployment-rate profile)和/或响应于其它因素来改变期望的操作速率，以便改变运载物228朝向地面下降的速率。为此，系绳控制模块216可以调节施加到系绳224的制动量或摩擦量。例如，为了改变系绳的部署速率，UAV 200可以包括能向系绳224施加可变量的压力的摩擦垫。作为另一示例，UAV200可以包括电动制动系统，其改变卷轴放出系绳224的速率。这样的制动系统可以采取其中电机222操作以减慢卷轴放出系绳224的速率的机电系统的形式。此外，电机222可以改变其调节卷轴的速度(例如RPM)的量，因此可以改变系绳224的部署速率。其它示例也是可能的。

在一些实施方式中，系绳控制模块216可以配置为将供应给电机222的电机电流限制至最大值。在对电机电流设置这样的限制的情况下，可能存在电机222无法以速度控制器指定的期望操作进行操作的情形。例如，如下面更详细讨论地，可能存在如下情况，速度控制器指定电机222应将系绳224朝向UAV 200收回的期望操作速率，但是电机电流可能受到限制使得系绳224上的足够大的向下的力将会抵消电机222的收回力并反而使系绳224退绕。如以下进一步讨论地，可以取决于UAV 200的操作状态来施加和/或更改对电机电流的限制。

在一些实施方式中，系绳控制模块216可以配置为基于供应给电机222的电流量来确定系绳224和/或运载物228的状态。例如，如果向系绳224施加向下的力(例如，如果运载物228附接到系绳224，或者如果系绳224在朝向UAV 200收回时被钩在物体上)，则系绳控制模块216可能需要增大电机电流以便使电机222和/或卷轴的所确定的旋转速度与期望的速度匹配。类似地，当从系绳224移除向下的力时(例如，当运载物228递送或消除系绳钩住时)，系绳控制模块216可能需要减小电机电流以便使电机222和/或卷轴的所确定的旋转速度与期望的速度匹配。这样，系绳控制模块216可以配置为监测供应给电机222的电流。例如，系绳控制模块216可以基于从电机的电流传感器或电力系统220的电流传感器接收到的传感器数据来确定电机电流。在任何情况下，基于供应给电机222的电流，确定运载物228是否附接到系绳224、是否有人或有物正在拉系绳224和/或在收回系绳224之后运载物联接装置226是否按压抵靠UAV 200。其它示例也是可能的。

在运载物228的递送期间，运载物联接装置226可以配置为在通过系绳224从UAV降下的同时固定运载物228，并且还可以配置为在到达地面高度时释放运载物228。然后，可以通过使用电机222卷入系绳224而将运载物联接装置226收回到UAV。

在一些实施方案中，一旦运载物228被降至地面，它就可以被被动地释放。例如，被动释放机构可以包括一个或更多个摆臂，其适于缩回到壳体中以及从壳体伸出。伸出的摆臂可以形成其上可附接运载物228的钩。在经由系绳将释放机构和运载物228降至地面时，重力以及释放机构上的向下的惯性力可以使运载物228与钩分离，这允许释放机构朝向UAV向上升高。释放机构还可以包括弹簧机构，当在摆臂上没有其它外力时该弹簧机构使摆臂偏置以缩回到壳体中。例如，弹簧可以对摆臂施加将摆臂推向壳体或拉向壳体的力，使得一旦运载物228的重量不再迫使摆臂从壳体伸出，摆臂就缩回到壳体中。使摆臂缩回到壳体中可以减小当递送完运载物228而将释放机构朝向UAV升高时释放机构钩住运载物228或其它附近物体的可能性。

主动的运载物释放机构也是可能的。例如，诸如基于大气压力的高度计和/或加速度计的传感器可以帮助检测释放机构(和运载物)相对于地面的位置。来自传感器的数据可以通过无线链路传回到UAV和/或控制系统，并用于帮助确定释放机构何时到达地面高度(例如，通过用以地面冲击为特征的加速度计检测测量)。在另一些示例中，UAV可以基于重量传感器检测在系绳上的阈值低的向下力和/或基于当降下运载物时绞盘汲取的功率的阈值低的测量来确定运载物已经到达地面。

除了系绳式递送系统之外或代替系绳式递送系统，用于递送运载物的其它系统和技术也是可能的。例如，UAV 200可以包括安全气囊下落系统或降落伞下落系统。备选地，携带运载物的UAV 200可以在递送位置简单地降落在地面上。其它示例也是可能的。

IV.说明性的UAV部署系统

可以实施UAV系统以便提供各种与UAV相关的服务。具体地，UAV可以提供在可与区域控制系统和/或中央控制系统通信的许多不同的发射地点。这样的分布式UAV系统可以允许UAV被快速部署以横跨大的地理区域(例如，其比任何单个UAV的飞行范围大得多)提供服务。例如，能够携带运载物的UAV可以分布在横跨大的地理区域(有可能甚至遍布整个国家、或者甚至全世界)的许多发射地点，以便向整个地理区域内的位置提供各种物品的按需运输。图3是示出根据一示例实施方式的分布式UAV系统300的简化框图。

在说明性的UAV系统300中，访问系统302可以允许与UAV 304的网络交互、控制UAV304的网络和/或利用UAV 304的网络。在一些实施方式中，访问系统302可以是允许UAV 304的受人控制的调度的计算系统。这样，控制系统可以包括或以其它方式提供用户界面，用户可以通过该用户界面访问和/或控制UAV 304。

在一些实施方式中，UAV 304的调度可以另外地或备选地经由一个或更多个自动化过程来实现。例如，访问系统302可以调度UAV 304之一以将运载物运输到目标位置，并且UAV可以通过利用各种机载传感器(诸如GPS接收器和/或其它各种导航传感器)自主地导航到目标位置。

此外，访问系统302可以支持UAV的远程操作。例如，访问系统302可以允许操作者经由其用户界面来控制UAV的飞行。作为具体示例，操作者可以使用访问系统302将UAV 304调度到目标位置。然后，UAV 304可以自主地导航到目标位置的大概区域。此时，操作者可以使用访问系统302控制UAV 304并将UAV导航到目标位置(例如，导航到正在向其运输运载物的特定人员)。UAV的远程操作的其它示例也是可能的。

在一说明性的实施方式中，UAV 304可以采取各种形式。例如，每个UAV 304可以是诸如图1A-1E所示的那些的UAV。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，UAV系统300也可以利用其它类型的UAV。在一些实施方案中，所有的UAV 304可以为相同或相似的配置。然而，在另一些实施方案中，UAV 304可以包括许多不同类型的UAV。例如，UAV 304可以包括许多类型的UAV，每种类型的UAV针对一种不同类型或多种不同类型的运载物递送能力来配置。

UAV系统300还可以包括可采取各种形式的远程装置306。一般，远程装置306可以是通过其可发出调度UAV的直接请求或间接请求的任何装置。(注意，间接请求可以涉及可通过调度UAV得到响应的任何通信，诸如请求包裹递送)。在一示例实施方式中，远程装置306可以是移动电话、平板计算机、膝上型计算机、个人计算机或任何连接网络的计算装置。此外，在一些情况下，远程装置306可以不是计算装置。作为示例，允许经由普通老式电话服务(POTS)通信的标准电话可以用作远程装置306。其它类型的远程装置也是可能的。

此外，远程装置306可以配置为经由一种或更多种类型的通信网络308与访问系统302通信。例如，远程装置306可以通过在POTS网络、蜂窝网络和/或诸如互联网的数据网络上进行通信而与访问系统302(或访问系统302的人类操作者)通信。也可以利用其它类型的网络。

在一些实施方式中，远程装置306可以配置为允许用户请求将一个或更多个物品递送到期望的位置。例如，用户可以经由其移动电话、平板电脑或膝上型电脑请求UVA递送包裹到他们的住宅。作为另一示例，用户可以请求到在递送时他们所处的位置的动态递送。为了提供这样的动态递送，UAV系统300可以从用户的移动电话或用户身上的任何其它装置接收位置信息(例如GPS坐标等)，使得UAV可以导航到用户的(如由他们的移动电话指示的)位置。

在一说明性的布置中，中央调度系统310可以是一服务器或服务器组，其被配置为从访问系统302接收调度消息请求和/或调度指令。这样的调度消息可以请求或指示中央调度系统310协调UAV到各个目标位置的部署。中央调度系统310还可以配置为将这样的请求或指令发送到一个或更多个本地调度系统312。为了提供这样的功能，中央调度系统310可以经由数据网络(诸如互联网或为访问系统与自动调度系统之间的通信而建立的专用网络)与访问系统302进行通信。

在示出的配置中，中央调度系统310可以配置为协调来自许多不同的本地调度系统312的对UAV 304的调度。这样，中央调度系统310可以跟踪哪些UAV 304位于哪些本地调度系统312处、哪些UAV 304当前可供部署和/或每个UAV 304被配置用于哪些服务或操作(在UAV机队包括配置用于不同的服务和/操作的多种类型的UAV的情况下)。另外地或备选地，每个本地调度系统312可以配置为跟踪其相关联的UAV 304中的哪些当前可供部署和/或当前在物品运输中。

在一些情况下，当中央调度系统310从访问系统302接收到对与UAV相关的服务(例如物品的运输)的请求时，中央调度系统310可以选择特定的UAV 304来调度。中央调度系统310可以相应地指示与所选择的UAV相关联的本地调度系统312调度所选择的UAV。然后，本地调度系统312可以操作其相关联的部署系统314以发射所选择的UAV。在另一些情况下，中央调度系统310可以将对与UAV相关的服务的请求转发到在请求支持的位置附近的本地调度系统312，并将对特定UAV 304的选择留给本地调度系统312。

在一示例配置中，本地调度系统312可以被实现为在与其控制的(多个)部署系统314相同的位置处的计算系统。例如，本地调度系统312可以由安装在诸如仓库的建筑物处的计算系统实现，与特定的本地调度系统312相关联的(多个)部署系统314和(多个)UAV304也位于该建筑物处。在另一些实施方式中，本地调度系统312可以在远离其相关联的(多个)部署系统314和(多个)UAV304的位置实现。

对UAV系统300的所示配置的多种变型和代替是可能的。例如，在一些实施方式中，远程装置306的用户可以直接从中央调度系统310请求包裹的递送。为此，可以在远程装置306上实现一应用，该应用允许用户提供关于所请求的递送的信息，并生成和发送数据消息以请求UAV系统300提供该递送。在这样的实施方式中，中央调度系统310可以包括自动功能以处理由这样的应用生成的请求、评估这样的请求、并且如果合适的话与适当的本地调度系统312协调以部署UAV。

此外，这里归于中央调度系统310、(多个)本地调度系统312、访问系统302和/或(多个)部署系统314的功能中的一些或全部可以组合在被实现为更复杂的系统的单个系统中和/或以各种方式在中央调度系统310、(多个)本地调度系统312、访问系统302和/或(多个)部署系统314之间重新分配。

此外，虽然每个本地调度系统312被示出为具有两个相关联的部署系统314，但是给定的本地调度系统312可以备选地具有更多或更少的相关联的部署系统314。类似地，虽然中央调度系统310被示出为与两个本地调度系统312通信，但是中央调度系统310可以备选地与更多或更少的本地调度系统312通信。

在另一方面，部署系统314可以采取各种形式。一般，部署系统314可以采取用于物理地发射UAV 304中的一个或更多个的系统的形式，或包括用于物理地发射UAV 304中的一个或更多个的系统。这样的发射系统可以包括支持自动UAV发射的特征和/或允许人类辅助的UAV发射的特征。此外，部署系统314可以每个配置为发射一个特定的UAV 304、或发射多个UAV 304。

部署系统314还可以配置为提供附加的功能，包括例如与诊断相关的功能，诸如验证UAV的系统功能、验证容纳在UAV内的装置(例如运载物递送装置)的功能和/或维护容纳在UAV中的装置或其它物品(例如通过监测运载物的状态，诸如其温度、重量等)。

在一些实施方式中，部署系统314及其对应的UAV 304(以及可能相关联的本地调度系统312)可以遍及一区域(诸如城市)策略性地分布。例如，部署系统314可以策略性地分布，使得每个部署系统314接近一个或更多个运载物拾取位置(例如在餐馆、商店或仓库附近)。然而，取决于具体的实施方案，可以以其它方式来分布部署系统314(以及可能地，本地调度系统312)。作为另外的示例，允许用户经由UAV运输包裹的信息亭(kiosk)可以安装在各个位置。这样的信息亭可以包括UAV发射系统，并且可以允许用户提供他们的包裹以供装载到UAV上并为UAV运送服务付费等。其它示例也是可能的。

在另一方面，UAV系统300可以包括用户账户数据库316或可以访问用户账户数据库316。用户账户数据库316可以包括许多用户账户的数据，并且每个用户账户与一个或更多个人相关联。对于给定的用户账户，用户账户数据库316可以包括与提供和UAV相关的服务有关的数据或在提供和UAV相关的服务方面有用的数据。通常，与每个用户账户相关联的用户数据可选地由相关用户提供和/或在相关用户的许可下收集。

此外，在一些实施方式中，如果人们希望通过来自UAV系统300的UAV 304提供与UAV相关的服务，则可能需要他们向UAV系统300注册用户账户。这样，用户账户数据库316可以包括给定用户账户的授权信息(例如用户名和密码)和/或可用于授权对用户账户的访问的其它信息。

在一些实施方式中，人们可以将他们的装置中的一个或更多个与他们的用户账户相关联，使得他们可以访问UAV系统300的服务。例如，当人们使用相关联的移动电话(例如用于呼叫访问系统302的操作者或向调度系统发送请求与UAV相关的服务的消息)时，该电话可以经由唯一的装置识别号来识别，然后该呼叫或消息可以归于相关联的用户账户。其它示例也是可能的。

V.用于运载物递送的示例系统和装置

图4A、图4B和图4C示出了根据一示例实施方式的包括运载物递送系统410(也可称为运载物递送装置)的UAV 400。如图所示，用于UAV 400的运载物递送系统410包括连接到卷轴404的系绳402、运载物闩锁406和经由运载物联接装置412联接到系绳402的运载物408。运载物闩锁406可以用于交替地固定运载物408和在递送时释放运载物408。例如，如图所示，运载物闩锁406可以采取可与运载物联接装置412接合(例如，通过滑入运载物联接装置412中的一个或更多个接收槽中)的一个或更多个销的形式。将运载物闩锁406的销插入到运载物联接装置412中可以将运载物联接装置412固定在UAV 400下侧的收容器414内，从而防止运载物408从UAV 400下降。在一些实施方式中，为了防止运载物408下降，运载物闩锁406可以布置为与卷轴404或运载物408接合而不是与运载物联接装置412接合。在另一些实施方式中，UAV 400可以不包括运载物闩锁406，并且运载物递送装置可以直接联接到UAV400。

在一些实施方式中，卷轴404可以用于使系绳402退绕，使得运载物408可以与系绳402和运载物联接装置412一起从UAV 400降至地面。运载物408本身可以是要被递送的物品，并且可以容纳在包裹、容器或配置为与运载物闩锁406配合的其它结构内(或以其它方式并入包裹、容器或配置为与运载物闩锁406配合的其它结构)。在实践中，UAV 400的运载物递送系统410可以用于以受控的方式使运载物408自主地降至地面，以有助于在UAV 400悬停于上方的同时将运载物408递送到地面上。

如图4A所示，运载物闩锁406可以处于关闭位置(例如，销与运载物联接装置412接合)，以在从发射地点到目标位置420的飞行期间保持运载物408抵靠或靠近UAV 400的底部或者甚至部分地或完全地在UAV 400的内部。目标位置420可以是空间中的在期望的递送位置正上方的点。然后，当UAV 400到达目标位置420时，UAV的控制系统(例如图2的系绳控制模块216)可以将运载物闩锁406切换到打开位置(例如，使销从运载物联接装置412脱离)，从而允许运载物408从UAV 400下降。控制系统可以进一步操作卷轴404(例如，通过控制图2的电机222)，使得通过运载物联接装置412固定到系绳402的运载物408降至地面，如图4B所示。

一旦运载物408到达地面，控制系统可以继续操作卷轴404以降下系绳402，导致系绳402的超额出材(over-run)。在系绳402超额出材期间，当运载物408在地面上保持静止时，运载物联接装置412可以继续下降。运载物联接装置412上的向下的动量和/或重力可以使运载物408与运载物联接装置412分离(例如，通过滑离运载物联接装置412的钩)。在释放运载物408之后，控制系统可以操作卷轴404以使系绳402和运载物联接装置412朝向UAV400缩回。一旦运载物联接装置到达或接近UAV 400，控制系统可以操作卷轴404以将运载物联接装置412拉到收容器414中，并且控制系统可以将运载物闩锁406切换到关闭位置，如图4C所示。

在一些实施方式中，当从UAV 400降下运载物408时，控制系统可以基于系绳402从卷轴404退绕的长度来检测运载物408和/或运载物联接装置412何时降至地面处或附近。当缩回系绳402时，可以使用类似的技术来确定运载物联接装置412何时处于UAV 400处或附近。如上所述，UAV 400可以包括编码器，用于提供指示卷轴404的旋转的数据。基于来自编码器的数据，控制系统可以确定卷轴404经历了多少旋转，并且基于旋转数来确定从卷轴404退绕的系绳402的长度。例如，控制系统可以通过将卷轴404的旋转数乘以绕在卷轴404上的系绳402的周长来确定系绳402的退绕长度。在一些实施方式中，诸如当卷轴404较窄或当系绳402具有大的直径时，随着系绳402缠绕卷轴或从卷轴退绕，卷轴404上的系绳402的周长可以变化，因此控制系统可以配置为在确定退绕的系绳长度时考虑这些变化。

在另一些实施方式中，控制系统可以使用各种类型的数据和各种技术来确定运载物408和/或运载物联接装置412何时降至地面处或附近。此外，可以通过UAV 400上的传感器、运载物联接装置412上的传感器和/或向控制系统提供数据的其它数据源来提供用于确定运载物408何时处于地面处或附近的数据。

在一些实施方式中，控制系统本身可以位于运载物联接装置412上和/或UAV 400上。例如，运载物联接装置412可以包括经由硬件、软件和/或固件实现的使UAV 400如这里所述地起作用的(多个)逻辑模块，并且UAV 400可以包括与运载物联接装置412通信以使UAV 400执行这里所述的功能的(多个)逻辑模块。

图5A示出了根据一示例实施方式的包括运载物510的运载物递送装置500的透视图。运载物递送装置500位于UAV(未示出)的机身内，并包括由电机512提供动力的绞盘514和绕在绞盘514上的系绳502。系绳502附接到位于运载物联接装置收容器516内的运载物联接装置或运载物收取器800，运载物联接装置收容器516位于UAV(未示出)的机身内。运载物510被固定到运载物联接装置800。在该实施方式中，运载物510的顶部517被固定在UAV的机身内。锁定销570被示出为延伸穿过附接到运载物510的把手511以在高速飞行期间将运载物可靠地固定在UAV下方。

图5B是图5A所示的运载物递送装置500和运载物510的侧剖视图。在该视图中，运载物联接装置被示出为与运载物联接装置收容器516紧密地定位在一起。系绳502从绞盘514伸出并附接到运载物联接装置800的顶部。运载物510的顶部517被示出为与把手511一起位于UAV(未示出)的机身内。

图5C是图5A和图5B所示的运载物递送装置500和运载物510的侧视图。运载物510的顶部517被示出为位于UAV的机身内。已使用了绞盘514来缠绕系绳502以将运载物联接装置定位在运载物联接装置收容器516内。图5A-C公开了呈现空气动力学六角形手提袋的形状的运载物510，其中基底和侧壁是六面六边形，并且手提袋包括形成在提供空气动力学形状的手提袋的侧壁和基底的相交处的大体上尖的前表面和后表面。

VI.示例运载物收取装置和运载物收取器

图6A是根据一示例实施方式的运载物联接装置800的透视图。运载物联接装置800包括系绳安装点802和用于将运载物的把手定位在其中的槽808。下唇部(也称为唇部)或钩806位于槽808下方。还包括具有螺旋形凸轮表面804a和804b的外部突起804，螺旋形凸轮表面804a和804b适于与和UAV的机身定位在一起的运载物联接装置收容器内的对应的凸轮配合表面配合。

图6B是图6A所示的运载物联接装置800的侧视图。槽808被示出为位于下唇部或钩806上方。如图所示，下唇部或钩806具有被底切的外表面806a，使得其不向外延伸到槽808上方的外表面那么远，使得下唇部或钩806在其已解开联接之后将不与运载物的把手重新接合，或者在收取到UAV期间将不与电线或树枝接合。

图6C是图6A和图6B所示的运载物联接装置800的正视图。下唇部或钩806被示出为位于槽808下方，槽808适于固定运载物的把手。

图7是在插入到位于UAV的机身550中的运载物联接装置收容器516中之前图6A-6C所示的运载物联接装置800的透视图。如前所述，运载物联接装置800包括位于下唇部或钩806上方的槽808，其适于接收运载物的把手。运载物递送系统500的机身550包括位于UAV的机身550内的运载物联接装置收容器516。运载物联接装置800包括外部突起810，该外部突起810具有在圆化的顶点处相交的螺旋形凸轮表面810a和810b。螺旋形凸轮表面810a和810b适于与位于定位在UAV的机身550内的运载物联接装置收容器516内的向内突起530的表面530a和530b配合。还包括位于UAV的机身550内的纵向的凹入的约束槽540，其适于接收和约束运载物(未示出)的顶部。当运载物联接装置800被拉入到运载物联接装置收容器516中时，外部突起810的凸轮表面810a和810b与运载物联接装置收容器516内的凸轮表面530a和530b接合，并且运载物联接装置800被旋转成在UAV的机身550内的期望的对准。

图8是在插入到位于UAV的机身550中的运载物联接装置收容器516之前图6A-6C所示的运载物联接装置800的相反侧的另一透视图。如图所示，运载物联接装置800包括下唇部或钩806。外部突起804被示出为从运载物联接装置向外延伸并具有螺旋形凸轮表面804a和804b，螺旋形凸轮表面804a和804b适于与位于定位在运载物递送系统500的机身550内的运载物联接装置收容器516内的内部突起530的凸轮表面530a和530b接合并配合。应注意，凸轮表面804a和804b在尖锐的顶点处相交，该尖锐的顶点与图7所示的凸轮表面810a和810b的圆化的或钝的顶点不对称。以这种方式，凸轮表面810a和810b的圆化的或钝的顶点防止在该凸轮表面与位于定位在UAV的机身550内的运载物联接装置收容器516内的凸轮表面530a和530b接合时运载物联接装置800的可能的卡住。具体地，凸轮表面804a和804b定位得略高于凸轮表面810a和810b的圆化的或钝的顶点。结果，凸轮表面804a和804b的较尖锐的顶端与位于运载物递送系统500的机身550内的运载物联接装置收容器516内的凸轮表面530a和530b接合，从而在凸轮表面810a和810b的圆化的或钝的顶点与运载物联接装置收容器516内的对应凸轮表面接合之前稍微启动运载物联接装置800的旋转。以这种方式，防止运载物联接装置上的凸轮表面的两个顶点(或顶端)终止在运载物联接装置收容器内的接收凸轮的同一侧上的情况。该场景导致防止运载物联接装置卡在收容器内。

图9示出了位于UAV的机身中的凹入的约束槽和运载物联接装置收容器的透视图。具体地，运载物递送系统500包括在其中具有运载物联接装置收容器516的机身550，运载物联接装置收容器516包括具有凸轮表面530a和530b的向内突起530，凸轮表面530a和530b适于与运载物联接装置(未示出)上的对应凸轮表面配合。还包括纵向延伸的凹入的约束槽540，运载物的顶部适于定位到该约束槽540中并固定在机身550内。

图10A示出了当运载物510在着地之前向下移动以进行递送时运载物递送装置500的侧视图，其中运载物510的把手511被固定在运载物联接装置800内。运载物510的把手511包括孔(也称为开孔)513，在运载物着地之前，运载物联接装置800的下唇部或钩延伸穿过该孔513。把手座置于运载物联接装置800的槽内，该运载物联接装置800在运载物510下降到降落地点期间悬挂于运载物递送系统500的系绳502。

图10B示出了在运载物510已降落在地面上之后运载物递送装置500的侧视图，其示出了从运载物510的把手511解开联接的运载物联接装置800。一旦运载物510触碰地面，运载物联接装置800继续通过惯性或重力向下移动(随着绞盘进一步退绕)，并使运载物联接装置800的下唇部或钩806从运载物510的把手511解开联接。运载物联接装置800保持悬挂于系绳502，并且可以被拉回到UAV的运载物联接收容器。

图10C示出了运载物递送装置500的侧视图，其中运载物联接装置800远离运载物510的把手511移动。这里，运载物联接装置800与运载物510的把手511的孔513完全分离。系绳502可以用于将运载物联接装置拉回到位于UAV的机身中的运载物联接装置收容器。

图11A是运载物510的把手511的侧视图。把手511包括开孔513，运载物联接装置的下唇部或钩延伸穿过该开孔513，以在递送期间或针对收取悬挂运载物。把手511包括固定到运载物的顶部的下部515。还包括孔524和526，位于UAV的机身内的锁定销可以延伸穿过孔524和526以在高速向前飞行到递送位置期间将把手和运载物固定在固定位置。此外，孔524和526也被设计为使运载物保持器的销延伸穿过其中，从而将运载物保持在适当位置以用于在运载物收取装置上的收取。把手可以由薄的、柔性的塑料材料构成，该塑料材料是柔性的并提供足够的强度以在向前飞行到递送地点期间以及在运载物的递送和/或收取期间将运载物悬挂在UAV下方。在实践中，把手可以被弯曲以将把手定位在运载物联接装置的槽内。把手511还具有足够的强度以承受在运载物联接装置旋转到运载物联接装置收容器内的期望取向、以及运载物的顶部旋转到具有凹入的约束槽的位置期间的扭矩。

图11B是运载物510的把手511'的侧视图。把手511'包括开孔513，运载物联接装置的下唇部或钩延伸穿过该开孔513，以在递送期间或针对收取悬挂运载物。把手511'包括下部515，其固定到运载物的顶部。还包括磁体524'和526'，其适于与运载物保持器的对应磁体(或金属)的磁性接合，以将运载物在适当位置固定到运载物保持器以供运载物收取装置上的收取。在一些示例中，磁体524'和526'代替孔524和526提供在把手(例如把手511或511')上。在另一些示例中，除了孔524和526之外还提供磁体524'和526'。

图12示出了一对销570、572，该对销570、572延伸穿过运载物510的把手511中的孔524和526，以将把手511和运载物510的顶部固定在UAV的机身内或将运载物510固定到运载物收取装置的运载物保持器。以这种方式，把手511和运载物510可以被固定在UAV的机身内，或者被固定到运载物收取装置的运载物保持器。在该实施方式中，销570和572具有圆锥形形状，使得它们将包裹稍微上拉或至少消除存在的任何向下的松弛。在一些实施方式中，销570和572可以完全塞住运载物510的把手511的孔524和526，以提供把手和运载物的顶部在UAV的机身内的牢固附接或将运载物固定到运载物收取装置。尽管销被示出为圆锥形，但在另一些应用中，它们可以具有其它几何形状，诸如圆柱形几何形状。

图13A和图13B示出了作为上述运载物联接装置800的变型的运载物联接装置或运载物收取器800'的各种视图。运载物联接装置800'包括与运载物联接装置800相同的外部特征。然而，在运载物联接装置800'中，下唇部或钩806'是可伸出的和可缩回的。如图13A所示，运载物联接800'处于缩回状态，其中唇部或钩806'的端部806a'从胶囊壳体805的外壁807向内定位。在图13B中，运载物联接装置800'处于伸出状态，其中唇部或钩806'的端部806a'已从胶囊壳体805向外移动使得唇部或钩806'的端部806a'从胶囊壳体805的外壁807向外定位。唇部或钩806'可以经由通道1050内的凸轮或突起、或者通过通道1050的弹簧加载部分或其它机构向外移动。在图13B所示的伸出状态下，钩或唇部806'处于适当位置以容易地延伸穿过运载物510的把手511中的开孔513，使得把手511位于运载物联接装置800'的槽808内，并且可以实现运载物的收取和从运载物收取装置的运载物保持器的移走。一旦将运载物510从运载物保持器移走，钩或唇部806'可以移动回其如图13A所示的缩回状态。

图13C是运载物联接装置800”的侧视图，在该说明性的实施方式中，运载物联接装置800”类似于图6A-6C所示的运载物联接装置800，但代替地包括位于其上的多个磁体830。多个磁体830适于与如下面图20所示的位于运载物收取装置1000的通道1050内的多个磁体1060(或金属)磁性地接合，以使运载物联接装置800”在运载物收取装置1000的通道1050内确定方向，使得钩或唇部806处于合适的位置以延伸穿过运载物510的把手511的开孔513，从而实现从运载物收取装置1000的运载物保持器移走运载物510。

图13D是运载物联接装置900的侧视图，在该说明性的实施方式中，运载物联接装置900类似于图13C所示的运载物联接装置800”，但替代地包括配重侧840。配重侧840用于使运载物联接装置900在运载物收取装置1000的通道1050内确定方向，使得钩或唇部806处于合适的位置以延伸穿过运载物510的把手511的开孔513，从而实现从运载物收取装置1000的运载物保持器移走运载物510。

在上述运载物联接装置800、800'、800”和900的每个中，上端和下端被圆化或呈半球形，以防止运载物联接装置在从UAV的机身下降或回收到UAV的机身期间被钩住。此外，运载物联接装置800、800”和900中的每个可以具有关于运载物联接装置800'的如图13A和图13B所示的可缩回和可伸出的钩或唇部。

此外，如图9所示，运载物递送系统可以在拉起期间自动对准运载物的顶部，从而将其取向为使沿飞机纵轴的阻力最小。该对准能够实现拾取后的高速向前飞行。该对准通过运载物钩和收容器的形状来实现。在运载物联接装置800中，下唇部或钩806具有围绕其周界的凸轮特征，该凸轮特征在下唇部或钩806接合到UAV的机身的收容器内部的凸轮特征中时总是将下唇部或钩806取向在限定的方向上。胶囊两侧的凸轮形状的顶端是不对称的，以防止在90度取向上卡住。就此而言，螺旋凸轮表面可以在运载物联接机构的一侧的顶点处相交，并且螺旋凸轮表面可以在运载物联接机构的另一侧的圆化的顶点处相交。钩被专门设计，使得包裹悬挂在钩的中心线上，从而能够实现从90度在两个方向上的对准。

运载物联接装置800、800'、800”和900包括形成在槽808下方的钩806(或806')，使得在递送时当运载物触碰地面时，该钩还被动且自动地释放运载物。这通过钩、槽和运载物上的对应把手的形状和角度来实现。由于胶囊的质量并且还由于想要继续使胶囊向下移动经过运载物的惯性，当运载物着地时，钩从把手容易地滑落。钩的一端设计为从胶囊的主体稍微凹入，这防止钩意外地重新附接到把手。在成功释放后，钩被拉回到飞机上。

图14-16是根据一示例实施方式的具有位于其上的运载物510的运载物收取装置1000的透视图。运载物收取装置1000可以是放置在运载物收取地点的非永久性结构。该装置包括延伸构件1010，该延伸构件1010可以在延伸构件1010的下端固定到基底或底座1012。备选地，延伸构件1010可以具有下端，该下端可以位于地面中的对应孔内或位于地面上的装置中的孔内。运载物收取装置1000可以像伞架一样容易地折叠，以便于运输。此外，由于其非永久性的配置，运载物收取装置1000可以不需要任何类型的许可，对用于UAV装载和卸载的永久性装置来说可能不是这种情况。

成角度的延伸器1020可以附接在延伸构件1010的上端，并且适配器1016可以用于调节成角度的延伸器1020的高度或角度，并具有带球形捏手1018的有螺纹的定位螺钉以将成角度的延伸器1020设定在期望的位置。成角度的延伸器1020被示出为具有固定到通道1050的上端。通道的第一端可以具有在第一方向上从通道1050的下端延伸的第一延伸部或系绳接合器1040、以及在第二方向上从通道1050的下端延伸的第二延伸部或系绳接合器1030。通道1050的第二端可以具有位于其附近或其上的运载物保持器570、572，运载物保持器570、572适于将运载物510固定到通道1050的第二端。

护罩1042被示出为从第一系绳接合器1040延伸，另一护罩1032被示出为从第二系绳接合器1030延伸。护罩1042和1032可以由织物材料、或者诸如橡胶或塑料的其它材料制成。还示出了护罩1052从通道1050的第一端延伸。护罩1042、1032和1052用于防止从附接到UAV的系绳1200的一端延伸的运载物收取器800当该运载物收取器在运载物收取操作期间与系绳接合器1040或1030接触时缠绕系绳接合器1040和1030或运载物收取装置1000的其它部件。

通道1050包括从通道1050的第一端延伸到第二端的系绳槽1054，并且系绳槽1054允许运载物收取器被置于通道1050内，其中该运载物收取器附接到延伸穿过系绳槽1054的系绳。运载物保持器被示出为一对销570、572，该对销570、572延伸穿过运载物510的把手511中的开口，以将运载物510悬挂在与通道1050的第二端相邻的位置，使其准备好由附接到悬挂于UAV的系绳的运载物收取器收取。

为了支持利用通过系绳悬挂于UAV的运载物收取器自动收取运载物510，运载物510被固定到在运载物收取地点处的通道1050的第二端上的运载物保持器570、572。如图14和图17所示，在系绳1200从UAV向下伸出并且运载物收取器800位于系绳的一端的情况下，UAV到达运载物收取地点。UAV接近运载物收取装置1000，并且当它靠近运载物收取装置1000时，系绳1200与第一或第二延伸部(系绳接合器)1040、1030接触。随着UAV向前移动、或UAV向上移动、或者运载物收取器在UAV悬停于适当位置的同时被向上拉向UAV(或其任何组合)，系绳沿着第一或第二延伸部1040、1030向内滑动，在第一或第二延伸部1040、1030处它被朝向通道1050的第一端引导。随着UAV进一步向前或向上移动或者运载物收取器被向上拉起，系绳1200移动通过通道1050的系绳槽1054，最终，附接到系绳1200的运载物收取器800被系绳拉入到通道1050中。运载物收取器800被拉动通过通道1050，在其中运载物收取器800与固定到运载物保持器570、572的运载物510接合并固定。然后，运载物收取器800拉动运载物510使其脱离运载物保持器570、572。一旦运载物510脱离运载物保持器570、572，运载物510就可以被向上拉起以与UAV牢固接合，并且UAV可以继续去往可由UAV递送运载物510的递送地点。

图17示出了在从图14-16所示的运载物收取装置1000收取运载物510时执行的一系列步骤A-D。运载物收取器，其在图17中被示出为具有位于槽808下方的钩或唇部806的运载物联接装置800，附接到系绳1200的一端，系绳1200则又附接到UAV。在从右到左所示的一系列步骤中的点A处，运载物收取器800被示出为在系绳接合器1040和1030的高度以下的位置处悬挂在系绳1200的一端。运载物收取器800和系绳1200朝向运载物收取装置1000移动，其中系绳1200接触系绳接合器1040或系绳接合器1030，并且系绳1200和运载物收取器800朝向通道1050移动，直到运载物收取器800刚好位于该系列中的点B处所示的通道1050外部。随着UAV进一步向前或向上移动、或者运载物收取器800被向上拉起(或其任何组合)，系绳1200延伸穿过通道1050的系绳槽1054，并且运载物收取器800被置于通道1050内，如该系列的点C处所示。随着UAV进一步向前或向上移动、或者运载物收取器800被向上拉起(或其任何组合)，运载物收取器800离开通道1050，并且运载物收取器800的钩或唇部806与运载物510的把手511接合并从位于通道1050的一端上的运载物保持器570、572移走运载物510。在从运载物收取装置1000的运载物保持器570、572移走运载物510之后，在该系列的点D处，运载物510在运载物510的把手511位于运载物收取器800的钩或唇部806上方的槽808中的情况下悬挂于系绳1200，其中运载物510可以被拉起到达UAV并飞行以供随后在运载物递送地点的递送。

图18是根据一示例实施方式的具有运载物装载装置1080的在图14-17中示出的运载物收取装置1000的透视图，运载物装载装置1080具有位于其上的多个运载物510-2和510-3。运载物装载装置1080包括位于平台基底1086上的平台1082，平台1082具有朝向运载物收取装置1000向下倾斜的上表面1084。运载物装载装置1080允许在位于运载物保持器上的运载物已被收取之后，将位于运载物装载装置1080的上表面1084上的后续运载物自动装载到运载物收取装置1000上。具体地，一旦运载物510-1已从运载物收取装置1000的运载物保持器570、572移走，后续运载物510-2就沿着运载物装载装置1080的上表面1084滑动，并被固定到运载物收取装置1000的运载物保持器570、572。运载物装载装置1080可以包括一个或更多个辊1088，所述一个或更多个辊1088支持上表面1084像传送带一样的向下移动。

如图18所示，运载物510-1的把手511具有开口524和526(见图11A)，销570、572延伸穿过开口524和526，以将运载物510-1保持在适当的位置以供收取。然而，把手511还可以包括磁体524'和526'(见图11B)，其适于与位于运载物收取装置1000的运载物保持器上的对应磁体或金属磁性地接合。通过磁性把手，把手511上的磁体524'和526'移动到与运载物保持器接合以将后续运载物510-2保持在适当位置以供后续收取，如图17中示出的点A-D的一系列步骤所示。此外，运载物510-1至510-3可以包括基准标记585，其可以采取RFID标签或条形码的形式，以标识运载物的内容以及递送地点信息和/或递送指令。结果，使用运载物装载装置1080结合运载物收取装置1000，可以从运载物装置1000收取多个运载物，而无需人员重新装载后续运载物以供收取，从而支持进一步自动化的运载物收取。

为了使(图6A-C所示的)运载物收取器800的钩或唇部806与运载物510的把手511接合以实现运载物510从运载物收取装置1000的移走和收取，在所示实施方式中，钩或唇部806在其离开通道1050时应向下定位(在备选实施方式中，不同的取向是可能的)。如图19所示，为了确保运载物收取器800的钩或唇部806在运载物收取器800离开通道1050并与运载物510的把手511接合时处于适当的取向，运载物收取器800可以提供有与位于通道1050的内表面上的凸轮或槽1058、1059对应的外部凸轮804或槽。运载物收取器800上的凸轮804或槽与通道1050内部的凸轮或槽1058、1059的相互作用使运载物收取器800在通道1050内适当地取向，使得运载物收取器800的槽808下方的钩或唇部806处于适当的位置以延伸穿过运载物510的把手511上的开孔513，从而从运载物保持器570、572移走运载物510。

图19是图14-16所示的运载物收取装置1000的通道1050的透视图，其中运载物收取器800被置于通道1050中。通道1050包括系绳槽1054，当系绳1200将运载物收取器800拉入通道1050的内部中时，系绳1200延伸穿过系绳槽1054。通道1050的内部包括与运载物收取器800上的凸轮804或槽协作的凸轮或槽1058、1059，以使钩或唇部806和槽808在通道1050内适当地取向在面向下的位置。因此，通道1050内部的凸轮或槽1058、1059与运载物收取器800上的凸轮804或槽的相互作用提供运载物收取器800在运载物收取器800离开通道1050并与运载物510的把手511接合时的期望取向，以从运载物保持器570、572移走运载物510。

备选地、或者除了凸轮804之外，运载物收取器800”可以具有如图13C和图20所示的位于其上的一个或更多个磁体830，所述一个或更多个磁体830与位于通道1050内部的一个或更多个磁体1060或金属协作，在运载物收取的过程期间，磁性相互作用用于使运载物收取器800”在通道1050内适当地取向。

图20是图14-16所示的运载物收取装置1000的通道1050的透视图，其中运载物收取器800”被置于通道1050中。通道1050包括系绳槽1054，当系绳1200将运载物收取器800”拉入通道1050的内部1056中时，系绳1200延伸穿过系绳槽1054。通道1050的内部1056包括与运载物收取器800”上的磁体830或金属磁性地接合的多个磁体1060，以使钩或唇部806和槽808在通道1050内适当地取向在面向下的位置。因此，通道1050的内部1056的磁体1060与运载物收取器800”上的磁体830或仅仅是金属的相互作用提供运载物收取器800”在运载物收取器800”离开通道1050并与运载物510的把手511接合时的期望取向，以从运载物保持器570、572移走运载物510。备选地或另外地，金属带或多个金属片可以位于通道1050内，以支持与运载物收取器800”上的磁体830的磁性接合。类似地，一个或更多个磁体可以位于通道1050的内部，所述一个或更多个磁体与位于运载物收取器上的金属磁性地接合。

此外，运载物收取器可以被配重以具有偏移的重心(见图13D所示的运载物收取器900)，使得运载物收取器900的钩806和槽808被适当地定位(其中胶囊的“重的”部分位于下侧)以与运载物510的把手511接合并实现从运载物保持器570、572移走运载物510。运载物收取器900的配重侧840帮助确保钩或唇部806和槽808在通道1050内向下定位，从而处于适当位置以使钩或唇部806在收取过程期间延伸穿过运载物510的把手511中的开孔513。将理解，凸轮、磁体和配重侧的使用可以全部分开使用，或者全部地或部分地组合使用，以支持运载物收取器在通道内的期望取向，从而实现从运载物收取装置1000移走运载物。

如图21A所示，随着通道1050从运载物收取器在此进入通道1050的内部1056的第一端延伸到运载物收取器在此离开通道1050的第二端，通道1050还可以具有向下逐渐变窄或尺寸减小的内部，以进一步有助于运载物收取器在通道内的适当取向。此外，如图21B所示，通道1050的第二端可以是加载弹簧的，其中弹簧1061对通道1050的外表面1057施加力，或者通道1050的第二端可以作为板簧操作，从而也有助于运载物收取器(或运载物收取器的延伸部或者钩或唇部)在运载物收取时的适当取向。

不仅上述运载物收取装置1000支持自动的运载物收取而无需人工介入，而且UAV有利地不需要在运载物收取地点降落用于将运载物510装载到UAV上。因此，UAV可以简单地飞到运载物收取装置1000附近的位置，并操纵自身以将系绳1200定位在第一和第二系绳接合器1040、1030之间，这可以通过使用位于运载物收取装置1000上或附近的基准标记(其可以采取RFID标签或条形码的形式)和/或位于UAV上的机载相机系统来辅助。一旦处于适当位置，UAV于是就可以向前或向上移动、或者运载物收取器就可以朝向UAV被向上拉起(或其任何组合)，以将运载物收取器拉动通过通道1050并与运载物510的把手511接合，并且实现运载物510的移走。在一些运载物收取地点，降落UAV可能是困难的或不切实际的，并且在降落时还可能与物体或人员接触。因此，允许运载物收取而无需UAV降落提供了相比于常规运载物收取方法的显著优点。

此外，运载物收取装置1000有利地是可移动的非永久性装置，其可以容易地建立、拆卸和移除，并且可以容易地从一个运载物收取地点移动到另一个。运载物收取装置1000优选地像伞架一样折叠，以有助于运载物收取装置1000的储存和运输。运载物收取装置1000的非永久属性还可以消除在收取地点对运载物收取装置1000的许可的需要。

VII.结论

附图所示的具体布置不应被视为是限制性的。应理解，其它实施方案可以包括给定附图中示出的更多或更少的每种元件。此外，示出的元件中的一些可以被组合或省略。此外，示例性实施方案可以包括未在附图中示出的元件。

另外，虽然这里已经公开了各个方面和实施方案，但是其它方面和实施方案对于本领域技术人员将是明显的。这里公开的各个方面和实施方案是出于说明的目的，而不旨在进行限制，其中真实的范围和精神由所附权利要求指示。在不背离这里提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施方案，并且可以进行其它改变。将易于理解，如这里总体地描述以及在附图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些在这里被考虑。

Claims (24)

1.一种运载物收取装置，包括：

延伸构件，具有上端和下端；

通道，具有第一端和第二端，所述通道联接到所述延伸构件；以及

第一系绳接合器，在第一方向上从所述通道的所述第一端延伸，其中所述第一系绳接合器配置为朝向所述通道的所述第一端引导从UAV延伸的系绳，

其中所述通道的所述第二端具有适于固定运载物的运载物保持器，并且

其中所述运载物收取装置配置为使得所述UAV在保持飞行的同时拾取所述运载物。

2.根据权利要求1所述的运载物收取装置，其中成角度的延伸器固定到所述延伸构件并且固定到所述通道。

3.根据权利要求1所述的运载物收取装置，其中第一护罩从所述通道的所述第一端延伸。

4.根据权利要求1所述的运载物收取装置，其中第一护罩从所述第一系绳接合器延伸。

5.根据权利要求1所述的运载物收取装置，还包括第二系绳接合器，其在第二方向上从所述通道的所述第一端延伸。

6.根据权利要求5所述的运载物收取装置，其中第一护罩从所述第一系绳接合器延伸，并且第二护罩从所述第二系绳接合器延伸。

7.根据权利要求1所述的运载物收取装置，其中所述通道的上部包括系绳槽，所述系绳槽从所述通道的所述第一端延伸到所述通道的所述第二端。

8.根据权利要求7所述的运载物收取装置，其中所述通道具有拥有凸轮或槽的内部，所述凸轮或槽适于与在附接到悬挂于所述UAV的所述系绳的一端的运载物收取器上的外部凸轮或槽协作，以使所述运载物收取器在所述通道内确定方向。

9.根据权利要求7所述的运载物收取装置，其中一个或更多个磁体位于所述通道的内部或位于附接到悬挂于所述UAV的所述系绳的一端的运载物收取器上，所述一个或更多个磁体适于与位于所述通道的内部或位于所述运载物收取器上的一个或更多个磁体或金属磁性地接合，以使所述运载物收取器在所述通道内确定方向。

10.根据权利要求7所述的运载物收取装置，其中所述通道具有朝向所述通道的所述第二端向下逐渐变窄的内部。

11.根据权利要求1所述的运载物收取装置，其中所述运载物保持器包括一对销，所述一对销适于延伸穿过在运载物的把手中的开口。

12.根据权利要求1所述的运载物收取装置，其中所述运载物保持器包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体适于与位于所述运载物上的一个或更多个磁体磁性地接合。

13.根据权利要求1所述的运载物收取装置，其中运载物装载器与所述运载物保持器相邻地定位；以及

其中在从所述运载物保持器收取第一运载物之后，位于所述运载物装载器上的第二运载物移动到所述运载物保持器上的位置。

14.一种用于运载物收取的系统，包括：

运载物收取装置，包括：

延伸构件，具有上端和下端；

通道，具有第一端和第二端，所述通道联接到所述延伸构件；以及

第一系绳接合器，在第一方向上从所述通道的所述第一端延伸，其中所述第一系绳接合器配置为朝向所述通道的所述第一端引导从UAV延伸的系绳，

其中所述通道的所述第二端具有适于固定运载物的运载物保持器，其中所述系统配置为使得所述UAV在保持飞行的同时拾取所述运载物，

其中所述通道的至少上部包括从所述通道的所述第一端延伸到所述通道的所述第二端的系绳槽，所述系绳槽被配置为当运载物收取器在所述通道内经过时引导联接到所述运载物收取器的所述系绳的通过。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述运载物收取器包括胶囊，所述胶囊具有适于与所述运载物的把手接合的槽；以及

其中所述通道具有拥有与所述胶囊上的外部凸轮或槽接合的凸轮或槽的内部，以使所述胶囊在所述通道内确定方向。

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述运载物收取器包括胶囊，所述胶囊具有适于与所述运载物的把手接合的槽；以及

其中一个或更多个磁体位于所述通道的内部或所述胶囊上，所述一个或更多个磁体适于与位于所述通道的内部或所述胶囊上的一个或更多个磁体或金属磁性地接合，以使所述胶囊在所述通道内确定方向。

17.根据权利要求14所述的系统，还包括与所述运载物保持器相邻地定位的运载物装载器；其中在从所述运载物保持器收取第一运载物之后，位于所述运载物装载器上的第二运载物移动到所述运载物保持器上的位置。

18.根据权利要求14所述的系统，其中所述运载物收取器包括具有槽的胶囊，所述胶囊具有定位在所述槽下方的唇部，所述唇部适于在所述运载物的收取期间延伸穿过所述运载物的把手中的开孔。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述胶囊的所述唇部在所述槽内向下延伸，所述唇部可从所述胶囊的主体向外伸出以有助于进入所述运载物的所述把手的所述开孔中，所述唇部在所述运载物的收取之后可朝向所述胶囊的所述主体缩回以将所述运载物的所述把手固定到所述胶囊。

20.根据权利要求14所述的系统，其中所述运载物包括具有开孔的把手，所述运载物被固定到所述运载物保持器；

其中所述运载物收取器附接到悬挂于UAV的所述系绳；以及

其中所述系绳槽具有比所述运载物收取器的宽度窄的宽度。

21.一种用UAV收取运载物的方法，包括以下步骤：

将具有带开孔的把手的运载物置于运载物保持器上，其中运载物收取装置上的通道具有第一端和第二端，所述运载物保持器联接到所述通道的所述第二端；

使UAV将系绳定位为与第一系绳接合器接触，所述UAV具有附接到悬挂于所述UAV的所述系绳的运载物收取器，其中所述第一系绳接合器配置为朝向所述通道的所述第一端引导从所述UAV延伸的所述系绳；

使所述UAV让所述系绳行进到位于所述通道中的系绳槽中，其中所述系绳槽具有比所述运载物收取器的宽度窄的宽度；

使所述UAV让所述运载物收取器行进到所述通道中；

使所述UAV让所述运载物收取器行进，直到所述运载物收取器与所述运载物的所述把手接合；以及

使所述UAV在保持飞行的同时通过所述运载物收取器拾取所述运载物，从而使所述运载物从所述运载物保持器脱离。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述运载物收取器包括胶囊，所述胶囊具有适于与所述运载物的所述把手接合的槽；以及

其中所述通道具有拥有与所述胶囊上的外部凸轮或槽接合的凸轮或槽的内部，以使所述胶囊在所述通道内确定方向。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述运载物收取器包括胶囊，所述胶囊具有适于与所述运载物的所述把手接合的槽；以及

其中一个或更多个磁体位于所述通道的内部或位于所述胶囊上，所述一个或更多个磁体适于与位于所述通道的内部或所述胶囊上的一个或更多个磁体或金属磁性地接合，以使所述胶囊在所述通道内确定方向。

24.根据权利要求21所述的方法，还包括将运载物装载器与所述运载物保持器相邻地定位的步骤；以及

在所述运载物从所述运载物保持器脱离之后，将位于所述运载物装载器上的另外的运载物移动到所述运载物保持器上的位置。

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