CN115635867A - 用于对飞行器进行充电的系统、方法以及充电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对飞行器进行充电的系统，所述系统包括：多个充电站，所述充电站中的每个充电站配置成接收和存储多个飞行器中的一个飞行器；和充电模块，所述充电模块与所述多个充电站联接，其中，所述充电模块配置成在所述充电站中的一个充电站处将所述多个飞行器中的一个飞行器的电池调节为充电的特定状态以便于存储。本发明还公开了用于飞行器的方法和用于多个飞行器的充电容器。

Description

用于对飞行器进行充电的系统、方法以及充电容器

本申请是国际申请号为PCT/IB2017/051165、国际申请日为2017年02月28日、国家申请号为201780025954.X、进入中国国家阶段日期为2018年10月26日、发明名称为“用于对飞行器进行充电、运输和操作的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月29日提交的美国临时申请No.62/301,524以及2017年2月17日提交的美国临时申请No.62/460,703的优先权，这两份美国临时申请均通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本申请总体涉及充电、运输和操作诸如飞行器的机器。

背景技术

飞行器在本领域中是众所周知的。飞行器包括例如单轮和多轮机器，例如四轴飞行器。对于电池供电的飞行器，通常提供单独的充电器并且用于对电池充电。充电过程是手动操作的过程。例如，用户可能需要从飞行器中物理地移除电池，将电池物理地连接到充电器，并且将充电器连接到电源。一旦电池充了电，电池就需要与充电器物理断开并且重新连接到飞行器。

诸如硬箱和软包的容器可用于存储和运输飞行器。容器通常被配置为存储单个飞行器并且还可以被配置为存储附件，诸如额外转子、额外电池、用于控制飞行器的控制器和充电器。在一些容器中，可以存储两个飞行器。

当使用多个飞行器时，用户通常使用多个容器，其中每个容器存储一个或两个飞行器。用户需要手动打开容器的包装并且单独定位每个飞行器以供使用。完成后，用户需要手动为电池充电并且手动将每个飞行器重新包装到相应的容器中。这是一个耗时的过程，特别是在使用大量飞行器时。

与其他机器一样，飞行器可能会发生故障或性能下降。这对飞行器来说是一个特别的问题，特别是那些比空气重的飞行器，因为与大多数在地面上运行的机器不同，它们必须在故障或性能下降后继续运行以避免碰撞。未经检查的故障或性能下降可能导致飞行器、其他周围物体损坏以及人员受伤。在有人驾驶飞机中，经过广泛训练的驾驶人员执行飞行前检查。然而，许多无人驾驶飞机和飞行器由没有类似训练的飞行员操作或部分或完全自主地操作。这种飞行器通常也具有不同的操作约束，包括成本。因此，需要一种系统和方法，以确保飞行器具有足够的性能并且适于在起飞前或起飞期间飞行。

飞行器，有时大量，已被用于创建视觉显示和表演。例如，飞行器已经被编程为在天空中的协同灯光秀中遵循特定的飞行路径。用于这种表演的飞行器的编程和设置是手动且繁琐的过程。

发明内容

因此，本申请公开了用于对飞行器进行存储和充电的改进的系统和方法。本申请还公开了用于操作飞行器的改进的系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种用于对飞行器进行充电的系统，所述系统包括：多个充电站，所述充电站中的每个充电站配置成接收和存储多个飞行器中的一个飞行器；和充电模块，所述充电模块与所述多个充电站联接，其中，所述充电模块配置成在所述充电站中的一个充电站处将所述多个飞行器中的一个飞行器的电池调节为充电的特定状态以便于存储。

作为本发明的优选实施例，所述系统还包括联接到所述充电模块的控制系统，所述控制系统配置成用于存储所述多个飞行器的角色信息。

作为本发明的优选实施例，所述控制系统配置成将角色信息传输到所述一个飞行器。

作为本发明的优选实施例，所述充电模块配置成基于所述角色信息调节所述一个飞行器的电池。

作为本发明的优选实施例，所述角色信息包括用于多个飞行器的飞行计划。

作为本发明的优选实施例，所述飞行计划包括时间值。

作为本发明的优选实施例，所述充电模块还配置成执行所述一个飞行器的电池的电池平衡。

作为本发明的优选实施例，所述充电模块还配置成确定所述一个飞行器的电池的剩余使用寿命。

作为本发明的优选实施例，所述充电模块配置成在所述多个充电站处将所述多个飞行器的电池调节为充电的特定状态以便于存储。

作为本发明的优选实施例，所述系统还包括夹紧机构，所述夹紧机构配置成将所述多个飞行器固定在所述多个充电站处。

作为本发明的优选实施例，所述系统还包括控制电路，所述控制电路配置成识别哪个飞行器被存储在所述多个充电站处。

作为本发明的优选实施例，所述系统还包括基座，所述基座包括多个充电站；和盖，所述盖能够固定到所述基座。

作为本发明的优选实施例，所述系统还包括夹紧机构，所述夹紧机构配置成将所述盖固定到所述基座。

根据本发明的另一方面，提供一种用于对飞行器进行充电的方法，所述方法包括：在存储器中存储用于一个或更多个飞行器的角色信息；基于角色信息确定是否将飞行器存储在多个充电站中的一个充电站处；和采用充电模块将所述飞行器的电池调节到充电的特定状态以便于存储。

作为本发明的优选实施例，所述角色信息包括用于所述飞行器的飞行计划。

作为本发明的优选实施例，所述飞行计划包括时间值。

作为本发明的优选实施例，所述方法还包括：采用充电模块执行所述飞行器的电池的电池平衡。

作为本发明的优选实施例，采用充电模块确定所述飞行器的电池的剩余使用寿命。

作为本发明的优选实施例，所述多个充电站布置在基座上，所述方法还包括：将盖布置在所述基座上。

作为本发明的优选实施例，所述方法还包括：采用夹紧机构将所述盖固定到所述基座。

根据本发明的另一方面，提供一种用于多个飞行器的充电容器，包括：第一充电站，所述第一充电站包括第一充电端子和第二充电端子，所述第一充电端子和所述第二充电端子被配置成与第一飞行器的相应的第一电连接器和第二电连接器建立电连接；第二充电站，所述第二充电站包括第一充电端子和第二充电端子，所述第一充电端子和所述第二充电端子被配置成与第二飞行器的相应的第一电连接器和第二电连接器建立电连接，其中所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一电连接器和第二电连接器电连接到电池；充电模块，所述充电模块联接到所述第一充电站和第二充电站；以及夹紧机构，所述夹紧机构被配置成：将所述第一飞行器和第二飞行器固定在相应的位置以便运输；以及牢固地闭合所述充电模块与所述第一飞行器和第二飞行器的电池之间的充电电路。

作为本发明的优选实施例，所述充电容器还包括联接在所述充电模块和所述第一充电端子之间的内部连接器。

作为本发明的优选实施例，其中所述第一充电端子包括第一充电杆，所述第一充电杆被配置成接收来自所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一钩。

作为本发明的优选实施例，其中所述第一充电杆被配置成将所述第一飞行器和第二飞行器支撑在悬挂位置。

作为本发明的优选实施例，其中所述第二充电端子包括第二充电杆，所述第二充电杆被配置成接收来自所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第二钩。

作为本发明的优选实施例，其中所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一钩设置在第一转子臂上，并且其中所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第二钩设置在相对的第二转子臂上。

作为本发明的优选实施例，其中所述夹紧机构被配置成向所述第一充电杆和第二充电杆的其中一个沿远离所述第一充电杆和第二充电杆中的另一个的方向施加力，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在所述进行运输的位置。

作为本发明的优选实施例，其中所述夹紧机构被配置成向所述第一充电杆和第二充电杆施加相反的力，从而将所述第一充电杆和第二飞行器固定在所述进行运输的位置。

作为本发明的优选实施例，所述充电容器还包括基座，其中所述第一充电端子包括联接到所述基座的至少一个第一充电板。

作为本发明的优选实施例，所述充电容器还包括第一机械引导件和第二机械引导件，其中所述第一机械引导件和第二机械引导件中的每一个都被配置为将所述第一飞行器和第二飞行器中的相应一个引导到所述至少一个第一充电板上的特定位置。

作为本发明的优选实施例，其中所述第一机械引导件和第二机械引导件集成到所述至少一个第一充电板中。

作为本发明的优选实施例，其中所述第一机械引导件和第二机械引导件中的每一个还被配置为通过与相应飞行器的特征相互作用而将所述第一飞行器和第二飞行器中的相应一个引导到特定定向。

作为本发明的优选实施例，其中：所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一电连接器设置在其相应的飞行器的底部上；所述至少一个第一充电板被配置成接收并支撑所述第一飞行器和第二飞行器；所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第二电连接器设置在其相应的飞行器的上部；所述第二充电端子包括至少一个第二充电板；并且所述至少一个第二充电板被配置成位于由所述至少一个第一充电板支撑的所述第一飞行器和第二飞行器的顶上。

作为本发明的优选实施例，其中所述夹紧机构被配置成将力施加在所述至少一个第二充电板上，其进而又在所述多个飞行器上施加力，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在所述至少一个第一充电板和第二充电板之间。

作为本发明的优选实施例，所述充电容器还包括盖，其中所述至少一个第二充电板联接到所述盖，并且其中所述夹紧机构被配置成将所述盖固定到所述基座，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在它们的进行运输的位置并牢固地闭合所述充电模块和所述第一飞行器和第二飞行器的电池之间的充电电路。

作为本发明的优选实施例，所述充电容器还包括在所述基座和所述盖之间的弹簧加载的电连接，其中所述充电电路包括所述弹簧加载的电连接。

作为本发明的优选实施例，其中所述至少一个第一充电板包括第一凹槽和第二凹槽，每个所述凹槽对应于所述第一飞行器和第二飞行器中的相应一者。

作为本发明的优选实施例，所述充电容器还包括：第一基座，其中所述第一充电端子包括至少一个第一充电板，所述至少一个第一充电板联接到所述第一基座的顶部；第二基座，其中所述至少一个第二充电板联接到所述第二基座的底部，并且其中所述夹紧机构被配置成将所述第二基座固定到所述第一基座，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在它们的进行运输的位置并牢固地闭合所述充电模块与所述第一飞行器和第二飞行器的电池之间的充电电路；以及位于所述第二基座的顶部上的第三充电站和第四充电站。

作为本发明的优选实施例，其中所述充电模块被配置为独立地控制所述第一飞行器和第二飞行器的充电。

作为本发明的优选实施例，其中所述充电模块被配置为平衡所述第一飞行器和第二飞行器的至少一个电池的不同单元之间的充电。

作为本发明的优选实施例，所述充电容器包括五个或更多个充电站，每个所述充电站包括第一充电端子和第二充电端子，所述第一充电端子和所述第二充电端子被配置为与飞行器的相应的第一电连接器和第二电连接器建立电连接。

附图说明

实施例通过示例而非限制的方式在附图中示出，其中相同的附图标记表示类似的元件，并且其中：

图1A示出了根据本公开的一些实施例的充电容器的基座；

图1B示出了根据本公开的一些实施例的充电容器的盖；

图1C示出了根据本公开的一些实施例的包括单个基座和单个盖的充电容器；

图1D示出了根据本公开的一些实施例的集成充电容器包括多个基座和盖的集成实施例；

图2A示出了根据本公开的一些实施例的用于将飞行器夹在充电板之间的四个示例性实施例的侧视图；

图2B示出了根据本公开的一些实施例的说明性飞行器；

图2C示出了根据本公开的一些实施例的说明性飞行器和充电板；

图2D示出了根据本公开的一些实施例的说明性飞行器和充电站；

图3示出了根据本公开的一些实施例的用于对飞行器进行充电和运输的替代系统；

图4示出了根据本公开的一些实施例的充电容器的说明性电部件的框图；

图5示出了根据本公开的一些实施例的充电站和飞行器的说明性电部件的框图；

图6示出了根据本公开的一些实施例的充电模块及其与两个充电站的互连的框图；

图7示出了根据本公开的一些实施例的悬挂在电缆上的说明性飞行器；

图8A示出了根据本公开的一些实施例的机械迷宫式结构的示例；

图8B示出了根据本公开的一些实施例的具有用于与机械迷宫式结构相互作用的突起的说明性飞行器；

图9示出了根据本公开的一些实施例的具有两个区域和过渡区域的机械结构；

图10A示出了根据本公开的一些实施例的示例性飞行器堆叠；

图10B示出了根据本公开的一些实施例的飞行器的分解视图；

图11示出了根据本发明的一些实施例的说明性通信架构的框图。

具体实施方式

根据本公开，已经减少或消除了当前用于存储、充电和操作飞行器的系统的限制。此外，本公开提供了优于当前系统的各种技术优点。

在一些实施例中，充电容器系统和方法提供对多个飞行器的集成充电和运输。充电容器可以以下列方式使用。将一个或多个飞行器放置在充电站上。这可以手动或自动实现(例如，通过将飞行器自主降落在充电容器上)。一旦所需数量的飞行器位于充电容器上，就使用夹紧机构来机械地固定飞行器在容器中的位置。通过将充电站上的充电端子(例如，充电板、充电杆、涂有导电材料的磁体等)连接到飞行器上的充电连接器(例如，飞行器的保持架上的导电材料、飞行器主体上的导电材料、导电板簧、导电销、涂有导电材料的磁铁等)，可以同时闭合电路。这可以通过例如配置和布置容器及其部件使得夹紧机构迫使飞行器抵靠两个充电板(例如，通过将飞行器夹在上充电板和下充电板之间)来实现。作为另一个示例，这可以通过配置和布置容器及其部件使得夹紧机构将飞行器夹在第一充电杆和第二充电杆之间来实现。作为另一个示例，一旦飞行器位于充电站上，就可以在没有额外的夹紧动作的情况下闭合电路。在该示例中，连接可以通过重力辅助完成，例如当位于飞行器主体上的导电板簧通过作用在飞行器上的重力而压在充电站的充电板上时。

在一些实施例中，电路允许对飞行器充电。这是通过将充电模块通过第一充电端子、第一飞行器连接器、飞行器电池、第二飞行器连接器、第二充电端子以及返回到充电模块来实现的。在一些实施例中，该电路可以包括充电控制电路，该充电控制电路物理地位于飞行器上(例如，在飞行器连接器和飞行器电池之间)并且监视和控制电池的充电过程。充电控制电路可以例如执行电池平衡，并且可以执行诸如充电状态(SOC)或剩余使用寿命(RUL)估计的监控过程。

根据本公开的一些实施例，图1A示出了充电容器的基座110，并且图1B示出了充电容器的盖150。基座110包括充电板114，充电板114包括导电材料，该导电材料被配置并且布置成与放置在其表面上的飞行器(例如，飞行器200)建立电连接。应当理解，为了简化，飞行器200被描绘为圆形笼。飞行器200可以是任何合适的形状和尺寸。充电板114可包括多个充电站，每个充电站都能够接收飞行器并且为飞行器充电。在一些实施例中，图1A的板114上所描绘的每个正方形都可以是充电站。在一些实施例中，充电板114可包括用于每个充电站的单独的充电端子。

充电板114电连接到充电模块190，充电模块190电连接到电源插座122，开/关电源开关124和状态LED 126。电源插座122通过外部电源线(未示出)向充电模块190供电。电源开关124允许用户中断电源连接。状态LED 126向用户通知充电容器的电状态。例如，LED126可以指示是否正在向充电模块190供电。作为另一个示例，LED 126可以指示每个充电站处的充电状态，例如飞行器是否电连接到充电站，飞行器是否正在充电，和/或飞行器是否充满电。

在一些实施例中，可以提供更高级的接口作为充电容器的一部分。例如，可以提供集成的LCD显示器或触摸屏以使用户能够控制充电容器的操作。作为另一示例，可以提供附加连接，例如Wi-Fi和以太网。

基座110可以包括一个或多个内部连接器112。每个内部连接器112都可以被配置和布置成当盖定位在基座110上时(例如，如图1C或图1D中所示)电联接到盖上的相应的内部连接器(例如，图1B的内部连接器152)，或当附加基座定位在基座110上时(例如，如图1D中所示)电联接到附加基座上的相应的内部连接器(例如，图1B的内部连接器152)。内部连接器112和152之间的电联接可以使用任何合适的连接器(例如，弹簧加载的连接器或任何其他合适的电连接器)来实现。

图1A的基座110和图1B的盖150各自包括内壁140。内壁140可以用作充电板(例如，图1A的充电板114和图1B的充电板154)，并可以由非导电材料或其组合制成。图1A的基座110和图1B的盖150各自包括外壁142。外壁142可以配备有一个或多个夹紧机构160(例如，扣环、闩锁等)以用于将基座110和盖150固定在一起。外壁142还可以配备有一个或多个手柄(未示出)以便于运输。

基座110为盖150或另一个基座提供机械支撑。当将飞行器自主放置在充电板上时，基座110可用于辅助在飞行器着陆或停靠操纵期间的导航。这可以通过以下方式实现：(1)将明确限定的特征(例如，标记、位置LED、光发射器、射频(RF)发射器)集成在基座110上明确限定的位置，(2)为飞行器配备适合于检测这些特征的传感器(例如，视觉传感器、RF传感器)，以及(3)根据代表飞行器相对于明确限定的特征的飞行器当前位置的传感器读数、飞行器期望的着陆或停靠位置(例如，充电站)、以及相对于期望的着陆或停靠位置的明确限定的特征的已知位置来执行飞行器上的着陆或停靠序列。

图1C示出了充电容器100，其包括单个基座110和单个盖150。如图所示，充电容器100配备有夹紧机构160，以连接基座和盖以进行充电和/或运输。

图1C的盖150还可以包括一个或多个外部连接器182。外部连接器182可以被配置和布置成当多个容器堆叠时连接到另一个充电容器上的相应的外部连接器182。外部连接器之间的电连接可以例如使用弹簧加载的连接插头来实现。外部连接器可以通过单个电源插座122向多个充电容器供电。外部连接器可以包括安全电路，该安全电路确保仅在与另一个合适的外部连接器接触时供电。

应当理解，图1C的充电容器100可以单独使用或与堆叠中的附加充电容器组合使用。当图1C的充电容器100欲与额外的充电容器堆叠时，可以使用额外的夹紧机构来将充电容器固定在一起。还应该理解，一个充电容器的充电模块可用于给附加充电容器的飞行器充电。在一些实施例中，可以在附加充电容器中省略电源插座和开/关电源开关。

图1D示出了根据本公开的一些实施例的集成充电容器100包括多个基座110和盖150的集成实施例。

集成充电容器100包括两个端盖150，这两个端盖150用作集成充电容器的顶部和底部。底盖配备有轮子170，以便于运输。在该实施例中，充电模块190、电源插座122、电源开关124和状态LED 126包括在顶盖150中。在该实施例中，四个基座110中的每一个都被配置和布置成包括两个充电板114和154。飞行器200夹在下基座110的第一充电板114和上基座110的第二充电板154之间。集成充电容器100的不同层可以使用夹紧机构160连接在一起。

该实施例允许特别紧凑地充电、存储或运输大量飞行器200。该示例性实施例的变型是可能的。例如，充电容器可以被制成抽屉。作为另一个示例，内部连接器可以被制成为连接插头或连接电缆。

图2A示出了根据本公开的一些实施例的用于将飞行器200夹在充电板114和154之间的四个示例性实施例的侧视图。通过在充电板114和154之间施加力210来实现夹层。这可以通过使用夹紧机构来实现。

每个飞行器200都包括连接到其主体220的至少两个连接器214和254。连接器214和254允许与充电板114和154电接触。这可以通过选择具有如下性质的材料来实现：取决于充电电压以及飞行器的电池和操作参数(例如，最小充电时间、电池的尺寸)所需的安培数的合适的导电率，取决于飞行器的有效载荷的合适的重量，取决于飞行器的动态和空气动力学特性的合适的形状，以及取决于飞行器和充电板的形状和表面特性的合适的连接特性(例如，弹簧加载的连接器、磁性连接器)。通过考虑由于夹紧导致的力210的潜在结构变形，可以进一步实现电接触。

连接器214和254可以同时用于将飞行器200固定到用于存储和运输的位置。这可以通过如下方式来实现：(1)使用夹紧机构向夹在板114和154之间的飞行器200施加力；(2)配置和布置连接器214和254，以防止飞行器200在夹在板114和154之间时根据连接器214和254与充电板114和154之间的摩擦而移动；(3)配置和布置板114和154以及飞行器主体220，以允许夹在中间而不会遭受结构损坏。

在一些实施例中，充电容器可包括机械引导件。例如，充电板114可以具有嵌入的凹槽，所述嵌入的凹槽用作机械引导件。当飞行器位于箱子中时，这种引导件可用于将飞行器引导到特定位置或特定方向。该引导过程通常是无源的，即，当将飞行器放入箱子100中时，飞行器滑动到适当的位置/方向。可以使用各种改进来简化该过程。示例包括：使用低摩擦材料(例如，抛光金属)作为飞行器200和充电容器之间的接触点；适应飞行器主体的形状；适应飞行器保持架或侧支索的形状(例如，使用球形保持架)；摇动基座110(例如，手动或自动地，(例如使用振动马达))；使飞行器200执行专用着陆操纵(例如，停靠操纵)；在飞行器200或充电容器100上使用磁铁(例如，永久磁化材料或电磁铁)，或者以一定角度定位充电容器100或其基座110(例如，为容器配备当放置在地板上时允许以一定角度支撑的支架或为充电箱配备有角度的基座)或其他(例如，用充当滑槽或漏斗以便收集、分类或放置飞行器的着陆板(未示出)来补充充电容器)。机械引导件的示例包括缺口、凹口、漏斗、导轨或凹槽。

引导件也可用于将飞行器200放置到用于固定或运输的位置。这可以通过配置和布置引导件以匹配飞行器的形状来实现。在图1A的示例性实施例中，使用倒金字塔形状的机械引导件，其被制成使得它们的尺寸与飞行器的球形保持架的形状相匹配。

引导件也可用于将飞行器放置成特定的样式。例如，图1A中的示例性实施例中所示的倒置方形金字塔可用于以网格图案布置飞行器。类似地，三角形或六角形金字塔可用于将飞行器布置成等角或六边形网格。类似地，可以实现许多其他棋盘式布置或样式。

可以使用出于美观原因的布置(例如，当使用飞行器作为照明显示器的一部分时)。可以使用布置来引导进入用于充电或运输的位置。这可以允许在很少或完全没有手动操纵的情况下引导许多飞行器。也可以使用布置来允许自主起飞或着陆，例如通过将它们配置和布置成允许其致动器的自由运动(例如，通过机械地确保致动器的运动不受包括引导件、充电器和其他飞行器在内的障碍物的限制)。作为另一个示例，它们可以被配置和布置成允许多个飞行器以紧密连续方式从相同的容器起飞或降落的自由空气流/湍流减少(例如，通过使用代表它们在容器中的位置的数据来确定它们的起飞或着陆顺序或通过为容器配备空气管道、通风口、金属丝网或导流板来减少气垫的产生)。作为另一个示例，通过确保定向(例如，飞行器的偏航)是已知的(例如，通过机械引导件或传感器)，布置可以允许更可靠的起飞操纵。类似地，布置可以允许校准例程。在一些实施例中，飞行器被标记为允许容易地目视检查它们在容器中的位置和方向(例如，在其中一个臂上具有颜色编码的带)。在一些实施例中，飞行器被配置和布置成将飞行器标识符传达给容器。在一些实施例中，容器被配置和布置成将充电站标识符传达给该充电站处的飞行器。

引导件也可用于将飞行器放置到用于充电的位置。这可能有助于确保连接的正确的正极性和负极性。当使用智能充电器(例如，以确定同时被充电的飞行器的数量)或当使用智能电池(例如，配备电池管理系统的电池)时，这对于配备有附加连接器(例如，用于电池调节、电池平衡或电池通信)的飞行器也可能是有用的。这可以通过配置和布置引导件、飞行器的连接器和充电端子来实现，以允许飞行器的连接器容易地对准和连接到充电端子。例如，这可以使用盲配式连接器来实现。作为进一步的示例，这也可以通过使用弹簧偏置或弹簧加载的配合连接器或者包括至少一个引导表面的配合连接器来实现。

引导件也可用于在充电电路之间提供电绝缘。这可以通过为它们配备绝缘材料或用非导电材料制造它们来实现。

在一些实施例中，连接器可以机械匹配以配合机械引导件。这可以用于改善飞行器和箱子之间的电连接，用于改善飞行器在运输期间的固定，或者提高引导器在将飞行器引导到特定位置或方向时的效率。这可以通过将本公开中所描述的特征与具有自对准特征的连接器组合来实现，所述自对准特征允许在配合时有小的未对准。例如，可以使用充电板上的凹槽或槽以及飞行器上的相应的舌片、焊珠、螺栓或卡爪。

返回参考图1A-D，夹紧机构160可以同时在多个飞行器上施加力。夹紧机构160也可以将容器基座110机械连接到盖150或另外的容器。它可以对飞行器200施加明确限定的机械力。这可以使用弹性元件来实现。例如，充电板可以由泡沫或其他弹性材料支撑，或者飞行器连接器可以包含弹性材料。还可以通过使夹紧机构的类型、数量或位置，或由壁140或容器基座110提供的尺寸或机械支撑件适应飞行器的尺寸或结构特性来调节力。示例性夹紧机构包括杠杆操作的闩锁、快速夹紧紧固件、弹性锚固件、弹簧闩锁和肘节夹具。

图2B示出了根据本公开的一些实施例的飞行器200。飞行器200包括主体220、传感器260、具有相应螺旋桨272的四个致动器270、控制模块280、电池290和两个连接器(例如，钩子)214和254。充电电路(未示出)将两个连接器214和254中的每一个电连接到电池290。

图2C示出了根据本公开的一些实施例的飞行器200和充电板114。飞行器200包括主体220、传感器260、具有相应螺旋桨272的四个致动器270、控制模块280、电池290和四个连接器214。连接器214中的一个或多个(例如，一个、两个、三个或所有四个)都可以包括磁体(例如，永磁体或电磁体)以确保连接器和充电板114之间的良好电连接。在一些实施例中，磁体可以足够强以将飞行器200固定到充电板114上。电路(未示出)将两个或更多个连接器214电连接到飞行器200的部件(例如，电池290)。如图2C所示，充电板114包括部分114.1-5。部分114.5是板114的非导电部分，并且它电隔离部分114.1-4。部分114.1-4中的每一个都可以被皱折或以其他方式成形，以帮助将飞行器200定位在期望的位置和方向。在一些实施例中，部分114.1-5中的一个或多个可以包括磁体(例如，永磁体或电磁体)，以帮助将飞行器200引导到期望的位置和方向或确保部分114.1-4与一个或多个连接器214之间的良好电连接。在一些实施例中，部分114.1-4中的每一个都可以用作充电终端或通信接口。图2C中描绘的整个充电板114都可以对应于单个充电站。

图2D示出了根据本公开的一些实施例的飞行器200和充电站的另一示例。飞行器200包括两个充电连接器214.1和214.2，当将飞行器200放置在充电站上时，它们分别与充电板114.1和114.2接触。飞行器200还包括通信连接器215，当飞行器放置在充电站上时，通信连接器215与通信板115接触。在该示例中，飞行器连接器214.1、214.2和215是适当尺寸的板簧接触件，其通过在作用于飞行器200的重力下偏转而提供到相应的充电板114.1和114.2以及通信板115的电连接，因而不需要额外的夹紧力。充电板还包括引导件116.1-3，当将飞行器200放置在充电站上时，引导件116.1-3限制飞行器200的水平移动(例如，在充电容器100的运输期间)。引导件116.1和116.2分别成形为匹配飞行器200上的特征220.1和220.2，以仅允许飞行器200在充电站上的正确方向，这可有助于确保电连接的正确极性。如图所示，特征220.1和220.2位于它们各自的转子臂上，与飞行器200的中心的距离不同。这些不同的距离匹配引导件116.1和116.2中的相应凹槽的位置，使得飞行器200将仅沿一个方向装在充电站上。应当理解，所示出的特征和引导件仅仅是说明性的，并且可以使用任何合适的特征和引导件来帮助将飞行器200定位在充电站上的适当位置和方向上。

图3示出了根据本公开的一些实施例的用于对多个飞行器进行充电和运输的替代系统。图3的系统包括两个充电杆314和354作为充电容器的端子。充电杆314和354也用作支撑结构。充电杆314和354以下列方式使用。一个或多个飞行器200放置在充电杆314和354上。这可以手动或自动地实现(例如，通过将飞行器降落在基座110中)。飞行器200可以包括两个钩子或其他类型的附接机构，用于将飞行器附接到充电杆314和354。如图所示，每个飞行器200都包括两个钩子，所述两个钩子至少部分地围绕充电杆314和354中相应的一个。充电杆可以被配置和布置成在挂住钩子时支撑飞行器的至少一部分重量。两个钩子包括连接器214和254。因此，钩子为飞行器200提供结构支撑以及电连接。一旦所需数量的飞行器200在基座110中，夹紧机构160就用于使充电杆314和354伸展，夹紧机构160将相反的力210施加到飞行器200的钩子上。这将飞行器的位置固定在充电容器中。这也闭合电路(例如，同时)(为清楚起见，图中省略了电缆)。这是通过将飞行器200夹紧在上部充电杆354和下部充电杆314之间来实现的。

钩子或其他类型的附接机构优选地是飞行器框架的延伸部分，具有足够的间隔以允许钩子从杆脱离。它们可以被配置和布置成允许飞行器以特定方向悬挂。例如，这可以通过使用由足够刚性的材料制成的钩子来实现，以支撑飞行器的重量，并且如果执行特定的运动，则能够将飞行器附接到杆上和从杆上拆下。例如，飞行器可以沿轴线旋转以提升钩子脱离杆。作为另一个示例，杆可以移动以释放飞行器。

电路允许对飞行器200充电。这通过将充电模块通过充电杆314、第一飞行器连接器214、飞行器电池、第二飞行器连接器254、充电杆354连接并且返回到充电模块(为清楚起见，图中省略了电缆和充电模块)来实现。在一些实施例中，每个飞行器200都包括充电模块，并且在这些实施例中，充电杆314和354向充电模块供电。

应当理解，图3中所示的钩子和配置仅仅是说明性的，并且可以使用任何其他合适的配置或附接机构。例如，虽然钩子被示出为位于主体的相对端并且从转子臂延伸，但是钩子可以定位在任何其他合适的位置。例如，钩子可以在飞行器主体上的任何其他合适位置处定位在转子臂下方。作为另一个示例，可以使用磁铁将飞行器附接到充电杆。作为另一个示例，销可用于将飞行器附接到充电杆。

图4示出了根据本公开的一些实施例的充电容器400的说明性电部件的框图。在一些实施例中，充电容器400对应于图1A-D的充电容器100。在一些实施例中，图3的基座110可用作充电容器400的一部分。充电容器400包括充电站402AC、控制电路410、电源插座420、警报电路430、通信接口440、用户接口450、定位单元460、致动器470和传感器480。

充电站402A-C各自可以包括充电端子(例如，充电板(参见例如图1A-C)、充电杆(参见例如图3)等)和通信接口。充电端子可以被配置用于与飞行器的电连接器电联接。每个充电站402A-C都可以包括两个、三个、四个或更多个充电端子。对于具有单单元电池的飞行器，可能仅包括两个充电端子作为充电站402A-C的一部分。对于具有多单元电池的飞行器，可以提供额外的充电端子以实现电池平衡。每个充电站402A-C的通信接口都可以是任何合适的通信接口，用于使控制电路410能够与停靠在充电站中的飞行器通信。在一些实施例中，通信接口可以使用任何合适的通信协议，例如蓝牙、ZigBee或WiFi。在一些实施例中，通信接口可以使用飞行器和控制电路410之间的有线通信协议。可以通过将充电站上的至少一个通信终端与飞行器上的至少一个通信连接器连接来建立有线通信。在一些实施例中，通信接口可以使用充电终端与飞行器通信。例如，这可以使用DC-BUS来实现。虽然在图4中描绘了三个充电站，但是在充电容器400中可以包括任何合适数量的充电站。

定位单元460确定充电容器400的位置。定位单元460可以包括接收器和用于接收定位信号的一个或多个天线。在一些实施例中，定位单元460基于时间戳定位信号(例如，超宽带信号)的接收时间和发送信号的收发器的已知位置来确定位置。可以基于本地时钟信号对所接收的信号加时间戳。可以使用诸如TOA或TDOA计算的任何合适的计算来确定位置。确定的位置被提供给控制电路410。在一些实施例中，定位单元460结合到控制电路410中。在一些实施例中，充电站400不包括定位单元460。

在一些实施例中，定位单元确定到发送信号的收发器的距离。这可以使用本领域的已知技术来实现。例如，定位单元和收发器可以具有同步时钟，该信号可以包含指示在发送信号之前由收发器加盖的何时发送信号的时间戳。当定位单元接收信号时，将信号上的时间戳与定位单元在其时钟上的时间进行比较。这允许定位单元确定信号的飞行时间，从而允许其确定定位单元和每个收发器之间的距离，已知每个信号以光速行进。确定距离的另一种方法是使用信号功率。为此，由每个收发器最初发送的信号的强度对于定位单元是已知的(例如，存储在存储器中或者是所发送的信号的一部分)。通过测量在定位单元处接收的每个信号的强度并且使用自由空间路径损耗模型，可以估计定位单元和每个收发器之间的距离。在又一个示例中，定位单元可以通过三角测量来确定其位置。定位单元从至少三个收发器接收信号，并且基于所接收的信号(例如，基于接收信号的强度)估计到三个收发器中的每一个的距离。知道这三个收发器的位置(例如，存储在存储器中或发送信号的一部分中)，定位单元基于来自三个收发器中的每一个的估计距离来确定其位置。

可以使用任何合适的硬件或硬件和软件的组合来实现控制电路410。例如，控制电路可以包括一个或多个处理器，诸如非暂时性计算机可读存储器的存储器，包括计算机可读指令的一个或多个软件模块，固件或其任何组合。

致动器470可以是任何合适的致动器，以辅助充电容器400的操作。在一些实施例中，致动器470操作夹紧机构或用作夹紧机构，该夹紧机构用于固定飞行器以进行充电和/或运输。例如，图1A-D的盖150可以使用沿一侧的铰链而连接到相应的基座110，并且致动器470可以是用于升高盖150的线性或旋转致动器。合适的致动器可以包括伺服马达或步进马达。在一些实施例中，一个或多个致动器470可用于单独地固定和释放飞行器。致动器470由控制电路410控制。在一些实施例中，致动器470仅在充电容器400处于由定位单元460确定的适当位置时操作。在一些实施例中，充电站400不包括致动器470。

传感器480可以是任何合适的传感器或传感器的组合。例如，传感器480可包括光学传感器、加速度计、磁力计和陀螺仪中的一个或多个。在一些实施例中，控制电路410使用来自传感器480的测量值来控制充电容器400的操作。例如，控制电路410可以使用测量值来确定充电容器400是否处于正确的方向和足够的水平以释放和接收飞行器。例如，这可以通过为飞行器配备适当的传感器(例如，加速计或磁力计)来实现。在一些实施例中，传感器480用于确定飞行器是否位于每个充电站处。例如，这可以使用霍尔传感器、光学传感器、电流传感器或位移传感器来实现。在一些实施例中，充电站400不包括传感器480。

图5示出了根据本公开的一些实施例的图4充电站402A的说明性电部件的框图和飞行器500。如图5所示，充电站402A在此包括两个充电端子，即充电端子404A和404B。充电端子404A和404B能够与飞行器500的相应的电连接器504A和504B电联接。在一些实施例中，端子404A和404B和连接器504A和504B是导电的，并且通过物理接触实现电联接。如上所述，可以使用夹紧机构来确保良好的物理接触。附加地或替代地，可以使用磁体来确保良好的物理接触。例如，充电端子404A和404B以及电连接器504A和504B中的一个或多个可包括永磁体或电磁体。在一些实施例中，磁铁的拉力可以足够高以确保良好的物理接触，但是小于飞行器500能够产生的用于升离充电站402A的力。当磁体是能够打开和关闭的电磁体时，拉力可以设置得足够高以将飞行器500物理地固定到充电站402A。可以关闭电磁铁以能够使飞行器500升离充电站402A。前述示例仅是说明性的，并且根据本公开可以使用任何合适的磁拉力。在一些实施例中，端子404A和404B以及连接器504A和504B包括感应线圈并且彼此电感联接以实现感应充电。在一个示例中，端子404A和404B包括相对大的感应线圈，并且连接器504A和504B包括相对小的感应线圈。通过在端子404A和404B处使用较大的感应线圈或电源，飞行器500上的感应线圈的尺寸可以更小并且因此减轻飞行器500的重量。连接器504A和504B电连接到电池510以使电池能够充电。应当理解，可以提供额外的充电端子和相应的电连接器以实现电池510的充电平衡。

图5的充电站402A还包括通信接口406，并且飞行器500还包括相应的通信接口506。接口406和506可以是任何合适的有线或无线通信接口，以实现飞行器500和充电站402A之间的通信。可以使用的无线通信接口的示例包括蓝牙、ZigBee和WiFi。飞行器500的通信接口506可以通过控制单元530联接到存储器520。存储器520可以是任何合适的非暂时性计算机可读存储器。存储器520可以存储可由处理电路(例如，控制单元530)执行的计算机可读指令。存储器520还可以存储关于飞行器500的信息。例如，存储器520可以存储飞行器500的ID号，关于电池510的电池信息，以及飞行器500的飞行计划信息。电池信息可以包括电池电压、电池单元的数量、电池容量、电池充电历史、任何其他合适的电池信息及其任何组合。存储在存储器520中的信息可以经由通信接口506和406传达给充电容器。应当理解，有线通信接口可以使用单独的电线或者可以使用与充电端子404A和404B共同的一条或多条电线。例如，有线通信接口可以使用DC-BUS技术通过充电端子404A和404B进行通信。

图5还示出了内部连接器408。例如，当充电站402A的充电端子404A和404B位于充电容器的不同部件上时，可以使用内部连接器408。例如，当充电站402A对应于图1A-D的充电站并且一个充电端子位于基座110上而另一个充电端子位于盖150上时，内部连接器408可用于在基座110和盖150之间形成电联接。当充电站402A的充电端子404A和404B位于例如单个结构上时，不需要内部连接器408。

图5还示出了飞行器500还包括定位单元540、致动器550和传感器560。定位单元540计算飞行器500的位置。在一些实施例中，定位单元540包括如上文所描述的定位单元460的功能和部件。定位单元540将确定的位置提供给控制单元530。在一些实施例中，定位单元540结合到控制单元530中。在一些实施例中，飞行器500不包括定位单元540。

可以使用任何合适的硬件或硬件和软件的组合来实现控制单元530。例如，控制单元530可以包括一个或多个处理器，诸如非暂时性计算机可读存储器的存储器，包括计算机可读指令的一个或多个软件模块，固件或其任何组合。

致动器550可以是用于控制飞行器500的运动的任何合适的致动器。例如，致动器550可以是联接到螺旋桨的马达。致动器550可包括单个马达(例如，用于固定翼飞机)或多个马达(例如，用于多轴直升机)。致动器550由控制单元530控制。在一些实施例中，飞行器500能够自主飞行并且控制单元530确定提供给致动器550的一个或多个控制信号。在一些实施例中，使用一个或多个控制信号来改变由一个或多个螺旋桨产生的推力，所述一个或多个螺旋桨联接到一个或多个致动器550。在一些实施例中，控制单元530确定一个或多个控制信号以使飞行器500遵循期望的飞行路径。在一些实施例中，控制单元530使用一个或多个控制回路来基于参考信号确定一个或多个控制信号。在一些实施例中，控制单元530将飞行器500的当前位置与飞行路径相关联的参考位置进行比较。

传感器560可以是任何合适的传感器或传感器的组合。例如，传感器560可以包括光学传感器、射频(RF)传感器、霍尔效应传感器、加速度计、磁力计和陀螺仪中的一个或多个。在一些实施例中，控制单元530使用来自传感器560的测量值来控制飞行器500的操作。例如，控制单元530可以使用来自光学传感器(例如，视觉传感器)的测量值来检测基座110上的明确限定的特征以协助降落在充电站。例如，来自光学传感器的测量值可用于确定飞行器500与明确限定的特征的相对位置，并且该信息可用于执行着陆或停靠序列。例如，这可以通过使用在基座110上具有已知尺寸和位置的基准以及在飞行器上的校准相机来提供相对距离(相机传感器上的基准尺寸)和基准标记与飞行器之间的平行位移(相机传感器上基准位置)来实现。在一些实施例中，传感器560可用于识别飞行器500所处的充电站。例如，这可以使用霍尔传感器、光学传感器、电流传感器或位移传感器来实现。飞行器500可以使用通信接口506向充电容器400提供充电站的标识。在一些实施例中，飞行器500不包括传感器560。

应当理解，图5的细节和相应的描述不限于充电站402A。细节和相应的描述也适用于图4的充电站402B和402C以及本文描述的其他充电站。

返回参考图4，控制电路410可以包括存储器412和充电模块414。控制电路410可以与充电容器400的电部件通信并且对其操作进行控制。例如，控制电路410可以检测每个充电站402A-C中停靠的飞行器的存在(例如，使用一个或多个传感器480)并且使停靠的飞行器能够充电。存储器412可以是任何合适的非暂时性计算机可读存储器。存储器412可以存储可由控制电路410执行的计算机可读指令。存储器412还可以存储关于充电状态和充电历史的信息，从飞行器接收的信息，从用户接口450接收的信息，任何其他合适的信息，以及其任何合适的组合。充电模块414对停靠在充电站402A-C处的飞行器充电。充电模块414可以在控制电路410的控制下操作，并且可以被配置为独立地控制每个充电站402A-C处的充电。在一些实施例中，充电模块414被配置为执行无源或有源电池平衡。虽然充电模块414被示出为与控制电路410分离，但是在一些实施例中，充电模块414的功能可以集成到控制电路410中，反之亦然。在一些实施例中，充电站400不包括充电模块414。例如，每个飞行器都可包括充电模块。

警报电路430可包括用于指示警报状况的任何合适的听觉或视觉指示器。警报状况包括例如充电完成，电池故障，电池过热，与飞行器的连接不良，任何其他合适的警报条件，及其任何组合。作为示例，充电模块414可以感测正在充电的电池的温度，并且如果电池的温度超过阈值(例如，正常充电温度)，则警报电路430可以激活警报。在一些实施例中，充电站400不包括警报电路430。

电源插座420可以对应于图1A、图1C和图ID的电源插座122。电源插座420可以被配置为物理地和电连接到可移除的外部电源电缆，该外部电源电缆可以连接到诸如电源插座的电源。在一些实施例中，电源插座420可包括用于连接到电源的电源电缆(例如，可伸缩的电源电缆)。

用户接口450可以包括用户输入设备、显示器或扬声器。可以包括任何类型的用户输入装置作为用户接口450的一部分，诸如键盘、鼠标、触摸屏、按钮、开关、麦克风、操纵杆、触摸板或任何其他合适的输入设备。例如，用户界面450可以包括图1A、图1C和图ID的电源开关124。可以包括任何类型的显示器作为用户界面450的一部分，例如阴极射线管显示器，诸如液晶显示器或等离子显示器的平板显示器，或任何其他合适的显示设备。显示器可以显示例如菜单选项，并且可以提供软键以使用户能够控制充电容器400的操作。作为另一个示例，显示器可以显示每个充电站402A-C的状态。状态可以指示飞行器是否停靠在充电站，电池是否正在充电，充电电压，充电电流，预期充电时间，电池标识符，电池健康状态，电池是否充满电等。

用户界面450可以使用户能够控制充电容器400的各个方面。例如，用户可以使用用户界面450来启动停靠在各个充电站中的飞行器的充电。作为另一示例，用户可以使用用户界面450从停靠的飞行器检索信息。作为另一个示例，用户可以使用用户界面450来编程或调整飞行器的软件或设置。

外部通信接口440可以使充电容器400能够与外部设备通信。外部通信接口440可以包括任何合适的硬件或硬件和软件，其可以允许充电容器400与电子电路、设备(例如，膝上型电脑或智能电话)、网络、服务器或其他工作站、显示器或其任何组合通信。外部通信接口440可以包括一个或多个接收器，发射器，收发器，天线，插入式连接器，端口，通信总线，通信协议，设备标识协议，任何其他合适的硬件和软件，或其任何组合。外部通信接口440可以被配置为允许有线通信，无线通信或两者。在一些实施例中，用户界面450中的一些或全部可以不包括在充电容器400中，并且功能可以在使用外部通信接口440与充电容器400通信的外部设备中实现。在使用多个充电容器的一些实施例中，可以使用单个外部设备(例如，膝上型计算机)通过它们各自的外部通信接口来控制多个充电容器。在一些实施例中，充电站400不包括外部通信接口440。

图6示出了根据本公开的一些实施例的充电模块614及其与充电站602A和602B的互连的框图。在一些实施例中，充电模块614对应于图4的充电模块414，并且充电站602A和602B对应于图4的两个充电站。充电模块614通过连接器680、682和690连接到充电站602A。充电模块614通过连接器680、682和692连接到充电站602B。连接器680、682、690和692可以是用于在充电模块614和充电站602A和602B之间提供通信的任何合适的有线连接。

充电模块614可以向充电站602A和602B提供恒定或可变的电压或电流，以使用连接器680和682以及电源610对停靠的飞行器的电池充电。虽然连接器680和682被示为连接到多个充电站，但是应该理解，可以使用其他配置。例如，每个充电站可以使用单独的连接器。作为另一个示例，开关可以用在连接器680和682中，以实现对每个充电站的独立控制。在一些实施例中，充电模块614使用连接器690和692来监视和控制对停靠的电池的充电(例如，电池平衡)。在一些实施例中，连接器690和692可各自包括多个有线连接。

充电模块614可包括电池感测模块620、温度感测模块630、充电状态(SOC)模块640、剩余使用寿命(RUL)模块650、健康状态(SOH)模块660和控制模块670。电池感测模块620可以被配置为检测飞行器何时停靠在充电站处。例如，电池感测模块620可以检查充电站的两个连接器上的电阻、电压或电流，以检测飞行器的存在。温度感测模块630可以被配置为检测停靠电池的温度。在一些实施例中，温度感测模块630可以被配置为检测停靠电池的多个温度(例如，每个电池单元一个温度)。温度感测模块630可使用任何合适的技术或技术的组合来确定电池的温度。例如，可以基于充电历史和电池的温度行为的模型来估计温度。作为另一个示例，可以通过测量电池的阻抗来确定温度。作为另一个示例，可以使用热敏电阻来确定温度。另外，可以使用任何其他技术或技术组合来确定电池的一个或多个温度。

SOC模块640可以被配置为确定电池的可用容量。在一些实施例中，SOC模块640可以被配置为确定电池的每个单元的可用容量。可以使用任何合适的技术来确定电池的可用容量。充电模块614可以使用容量信息来执行电池平衡。

RUL模块650可以配置成确定剩余使用寿命。RUL模块650可以使用任何合适的技术来确定剩余使用寿命。例如，可以通过在电池充电时监控电池来确定剩余使用寿命。作为另一个示例，电池或飞行器可以具有唯一的ID号，并且RUL模块650可以使用历史充电信息来确定剩余的使用寿命。当剩余的使用寿命小于预定量时，充电模块614可以触发警报或向操作员显示警告。

SOH模块660可以被配置为确定电池的一般状况。在一些实施例中，与新电池或该类型电池的理想状况相比，确定一般状况。例如，SOH模块660可以测量电池的阻抗并且将测量结果与通常由新电池实现的阻抗进行比较。作为另一个示例，SOH模块660可以通过执行电池的完全放电和充电循环来测量电池的容量，并将测量值与电池的标称容量进行比较。SOH模块660可以为操作员显示电池的状况。在一些实施例中，RUL模块650使用电池的状况来确定剩余使用寿命。

控制模块670可以被配置为确定充电站602A和602B的适当恒定或可变电压或电流，以使用连接器680和682以及电源610对停靠的飞行器的电池进行充电。除了充电之外，控制模块670可以被配置为平衡电池，或执行特殊功能，例如将电池调节到特定SOC(例如，适合于运输或存储的SOC)。在其他实施例中，控制模块可以物理地位于飞行器上。

应当理解，虽然充电模块614已被描述为包括若干不同的模块，但并非需要包括所有模块。例如，在基本实施方式中，模块620-670可以不被包括作为充电模块614的一部分。

充电模块614可以被配置为最大化电池的使用寿命并且以安全的方式对电池充电。例如，充电电流或电压可以在充电开始时智能地上升。作为另一个示例，可以使用限流器或电涌保护器来防止电池过热。作为另一个示例，可以包括熔丝作为连接器的一部分或熔丝被包括在电池中，以防止过多的电流进入电池并且保护电池免于短路。在充电模块614中可以包括任何其他安全技术和安全技术的组合。

虽然已经将充电模块614描述为连接到充电站602A和602B，但是在一些实施例中，单独的充电模块614可以物理地位于每个飞行器上。在这样的实施例中，每个充电站都可以向飞行器供电以为充电模块供电。

应当理解，虽然上述容器包括充电能力并且被称为充电容器，但在一些实施例中，容器可能不包括充电能力。还应理解，本文所述的容器可以称为存储容器或飞行器存储容器。还应该理解，虽然上述容器包括将飞行器机械地固定到容器上的夹紧机构，但是在一些实施例中，容器可以不包括夹紧机构。

本公开的飞行器可以用于执行各种方法，并且可以被配置为执行各种方法。在一些实施例中，本公开的飞行器可以配置成从悬挂位置发射。例如，图3的飞行器200可以配置成在从充电杆354悬挂时起飞。另外，图7示出了根据本公开的一些实施例的飞机200悬挂在上部电缆710上并且搁置在下部电缆720上。上部电缆710可以是飞行器700可以悬挂的任何合适的支撑结构。例如，上部电缆710可以是飞行器200可以悬挂的电缆、杆或具有一个或多个特征的其他支撑结构。在一些实施例中，电缆710和720可以穿过一个平台(例如，在视野之外或作为该设置的一部分)。下部电缆720可以垂直地偏离上部电缆710，以使飞行器200相对于垂直方向保持特定角度(例如，以45度角)。在一些实施例中，图7的飞行器200各自包括单个钩，该单个钩至少部分地围绕上部电缆710以能够悬挂，其中重力使得飞行器搁置在下部电缆720上。在一些实施例中，图7的飞行器200可以包括类似于图2的飞行器200的两个钩子。在一些实施例中，电缆710和720可以用作充电端子和/或提供与飞行器200的数据通信。在一些实施例中，电缆710和720可以类似于晾衣绳系统而移动和使用。例如，通过将飞行器放置在电缆上、移动电缆710和720、并且顺序地重复该过程，可以将飞行器定位在电缆710和720上。在一些实施例中，电缆710和720具有特殊部分，飞行器将安装在该特殊部分上以实现用于通信和/或充电的电连接。

在一些实施例中，配置成从悬挂位置(例如，如图3和图7中所示)发射的飞行器包括主体、至少两个致动器和连接到主体的相应的螺旋桨，和联接到主体的附接部件，附接部件被配置成接合支撑结构，从而使飞行器能够沿第一方向从支撑结构悬挂。飞行器还包括：联接到主体的接收器，该接收器被配置为接收定位信号；以及联接到主体的传感器，该传感器被配置为生成定向信号。飞行器还包括联接到主体的至少一个处理器，其中至少一个处理器被配置为(a)接收发射命令，(b)当飞行器在第一方向上从支撑结构悬挂时，响应于接收发射命令而执行第一发射操纵，其中第一发射操纵启动至少两个致动器中的至少一个和相应螺旋桨，以使飞行器绕支撑结构从第一方向旋转到第二方向，(c)基于定向信号确定第一次发射操纵的完成，以及(d)响应于确定第一发射操纵的完成而执行第二发射操纵，其中第二发射操纵激活至少两个致动器中的至少两个和相应螺旋桨以使飞行器脱离支撑结构并且起飞，并且基于定位信号控制第二发射操纵。

在一些实施例中，成功发射可能需要三次发射操纵。这三个操纵在图7中以运动箭头730、732和734示出。第一发射操纵将飞行器移动到直立位置，如由运动箭头730所示。第二发射操纵使飞行器侧向移动，如由运动箭头732所示。第三发射操纵使飞行器向上移动以起飞，如运动箭头734所示。在一些实施例中，飞行器上的钩子的机械结构机械地防止不能执行这些操纵的飞行器(例如，由于误校准，未能启动马达等)起飞。

在一些实施例中，飞行器被配置成落在支撑结构(例如，图3的充电杆354或图7的上部电缆710)上并且从支撑结构悬挂，该支撑结构可包括一个或多个充电端子。飞行器可包括主体、至少一个致动器和联接到主体的相应螺旋桨，以及联接到主体的附接部件，其中附接部件被配置成接合支撑结构，从而使飞行器能够在特定方向上从支撑结构悬挂。飞行器还可包括：联接到主体的接收器，其中接收器被配置成接收定位信号；以及联接到主体的传感器，其中传感器被配置成产生定向信号。飞行器还可包括联接到主体的至少一个处理器，其中至少一个处理器被配置为(a)接收停靠命令，(b)响应于接收到停靠命令而执行第一停靠操纵，其中第一停靠操纵使得飞行器使用至少一个致动器和相应的螺旋桨和定位信号飞行到相对于支撑结构的预定位置，(c)在完成第一停靠操纵之后执行第二停靠操纵，其中第二停靠操纵使得飞行器接触支撑结构，以及(d)在完成第二停靠操纵之后执行第三停靠操纵，其中第三停靠操纵使飞行器绕支撑结构旋转以将支撑结构与附接部件接合，其中飞行器在完成第三停靠操纵之后沿特定方向从支撑结构悬挂，并且其中基于定向信号控制第三停靠操纵。

在一些实施例中，可以根据本公开执行用于对多个飞行器充电的方法。该方法包括(a)将第一飞行器操纵到预停靠位置，(b)执行第一停靠操纵，(c)将第二飞行器操纵到预停靠位置，(d)执行第二停靠操纵，(e)将第三飞行器操纵到预停靠位置，以及(f)执行第三停靠操纵。该方法可以进一步包括(g)接合机械夹紧机构并且由此固定至少第一、第二和第三飞行器。该方法还包括(h)启动对至少第一、第二和第三飞行器的充电。该方法可以进一步包括(i)释放机械夹紧机构，从而同时释放至少第一、第二和第三飞行器。

在一些实施例中，可以根据本公开执行用于将多个飞行器连接到充电器的方法。多个飞行器中的每一个都可包括至少第一和第二连接器，并且充电器可包括至少第一和第二充电和输送装置，其中第一连接器被配置并且布置成与第一充电和输送装置形成第一电的和机械连接，并且第二连接器被配置和布置成与第二充电和输送装置形成第二电的和机械连接。该方法包括(a)自主地操纵多个飞行器中的每一个，使得每个飞行器的第一连接器与第一充电和输送装置接触，以及(b)手动操纵多个飞行器或充电器以确保每个飞行器的第二连接器与第二充电和输送装置之间的接触。该方法可以进一步包括(c)接合夹紧机构以在多个飞行器中的每一个与充电器之间建立电的和机械连接。

在一些实施例中，可以根据本公开执行用于将多个飞行器停靠到充电器的方法。充电器可以包括：基座，在基座上的明确限定的位置处的至少一个明确限定的特征，第一充电端子和第二充电端子，以及可操作地连接到充电端子的充电电路。多个飞行器中的每一个都可包括(a)主体，(b)附接到主体的电池，(c)附接到主体的第一和第二连接器，每个连接器都配置和布置成同时提供与主体的机械连接和与电池的电连接，并且每个连接器进一步配置和布置成允许与第一或第二充电端子的机械和电的连接，(d)传感器，其附接到主体并且可操作以检测至少一个明确限定的特征并且产生表示飞行器相对于明确限定的特征的运动的数据，以及(e)致动器，其附接到主体并且可操作以产生可以使飞行器飞行的力。该方法包括启动到充电器的飞行器停靠操纵以及响应于启动飞行器停靠操纵而执行以下步骤：(a)基于代表飞行器相对于明确限定的特征的运动的数据而计算飞行器与明确限定的特征的相对位置的估计，(b)基于飞行器相对于明确限定的特征的相对位置的估计与飞行器相对于明确限定的特征的期望相对位置的比较来控制致动器，以及(c)至少检测第一或第二连接器与第一或第二充电端子之间的第一停靠。该方法还包括，响应于检测到至少第一停靠，执行以下步骤：(a)终止飞行器停靠操纵，以及(b)启用充电器的充电电路。

在一些实施例中，可以根据本公开执行用于使多个飞行器从充电器自主起飞的方法。充电器包括多个充电站，其中每个充电站都包括：(a)至少第一充电端子和第二充电端子，(b)引导件，其被配置和布置成机械地或磁性地帮助将飞行器保持在用于起飞的期望位置和方向，以及(c)可操作地连接到第一充电端子和第二充电端子的充电电路。多个飞行器中的每一个都包括：(a)主体，(b)附接到主体的电池，(c)至少第一和第二连接器，每个连接器都附接到主体，并且每个连接器配置和布置成当停靠到充电站时允许与该充电站的相应的第一充电端子和第二充电端子电接触，(c)致动器，其附接到主体并且可操作以产生可使飞行器起飞的力，以及(d)通信接口，其被配置和布置成接收触发飞行器从其充电站起飞的信号。该方法包括启动多个飞行器中的至少第一个从充电器的起飞，并且响应于启动第一飞行器起飞操纵，执行以下步骤：(a)在第一飞行器的通信接口处接收起飞信号，(b)将飞行器的电池电量与预定阈值(例如，安全阈值)进行比较，以及(c)根据第一飞行器的电池电量与阈值的比较，执行或中止第一飞行器从充电站的起飞操纵。

在一些实施例中，提供了用于确保飞行器具有足够的起飞性能的系统和方法。在一些实施例中，该系统包括机械结构，该机械结构需要飞行器执行一个或多个操纵以便从其发射位置释放。例如，该系统可以包括第一和第二区域，其限制飞行器在多个区域内的定位。该系统还可以包括过渡区域(例如，阻塞点)，其使得飞行器能够从第一区域移动到第二区域。该系统还可包括第二区域内的出口，该出口使飞行器能够离开第二区域。

在一些实施例中，机械结构包括一个或多个机械引导件，其限制飞行器在一个或多个自由度上的运动以及允许飞行器在一个或多个不同的自由度上运动。一个或多个机械引导件可以形成飞行器需要导航以便被释放的迷宫。

图8A示出了根据本公开的一些实施例的说明性机械迷宫式结构800。如图所示，结构800包括四个侧面。每个侧面都包括形成通道的开放区域，飞行器的一部分可以通过该通道。如图所示，结构800的每侧上的通道都具有相同的形状。在一些实施例中，结构800的一个或多个侧面的通道的形状和/或尺寸可以是不同的(例如，不对称的)。图8B示出了具有突起860的说明性飞行器850，突起860从飞行器主体的四个转子臂中的每一个延伸。每个突起860的尺寸都可以设定成穿过结构800侧面上的通道。当将飞行器850完全插入结构800中时，每个突起860都可以搁置在通道的底部，如由圆圈810所示。为了飞行器(诸如飞行器850)的发射，它必须首先从通道的底部抬起，通过区域820到达区域820的高度。然后飞行器必须使突起侧向移动以穿过水平区域820以与垂直区域824垂直对齐。然后飞行器必须向上提升以通过垂直区域824以到达出口840。过渡区域830和832使得飞行器能够在相邻的垂直和水平区域之间通过。垂直区域820和824包括机械引导件(例如，通道的侧面)，其限制飞行器在水平自由度上的运动并且允许在垂直自由度上的运动。当结构800的多于一个侧面具有相似的垂直区域(例如，相对的侧面)时，这些区域还用于限制飞行器在围绕垂直轴的旋转自由度上的运动。水平区域822包括机械引导件(例如，通道的侧面)，其限制飞行器在垂直自由度上的运动并且允许在水平自由度上的运动。当结构800的多于一个侧面具有相似的水平区域(例如，相对侧)时，这些区域还用于限制飞行器在围绕水平轴的旋转自由度上的运动。过渡区域830和832可以各自允许飞行器在由其相邻区域限制的自由度内的运动。

结构800侧面的通道需要飞行器执行特定的操纵顺序，以便飞行器从结构中释放。因此，该结构可以被认为是创建的飞行器需要成功地从中导航以从该结构中释放的障碍物路线或迷宫。当飞行器被编程为执行自主或半自主飞行时，结构800提供对飞行器的性能能力的机械测试，以确保飞行器具有足够的飞行性能。如果飞行器没有足够的性能，则飞行器可能无法成功地导航出通道而被释放。

应当理解，图8A中所描绘的通道的形状仅仅是说明性的，并且可以使用任何合适的形状和形状组合来创建飞行器的性能能力的机械测试。例如，更严格的性能测试可以使用额外的区域来形成更复杂形状的通道。另外，通道可包括一个或多个死端分支，飞行器需要成功地导航过去以到达出口。例如，可以在过渡区域832的右侧添加死端区域。如果飞行器通过过渡区域832向右移动太远，则它将进入死端区域并且将不能到达出口。结构800还可以包括一个或多个有源元件。例如，可以包括安全关闭开关，使得如果飞行器移动或旋转太多，则它将启动开关。例如，开关可以使信号被传输到飞行器，指示飞行器关闭。作为另一个示例，开关可以启动闩锁或其他机构以防止飞行器从结构中释放。在一些实施例中，在飞行器上可以包括安全关闭开关。

在一些实施例中，结构800可以定位在充电站周围，例如图1A、图ID、图2A、图2C和图2D中所示的任何充电站。在一些实施例中，结构800可以与任何合适的飞行器发射台或起飞位置结合使用。还应该理解，虽然结构800从其顶部释放飞行器，但是结构800可以以任何其他合适的定向定位以发射飞行器。在一些实施例中，结构800的侧面中的开口可以在底部上以使飞行器能够从结构800的底部离开。在这些实施例中，结构800可以附接到支撑结构的下侧。还应当理解，结构800可以与飞行器200的任何合适的一个或多个部分相互作用。在一些实施例中，位于飞行器200的主体上的任何合适位置处的一个或多个支座可以用于与结构800的通道相互作用。在一些实施例中，飞行器200的转子臂的形状和尺寸可以设计成与结构800的通道相互作用。

在一些实施例中，本公开的机械结构包括尺寸大于飞行器的两个或更多个区域。每个区域都可以约束飞行器的定位，使得它可以在限定的空间内飞行。机械结构还包括过渡区域，该过渡区域使飞行器能够在两个区域之间通过。过渡区域可以用作飞行器必须成功导航通过以在区域之间通过的阻塞点。

图9示出了根据本公开的一些实施例的机械结构900。机械结构900包括第一区域910和第二区域912。区域910和912的尺寸大于飞行器200的尺寸，并使飞行器200能够在每个区域内抬起并飞行。然而，区域910和912限制机器200在有限空间内的飞行并且因此限制飞行器200的定位。机械结构900还包括过渡区域920。过渡区域920使得飞行器200能够在区域910和912之间飞行。过渡区域920的尺寸大于飞行器200。在一些实施例中，过渡区域920比飞行器200大至少2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。机械结构900进一步包括位于区域912内的出口930，飞行器200可从该出口930从结构900释放。

区域910可包括一个或多个起飞位置。为了使飞行器从结构900释放，飞行器需要从起飞位置起飞，飞过第一区域910到过渡区域920，然后穿过过渡区域920，飞过区域912到达出口930，然后通过出口930。

如图所示，区域912位于区域910的顶上。如图所示，出口930从过渡区域920水平偏移。这仅是说明性的，并且可以使用任何其他合适的配置。例如，在一些实施例中，区域910和912可以彼此相邻地定位，其中过渡区域将区域910的右部分联接到区域912的左部分。在这些实施例中，过渡区域和出口可以是垂直间隔开的。在一些实施例中，过渡区域包括阻塞点，该阻塞点仅使一次能够移动通过单个飞行器。

应当理解，图9中描绘的区域的形状仅仅是说明性的，并且可以使用任何合适的形状和区域组合来创建飞行器的性能能力的机械测试。例如，更严格的性能测试可以使用飞行需要通过的附加区域和/或更小尺寸的过渡区域。

在一些实施例中，结构900可以与充电站一起使用，例如图1A、图1D、图2A、图2C、图2D、图3和图7描述的任何充电站。例如，基座110可以位于区域910内。还应该理解，结构900可以结合固定翼飞行器以及四轴直升机飞行器使用。

在一些实施例中，结构900的区域可以不是完全封闭的。在一些实施例中，省略了结构900的侧面。例如，区域910的顶部和区域912的顶部可以由具有孔的网构成，所述孔形成过渡区域920和出口930。网可以悬挂在例如平台上方。在该实施例中，网可以为飞行器提供性能检查，并且还可以在飞行器成功导航通过网后如果发生故障时保护平台上的人和物体。例如，网可以捕获故障的飞行器。网还将减少或防止对已经发生故障的飞行器造成损坏。

使用结构800和900的飞行器可以配置成执行自主或半自主飞行。例如，飞行器可以被配置为对结构800和900自主地导航。飞行器可以在内部存储器中存储表示结构的几何形状的数据(例如，结构800的通道几何形状和/或结构900的区域910、912和920的几何形状)。

在一些实施例中，结构800和900可用于在发射时执行飞行器的自动性能检查。该方法可以包括在飞行器处接收命令以启动自动发射过程并且响应于接收到启动自动发射过程的命令而激活飞行器的至少一个致动器。该方法还可以包括使用至少一个致动器使飞行器从起飞位置移动通过限制飞行器移动到过渡区域的第一区域。该方法还可以包括使用至少一个致动器将飞行器通过过渡区域移动到限制飞行器的运动的第二区域。该方法还可以包括使用至少一个致动器，使飞行器移动通过第二区域到第二区域中的出口，以及使用至少一个致动器使飞行器移动通过出口以完成起飞程序。

在一些实施例中，以堆叠配置使用飞行器。使用堆叠配置可以提供对空间更有效的使用(例如，用于起飞、着陆和存储)。在一些实施例中，5个、10个或更多个飞行器可以定位在堆叠中。图10A示出了根据本公开的一些实施例的飞行器200的说明性堆叠1000。在一些实施例中，堆叠1000中的最下面的飞行器可以定位在充电站(例如，图6的充电站602A)上。每个飞行器200可以包括通常围绕飞行器的框架。框架的顶部和底部可以成形为能够形成独立式飞行器的稳定堆叠。相邻飞行器的框架的接触点可包括电连接器。在一些实施例中，框架的电连接器可以将充电站的充电端子电联接到堆叠中的每个飞行器。这使得堆叠中的每个飞行器都能够充电。在一些实施例中，框架的电连接器可以将充电站的有线通信接口电联接到堆叠中的每个飞行器。在一些实施例中，框架的电连接器可使堆叠中的每个飞行器都能够充电并且与充电站通信。

堆叠1000的飞行器200可以被编程为一次一个地顺序起飞。图10A示出了从堆叠1000起飞的飞行器200。如图所示，一个飞行器200已经起飞并且六个飞行器还留在堆叠1000中。在一些实施例中，飞行器200可以被配置成降落在堆叠中。

在一些实施例中，飞行器的堆叠可以用作表演的一部分。例如，可以在平台上使用飞行器堆叠，并且每个飞行器的框架成形并且着色以看起来像平台上的支柱。飞行器可以被配置成一次一个地从堆叠中起飞，执行精心编排的表演，然后一次一个地在彼此的顶部降落，形成堆叠。如图10A所示，每个飞行器200的外部成形为看起来像胶片卷轴。图10B示出了根据本公开的一些实施例的图10A的飞行器200的分解图。图10B的飞行器200的框架包括圆形底部1012和装配在飞行体主体上的圆形顶部1014。底部1012和顶部1014包括允许空气穿过飞行器的开口。如图所示，每个螺旋桨上方和下方都有开口。因此，看起来像胶片卷轴的飞行器能够成功飞行。应当理解，飞行器可以成形为根据本发明的任何其他类型的支柱。

图11示出了根据本公开的一些实施例的通信架构的框图1100。该架构可用于操作飞行器的系统中。该系统可以包括控制系统1110，其配置成存储飞行器和第一飞行器和第二飞行器存储容器1120和1122的角色信息。

在一些实施例中，控制系统1110被配置为存储或传达角色信息。角色信息包含诸如飞行器的飞行计划、照明指令或有效载荷参数之类的细节。飞行计划可以包括飞行路径，该飞行路径指定飞行器占据的多个空间坐标，其中每个空间坐标与时间段中的离散时间相关联。每个飞行计划都可以包括至少一个飞行路径，其中飞行路径是飞行器占据的一系列空间坐标，并且每个空间坐标与时间段中的离散时间相关联。应当理解，在一些实施例中，飞行计划还可以包括飞行器的速度、加速度、方向和/或时间值。例如，飞行计划可以指定应该以20km/hr的速度行进的飞行路径。应该理解的是，飞行路径可以包括飞行器的任何合适的参数或值，但是总是至少包括一系列空间坐标。在一个实施例中，每个飞行计划还可以包括飞行器的一系列定向，其中每个定向与一段时间内的离散时间相关联(例如，在一个实施例中，每个飞行计划还可以包括用于相应的飞行路径的每个相应离散时间的空中载具的定向，以便为该相应飞行路径中的每个相应空间坐标提供载具的相应定向)。在又一个实施例中，每个飞行计划还可以包括飞行器在持续一段时间内的离散时间的速度、加速度和/或偏航定向中的任何一个或多个。在一个实施例中，飞行器可以包括处理器(例如，图5的控制单元530)，其可以被配置为确定在飞行计划中指定的空间坐标相对于时间的导数，以便为飞行器确定每个空间坐标、速度和/或加速度。在一个实施例中，每个飞行器可以包括处理器(例如，图5的控制单元530)，其可以被配置为在两个离散时间之间内插入任何所述空间坐标、方向、速度、加速度和/或偏航方向，以便在所述两个离散时间之间的时段期间确定飞行器的空间坐标、方向、速度、加速度和/或偏航方向。类似地，在一些实施例中，角色信息可以存储照明信息(例如，光强度、颜色)或用于另一类型的有效载荷的相关信息(例如，用于相机的相机设置、调整参数(诸如万向节的控制器的增益))或飞行器的附加参数(例如，安装在飞行器上的防撞传感器的灵敏度设置)。这样的角色信息可以类似地与空间坐标，离散时间相关联，或者被内插。在一些实施例中，存储在控制系统1110中的飞行器的角色信息包括飞行器执行精心编排的表演的飞行路径信息。在一些实施例中，存储在控制系统1110中的飞行器的角色信息包括飞行器的多个特定角色。

在一些实施例中，飞行器存储容器(例如，存储容器1120)可以被配置为存储飞行器的第一子集(例如，飞行器1130A和1130B)；从飞行器的第一子集的控制系统接收第一组角色信息；以及将第一组角色信息传达给飞行器的第一子集中的飞行器。在一些实施例中，飞行器存储容器(例如，存储容器1122)可以被配置为存储飞行器的第二子集(例如，飞行器1130A和1130B)；从飞行器的第二子集的控制系统接收第二组角色信息；并且将第二组角色信息传达给飞行器第二子集中的飞行器。在一些实施例中，第一组角色信息包括存储在控制系统中用于飞行器的第一子集的角色信息的子集。在一些实施例中，第一飞行器存储容器被配置为与飞行器的第一子集中的每一个单独通信。在一些实施例中，第一组角色信息包括多个特定角色。在一些实施例中，第一飞行器存储容器被配置成基于飞行器在第一飞行器存储容器中的位置将特定角色传输到第一子集中的每个飞行器。

在一些实施例中，飞行器存储容器包括定位单元(例如，图4的定位单元460)，该定位单元被配置为确定飞行器存储容器的位置。在一些实施例中，飞行器存储容器被配置为将其位置传达给控制系统。在一些实施例中，控制系统基于第一飞行器存储容器的位置生成角色信息的第一子集。

在一些实施例中，第一飞行器存储容器被配置为识别哪个飞行器被存储在第一飞行器存储容器中；以及将所存储的飞行器的标识传达给控制系统。

在一些实施例中，飞行器存储容器被配置为从出口一次一个地释放飞行器的第一子集；并且在飞行器从出口被释放之前，一次一个地向第一子集的每个飞行器传达特定角色。

返回参照图10，在该示例中，存储容器1120存储两个飞行器1130A和1130B，并且存储容器1122存储两个飞行器1132A和1132B。每个存储容器都有一个通信系统(例如，图5的通信接口406)，该通信系统允许存储容器与容器内的飞行器通信。这种通信可以是有线的。例如，它可以使用控制器局域网(CAN)总线，通用异步接收器发送器(UART)对或串行外围接口(SPI)等。通信也可以是无线的。例如，它可以使用近场通信(NFC)、IEEE 802.15无线个域网(WPAN)，蓝牙无线连接或红外光通信接口等。通信接口可以是基于广播的或基于总线的。例如，可以使用CAN总线或802.11UDP分组。作为另一示例，可以使用点对点(诸如UART或NFC)。在基于广播或总线的通信系统的情况下，可以通过唯一标识符来寻址各个载具，例如通过在消息的头部中提供标识符。在有线通信系统的情况下，优选使用提供很小的力的连接器，以抵抗飞行器从存储容器中的释放。这种连接器的示例是弹簧针，超低释放力连接器和弹簧型连接器。

在该示例性实施例中，每个存储容器还具有通信接口(例如，图4的外部通信接口440)，该通信接口允许每个存储容器与控制系统1110通信，控制系统1110可以集成在操作员控制台中。该接口也可以是无线或有线的，上面列出了示例。在一些实施例中，该通信接口优选地被配置为具有比用于在存储容器和飞行器之间通信的接口更长的范围。这种协议的示例是以太网、CAN总线、802.11WLAN，和跳频扩频无线电。该通信接口还可以连接到附加控制器，例如照明控制器1140。

在该示例性实施例中，控制系统1110允许操作员定义角色信息。例如，角色信息可以指定多个飞行器中的每一个将要执行哪些运动。控制系统1110与存储容器通信，存储容器又与飞行器通信。由于各种原因，该架构可优于控制系统1110直接与飞行器通信。例如，存储容器1120和1122可以在飞行器的存储位置处提供有线连接器，这可以比无线连接节省成本或提供更高的可靠性。作为另一个示例，该架构可以将存储容器定位成更靠近飞行器的操作区域，这又可以允许使用低功率、低范围无线通信，其比更远距离的无线无限电通信使用更少的功率并且重量更小。作为另一示例，该架构可以通过实现与存储容器的高带宽通信接口来减少飞行器的重量或功率损失。作为另一个示例，该架构可以通过允许操作员处理飞行器的容器而不是单独的飞行器来提供操作简化，这在操作大量飞行器时可能是特别有益的。作为另一个示例，该架构可以通过在每个存储容器的级别处提供附加检查来减少错误。每个存储容器1120和1122都可以确定参数(例如，飞行器的或存储容器的标识符，总体状态，电池电量，定向；飞行器在存储容器内的位置；飞行器的角色等)。然后，例如，可以将这些数据与目标参数(例如，安全阈值、期望或预期参数值)进行比较。这种比较可以发生在存储容器级别处，控制系统级别处，飞行器级别处或多种级别处。这种比较还可以涉及人类操作员。作为比较的结果，可以自动地或由操作员触发特定动作。

辅助控制系统(例如，照明控制器1140)还可以与存储容器通信。照明控制器1140可以通过照明控制器1140的通信接口向存储容器发送照明命令来调整例如飞行器的灯的强度和颜色。在一些实施例中，照明控制器1140的通信接口类似于控制系统1110的通信接口。然后，存储容器可以例如将这些命令分成用于各个飞行器的单独命令，然后可以通过存储容器和飞行器之间的通信接口将这些单独的命令发送到飞行器。

应当理解，框图1100仅仅是说明性的，并且可以在本公开的范围内对架构进行各种修改。例如，在一些实施例中，框图1100的架构不包括照明控制器1140。此外，虽然仅描绘了两个存储容器，但是可以使用任何合适数量的存储容器，例如3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个。还应该理解，每个存储容器可以被配置成存储任何合适数量的飞行器，例如3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个。还应该理解，存储容器1120和1122可以是本文所述的任何存储容器。例如，存储容器1120和122可以是图1A-D、图3和图4中所示的任何存储容器。还应该理解，飞行器1130A、1130B、1132A和1132B可以是本文所述的任何飞行器。

下面将描述示例性通信架构。对于本领域技术人员来说显而易见的是，在本公开的范围内，若干其他通信架构是这些示例的直接变型。

在集中式架构的示例中，照明控制器(例如，照明控制器1140)可以首先确定每个存储容器中存在多少个飞行器。为此，它向每个存储容器(例如，存储容器1120和1122)发送飞行器计数请求消息。每个存储容器在其每个点对点接口上发送ping请求，然后等待用于响应的预定义持续时间。如果响应在该时间内到达，则该时隙被视为“被占用”；否则它被视为“空”。容器生成一个映射，该映射为每个点对点接口存储占用状态。然后计算“占用”的时隙的数量，并且将该计数作为对照明控制器的响应。照明控制器确定每个存储容器的亮度级别。照明控制器将亮度等级和颜色信息发送到每个存储容器；一旦接收，存储容器通过点对点接口将亮度级别和颜色转发给各个飞行器。每个飞行器调整其机载灯的亮度和颜色以匹配命令(例如，通过调整PWM占空比)。

在集中式架构的该示例中，控制系统(例如，控制系统1110)可首先确定可用飞行器的列表。为此，它可以通过向存储容器发送飞行器列举请求来顺序地与每个存储容器(例如，存储容器1120和1122)通信。在接收到这样的列举请求时，存储容器通过其辅助通信接口从存储容器内的飞行器请求状态信息。每个飞行器通过提供其唯一标识符(“飞行器ID”)和与角色映射相关的状态信息(例如，飞行器的飞行准备，其电池充电状态和其最大飞行速度)来响应状态信息请求。存储容器聚集来自容器内的每个飞行器的该状态信息，然后将飞行器ID和状态信息的列表返回给控制系统。存储容器还可以向控制站提供其自己的状态信息(例如，容器的唯一标识符及其位置和方向)。控制系统聚集飞行器信息(飞行器ID和状态信息)和存储容器信息。然后，控制系统可以确定哪个飞行器应该执行哪个可用角色，并且创建哪个飞行器存储在哪个容器中的映射。为了操作飞行器，控制系统首先确定哪个存储容器将用于飞行。对于将要使用的每个存储容器，系统聚集将发挥作用的飞行器列表，并且将该列表发送到存储容器。在通过存储容器接收到该列表时，存储容器与飞行器(一个接一个地或以广播方式)通信，向每个飞行器发送寻址到该飞行器的角色信息。

在分布式架构的示例中，每个存储容器(例如，存储容器1120和1122)连续地监视其内部的飞行器的数量和ID。为此，它可以周期性地(例如，每秒一次)通过其辅助通信接口发送ping请求。所有飞行器都被配置为响应于此类ping请求；因此，存储容器可以聚集对其ping请求的响应，以创建存储在其中的载具的映射。

在分布式架构的示例中，照明控制器(例如，照明控制器1140)存储可用存储容器的列表。照明控制器提供调节每个存储容器的强度和颜色的装置，例如通过DMX接口到照明控制台，或通过照明控制器上的微动拨盘。照明控制器可以周期性地(例如，每秒100次)将所请求的颜色和强度发送到每个存储容器。一旦接收，存储容器通过计数载具映射中的元素来确定容器中当前的飞行器数量。然后，存储容器将照明命令调整为载具的数量(例如，通过维持颜色命令，并且将强度命令除以存储容器中的载具的数量，以便独立于存在的飞行器的数量保持恒定的强度)，并且对所有载具寻址以传输所要求的强度和颜色。飞行器将其光源调整到所需的照明。

在分布式架构的示例中，控制系统(例如，控制系统1110)存储飞行器的角色列表。对于每个角色，它可以另外存储容器位置。为了命令飞行器飞行，控制系统广播角色列表，每个角色都具有相关的容器位置。该列表优选地以角色的重要性的顺序发送(例如，从对编排最重要的角色开始)。所有存储容器都会收到此列表。每个存储容器在接收到广播列表时确定其当前位置(例如，使用定位单元，使用全球定位系统(GPS)，或通过使用存储容器上的相机并且检测地标)。对于列表中的每个项目，存储容器然后将其当前位置与该角色相关联的容器位置进行比较。如果当前位置足够接近与角色相关联的容器位置(例如，如果它在1m内)，则存储容器与在其存储的载具映射中的载具通信，命令该载具在当前列表位置执行该角色。容器维持一个已经映射了角色的飞行器的列表。如果已经为存储容器内的所有飞行器分配了角色或者到达了列表的末尾，则停止对广播列表的处理。

根据本公开的一方面，提供了一种用于对飞行器编程的方法。该方法可以包括以下步骤：(1)使用控制系统确定要发送到第一飞行器存储容器的第一组角色信息；(2)使用控制系统将第一组角色信息发送到第一飞行器存储容器；(3)使用第一飞行器存储容器接收第一组角色信息；(4)使用第一飞行器存储容器将第一组角色信息发送到存储在第一飞行器存储容器中的第一多个飞行器；(5)使用控制系统确定要传输到第二飞行器存储容器的第二组角色信息；(6)使用控制系统将第二组角色信息发送到第二飞行器存储容器；(7)使用第二飞行器存储容器接收第二组角色信息；(8)使用第二飞行器存储容器将第二组角色信息发送到存储在第二飞行器存储容器中的第二多个飞行器。

在一些实施例中，用于发射飞行器的方法以如下顺序包括以下步骤：(1)向飞行器(例如，从控制系统或存储容器)发送指令以在预定时间间隔(例如，5分钟)内加电，(2)在飞行器上接收指令，(3)在飞行器上启动倒数计时器，(4)在倒计时器结束时，启动(“武装”)飞行器，(5)进行一次或多次飞行前检查，以及(6)起飞。这可以通过例如使用低功率无线接收器来接收诸如蓝牙低能量、ZigBee、Wi-Fi、UWB之类的无线信号或使用近场通信(NFC)标准进行发送的信号来实现并且接收指示；通过装备具有低功率电路的飞行器来监听除主电子设备之外的无线信号，其显著消耗更多功率。例如，飞行前检查可以包括将飞行器的电池电量与角色要求进行比较，将飞行器传感器的状态与预定义的阈值或范围进行比较，将电机性能与预期值进行比较，评估飞行器部件的自我检查的结果。在一些实施例中，飞行器可以在起飞时根据其角色信息执行飞行操纵。在一些实施例中，可以通过使用同步时钟(例如，飞行器上的定位单元540使用的时钟和板外定位单元460使用的时钟)以及通过协调预定义的起飞时间(例如，来自控制系统)来管理多个飞行器的起飞。

虽然已经参考本公开的示例性实施例具体示出和描述了本公开的某些方面，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如以下权利要求所限定的本公开内容的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，期望本发明的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，参考所附权利要求而不是前面的描述来指示本公开的范围。

Claims (41)

1.一种用于对飞行器进行充电的系统，所述系统包括：

多个充电站，所述充电站中的每个充电站配置成接收和存储多个飞行器中的一个飞行器；和

充电模块，所述充电模块与所述多个充电站联接，其中，所述充电模块配置成在所述充电站中的一个充电站处将所述多个飞行器中的一个飞行器的电池调节为充电的特定状态以便于存储。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

联接到所述充电模块的控制系统，所述控制系统配置成用于存储所述多个飞行器的角色信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制系统配置成将角色信息传输到所述一个飞行器。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述充电模块配置成基于所述角色信息调节所述一个飞行器的电池。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述角色信息包括用于多个飞行器的飞行计划。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述飞行计划包括时间值。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述充电模块还配置成执行所述一个飞行器的电池的电池平衡。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述充电模块还配置成确定所述一个飞行器的电池的剩余使用寿命。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述充电模块配置成在所述多个充电站处将所述多个飞行器的电池调节为充电的特定状态以便于存储。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括：

夹紧机构，所述夹紧机构配置成将所述多个飞行器固定在所述多个充电站处。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括控制电路，所述控制电路配置成识别哪个飞行器被存储在所述多个充电站处。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括：

基座，所述基座包括多个充电站；和

盖，所述盖能够固定到所述基座。

13.根据权利要求12所述的系统，还包括：

夹紧机构，所述夹紧机构配置成将所述盖固定到所述基座。

14.一种用于对飞行器进行充电的方法，所述方法包括：

在存储器中存储用于一个或更多个飞行器的角色信息；

基于角色信息确定是否将飞行器存储在多个充电站中的一个充电站处；和

采用充电模块将所述飞行器的电池调节到充电的特定状态以便于存储。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述角色信息包括用于所述飞行器的飞行计划。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述飞行计划包括时间值。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括：

采用充电模块执行所述飞行器的电池的电池平衡。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括：采用充电模块确定所述飞行器的电池的剩余使用寿命。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述多个充电站布置在基座上，所述方法还包括：

将盖布置在所述基座上。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

采用夹紧机构将所述盖固定到所述基座。

21.一种用于多个飞行器的充电容器，包括：

第一充电站，所述第一充电站包括第一充电端子和第二充电端子，所述第一充电端子和所述第二充电端子被配置成与第一飞行器的相应的第一电连接器和第二电连接器建立电连接；

第二充电站，所述第二充电站包括第一充电端子和第二充电端子，所述第一充电端子和所述第二充电端子被配置成与第二飞行器的相应的第一电连接器和第二电连接器建立电连接，其中所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一电连接器和第二电连接器电连接到电池；

充电模块，所述充电模块联接到所述第一充电站和第二充电站；以及

夹紧机构，所述夹紧机构被配置成：

将所述第一飞行器和第二飞行器固定在相应的位置以便运输；以及

牢固地闭合所述充电模块与所述第一飞行器和第二飞行器的电池之间的充电电路。

22.根据权利要求21所述的充电容器，还包括联接在所述充电模块和所述第一充电端子之间的内部连接器。

23.根据权利要求21所述的充电容器，其中所述第一充电端子包括第一充电杆，所述第一充电杆被配置成接收来自所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一钩。

24.根据权利要求23所述的充电容器，其中所述第一充电杆被配置成将所述第一飞行器和第二飞行器支撑在悬挂位置。

25.根据权利要求23所述的充电容器，其中所述第二充电端子包括第二充电杆，所述第二充电杆被配置成接收来自所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第二钩。

26.根据权利要求25所述的充电容器，其中所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一钩设置在第一转子臂上，并且其中所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第二钩设置在相对的第二转子臂上。

27.根据权利要求25所述的充电容器，其中所述夹紧机构被配置成向所述第一充电杆和第二充电杆的其中一个沿远离所述第一充电杆和第二充电杆中的另一个的方向施加力，从而将所述第一充电杆和第二飞行器固定在所述进行运输的位置。

28.根据权利要求25所述的充电容器，其中所述夹紧机构被配置成向所述第一充电杆和第二充电杆施加相反的力，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在所述进行运输的位置。

29.根据权利要求21所述的充电容器，还包括基座，其中所述第一充电端子包括联接到所述基座的至少一个第一充电板。

30.根据权利要求29所述的充电容器，还包括第一机械引导件和第二机械引导件，其中所述第一机械引导件和第二机械引导件中的每一个都被配置为将所述第一飞行器和第二飞行器中的相应一个引导到所述至少一个第一充电板上的特定位置。

31.根据权利要求30所述的充电容器，其中所述第一机械引导件和第二机械引导件集成到所述至少一个第一充电板中。

32.根据权利要求30所述的充电容器，其中所述第一机械引导件和第二机械引导件中的每一个还被配置为通过与相应飞行器的特征相互作用而将所述第一机械引导件和第二飞行器中的相应一个引导到特定定向。

33.根据权利要求29所述的充电容器，其中：

所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第一电连接器设置在其相应的飞行器的底部上；

所述至少一个第一充电板被配置成接收并支撑所述第一飞行器和第二飞行器；

所述第一飞行器和第二飞行器中的每一者的第二电连接器设置在其相应的飞行器的上部；

所述第二充电端子包括至少一个第二充电板；并且

所述至少一个第二充电板被配置成位于由所述至少一个第一充电板支撑的所述第一飞行器和第二飞行器的顶上。

34.根据权利要求33所述的充电容器，其中所述夹紧机构被配置成将力施加在所述至少一个第二充电板上，其进而又在所述多个飞行器上施加力，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在所述至少一个第一充电板和第二充电板之间。

35.根据权利要求33所述的充电容器，还包括盖，其中所述至少一个第二充电板联接到所述盖，并且其中所述夹紧机构被配置成将所述盖固定到所述基座，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在它们的进行运输的位置并牢固地闭合所述充电模块和所述第一飞行器和第二飞行器的电池之间的充电电路。

36.根据权利要求35所述的充电容器，还包括在所述基座和所述盖之间的弹簧加载的电连接，其中所述充电电路包括所述弹簧加载的电连接。

37.根据权利要求29所述的充电容器，其中所述至少一个第一充电板包括第一凹槽和第二凹槽，每个所述凹槽对应于所述第一飞行器和第二飞行器中的相应一者。

38.根据权利要求21所述的充电容器，还包括：

第一基座，其中所述第一充电端子包括至少一个第一充电板，所述至少一个第一充电板联接到所述第一基座的顶部；

第二基座，其中所述至少一个第二充电板联接到所述第二基座的底部，并且其中所述夹紧机构被配置成将所述第二基座固定到所述第一基座，从而将所述第一飞行器和第二飞行器固定在它们的进行运输的位置并牢固地闭合所述充电模块与所述第一飞行器和第二飞行器的电池之间的充电电路；以及

位于所述第二基座的顶部上的第三充电站和第四充电站。

39.根据权利要求21所述的充电容器，其中所述充电模块被配置为独立地控制所述第一飞行器和第二飞行器的充电。

40.根据权利要求21所述的充电容器，其中所述充电模块被配置为平衡所述第一飞行器和第二飞行器的至少一个电池的不同单元之间的充电。

41.根据权利要求21所述的充电容器，包括五个或更多个充电站，每个所述充电站包括第一充电端子和第二充电端子，所述第一充电端子和所述第二充电端子被配置为与飞行器的相应的第一电连接器和第二电连接器建立电连接。

Images