CN117425577A - 多模式可转换运载工具 - Google Patents

Abstract

可转换多模式运载工具，能够在空中、陆地、水上和水下机动行驶。这种多模式运载工具能够通过在不同模式之间切换来进行受控空中飞行、陆地环境中的地面移动、水表面以及水下移动。枢转推进电机可实现从一种运载工具运动模式到另一种运载工具运动模式的可转换配置。

Description

多模式可转换运载工具

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年4月8日提交的美国临时专利申请US63/172,111的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及能够在空中、陆地上、水上和/或水下机动行驶或运动的可转换多模式运载工具。

背景技术

能够以多种模式行驶的运载工具为运输、测量、勘探、监测、检查、安全、跟踪、巡逻、执法、军事行动、防御系统、搜索和救援、火灾探测和扑救、灾害管理、测绘、拍摄、数据采集、通信和监视等等提供了多功能性。

已知有多种能够在空中以及水中或陆地上行驶的多模式无人驾驶运载工具。在一个实施例中，Wang的美国专利US10,669,024B2描述了一种可以在水上和空中行驶的水陆两栖无人机，其具有控制装置，该控制装置配置为控制动力装置以切换动力装置的操作模式以使得无人运载工具在空中飞行或在水面上导航。在另一个实施例中，Benedict的美国专利申请US2020/0207469A1描述了一种可以在空中和陆地上行驶的运载工具，其具有四个旋翼，其中，当旋翼设置在水平位置时，旋翼产生用于空中飞行的升力，而当旋翼设置在垂直位置，转子被配置为接合表面以运输运载工具。

航空器，包括无人驾驶四轴飞行器类型的航空器，被设计为尽可能轻，以最小化飞行所需的功率并因此保存可用能量。这能够减少必要的可用能量，进一步减轻重量，并因此减少维持耐力和/或航程所需的飞行功率和能量源。这种重量减轻会导致循环和收敛的效益循环，从而实现性能优化。具体地，例如通过减少行驶发电元件的数量并优化用于这种可转换运载工具中的特定行驶模式的部件来维持运载工具能量储备并降低能量需求，从而提供更长的飞行时间和行驶距离。在可转换运载工具中将机动动力高效地转换为运载工具推进力以实现多种模式，从而提供控制以及高效的动力使用。单一用途电机提供的额外重量增加了行驶的动力需求，特别是在飞行期间，产生了巨大的影响，减少了飞行时间和/或航程(除了陆地或水上行驶)、所需的可用能量、尺寸，处于循环性的惩罚循环中。

提供该背景信息的目的是使申请人相信与本发明可能相关的信息为人所知。不一定要承认、也不应解释为任何前述信息构成针对本发明的现有技术。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够在空中、陆地、水上和水下机动行驶的可转换运载工具。

在一方面，提供了多模式可转换运载工具，包括：运载工具主体；多个推进单元，每个推进单元具有推进轴线并且通过支撑臂枢转地连接到所述运载工具主体，所述多个推进单元中的每个推进单元包括：螺旋桨，所述螺旋桨包括螺旋桨轮毂；推进电机，所述推进电机连接至所述螺旋桨轮毂，用于使所述螺旋桨轮毂在所述推进轴线上旋转；以及轮子，所述轮子包括轮子轮毂、至少一个轮子叶片和外轮缘，所述轮子轮毂能够与所述螺旋桨轮毂机械接合并能够绕所述推进轴线旋转；以及枢转电机，所述枢转电机连接至至少一个推进单元，以调节多个推进单元中的至少一个推进单元相对于所述运载工具主体的枢转位置。

在运载工具的一个实施方案中，当所述推进轴线相对于所述运载工具主体处于垂直或大致垂直位置时，所述螺旋桨轮毂由所述螺旋桨电机独立于所述轮子而旋转，并且当所述推进轴线相对于所述运载工具主体在水平位置或者近似水平位置枢转时，所述螺旋桨轮毂和轮子接合并且所述螺旋桨电机转动所述轮子和螺旋桨。

在运载工具的另一实施方案中，每个螺旋桨轮毂能够通过至少一个齿轮连接到所述推进单元中的对应轮子。

在运载工具的另一个实施方案中，所述运载工具包括三个或四个或更多个推进单元。

在运载工具的另一实施方案中，所述轮子轮毂能够利用磁体、弹簧、叉、桨叶和离合元件中的一种或多种与所述螺旋桨轮毂接合。

在运载工具的另一个实施方案中，所述运载工具主体是铰接的。

在运载工具的另一个实施方案中，所述多个推进单元中的每一个推进单元都具有其自己的枢转电机。

在运载工具的另一实施方案中，轮子包括行星齿轮并且所述轮子轮毂用作所述行星齿轮中的太阳齿轮。

在运载工具的另一个实施方案中，螺旋桨轮毂和轮子轮毂具有能啮合的齿。

在运载工具的另一实施方案中，推进单元还包括推进离合器，所述推进离合器被配置成当所述推进轴线枢转于水平位置时向所述轮子施加压力以连接所述螺旋桨和所述轮子。

在另一实施方案中，运载工具还包括保持元件，用于当所述推进轴线枢转于垂直或近似垂直位置时将所述轮子保持在与所述螺旋桨断开的位置。

在另一个实施方案中，运载工具还包括起落架。

在运载工具的另一实施方案中，起落架还包括定位臂，所述定位臂与所述轮子对齐并且当所述推进轴线枢转于水平或近似水平位置时支撑轮子旋转。

在运载工具的另一个实施方案中，运载工具主体在水中具有中性浮力。

在运载工具的另一个实施方案中，每个轮子包括多个轮子叶片。

在运载工具的另一个实施方案中，多多个轮子叶片中的每一个轮子叶片都是构造成用于水上推进的翼型件。

在另一实施方案中，运载工具还包括一个或多个传感器、天线、接收器、发射器、通信系统、相机、GNSS系统、GPS系统、气压计、惯性测量单元(IMU)、陀螺仪、加速计、磁力计、数据传输系统、图像传输、货物集装箱或有效负载集装箱。

在运载工具的另一实施方案中，枢转电机包括一个或多个蜗杆蜗轮或导螺杆机构。

在另一实施方案中，运载工具还包括附接到一个或多个前推进单元的前浮筒和附接到一个或多个后推进单元的后浮筒。

在另一实施方案中，运载工具还包括位于所述前浮筒和所述后浮筒之间的一个或多个主体铰接枢轴。

在运载工具的另一个实施方案中，前浮筒和后浮筒中的每一个附接到两个推进单元。

另一方面，提供了用于操作多模式可转换运载工具的方法，所述多模式可转换运载工具包括至少三个推进单元，每个推进单元包括螺旋桨，所述螺旋桨包括螺旋桨轮毂、连接到所述螺旋桨轮毂用于使所述螺旋桨轮毂在所述推进轴线上旋转的推进电机，以及能够与所述螺旋桨机械接合并能够在推进轴线上旋转的轮子，该方法包括：确定所述运载工具的运动模式；以及控制连接至一个或多个所述推进单元的至少一个枢转电机，以调整所述至少一个推进单元相对于所述运载工具主体的枢转位置。

在该方法的实施方案中，运动模式是空中运动，并且所述推进单元的旋转推进轴线是垂直的或近似垂直的。

在该方法的另一个实施方案中，运动模式是陆地的并且所述推进单元的旋转推进轴线是水平的或近似水平的。

在该方法的另一实施方案中，运动模式是水上运动，并且所述推进单元中的至少一个推进单元的旋转推进轴线是垂直的或近似垂直的，并且所述推进单元中的至少一个推进单元的旋转推进轴线是水平的或近似水平的。

在另一实施方案中，该方法还包括：控制所述运载工具的姿态、路径、行进、速度、加速度、物体检测、物体回避以及功率和能量管理中的一项或多项。

在另一方面，提供了可转换运载工具，包括：运载工具主体；多个推进单元，每个推进单元具有推进轴线并通过支撑臂枢转地连接至运载工具主体，多个推进单元中的每个推进单元包括螺旋桨，该螺旋桨包括螺旋桨轮毂以及连接至螺旋桨轮毂用于使螺旋桨轮毂在推进轴线上旋转的推进电机；以及枢转电机，枢转电机连接至至少一个推进单元，以调节多个推进单元中的至少一个推进单元相对于运载工具主体的枢转位置。

在运载工具的实施方案中，螺旋桨被优化用于空气和水中的推进操作。

在运载工具的另一实施方案中，每个推进单元还包括轮子，轮子包括轮子轮毂、至少一个轮子叶片和外轮缘，轮子轮毂能够与螺旋桨轮毂机械地接合并且能够在推进轴线上旋转。

在运载工具的另一个实施方案中，轮子包括行星齿轮并且轮子轮毂用作所述行星齿轮中的太阳齿轮。

在运载工具的另一个实施方案中，螺旋桨轮毂和轮子具有能啮合的齿。

在运载工具的另一个实施方案中，轮子包括被配置用于水上推进的多个翼型轮子叶片。

在运载工具的另一实施方案中，当推进轴线相对于运载工具主体处于垂直或大致垂直位置时，螺旋桨轮毂由螺旋桨电机独立于轮子而旋转，并且当推进轴线相对于运载工具主体枢转于水平或近似水平位置时，螺旋桨轮毂和轮子接合，并且螺旋桨电机转动连接的轮子和螺旋桨轮毂。

在运载工具的另一实施方案中，每个螺旋桨轮毂通过至少一个齿轮连接至推进单元中的相应轮子。

在运载工具的另一实施方案中，推进单元还包括推进离合器，该推进离合器被配置为当推进轴线枢转于水平位置时向轮子施加压力以连接螺旋桨和轮子。

在运载工具的另一个实施方案中，运载工具包括三个或四个或更多个推进单元。

在运载工具的另一个实施方案中，运载工具主体是铰接的。

在运载工具的另一个实施方案中，多个推进单元中的每一个推进单元都具有其自己的枢转电机。

在另一个实施方案中，运载工具还包括起落架。

在运载工具的另一个实施方案中，运载工具主体在水中具有中性浮力。

在另一实施方案中，运载工具还包括一个或多个传感器、天线、接收器、发射器、通信系统、相机、GNSS系统、GPS系统、气压计、惯性测量单元(IMU)、陀螺仪、加速计、磁力计、数据传输系统、图像传输、货物集装箱或有效负载集装箱。

在运载工具的另一实施方案中，枢转电机包括一个或多个蜗杆蜗轮或导螺杆机构。

在另一实施方案中，运载工具还包括附接至一个或多个前推进单元的前浮筒和附接至一个或多个后推进单元的后浮筒。

在运载工具的另一个实施方案中，前浮筒和后浮筒中的每一个附接到两个推进单元。

在另一方面，提供了可转换运载工具，包括：运载工具主体；多个推进单元，每个推进单元通过支撑臂枢转地连接至运载工具主体，并且包括：螺旋桨，其包括螺旋桨轮毂；用于使螺旋桨在推进轴线上旋转的推进电机；和与螺旋桨可逆连接的轮子；以及多个枢转电机，每个枢转电机用于调节多个推进单元中的一个或多个推进单元相对于运载工具主体的枢转位置，其中当推进轴线相对于运载工具主体在垂直位置枢转时，螺旋桨和轮子断开，螺旋桨由螺旋桨电机独立于轮子而旋转，当推进轴线相对于运载工具主体在水平位置枢转时，螺旋桨和轮子连接，螺旋桨电机转动连接的轮子和螺旋桨，任选地通过机动单元转动连接的轮子和螺旋桨。

在一个实施方案中，螺旋桨和轮子具有能啮合的齿。

在另一个实施方案中，推进单元还包括桨叶，桨叶被配置为当推进轴线枢转于水平位置时向轮子施加压力以连接螺旋桨和轮子。

在另一个实施方案中，运载工具还包括保持元件，用于当所述推进轴线枢转于垂直位置时将轮子保持在与螺旋桨断开的位置。

在另一个实施方案中，运载工具还包括起落架。

在另一实施方案中，起落架还包括定位臂，定位臂与轮子对齐并且当推进轴线枢转于水平位置时支撑轮子旋转。

在另一个实施方案中，运载工具主体在水中具有中性浮力。

在另一个实施方案中，轮子包括多个轮子叶片。

在另一个实施方案中，多个轮子叶片中的每一个轮子叶片都是配置用于水上推进的翼型件。

在另一实施方案中，运载工具还包括一个或多个传感器、天线、接收器、发射器、通信系统、相机、GNSS系统、GPS系统、气压计、惯性测量单元(IMU)、陀螺仪、加速计、磁力计、数据传输系统、图像传输、货物集装箱或有效负载集装箱。

在另一实施方案中，枢转电机包括一个或多个蜗杆蜗轮以及导螺杆机构。

在另一个实施方案中，每个螺旋桨通过一组齿轮连接至推进单元中的相应轮子。

附图说明

为了更好地理解本发明及其其他方面和进一步的特征，参考要结合附图使用的以下描述，其中：

图1是处于空中配置的多模式可转换运载工具的实施方案的等距视图；

图2是一个实施方案中处于空中配置的多模式可转换运载工具的侧视图；

图3是一个实施方案中处于地面配置的多模式可转换运载工具的等距视图；

图4是一个实施方案中处于水中配置的多模式可转换运载工具的等距视图；

图5是轮子和螺旋桨轮毂实施方案的等距视图；

图6是推进单元的特写侧视图，示出了具有推进旋转轴线的螺旋桨轮毂和轮子连接实施方案；

图7A是螺旋桨轮毂和轮子连接实施方案的等距视图；

图7B是螺旋桨轮毂连接轮子实施方案的倾斜等距视图；

图8A是处于垂直推进轴线位置的断开的螺旋桨和轮子轮毂实施方案的侧视图；

图8B是在垂直推进轴线位置到水平推进轴线位置之间过渡的连接的螺旋桨和轮子轮毂实施方案的侧视图；

图8C是在垂直推进轴线位置到水平推进轴线位置之间过渡的连接的螺旋桨和轮子轮毂实施方案的侧视图；

图8D是处于水平推进轴线位置的连接的螺旋桨和轮子轮毂实施方案的侧视图；

图9是枢转电机和枢转轴的实施方案的等距视图；

图10A是具有翼型轮子叶片的轮子的实施方案的等距视图；

图10B是具有不连续外缘和翼型轮子叶片的轮子的实施方案的等距视图；

图11是一个实施方案中的用于多模式可转换运载工具的控制系统的流程图；

图12是用于多模式可转换运载工具的示例控制方法的流程图；

图13A是具有处于空中模式的推进单元的多模式运载工具的替代配置；

图13B是具有处于陆地模式的推进单元的多模式运载工具的替代配置；

图13C是具有处于水中模式的推进单元的多模式运载工具的替代配置；

图14A是具有行星齿轮配置的轮子的等距视图；以及

图14B是具有与推进单元接合的行星齿轮构造的轮子的等距视图。

具体实施方式

除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

如说明书和权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。

本说明书中使用的术语“包括(comprise)”及其任何派生词(例如包括(comprises)、包括(comprising))应被视为包括其所指的特征，并且并不意味着排除任何附加特征的存在，除非另有说明或暗示。本文使用的术语“包括”还应理解为表示下面的列表是非穷尽性的，并且可以或可以不包括任何其他附加合适的项目，例如一个或多个另外的特征、组件和/或适当的元素。如本文所使用的，术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”及其语法变体是包含性的或开放式的，并且不排除附加的、未列举的元件和/或方法步骤。本文描述的包含某些要素和/或步骤的组合物、装置、物品、系统、用途或方法在某些实施方案中也可以基本上由那些要素和/或步骤组成，并且在其他实施方案中由那些要素和/或步骤组成，无论这些实施方案是否被具体提及。

如本文所用，术语“约”和“大约”是指与给定值的大约+/-10％的变化。应当理解，这样的变化总是包括在本文提供的任何给定值中，无论其是否被具体提及。除非本文另有说明，本文中范围的叙述旨在将范围和落入该范围内的各个值传达至与用于表示该范围的数字相同的位值。当相对于水平或垂直轴或平面使用术语“大约”时，应当理解，偏离水平或垂直轴或平面可以分别为+/-20度。当本文使用术语“水平”和“垂直”时，应当理解，所指的方向、轴线或平面也可以分别近似水平或垂直。

任何示例或示例性语言的使用，例如“诸如”、“示例性实施方案”、“说明性实施方案”和“例如”旨在说明或表示与本发明相关的方面、实施方案、变型、元件或特征，而不旨在限制本发明的范围。

如本文所使用的，术语“连接”和“已连接”指的是本公开的元件或特征之间的任何直接或间接的物理关联。因此，这些术语可被理解为表示部分或完全彼此包含、附接、耦合、布置在其上、接合在一起、连通、可操作地关联等的元件或特征，即使存在介于被描述为连接的元素或特征之间的其他元件或特征。

本文描述了一种能够在空中、陆地、水上和水下机动行驶的可转换多模式运载工具。当前描述的运载工具能够受控空中飞行、在陆地环境中、在水生水域或其他流体表面上、以及在水生介质例如水下或在另一种流体内的移动。通过调节每个推进单元相对于运载工具主体的枢转角度来在不同的运载工具运动模式之间进行改变，可转换运载工具可以在这些域中的单个域中行驶，或者在多于一个域中行驶。该运载工具可以是有人驾驶的，也可以是无人驾驶的，并且可以是驾驶、自动驾驶或远程控制的。无需用户任何物理操作即可控制运载工具。无线发射器或收发器也可以用于运载工具控制，或者运载工具可以配备有用于从运载工具主体内部控制运载工具的内部先导控制装置。还可以提供各种控制和传感器系统来检测所需运动模式的变化并适当地调整运载工具构造。

与运载工具主体一起，本运载工具具有一个或多个动力源和相关系统，例如直接或通过机械系统向螺旋桨和轮子提供动力和随后的机械动力的电机和/或能量单元，机械系统还可以包括不同类型的机械部件和/或各种齿轮，用于在空中、水上和水中以及陆地上运动。不同数量的螺旋桨和轮子推进单元中的每一个或组合的单个推进电机可用于为所有运载工具操作模式提供动力。枢转电机能够实现从一种运载工具运动模式到另一种运载工具运动模式的可转换配置。

图1是处于空中配置的多模式可转换运载工具2的实施方案的等距视图。多模式可转换运载工具包括可用于空中、地面、水面和水下行驶或运动的运载工具主体。主体优选地是防水的和/或耐水的，使得其能够容纳对水敏感的设备而不暴露于水，并且使得其使水远离其内部以保护内部设备免于与水、湿气、灰尘和其他颗粒物接触。在另一个实施方案中，主体内部的设备本身的整体或部分可以被制成防水和/或耐水的。运载工具主体包括一个或多个隔室，用于容纳设备、电机、电子装置、有效负载、一种或多种能源例如电池(或其他类型)、以及可能的乘员和/或货物。运载工具主体4中的管道和隔室也可用于液体流动和转移。

本实施方案所示的运载工具主体具有中央主体，在所述中央主体区域的四个相对的末端处具有四个浮筒8或浮筒状突起，它们在两个方向上突出，当从上面看时与中央主体形成近似H形。任选的浮筒8为推进单元44a、44b、44c、44d提供支撑结构，以将它们定位在距运载工具主体足够距离处，以实现期望的功能和运动范围，包括螺旋桨轮毂16的枢转运动和轮子10和螺旋桨12的旋转运动。每个推进单元还可以任选地通过支撑臂或通过连接到浮筒的支撑臂连接到运载工具。浮筒状主体可呈现不同的可能形状，并且处于不同的可能方向，其中运载工具主体连接至或包括不同数量的浮筒和/或支撑臂、或两者的组合。

浮筒8可以是刚性连接的，可以是运载工具主体的集成部分，或者可以相对于运载工具主体移动。在一个实施方案中，浮筒8构件可以通过机械的和可能机动的系统移动，是独立的，或依赖于运载工具中的其他机械系统，以提供改变推进轴线方向，例如用于操作、路径实现和转向(铰接式、枢轴点)。每个浮筒的形状可以根据所需的运载工具功能而变化，其可以包括在流体动力学和空气动力学上高效的优化的船体形状，并且每个浮筒可以相同或不同，具体取决于运载工具设计。这使得能够在水上和水下、陆地和空中高效移动。此类浮筒和/或浮筒状主体的选定形状还可被实施以包括帮助推进系统的操作和效率，例如还使它们周围的空气和/或流体流流线化、最小化流动阻塞和/或阻力，和/或帮助布置这种推进系统以用于不同的配置和/或操作模式，例如在空中、陆地上、水上和/或水下，或者当在不同模式和/或操作配置之间改变时、路径实现和转向。应当理解，运载工具的其他实施方案可以具有多于或少于四个的浮筒结构，其可以包括例如三个浮筒结构，或者一组或多组两个连续的浮筒，在每一端连接有推进单元。在一种实施方案中，运载工具的主体还可以被制成为铰接式的，具有一个或多个枢转点，在这些枢转点处运载工具主体可以枢转运载工具主体的两个或更多个部分。例如，这可用于改进推进单元方向的设置。铰接式运载工具主体4可用于稳定或改进飞行中操作的稳定性，或者还改进陆地和/或水中模式下的转向。

运载工具主体的顶部可以任选地具有一个或多个突出的天线、电缆、电线、柱、结构部件以及存储或保护隔室，其可以用于容置和容纳传感器、天线、接收器、发射器、电缆/电线、电子装置，用于通信、数据传输、图像传输(包括图像接收和传输)、电机、电缆卷筒和/或货物或有效负载。运载工具主体的区域或其中或其上的隔室可以设计成容纳例如相机、雷达和其他传感器，例如在运载工具主体的任何侧面和/或在运载工具主体的上半部和/或下半部。运载工具主体还可具有一个或多个物理输入装置或输出装置，例如按钮、显示器、灯和指示器。另外，输入装置和输出装置可包括用于从运载工具2接收和/或发射无线信号的一个或多个装置。运载工具主体中的一个或多个接入端口还可提供对运载工具主体内部的接入，以容纳例如乘客、货物和有效负载通道。其他物理数字或电子接入端口可以实现电力和/或模拟和/或数字信息向运载工具和从运载工具的有线传输，例如能够从运载工具检索数据或向运载工具传输数据，用于对运载工具的电子部件进行编程，例如通过使用电缆/电线、通用串行总线(USB)传输、存储卡或其他数据传输机制以及一个或多个电子连接点来安装或移除硬件、或电源或能源(例如，电池)或为此类电池充电。运载工具主体还可在其外侧或内侧包括一个或多个隔室或附接点，用于附件附接，例如货物集装箱、乘客区域或有效负载容纳。优选地，运载工具主体是完全防水的并且被设计成流线型的以用于空气动力和流体动力高效的推进。

运载工具2具有这样的架构，该架构具有中央控制系统，该中央控制系统包括软件和硬件以及任选地一个或多个可以包括附加软件和/或硬件的外围单元。对于电子控制和操作，运载工具包括控制系统，该控制系统具有一个或多个微控制器和/或机载计算机以执行动作，这些动作可包括例如接收和/或发送控制指令和/或接收和发送数据，以控制运载工具的定位和操作，包括姿态、路径、行驶、速度、加速度、物体检测和回避、与其他运载工具保持距离、枢转电机和推进电机、电力和能源管理，包括能源及其使用的管理，和/或任选地将装置包含在有效载荷和货物中。控制系统负责一般运载工具控制，包括任选的外围单元的控制，并且还可以包括部分或全部运载工具通信和传感器控制。在一个实施方案中，一个或多个任选外围单元可以更具体地专用于当运载工具在其每种不同模式中执行时(例如，在不同模式之间)的操作，在空中、陆地、水上和水下操作的其每种模式中对运载工具进行更具体的控制。中央控制单元也可以在没有外围单元的情况下执行相同的操作。在实施方案中，外围单元还可以由中央单元激活或置于睡眠模式、休眠、或部分或完全去激活。

除了运载工具中的任何其他机械部件之外，控制系统还控制用于机械运动的枢转电机和推进电机。运载工具2的机械及电机系统可以包括诸如直流(DC)、交流(AC)、伺服电机、步进电机等一个或多个电机，以及一个或多个齿轮、机构、能源动力源、控制和分配系统。运载工具控制也可以使用电气、机械和/或液压或气动系统来执行。运载工具还优选地具有惯性测量单元(IMU)以测量用于反馈稳定性的运载工具状态。IMU可以由一个或多个单独的惯性测量单元组成，这些单元集中在同一位置，或者分布在运载工具的不同位置。还可以包括其他传感器，例如一个或多个气压传感器、磁力计、温度传感器、雷达和相机。运载工具还可以具有一个或多个其他外围装置，例如操纵器(例如机器人臂)、一个或多个收发器以例如从地球轨道卫星接收无线信息和/或向地球轨道卫星发送无线信息，发送至转发天线和其他设备、地面站、交通控制或其他运载工具和/或接收自转发天线和其他设备、地面站、交通控制或其他运载工具，例如用于数据记录以及发出或接收运动命令。

各种操作模式可由控制系统控制，包括通过枢转电机控制推进单元的枢轴位置以及通过推进电机的操作和控制来控制推进操作以控制飞行、陆地、水(或液体)表面和水下推进操作。控制系统还可以具有一个或多个附加稳定和/或增强稳定系统，例如部分或完全自动驾驶仪、任何传感器和系统、相机、雷达、定位系统或其部分，例如全球定位传感器(GPS)和/或或其他全球导航卫星系统(GNSS)，或局部室内定位系统、通信和传输系统(模拟和/或数字)以及运载工具和机载通信系统。

控制系统还可以包括自动驾驶设备、有人驾驶设备和/或本地或远程驾驶和/或辅助，其还可以包括其不同的操作模式下的运载工具稳定、物体检测和/或防撞、雷达和运载工具控制，等等。运载工具控制系统的设计还可以考虑可能的照明、电气、电子、机械系统、自动化、安全、乘客舒适度，包括座椅、仪表板和屏幕系统。运载工具的动力可以源自一种或多种燃料-液体、固体或气体、电池组或多个电池组或燃料电池，并且可以是系留的或不系留的。

运载工具主体4还可以附接到一个或多个任选的起落架6结构，以当运载工具不处于陆地行驶模式时将运载工具支撑在地面上。起落架6还可以同时且任选地通过连接到起落架6的一个或多个定位臂14用作运载工具轮子的引导件。起落架6结构可以连接到运载工具主体并且当运载工具以空中模式在陆地上时，当每个推进单元的推进轴线处于垂直位置(或近似垂直位置)使得螺旋桨相对于地面水平(或近似水平)时，可以支撑运载工具主体离开地面。起落架6结构还可以任选地包括或附接至使得运载工具能够安全着陆的一组结构中的一个或多个。如图3所示，当轮子处于或近似处于垂直位置并且推进轴线平行于或近似平行于地面时，定位臂14还可用于与轮子接触。定位臂14还可以任选地包括一个或多个摩擦减小元件，诸如例如在轮子的接触点处的一个或多个滚子，以在轮子转动时减小摩擦，但仍提供支撑轨迹。定位臂14的结构和形状可以有目的地设计成支持充分且受支撑的着陆、陆地上、水上和水下的移动，以及减摩元件与轮子的正确区域的适当接触(如适用)。

在一个实施方案中，运载工具主体4可以在其底部、顶部或侧面区域配备有可拆卸的小外壳。当飞行时、或者在地面上、或者在水上或水下移动时，可以任选地将它们从运载工具主体上释放。特别地，这些可拆卸的外壳可以沿着运载工具的路径掉落在通信和/或GNSS拒绝的环境中，例如建筑物内部、地下等。外壳可以包括例如通信电子设备和/或GNSS天线/接收器或其他定位信标或位置标识符，或其他传感器，和/或电子装置。多个外壳可以由单个运载工具承载，并且也可以用作例如通信中继，形成由节点网格组成的网络，类似于或甚至使用ZigBee或其他类型的通信协议及其各自的电子设备板。在正常操作中，当运载工具开始感测到通信和/或GNSS接收水平较低时，它可能会丢弃如此小的外壳，这是可能部署的多个外壳中的第一个。要部署的这样的第一外壳可以类似于所有其他外壳，或者它可以是除了所有这样的外壳中存在的数字通信电子设备之外由运载工具承载的这样的外壳组中唯一包括GNSS接收器天线的外壳。丢弃一个外壳后，运载工具将监控已部署外壳的通信网络强度水平，当通信接收变得不稳定或较低时，丢弃另一个外壳。然后根据需要重复该过程。通过这种方式，始终保证与运载工具之间的通信。此外，通过包含IMU的运载工具主体，可以确定运载工具在GNSS拒绝环境中相对于已部署外壳的准确相对位置。通过这种具有GNSS天线接收器的部署外壳，因此能够始终知道其位置，因此可以始终确定运载工具的绝对位置。此外，运载工具可以监测与部署的外壳的通信网络强度水平，并且通过此，可以估计从运载工具到不同部署的外壳的大致距离。通过三角测量算法，可以确定运载工具的位置。这两种方法(IMU或基于三角测量的方法或本领域技术人员已知的任何其他方法)可以单独使用，然而，通过这些方法中的任何方法确定的位置可能受到不精确性的影响。基于IMU的方法确定的位置精度可能会受到如下测量中的误差影响：陀螺仪测量，例如受到噪声和漂移的影响，尤其与慢速运动相关；加速度计测量，由于不正确确定的倾角和相当大的加速度运动以及积分错误而导致；磁力计测量，由于局部磁场(材料等)的影响。基于三角测量的方法获得的结果的精度可能会受到例如运载工具和外壳之间通信波直接传播线路中的障碍物的影响。通过利用一种或多种不同的定位或局部化方法并结合每种方法的各自结果，还可以提高运载工具在GNSS拒绝环境中的位置精度。

在一个实施方案中，运载工具中的每个推进单元包括能够独立地或者以连接的螺旋桨组和轮组的形式改变每个螺旋桨和轮组的定向的机械系统。每个推进单元中的机械系统可以位于运载工具上的多个位置，例如安装到浮筒8上、通过一个或多个支撑臂连接到运载工具主体、或者安装在这些主体元件内部，或者直接安装到主体上。根据需要，可以在枢转单元和推进单元中使用不同的机械系统。在特定实施方案的一个实施例中，枢转系统的机械系统可包括一个或多个伺服电机。在另一个实施方案中，应用电动机，具有或不具有连接至其输出轴的变速箱。然后，电机或变速箱的输出轴可以连接到蜗杆，蜗杆又与蜗轮或蜗杆传动装置啮合。在一种可能的构造中，蜗杆与包含它的浮筒的纵向方向对齐，而蜗轮是横向于蜗杆和浮筒的轴的一部分。在另一实施方案中，连接到蜗轮的轴、或所应用的机械系统的输出、或伺服电机、或步进电机，然后可以附接到一个或多个结构部件、螺旋桨/轮组和/或相应的机动系统，例如，提供动力并连接到螺旋桨/轮组的电机。在另一实施方案中，可以使用导螺杆机构或滑块机构来代替蜗杆或蜗轮，或者也可以使用伺服或其他齿轮或机械系统。在一个实施方案中，在每个推进单元44a、44b、44c、44d处，存在一组推进元件，包括一个用于空气的螺旋桨、一个用于水(或其他液体或流体)的螺旋桨以及一个轮子。在另一实施方案中，多个推进元件或多个推进元件的一部分可以具有多种功能，例如推进单元可以包括针对空气和水中的推进操作两者而优化的一个螺旋桨，代替用于空气的单一用途螺旋桨和用于水中的另一个螺旋桨。在另一个实施方案中，某些运载工具可以具有基于运载工具的主要用途的定制轮子和螺旋桨设计。在其他实施方案中，并非所有推进单元都需要被利用。如本文所提及的推进元件是指在运载工具运动模式下引起运载工具推进的旋转元件。例如，用于在空气中运动的示例性推进元件是螺旋桨或翼型件或类似元件，用于在地面上运动的示例性推进元件是轮子或类似元件，并且用于在水中运动的示例性推进元件是螺旋桨、水翼、涡轮机或类似元件。

推进单元包括任选地连接到一个或多个机械系统的一个或多个电机，机械系统还可以包括控制螺旋桨的定向和速度的齿轮或齿轮组。如果轮子与螺旋桨连接，那么除了螺旋桨之外，推进电机还将控制轮子的定向和速度。对每个推进装置的控制还可以控制其原动力系统、动力系统，并提供对推进电机及其推进方向的总体控制。每个推进单元的控制设置可以由控制系统独立控制，控制系统可以在操作期间、之前或之后根据运载工具模式要求自动地或通过用户输入来改变和设置。

螺旋桨可以设计成在空气或水中具有最佳性能，或者参数化地用于两者和各自推进使用部件的组合，例如按百分比或所需或期望的效率。设计用于在空气中产生推进力的螺旋桨在空气推进时非常高效，但是在水面和/或水下产生推进力则不那么高效，反之亦然。在一个优选实施方案中，螺旋桨可以针对空气和水进行优化，并且是不同的部件并且与轮子分离。在实施例中，螺旋桨可以具有翼型件或水翼优化形状的叶片，以在相当大程度上帮助水中的推进。在另一个实施方案中，轮子可以起到双重用途：提供用于在运载工具陆地模式下与地面接合的表面，并且还可以通过专门设计的轮子叶片用于空气和/或水推进。轮子叶片可以集成在轮子中，因此轮子叶片既可以在陆地配置中充当轮子(弧形)的支撑辐条，也可以在运载工具处于水中模式和在水上或在水下行驶时具有翼型形状以提供推进力。每个轮子上的径向轮子叶片的组合，或者特别是在水中或水上提供推进力的每个轮子上的径向轮子叶片的组合，可以充当高效的涡轮机或水上螺旋桨，以利用推进电机提供的原动力来在水中或水上推动运载工具。在该实施方案中，具有轮子叶片的轮子充当用于在水中产生推进力的高效螺旋桨。在该实施方案中，每个推进发电机组或推进单元包括用于优选地在空气中优化的运载工具推进的第一螺旋桨12，以及具有专门配置用于水推进的轮子叶片24的单独的水推进螺旋桨轮子10。每个推进单元内的单个推进电机可以根据运载工具模式以及螺旋桨12和轮子10是否完全连接来控制螺旋桨12和轮子10。因此，本发明的运载工具构造可以提供由单个推进电机提供动力的单个推进系统，推进电机可以基于操作模式有效地选择使用哪个螺旋桨系统。除了用于空中操作和陆地操作的高效推进系统之外，这还可以更高效地使用供应给运载工具的动力并且实现用于水面和/或水下操作的高效推进系统。

在一个实施方案中，轮子叶片24连接到完整的(如图所示)或部分外轮缘42，在轮缘的外侧上具有任选的轮子踏面，以改善陆地运载工具模式下的地面接合。轮设计还可用于提高推进系统效率，使流体流难以从用作螺旋桨叶片尖端的轮子叶片周围的轮螺旋桨盘逸出。这种设计还可以减少使流体流动复杂化的叶片尖端涡流的产生和/或强度，从而增加轮式螺旋桨旋转阻力，并降低螺旋桨产生推进力的效率，以及用于陆地运动的轮子的轨迹。轮子尺寸也可以改变，例如改变半径和宽度，以优化运载工具操作。在所呈现的实施方案中，轮子还提供保护以防止旋转的螺旋桨损坏或受到旋转螺旋桨的损坏。轮子还可以进行不同的表面处理，以在运载工具运行期间提供或多或少的摩擦力，从而优化任何运动模式下的运动。

对于飞行，当前描述的运载工具使用具有两个或更多个叶片的用于空中操作的高效螺旋桨，同时最小化惯性和/或质量、最大化飞行和/或推进效率、最小化功率和/或能量使用。这样可以高效利用运载工具的可用能源和动力，最大限度地减少可用能源的尺寸和重量，并通过仅使用单个电机进行所有形式的推进来最大限度地减少重量。因此，提供了收敛循环机构，从而减少了对飞行动力的需求并减轻了重量，从而增加了飞行耐力、航程、功率和控制。这进一步使得能够以快速方式将模式和控制的改变应用于飞行螺旋桨的旋转、施加的功率、产生的飞行推进/推进力以及飞行中的操作、控制和/或稳定目的所需的飞行功率。为了实现这一点，并且如前所述，单个发动机可用于飞行推进、水/流体推进和/或用于陆地推进的轮子。在飞行期间，仅主要致动飞行螺旋桨，并且可以任选地设置保持元件，以当推进轴线在垂直或准垂直位置枢转且推进单元处于飞行模式配置时将轮保持在与螺旋桨断开的位置。保持元件可具有例如一个或多个磁体和/或配合磁性表面、钩、闩锁或其他可释放连接元件。由于飞行螺旋桨需要以相对较高的转速旋转，这要求飞行螺旋桨具有极其精确的良好平衡，因此将轮子部分与螺旋桨隔离可以实现更好的控制以及功率使用效率。如果专用的水/流体螺旋桨和/或轮子也将在运载工具飞行时以与飞行螺旋桨相同的相对较高的速度和/或使用飞行螺旋桨提供动力和旋转，则这些元件也将需要精确地良好平衡，这是一项艰巨的任务，并且大大增加了此类部件的复杂性和成本，包括制造和精度控制。此外，考虑到轮子在旋转并接触地面后可能会有污染颗粒附着在其轨道上，这可能会抵消轮子平衡，从而导致螺旋桨空气控制失效。特别是，如果以相对高的转速旋转的部件没有精确地良好地平衡，则会产生振动，除了在应用推进力、控制和/或稳定性方面造成不精确和困难之外，还将很可能导致旋转元件、连接的动力单元和/或附加结构疲劳。根据发明人的经验，这也可能导致灾难性的故障后果。在最佳实施方案中，当运载工具处于飞行状态时，只有能够高效地在空气中产生推进力的飞行螺旋桨才连接至电机/动力单元。具体地，在飞行模式中，专用水/流体螺旋桨和/或轮子可以与电机/动力单元断开，因此不会与飞行螺旋桨和电机/动力单元一起移动或成比例地移动。

在一个优选实施方案中，当推进单元从其中推进轴线处于垂直或准垂直位置时且飞行螺旋桨定向在或近似定向在水平面中的飞行配置旋转到其中推进轴线处于水平位置或近似水平位置并且飞行螺旋桨定向在垂直平面或近似垂直平面中的地面操作配置且在推进单元从该飞行配置旋转到该地面操作配置的同时，使用一种机构将飞行螺旋桨12与水螺旋桨/轮子连接到电机/动力单元。当一些或所有推进单元枢转以进行水中操作时，相同的机构可用于可操作地连接轮子和螺旋桨，使得推进轴线处于或近似处于水平位置并且飞行螺旋桨定向于垂直平面内，或近似定向于垂直平面内。在一个实施方案中，当推进单元从水平或准水平推进轴线枢转至垂直或准垂直推进轴线时，水螺旋桨和/或轮子与电机/动力单元断开。另外，作为空气螺旋桨，用于水面和/或水下操作的螺旋桨可以具有两个或更多个叶片，并且对于空气螺旋桨，它们的叶片可以具有不同的形状，例如翼型，例如弦、锥度、角度、具有不同的入射角、迎角、后掠角、扭转角、前进角，在具有不同配置的不同螺旋桨中也可能发生不同的径向变化。在一个实施方案中，根据在每个不同领域中的优选使用百分比，可以优化螺旋桨以在空气和水中使用。例如，水螺旋桨的叶片尖端可以连接到环或外轮缘的完整或不连续部分，该轮缘可以用作陆地运动的轮子的轨道，而螺旋桨叶片则用作轮子的辐条。

本文公开的运载工具可用于休闲活动以及民用和军事行动，其可包括但不限于运输、测量、勘探、监视、检查、安全、跟踪、巡逻、执法、防御系统、培训、安全、搜索和救援、火灾探测和扑救、灾害管理、测绘、拍摄、数据采集、通信、广播、侦察和监视等等。其他应用还可能包括使用机载相机和/或其他传感器(例如，雷达、红外线、距离传感器等)进行基础设施监测、智能农业、边境巡逻或控制、海岸巡逻、水上巡逻、海岸警卫队、渔业、情报、监视和侦察(ISR)任务、携带有效载荷、包裹递送、战场中的简易爆炸装置(IED)和地雷感应、边境监视、采矿/石油/天然气、水力发电和输电检查、监控、太空探索等。

图2是一个实施方案中的多模式可转换运载工具2在空中配置的侧视图。在该实施方案中，运载工具具有多个推进单元，每个推进单元具有用于调节推进单元相对于运载工具主体在3D空间中的枢转位置和所需推进力方向的枢转电机、位于螺旋桨轮毂16上的螺旋桨12、用于使螺旋桨绕推进轴线旋转的推进电机，可与螺旋桨可逆地连接的轮子10。在其他实施方案中，可以使用多于一个枢转电机。每个推进电机电连接到可能在运载工具主体4中的一个或多个动力单元和/或能量源。在一个实施方案中，在飞行中，运载工具呈现四轴飞行器配置。在一个实施方案中，当从上方观察时，运载工具将具有定位在矩形或四边形形状的拐角处、在运载工具主体的平面中、在运载工具主体的拐角处或靠近运载工具主体的拐角处、或者在所述浮筒的末端和/或通过一个或多个支撑臂18从运载工具延伸的电机。在飞行中，螺旋桨将大致位于与运载工具主体的平面平行或接近平行的平面内，并且推进单元旋转推进轴线将基本上是垂直的。这使得能够在垂直轴线上或近似在垂直轴线上产生推进力。运载工具平移和/或旋转、控制和/或稳定可以通过改变一个或多个推进单元相对于其他推进单元的整体和/或差异性产生的推力来实现。运载工具的前部，即运载工具面向运动方向的一侧也可以使用控制系统进行改变。

图3是一个实施方案中处于陆地配置的可转换多模式运载工具2的等距视图。在一个实施方案中，在陆地或地面模式下，轮子将定向在垂直于或接近垂直于运载工具主体平面的平面中，使得每个轮子接触地面。轮子10可以处于垂直平面中，或者接近垂直，或者处于保持轮子与地面接触的角度，并且推进单元的旋转推进轴线将基本上是水平的。在陆地或地面模式下，运载工具可以向前或向后移动，并且可以通过对运载工具不同侧的不同轮子的不同推力或通过改变轮子平面的取向来实现转向。还可以使用不同的或附加的机械系统来实现受控的机械转向运动，包括但不限于一个或多个电机、齿轮、联动装置、伺服电机等。在该实施方案中，起落架6具有定位臂14以与内轮缘40接合，但仍使轮子10能够自由旋转。在一个优选实施方案中，定位臂14包括摩擦减小元件22，摩擦减小元件22可与内轮缘40接触但仍提供低摩擦运动。在一个实施例中，摩擦减小元件22可包括一个或多个滚珠、轴承或球柱塞。在特定实施方案中，当定位臂14从运载工具平面旋转到垂直平面并且同时连接到推进系统时，定位臂14还可以引导轮子进行接合运动。

图4是处于水中配置的一个实施方案中的多模式可转换运载工具的等距视图。在一个实施方案中，运载工具可以是中性浮力的，或者接近中性浮力的。运载工具还可以采用不同的前向侧面，这意味着运载工具的不同侧面可以面向行驶方向定向。这可以根据需要以相同模式或不同模式来实现。在一个实施方案中，对于水模式，例如水面和水下模式，包括螺旋桨和轮组的不同推进单元可以沿不同取向枢转，其中推进轴线的枢转角度可在垂直和水平之间的任意位置调节。在一个实施方案中，位于运载工具一侧的两个推进单元可以通过枢转电机枢转，使得它们定向在平行于或接近平行于运载工具主体平面的平面中，并且推进轴线垂直于或接近垂直于地面(X侧)，而运载工具主体另一侧的其他推进单元可以定向在垂直于或接近垂直于运载工具主体平面的平面中，使得推进轴线与浮筒(X'侧)成一直线。在该实施方案中，在水中行驶期间，X侧上的前两个螺旋桨/轮组或推进单元将提供运载工具的俯仰和滚转，而X'侧上的第二组推进单元提供推力和偏航。

在所示的实施方案中，运载工具包括在其末端具有浮筒8a、8b的主体。这种浮筒可以用于在水面和水下行驶，并且还可以任选地具有翼型形状，每个浮筒进一步任选地形成机翼以在飞行中产生升力，从而提高运载工具平移飞行的效率。另外，主体可以包括能够在浸没式水下行进期间可控地允许水进入以控制游泳期间的浮力的设备。运载工具还可以具有可拆卸的浮标外壳，以当运载工具浸没时维持与外部系统的通信，外部系统可以包括控制、数据、图像传输和/或卫星通信等，和/或与GNSS的连接。该浮标外壳在飞行、地面和水中模式下可以成为运载工具主体的一部分。浮标还可能由于其浮力而保持漂浮，并在运载工具浸没时从运载工具主体释放。该浮标外壳还可以通过系绳附接到运载工具主体，除了保持浮标外壳例如通过电缆物理地连接到运载工具主体之外，该系绳还可以实现运载工具和浮标外壳之间的动力和数据传输。该系绳可以通过运载工具主体内部或外部的机构，类似于具有弱弹簧的可伸缩电缆卷筒机构，而收集在运载工具主体内部，或者外部、在运载工具主体顶部，或者在运载工具主体的另一部分中，例如在运载工具主体顶部的盒子中，和/或连接到电机。这允许浮标外壳由于其浮力而保持漂浮，而运载工具浸入水中，系绳延伸，从卷轴上松开。可以采用弱弹簧机构，其力与浮标外壳的浮力相比较小，和/或可以是例如步进电机或其他类型的电机和相关编码器的电机。浮标还可具有一个或多个角度传感器、位置传感器或相关系统，用于感测电机轴和/或电缆卷筒中的角度或位置位移。当运载工具上升并且接近浮标外壳时，弹簧机构和/或电机可以使系绳能够被卷入、卷入到主体的内部、或主体的盒部分内部，或者靠近运载工具的主体，能够在运载工具和浮标外壳靠近后拉动外壳并将其重新连接到运载工具主体。所述浮标外壳可以包含例如用于不同数据(例如运载工具、传感器数据等)、例如可以包括但不仅限于视频和摄像机馈送和图像、IR等通信的天线和电子部件，以及用于连接到GNSS的天线和电子部件，并且还可能接收命令控制的天线和电子部件。浮标外壳还可以包含惯性测量单元(IMU)，其可以包括一个或多个陀螺仪、加速计和磁力计，和/或其他传感器和相关系统。相同或重复的传感器系统还可以包含在运载工具主体中。

在运载工具主体中和/或一个或多个浮标外壳中的传感器之间，运载工具可以被配置为可到达并且能够始终进行通信。在一个实施方案中，浮标外壳具有IMU并且运载工具主体还包含附加的IMU和外部压力测量传感器，并且获知电机输出轴和/或卷轴的感测角位移，因此获知从运载工具到水面的释放的系绳的长度，可以运行差分算法，例如递归贝叶斯滤波，例如卡尔曼滤波器算法、扩展卡尔曼算法或粒子滤波器算法，以确定水下运载工具相对于浮标外壳的精确相对位置。在优选实施方案中，可以随时知道浮标外壳的位置，例如通过将GNSS接收天线或无线通信系统与现场或远程操作者结合，这使得能够在任何时候知道水下运载工具的准确位置。

图5是用于多模式运载工具的推进单元中的轮子10和螺旋桨轮毂16实施方案的等距视图。在示出的实施方案中，浮筒8或浮筒状元件的尖端通过支撑臂18连接到旋转元件或螺旋桨轮毂16。连接到螺旋桨轮毂16的是推进电机，该推进电机连接到用于提供动力和旋转到螺旋桨(未示出)的动力单元。还描述了组合轮子10和/或水螺旋桨的一个实施方案。在该构造中，水螺旋桨或轮子10具有以预定的径向变化的入射角的三个轮子叶片24a、24b、24c。每个轮子叶片24a、24b、24c均具有扭转、后掠、锥度和弦，以提供水上和水下操作的推进效率。在该构造中，轮子叶片24a、24b、24c还起到连接轮子轮毂38的辐条的功能，以为轮子10提供支撑。应当理解，轮子优选地具有至少三个轮子叶片，但可以具有少至一个或两个，也可以是三个以上的轮子叶片。在这种情况下，轮子10被示出为具有完全沿着轮子直径延伸的完整轮缘，其用作轮轨并且通过轮子叶片24a、24b、24c连接至轮子轮毂38。

还示出了内轮缘40，其用于增加轮子10结构和/或水螺旋桨元件或轮子叶片的结构完整性和稳定性，同时还在连接到电机并随之旋转时提供用于轮子和/或水螺旋桨元件的旋转的引导装置。值得注意的是，当轮子具有内轮缘40时，轮子叶片可以在轮子轮毂38和内轮缘40之间以及内轮缘40和外轮缘42之间的各个位置处延伸，并且可以不一定从轮子轮毂38到外轮缘42是连续的。在运载工具不希望地面模式的不同构造中，轮子10可以简单地包括翼型轮子叶片，而没有外轮缘42，或者根本不存在翼型轮子叶片，因为如果不需要飞行模式，则可能不存在飞行螺旋桨，或者如果不需要水中模式，则可能不存在水上螺旋桨。内轮缘还可用于帮助维持这些元件的稳定的旋转平面。具体地，当轮子处于用于地面运动的垂直或准垂直位置时，内轮缘可被定位成与起落架接触，起落架具有任选的定位臂以提供额外的支撑。起落架或任选的定位臂还可包括一个或多个低摩擦连接点，以允许轮子10自由转动，同时仍提供结构支撑。具体地，一个或多个滚子元件，例如滚珠滚子、轴承、滚珠柱塞或其他类型的滚子元件，可以定位在起落架或定位臂上的连接点处，或者定位在轮子的内缘或外缘上，以减少轮子和/或水螺旋桨转动时的摩擦。在所描绘的配置中，在轮子和/或水螺旋桨盘中留有相当大的自由空间，以使得自由空气能够流过其中，这是由飞行螺旋桨在空中模式下旋转时产生的。

轮子轮毂38和螺旋桨轮毂16被示出为在空中模式下断开。在一个实施方案中，在连接位置，轮子轮毂38上的齿或突出部或空腔与螺旋桨轮毂16上的空腔和/或齿或突出部接合，以功能性地连接这两个部件，使得供给到螺旋桨轮毂16的动力被传递到轮子轮毂38。轮子轮毂的内径略大于电机的外径。这样，除非齿啮合，否则轮子轮毂不会被迫随电机一起旋转。将轮子轮毂与螺旋桨轮毂连接的其他接合装置也是可以想到的，例如使用磁体、或弹簧、叉、桨叶、离合元件或其他元件。在一个实施方案中，轮子可以松散地连接至螺旋桨和/或提供产生较慢旋转、打滑的齿轮比，例如通过离合器片、齿轮拱、行星齿轮或啮合齿。齿轮比还可以根据需要提供更多或更少的扭矩，或者还可以例如通过应用诸如桨叶或叉的离合器来接合齿轮机构。

图6是推进单元44中的螺旋桨轮毂和轮子连接实施方案的特写侧视图。推进单元的主体内部的电机可以包括或连接到螺旋桨轮毂16，其中螺旋桨轮毂齿34具有适当尺寸的间隙以与轮子轮毂齿36接合。当推进单元从飞行配置枢转而使得推进旋转轴线20在垂直位置处于A-A'处到推进轴线的向下或更水平的位置时，桨叶26可以提供支撑和/或压力以使螺旋桨轮毂齿34与轮子轮毂齿36接合。在水模式配置中，水螺旋桨和/或轮子处于垂直或近似垂直的平面中，桨叶可以支撑轮子轮毂与螺旋桨轮毂16的接合。当齿被推入配合结构中的空腔中时，电机单元也连接至轮子10，轮子10与电机一起移动。相反，在最佳实施方案中，当推进单元相对于前述推进单元沿相反方向旋转时，具有水上推进轮子叶片的轮子与电机/动力单元断开。

图7A是螺旋桨轮毂16和轮子轮毂38连接实施方案的倾斜等距视图。在该图中，轮子充当水螺旋桨。轮子轮毂上的轮子轮毂齿被推入螺旋桨轮毂中的螺旋桨轮毂齿之间的空腔，该螺旋桨轮毂包括在电机中或附接到电机，同时支撑臂和附接的推进单元从飞行配置旋转至陆地和/或水上操作配置，在飞行配置中，电机单元轴线与垂直轴线对齐或大致对齐，在陆地和/或水上操作配置中，水螺旋桨和/或轮子处于大致垂直或垂直的平面中，在这种情况下，与飞行配置具有小旋转角。

图7B是连接到轮子轮毂38的螺旋桨轮毂的另一个倾斜等距视图。该图示出了轮子/水螺旋桨轮毂的齿被完全推入螺旋桨轮毂16中的齿之间的空腔中，螺旋桨轮毂16包括在电机中或附接到电机上，以获得比上图更大的与飞行配置的旋转角度。在这种情况下，轮子和/或水螺旋桨连接到电机，并随之旋转。

图8A、图8B、图8C和图8D描绘了可能的实施方案，更详细地和特写地示出了图7A和图7B中呈现的过程。在图8A中，推进单元44被示出为处于飞行配置，其中推进电机的推进轴线A-A'是垂直的或近似垂直的。在该构造中，轮子或水螺旋桨12的轮子轮毂齿36与螺旋桨轮毂16中的螺旋桨轮毂齿34之间的空腔脱离接合。螺旋桨轮毂与推进单元中的电机接合，推进单元包括在电机中或附接到电机上，因此轮子和/或水螺旋桨没有连接到电机上并且不随电机一起移动。

在图8B、图8C和图8D中，示出了支撑臂和附接的推进单元沿着枢转轴线(用逆时针箭头示出)的枢转旋转运动，其中轮子/水螺旋桨轮毂的齿被推动到螺旋桨轮毂中的空腔的内部，螺旋桨轮毂包括电机中或附接到电机上。轮子和/或水螺旋桨由此连接至电机并随其旋转。桨叶26的连接提供了用于齿的接合的引导装置以及压力以促进螺旋桨轮毂与轮子轮毂的接合。图8D示出了处于陆地操作配置的推进单元(并且对于一些处于水上操作配置的此类推进单元)，其中电机的推进轴线A-A'是水平的或近似水平的，并且轮子和/或水螺旋桨处于垂直位置或近似处于垂直位置，准备旋转以用于陆地、水上或水下推进。对桨叶26的动作进行说明。

图9是枢转电机和枢转轴的等距视图。枢转电机控制螺旋桨轴线与运载工具主体之间的角度，以将螺旋桨和轮子定位在运载工具模式的所需配置处。可以使用伺服电机、步进电机、直流或交流电机等，其输出轴直接连接到枢转轴，或通过变速箱和/或其他机械系统连接。机械系统可以包括蜗杆，蜗杆又与蜗轮啮合。在一种可能的构造中，蜗杆与包含它的浮筒的纵向方向对齐，而蜗轮连接到枢转轴，横向于蜗杆和浮筒或支撑臂。在另一个实施方案中，可以使用导螺杆机构来代替蜗杆、或蜗轮、或伺服器、或任何其他齿轮、或机械系统。使用蜗杆、蜗轮和/或导螺杆可能是有利的，因为当力施加到蜗轮或导螺杆中的螺母时这些机械系统不会移动。这进一步实现了节能，因为连接到蜗杆和/或导螺杆的电机不需要总是被启动或供电，因此不需要消耗任何能量来抵消施加到支撑臂的任何外力以维持推进单元的期望的枢转角度。例如，在推进单元与外部物体的碰撞事件期间、在飞行中或水上或水下的湍流期间、或者在运载工具在不平坦和/或不规则的地面上旋转时的轮子碰撞期间，这是特别有用的。然后，枢转轴连接至结构和/或推进单元，以实现不同运载工具操作模式之间的枢转旋转。还可以应用另外的电机或机械系统，以及命令不同的旋转轴线，以在一种、所有或不同模式内改变所施加的力并因此改变所施加的和所需的推进力的方向(例如还提供稳定性、路径跟踪、转向等)。这些可以应用于一个或多个推进单元。

图10A和图10B示出了轮子/水螺旋桨的两个可能的实施方案，其中具有不同数量的轮子叶片24或具有不同形状的辐条。轮子叶片可以例如是具有不同弦、锥度、角度(例如入射角、迎角、后掠角、扭转角和前进角)并且可以径向变化的翼型件。图10A示出了由完整轮缘组成的连续轮轨或连续外轮缘42。

图10B示出了不连续的或部分剖开的外轮缘。每个轮子可具有多个辐条，其中用于在水上或水中推进的轮子的辐条是叶片，以在水上和水下提供高效的推进力。在一个实施方案中，每个轮子叶片24还可以是完整的水上螺旋桨叶片，其中螺旋桨叶片的外轮缘42仅由叶片尖端组成。在这种类型的配置中，运载工具可以针对空气和水中的运动进行优化，例如可以在海洋探索期间使用。在水中推进期间，翼型叶片由于旋转期间在推进表面周围形成的压力袋(pressure pocket)而容易发生空化。当尝试使用纯粹为飞行而优化的螺旋桨在水中产生推力时，除了系统效率低下之外，产生的空化可能会损坏这种为空中运行而设计的螺旋桨的叶片。通过专门设计用于水推进的叶片，或者也为此进行优化，空气螺旋桨叶片可以避免因水推进而造成的一些损坏。

图11是用于本发明的多模式可转换运载工具的可能的控制系统的简化流程图。该控制系统可用于在所有操作模式下控制运载工具。在一实施方案中，控制系统包括一个或多个处理器传感器板，其具有运行的一个或多个并行或顺序过程。可以实现中央硬件和/或软件架构，以及外围和/或分散的硬件和/或软件单元。在一个实施例中，每个分散单元可以专用于特定模式的操作和控制，而中央硬件和/或软件控制总体操作、外围单元并执行其他中央功能。控制系统还可以具有双向电机控制器，用于控制推进电机的旋转速度以及改变它们的旋转方向和扭矩以在运载工具操作的空中、陆地和水上模式之间进行调整。它还可以控制模式改变以及实现这种改变的机构和电机/动力单元。来自可用动力源的可用能量以及动力使用可以由控制单元监视和控制。控制系统还可以具有一个或多个微处理器芯片(MPC)、微控制器单元(MCU)、单板计算机(SBC)和/或SoC(片上系统)、惯性测量单元(IMU)以及一个或多个传感器，例如气压传感器、温度传感器、湿度传感器、声音或噪声传感器、光传感器以及基于视觉或图像的传感器。控制系统还可以具有一个或多个通信元件，例如接收器、发射器或接收器/发射器的组合，以从例如远程操作者、中央地面站或远程无线通信接入点接收和/或发射通信，例如802.11Wifi或其他形式的射频或信号通信，其中还可能包括基于卫星的通信。控制单元还可以被配置为基于发送到连接到控制系统的通信元件的外部接收信号，将命令传输到电机和其他机械和电子部件。控制系统还可以以高稳定率提供致动器控制输入，并且还可以控制和操作运载工具中包括的其他传感器和相关系统，其可以包括例如相机、成像、雷达、距离和其他类型的传感器，以及相关系统，其还可以包括专用数据通信系统。

在另一实施方案中，控制系统可以与MPC、MCU、SBC和/或SoC配对，使得能够在没有用户控制的情况下操作并使用位置和/或传感器数据来确定当前环境从而在不同模式之间切换，并据此调整模式(即，在飞行中、陆地上、水上或水下，模式会自动改变)。这也可以通过基于经过训练的机器模型的软件来实现，这些机器模型能够工作以确定当前配置的情况——这可以通过要比较和实现的预编程目标参数、命令、控制和/或任务和/或使用人工智能算法(可能包括神经网络和/或遗传算法等)来实现。这些可能是确定性的或随机的。这可能包括控制命令和数据。重要的步骤/功能/操作可能包括：

SensorData——模拟、数字——例如，GNSS/GPS、位置、遥测传感器，允许给定配置以优化方式运行(例如基于位置的传感器(GNSS/GPS)、惯性传感器数据、气压、温度、物体检测/障碍物回避、图像、雷达)

ConfigurationOutput#N-取决于实施方案中当前启用的配置的数量，具有N个固定输出。

ConfigurationInput——将改变实施方案的配置的硬件、软件请求(例如中断或可以改变的状态值)。如果使用软件中断，这可以通过机器模型来触发，机器模型能够读取传感器数据并确定当前情境并调整实施方案的配置，或者确定在特定时间点或位置之后的预定指令集，以驱动机构电机。CurrentConfiguration——实施方案的当前配置，映射到可以从配置切换(Configuration Toggle)获取的可用输入之一。

一种可能的执行可以以简化的方式表示为：

(始终)

LOOP：

读取SensorData

基于当前相对地面位置、当前相对和绝对(GNSS/GPS)位置坐标来校准实施方案

IF(ThrottleInput或ThrottleInput或RollInput或PitchInput)

读取传感器

基于当前传感器数据校准实施方案(任选：将日志、原始传感器数据和校准后的传感器数据以及传输数据发送到地面站或发射器)

驱动电机(螺旋桨/轮子)

读取ConfigurationInput

IF(ConfigurationInput不是CurrentConfiguration)

IF(ConfigurationInput且SystemStopped)

驱动MechanismMotors

设置ConfigurationOutput#N--#N是给定配置

图12是用于多模式可转换运载工具的示例控制方法的流程图并且示出了硬件和/或软件架构的操作的一个实施方案。用户可以通过例如无线收发器或无线电发射器或通过无线或通过网络系连的软件命令与运载工具交互。在该方法中，考虑当前运动机制、环境或模式的软件和过程。然后控制系统接收来自远程信号或来自运载工具部件内部的输入。如果接收到的输入是要设置运动机构或改变运动模式，则信号被发送到相关推进单元的驱动电机，以将推进单元配置改变为更新的运动机构。如果推进单元已经处于其期望的配置，则控制系统将继续操作并基于例如传感器、无线电、模拟、数字和电机命令来继续监视和校准推进单元。运载工具模式配置可以在运载工具的整个操作过程中根据该方法进行更新。

图13A、图13B和图13C示出了本文提出的运载工具推进单元的不同实施方案。图13A是用于在作为三轴飞行器飞行时以空中模式在空中操作的三个推进单元的配置。图13B是用于以陆地模式作为三轮车在陆地上操作的三个推进单元的配置。图13C是处于水上模式的水上操作配置中的三个推进单元的配置，具有两个推力推进单元和一个俯仰/横滚推进单元。在这些实施方案中，采用三个推进单元，即螺旋桨/轮组。本发明的不同实施方案可以包括不同数量的推进单元。还可以使用单个枢转电机来致动所有推进单元的位置和方向的改变，或者可以使用一个枢转电机来致动一个或多于一个推进单元。这可以通过机械系统来实现，该机械系统在一个实施方案中可以基于多组齿轮机构。例如，一个枢转电机可专用于两个推进单元，而另一枢转电机可专用于另外一个或两个推进单元。通过这种方式，可以更容易地设置例如运载工具的水上配置。

图14A是具有行星齿轮构造的轮子的等距视图。齿轮机械系统也可用于将动力从推进电机和/或螺旋桨传递到轮子。在所示的实施方案中，可以使用行星齿轮系统。在一种示例性行星齿轮配置中，行星齿轮系统可结合到轮子10中，其中行星齿轮48a、48b、48c、48d与外环齿轮50接合。应当理解，行星齿轮系统可包括一个或多个行星齿轮，并且优选地包括三个或更多个行星齿轮。

图14B是具有行星齿轮配置和推进单元的轮子的等距视图。在该实施例中，推进电机被具有轮毂16的轮子包围，轮毂16具有可作为太阳齿轮操作的齿轮元件，该齿轮元件与一个或多个行星齿轮48配合，形成行星齿轮组，该行星齿轮组又与环形齿轮50配合，该环形齿轮50连接到轮子10的外侧。图14B示出了轮子轮毂与推进单元(轮毂和/或螺旋桨轮毂)分离的实施方案，处于空中(或部分水上)模式，其中推进单元轴线指向垂直或准垂直方向，并且螺旋桨和/或轮子位于水平或准水平平面中。如前所述，在这样的实施方案中，轮子轮毂在枢转时将与推进单元(轮毂和/或螺旋桨轮毂)接合，使得推进单元轴线指向水平或准水平方向，并且螺旋桨和/或轮子在垂直或准垂直平面中，用于陆地运动配置。周转圆齿轮系，也称为行星齿轮组，由两个齿轮组成，安装两个齿轮使得其中一个齿轮的中心围绕另一个齿轮的中心旋转。行星架连接两个齿轮的中心，并旋转啮合的行星齿轮和太阳齿轮，使其节圆滚动而不打滑。在这种简化的情况下，太阳齿轮的旋转由推进单元和推进单元电机控制，并且行星齿轮围绕太阳齿轮滚动。所示的示例性行星齿轮系具有在外齿圈或齿圈(有时称为环形齿轮)的圆的内侧上滚动的行星齿轮48，其作为环位于轮子10内部并由轮子叶片24a、24b、24c保持就位。太阳齿轮与行星齿轮48的接合和旋转导致环形齿轮50和轮子10旋转。在该实施方案中，当处于空中模式时，轮子轮毂16上的太阳齿轮可以可逆地断开、连接或松散地连接至行星齿轮48，从而可以任选地选择轮子10的旋转控制。在一些实施方案中，太阳齿轮与行星齿轮何时接合、脱离接合或松散接合的决定将取决于运载工具的运动模式、推进单元的设计、推进元件的设计以及运载工具控制系统及设计的其他方面。齿轮系统能够优化不同元件的旋转速度，以及优化不同元件之间传递的扭矩。

本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请表明了本发明所属领域的技术人员的技术水平，并且通过引用并入本文。本说明书中对任何现有技术的引用不是也不应被视为承认或以任何形式暗示此类现有技术构成公知常识的一部分。

本发明如此描述，显然可以以多种方式改变本发明。这些变化不应被视为偏离本发明的范围，并且对于本领域技术人员来说显而易见的所有这些修改都旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (44)

1.多模式可转换运载工具，包括：

运载工具主体；

多个推进单元，每个推进单元具有推进轴线并且通过支撑臂枢转地连接到所述运载工具主体，所述多个推进单元中的每个推进单元包括：

螺旋桨，所述螺旋桨包括螺旋桨轮毂；

推进电机，所述推进电机连接至所述螺旋桨轮毂，用于使所述螺旋桨轮毂在所述推进轴线上旋转；以及

轮子，所述轮子包括轮子轮毂、至少一个轮子叶片和外轮缘，所述轮子轮毂能够与所述螺旋桨轮毂机械接合并能够绕所述推进轴线旋转；以及

枢转电机，所述枢转电机连接至至少一个推进单元，以调节多个推进单元中的至少一个推进单元相对于所述运载工具主体的枢转位置。

2.根据权利要求1所述的运载工具，其中，当所述推进轴线相对于所述运载工具主体处于垂直或大致垂直位置时，所述螺旋桨轮毂由所述螺旋桨电机独立于所述轮子而旋转，并且当所述推进轴线相对于所述运载工具主体在水平位置或者近似水平位置枢转时，所述螺旋桨轮毂和轮子接合并且所述螺旋桨电机转动所述轮子和螺旋桨。

3.根据权利要求1或2所述的运载工具，其中，每个螺旋桨轮毂能够通过至少一个齿轮连接到所述推进单元中的对应轮子。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的运载工具，其中，所述运载工具包括三个或四个或更多个推进单元。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的运载工具，其中，所述轮子轮毂能够利用磁体、弹簧、叉、桨叶和离合元件中的一种或多种与所述螺旋桨轮毂接合。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的运载工具，其中，所述运载工具主体是铰接的。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的运载工具，其中，所述多个推进单元中的每一个推进单元都具有其自己的枢转电机。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的运载工具，其中，所述轮子包括行星齿轮并且所述轮子轮毂用作所述行星齿轮中的太阳齿轮。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的运载工具，其中，所述螺旋桨轮毂和轮子轮毂具有能啮合的齿。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的运载工具，其中，所述推进单元还包括推进离合器，所述推进离合器被配置成当所述推进轴线枢转于水平位置时向所述轮子施加压力以连接所述螺旋桨和所述轮子。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的运载工具，还包括保持元件，用于当所述推进轴线枢转于垂直或近似垂直位置时将所述轮子保持在与所述螺旋桨断开的位置。

12.根据权利要求1-11中的任一项所述的运载工具，还包括起落架。

13.根据权利要求12所述的运载工具，其中所述起落架还包括定位臂，所述定位臂与所述轮子对齐并且当所述推进轴线枢转于水平或近似水平位置时支撑轮子旋转。

14.根据权利要求1-13中的任一项所述的运载工具，其中，所述运载工具主体在水中具有中性浮力。

15.根据权利要求1-14中的任一项所述的运载工具，其中，每个轮子包括多个轮子叶片。

16.根据权利要求15所述的运载工具，其中，所述多个轮子叶片中的每一个轮子叶片都是构造成用于水上推进的翼型件。

17.根据权利要求1-16中的任一项所述的运载工具，还包括一个或多个传感器、天线、接收器、发射器、通信系统、相机、GNSS系统、GPS系统、气压计、惯性测量单元(IMU)、陀螺仪、加速计、磁力计、数据传输系统、图像传输、货物集装箱或有效负载集装箱。

18.根据权利要求1-17中的任一项所述的运载工具，其中，所述枢转电机包括一个或多个蜗杆蜗轮或导螺杆机构。

19.根据权利要求1-18中的任一项所述的运载工具，还包括附接到一个或多个前推进单元的前浮筒和附接到一个或多个后推进单元的后浮筒。

20.根据权利要求19所述的运载工具，还包括位于所述前浮筒和所述后浮筒之间的一个或多个主体铰接枢轴。

21.根据权利要求18或19所述的运载工具，其中，所述前浮筒和后浮筒中的每一个附接到两个推进单元。

22.用于操作多模式可转换运载工具的方法，所述多模式可转换运载工具包括至少三个推进单元，每个推进单元包括螺旋桨，所述螺旋桨包括螺旋桨轮毂、连接到所述螺旋桨轮毂用于使所述螺旋桨轮毂在所述推进轴线上旋转的推进电机，以及能够与所述螺旋桨机械接合并能够在推进轴线上旋转的轮子，该方法包括：

确定所述运载工具的运动模式；以及

控制连接至一个或多个所述推进单元的至少一个枢转电机，以调整所述至少一个推进单元相对于所述运载工具主体的枢转位置。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述运动模式是空中运动，并且所述推进单元的旋转推进轴线是垂直的或近似垂直的。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述运动模式是陆地的并且所述推进单元的旋转推进轴线是水平的或近似水平的。

25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述运动模式是水上运动，并且所述推进单元中的至少一个推进单元的旋转推进轴线是垂直的或近似垂直的，并且所述推进单元中的至少一个推进单元的旋转推进轴线是水平的或近似水平的。

26.根据权利要求22-25中的任一项所述的方法，还包括：控制所述运载工具的姿态、路径、行进、速度、加速度、物体检测、物体回避以及功率和能量管理中的一项或多项。

27.可转换运载工具，包括：

运载工具主体；

多个推进单元，每个推进单元具有推进轴线并通过支撑臂枢转地连接至所述运载工具主体，所述多个推进单元中的每个推进单元包括螺旋桨，该螺旋桨包括螺旋桨轮毂以及连接至所述螺旋桨轮毂用于使所述螺旋桨轮毂在所述推进轴线上旋转的推进电机；以及

枢转电机，所述枢转电机连接至至少一个推进单元，以调节所述多个推进单元中的至少一个推进单元相对于所述运载工具主体的枢转位置。

28.根据权利要求27所述的运载工具，其中，所述螺旋桨被优化用于空气和水中的推进操作。

29.根据权利要求27或28所述的运载工具，其中，每个推进单元还包括轮子，所述轮子包括轮子轮毂、至少一个轮子叶片和外轮缘，所述轮子轮毂能够与所述螺旋桨轮毂机械地接合并且能够在所述推进轴线上旋转。

30.根据权利要求29所述的运载工具，其中，所述轮子包括行星齿轮并且所述轮子轮毂用作所述行星齿轮中的太阳齿轮。

31.根据权利要求29或30所述的运载工具，其中，所述螺旋桨轮毂和轮子具有能啮合的齿。

32.根据权利要求29-31中的任一项所述的运载工具，其中所述轮子包括被配置用于水上推进的多个翼型轮子叶片。

33.根据权利要求29-32中的任一项所述的运载工具，其中，当所述推进轴线相对于所述运载工具主体处于垂直或大致垂直位置时，所述螺旋桨轮毂由所述螺旋桨电机独立于所述轮子而旋转，并且当所述推进轴线相对于所述运载工具主体枢转于水平或近似水平位置时，所述螺旋桨轮毂和轮子接合，并且所述螺旋桨电机转动连接的轮子和螺旋桨轮毂。

34.根据权利要求29-33中的任一项所述的运载工具，其中，每个螺旋桨轮毂通过至少一个齿轮连接至所述推进单元中的相应轮子。

35.根据权利要求29-34中的任一项所述的运载工具，其中，所述推进单元还包括推进离合器，所述推进离合器被配置为当所述推进轴线枢转于水平位置时向所述轮子施加压力以连接所述螺旋桨和所述轮子。

36.根据权利要求27-35中的任一项所述的运载工具，其中，所述运载工具包括三个或四个或更多个推进单元。

37.根据权利要求27-36中的任一项所述的运载工具，其中，所述运载工具主体是铰接的。

38.根据权利要求27-37中的任一项所述的运载工具，其中，所述多个推进单元中的每一个推进单元都具有其自己的枢转电机。

39.根据权利要求27-38中的任一项所述的运载工具，还包括起落架。

40.根据权利要求27-39中的任一项所述的运载工具，其中，所述运载工具主体在水中具有中性浮力。

41.根据权利要求27-40中的任一项所述的运载工具，还包括一个或多个传感器、天线、接收器、发射器、通信系统、相机、GNSS系统、GPS系统、气压计、惯性测量单元(IMU)、陀螺仪、加速计、磁力计、数据传输系统、图像传输、货物集装箱或有效负载集装箱。

42.根据权利要求27-41中的任一项所述的运载工具，其中，所述枢转电机包括一个或多个蜗杆蜗轮或导螺杆机构。

43.根据权利要求27-42中的任一项所述的运载工具，还包括附接至一个或多个前推进单元的前浮筒和附接至一个或多个后推进单元的后浮筒。

44.根据权利要求27-43中的任一项所述的运载工具，其中，所述前浮筒和后浮筒中的每一个附接到两个推进单元。