DE102019128097B4

DE102019128097B4 - Control device for a drone

Info

Publication number: DE102019128097B4
Application number: DE102019128097.4A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Ammann; Stefan Krause
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2039-10-18
Also published as: DE102019128097A1

Abstract

Steuervorrichtung (100) zur Steuerung einer Drohne (200) mit einer Steuerstange (101) mit einem ersten Steuerstangenende (102) und einem zweiten Steuerstangenende (103), mindestens einer ersten Steuerleine (110), die mit einem ersten Ende (111) mit dem ersten Steuerstangenende (102) wirkverbunden ist und mindestens einer zweiten Steuerleine (120), die mit einem ersten Ende (121) mit dem zweiten Steuerstangenende (103) wirkverbundenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (100) eine Mehrzahl von Meßsensoriken (141, 142, 143) aufweist, wobei die erste Steuerleine (110) mit einer ersten mit der Drohne (200) wirkverbundenen Meßsensorik (141) und die zweite Steuerleine (120) mit einer zweiten mit der Drohne (200) wirkverbunden Meßsensorik (142) wirkverbunden ist und über die erste Steuerleine (110) und die zweite Steuerleine (120) Steuerimpulse an die erste und zweite Meßsensorik (141, 142) weiterleitbar sind, wobei die erste und die zweite Meßsensorik (141, 142) dazu eingerichtet sind, die Drohne (200) zu steuern.Control device (100) for controlling a drone (200) with a control rod (101) with a first control rod end (102) and a second control rod end (103), at least one first control line (110), which with a first end (111) with the first control rod end (102) is operatively connected and at least one second control line (120) which is operatively connected with a first end (121) to the second control rod end (103), characterized in that the control device (100) has a plurality of measuring sensors (141, 142, 143), the first control line (110) being operatively connected to a first measuring sensor system (141) operatively connected to the drone (200) and the second control line (120) being operatively connected to a second measuring sensor system (142) operatively connected to the drone (200) and via the first control line (110) and the second control line (120) control pulses can be passed on to the first and second measuring sensors (141, 142), the first and second measuring sensors (141, 142) being used for this purpose are set up to control the drone (200).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Drohne und ein Verfahren zur Steuerung einer Drohne. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drohne mit entsprechender Steuervorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung für eine Drohne und ein Verfahren zur Steuerung einer Drohne im Kontext von Droneboarding.The invention relates to a control device for a drone and a method for controlling a drone. The invention also relates to a drone with a corresponding control device. In particular, the invention relates to a control device for a drone and a method for controlling a drone in the context of drone boarding.

Der Bedarf an dieser Erfindung stammt aus dem Sport des Kitesurfens.The need for this invention stems from the sport of kitesurfing.

Begrifflich sei hierzu erläutert:Conceptually, the following is explained:

Unter einer Drohne wird hier und im Folgenden ein unbemanntes Luftfahrzeug (englisch drone oder unmanned aerial vehicle, UAV, oder Unmanned Aircraft System, UAS; die Begriffe werden im Folgenden synonym verwendet) verstanden, also ein Luftfahrzeug, das ohne eine an Bord befindliche Besatzung automatisch durch einen Computer oder vom Boden über eine Fernsteuerung betrieben und navigiert werden kann. Insbesondere werden hier und im Folgenden unter einer Drohne solche für den Freizeitgebrauch verstanden. Solche Drohnen können als Drehflügler, beispielsweise als Multikopter, ausgeführt sein. Dabei handelt es sich um ein Fluggerät, bei dem mehrere Rotoren für Auftrieb sorgen. Der Begriff Multikopter ist der Überbegriff für alle Fluggeräte dieser Art, im Detail unterscheiden sich die Bezeichnungen an der Anzahl der Rotoren: Tricopter beispielsweise weisen drei Rotoren, Quadrocopter vier Rotoren, Hexacopter sechs Rotoren, etc., auf. Grundsätzlich ist ein Multikopter aerodynamisch instabil, und setzt daher eine ausgeklügelte Computertechnik zur Flugstabilisierung voraus. Ein Multikopter erzeugt durch die mehreren nach unten wirkenden Rotoren oder Propeller Auftrieb und durch Neigung der Rotorebene auch Vortrieb. Multikopter können senkrecht starten und landen.Here and in the following, a drone is understood to mean an unmanned aircraft (drone or unmanned aerial vehicle, UAV, or Unmanned Aircraft System, UAS; the terms are used synonymously below), i.e. an aircraft that operates automatically without a crew on board operated and navigated by a computer or from the ground via a remote control. In particular, here and in the following, a drone is understood to be a drone for recreational use. Such drones can be designed as rotary wing aircraft, for example as multicopters. It is an aircraft with several rotors providing lift. The term multicopter is the umbrella term for all aircraft of this type, the names differ in detail based on the number of rotors: tricopters, for example, have three rotors, quadrocopters four rotors, hexacopters six rotors, etc. Basically, a multicopter is aerodynamically unstable and therefore requires sophisticated computer technology for flight stabilization. A multicopter generates lift through the multiple rotors or propellers acting downwards and also propulsion through the inclination of the rotor plane. Multicopters can take off and land vertically.

Kitesurfen, auch Kiteboarden oder Lenkdrachensegeln genannt, ist ein relativ junger Trendsport. Dabei steht der Sportler auf einem Brett, das Ähnlichkeit mit einem kleinen Surfbrett oder Wakeboard aufweist, und wird von einem Lenkdrachen (engl. kite) über das Wasser gezogen. Ein Ableger dieser Sportart ist auch das Snowkiten. In diesem Fall wird der Sportler auf einem Snowboard oder auf Skiern über eine verschneite Fläche gezogen. Beide Sportarten sind stark vom Wind abhängig, da dieser dem Lenkdrachen den Auftrieb und die Zugkraft verleiht. Bei wenig Wind sind diese Sportarten mit aktueller Ausrüstung nicht auszuführen.Kitesurfing, also known as kiteboarding or stunt kite sailing, is a relatively young trend sport. The athlete stands on a board that is similar to a small surfboard or wakeboard and is pulled over the water by a kite. Snowkiting is also an offshoot of this sport. In this case, the athlete is pulled over a snow-covered surface on a snowboard or on skis. Both sports are heavily dependent on the wind, as this gives the stunt kite its lift and pulling power. When there is little wind, these sports cannot be carried out with up-to-date equipment.

Um auch ohne Wind die Sportarten auszuführen, ist eine andere Quelle für die benötigte Zugkraft nötig. Diese kann zum Beispiel von einer Drohne kommen. Aktuell ist in verschiedenen Videoclips im Internet zu sehen, wie Menschen auf Snowboards bzw. Wakeboards von Drohnen gezogen und sogar vom Boden abheben gelassen werden. In den bekannten Beispielen hat der gezogene Wakeboard-Fahrer allerdings keine Kontrolle über die Drohne. Die Drohne wird durch eine zweite Person gesteuert bzw. kontrolliert.In order to be able to perform the sports without wind, another source of the required tractive force is necessary. This can come from a drone, for example. You can currently see in various video clips on the Internet how people on snowboards or wakeboards are pulled by drones and even let them take off from the ground. In the known examples, however, the towed wakeboarder has no control over the drone. The drone is controlled or controlled by a second person.

So sind bekannte Kontroll-Konzepte für Drohnen meist über eine normale Funk-Fernbedienung realisiert. Es sind auch Konzepte bekannt, bei denen eine Drohne über Bluetooth oder WLAN mit einem Smartphone oder Computer gesteuert wird. Außerdem sind automatisch fliegende Drohnen bekannt.Well-known control concepts for drones are usually implemented using a normal radio remote control. Concepts are also known in which a drone is controlled via Bluetooth or WLAN with a smartphone or computer. In addition, automatically flying drones are known.

Für das Kitesurfen sind Steuerkonzepte über eine Lenkstange (engl. Bar) bekannt. Der Sportler ist über eine oder mehrere Flugleine, die die Zugkraft des Kites auf den Sportler überträgt, und eventuell eine Sicherheitsleine mit dem Kite verbunden. Zusätzlich ist eine Bar über 20-30 m lange Steuerleinen mit dem Kite verbunden und ermöglicht dessen Steuerung hinsichtlich der Richtung und der Kraftentwicklung durch den Sportler. Es werden drei Bar-Systeme mit einer unterschiedlichen Anzahl von Leinen unterschieden: Beim Vierleiner sind zwei Leinen, die Flugleinen, für die Übertragung der Zugkräfte zuständig. Diese werden in der Mitte zur sogenannten Depower-Leine zusammengeführt und über eine zentrale Durchführung in der Bar sowie einer Schlaufe am Ende an einem Haken an einem Trapez, das der Sportler trägt und das die Zugkräfte des Kites auf den Sportler überträgt, befestigt. Die anderen zwei Leinen sind die Steuer- oder auch Bremsleinen und werden links und rechts an den Enden der Bar befestigt. Sie ermöglichen weitere aerodynamische Manipulationen wie Lenken, Anstellwinkel verändern oder Anbremsen des Kites.Control concepts using a handlebar (bar) are known for kitesurfing. The athlete is connected to the kite via one or more flying lines, which transmit the pulling force of the kite to the athlete, and possibly a safety line. In addition, a bar is connected to the kite via 20-30 m long control lines and enables the kite to be controlled in terms of direction and strength development by the athlete. A distinction is made between three bar systems with a different number of lines: In the case of four-line lines, two lines, the flying lines, are responsible for the transmission of the tensile forces. These are brought together in the middle to form a so-called depower line and attached via a central lead-through in the bar and a loop at the end to a hook on a harness that the athlete wears and that transfers the tensile forces of the kite to the athlete. The other two lines are the steering or brake lines and are attached to the left and right of the ends of the bar. They enable further aerodynamic manipulations such as steering, changing the angle of attack or braking the kite.

Beim Fünfleiner ist die fünfte Leine zentral oder als „Y“ an der Vorderkante („Fronttube“) des Kites befestigt. Der Drachen kann durch Zug an dieser Leine drucklos auswehen, was einen Gewinn an Sicherheit bedeutet. Beim Start aus dem Wasser hilft sie außerdem, durch Umklappen des Drachen diesen in eine günstige Startposition zu bringen. Eine trimmbare fünfte Leine dient der Stabilisierung des Drachenprofils und erweitert somit den nutzbaren Windbereich.With the five-line liner, the fifth line is attached centrally or as a “Y” to the front edge (“front tube”) of the kite. The kite can blow without pressure by pulling on this line, which means an increase in safety. When taking off from the water, it also helps to bring the kite into a convenient starting position by folding it down. A trimmable fifth line serves to stabilize the kite profile and thus expands the usable wind range.

Ein Zweileiner hat nur zwei Steuerleinen und keine Flugleinen. Diese lassen nur ein Drehen des Kites durch Anwinkeln der Bar zu. Ein Einstellen der Zugkraft (das sogenannte Depowern) ist hier nicht an der Bar möglich. Auch wird die Zugkraft direkt über die Bar, welche der Sportler in den Händen hält, übertragen.A two-liner has only two steering lines and no flying lines. These only allow the kite to be turned by angling the bar. Adjusting the pulling force (so-called depower) is not possible here at the bar. The pulling force is also transmitted directly via the bar that the athlete is holding in his hands.

Durch ein Zusammenwirken der zwei Steuerleinen mit der oder den Flugleinen kann der Anstellwinkel des Kites verändert werden. Hierzu wird die Längendifferenz zwischen den Steuer- und den Flugleinen verändert, indem die Bar ohne zu verkanten an den Körper des Sportlers herangezogen wird, wobei sich die Längendifferenz zwischen der an dem Körper des Sportlers befestigten Flugleine und der an der Bar befestigten Steuerleinen verkleinert, und umgekehrt.Due to the interaction of the two control lines with the flight line or lines, the The angle of attack of the kite can be changed. For this purpose, the difference in length between the control lines and the flying lines is changed by pulling the bar against the body of the athlete without tilting, whereby the length difference between the flying line attached to the body of the athlete and the control lines attached to the bar is reduced, and vice versa.

Aus beispielsweise den US-amerikanischen Offenlegungsschriften US 4 892 272 A , US 2007 / 0 120 016 A1 , US 8 398 030 B2 , US 7 621 485 B2 und US 6 513 759 B2 sind Flugdrachen mit einem Segel mit einem linken und einem rechten Flügelteil, bekannt, wobei die Flügelteile jeweils mit einem Gestell verbunden sind, wobei das Gestell ein Vorderkantenstützglied und linke und rechte Flügelverstrebungsglieder aufweist, die verbunden sind mit dem Vorderkantenstützglied und im Winkel dazu abstehen. Der Drachen ist gekennzeichnet durch das Vorsehen einer Verankerungseinrichtung mit einem linken Flügelseilabschnitt, der mit dem linken Flügelverstrebungsglied an zwei beabstandeten Punkten verbunden ist, und einem rechten Flügelseilabschnitt, der mit dem rechten Flügelverstrebungsglied an zwei beabstandeten Punkten verbunden ist. Dabei besitzt die Verankerungseinrichtung weitere Abschnitte, die den rechten und den linken Flügelseilabschnitt mit dem Vorderkantenstützglied an dessen jeweiligen Enden und im Mittelteil verbinden. Hierdurch ist ein Flugdrachen erhältlich, der zu Links- und Rechtswendungen, kontinuierlicher Steuerung der Geschwindigkeit, Rückwärtsflug, augenblicklichem Stopp und einem nur durch die Tragflächenspannweite begrenzten Wendekreis fähig ist.From, for example, the US published documents U.S. 4,892,272 A , US 2007/0 120 016 A1 , US 8 398 030 B2 , US 7 621 485 B2 and US 6 513 759 B2 are known kites with a sail with a left and a right wing part, the wing parts are each connected to a frame, the frame having a leading edge support member and left and right wing strut members connected to the leading edge support member and protruding at an angle thereto. The kite is characterized by the provision of an anchoring means having a left wing strut section connected to the left wing strut member at two spaced apart points and a right wing cable section connected to the right wing strut member at two spaced apart points. The anchoring device has further sections which connect the right and left wing cable sections to the leading edge support member at its respective ends and in the middle part. This provides a kite that is capable of left and right turns, continuous speed control, backward flight, instant stop and a turning circle limited only by the wing span.

Ähnliche Konstruktionen von Kites und Steuerungsvorrichtungen für Kites sind beispielsweise aus den US-amerikanischen Offenlegungsschriften US 2007 / 120 016 A1 , US 2004 / 065 780 A1 oder US 4 892 272 A .Similar constructions of kites and control devices for kites are for example from the US-American published documents US 2007/120 016 A1 , US 2004/065 780 A1 or U.S. 4,892,272 A .

Im Allgemeinen werden Drohnen über eine Fernsteuerung von einem Piloten kontrolliert und gesteuert. Das bedeutet für das Droneboading, dass die Person, die von einer solchen Drohne gezogen wird, keinen Einfluss auf die Bewegungen der Drohne hat. Außerdem sind immer mindestens zwei Personen nötig zur Ausführung dieser Sportart.In general, drones are controlled and controlled by a pilot via a remote control. For drone boarding, this means that the person being pulled by such a drone has no influence on the drone's movements. In addition, at least two people are always required to practice this sport.

An dem Stand der Technik ist beispielsweise die europäische Offenlegungsschrift EP 3 572 898 A1 bekannt, die eine allgemeine Möglichkeit, ein Transportgerät durch gefesselte unbemannte Luftfahrzeuge zu ziehen, beschreibt, wobei die Steuerung durch Konzepte der Gewichtsverlagerung oder Bedienelemente ähnlich eines Motorrades realisiert sind, was für die Nutzung in realen Bedingungen, bei denen man die Situation eines Kitesurfers imitieren will, nicht tauglich ist. Die US-amerikanische Offenlegungsschrift US 2018 / 0 346 115 A1 beschreibt ein Steuerungskonzept, bei dem Steuer- und Flugleinen eine Lenkstange mechanisch mit dem Fluggerät verbinden. Ein Zug auf einer der Steuerleinen führt damit zu einer Veränderung der Fluglage. Durch die Manipulation der Fluglage entsteht die latente Gefahr des Absturzes, da der Steuerer die Fluglage soweit verändern kann, das der generierter Auftrieb unter das erforderliche Maß abfallen kann und die Drohne somit abstürzt. Dieses Konzept verhindert die Nutzung einer Regelung der Fluglage durch einen entsprechende State-of-the-Art Flugregler, da die Interaktionen des Steuers als ständige Störungen interpretiert werden müssten und macht das unbemannte Luftfahrzeug damit in der Praxis schwer kontrollierbar. In der internationalen Offenlegungsschrift WO 2019 / 097 094 A1 wird ein Steuerkonzept beschrieben, bei dem Bedienelemente für die Kontrolle von Zugrichtung und -stärke in einer Lenkstange integriert sind. Damit ist die Möglichkeit der Steuerung durch die gezogene Person gegeben. Jedoch widerspricht diese dem intuitiven Bedienkonzept eines normalen Lenkdrachens. Auch ist durch eine Funkstrecke von der Lenkstange zum unbemannten Luftfahrzeug eine zusätzliche Latenz in der Regelung und eine Sicherheitsschwachstelle gegeben.The European patent application, for example, is in the state of the art EP 3 572 898 A1 known, which describes a general possibility of pulling a transport device through tied up unmanned aerial vehicles, the control being implemented through concepts of weight shifting or operating elements similar to a motorcycle, which is suitable for use in real conditions in which one wants to imitate the situation of a kitesurfer , is not suitable. The US published patent application US 2018/0 346 115 A1 describes a control concept in which control and flight lines mechanically connect a handlebar to the aircraft. A pull on one of the steering lines leads to a change in the flight attitude. Manipulating the flight position creates the latent risk of falling, as the controller can change the flight position to such an extent that the generated lift can drop below the required level and the drone thus crashes. This concept prevents the use of a control of the flight attitude by a corresponding state-of-the-art flight controller, since the interactions of the controls would have to be interpreted as constant disturbances and thus makes the unmanned aircraft difficult to control in practice. In the international published application WO 2019/097 094 A1 a control concept is described in which operating elements for controlling the direction and strength of the pull are integrated in a handlebar. This gives the possibility of control by the person being pulled. However, this contradicts the intuitive operating concept of a normal stunt kite. A radio link from the steering rod to the unmanned aircraft also provides additional latency in the control and a security weak point.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuervorrichtung für eine Drohne und ein Verfahren zur Steuerung einer Drohne, insbesondere im Kontext von Droneboarding anzugeben, womit die Drohne durch den Sportler selbst steuerbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drohne mit entsprechender Steuervorrichtung.The object of the invention is therefore to specify a control device for a drone and a method for controlling a drone, in particular in the context of drone boarding, with which the drone can be controlled by the athlete himself. The invention also relates to a drone with a corresponding control device.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Steuervorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10. Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 12 bis 14. Zuletzt wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Drohne gemäß Anspruch 15 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a control device having the features of independent claim 1. Advantageous developments of the control device emerge from the subclaims 2 to 10. Furthermore, the object of the invention is achieved by a method according to claim 11. Advantageous further developments of the method emerge from the dependent claims 12 to 14. Finally, the object of the invention is achieved by a drone according to claim 15.

Die erfinderische Steuervorrichtung zur Steuerung einer Drohne weist eine Steuerstange mit einem ersten Steuerstangenende und einem zweiten Steuerstangenende auf. Weiterhin weist die Steuervorrichtung mindestens eine erste Steuerleine, die mit einem ersten Ende mit dem ersten Steuerstangenende wirkverbunden ist und mindestens eine zweite Steuerleine, die mit einem ersten Ende mit dem zweiten Steuerstangenende wirkverbundenen ist, auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung eine Mehrzahl von Meßsensoriken aufweist, wobei die erste Steuerleine mit einer ersten mit der Drohne wirkverbundenen Meßsensorik und die zweite Steuerleine mit einer zweiten mit der Drohne wirkverbunden Meßsensorik wirkverbunden ist und über die erste Steuerleine und die zweite Steuerleine Steuerimpulse an die erste und zweite Meßsensorik weiterleitbar sind, wobei die erste und die zweite Meßsensorik dazu eingerichtet sind, die Drohne zu steuern. Die Steuerstange kann dabei eine aus dem Kitesurfen bekannte Bar sein. Die Steuerung kann wie aus dem Kitesurfen bekannt erfolgen. Die Drohnensteuerung erfolgt über die Meßsensoriken, an die der Sportler mit den an der Bar befestigten Steuerleinen Steuerimpulse aufprägen kann. Hierdurch kann der Sportler der Drohne aufprägen, in welche Richtung diese fliegt und mit welcher Kraft sie dabei den Sportler ziehen soll. Damit ist der Sportler selbst in der Lage, die Drohne zu steuern.The inventive control device for controlling a drone has a control rod with a first control rod end and a second control rod end. Furthermore, the control device has at least one first control line, which is operatively connected with a first end to the first control rod end and at least one second control line, which is operatively connected with a first end to the second control rod end, and is characterized in that the control device has a plurality of Having measuring sensors, the first control line having a first measuring sensor system which is operatively connected to the drone and the second control line having a second to the drone operatively connected measuring sensor system is operatively connected and via the first control line and the second control line control pulses can be passed on to the first and second measuring sensors, the first and second measuring sensors being set up to control the drone. The control rod can be a bar known from kitesurfing. The control can be carried out as known from kitesurfing. The drone is controlled via the measuring sensors to which the athlete can apply control impulses with the control lines attached to the bar. This allows the athlete to tell the drone in which direction it is flying and with what force it should pull the athlete. This enables the athlete to control the drone himself.

Begrifflich sei dazu erläutert:Conceptually, the following is explained:

Unter einer Steuerstange ist hier eine Stange zum Steuern der Drohne zu verstehen. Diese kann ähnlich oder sogar identisch der aus dem Kitesurfsport bekannten Bar sein, d.h. beispielsweise auch als zwei Handles ausgeführt sein. Die Steuerstange ist stangenförmig im Wesentlichen in einer Richtung ausgedehnt. Dabei kann die Länge der Steuerstange ca. 50 cm betragen. Die Steuerstange weist an ihren Enden Befestigungsmöglichkeiten für Steuerleinen auf. In der Mitte kann die Steuerstange einen Durchlass für eine Flugleine aufweisen, so dass eine Flugleine durch die Steuerstange hindurchführbar ist, ohne dass die Flugleine im Betrieb in Flugleinenrichtung eine Kraft auf die Steuerstange ausübt.A control rod is to be understood here as a rod for controlling the drone. This can be similar or even identical to the bar known from kitesurfing, i.e. it can also be designed as two handles, for example. The control rod is rod-shaped extended essentially in one direction. The length of the control rod can be approx. 50 cm. The control rod has attachment options for control lines at its ends. In the middle, the control rod can have a passage for a flying line, so that a flying line can be passed through the control rod without the flying line exerting a force on the control rod in the direction of the flying line during operation.

Eine Steuerleine ist eine Leine, die zwischen einem Ende der Steuerstange und einer Meßsensorik verläuft und über die Steuerimpulse vom Sportler auf die Drohne übertragbar sind. Über ein Anwinkeln bzw. Strecken der Arme, mit denen der Sportler die Steuerstange hält, kann der Sportler die wirksame Länge der Steuerleine im Verhältnis zu Flugleine ändern und damit Steuerimpulse an die Drohne übertragen.A control line is a line which runs between one end of the control rod and a measuring sensor system and which can be transmitted from the athlete to the drone via the control pulses. By bending or stretching the arms with which the athlete holds the control rod, the athlete can change the effective length of the control line in relation to the flight line and thus transmit control impulses to the drone.

Eine Flugleine überträgt die Zugkraft der Drohne auf den Sportler. Üblicherweise wird die Flugleine in einem Trapez eingehakt, das der Sportler trägt. Die Flugleine ist während des Betriebes (außer bei Start und Landung) dauerhaft durch einen minimalen Zug der Drohne gespannt.A flying line transfers the tractive force of the drone to the athlete. Usually the flying line is hooked into a harness that the athlete wears. The flight line is permanently tensioned during operation (except for take-off and landing) by a minimal pull of the drone.

Unter einem kite-ähnlichem Flugverhalten wird ein Flugverhalten der Drohne verstanden, das der eines aus dem Kitesurfsport bekannten Kite ähnelt. Beim Kitesurfen kann der Sportler den Kite dazu bewegen, eine linksdrehende, gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Drehung, d.h. eine Drehung im mathematisch positiven Sinn zu fliegen, indem er das linke Ende seiner Bar an den Körper zieht und das rechte Ende wegdrückt. Mit anderen Worten kann durch die Verkürzung der wirksamen Länge der linken Steuerleine bei gleichzeitiger Verlängerung der wirksamen Länge der rechten Steuerleine der Kite dazu veranlasst werden, seine Flugrichtung nach links zu verändern. Dabei bezeichnet die wirksame Länge einer Steuerleine bei einem Kite die gedachte Länge der Steuerleine zwischen einer gedacht parallel zum Körper des Sportlers gehaltenen Bar und dem Kite bzw. der Drohne. Wenn der Sportler beispielsweise das linke Ende seiner Bar an seinen Körper zieht, ist der Teil der Steuerleine, um den der Sportler die Bar geneigt hat, von der real immer gleich bleibenden Steuerleinenlänge abzuziehen, um die wirksame Steuerleinenlänge zu erhalten. Umgekehrt kann der Sportler den Kite dazu bewegen, eine rechtsdrehende, im Uhrzeigersinn gerichtete Drehung, d.h. eine Drehung im mathematisch negativen Sinn zu fliegen, indem er das rechte Ende seiner Bar an den Körper zieht und das linke Ende wegdrückt. Mit anderen Worten kann durch die Verlängerung der wirksamen Länge der rechten Steuerleine bei gleichzeitiger Verkürzung der wirksamen Länge der linken Steuerleine der Kite dazu veranlasst werden, seine Flugrichtung nach rechts zu verändern. Weiterhin kann der Sportler durch ein Heranziehen der Bar an seinen Körper, ohne dabei die Neigung der Bar zu verändern, die Zugkraft des Kites erhöhen. Umgekehrt kann der Sportler durch ein Wegdrücken der Bar von seinem Körper, ohne dabei die Neigung der Bar zu verändern, die Zugkraft des Kites erniedrigen. Auch eine Kombination aus Lenken und Einstellen der Zugkraft ist möglich.A kite-like flight behavior is understood to mean a flight behavior of the drone that is similar to that of a kite known from kitesurfing. When kitesurfing, the athlete can make the kite fly a left-hand, counter-clockwise turn, i.e. a turn in the mathematically positive sense, by pulling the left end of the bar towards the body and pushing the right end away. In other words, by shortening the effective length of the left control line while at the same time lengthening the effective length of the right control line, the kite can be made to change its flight direction to the left. The effective length of a control line in a kite denotes the imaginary length of the control line between a bar held parallel to the body of the athlete and the kite or the drone. If, for example, the athlete pulls the left end of his bar towards his body, the part of the control line around which the athlete has inclined the bar is subtracted from the control line length, which is actually always the same, in order to obtain the effective control line length. Conversely, the athlete can make the kite fly a right-hand, clockwise turn, i.e. a turn in the mathematically negative sense, by pulling the right end of its bar towards the body and pushing the left end away. In other words, by lengthening the effective length of the right control line while at the same time shortening the effective length of the left control line, the kite can be made to change its flight direction to the right. Furthermore, the athlete can increase the pulling force of the kite by pulling the bar towards his body without changing the incline of the bar. Conversely, the athlete can reduce the pulling force of the kite by pushing the bar away from his body without changing the incline of the bar. A combination of steering and adjusting the pulling force is also possible.

Unter der wirksamen Länge einer Steuerleine wird hier die Strecke verstanden, welche das eine Ende der Steuerleine, von einer Referenzstellung ausgehend, in Richtung des Sportlers bewegt wird. Die Referenzstellung ist hier die durch die Steuerstange bzw. Anatomie des Sportlers gegebene maximal entfernte Position. Durch Heranziehen oder Wegdrücken bzw. das Rotieren der Steuerstange bzw. der Bar wird das erste, mit der Steuerstange bzw. der Bar verbundenen Ende der Steuerleine näher an den Körper des Sportlers herangeführt oder weiter von ihm entfernt. Im Falle einer Kite-Steuerleine wird durch das Heranziehen des ersten Endes einer Steuerleine deren zweites Ende ebenfalls näher an den Körper des Sportlers herangeführt, wodurch das Kiteende, an dem das zweite Ende dieser Steuerleine befestigt ist, ebenfalls näher an den Körper des Sportlers herangeführt wird und der Kite eine entsprechende Kurve fliegt. Es ändert sich somit die wirksame Länge, jedoch bleibt die Länge zwischen Bar-Ende und Kite gleich. Im Falle der Drohnensteuerung wird über das Heranführen des ersten Endes einer Steuerleine an den Körper des Sportlers deren wirksame Länge ebenfalls verlängert. Jedoch wird die Länge der Steuerleine durch bspw. Abwickeln von einer Rolle um eben diesen Betrag auch verlängert. Dies verhindert eine direkte Manipulation der Fluglage über die Steuerleinen. Die Rotation der Rolle übt einen Steuerimpuls auf die Drohne aus. Die umgekehrten Effekte treten beim Wegdrücken des ersten Endes eine Steuerleine vom Körper des Sportlers weg ein. In der Praxis werden beide Effekte zeitgleich auftreten: Durch das Heranziehen des ersten Endes der Steuerstange wird gleichzeitig das zweite Ender der Steuerstange weggedrückt, da der Sportler die Steuerstange um ihre Mitte rotiert. Weiterhin kann der Sportler die Steuerstange neben der Rotation noch als Ganzes an den Körper heranziehen bzw. wegdrücken. Damit überlagern sich die beschriebenen Effekte. Die ausgelösten Steuerbefehle sind jedoch bei beiden Fällen, d.h. bei Kite- und Drohnensteuerung gleich: ein Heranziehen eines Endes der Steuerstange an den Körper bewirkt eine Richtungsänderung von Kite bzw. Drohne in diese Richtung.The effective length of a control line is understood here to mean the distance which one end of the control line, starting from a reference position, is moved in the direction of the athlete. The reference position here is the maximally distant position given by the control rod or the anatomy of the athlete. By pulling or pushing away or rotating the control rod or the bar, the first end of the control line connected to the control rod or the bar is brought closer to or further away from the body of the athlete. In the case of a kite control line, pulling the first end of a control line also brings its second end closer to the body of the athlete, whereby the kite end to which the second end of this control line is attached is also brought closer to the body of the athlete and the kite flies a corresponding curve. The effective length changes, but the length between the end of the bar and the kite remains the same. In the case of drone control, the effective length of a control line is also extended by bringing the first end of a control line to the body of the athlete. However, the length of the control line is lengthened by this amount, for example, by unwinding it from a roll. This prevents direct manipulation of the flight attitude via the control lines. The rotation of the roller exerts a control pulse on the drone. The reverse effects When the first end is pushed away, a control line enters away from the athlete's body. In practice, both effects will occur at the same time: When the first end of the control rod is pulled up, the second end of the control rod is simultaneously pushed away because the athlete rotates the control rod around its center. In addition to the rotation, the athlete can also pull the control rod towards the body as a whole or push it away. The described effects are thus superimposed. The triggered control commands are the same in both cases, ie with kite and drone control: pulling one end of the control rod towards the body causes the kite or drone to change direction in this direction.

Unter einem Rotationswinkel wird hier ein Winkel von einem gebrochenen Vielfachen von 360° verstanden. Damit lassen sich beispielsweise auch mehrere, nicht ganzzahlige Anzahl von Umdrehungen beispielsweise einer Rolle ausdrücken. Beispielsweise entsprechen 2,5 Umdrehungen einem Rotationswinkel von 2,5 x 360°, also von 900°.An angle of rotation is understood here to be an angle of a fractional multiple of 360 °. In this way, for example, several, non-integer numbers of revolutions, for example of a roller, can also be expressed. For example, 2.5 revolutions correspond to a rotation angle of 2.5 x 360 °, that is to say 900 °.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Steuervorrichtung mindestens eine dritte mit der Drohne wirkverbundene Meßsensorik auf, wobei mindestens eine Flugleine mit einem ersten Ende mit einem Sportler und mit einem zweiten Ende mindestens mit der dritten Meßsensorik wirkverbindbar ist. Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Steuerstange eine mittige Durchführung aufweist, durch die die Zugleine durchführbar ist. Damit entspricht die Steuerstange der aus dem Kitesport bekannten Bar. Die Flugleine führt mittig durch die Steuerstange hindurch und ist an dem Sportler, üblicherweise an einem Trapez, das der Sportler trägt, befestigt. Über die dritte Meßsensorik kann der Sportler in Verbindung mit der ersten und zweiten Meßsensorik den Anstellwinkel der Drohne verändern. Damit muss der im Kitesurfsport erfahrene Sportler keine komplett neue Steuerungstechnik erlernen.In an advantageous embodiment, the control device has at least one third measuring sensor system operatively connected to the drone, at least one flying line being operatively connectable with a first end to an athlete and a second end at least with the third measuring sensor system. It is advantageous here if the control rod has a central passage through which the pull line can be passed. The control rod thus corresponds to the bar known from kite sports. The flying line runs through the center of the control rod and is attached to the athlete, usually on a trapeze that the athlete wears. Via the third measuring sensor system, the athlete can change the angle of attack of the drone in conjunction with the first and second measuring sensor system. This means that the kite surfing athlete does not have to learn a completely new control technology.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens die dritte Meßsensorik dazu eingerichtet, die von der Flugleine auf sie ausgeübte Kraft in den drei Raumdimensionen aufzunehmen. Hierdurch kann der Anstellwinkel der Drohne bestimmt und im Zusammenspiel mit den Steuerleinen durch den Sportler verändert werden, wodurch der Sportler einen weiteren Freiheitsgrad zur Steuerung der Drohne erhält. Über den Anstellwinkel kann der Sportler die Zugkraft der Drohne beeinflussen.In a further advantageous embodiment, at least the third measuring sensor system is set up to receive the force exerted on it by the flight line in the three spatial dimensions. As a result, the angle of attack of the drone can be determined and changed by the athlete in interaction with the control lines, whereby the athlete receives a further degree of freedom to control the drone. The athlete can influence the traction force of the drone via the angle of attack.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Steuervorrichtung weiterhin eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die Steuerung der Drohne teilautomatisiert durchzuführen. Dies erleichtert dem Sportler die Steuerung.In a further advantageous embodiment, the control device also has a control unit. The control unit can be set up to carry out the control of the drone in a partially automated manner. This makes it easier for the athlete to control.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, der Drohne ein kite-ähnliches Flugverhalten aufzuprägen. Hierdurch muss der im Kitesurfsport erfahrene Sportler nicht umgewöhnen und kann beispielsweise bei Flaute den Kite durch eine Drohne ersetzen und weiter seinen Sport ausüben.In a particularly advantageous embodiment, the control unit is set up to impart a kite-like flight behavior to the drone. As a result, the kite surfing athlete does not have to get used to it and can, for example, replace the kite with a drone in the wind and continue practicing his sport.

Beispielsweise für die Einstellung von Flugparametern für das kite-ähnlich Flugverhalten kann ein Interface benötigt werden. Dies kann beispielsweise als App für ein Smartphone oder einen Computer oder auch für ein sogenanntes Wearable, beispielsweise eine Smartwatch, ausgeführt sein. Dabei ist der Begriff Wearable die Abkürzung für Wearable Computer, also tragbarer Computer. Ein solches Wearable kann auch in Kleidung, beispielsweise Schutzkleidung für einen Kitesurfer integriert sein. Über ein Wearable können die Parameter für das kiteähnliche Flugverhalten ebenfalls durch den Sportler selbst verändert werden. Die Parameter können aber auch beispielsweise auf einem Speichermedium, beispielsweise einer Speicherkarte, gespeichert sein und vor dem Start der Drohne in die Steuereinheit eingelesen werden. Letztlich ist es auch möglich, dass eine dritte Person diese Daten via Datenfernübertragung verändert und auf die Drohne überträgt. Auf die vorbeschriebenen Arten kann beispielsweise auch der Start oder die Landung der Drohne gesteuert werden. Auch die Ausrichtung des sogenannten virtuellen Windfensters muss und kann so angepasst werden.For example, an interface may be required for setting flight parameters for kite-like flight behavior. This can be implemented, for example, as an app for a smartphone or a computer or also for a so-called wearable, for example a smartwatch. The term wearable is the abbreviation for wearable computer. Such a wearable can also be integrated into clothing, for example protective clothing for a kite surfer. The parameters for the kite-like flight behavior can also be changed by the athlete himself via a wearable. However, the parameters can also be stored, for example, on a storage medium, for example a memory card, and read into the control unit before the drone is started. Ultimately, it is also possible for a third person to change this data via remote data transmission and transfer it to the drone. The take-off or landing of the drone, for example, can also be controlled in the above-described ways. The alignment of the so-called virtual wind window must and can be adapted in this way.

Als Windfenster wird der Bereich bezeichnet, in dem sich ein Gleitschirm, solange der Pilot am Boden steht, bewegen lässt. Es ist ein Viertel einer Kugelschale, dessen Radius von der Länge der Leinen abhängt. Der Pilot steht im Mittelpunkt und nutzt den Bereich im Lee, um das Gleitsegel zu kontrollieren. Je weiter er den Gleitschirm an den Rand des Windfensters bewegt, desto geringer ist die Zugkraft des Schirmes. Am größten ist sie im Bereich der „Powerzone“, d.h. im Bereich kleiner Winkel, wenn die gesamte Fläche der Kappe als Segel im Wind steht. Bei der Benutzung einer Drohne statt eines Kites ist dieses Windfenster ein virtuelles Windfenster, denn die Drohne ist nicht so abhängig vom Wind wie ein Kite. Um die Drohne so wie einen Kite über die Oberfläche des Windfensters zu bewegen, muss eine solche Viertelkugel definiert werden. Dazu muss die Richtung des Windes bzw. die Ausrichtung des Windfensters eingestellt bzw. konfiguriert werden.The area in which a paraglider can be moved as long as the pilot is on the ground is called the wind window. It is a quarter of a spherical shell, the radius of which depends on the length of the lines. The pilot is the focus and uses the lee area to control the paraglider. The further he moves the paraglider to the edge of the wind window, the lower the pulling force of the paraglider. It is greatest in the area of the "power zone", i.e. in the area of small angles when the entire surface of the canopy is in the wind as a sail. When using a drone instead of a kite, this wind window is a virtual wind window, because the drone is not as dependent on the wind as a kite. In order to move the drone over the surface of the wind window like a kite, such a quarter sphere must be defined. To do this, the direction of the wind or the alignment of the wind window must be set or configured.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine der Mehrzahl der Meßsensoriken mit einer Rolle wirkverbunden, auf der eine Leine, beispielsweise eine Steuerleine, aufrollbar ist, wobei über die Meßsensorik der Rotationswinkel der Rolle bestimmbar ist. Über den Rotationswinkel der Rolle können Steuerimpulse beispielsweise über die Steuerstange und die Steuerleinen vom Sportler auf die Steuereinheit übertragen werden und somit die Drohne gesteuert werden.In a further advantageous embodiment, at least one of the plurality of measuring sensors is operatively connected to a pulley on which a line, for example a control cord, can be rolled up, the angle of rotation of the pulley being determinable via the measuring sensors. Via the angle of rotation of the roller, control pulses can, for example, via the Control rod and control lines are transferred from the athlete to the control unit and thus the drone can be controlled.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Rolle gegen eine Rückstellkraft rotierbar. Durch Zug an der auf der Rolle aufgewickelten Leine kann diese abgewickelt werden, wobei die Rolle in eine erste Richtung rotiert. Wird der Zug geringer bzw. die Leine gefiert, d.h. der Zug auf die Leine verringert, rotiert die Rolle durch die Rückstellkraft in die zweite Richtung. Für beide Richtungen können in der Steuereinheit unterschiedliche Steuerimpulse hinterlegt sein.In a further advantageous embodiment, the roller can be rotated against a restoring force. By pulling on the line wound on the reel, the reel can be unwound, the reel rotating in a first direction. If the pull is reduced or the line is released, i.e. the pull on the line is reduced, the reel rotates in the second direction due to the restoring force. Different control pulses can be stored in the control unit for both directions.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Rückstellkraft durch eine Feder aufbringbar. Alternativ oder zusätzlich ist die Rückstellkraft durch einen Magneten oder auch einen Motor aufbringbar.In a further advantageous embodiment, the restoring force can be applied by a spring. Alternatively or additionally, the restoring force can be applied by a magnet or a motor.

Ein erfinderisches Verfahren zur Steuerung einer Drohne mit einer Steuerstange mit einem ersten Steuerstangenende und einem zweiten Steuerstangenende, mindestens einer ersten Steuerleine, die mit einem ersten Ende mit dem ersten Steuerstangenende wirkverbunden ist und mindestens einer zweiten Steuerleine, die mit einem ersten Ende mit dem zweiten Steuerstangenende wirkverbundenen ist, wobei die Steuervorrichtung eine Mehrzahl von Meßsensoriken aufweist, wobei die erste Steuerleine mit einer ersten mit der Drohne wirkverbundenen Meßsensorik und die zweite Steuerleine mit einer zweiten mit der Drohne wirkverbunden Meßsensorik wirkverbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass durch eine gleichsinnige Veränderung der wirksamen Länge der Steuerleinen die Zugkraft der Drohne verändert wird, und durch ungleichsinnige Veränderung der wirksamen Länge der Steuerleinen die Drohne dazu veranlasst wird, ihre Bewegungsrichtung zu verändern. Damit erfolgt die Veränderung der Richtung der Zugkraft und Richtung der Drohne durch eine Veränderung der Länge der Steuerleinen im Verhältnis zur Länge der mindestens einen Zugleine.An inventive method for controlling a drone with a control rod with a first control rod end and a second control rod end, at least one first control line, which is operatively connected with a first end to the first control rod end and at least one second control line, which has a first end with the second control rod end is operatively connected, the control device having a plurality of measuring sensors, the first control line being operatively connected to a first measuring sensor system operatively connected to the drone and the second control line being operatively connected to a second measuring sensor system operatively connected to the drone Length of the control lines the traction force of the drone is changed, and by changing the effective length of the control lines in different directions, the drone is caused to change its direction of movement. The direction of the pulling force and the direction of the drone are thus changed by changing the length of the control lines in relation to the length of the at least one pull line.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Drohne durch die gleichsinnige Verlängerung der wirksamen Länge der Steuerleinen zu einer Erhöhung der Zugkraft veranlasst, während die Drohne durch die gleichsinnige Verkürzung der wirksamen Länge der Steuerleinen zu einer Erniedrigung der Zugkraft veranlasst wird.In an advantageous embodiment, the drone is caused to increase the pulling force by the extension of the effective length of the control lines in the same direction, while the drone is caused to decrease the pulling force by the shortening of the effective length of the control lines in the same direction.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Drohne durch eine Verlängerung der wirksamen Verlängerung der ersten Steuerleine dazu veranlasst, ihre Flugrichtung durch eine mathematisch positive Rotation um die Flugleine in Richtung des ersten Endes der Steuerstange zu verändern, und durch eine Verlängerung der wirksamen Länge der zweiten Steuerleine dazu veranlasst, ihre Flugrichtung durch eine mathematisch negative Rotation um die Flugleine in Richtung des zweiten Endes der Steuerstange zu verändern.In a further advantageous embodiment, the drone is caused by an extension of the effective extension of the first control line to change its flight direction by a mathematically positive rotation around the flight line in the direction of the first end of the control rod, and by an extension of the effective length of the second control line caused to change their flight direction by a mathematically negative rotation around the flight line in the direction of the second end of the control rod.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Steuerleine an ihrem zweiten Ende auf eine Rolle geführt, wobei die Veränderung der wirksamen Länge mindestens einer Steuerleine über den Rotationswinkel der Rolle erfasst wird.In a further advantageous embodiment, the at least one control line is guided on a roller at its second end, the change in the effective length of at least one control line being detected via the angle of rotation of the roller.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Drohne, wobei die Drohne dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drohne eine vordefinierte Steuervorrichtung aufweist und/oder mittels eines vordefinierten Verfahrens steuerbar ist.In a further aspect, the invention relates to a drone, the drone being characterized in that the drone has a predefined control device and / or can be controlled by means of a predefined method.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.Further advantages, special features and expedient developments of the invention emerge from the subclaims and the following illustration of preferred exemplary embodiments on the basis of the figures.

Es zeigen

1 in einer schematischen Darstellung einen Sportler, der mittels der erfinderischen Steuervorrichtung eine Drohne steuert
2 in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne für die Erhöhung der Zugkraft
3 in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne für die Erniedrigung der Zugkraft
4 in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne für eine Richtungsänderung nach rechts
5 in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne für eine Richtungsänderung nach links
6 eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung der Drohne

Show it

1 in a schematic representation an athlete who controls a drone by means of the inventive control device
2 in a schematic representation the control of the drone to increase the tractive effort
3 in a schematic representation the control of the drone for the lowering of the tractive force
4th in a schematic representation the control of the drone for a change of direction to the right
5 in a schematic representation the control of the drone for a change of direction to the left
6th a schematic representation of the control device of the drone

1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Sportler 300, der mittels der erfinderischen Steuervorrichtung 100 eine Drohne 200 steuert. Der Sportler 300 trägt ein Trapez 310, in das eine Flugleine 130 mit ihrem ersten Ende 131 eingehakt ist. Die Flugleine 130 durchläuft die Steuerstange 101 durch eine Durchführung 104 und verbindet den Sportler 300 mit einer Drohne 200, die im abgebildeten Fall vier Rotoren 201 aufweist. Die Flugleine 130 ist mit ihrem zweiten Ende 132 über eine Befestigungsvorrichtung 202 mit einer dritten Meßsensorik 143 an der Drohne 200 befestigt. Der Sportler 300 hält eine Steuerstange 101 in seinen Händen. Die Steuerstange 101 weist auf ihrer linken Seite ein erstes Steuerstangenende 102 und auf ihrer rechten Seite ein zweites Steuerstangenende 103 auf. Eine erste Steuerleine 110 ist mit ihrem ersten Ende 111 an dem ersten Steuerstangenende 102 befestigt. Eine zweite Steuerleine 120 ist mit ihrem ersten Ende 121 an dem zweiten Steuerstangenende 103 befestigt. Die erste Steuerleine 110 und die zweite Steuerleine 120 sind mit ihren zweiten Enden 112, 122 über eine erste und eine zweite Meßsensorik 141, 142 mit der Drohne 200 wirkverbunden. Über die erste Steuerleine 110 und die zweite Steuerleine 120 sind Steuerimpulse an die erste und zweite Meßsensorik 141, 142 weiterleitbar. Mithilfe dieser Steuerimpulse kann der Sportler 300 die Drohne dazu bewegen, ihre Flugrichtung in positive oder negative x-Richtung zu ändern. 1 shows a schematic representation of an athlete 300 , which by means of the inventive control device 100 a drone 200 controls. The sportsman 300 wears a trapeze 310 into which a flying line 130 with their first end 131 is hooked. The flying line 130 passes through the control rod 101 through an implementation 104 and connects the athlete 300 with a drone 200 , the four rotors in the case shown 201 having. The flying line 130 is with its second end 132 via a fastening device 202 with a third measuring sensor system 143 on the drone 200 attached. The sportsman 300 holds a control rod 101 in his hands. The control rod 101 has a first on its left side Control rod end 102 and on its right side a second control rod end 103 on. A first steering line 110 is with its first end 111 at the first control rod end 102 attached. A second steering line 120 is with its first end 121 at the second control rod end 103 attached. The first steering line 110 and the second steering line 120 are with their second ends 112 , 122 via a first and a second measuring sensor system 141 , 142 with the drone 200 effectively connected. Over the first steering line 110 and the second steering line 120 are control pulses to the first and second measuring sensors 141 , 142 forwardable. With the help of these control impulses, the athlete can 300 move the drone to change its flight direction in the positive or negative x-direction.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne 200 für die Erhöhung der Zugkraft. Der Sportler 300 zieht die Steuerstange 101 zu sich heran, ohne ihre Ausrichtung zu ändern, wie durch die Pfeile angedeutet. Dadurch wird eine gleichsinnige Veränderung der wirksamen Länge der Steuerleinen 110, 120 bewirkt, d.h. die ersten Enden 111, 121 der Steuerleinen 110, 120 werden mittels der Steuerstange 101 im Wesentlichen im gleichen Maß an den Sportler 300 herangezogen. Dies führt an der ersten und zweiten Meßsensorik 141, 142 (in der Figur nicht dargestellt) zu dem gleichen Steuerimpuls. Die wirksamen Längen der ersten und zweiten Steuerleine 110, 120 werden im Verhältnis zur Länge der Flugleine 130 (in der Figur nicht dargestellt), die durch die Durchführung 104 der Steuerstange 101 führt, vergrößert. Eine Steuereinheit der Steuervorrichtung 100 interpretiert dies zu dem Befehl, die Zugkraft der Drohne 200 zu erhöhen. 2 shows the control of the drone in a schematic representation 200 for increasing the pulling force. The sportsman 300 pulls the control rod 101 towards you without changing its orientation, as indicated by the arrows. This results in a change in the effective length of the control lines in the same direction 110 , 120 causes, ie the first ends 111 , 121 the steering lines 110 , 120 are by means of the control rod 101 essentially in the same degree to the athlete 300 used. This leads to the first and second measuring sensors 141 , 142 (not shown in the figure) to the same control pulse. The effective lengths of the first and second steering lines 110 , 120 are in relation to the length of the flying line 130 (not shown in the figure) by the implementation 104 the control rod 101 leads, enlarged. A control unit of the control device 100 interprets this to the command, the traction of the drone 200 to increase.

3 zeigt in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne für die Erniedrigung der Zugkraft. Der Sportler 300 lässt die Steuerstange 101 sich von ihm weg bewegen, ohne ihre Ausrichtung zu ändern, wie durch die Pfeile angedeutet. Dadurch wird eine gleichsinnige Veränderung der wirksamen Länge der Steuerleinen 110, 120 bewirkt, d.h. die ersten Enden 111, 121 der Steuerleinen 110, 120 werden mittels der Steuerstange 101 im Wesentlichen im gleichen Maß von dem Sportler 300 weg bewegt. Dies führt an der ersten und zweiten Meßsensorik 141, 142 (in der Figur nicht dargestellt) zu dem gleichen Steuerimpuls. Die wirksamen Längen der ersten und zweiten Steuerleine 110, 120 werden im Verhältnis zur Länge der Flugleine 130 (in der Figur nicht dargestellt), die durch die Durchführung 104 der Steuerstange 101 führt, verkleinert. Eine Steuereinheit der Steuervorrichtung 100 interpretiert dies zu dem Befehl, die Zugkraft der Drohne 200 zu verkleinern. 3 shows in a schematic representation the control of the drone for the reduction of the tractive force. The sportsman 300 leaves the control rod 101 move away from it without changing their orientation as indicated by the arrows. This results in a change in the effective length of the control lines in the same direction 110 , 120 causes, ie the first ends 111 , 121 the steering lines 110 , 120 are by means of the control rod 101 essentially in the same degree from the athlete 300 moved away. This leads to the first and second measuring sensors 141 , 142 (not shown in the figure) to the same control pulse. The effective lengths of the first and second steering lines 110 , 120 are in relation to the length of the flying line 130 (not shown in the figure) by the implementation 104 the control rod 101 leads, scaled down. A control unit of the control device 100 interprets this to the command, the traction of the drone 200 to zoom out.

4 zeigt in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne 200 für eine Richtungsänderung nach rechts. Der Sportler 300 zieht das zweite Ende 103 der Steuerstange 101 zu sich heran, während er gleichzeitig das erste Ende 102 der Steuerstange 101 von sich weg bewegen lässt, indem er die Steuerstange 101 um ihre Mitte nach rechts neigt, wie durch die Pfeile angedeutet. Dadurch wird die wirksame Länge der ersten Steuerleine 110 im Vergleich zu der Länge der Flugleine 130 verkleinert, während gleichzeitig die wirksame Länge der zweiten Steuerleine 120 im Verhältnis zur Länge der Flugleine 130 vergrößert wird. Dies wird an der ersten und zweiten Meßsensorik 141, 142 (in der Figur nicht dargestellt) als jeweiligen Steuerimpuls registriert. Eine Steuereinheit der Steuervorrichtung 100 interpretiert dies zu dem Befehl, die Flugrichtung der Drohne 200 in mathematisch negative Richtung zu verändern. 4th shows the control of the drone in a schematic representation 200 for a change of direction to the right. The sportsman 300 pulls the second end 103 the control rod 101 to himself while he is simultaneously the first end 102 the control rod 101 can move away from you by holding the control rod 101 inclines to the right around its center, as indicated by the arrows. This will be the effective length of the first control line 110 compared to the length of the flying line 130 reduced while at the same time the effective length of the second control line 120 in relation to the length of the flying line 130 is enlarged. This is done on the first and second measuring sensors 141 , 142 (not shown in the figure) registered as the respective control pulse. A control unit of the control device 100 interprets this to the command, the flight direction of the drone 200 to change in a mathematically negative direction.

5 zeigt in einer schematischen Darstellung die Steuerung der Drohne für eine Richtungsänderung nach links. Der Sportler 300 zieht das erste Ende 102 der Steuerstange 101 zu sich heran, während er gleichzeitig das zweite Ende 103 der Steuerstange 101 von sich weg bewegen lässt, indem er die Steuerstange 101 um ihre Mitte nach links neigt, wie durch die Pfeile angedeutet. Dadurch wird die wirksame Länge der zweiten Steuerleine 120 im Vergleich zu der Länge der Flugleine 130 verkleinert, während gleichzeitig die wirksame Länge der ersten Steuerleine 110 im Verhältnis zur Länge der Flugleine 130 vergrößert wird. Dies wird an der ersten und zweiten Meßsensorik 141, 142 (in der Figur nicht dargestellt) als jeweiligen Steuerimpuls registriert. Eine Steuereinheit der Steuervorrichtung 100 interpretiert dies zu dem Befehl, die Flugrichtung der Drohne 200 in mathematisch positive Richtung zu verändern. 5 shows in a schematic representation the control of the drone for a change of direction to the left. The sportsman 300 draws the first end 102 the control rod 101 to himself while he is at the same time the second end 103 the control rod 101 can move away from you by holding the control rod 101 inclines to the left about its center, as indicated by the arrows. This will be the effective length of the second control line 120 compared to the length of the flying line 130 reduced while at the same time the effective length of the first control line 110 in relation to the length of the flying line 130 is enlarged. This is done on the first and second measuring sensors 141 , 142 (not shown in the figure) registered as the respective control pulse. A control unit of the control device 100 interprets this to the command, the flight direction of the drone 200 to change in a mathematically positive direction.

6 zeigt eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung der Drohne 200. Die erste und die zweite Steuerleine 110, 120 sind jeweils mit ihren zweiten Enden 112, 122 auf eine erste Rolle 151 und eine zweite Rolle 152 geführt, die rotatorisch gelagert sind, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Der jeweilige Rotationswinkel wird durch eine mit der jeweiligen Lagerung der Rollen 151, 152 wirkverbundene erste und zweite Meßsensorik 141, 142 erfasst und die entsprechenden Steuerimpulse an die Steuereinheit weitergegeben. Die Flugleine 130 ist mit ihrem zweiten Ende 132 mit einer Befestigungsvorrichtung 202 verbunden, die ihrerseits mit der Drohne 200 verbunden ist. Mit der Befestigungsvorrichtung 202 ist eine dritte Meßsensorik 143 wirkverbunden, die die von der Flugleine 130 auf sie ausgeübte Kraft in den drei Raumdimensionen x, y, z aufnehmen kann, wobei die y-Richtung in dieser zweidimensionalen Darstellung in die Zeichenebene zeigt. 6th shows a schematic representation of the control device of the drone 200 . The first and second steering lines 110 , 120 are each with their second ends 112 , 122 on a first role 151 and a second role 152 out, which are rotatably mounted, as indicated by the arrows. The respective angle of rotation is determined by one with the respective bearing of the rollers 151 , 152 operatively connected first and second measuring sensors 141 , 142 and the corresponding control pulses are passed on to the control unit. The flying line 130 is with its second end 132 with a fastening device 202 connected, in turn, to the drone 200 connected is. With the fastening device 202 is a third measuring sensor system 143 effectively connected that of the flying line 130 force exerted on them in the three dimensions of space x , y , z can record, the y-direction in this two-dimensional representation in the plane of the drawing.

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.The embodiments shown here only represent examples of the present invention and must therefore not be understood as restrictive. Alternative embodiments contemplated by those skilled in the art are equally encompassed by the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: SteuervorrichtungControl device
101101: SteuerstangeControl rod
102102: erstes Steuerstangenendefirst control rod end
103103: zweites Steuerstangenendesecond control rod end
104104: Durchführungexecution
110110: erste Steuerleinefirst control line
111111: erstes Ende der ersten Steuerleinefirst end of the first control line
112112: zweites Ende der ersten Steuerleinesecond end of the first control line
120120: zweite Steuerleinesecond steering line
121121: erstes Ende der zweiten Steuerleinefirst end of the second steering line
122122: zweites Ende der zweiten Steuerleinesecond end of the second steering line
130130: FlugleineFlying line
131131: erstes Flugleinenendefirst flying line end
132132: zweites Flugleinenendesecond flying line end
141141: erste Meßsensorikfirst measuring sensors
142142: zweite Meßsensoriksecond measuring sensors
143143: dritte Meßsensorikthird measuring sensors
151151: erste Rollefirst role
152152: zweite Rollesecond role
200200: Drohnedrone
201201: Rotorrotor
202202: Befestigungsvorrichtung für die FlugleineFastening device for the flying line
300300: Sportlerathlete
310310: TrapezTrapezoid
xx: erste Raumdimensionfirst spatial dimension
yy: zweite Raumdimensionsecond space dimension
zz: dritte Raumdimensionthird space dimension

Claims

Control device (100) for controlling a drone (200) with a control rod (101) with a first control rod end (102) and a second control rod end (103), at least one first control line (110), which with a first end (111) with the first control rod end (102) is operatively connected and at least one second control line (120) which is operatively connected with a first end (121) to the second control rod end (103), characterized in that the control device (100) has a plurality of measuring sensors (141, 142, 143), the first control line (110) being operatively connected to a first measuring sensor system (141) operatively connected to the drone (200) and the second control line (120) being operatively connected to a second measuring sensor system (142) operatively connected to the drone (200) and via the first control line (110) and the second control line (120) control impulses can be passed on to the first and second measuring sensors (141, 142), the first and second measuring sensors (141, 142) for this purpose are directed to control the drone (200).

Control device (100) according to Claim 1 , characterized in that the control device (100) furthermore has at least one third measuring sensor system (143) operatively connected to the drone (200), at least one flying line (130) having a first end (131) with an athlete (300) and with a second end (132) can be operatively connected to the third measuring sensor system (143).

Control device (100) according to Claim 2 , characterized in that at least the third measuring sensor system (143) is set up to absorb the force exerted on it by the flying line (130) in the three spatial dimensions (x, y, z).

Control device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (100) furthermore has a control unit.

Control device (100) according to Claim 4 , characterized in that the control unit is set up to impart a kite-like flight behavior to the drone (200).

Control device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the plurality of measuring sensors (141, 142, 143) is operatively connected to a pulley (151, 152) on which a control line (110, 120) can be rolled up, the angle of rotation of the roller (151, 152) can be determined via the measuring sensors (141, 142, 143).

Control device (100) according to Claim 6 , characterized in that the roller (151, 152) can be rotated against a restoring force.

Control device (100) according to Claim 7 , characterized in that the restoring force can be applied by a spring.

Control device (100) according to Claim 7 or 8th , characterized in that the restoring force can be applied by a magnet.

Control device (100) according to Claim 7 , 8 or 9, characterized in that the restoring force can be applied by a motor.

Method for controlling a drone (200) with a control rod (101) with a first control rod end (102) and a second control rod end (103), at least one first control line (110), which with a first end (111) with the first control rod end ( 102) is operatively connected and at least one second control line (120) which is operatively connected with a first end (121) to the second control rod end (103), the control device (100) having a plurality of measuring sensors (141, 142, 143), wherein the first control line (110) is operatively connected to a first measuring sensor system (141) that is operatively connected to the drone (200) and the second control line (120) is operatively connected to a second measuring sensor system (142) operatively connected to the drone (200), with 1) by a change in the same direction the effective length of the control lines (110, 120) the traction of the drone (200) is changed, and 2) by changing the effective length of the control lines (110, 120) the drone (200) to do so is allowed to change their direction of movement.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that the drone (200) is caused to increase the pulling force by the extension of the effective length of the control lines (110, 120) in the same direction, while the drone (200) is caused by the shortening of the effective length of the control lines (110, 120) is caused to reduce the pulling force.

Method according to one of the Claims 11 or 12th , characterized in that an extension of the effective length of the first control line (110) causes the drone (200) to change its flight direction by a mathematically positive rotation around a flight line (130), and by an extension of the effective length the second control line (120) the drone (200) is caused to change its flight direction by a mathematically negative rotation around a flight line (130).

Method according to one of the Claims 11 until 13th , characterized in that at least one control line (110, 120) is guided at its second end (112, 122) on a pulley (151, 152), the change in the effective length of at least one control line (110, 120) over the angle of rotation the roller (151, 152) is detected.

Drone (200), characterized in that the drone (200) has a control device (100) according to one of the Claims 1 until 10 and / or by means of a method according to one of the Claims 11 until 14th is controllable.