DE112018005498T5

DE112018005498T5 - Hybride unbemannte fahrzeuge und zugehörige verfahren

Info

Publication number: DE112018005498T5
Application number: DE112018005498.5T
Authority: DE
Inventors: Leobardo Emmanuel Campos Macias; David Gomez Gutierrez; José Ignacio Parra Vilchis; Rafael De La Guardia Gonzalez; Rodrigo Aldana Lopez
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-10-15
Also published as: US10647424B2; WO2019067110A1; US20190092464A1

Abstract

Es werden hybride unbemannte Fahrzeuge offenbart. Ein beispielhaftes Fahrzeug weist ein Gehäuse, eine Rollkugel, die drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, und ein Antriebssystem auf, das von dem Gehäuse getragen wird. Das Antriebssystem ist dazu eingerichtet, Auftrieb zu erzeugen, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, in einem ersten Betriebsmodus zu navigieren. Das Fahrzeug weist eine Rollkugel auf, die drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Die Rollkugel ermöglicht dem Gehäuse, in einem zweiten Betriebsmodus zu navigieren, der von dem ersten Betriebsmodus verschieden ist. Das Antriebssystem ist dazu eingerichtet, eine Antriebskraft zu erzeugen, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, in einem zweiten Betriebsmodus mittels der Rollkugel zu navigieren.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen unbemannte Fahrzeuge und spezieller hybride unbemannte Fahrzeuge und zugehörige Verfahren.
HINTERGRUND
Im Laufe der Jahre wurden unbemannte Fahrzeug bzw. Drohnen immer ausgeklügelter. Zum Beispiel sind manche unbemannten Fahrzeuge hybride Fahrzeuge, die sowohl Luft- als auch Bodenmissionen durchführen können.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht von oben eines beispielhaften unbemannten Fahrzeugs, das gemäß der Lehre dieser Offenbarung gebildet ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht von vorn des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs aus 1.
3A ist eine teilweise zusammengesetzte Ansicht eines beispielhaften Gehäuses des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs aus 1 und 2.
3B ist eine Vorderansicht des beispielhaften Gehäuses aus 3A.
4 ist eine perspektivische Ansicht des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs aus 1 und 2.
5 ist ein weiteres hier offenbartes beispielhaftes unbemanntes Fahrzeug.
6 ist eine Ansicht von unten eines beispielhaften Gehäuses des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs aus 5.
7 ist eine perspektivische Ansicht des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs aus 5 und 6.
8 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Betriebsverfahrens der hier offenbarten beispielhaften unbemannten Fahrzeuge.
9 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Herstellungsverfahrens eines hier offenbarten beispielhaften unbemannten Fahrzeugs.

Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu. Um mehrfache Schichten und Bereiche zu verdeutlichen, kann stattdessen die Dicke der Schichten in den Zeichnungen vergrößert sein. Wo immer dies möglich ist, werden in sämtlichen Zeichnungen und der gesamten beigefügten schriftlichen Beschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile Bezug zu nehmen. In dem vorliegenden Patent bedeutet eine Angabe, dass ein Teil (z. B. eine Schicht, eine Folie, ein Bereich oder eine Platte) auf irgendeine Weise auf einem anderen Teil positioniert ist (z. B. auf diesem positioniert, gelegen, angeordnet oder ausgebildet ist), dass das Teil, auf das Bezug genommen wird, sich entweder in Kontakt mit dem anderen Teil befindet, oder dass das Teil, auf das Bezug genommen wird, sich über dem anderen Teil befindet, wobei sich ein oder mehrere dazwischenliegende Teile dazwischen befinden. Eine Angabe, dass irgendein Teil sich in Kontakt mit einem anderen Teil befindet, bedeutet, dass zwischen den beiden Teilen kein dazwischenliegendes Teil liegt. Eine Angabe, dass ein Teil mit einem anderen Teil gekoppelt oder verbunden ist, bedeutet, dass die Teile direkt oder über ein oder mehrere dazwischenliegende Teile zusammengefügt sind. Zwischen zwei gekoppelten oder verbundenen Teilen ist somit kein physischer Kontakt erforderlich.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Zu Erläuterungszwecken werden hier offenbarte Beispiele mit Bezugnahme auf unbemannte Fahrzeuge (z. B. Drohnen) beschrieben. Die hier offenbarte Lehre kann jedoch geeignet auf andere Fahrzeugtypen (z. B. landgestützte Erkundungsfahrzeuge) oder andere Maschinen (z. B. Roboter) angepasst werden, die sich unter Verwendung von mehreren Motoren autonom bewegen können.
Hybride unbemannte Fahrzeuge, die sowohl zu luft- als auch landgestützter Fortbewegung in der Lage sind, bieten diverse Vorteile. Zum Beispiel haben hybride unbemannte Fahrzeuge beim Navigieren am Boden üblicherweise eine geringere Leistungsaufnahme, wodurch die Reichweite (z. B. Batterielebensdauer) der unbemannten Fahrzeuge vergrößert wird. In einigen Beispielen können autonome unbemannte Fahrzeuge die Batterielebensdauer verlängern, indem sie während eines ersten Abschnitts einer Wegstrecke auf dem Boden navigieren und während eines zweiten Abschnitts einer Wegstrecke in der Luft navigieren. In einigen Fällen kann eine Nutzlast am Boden effizienter bewegt werden als in der Luft. In einigen Fällen, wie etwa Such- und Rettungseinsätzen (z. B. im Innern von zusammengestürzten Gebäuden), können hybride unbemannte Fahrzeuge am Boden navigieren, um sich durch Tunnel und/oder unter Schutthaufen zu bewegen, und in der Luft navigieren, um Treppen hinauf- oder herabzusteigen, Fenster zu durchqueren und/oder Lücken im Fußboden zu überqueren.
Bekannte hybride unbemannte Fahrzeuge weisen üblicherweise eine Kombination aus einer Radplattform (z. B. ein von einer Achse getragenes Rad) und einer Mehrfachrotor-Plattform auf. Derartige bekannte hybride unbemannte Fahrzeuge sind üblicherweise extrem schwer, da derartige bekannte hybride unbemannte Fahrzeuge für jeden Betriebsmodus jeweils ein zweckbestimmtes Antriebssystem verwenden. Derartige bekannte hybride unbemannte Fahrzeuge weisen zum Beispiel üblicherweise ein Antriebssystem zum Erzeugen von Auftrieb beim Betrieb des hybriden unbemannten Fahrzeugs in einem Luft-Betriebsmodus und ein Antriebssystem zum Erzeugen von Bewegungskraft beim Betrieb des hybriden unbemannten Fahrzeugs in einem Boden-Betriebsmodus auf.
Zusätzlich dazu benötigen derartige hybride unbemannte Fahrzeuge mit mehreren Antriebssystemen oft unterschiedliche Wegstreckenplanungs- und/oder Steuerlösungen zum Steuern der einzelnen Antriebssysteme (z. B. des Luft-Antriebssystems bei Luftnavigation und des Boden-Antriebssystems bei Bodennavigation). Plattformen mit Rädern können zum Beispiel im Vergleich zu luftgestützten Mehrfachrotor-Plattformen übermäßig in ihrer Bewegung beschränkt sein und fehlende Manövrierfähigkeit am Boden aufweisen. Räder-Plattformen können sich zum Beispiel beim Bewegen in einer horizontalen Ebene entlang geradliniger Wegstrecken und/oder Bögen mit beschränkter Krümmung fortbewegen. Derartige Räder-Plattformen können sich daher nicht zur Seite bewegen. Mehrfachrotor-Plattformen weisen dagegen beim Navigieren entlang einer horizontalen Ebene in der Luft keine derartigen Beschränkungen auf. Das Planen und Folgen von Wegstrecken erfordert daher für Plattformen mit Rädern einen anderen Satz von Algorithmen als für die Mehrfachrotor-Plattformen, und infolgedessen steigen die Hardware- und Softwareanforderungen für die hybriden unbemannten Fahrzeuge. Wie vorstehend angemerkt wurde, erhöhen hybride unbemannte Fahrzeuge, die ein zweckbestimmtes Antriebssystem (z. B. Motor(en)) zum Betreiben der Plattform mit Rädern und ein zweckbestimmtes Antriebssystem (z. B. Motoren und Rotoren) zum Betreiben der Mehrfachrotor-Plattform benötigen, die Herstellungskosten und/oder den Raumbedarf (z. B. Größe und Gewicht) des unbemannten Fahrzeugs.
Vorliegend offenbarte beispielhafte hybride unbemannte Fahrzeuge sind sowohl zu luft- als auch landgestützter Fortbewegung in der Lage. Die vorliegend offenbarten hybriden unbemannten Fahrzeuge werden zum Beispiel in einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus betrieben, der von dem ersten Betriebsmodus verschieden ist (z. B. duale Betriebsmodi). In dem ersten Betriebsmodus werden hier offenbarte beispielhafte unbemannte Fahrzeuge in einem Luft-Betriebsmodus (z. B. Fliegen durch die Luft) betrieben. In dem zweiten Betriebsmodus werden hier offenbarte beispielhafte unbemannte Fahrzeuge in einem Boden-Betriebsmodus (z. B. Rollen über ein Gelände) betrieben. Im Speziellen ermöglichen hier offenbarte beispielhafte hybride unbemannte Fahrzeuge den Betrieb in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus auf Grundlage eines einzigen bzw. gemeinsamen Antriebssystems (z. B. ein Antriebssystem des unbemannten Fahrzeugs).
Zum Ermöglichen von Betrieb in der Luft im ersten Betriebsmodus verwenden hier offenbarte beispielhafte unbemannte Fahrzeug zum Beispiel eine Mehrfachrotor-Plattform. Um Auftrieb zu erzeugen und/oder hier offenbarte unbemannte Fahrzeuge in der ersten Ausgestaltung zu manövrieren, verwendet das Antriebssystem ein Antriebssystem (z. B. ein oder mehrere Rotoren). Um Betrieb am Boden im zweiten Betriebsmodus zu ermöglichen, verwenden hier offenbarte beispielhafte unbemannte Fahrzeuge eine Rollkugel-Plattform (z. B. einen Uni-Ball, einen Trackball, eine Kugel usw.). Im Speziellen läuft die Rollkugel-Plattform des dargestellten Beispiels frei, um die hier offenbarten beispielhaften unbemannten Fahrzeuge in dem zweiten Betriebsmodus zu betreiben. Schub bzw. Kraft, die von dem Antriebssystem erzeugt wird, verursacht somit, dass sich das hier offenbarte unbemannte Fahrzeug während des Landbetriebs bewegt. Anders ausgedrückt wird das unbemannte Fahrzeug des dargestellten Beispiels im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus von dem Antriebssystem angetrieben.
Um die Verwendung desselben Antriebssystems sowohl für den ersten Betriebsmodus als auch für den zweiten Betriebsmodus zu ermöglichen, ermöglichen hier offenbarte beispielhafte Rollkugel-Plattformen eine ähnliche (z. B. identische) Fortbewegung im zweiten Betriebsmodus (z. B. Rollen am Boden) wie diejenige, die die Mehrfachrotor-Plattform im ersten Betriebsmodus (z. B. Fliegen in der Luft) ermöglicht. Zum Beispiel können hier offenbarte beispielhafte unbemannte Fahrzeuge sowohl beim Betrieb im ersten Betriebsmodus als auch im zweiten Betriebsmodus zur Bewegung in beliebiger Richtung in Gier-, Nick- und Roll-Winkelrichtungen manövrieren bzw. sich drehen. Die hier offenbarten Rollkugel-Plattformen rollen bzw. drehen sich (z. B. in beliebiger Drehrichtung) frei relativ zu einem Gehäuse des unbemannten Fahrzeugs. Die hier offenbarte Rollkugel-Plattform ist somit nicht direkt angetrieben, sondern dreht sich (z. B. rotiert) frei aufgrund des Rotorschubs, der von dem Antriebssystem erzeugt wird. Anders ausgedrückt schränken hier offenbarte beispielhafte Roll-Systeme die Bewegung des unbemannten Fahrzeugs beim Bewegen in einer horizontalen Ebene nicht auf geradlinige Wegstrecken und/oder Bögen mit beschränkter Krümmung ein. Hier offenbarte Rollkugel-Plattformen ermöglichen es dem unbemannten Fahrzeug somit, sich zur Seite zu bewegen, wenn sich das unbemannte Fahrzeug im zweiten Betriebsmodus (z. B. Boden-Modus) befindet. Die hier offenbarten hybriden unbemannten Fahrzeuge werden somit im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus mit denselben Motoren, denselben Algorithmen, derselben Wegstreckenplanung und/oder derselben Steuerung betrieben. Anders ausgedrückt werden beispielhafte hybride unbemannte Fahrzeuge in dualen Betriebsmodi betrieben, ohne dass zusätzliche Motoren, unterschiedliche Algorithmen, Treiber und/oder Steuerungen benötigt werden.
Hier offenbarte beispielhafte unbemannte Fahrzeuge können die Rollkugel-Plattform verwenden, um beim Betrieb im zweiten Betriebsmodus spezielle Markierungen auf dem Boden anzubringen. Die Markierungen können aus der Luft sichtbar sein und/oder von anderen unbemannten Fahrzeugen erfasst werden, um Informationen zu kommunizieren. In manchen Beispielen verschwinden die Markierungen nach einiger Zeit. Die Markierungen können zum Beispiel dazu verwendet werden, um anzuzeigen, dass ein Gebiet bei einer Erkundungsmission bereits besucht wurde, um Orientierungspunkte zur erneuten Ortsbestimmung und zum Schließen von Schleifen bei der Ortsbestimmung bzw. Kartierung anzuzeigen, um visuelle Odometrie und Ortsbestimmungssensoren zu kalibrieren, da sie in präzisen gleichmäßigen Abständen angebracht werden können, und so weiter.
1 ist eine perspektivische Ansicht von oben eines beispielhaften unbemannten Fahrzeugs 100, das gemäß der Lehre dieser Offenbarung gebildet ist. Das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels ist ein hybrides Fahrzeug, das duale Betriebsmodi aufweist, die zur luft- und landgestützten Fortbewegung in der Lage sind. Das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels wird in einem ersten Betriebsmodus (z. B. einem Luft-Modus) oder einem zweiten Betriebsmodus (z. B. einem Boden-Modus) betrieben, der von dem ersten Betriebsmodus verschieden ist. Zum Ermöglichen von luftgestützter Fortbewegung weist das unbemannte Fahrzeug 100 der Darstellung eine Mehrfachrotor-Plattform 102 auf. Zum Ermöglichen von landgestützter Fortbewegung weist das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels eine Rollkugel-Plattform 104 auf. Um die Mehrfachrotor-Plattform 102 und die Rollkugel-Plattform 104 zu tragen, weist das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels ein Gehäuse 106 (z. B. ein Korpus oder ein Gehäuse, das einen Rahmen zum Tragen von Komponenten des unbemannten Fahrzeugs 100 bereitstellt) auf.
Um Auftrieb zu erzeugen und/oder das unbemannte Fahrzeug 100 zu manövrieren, weist das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels ein Antriebssystem 108 auf. Das Antriebssystem 108 des unbemannten Fahrzeugs 100 des dargestellten Beispiels weist eine oder mehrere Rotoranordnungen 110 auf. Um die Rotoranordnungen 110 zu tragen, weist das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels einen oder mehrere beispielhafte Arme 112 auf, die mit dem Gehäuse gekoppelt sind. Das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels weist vier Rotoranordnungen 110a-d auf. Daher kann es als Quadrokopter bezeichnet werden. Das Gehäuse 106 des dargestellten Beispiels weist somit einen ersten Arm 112a, einen zweiten Arm 112b, einen dritten Arm 112c und einen vierten Arm 112d auf, um die entsprechenden Rotoranordnungen 110a-d zu tragen. Das Gehäuse 106 des dargestellten Beispiels weist zum Beispiel ein x-förmiges Profil auf. Alternativ dazu können jedoch auch andere Korpusse und/oder Rotorausgestaltungen verwendet werden, wie etwa zum Beispiel eine Hubschrauberausgestaltung (z. B. ein horizontaler Rotor und ein vertikaler Rotor), eine Starrflüglerausgestaltung usw. Außerdem kann das unbemannte Fahrzeug 100 weniger als oder mehr als vier Arme 112 und/oder Rotoranordnungen 110 aufweisen. Jede einzelne der Rotoranordnungen 110 des dargestellten Beispiels weist einen Rotor bzw. Propeller 114 (z. B. ein Blatt) auf, der von einem Motor 116 (z. B. einem Elektromotor wie ein Gleichstrommotor) angetrieben wird. Der Motor 116 dreht den Propeller 114, um Auftrieb zu erzeugen und/oder das unbemannte Fahrzeug 100 zu manövrieren. Die Propeller 114 stellen somit Mittel zum Bereitstellen von Auftrieb für das Gehäuse 106 bereit.
Um das unbemannte Fahrzeug 100 in dem zweiten Betriebsmodus mittels der Rollkugel-Plattform 104 anzutreiben, verwendet das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels das Antriebssystem 108. Das Antriebssystem 108 des dargestellten Beispiels betreibt das unbemannte Fahrzeug 100 somit im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus. Zusätzlich stellt die Rollkugel-Plattform 104 des dargestellten Beispiels ein Fahrwerk bereit. In einigen Beispielen stellt die Rollkugel-Plattform 104 Mittel zum Landen des unbemannten Fahrzeugs 100 bereit. Die Rollkugel-Plattform 104 des dargestellten Beispiels weist eine Rollkugel-Anordnung 118 mit einer Kugel 120 und einem Träger bzw. Wagen 122 (z. B. einem Rahmen oder Gehäuse) auf. Die Kugel 120 des dargestellten Beispiels steht mindestens teilweise von dem Wagen 122 hervor. Die Rollkugel-Anordnung 118 des dargestellten Beispiels ist mit dem unbemannten Fahrzeug 100 gekoppelt oder ausgebildet. In manchen Beispielen kann die Rollkugel-Anordnung 118 des dargestellten Beispiels jedoch zum nachträglichen Einbau in bestehende unbemannte Fahrzeuge eingerichtet sein.
2 ist ein Schema, das ein beispielhaftes unbemanntes Fahrzeug 100 darstellt, das gemäß der hier offenbarten Lehre gebildet ist. Um das unbemannte Fahrzeug 100 zu manövrieren bzw. zu steuern, weist das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels ein Steuersystem 200 auf. Das Steuersystem 200 des dargestellten Beispiels kann mit einer oder mehreren elektrischen Einrichtungen und/oder Komponenten (z. B. elektronischen Einrichtungen oder Komponenten aus Systemen mit hoher Rechenleistung, einem System auf einem Chip (SoC), einem Mikroprozessor usw.) implementiert sein. Das Gehäuse 106 des dargestellten Beispiels umfasst oder umschließt eine oder mehrere elektrische Komponenten, die den Betrieb des unbemannten Fahrzeugs 100 ermöglichen.
Das Steuersystem 200 des unbemannten Fahrzeugs 100 des dargestellten Beispiels weist eine Wegstreckensteuerung 202 auf, die in der Lage ist, die Bewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 sowohl im ersten Betriebsmodus (z. B. Luft-Modus) als auch im zweiten Betriebsmodus (Land-Modus) (z. B. autonom) zu steuern. Die elektrische(n) Einrichtung(en) bzw. Komponente(n) des Steuersystems 200 des dargestellten Beispiels, die zur Steuerung des unbemannten Fahrzeugs 100 der Darstellung während der luftgestützten Fortbewegung verwendet werden, steuern das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels auch während der landgestützten Fortbewegung.
Die Wegstreckensteuerung 202 des dargestellten Beispiels erzeugt Steuereingaben, die den Motoren 116 bereitgestellt werden, die zum Bewegen des unbemannten Fahrzeugs 100 (z. B. durch Antreiben der Propeller 114) verwendet werden. Das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels ist mit einem oder mehreren Ausrichtungssensoren 204 versehen, um Informationen, die die Raumlage bzw. Ausrichtung des unbemannten Fahrzeugs 100 angeben, der beispielhaften Wegstreckensteuerung 202 bereitzustellen. In einigen Beispielen umfasst der eine oder die mehreren Ausrichtungssensoren 204 Beschleunigungsmesser, Kreisel, Magnetfeldsensoren usw., die mit einer Trägheitsmesseinheit (IMU - Inertial Measurement Unit) in Zusammenhang stehen. Um Informationen bereitzustellen, die die Position bzw. den Ort des unbemannten Fahrzeugs 100 angeben, weist das beispielhafte Steuersystem 200 des dargestellten Beispiels einen oder mehrere Positionssensoren 206 auf. Die einen oder mehreren Positionssensoren 206 können Bildsensoren, ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), Encoder 324 (3A und 3B) usw. umfassen.
Das Steuersystem 200 des dargestellten Beispiels ist mit einer Kommunikationsschnittstelle 208 versehen, um Kommunikation mit einem entfernten Bediener zu ermöglichen. In manchen Beispielen ist die von der Wegstreckensteuerung 202 bereitgestellte Steuerung derart teilweise autonom, dass die Steuerung auf Grundlage von Eingaben von einem entfernten Bediener sowie Rückinformationen im Wesentlichen in Echtzeit von dem bzw. den Ausrichtungssensor(en) 204 und dem bzw. den Positionssensor(en) 206 zustande kommt. Zum Beispiel kann die Wegstreckensteuerung 202 die Raumlagesteuerung bereitstellen, während ein entfernter Bediener die Translationsbewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 steuert. Raumlagesteuerung bedeutet Steuerung oder Stabilisierung der Ausrichtung des unbemannten Fahrzeugs 100 (z. B. um eine erste Achse (z. B. Gierachse), eine zweite Achse (z. B. Nickachse) und eine dritte Achse (z. B. Rollachse)).
In einigen Beispielen ist die von der Wegstreckensteuerung 202 bereitgestellte Steuerung auf Grundlage von Eingabedaten, die von dem bzw. den Ausrichtungssensor(en) 204 und dem bzw. den Positionssensor(en) 206 erzeugt werden, vollständig autonom. In manchen Beispielen ist die Wegstreckensteuerung 202 hinreichend, um autonome Raumlagesteuerung sowie Wegstreckenverfolgung und/oder -planung bereitzustellen. Wegstreckenverfolgung bedeutet die Steuerung der Bewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 (z. B. im dreidimensionalen Raum und/oder im zweidimensionalen Raum), um einer Wegstrecke (z. B. einer vorbestimmten Flugroute) zu folgen und/oder an ein vorbestimmtes Ziel zu gelangen. In manchen derartigen Beispielen ist die Kommunikationsschnittstelle 208 bereitgestellt, um es einem Bediener zu ermöglichen, anfänglich die Wegstrecke und/oder das Ziel zu definieren und/oder auf andere Weise Parameter zu konfigurieren oder zu steuern, die in den Steueralgorithmen zur Wegstreckenverfolgung und/oder Wegstreckenplanung verwendet werden, wenn das unbemannte Fahrzeug 100 abgehoben hat und/oder sich am Boden bewegt. Anders ausgedrückt kann die Wegstreckensteuerung 202, wie vorstehend angemerkt wurde, verwendet werden, um die luft- und landgestützte Fortbewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 zu steuern (z. B. wenn das unbemannte Fahrzeug 100 abgehoben ist und wenn das unbemannte Fahrzeug 100 am Boden fährt).
Die Wegstreckensteuerung 202 des dargestellten Beispiels kann eine Wegstrecke des unbemannten Fahrzeugs 100 auf Grundlage von empfangenen Steuereingaben planen. In einigen Beispielen kann das Steuersystem 200 auf einem mathematischen Modell beruhen, das die Bewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 definiert. Das mathematische Modell kann zum Beispiel für jeden Motor 116 Ausgaben bestimmen, die zum Bewegen des unbemannten Fahrzeugs 100 entlang einer bestimmten Wegstrecke nötig sind. Um die Steuerung des unbemannten Fahrzeugs 100 zu ermöglichen, kann das Modell zum Beispiel mehrere steuerbare Variablen umfassen, die durch Steuereingaben definiert werden können, die die Motoren 116 steuern. Beispielhafte Steuereingaben, die die Motoren 116 steuern, umfassen Motordrehmoment, Winkelgeschwindigkeit und/oder eine Kombination zugehöriger Eingaben, die die Motoren 116 des unbemannten Fahrzeugs 100 steuern. In dem dargestellten Beispiel gibt es vier Steuereingaben, die vier Motoren eines Quadrokopters (z. B. ein viermotoriges unbemanntes Fahrzeug) entsprechen. Unterschiedliche Systeme, die unterschiedlichen Typen von unbemannten Fahrzeugen entsprechen, können unterschiedliche Typen und/oder unterschiedliche Anzahl von Steuereingaben umfassen.
Auf Grundlage der Werte der Steuereingaben erzeugt die Wegstreckensteuerung 202 des dargestellten Beispiels mittels beispielsweise eines von der Wegstreckensteuerung 202 verwendeten Modells entsprechende Ausgaben, die zum Steuern des unbemannten Fahrzeugs 100 durch beispielsweise Anpassen der Steuereingaben (z. B. Drehmoment und/oder zugehörige Geschwindigkeit (z. B. Winkelgeschwindigkeit)) der einzelnen Motoren 116 verwendet werden. Etwaige Anpassungen der Ausgaben sowie externe Störungen können den Zustand (z. B. Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ausrichtung, Winkeldrehung usw.) des unbemannten Fahrzeugs 100 beeinträchtigen und dadurch ein Anpassen der Steuereingaben nötig machen.
Um das Verhalten (z. B. die Bewegung) des unbemannten Fahrzeugs 100 zu stabilisieren und/oder zu ändern, verwendet die Wegstreckensteuerung 202 des dargestellten Beispiels in einigen Beispielen eine Steuervorschrift zur Berechnung der Steuereingaben. Die Steuervorschrift entspricht mathematischen Ausdrücken oder Beziehungen für die Steuervariablen in dem Modell, die als Funktion der Zustände des unbemannten Fahrzeugs abgeleitet werden. Die Steuervorschrift kann somit dazu verwendet werden, aktualisierte Steuereingaben (z. B. Winkelgeschwindigkeiten) zu erzeugen, die in Übereinstimmung mit dem Modell iterativ analysiert werden können, um die Ausgaben und die sich ergebenden Zustände des unbemannten Fahrzeugs 100 kontinuierlich zu aktualisieren. Die Wegstreckensteuerung 202 des dargestellten Beispiels verwendet somit ein Modell oder einen Wegstreckenplaner, der die Winkelgeschwindigkeit der einzelnen Motoren 116 bestimmt, die nötig ist, um das unbemannte Fahrzeug 100 entlang einer geschätzten Wegstrecke zu bewegen, wenn sich das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels im ersten Betriebsmodus (z. B. im Flug) oder im zweiten Betriebsmodus (z. B. auf dem Boden fahrend) befindet.
3A ist eine teilweise zusammengesetzte Ansicht von unten der beispielhaften Rollkugel-Anordnung 118 aus 1 und 2. 3A ist eine Vorderansicht der beispielhaften Rollkugel-Anordnung 118 aus 3A. Die Kugel 120 des dargestellten Beispiels ist in dem Wagen 122 drehbar gekoppelt bzw. positioniert. Spezieller ist die Kugel 120 des dargestellten Beispiels in einem Hohlraum 302 (z. B. ein eingelassener Hohlraum) positioniert, der durch eine Wand 304 des Wagens 122 ausgebildet wird, die an einem Umfang des Wagens 122 ausgebildet ist. Die Kugel 120 des dargestellten Beispiels dreht sich relativ zu dem Wagen 122 frei. Die Kugel 120 des dargestellten Beispiels ist kugelförmig.
Die Kugel 120 des dargestellten Beispiels trägt ein Gewicht des unbemannten Fahrzeugs 100 und/oder stellt ein Fahrwerk des unbemannten Fahrzeugs 100 bereit, ohne sich zu verformen (z. B. plastisch zu verformen). Anders ausgedrückt behält die Kugel 120 des dargestellten Beispiels ihre Gestalt und/oder Form bei (behält z.B. eine kugelförmige Gestalt bzw. Form bei), wenn die Kugel 120 auf einer Landoberfläche (z. B. festen Oberfläche) positioniert ist und das (z. B. das gesamte) Gewicht des unbemannten Fahrzeugs 100 trägt. Die Kugel 120 des dargestellten Beispiels kann aus einem Plastikmaterial, einem Gummimaterial, einem Metallmaterial und/oder einem oder mehreren anderen geeigneten Materialien gebildet sein, das bzw. die eine geringe Rollreibung bereitstellen, das Gewicht des unbemannten Fahrzeugs 100 tragen und/oder eine Landephase des unbemannten Fahrzeugs 100 ertragen, ohne sich zu verformen.
Um eine Drehbewegung der Kugel 120 relativ zu dem Wagen 122 zu ermöglichen und/oder zu fördern, weist die Rollkugel-Anordnung 188 des dargestellten Beispiels ein oder mehrere Lager 306 auf. Die Lager 306 des dargestellten Beispiels sind Kugellager. In manchen Beispielen können die Lager 306 jedoch zylindrische Lager und/oder beliebige andere Lager oder Strukturen sein, die die Drehung der Kugel 120 relativ zu dem Wagen 122 fördern. Um eine Position der Lager 306 relativ zu der Kugel 120 und/oder dem Wagen 122 aufrechtzuhalten, weist der Wagen 122 des dargestellten Beispiels einen oder mehrere Halter 308 auf. Die Halter 308 des dargestellten Beispiels stehen von einer Fläche 310 (z. B. einer Bodenfläche) des Wagens 122 in Richtung zu einer Fläche 312 (z. B. einer oberen Fläche) der Wand 304 des Wagens 122 hin hervor. Die Halter 308 des dargestellten Beispiels sind relativ zu einer Längsachse 314 des Wagens 122 radial beabstandet. Ein einzelner Halter 308 hält das ihm entsprechende Lager 306 in betriebsbereiter Position bezüglich (z. B. in direktem Kontakt mit) der Kugel 120. Die Halter 308 des dargestellten Beispiels sind mit dem Wagen 122 als Einheitsstruktur einstückig ausgebildet. In einigen Beispielen können die Halter 308 jedoch mittels eines Befestigers (z. B. einer Schraube, einer Klammer usw.) mit der Fläche 310 des Wagens 122 gekoppelt sein. Die Lager 306 des dargestellten Beispiels ermöglichen ein freies Rotieren und/oder Drehen der Kugel 120 relativ zum Wagen 122 mit vergleichsweise geringer Rollreibung (z. B. minimaler oder vernachlässigbarer Reibung).
Um die Bewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 (z. B. in einer x-Achsenrichtung und einer y-Achsenrichtung) basierend auf einer Drehung der Kugel 120 relativ zum Wagen 122 zu verfolgen, wenn sich das unbemannte Fahrzeug 100 im zweiten Betriebsmodus (z. B. Boden-Modus) befindet, weist die Rollkugel-Anordnung 118 des dargestellten Beispiels einen oder mehrere Encoder 324 auf. Die Rollkugel-Anordnung 118 des dargestellten Beispiels weist einen ersten Encoder 324a und einen zweiten Encoder 324b auf. Die Encoder 324 des dargestellten Beispiels sind relativ zu dem Wagen 122 und/oder der Kugel 120 drehbar gelagert. Spezieller befindet sich die Kugel 120 des dargestellten Beispiels in betriebsbereiter Position bezüglich des ersten Encoders 324a und des zweiten Encoders 324b (z. B. in direktem Kontakt mit diesen). Die Kugel 120 des dargestellten Beispiels verursacht somit ein Drehen des ersten Encoders 324a und/oder des zweiten Encoders 324b, wenn die Kugel 120 sich relativ zum Wagen 122 dreht bzw. rotiert. Auf diese Weise verfolgt der erste Encoder 324a die Entfernung, die das unbemannte Fahrzeug 100 in einer ersten Richtung (z. B. der x-Achsenrichtung) zurücklegt, indem die Kugel 120 ein Drehen des ersten Encoders 324a verursacht, und der zweite Encoder 324b verfolgt die Entfernung, die das unbemannte Fahrzeug 100 in einer zweiten Richtung (z. B. einer y-Achsenrichtung) zurücklegt, indem die Kugel 120 ein Drehen des zweiten Encoders 324b verursacht, wenn sich das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels in dem zweiten Betriebsmodus (z. B. Bewegung am Boden) befindet. Der erste und der zweite Encoder 324a-b des dargestellten Beispiels sind kommunikativ mit dem Steuersystem 200 aus 2 gekoppelt. Zum Beispiel können Ausgangssignale des ersten Encoders 324a und des zweiten Encoders 324b mit anderen fahrzeuginternen Sensoren (z. B. den Ausrichtungssensoren 204, den Positionssensoren 206, Beschleunigungssensoren und/oder optischen Flussmessern) kombiniert werden, um die Verfolgungsgenauigkeit des unbemannten Fahrzeugs 100 zu verbessern und/oder Redundanz bereitzustellen. Einige Beispiele (z. B. den Ausrichtungssensoren 204 und den Positionssensoren 206 aus 2 geschuldet) können derart eingerichtet sein, dass die Encoder 324 nicht bei der Rollkugel-Anordnung 118 enthalten sind und/oder nicht kommunikativ mit dem Steuersystem 200 gekoppelt sind. In manchen Beispielen können die Encoder 324 durch zylindrische Lager und/oder andere Lager und/oder Halter ersetzt sein.
4 ist eine perspektivische Ansicht des unbemannten Fahrzeugs 100 aus 1 und 2. Im ersten Betriebsmodus navigiert das Steuersystem 200 das unbemannte Fahrzeug 100 in luftgestützter Fortbewegung über das Antriebssystem 108. Beim Navigieren des unbemannten Fahrzeugs 100 im ersten Betriebsmodus ermöglicht die Mehrfachrotor-Plattform 102 des dargestellten Beispiels drei Freiheitsgrade von Translationsbewegung in einer x-Richtung 402, einer y-Richtung 404 und einer z-Richtung 406 sowie drei Freiheitsgrade von Drehbewegung um eine Gierrichtung 408 (z. B. einen Gierwinkel (ψ)), eine Rollrichtung 410 (z. B. einen Rollwinkel (cp)) und eine Nickrichtung 412 (z. B. einen Nickwinkel (θ)). Das Antriebssystem 108 erzeugt Auftrieb, der größer ist als das Gewicht des unbemannten Fahrzeugs 100, um das unbemannte Fahrzeug 100 in z-Richtung vertikal zu bewegen.
Im zweiten Betriebsmodus verwendet das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels das Antriebssystem 108 und die Rollkugel-Anordnung 118, um das unbemannte Fahrzeug 100 während der landgestützten Fortbewegung zu navigieren. In Speziellen ermöglicht die Rollkugel-Anordnung 118 des dargestellten Beispiels beim Navigieren des unbemannten Fahrzeugs 100 im zweiten Betriebsmodus zwei Freiheitsgrade von Translationsbewegung in der x-Richtung 402 und der y-Richtung 404 und drei Freiheitsgrade von Drehbewegung um die Gierrichtung 408, die Rollrichtung 410 und die Nickrichtung 412. Die Rollkugel-Anordnung 118 des dargestellten Beispiels ermöglicht somit eine Bewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 in allen Richtungen außer vertikal in der z-Richtung 406. Im zweiten Betriebsmodus erzeugt das Antriebssystem 108 Auftrieb in der z-Richtung, der geringer ist als das Gewicht des unbemannten Fahrzeugs 100. Das Ändern der Ausrichtung des unbemannten Fahrzeugs 100 um die Gierrichtung 408 ändert die Richtung des unbemannten Fahrzeugs 100.
Im Betrieb werden Drehbewegungen der Kugel 120 relativ zum Wagen 122 in eine Entfernung und Richtung in x-Richtung 402 und eine Entfernung und Richtung in y-Richtung 404 umgesetzt. Im Speziellen rotiert bzw. dreht sich die Kugel 120 relativ zum Wagen 122 in beliebiger Richtung, damit das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, von Seite zu Seite (z. B. seitwärts) und/oder in einer Drehrichtung um die Gierrichtung 408 manövrieren kann. Das unbemannte Fahrzeug 100 kann somit in beliebiger Richtung in einer Ebene manövrieren, die durch die x-Richtung 402 und die y-Richtung 404 definiert wird (z. B. die x-y-Ebene). Das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels kann somit beim Betrieb im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus - mit Ausnahme einer z-Richtung (z. B. einer vertikalen Richtung) - in den gleichen Richtungen manövrieren. Beim Manövrieren im zweiten Betriebsmodus ist das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels somit lediglich in z-Achsenrichtung (z. B. einer vertikalen Richtung) eingeschränkt. Daher schränkt die von der Rollkugel-Anordnung 118 des dargestellten Beispiels bereitgestellte Rollkugel-Plattform 104, im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Rädern, die Bewegung des unbemannten Fahrzeugs 100 (z. B. in der x-y-Ebene) nicht auf geradlinige Wegstrecken oder beschränkt gekrümmte Wegstrecken ein.
Außerdem ermöglicht der vergleichsweise geringe Rollwiderstand der Kugel 120, dass die Beschleunigungsfähigkeit des unbemannten Fahrzeugs 100 in x-Richtung 402 und y-Richtung 404 bei Betrieb im zweiten Betriebsmodus vergleichbar mit der Beschleunigungsfähigkeit des unbemannten Fahrzeugs 100 bei Betrieb im ersten Betriebsmodus ist.
Wie vorstehend erwähnt wurde, ermöglicht ferner das Ermöglichen des Bewegens des unbemannten Fahrzeugs 100 des dargestellten in beliebige Richtungen, wenn es sich im zweiten Betriebsmodus befindet, dass das Steuersystem 200 des dargestellten Beispiels das unbemannte Fahrzeug 100 mit einem ähnlichen (z. B. identischen) Satz von Algorithmen steuern kann, wie der von dem Steuersystem 200 verwendete, um das unbemannte Fahrzeug 100 im ersten Betriebsmodus zu betreiben. Als Ergebnis ermöglicht das Ermöglichen der gleichen Bewegungsfähigkeit in der Ebene (z. B. Translation in x-Richtung 402, y-Richtung 404 und Gierrichtung 408 (z. B. um den Gier-Drehwinkel)) bei Betrieb im ersten Betriebsmodus oder im zweiten Betriebsmodus die Verwendung des Antriebssystems 108 und des Steuersystems 200 (z. B. der Motoren, Treiber, Steuerungen und/oder Algorithmen) zur Wegstreckenplanung und/oder Wegstreckenverfolgung. Demgemäß ist die Rollkugel-Anordnung 118 die einzige zusätzliche Hardware, die zum Bereitstellen eines hybriden unbemannten Fahrzeugs mit dualen Betriebsmodi benötigt wird. Als Ergebnis sind die Herstellungskosten und/oder die Komplexität des unbemannten Fahrzeugs 100 des dargestellten Beispiels signifikant geringer als bei anderen bekannten hybriden unbemannten Fahrzeugen.
Außerdem verringert das Betreiben des unbemannten Fahrzeugs 100 des dargestellten Beispiels im zweiten Betriebsmodus die Leistungsaufnahme aus einer Stromquelle (z. B. einer wiederaufladbaren Batterie) signifikant, wodurch Energie eingespart wird und die Betriebsdauer und/oder Reichweite des unbemannten Fahrzeugs 100 erhöht wird (und das unbemannte Fahrzeug 100 z. B. größere Entfernungen zurücklegen kann, ohne die Batterie wiederaufzuladen). Im zweiten Betriebsmodus ist zum Beispiel weniger Leistungsaufnahme nötig als im ersten Betriebsmodus, da der gesamte Schub, der zum Antreiben des unbemannten Fahrzeugs 100 bei der landgestützten Fortbewegung erzeugt wird, geringer ist als der gesamte Schub, der zum Fliegen des unbemannten Fahrzeugs 100 bei der luftgestützten Fortbewegung erzeugt wird. Zum Beispiel muss der gesamte von dem unbemannten Fahrzeug 100 erzeugte Schub beim Betrieb im ersten Betriebsmodus größer oder gleich dem Gewicht der Plattform sein, und der gesamte von dem unbemannten Fahrzeug 100 erzeugte Schub beim Betrieb im zweiten Betriebsmodus muss die Bodenreibung überwinden, welche deutlich geringer ist als das Gewicht des unbemannten Fahrzeugs 100. Daher ist bei landgestützter Fortbewegung ein geringerer Energieverbrauch nötig als bei luftgestützter Fortbewegung. In einigen Beispielen kann der Betrieb des unbemannten Fahrzeugs 100 im zweiten Betriebsmodus die Leistungsaufnahme halbieren. Rollen am Boden ist daher sehr viel effizienter als Fliegen und kann die Betriebsdauer und Reichweite des unbemannten Fahrzeugs 100 im Vergleich zu einem Nur-Luft-System verlängern.
Außerdem kann in einigen Beispielen das unbemannte Fahrzeug 100 des dargestellten Beispiels im zweiten Betriebsmodus Gegenstände transportieren (z. B. ziehen), die das unbemannte Fahrzeug 100 im ersten Betriebsmodus möglicherweise nicht transportieren kann. Zum Beispiel können Lasten, die möglicherweise zu schwer sind, um durch luftgestützte Fortbewegung durch die Luft getragen zu werden, durch landgestützte Fortbewegung am Boden transportiert werden.
5 stellt ein weiteres hier offenbartes beispielhaftes unbemanntes Fahrzeug 500 dar. Diejenigen Komponenten des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs 500, die im Wesentlichen ähnlich oder identisch den Komponenten des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs 100 sind, das vorstehend anhand von 1 bis 4 beschrieben wurde, werden nachstehend nicht nochmals ausführlich beschrieben. Anstatt dessen wird der interessierte Leser auf die vorstehenden entsprechenden Beschreibungen verwiesen. Um diesen Vorgang zu erleichtern, werden für ähnliche Strukturen ähnliche Bezugszeichen verwendet.
Ähnlich wie das unbemannte Fahrzeug 100 aus 1 bis 4 ist das unbemannte Fahrzeug 500 des dargestellten Beispiels ein hybrides unbemanntes Fahrzeug mit dualen Betriebsmodi, das in einem ersten Betriebsmodus (z. B. Luft-Modus) und einem zweiten Betriebsmodus (z. B. Land-Modus), der von dem ersten Betriebsmodus verschieden ist, betrieben werden kann. Das unbemannte Fahrzeug 500 des dargestellten Beispiels weist ein Antriebssystem 502 und ein Rollsystem 504 auf. Das Antriebssystem 502 des dargestellten Beispiels wird durch ein Gehäuse 506 getragen und erzeugt Auftrieb, um das unbemannte Fahrzeug 500 und den ersten Betriebsmodus (z. B. luftgestützte Fortbewegung) zu betreiben. Das Rollsystem 504 des dargestellten Beispiels ermöglicht es dem Gehäuse 506, mittels des Antriebssystems 502 am Boden zu fahren. Das Steuersystem 200 (2) kann dazu verwendet werden, das beispielhafte unbemannte Fahrzeug 500 zu realisieren. Anders als das in 1 bis 4 gezeigte Gehäuse 106 weist das Gehäuse 506 des dargestellten Beispiels eine runde bzw. kugelförmige Gestalt bzw. Profil (z. B. ein eiförmiges Profil) auf. Das Rollsystem 504 des dargestellten Beispiels weist eine Rollkugel-Anordnung 508 mit einer Kugel 120 auf, die mindestens teilweise von dem Gehäuse 506 absteht. Wie in Zusammenhang mit 6 und 7 ausführlicher beschrieben wird, kann das unbemannte Fahrzeug 500 des dargestellten Beispiels außerdem dazu verwendet werden, Identifizierungsmarkierungen oder -kennzeichen bereitzustellen.
6 ist eine teilweise zusammengesetzte Vorderansicht der beispielhaften Rollkugel-Anordnung 508 aus 5. Die Rollkugel-Anordnung 508 des dargestellten Beispiels weist die Kugel 120, ein oder mehrere Lager 306, einen oder mehrere Halter 308 und einen oder mehrere Encoder 324 (z. B. einen ersten Encoder 324a und einen zweiten Encoder 324b) auf, die in einem Hohlraum 602 positioniert sind, der relativ zu einer Wand 604 (z. B. einer äußeren Umfangswand) des Gehäuses 506 eingelassen ist. Um Identifizierungskennzeichen bereitzustellen, weist die Rollkugel-Anordnung 508 des dargestellten Beispiels ein Markierungsmaterial 606 auf, das von der Rollkugel-Anordnung 508 abzugeben ist. Um das Markierungsmaterial 606 aufzubewahren, weist die Rollkugel-Anordnung 508 des dargestellten Beispiels ein Gefäß bzw. einen Behälter 608 (z. B. einen Tank, eine Blase) auf. Der Behälter 608 des dargestellten Beispiels ist in dem Gehäuse 506 neben der Kugel 120 positioniert. In einigen Beispielen sind der Behälter 608 und das Gehäuse 506 als Einheitsstruktur einstückig ausgebildet. In einigen Beispielen stellt der Behälter 608 Mittel zum Fassen bzw. Aufbewahren des Markierungsmaterials 606 bereit.
Um das Markierungsmaterial 606 aus dem Behälter 608 abzugeben, weist die Rollkugel-Anordnung 508 des dargestellten Beispiels eine Abgabeeinheit 610 auf. Die Abgabeeinheit 610 des dargestellten Beispiels gibt das Markierungsmaterial 606 aus dem Behälter 608 selektiv ab. Zum Beispiel kann die Abgabeeinheit 610 ein Ventil sein, das zwischen einer offenen Position, die Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Markierungsmaterial 606 und einer Außenfläche 612 der Kugel 120 ermöglicht, und einer geschlossenen Position wechselt, die Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Markierungsmaterial 606 und der Kugel 120 verhindert. In einigen Beispielen kann die Abgabeeinheit 610 ein Magnetventil sein, das über das Steuersystem 200 zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position umgeschaltet wird. In einigen Beispielen kann die Abgabeeinheit 610 eine Sprühdüse aufweisen, die das Markierungsmaterial 606 auf die Außenfläche 612 der Kugel 120 sprüht, während die Kugel 120 sich relativ zu dem Gehäuse 506 und/oder dem Behälter 608 dreht. In einigen Beispielen kann die Abgabeeinheit 610 einen Schwamm aufweisen, der derart mit der Kugel 120 in Kontakt zu bringen ist, dass der Schwamm (z. B. nachdem der Schwamm mit dem Markierungsmaterial 606 gesättigt wurde) das Markierungsmaterial 606 auf die Außenfläche 612 der Kugel 520 überträgt. In einigen Beispielen weist die Abgabeeinheit 610 somit Mittel zum selektiven Abgeben des Markierungsmaterials 606 auf eine Außenfläche 612 der Kugel 120 auf.
7 stellt das unbemannte Fahrzeug 500 des dargestellten Beispiels im zweiten Betriebsmodus (z. B. landgestützte Fortbewegung) dar. Im zweiten Betriebsmodus kann die Rollkugel-Anordnung 508 des dargestellten Beispiels das Markierungsmaterial 606 abgeben. Im Speziellen erhält die Kugel 120 das Markierungsmaterial 606 von dem Behälter 608 (6) über die Abgabeeinheit 610. Während die Kugel 120 bei der landgestützten Fortbewegung über den Boden rollt, überträgt bzw. spritzt die Kugel 120 das Markierungsmaterial 606 auf den Boden. Wie in 7 gezeigt ist, gibt das unbemannte Fahrzeug 500 des dargestellten Beispiels das Markierungsmaterial 606 entlang einer Bahn 702 ab, die durch den Weg definiert wird, an dem sich das unbemannte Fahrzeug 500 bei der landgestützten Fortbewegung entlang fortbewegt. In einigen Beispielen stellt die Kugel 120 somit Mittel zum Anbringen von Markierungsmaterial 606 auf den Boden bzw. das Gelände bei der landgestützten Fortbewegung bereit. Das Markierungsmaterial 606 des dargestellten Beispiels kann zum Beispiel Tinte oder andere Materialien oder Substanzen umfassen, die unter normalem Licht, Infrarotlicht, Ultraviolettlicht sichtbar sein können, und/oder beliebige andere Markierungsmaterialien oder -stoffe umfassen. Das Markierungsmaterial 606 ist eine sichtbare Substanz bzw. Stoff, der von Dritten oder von anderen unbemannten Fahrzeugen unter Verwendung von Kameras (oder z. B. anderen Sensoren) erfasst werden kann, wenn diese sich in der Nähe einer Ablagerung (z. B. der Bahn 702) befinden.
Das Markierungsmaterial 606 kann eine Flüssigkeit, eine pudrige Substanz, eine Paste, eine Farbe, ein farbiges Material, ein Färbemittel und/oder ein beliebiges anderes Material sein, das auf der Kugel 120 des unbemannten Fahrzeugs 500 angebracht werden kann. In einigen Beispielen kann das Markierungsmaterial 606 des dargestellten Beispiels eine verschwindende Tinte sein. Verschwindende Tinten sind Tinten, die für eine gewisse Zeit sichtbar sein können, ohne dass die Absicht besteht, sie später erneut sichtbar zu machen. Diese Art von Tinte beruht üblicherweise auf einer chemischen Reaktion zwischen Thymolphthalein und einer Grundsubstanz wie Natriumhydroxid. Thymolphthalein, das normalerweise farblos ist, wird in Lösung mit der Base blau. Wenn die Base mit Kohlendioxid (immer in der Luft vorhanden) reagiert, fällt der pH-Wert unter 10,5 und die Farbe verschwindet. Die „Verblasszeit“ kann durch Hinzufügen von (z. B. einer kleinen Menge) Natriumhydroxid verlängert werden.
Das Markierungsmaterial 606 kann verwendet werden, um einen Weg, ein Gebiet, einen Orientierungspunkt und/oder einen beliebigen anderen Bereich anzuzeigen, den das unbemannte Fahrzeug 500 während beispielsweise einer Erkundungsmission, einer Rettungsmission und/oder einer oder mehreren beliebigen anderen Missionen besucht hat. In einigen Beispielen kann das Markierungsmaterial 606 auch eine Bewegungsrichtung des unbemannten Fahrzeugs 500 anzeigen (z. B. basierend auf der Anordnung des Markierungsmaterials 606 entlang der Bahn 702). In einigen Beispielen kann das Markierungsmaterial 606 aus der Luft über der Bahn 702 (z. B. mehrere hundert Fuß über der Bahn 702) sichtbar sein. In einigen Beispielen kann das Markierungsmaterial 606 als Orientierungspunkt zur erneuten Ortsbestimmung, zum Schließen von Schleifen bei der Ortsbestimmung, zur Kartierung usw. verwendet werden. In einigen Beispielen kann das Markierungsmaterial 606 zur Kalibrierung von visueller Odometrie und Ortsbestimmungssensoren verwendet werden, da es in präzisen gleichmäßigen Abständen angebracht werden kann. Odometrie zum Beispiel ist die Verwendung von Daten von Bewegungssensoren zur Abschätzung der Positionsänderung über der Zeit. Sie wird in der Robotik von manchen Robotern mit Beinen oder Rädern verwendet, um ihre Position relativ zu einer Ausgangsposition abzuschätzen. Dieses Verfahren ist durch das Integrieren von Geschwindigkeitsmessungen über der Zeit zur Positionsabschätzung fehleranfällig. Zur wirksamen Verwendung von Odometrie sind in den meisten Fällen schnelle und genaue Datenerfassungen, Messgerätekalibrierungen und Verarbeitungen nötig.
In einigen Beispielen kann das Markierungsmaterial 606 als Organisationshilfsmittel bei der Zusammenarbeit von mehreren kommunikativ gekoppelten unbemannten Fahrzeugen verwendet werden, die eine gemeinsame Aufgabe bearbeiten (z. B. Auffinden eines Ziels, Finden des kürzesten Wegs zu einem Ziel usw.). Zum Beispiel kann das unbemannte Fahrzeug 500 des dargestellten Beispiels ein unbemanntes Master-Fahrzeug sein und mehrere luftgestützte unbemannte Fahrzeuge können unbemannte Slave-Fahrzeuge sein, die dem Markierungsmaterial als Wegweiser folgen. Zum Beispiel kann das Markierungsmaterial 606 in einigen derartigen Beispielen ein Wegweiser oder ein Weg sein, dem andere unbemannte Fahrzeuge folgen können. Einige derartige Beispiele können es effizienten oder kleineren unbemannten Fahrzeugen ermöglichen, ein Gebiet zu durchsuchen, das durch die Bahn 702 definiert wird, ohne dass Landkarten oder Ortsbestimmungsverfahren benötigt werden, die typischerweise hohe Rechenleistungen erfordern. Das unbemannte Fahrzeug 500 des dargestellten Beispiels kann somit unter landgestützter Fortbewegung einen Weg abfahren, um Markierungsmaterial 606 abzugeben, um eine Navigationshilfe für kleinere, kostengünstigere luftgestützte unbemannte Fahrzeuge mit geringerer Rechenleistung und/oder kleineren Prozessoren bereitzustellen. Die kleineren unbemannten Fahrzeuge können mit Sensoren und/oder Kameras ausgerüstet sein und können ein Gebiet überwachen, das durch die Bahn 702 definiert wird.
8 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Betriebsverfahrens 800 des hier offenbarten beispielhaften unbemannten Fahrzeugs 100, 500. Zwar wird in 8 eine beispielhafte Betriebsweise des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs 100, 500 dargestellt, ein oder mehrere der in 8 dargestellten Schritte und/oder Prozesse können jedoch beliebig kombiniert, aufgeteilt, umgestellt, ausgelassen, weggelassen und/oder umgesetzt werden. Außerdem kann das beispielhafte Verfahren aus 8, zusätzlich zu oder anstelle von den in 8 dargestellten, einen oder mehrere Prozesse und/oder Schritte umfassen und/oder einen oder alle der dargestellten Prozesse und/oder Schritte mehrfach umfassen. Zwar wird außerdem das beispielhafte Verfahren unter Bezugnahme auf das in 8 dargestellte Flussdiagramm beschrieben, es können jedoch alternativ andere Betriebsverfahren des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 verwendet werden.
Das beispielhafte Betriebsverfahren des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 beginnt bei Kasten 802 mit dem Navigieren des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 in einem ersten Betriebsmodus über das Antriebssystem 108 (Kasten 802). Im ersten Betriebsmodus kann das Steuersystem 200 einen Befehl von einem Fernsteuerungsbediener empfangen und/oder einen Befehl von der Wegstreckensteuerung 202 empfangen, um das unbemannte Fahrzeug 100, 500 durch luftgestützte Fortbewegung bzw. Flug zu manövrieren bzw. zu betreiben. Das Steuersystem 200 betreibt die Motoren 116 (z. B. die Winkelgeschwindigkeiten der Motoren 116), um Auftrieb (z. B. eine Schubkraft größer als das Gewicht des unbemannten Fahrzeugs 100, 500) zu erzeugen, um das unbemannte Fahrzeug 100, 500 bei der luftgestützten Fortbewegung zu navigieren. Im ersten Betriebsmodus ermöglicht das Antriebssystem 108 drei Freiheitsgrade von Translationsbewegung (z. B. in x-Richtung 402, in y-Richtung 404 und in z-Richtung 406) und drei Freiheitsgrade von Drehbewegung (z. B. in Gierrichtung 408, in Rollrichtung 410 und in Nickrichtung 412) beim Navigieren des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 im ersten Betriebsmodus.
Das Verfahren wird durch Navigieren des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 in einem zweiten Betriebsmodus über die Rollkugel-Anordnung 118, 508 und das Antriebssystem 108 fortgesetzt (Kasten 804). Im zweiten Betriebsmodus kann das Steuersystem 200 des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 einen Befehl von dem Fernsteuerungsbediener empfangen und/oder einen Befehl von der Wegstreckensteuerung 202 empfangen, um das unbemannte Fahrzeug 100, 500 durch landgestützte Fortbewegung zu manövrieren bzw. zu betreiben. Die Rollkugel-Anordnung 118, 508 ist dazu eingerichtet, zwei Freiheitsgrade von Translationsbewegung (z. B. in x-Richtung 402 und in y-Richtung 404) und drei Freiheitsgrade von Drehbewegung (z. B. in Gierrichtung 408, in Rollrichtung 410 und in Nickrichtung 412) beim Navigieren des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 im zweiten Betriebsmodus zu ermöglichen. Zum Beispiel ermöglicht die Rollkugel-Anordnung 118, 508, dass sich das unbemannte Fahrzeug 100, 500 in seitlicher Richtung bewegen kann, wenn es im zweiten Betriebsmodus navigiert wird. Navigation im ersten und im zweiten Betriebsmodus wird durch das Steuersystem 200 und das Antriebssystem 108 realisiert (Kasten 806). In einigen Beispielen wird ein Markierungsmaterial 606 von der Rollkugel-Anordnung 508 abgegeben, wenn das unbemannte Fahrzeug 500 im zweiten Betriebsmodus navigiert wird (Kasten 808).
9 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Herstellungsverfahrens 900 eines hier offenbarten beispielhaften unbemannten Fahrzeugs 100, 500. Zwar wurde in 9 eine beispielhafte Weise des Zusammensetzens des beispielhaften unbemannten Fahrzeugs 100, 500 dargestellt, ein oder mehrere der in 9 dargestellten Schritte und/oder Prozesse können jedoch beliebig kombiniert, aufgeteilt, umgestellt, ausgelassen, weggelassen und/oder umgesetzt werden. Außerdem kann das beispielhafte Verfahren aus 9, zusätzlich zu oder anstelle von den in 9 dargestellten, einen oder mehrere Prozesse und/oder Schritte umfassen und/oder einen oder alle der dargestellten Prozesse und/oder Schritte mehrfach umfassen. Zwar wird außerdem das beispielhafte Verfahren unter Bezugnahme auf das in 9 dargestellte Flussdiagramm beschrieben, es können jedoch alternativ andere Verfahren zum Zusammensetzen des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 verwendet werden.
Um mit dem beispielhaften Prozess des Zusammensetzens aus 9 zu beginnen, wird ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem erlangt (Kasten 902). Das Fahrzeug kann ein Gehäuse 106, 506 aufweisen, das während des Zusammensetzens ausgebildet wird. In einigen Beispielen ist das Gehäuse 106, 506 vorgefertigt oder im Voraus zusammengesetzt und/oder es kann ein bestehendes unbemanntes Fahrzeug (z. B. ein handelsübliches Teil, aus einem Warenlager bezogen usw.) sein. Dann wird eine Rollkugel-Anordnung 118, 508 an dem Gehäuse 106, 506 angebracht (Kasten 904). Die Rollkugel-Anordnung 118, 508 kann zum Beispiel mittels Befestigern an dem Gehäuse 106, 506 befestigt werden. In einigen Beispielen kann die Rollkugel-Anordnung 118, 508 nachträglich in ein bestehendes unbemanntes Fahrzeug eingebaut werden. Ein Encoder 324 der Rollkugel-Anordnung 118. 508 wird kommunikativ (z. B. drahtgebunden oder drahtlos) mit einem Steuersystem des unbemannten Fahrzeugs 100, 500 gekoppelt (Kasten 906).
Beispielhafte unbemannte Fahrzeug werden offenbart. Weitere Beispiele dafür und Kombinationen davon umfassen die folgenden.
Beispiel 1 kann ein unbemanntes Fahrzeug mit einem Gehäuse, einer Rollkugel, die drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, und einem Antriebssystem sein, das von dem Gehäuse getragen wird. Das Antriebssystem ist dazu eingerichtet, Auftrieb zu erzeugen, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, in einem ersten Betriebsmodus zu navigieren. Das Fahrzeug weist eine Rollkugel auf, die drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Die Rollkugel ermöglicht dem Gehäuse, in einem zweiten Betriebsmodus zu navigieren, der von dem ersten Betriebsmodus verschieden ist. Das Antriebssystem ist dazu eingerichtet, eine Antriebskraft zu erzeugen, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, in einem zweiten Betriebsmodus mittels der Rollkugel zu navigieren.
Beispiel 2 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus Beispiel 1, wobei sich die Rollkugel relativ zu dem Gehäuse frei dreht.
Beispiel 3 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 2, wobei die Rollkugel dazu eingerichtet ist, an einer Oberfläche des Gehäuses mindestens teilweise freizuliegen.
Beispiel 4 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 3, wobei die Rollkugel eine Kugel umfasst, die drehbar in einem Wagen positioniert ist, wobei der Wagen entfernbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
Beispiel 5 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 4, wobei der Wagen einen Encoder aufweist, um Drehbewegungen der Kugel relativ zu dem Wagen zu verfolgen.
Beispiel 6 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 5, wobei der Encoder kommunikativ mit einem Steuersystem des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Beispiel 7 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 6, ferner mit einer Steuereinheit, um das Fahrzeug in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zu manövrieren.
Beispiel 8 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 7, wobei die Steuereinheit in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus die gleiche Steuervorschrift verwendet, um das Fahrzeug zu manövrieren.
Beispiel 9 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 8, wobei das Fahrzeug in dem ersten Betriebsmodus in der Lage ist, Translationsbewegungen in einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung und Drehbewegungen in einer Gierrichtung, einer Rollrichtung und einer Nickrichtung durchzuführen.
Beispiel 10 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 9, wobei das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus in der Lage ist, Translationsbewegungen in einer x-Richtung und einer y-Richtung und Drehbewegungen in einer Gierrichtung, einer Rollrichtung und einer Nickrichtung durchzuführen.
Beispiel 11 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 10, ferner mit einem Markierungsmaterial, das von der Rollkugel abzugeben ist, wenn sich das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus befindet.
Beispiel 12 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 11, wobei das Markierungsmaterial eine unsichtbare Tinte ist.
Beispiel 13 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 1 bis 12, wobei die Rollkugel eine kugelförmige Kugel ist, die aus einem Hartplastik- oder einem Gummimaterial gebildet ist.
Beispiel 14 kann ein Verfahren zum Zusammensetzen eines hybriden unbemannten Fahrzeugs sein, wobei das Verfahren umfasst: Erlangen eines Gehäuses mit einem Antriebssystem, das Auftrieb erzeugt, um das Fahrzeug in einem Luft-Betriebsmodus zu navigieren; und Koppeln einer Rollkugel-Anordnung an das Gehäuse, wobei die Rollkugel-Anordnung dazu eingerichtet ist, dem Fahrzeug zu ermöglichen, in einem Land-Betriebsmodus mittels des Antriebssystems zu navigieren.
Beispiel 15 umfasst das Verfahren aus Beispiel 14, ferner umfassend ein kommunikatives Koppeln eines Encoders der Rollkugel-Anordnung an eine Steuereinheit des Fahrzeugs.
Beispiel 16 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 14 bis 15, ferner umfassend ein Anbringen eines Wagens der Rollkugel-Anordnung an das Gehäuse.
Beispiel 17 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 14 bis 16, ferner umfassend ein Positionieren einer Kugel der Rollkugel-Anordnung derart, dass sie mindestens teilweise von dem Wagen vorsteht, wenn der Wagen mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
Beispiel 18 kann ein unbemanntes Fahrzeug sein, welches aufweist: ein Gehäuse; Auftrieberzeugungsmittel, um in einem ersten Betriebsmodus luftgestützte Fortbewegung zu ermöglichen, wobei die Auftriebsmittel von dem Gehäuse getragen werden; Rollmittel, um in einem zweiten Betriebsmodus landgestützte Fortbewegung zu ermöglichen, wobei die Rollmittel von den Auftrieberzeugungsmitteln anzutreiben sind.
Beispiel 19 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus Beispiel 19, ferner mit Markierungsmitteln, die von dem Fahrzeug abzugeben sind, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
Beispiel 20 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 18 bis 19, ferner mit Mitteln zum Aufbewahren der Markierungsmittel in dem Gehäuse.
Beispiel 21 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 18 bis 20, ferner mit Mitteln zu selektiven Abgeben der Markierungsmittel aus den Aufbewahrungsmitteln.
Beispiel 22 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 18 bis 21, ferner mit Mitteln zum Verfolgen einer Translationsbewegung des Fahrzeugs in dem zweiten Betriebsmodus, wenn sich die Rollmittel relativ zu dem Gehäuse drehen.
Beispiel 23 umfasst das unbemannte Fahrzeug aus einem der Beispiele 18 bis 22, ferner mit Mitteln zum Steuern der Auftrieberzeugungsmittel, um in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus die Navigation des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Beispiel 24 ist ein beispielhaftes Betriebsverfahren eines unbemannten Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Navigieren des Fahrzeugs in einem ersten Betriebsmodus mittels eines Antriebssystems, wobei das Antriebssystem Auftrieb erzeugt, um drei Freiheitsgrade von Translationsbewegung und drei Freiheitsgrade von Drehbewegung zu ermöglichen, wenn das Fahrzeug in dem ersten Betriebsmodus navigiert wird; und Navigieren des Fahrzeugs in einem zweiten Betriebsmodus mittels einer Rollkugel-Anordnung und des Antriebssystems, wobei die Rollkugel-Anordnung und das Antriebssystem zwei Freiheitsgrade von Translationsbewegung und drei Freiheitsgrade von Drehbewegung ermöglichen, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus navigiert wird.
Beispiel 25 umfasst das Verfahren aus Beispiel 24, ferner umfassend ein Bewegen des Fahrzeugs in einer seitlichen Richtung, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus navigiert wird.
Beispiel 26 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 25, ferner umfassend ein Abgeben eines Markierungsmaterials über die Rollkugel-Anordnung, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus navigiert wird.
Beispiel 27 umfasst das Verfahren aus einem der Beispiele 24 bis 26, ferner umfassend ein Betreiben des Fahrzeugs in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus durch ein Steuersystem und das Antriebssystem.
Zwar wurden vorliegend gewisse beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Erzeugnisse offenbart, der Schutzumfang dieses Patents ist jedoch nicht darauf beschränkt. Im Gegenteil deckt dieses Patent alle Verfahren, Vorrichtungen und Erzeugnisse ab, die im weiteren Sinne unter den Schutzumfang dieses Patents fallen.

Claims

Hybrides unbemanntes Fahrzeug mit: einem Gehäuse; einem Antriebssystem, das von dem Gehäuse getragen wird, wobei das Antriebssystem dazu eingerichtet ist, Auftrieb zu erzeugen, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, in einem ersten Betriebsmodus zu navigieren; und einer Rollkugel, die drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, wobei die Rollkugel dazu eingerichtet ist, dem Gehäuse zu ermöglichen, in einem zweiten Betriebsmodus zu navigieren, der von dem ersten Betriebsmodus verschieden ist, wobei das Antriebssystem dazu eingerichtet ist, eine Antriebskraft zu erzeugen, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, in dem zweiten Betriebsmodus mittels der Rollkugel zu navigieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei sich die Rollkugel relativ zu dem Gehäuse frei dreht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Rollkugel dazu eingerichtet ist, an einer Oberfläche des Gehäuses mindestens teilweise freizuliegen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Rollkugel eine Kugel umfasst, die drehbar in einem Wagen positioniert ist, wobei der Wagen entfernbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der Wagen einen Encoder aufweist, um Drehbewegungen der Kugel relativ zu dem Wagen zu verfolgen.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Encoder kommunikativ mit einem Steuersystem des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit einer Steuereinheit, um das Fahrzeug in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zu manövrieren.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus die gleiche Steuervorschrift verwendet, um das Fahrzeug zu manövrieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug in dem ersten Betriebsmodus in der Lage ist, Translationsbewegungen in einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung und Drehbewegungen in einer Gierrichtung, einer Rollrichtung und einer Nickrichtung durchzuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus in der Lage ist, Translationsbewegungen in einer x-Richtung und einer y-Richtung und Drehbewegungen in einer Gierrichtung, einer Rollrichtung und einer Nickrichtung durchzuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit einem Markierungsmaterial, das von der Rollkugel abzugeben ist, wenn sich das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Markierungsmaterial eine unsichtbare Tinte ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Rollkugel eine kugelförmige Kugel ist, die aus einem Hartplastik- und/oder einem Gummimaterial gebildet ist.
Verfahren zum Zusammenbauen eines hybriden unbemannten Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Erlangen eines Gehäuses mit einem Antriebssystem, das Auftrieb erzeugt, um das Fahrzeug in einem Luft-Betriebsmodus zu navigieren; und Koppeln einer Rollkugel-Anordnung an das Gehäuse, wobei die Rollkugel-Anordnung dazu eingerichtet ist, dem Fahrzeug zu ermöglichen, in einem Land-Betriebsmodus mittels des Antriebssystems zu navigieren.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend ein kommunikatives Koppeln eines Encoders der Rollkugel-Anordnung an eine Steuereinheit des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend ein Anbringen eines Wagens der Rollkugel-Anordnung an das Gehäuse.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Positionieren einer Kugel der Rollkugel-Anordnung derart, dass sie mindestens teilweise von dem Wagen vorsteht, wenn der Wagen mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
Unbemanntes Fahrzeug mit: einem Gehäuse, Auftrieberzeugungsmitteln, um in einem ersten Betriebsmodus luftgestützte Fortbewegung zu ermöglichen, wobei die Auftriebsmittel von dem Gehäuse getragen werden, Rollmitteln, um in einem zweiten Betriebsmodus landgestützte Fortbewegung zu ermöglichen, wobei die Rollmittel von den Auftrieberzeugungsmitteln anzutreiben sind; und Mitteln zum Steuern der Auftrieberzeugungsmittel, um in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus die Navigation des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Fahrzeug nach Anspruch 18, ferner mit Markierungsmitteln, die von dem Fahrzeug abzugeben sind, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
Fahrzeug nach Anspruch 19, ferner mit Mitteln zum Aufbewahren der Markierungsmittel in dem Gehäuse.
Fahrzeug nach Anspruch 18, ferner mit Mitteln zum selektiven Abgeben der Markierungsmittel aus den Aufbewahrungsmitteln.
Fahrzeug nach Anspruch 18, ferner mit Mitteln zum Verfolgen einer Translationsbewegung des Fahrzeugs in dem zweiten Betriebsmodus, wenn sich die Rollmittel relativ zu dem Gehäuse drehen.
Fahrzeug nach Anspruch 18, ferner mit Mitteln zum Steuern der Auftrieberzeugungsmittel, um in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus die Navigation des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Verfahren zum Betreiben eines unbemannten Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Navigieren des Fahrzeugs in einem ersten Betriebsmodus mittels eines Antriebssystems, wobei das Antriebssystem Auftrieb erzeugt, um drei Freiheitsgrade von Translationsbewegung und drei Freiheitsgrade von Drehbewegung zu ermöglichen, wenn das Fahrzeug in dem ersten Betriebsmodus navigiert wird, und Navigieren des Fahrzeugs in einem zweiten Betriebsmodus mittels einer Rollkugel-Anordnung und des Antriebssystems, wobei die Rollkugel-Anordnung und das Antriebssystem zwei Freiheitsgrade von Translationsbewegung und drei Freiheitsgrade von Drehbewegung ermöglichen, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus navigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend ein Bewegen des Fahrzeugs in einer seitlichen Richtung, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus navigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend ein Abgeben eines Markierungsmaterials über die Rollkugel-Anordnung, wenn das Fahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus navigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend ein Betreiben des Fahrzeugs in dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus durch ein Steuersystem und das Antriebssystem.