DE112018006334T5

DE112018006334T5 - Bewegliche anbringungsstruktur für uav

Info

Publication number: DE112018006334T5
Application number: DE112018006334.8T
Authority: DE
Inventors: Aditya Singh; James Carthew
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111615486A; US11623764B2; WO2019139574A1; US20200407077A1

Abstract

Es sind beispielhafte bewegliche Anbringungsstrukturen und entsprechende Verfahren beschrieben. In einer Umsetzung weist ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) ein Gehäuse und eine an das Gehäuse gekoppelte bewegliche Anbringungsstruktur auf. Die bewegliche Anbringungsstruktur kann sich zwischen einer eingeklappten Position und einer ausgeklappten Position bewegen, ohne eine von dem UAV transportierte Zuladung zu behindern. An der beweglichen Anbringungsstruktur ist eine Kamera angebracht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine bewegliche Anbringungsstruktur für ein unbemanntes Luftfahrzeug (Unmanned Aerial Vehicle - UAV) und ein System zum Steuern der Bewegung der Anbringungsstruktur.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es kann schwierig sein, ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) an einer bestimmten Stelle zur Landung zu bringen. Es kann sein, dass präzise Landeplätze durch Turbulenzen behindert werden, die durch die Luft entstehen, die von den Propellern des UAV verdrängt und von der Landefläche zurückgeworfen wird. Eine am UAV angebrachte Kamera kann die Landung unterstützen, indem sie Bilder der Landestelle aufnimmt. Diese Bilder werden verwendet, um das UAV zu manövrieren und das UAV auf die gewünschte Landestelle ausgerichtet zu halten. Um bestmöglich Bilder der Landestelle aufzunehmen, ist die Kamera häufig an der Unterseite des UAV positioniert, sodass das Sichtfeld der Kamera direkt unter dem UAV liegt. Dies kann allerdings Probleme im Zusammenhang mit der Fähigkeit der Kamera verursachen, Bilder des Landebereichs aufzunehmen, da Objekte, die vom UAV transportiert werden, die Kamera möglicherweise versperren. Außerdem kann eine unter dem UAV angebrachte Kamera das Laden und Entladen von Objekten, die von dem UAV transportiert werden, stören.
Figurenliste
Nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, wobei sich in den verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Teile beziehen, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.

1 ist ein Blockschema, das eine Umgebung abbildet, in der eine beispielhafte Ausführungsform umgesetzt werden kann.
2 stellt eine Ausführungsform eines UAV mit einer beweglichen Anbringungsstruktur in einer ausgeklappten Position dar.
3 stellt eine Ausführungsform des UAV mit einer beweglichen Anbringungsstruktur in einer eingeklappten Position dar.
4 stellt eine Ausführungsform eines UAV mit einer beweglichen Anbringungsstruktur zwischen der ausgeklappten und der eingeklappten Position dar.
5 ist ein Blockschema, das eine Ausführungsform eines unbemannten Luftfahrzeuges veranschaulicht.
6 ist ein Blockschema, welches eine Ausführungsform eines UAV-Handhabungssystems veranschaulicht.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines UAV und Einstellen einer mit dem UAV in Verbindung stehenden beweglichen Anbringungsstruktur veranschaulicht.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern der Position einer mit dem UAV in Verbindung stehenden beweglichen Anbringungsstruktur zum Überwachen eines bestimmten Bereichs veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Offenbarung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Bestandteil davon bilden und in denen durch Veranschaulichung konkrete Umsetzungen gezeigt werden, in denen die Offenbarung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Umsetzungen genutzt und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „ein Ausführungsbeispiel“ usw. geben an, dass die beschriebene Ausführungsform ein(e) bestimmte(s) Eigenschaft, Struktur oder Merkmal beinhalten kann, wobei jedoch nicht unbedingt jede Ausführungsform diese(s) bestimmte Merkmal, Struktur oder Merkmal beinhalten muss. Darüber hinaus beziehen sich solche Formulierungen nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Ferner sei darauf hingewiesen, dass, wenn ein(e) bestimmte(s) Eigenschaft, Struktur oder Merkmal in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben ist, es im Bereich des Fachwissens des Fachmanns liegt, ein(e) solche(s) Eigenschaft, Struktur oder Merkmal in Verbindung mit anderen Ausführungsformen umzusetzen, ob dies nun ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
Umsetzungen der in dieser Schrift offenbarten Systeme, Vorrichtungen und Verfahren können einen Spezial- oder Universalcomputer beinhalten oder nutzen, der Computerhardware beinhaltet, wie zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und Systemspeicher, wie hierin erörtert. Umsetzungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung können außerdem physische und andere computerlesbare Medien zum Transportieren oder Speichern von computerausführbaren Anweisungen und/oder Datenstrukturen beinhalten. Bei solchen computerlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die durch ein Universal- oder Spezialcomputersystem zugegriffen werden kann. Bei computerlesbaren Medien, auf denen computerausführbare Anweisungen gespeichert werden, handelt es sich um Computerspeichermedien (-vorrichtungen). Bei computerlesbaren Medien, die computerausführbare Anweisungen transportieren, handelt es sich um Übertragungsmedien. Somit können Umsetzungen der vorliegenden Offenbarung beispielsweise und nicht einschränkend zumindest zwei deutlich unterschiedliche Arten computerlesbarer Medien umfassen: Computerspeichermedien (-vorrichtungen) und Übertragungsmedien.
Computerspeichermedien (-vorrichtungen) schließen Folgendes ein: RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, Festkörperlaufwerke (Solid State Drives - „SSDs“) (z. B. auf Grundlage von RAM), Flash-Speicher, Phasenwechselspeicher (Phase-Change Memory - „PCM“), andere Speicherarten, andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das dazu verwendet werden kann, gewünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern, und auf das durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann.
Eine Umsetzung der in dieser Schrift offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren kann über ein Computernetzwerk kommunizieren. Ein „Netzwerk“ ist als eine oder mehrere Datenverbindungen definiert, die den Transport elektronischer Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere (entweder festverdrahtete, drahtlose oder eine beliebige Kombination aus festverdrahteter oder drahtloser) Kommunikationsverbindung an einen Computer übertragen oder diesem bereitgestellt werden, sieht der Computer die Verbindung korrekt als Übertragungsmedium an. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen beinhalten, die dazu verwendet werden können, gewünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu transportieren, und auf die durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen aus dem Vorstehenden sollten ebenfalls im Umfang computerlesbarer Medien eingeschlossen sein.
Computerausführbare Anweisungen umfassen zum Beispiel Anweisungen und Daten, die bei Ausführung an einem Prozessor bewirken, dass ein Spezialcomputer oder eine Spezialverarbeitungsvorrichtung eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen durchführt. Bei den computerausführbaren Anweisungen kann es sich zum Beispiel um Binärdateien, Anweisungen in einem Zwischenformat, wie etwa Assemblersprache, oder auch Quellcode handeln. Wenngleich der Gegenstand in für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifischer Sprache beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Patentansprüchen definierte Gegenstand nicht unbedingt auf die in dieser Schrift beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale und Handlungen sind vielmehr als beispielhafte Umsetzungsformen der Patentansprüche offenbart.
Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Offenbarung in Network-Computing-Umgebungen mit vielen Arten von Computersystemkonfigurationen umgesetzt werden kann, einschließlich PCs, Desktop-Computern, Laptopcomputern, Nachrichtenprozessoren, Handheld-Vorrichtungen, Multiprozessorsystemen, Unterhaltungselektronik auf Mikroprozessorbasis oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Mainframe-Computern, Mobiltelefonen, PDAs, Tablets, Pagern, Routern, Switches, verschiedener Speichervorrichtungen und dergleichen. Die Offenbarung kann zudem in Umgebungen mit verteilten Systemen ausgeführt werden, in denen sowohl lokale Computersysteme als auch Remote-Computersysteme, die durch das
Netzwerk
(entweder durch festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder durch eine beliebige Kombination aus festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen) verbunden sind, Aufgaben ausführen. In einer Umgebung mit verteilten Systemen können sich Programmmodule sowohl in lokalen Speichervorrichtungen als auch in Remote-Speichervorrichtungen befinden.
Ferner können die in dieser Schrift beschriebenen Funktionen gegebenenfalls in einem oder mehreren der Folgenden durchgeführt werden: Hardware, Software, Firmware, digitalen Komponenten oder analogen Komponenten. Ein oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (application specific integrated circuits - ASICs) können zum Beispiel programmiert sein, um eines/einen oder mehrere der hierin beschriebenen Systeme und Vorgänge ausführen. Bestimmte Ausdrücke werden in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um auf bestimmte Systemkomponenten Bezug zu nehmen. Der Fachmann wird verstehen, dass auf Komponenten durch unterschiedliche Bezeichnungen Bezug genommen werden kann. In dieser Schrift soll nicht zwischen Komponenten unterschieden werden, die sich in der Bezeichnung unterscheiden, nicht jedoch in der Funktion.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift erörterten Sensorausführungsformen Computerhardware, -software, -firmware oder eine beliebige Kombination davon umfassen können, um zumindest einen Teil ihrer Funktionen durchzuführen. Ein Sensor kann zum Beispiel einen Computercode beinhalten, der konfiguriert ist, um in einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und kann eine Hardware-Logikschaltung/elektrische Schaltung beinhalten, die durch den Computercode gesteuert wird. Diese beispielhaften Vorrichtungen sind hierin zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt und sollen nicht einschränkend sein. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in weiteren Arten von Vorrichtungen umgesetzt werden, wie es dem einschlägigen Fachmann bekannt ist.
Zumindest manche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf Computerprogrammprodukte ausgerichtet, die eine solche Logik (z. B. in Form von Software) umfassen, die auf einem beliebigen computernutzbaren Medium gespeichert ist. Eine solche Software bewirkt, wenn sie in einer oder mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt wird, dass eine Vorrichtung wie in dieser Schrift beschrieben funktioniert.
1 ist ein Blockschema, das eine Umgebung 100 abbildet, in der eine beispielhafte Ausführungsform umgesetzt werden kann. Ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) 102 kann auf einer Landeplattform 104 oder einer beliebigen anderen Landefläche, einem beliebigen Landebereich, einer beliebigen Landestelle und dergleichen landen und davon abheben. In einigen Ausführungsformen ist die Landeplattform 104 an einem Fahrzeug (z. B. am Dach eines Fahrzeugs), einem Gebäude, einer Laderampe, einer Ladeplattform oder einer beliebigen anderen Vorrichtung oder Struktur angebracht. Bei dem UAV 102 kann es sich um einen beliebigen Typ von unbemanntem Luftfahrzeug handeln, das manövrieren kann, um auf einer beliebigen Art Landeplattform oder Landebereich zu landen und davon abzuheben. In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei dem UAV 102 um einen Multicopter, der zwei oder mehr Rotoren (z. B. Motoren) und zugehörige Propeller aufweist. In bestimmten Umsetzungen weist das UAV 102 einen einzigen Rotor und einen zugehörigen Propeller auf. Das UAV 102 kann auch als Drohne oder ferngesteuertes Luftfahrzeug bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen stellt die Landeplattform 104 einen temporären Ort bereit, an dem das UAV 102 landen und eine Zuladung aufnehmen, eine Zuladung abliefern, sich aufladen, „Huckepack“ auf einem Fahrzeug fahren und dergleichen kann.
Wie in 1 gezeigt, ist ein UAV-Handhabungssystem 108 in der Lage, drahtlos mit dem UAV 102 zu kommunizieren. Für Kommunikationen zwischen dem UAV-Handhabungssystem 108 und dem UAV 102 kann ein beliebiges Kommunikationsprotokoll verwendet werden, etwa 3G, 4G LTE, WiFi und dergleichen. In einigen Ausführungsformen stellt das UAV-Handhabungssystem 108 eine Flugführung für das UAV 102 bereit, wenn dieses auf der Landeplattform 104 landet oder davon abhebt. In einigen Umsetzungen kommuniziert das UAV-Handhabungssystem 108 über ein Datenkommunikationsnetzwerk 112 mit einem Server 110. So kann das UAV-Handhabungssystem 108 zum Beispiel Daten im Zusammenhang mit dem UAV 102, dem Fahrzeug 106, der Zuladung und dergleichen an den Server 110 übermitteln. Des Weiteren kann das UAV-Handhabungssystem 108 Daten im Zusammenhang mit dem UAV 102, Zuladungslieferungsanweisungen und dergleichen vom Server 110 empfangen. Andere Arten von Daten, die vom UAV-Handhabungssystem 108 empfangen werden, können Folgendes einschließen: eine berechnete Flugbahn für das UAV 102, vorübergehende Flugbeschränkungen, Luftraumflugbeschränkungen und lokalisierte Modelle von Hindernissen in der Nähe der Lieferung oder in der Flugbahn des UAV 102. Das Datenkommunikationsnetzwerk 112 weist eine beliebige Art Netzwerktopologie unter Verwendung eines beliebigen Kommunikationsprotokolls auf. Des Weiteren kann das Datenkommunikationsnetzwerk 112 eine Kombination aus zwei oder mehr Kommunikationsnetzen beinhalten. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Datenkommunikationsnetzwerk 112 ein mobiles Kommunikationsnetzwerk, das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetzwerk oder ein beliebiges anderes Kommunikationsnetzwerk.
Es versteht sich, dass die Ausführungsform aus 1 lediglich als Beispiel dient. Andere Ausführungsformen können weniger oder zusätzliche Komponenten beinhalten, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Des Weiteren können dargestellte Komponenten ohne Einschränkung kombiniert oder in andere Komponenten integriert werden.
2 stellt eine Ausführungsform eines UAV 102 mit einer beweglichen Anbringungsstruktur 208 in einer ausgeklappten Position dar. Das Beispiel von 2 zeigt nur einen Teil des UAV 102. In 2 sind einige Teile des UAV 102 zur besseren Veranschaulichung und Erläuterung spezifischer Komponenten oder von spezifischen Strukturen, die mit der beweglichen Anbringungsstruktur 208 in Verbindung stehen, gezeigt. Beispielsweise sind in 2 bestimmte Gehäusekomponenten und andere Strukturen nicht gezeigt, da sie die Sicht auf die bewegliche Anbringungsstruktur 208 und deren Anbringungs- und Bewegungskomponenten möglicherweise verstellen. Wie in der vorliegenden Schrift erläutert, ist die bewegliche Anbringungsstruktur 208 in der Lage, sich zwischen einer ausgeklappten Position (wie in 2 gezeigt) und einer eingeklappten Position (wie in 3 gezeigt) zu bewegen (z. B. zu drehen). Die ausgeklappte Position kann auch als „ausgefahrene Position“ und die eingeklappte Position auch als „eingefahrene Position“ bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen beträgt die Rotationsdifferenz zwischen der ausgeklappten Position und der eingeklappten Position ungefähr 90 Grad. In anderen Ausführungsformen kann die bewegliche Anbringungsstruktur 208 derart konfiguriert sein, dass sie sich über einen jeden Bereich hinweg dreht, einschließlich einer Drehung von mehr als 90 Grad oder weniger als 90 Grad. In einigen Ausführungsformen besteht die Anbringungsstruktur 208 aus einem beliebigen stabilen Kunststoff (z. B. ABS oder PVA) oder aus Faser-/Harzmaterialien wie Glasfaser oder Kohlenstofffaser. In anderen Ausführungsformen kann ein Metall, etwa Aluminium, zum Herstellen der Anbringungsstruktur 208 verwendet werden.
Das UAV 102 weist mehrere Beine 202 auf, die das UAV 102 auf einer Landeplattform oder anderen Landefläche stützen. Eine oder mehrere Gehäusekomponenten (auch als „Strukturkomponenten“ bezeichnet) wie bspw. die Anbringungsplatten 204 und 206 stützen verschiedene Komponenten, Vorrichtungen und/oder Systeme in Verbindung mit dem UAV 102. In anderen Ausführungsformen können die Anbringungsplatten 204, 206 durch verschiedene Arten von Gehäusekomponenten oder Haltestrukturen wie bspw. einem Gestell, einer Gehäusestrukturkomponente und dergleichen ersetzt werden. Bestimmte Ausführungsformen des UAV 102 können eine beliebige Anzahl an Anbringungsplatten 204, 206 und anderen Anbringungsstrukturen, Anbringungsplattformen, Haltestrukturen, Gehäusen und dergleichen beinhalten. Wie vorstehend erwähnt, ist die bewegliche Anbringungsstruktur 208 derart am UAV 102 angebracht, dass sich die bewegliche Anbringungsstruktur 208 zwischen einer ausgeklappten Position (in 2 gezeigt) und einer eingeklappten Position (in 3 gezeigt) bewegen (z. B. drehen oder schwenken) kann. Die bewegliche Anbringungsstruktur 208 ist an einem Lagerpunkt 212 neben einem Motor 216 am UAV 102 angebracht. Auf der entgegengesetzten Seite des UAV 102, an der Stelle, an der die entgegengesetzte Seite der beweglichen Anbringungsstruktur 208 schwenkbar an der Anbringungsplatte 206 gelagert ist, befindet sich ein korrespondierender Lagerpunkt. Der Betrieb des Motors 216 bewirkt eine Drehung einer Motorantriebswelle, die sich am Lagerpunkt 212 an die bewegliche Anbringungsstruktur 208 anschließt. Die Drehung der Motorantriebswelle bewirkt eine Bewegung (z. B. Drehung) der beweglichen Anbringungsstruktur 208. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 216 u. a. ein Servomotor, ein Schrittmotor, ein Gleichstrom-Getriebemotor mit Absolutwertgeber und dergleichen sein.
An der beweglichen Anbringungsstruktur 208 ist eine Kamera 210 gelagert, wie in 2 gezeigt. Zur Kamera 210 zählt eine jede Art Kamera wie bspw. eine RGB(Rot-Grün-Blau)-Kamera, eine IR(Infrarot)-Kamera und dergleichen. Wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur 208 in der ausgeklappten Position von 2 befindet, zeigt die Kamera 210 nach unten und nimmt Bilder von Bereichen unter dem UAV 102 auf. Diese Ausrichtung ist besonders nützlich, wenn das UAV 102 landet oder startet, da sie Bilder des Landebereichs bereitstellt und es ermöglicht, dass das UAV 102 an einer gewünschten Stelle landet. Wenn die bewegliche Anbringungstruktur 208 aus der ausgeklappten Position in die eingeklappte Position (3) bewegt wird, ändert sich die Sicht der Kamera 210 je nach sich änderndem Drehwinkel der beweglichen Anbringungsstruktur 208. In einigen Ausführungsformen weisen die Beine 202 des UAV 102 eine ausreichende Länge auf, damit die Kamera 210 die Landefläche (oder Landeplattform) nicht berührt, wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur 208 in der ausgeklappten Position befindet.
Wie in 2 gezeigt, weist das UAV 102 mehrere Zuladungsstrukturen 214 (z. B. Zahnstangengreifer) auf, die sich an ein Zuladungsobjekt (nicht gezeigt) anheften und/oder es greifen können, sodass das UAV 102 das Zuladungsobjekt an einen anderen Ort transportieren kann. Der Bereich, in dem Zuladungsobjekte durch das UAV 102 gesichert werden, kann als „Zuladungsbereich“ bezeichnet werden. Die bewegliche Anbringungsstruktur 208 bewegt sich zwischen der ausgeklappten Position und der eingeklappten Position, ohne in den dem UAV 102 zugehörigen Zuladungsbereich einzudringen oder diesen zu versperren. Wie in 2 gezeigt, umgibt die bewegliche Anbringungsstruktur 208 den Zuladungsbereich, der zum UAV 102 gehört, teilweise. Somit kann sich die bewegliche Anbringungsstruktur 208 zwischen der ausgeklappten Position und der eingeklappten Position bewegen, ohne die vom UAV 102 transportierte Zuladung zu berühren.
In einigen Ausführungsformen befindet sich die bewegliche Anbringungsstruktur 208 in der ausgeklappten Position, wie in 2, wenn das UAV 102 landet. In dieser Position stellt die Kamera 210 Bilder des Landebereichs bereit, wodurch das UAV 102 erfolgreich an einer gewünschten Stelle manövrieren und landen kann. Nachdem das UAV 102 im Landebereich gelandet ist, wird die bewegliche Anbringungsstruktur 208 in die eingeklappte Position bewegt, was den Zugang zum Boden des UAV 102 zum Laden/Entladen der Zuladung, Verbinden mit Ladesystemen und dergleichen ermöglicht. Da das UAV 102 gelandet ist, wird die Kamera 210 nicht mehr benötigt und ein Bewegen der beweglichen Anbringungsstruktur 208 in die eingeklappte Position stört die Aktivität der Drohne nicht. Nachdem die Bedienung des UAV 102 (Laden/Entladen der Zuladung, Verbinden mit Ladesystemen usw.) abgeschlossen ist, wird die bewegliche Anbringungsstruktur 208 in die ausgeklappte Position zurück bewegt, sodass die Kamera 210 in Position ist, um Bilder aufzunehmen, wenn das UAV 102 vom Landebereich abhebt. Wie vorliegend erwähnt, weist die bewegliche Anbringungsstruktur 208 eine derartige Gestalt und Position auf, dass sie keine an dem UAV 102 angebrachte Zuladung berührt, wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur 208 zwischen der ausgeklappten Position und der eingeklappten Position bewegt.
3 stellt eine Ausführungsform des UAV 102 mit der beweglichen Anbringungsstruktur 208 in der eingeklappten Position dar. Wie vorliegend erläutert, ist der Boden des UAV 102 zum Laden der Zuladung, Entladen der Zuladung, Verbinden eines Ladesystems zum Aufladen einer oder mehrerer Batterien in dem UAV 102 und dergleichen zugänglich, wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur 208 in der eingeklappten Position befindet.
4 stellt eine Ausführungsform des UAV 102 dar, in der die bewegliche Anbringungsstruktur 208 zwischen der ausgeklappten Position und der eingeklappten Position gedreht wird. Die bewegliche Anbringungsstruktur 208 kann auf einen jeden Punkt (z. B. einen jeden Drehwinkel) zwischen der ausgeklappent Position und der eingeklappten Position bewegt werden. Dies wird erreicht, indem der Betrieb des Motors 216 an dem gewünschten Punkt unterbrochen wird. Des Weiteren kann die Position der beweglichen Anbringungsstruktur 208 während des Flugs des UAV 102 eingestellt werden, um beispielsweise die durch die Kamera 210 aufgenommenen Bilder anzupassen. In einigen Ausführungsformen kann das UAV 102 Bilder eines bestimmten Bereichs während des Flugs aufnehmen. Wenn sich die Position des UAV 102 ändert (z. B. die seitliche Position, Höhe usw.), wird die Position der beweglichen Anbringungsstruktur 208 angepasst, damit die Kamera 210 auf den jeweiligen Bereich gerichtet bleibt. Zusätzlich kann die Achse des UAV 102 geändert werden, um die Ausrichtung (oder das Sichtfeld) der Kamera 210 anzupassen. In bestimmten Umsetzungen kann bzw. können das UAV-Handhabungssystem 108 und/oder Steuersysteme innerhalb des UAV 102 einzeln oder zusammenarbeiten, um das UAV 102 und die bewegliche Anbringungsstruktur 208 derart zu positionieren, dass die Kamera 210 auf den bestimmten Bereich gerichtet bleibt.
Das in den 2-4 dargestellte UAV 102 weist ein Beispiel einer beweglichen Anbringungsstruktur 208 auf. In anderen Ausführungsformen kann die bewegliche Anbringungsstruktur 208 eine beliebige Form aufweisen, an einer beliebigen Position am UAV 102 angebracht sein, sich in eine beliebige Richtung mit einer beliebigen Anzahl von Lagerpunkten bewegen und dergleichen. Die bewegliche Anbringungsstruktur 208 kann zum Beispiel eine „L“-Form anstelle der in 2-4 gezeigten „U“-Form aufweisen. In einigen Umsetzungen kann die bewegliche Anbringungsstruktur 208 zwei separate „L“-förmige Strukturen aufweisen, die jeweils unabhängig voneinander schwenken und jeweils durch einen separaten Motor 216 angetrieben werden. In anderen Beispielen kann die bewegliche Anbringungsstruktur 208 vom Zuladungbereich nach außen schwingen, anstatt sich um den Zuladungbereich zu drehen. In einigen Ausführungsformen kann die Ausrichtung der Zuladungshaltestruktur 214 aus der dargestellten Position gedreht, etwa um 90 Grad gedreht werden. In bestimmten Umsetzungen kann die Kamera 210 in einen Teil der Zuladungshaltestruktur 214 (z. B. an eine der Krallen oder Arme der Zuladungshaltestruktur 214) integriert werden.
Im Beispiel von 2-4 ist die Kamera 210 an der beweglichen Anbringungsstruktur 208 angebracht. In alternativen Ausführungsformen kann jedoch eine beliebige Art von Sensor oder einer anderen Vorrichtung an der beweglichen Anbringungsstruktur 208 angelagert sein. Beispielsweise können ein Lidar(Light Detection and Ranging)-Sensor, ein Radar(Radio Detection and Ranging)-Sensor, ein Ultraschallsensor oder eine IR(Infrarot)-Anordnung an der beweglichen Anbringungsstruktur 208 angebracht sein. In einigen Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen an der beweglichen Anbringungsstruktur 208 angelagert sein, wie etwa die Kamera 210 und ein oder mehrere andere Sensoren. In bestimmten Umsetzungen können eines oder mehrere von einem Mikrofon, einer Mikrofonanordnung, einem RFID(Radio Frequency Identification)-Scanner, einem NFC(Near Field Communication)-Scanner und dergleichen an der beweglichen Anbringungsstruktur 208 angebracht sein.
5 ist ein Blockschema, das eine Ausführungsform des UAV 102 darstellt. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet das UAV 102 eine Kommunikationshandhabungseinrichtung 502, einen Prozessor 504 und einen Speicher 506. Die Kommunikationshandhabungseinrichtung 502 ermöglicht es dem UAV 102, mit anderen Systemen wie dem UAV-Handhabungssystem 108, dem Server 110, dem Datenkommunikationsnetzwerk 112 und dergleichen zu kommunizieren. Der Prozessor 504 führt verschiedene Anweisungen aus, um die Funktionalität, die durch das UAV 102 bereitgestellt wird, umzusetzen, wie vorliegend erläutert. Im Speicher 506 werden sowohl diese Anweisungen als auch andere Daten gespeichert, die durch den Prozessor 504 und andere Module und Komponenten, die in dem UAV 102 enthalten sind, verwendet werden.
Das UAV 102 weist außerdem eine Kamera 508 auf, die Bilder der Bereiche nahe dem UAV 102 aufnimmt. In einigen Ausführungsformen ist die Kamera 508 dieselbe wie die vorstehend erläuterte Kamera 210. In anderen Umsetzungen unterscheidet sich die Kamera 508 von der Kamera 210. In einigen Ausführungsformen analysiert ein Bildverarbeitungsmodul 510 Bilder, die von der Kamera 508 (oder der Kamera 210) aufgenommen wurden, um Landeplattformen, Lieferbereiche, Hindernisse und dergleichen zu lokalisieren. Des Weiteren kann das Bildverarbeitungsmodul 510 die Landung des UAV 102 unterstützen, indem es eine Stelle einer Landeplattform (oder eines anderen Landebereichs) identifiziert und Fluganpassungen bestimmt, die erforderlich sind, um das UAV 102 erfolgreich auf der Landeplattform zum Landen zu bringen. Ein Flugbahnmodul 512 erzeugt und bewahrt Informationen bezüglich einer Flugbahn auf, der zu folgen das UAV 102 bestrebt ist. In einigen Ausführungsformen werden die Flugbahninformationen vom UAV-Handhabungssystem 108 oder dem Server 110 empfangen. Ein Rotorsteuermodul 514 steuert den Betrieb mehrerer Rotoren 516, die zum UAV 102 gehören. In einigen Ausführungsformen weist das UAV 102 drei oder vier Rotoren 516 auf, die das UAV 102 beim Fliegen zwischen mehreren Orten unterstützen. Beispielsweise kann das Rotorsteuermodul 514 die Drehzahl jedes Rotors 516 steuern, um das UAV 102 zu einem Ziel, etwa einer Landeplattform oder einem Lieferort, zu lenken und zu manövrieren. Somit kann das Rotorsteuermodul 514 das Manövrieren des UAV 102 auf einer jeweiligen Flugbahn unterstützen, um Hindernissen und dergleichen auszuweichen. In bestimmten Ausführungsformen werden eine oder mehrere der von dem Rotorsteuermodul 514 durchgeführten Funktionen stattdessen von dem UAV-Handhabungssystem 108 oder dem Server 110 durchgeführt, das/der geeignete Rotorsteueranweisungen zur Umsetzung an das Rotorsteuermodul 514 sendet.
Das UAV 102 beinhaltet weiterhin eine Steuerung 518 für die bewegliche Anbringungsstruktur, die die Bewegung und Positionierung der beweglichen Anbringungsstruktur 208 steuert. Die Steuerung 518 der beweglichen Anbringungsstruktur kann den Motor 216 zum Beispiel anweisen, die Position der beweglichen Anbringungsstruktur 208 aus einer eingeklappten Position in eine ausgeklappte Position (oder umgekehrt) zu ändern, was auf der Grundlage der momentanen Aktivität, des momentanen Status oder der momentanen Position des UAV 102 erfolgt. Des Weiteren kann die Steuerung 518 der beweglichen Anbringungsstruktur den Motor 216 anweisen, die Position der beweglichen Anbringungsstruktur 208 zu ändern, damit ein bestimmtes Sichtfeld für die Kamera 210 beibehalten wird. Ein Sensorverarbeitungsmodul 520 empfängt Daten von einem oder mehreren Sensoren und verarbeitet die Daten basierend auf vorprogrammierten Anweisungen, vom UAV-Handhabungssystem 108 empfangenen Anweisungen, vom Server 110 empfangenen Anweisungen und dergleichen. In einigen Ausführungsformen stellt das Sensorverarbeitungsmodul 520 die empfangenen Sensordaten oder die analysierten/verarbeiteten Sensordaten dem Kommunikationsmanager 502 zur Kommunikation mit einem anderen System oder einer anderen Vorrichtung, etwa dem UAV-Handhabungssystem 108 oder dem Server 110, bereit.
6 ist ein Blockschema, das eine Ausführungsform des UAV-Handhabungssystems 108 veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt, beinhaltet das UAV-Handhabungssystem 108 ein Kommunikationsmodul 602, einen Prozessor 604 und einen Speicher 606. Das Kommunikationsmodul 602 versetzt das UAV-Handhabungssystem 108 in die Lage, mit anderen Systemen und Vorrichtungen zu kommunizieren, etwa dem UAV 102, Server 110, Datenkommunikationsnetzwerk 112 und dergleichen. Der Prozessor 604 führt verschiedene Anweisungen aus, um die Funktionalität, die durch das UAV-Handhabungssystem 108 bereitgestellt wird, umzusetzen, wie in der vorliegenden Schrift erläutert. Im Speicher 606 werden diese Anweisungen wie auch andere Daten gespeichert, die durch den Prozessor 604 und andere Module und Komponenten, die in dem UAV-Handhabungssystem 108 enthalten sind, verwendet werden.
Das UAV-Handhabungssystem 108 beinhaltet zudem ein Bildverarbeitungsmodul 608, das Bilder analysiert, die zum Beispiel von der Kamera 508 oder der Kamera 210 aufgenommen wurden. Das Bildverarbeitungsmodul 608 kann die Landung des UAV 102 unterstützen, indem es den Ort und die Flugbahn des UAV 102 in Bezug auf eine Landestelle identifiziert und Fluganpassungen bestimmt, die erforderlich sind, um das UAV 102 erfolgreich an der Landestelle zum Landen zu bringen. Ein Flugbahnmodul 610 generiert und bewahrt Informationen bezüglich einer Flugbahn auf, der zu folgen das UAV 102 bestrebt ist.
Eine UAV-Kamerahandhabungsvorrichtung 612 handhabt die Kamera 508 und/oder die Kamera 210, um geeignete Bilder von einer der Kameras 508, 210 oder beiden aufzunehmen. Eine UAV-Ladungs- und Entladungshandhabungsvorrichtung 614 unterstützt das Laden und Entladen der vom UAV 102 transportierten Zuladung. Eine Handhabungsvorrichtung 616 für die bewegliche Anbringungsstruktur steuert die Bewegung und Positionierung der beweglichen Anbringungsstruktur 208. In einigen Ausführungsformen empfängt die Handhabungsvorrichtung 616 für die bewegliche Anbringungsstruktur Befehle vom Server 110 oder einem anderen System außerhalb des UAV-Handhabungssystems 108. In bestimmten Umsetzungen empfängt die Handhabungsvorrichtung 616 für die bewegliche Anbringungsstruktur Bewegungsbefehle von dem Prozessor 604, dem Bildverarbeitungsmodul 608, der UAV-Kamerahandhabungsvorrichtung 612 oder einer beliebigen anderen Komponente oder einem beliebigen anderen System im UAV-Handhabungssystem 108.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens 700 zum Betreiben eines UAV und Einstellen einer mit dem UAV in Verbindung stehenden beweglichen Anbringungsstruktur veranschaulicht. Anfangs nähert sich 702 ein UAV einem Landebereich und manövriert, um in dem Landebereich zu landen. Eine bewegliche Anbringungsstruktur an dem UAV wird in eine ausgeklappte Position bewegt 704, sodass die Kamera an der beweglichen Anbringungsstruktur Bilder des Landebereichs aufnehmen 706 kann, um den Landevorgang zu unterstützen. Basierend auf den aufgenommenen Bildern wird das UAV manövriert 708, damit es an einer gewünschten Stelle im Landebereich landet. Nachdem das UAV im Landebereich gelandet ist, wird die bewegliche Anbringungsstruktur in eine eingeklappte Position bewegt 710, die einen einfachen Zugang zum Boden des UAV verschafft, zum, bei 712, Laden/Entladen einer Zuladung, Koppeln eines Ladesystems an das UAV und Durchführen andere Aktivitäten. Wenn die Aktivitäten abgeschlossen sind, wird die bewegliche Anbringungsstruktur in Vorbereitung auf das Abheben in die ausgeklappte Position bewegt 714. Das UAV hebt dann vom Landebereich ab 716 und fliegt in Richtung seines Ziels.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens 800 zum Steuern der Position einer mit dem UAV in Verbindung stehenden beweglichen Anbringungsstruktur zum Überwachen eines bestimmten Bereichs veranschaulicht. Anfangs hebt ein UAV von einem Landebereich ab 802. Ein UAV-Handhabungssystem bestimmt 804 einen Bereich, der unter Verwendung der Kamera des UAV oder eines anderen Sensors zu überwachen ist. Das UAV-Handhabungssystem übermittelt dann 806 Informationen, die den zu überwachenden Bereich identifizieren, an das UAV. Das UAV versetzt 808 die Position der beweglichen Anbringungsstruktur derart, dass eine an der beweglichen Anbringungsstruktur angebrachte Kamera Bilder des identifizierten Bereichs aufnimmt. Zusätzlich kann die Ausrichtung des UAV angepasst werden, um ein geeignetes Sichtfeld für die Kamera bereitzustellen. Wenn sich das UAV durch die Luft bewegt, wird die Position der beweglichen Anbringungsstruktur nach Bedarf angepasst 810, um die Kamera auf den identifizierten Bereich gerichtet zu halten.
Vorliegend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben; dabei versteht es sich allerdings, dass diese lediglich als Beispiele und nicht als Einschränkung dargelegt sind. Für den einschlägigen Fachmann ist ersichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Daher sollen Breite und Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht durch eines der beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt werden, sondern sollen lediglich gemäß den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert sein. Die vorliegende Beschreibung ist zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und soll die Offenbarung nicht auf die konkrete offenbarte Form beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind in Anbetracht der offenbarten Lehren möglich. Ferner ist anzumerken, dass eine beliebige oder alle der in dieser Schrift erläuterten alternativen Umsetzungen in einer beliebigen gewünschten Kombination verwendet werden können, um zusätzliche gemischte Umsetzungen der Offenbarung zu bilden.

Claims

Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), umfassend: eine Gehäusekomponente; eine bewegliche Anbringungsstruktur, die an die Gehäusekomponente gekoppelt ist, wobei die bewegliche Anbringungsstruktur derart ausgelegt ist, dass sie sich zwischen einer eingeklappten Position und einer ausgeklappten Position bewegt, und wobei die Bewegung der beweglichen Anbringungsstruktur zwischen der eingeklappten Position und der ausgeklappten Position eine von dem UAV transportierte Zuladung nicht behindert; und eine Kamera, die an der beweglichen Anbringungsstruktur angebracht ist.
UAV nach Anspruch 1, wobei sich die bewegliche Anbringungsstruktur in einem Bereich außerhalb eines Zuladungsbereichs, der zu dem UAV gehört, bewegt.
UAV nach Anspruch 2, wobei der dem UAV zugehörige Zuladungbereich von unterhalb des UAV zugänglich ist, wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur in der eingeklappten Position befindet.
UAV nach Anspruch 1, wobei die Rotationsdifferenz zwischen der eingeklappten Position und der ausgeklappten Position ungefähr 90 Grad beträgt.
UAV nach Anspruch 1, wobei die Kamera nach unten auf eine Landestelle zeigt, wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur in der ausgeklappten Position befindet.
UAV nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Anbringungsstruktur einen Zuladungsbereich, der zu dem UAV gehört, zumindest teilweise umgibt.
UAV nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Bildverarbeitungsmodul, das zum Empfangen und Verarbeiten von der Kamera aufgenommener Bilder ausgelegt ist.
UAV nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Steuerung für die bewegliche Anbringungsstruktur, die dazu ausgelegt ist, die Bewegung der beweglichen Anbringungsstruktur zwischen der eingeklappten Position und der ausgeklappten Position zu handhaben.
UAV nach Anspruch 8, wobei die Steuerung für die bewegliche Anbringungsstruktur weiterhin dazu ausgelegt ist, die bewegliche Anbringungsstruktur an einer bestimmten Stelle zu positionieren, die eine gewünschte Ausrichtung der Kamera verschafft.
UAV nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Kommunikationshandhabungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, mit einem UAV-Handhabungssystem zu kommunizieren, um den Betrieb des UAV zu steuern.
UAV nach Anspruch 10, wobei die Kommunikationshandhabungsvorrichtung Steueranweisungen von dem UAV-Handhabungssystem empfängt und wobei die Steueranweisungen eine gewünschte Position der beweglichen Anbringungsstruktur definieren.
UAV nach Anspruch 1, wobei die Karosseriekomponente eine Anbringungsplatte ist.
Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), umfassend: eine Gehäusekomponente; eine bewegliche Anbringungsstruktur, die an die Karosseriekomponente gekoppelt ist, wobei die bewegliche Anbringungsstruktur derart ausgelegt ist, dass sie sich zwischen einer eingeklappten Position und einer ausgeklappten Position bewegt, und wobei die Bewegung der beweglichen Anbringungsstruktur zwischen der eingeklappten Position und der ausgeklappten Position eine von dem UAV transportierte Zuladung nicht behindert.
UAV nach Anspruch 13, weiterhin umfassend zumindest eines von einer Kamera, einem Mikrofon, einer Mikrofonanordnung, einem RFID-Scanner und einem NFC-Scanner, die an der beweglichen Anbringungsstruktur angebracht sind.
UAV nach Anspruch 13, wobei ein dem UAV zugehöriger Zuladungbereich von unterhalb des UAV zugänglich ist, wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur in der eingeklappten Position befindet.
UAV nach Anspruch 13, weiterhin umfassend eine Steuerung für die bewegliche Anbringungsstruktur, die dazu ausgelegt ist, die Bewegung der beweglichen Anbringungsstruktur zwischen der eingeklappten Position und der ausgeklappten Position zu handhaben.
UAV nach Anspruch 13, weiterhin umfassend eine Kommunikationshandhabungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Steueranweisungen von dem UAV-Handhabungssystem zu empfangen, und wobei die Steueranweisungen eine gewünschte Position der beweglichen Anbringungsstruktur definieren.
Verfahren, umfassend: Bewegen einer beweglichen Anbringungsstruktur eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) aus einer eingeklappten Position in eine ausgeklappte Position, ohne eine von dem UAV transportierte Zuladung zu behindern; Aufnehmen von Bildern eines Landebereichs unter Verwendung einer Kamera, die an der beweglichen Anbringungsstruktur angebracht ist; Manövrieren des UAV zu dem Landebereich auf der Grundlage der aufgenommenen Bilder; und Bewegen der beweglichen Anbringungsstruktur des UAV aus der ausgeklappten Position in die eingeklappte Position.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei ein dem UAV zugehöriger Zuladungbereich von unterhalb des UAV zugänglich ist, wenn sich die bewegliche Anbringungsstruktur in der eingeklappten Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin umfassend Bewegen der beweglichen Anbringungsstruktur des UAV aus der eingeklappten Position in die ausgeklappte Position vor dem Abheben vom Landebereich.