DE202013012544U1 - Unbemanntes Luftfahrzeug mit mehreren Rotoren - Google Patents

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Abstract

Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) mit mehreren Rotoren, das Folgendes umfasst: einen Körperabschnitt (10) mit einem mittleren Gehäuseelement (11) und einem oder mehreren Seitenarmelementen (12), die sich von dem mittleren Gehäuseelement (11) aus erstrecken, wobei das mittlere Gehäuseelement (11) eine Außenfläche und eine Innenfläche umfasst, welche eine mittlere Kavität (113) bildet, wobei jedes Seitenarmelement (12) ein oberes Seitenarmgehäuseelement (121) und ein unteres Seitenarmgehäuseelement (122) umfasst, die eine Seitenarmkavität (123) bilden, eine oder mehrere Antriebsbaugruppen (2), die so konfiguriert sind, dass sie eine Bewegung des UAV bewirken, ein oder mehrere Module (34) für die elektronische Drehzahlregelung (ESC), die jeweils mit einer entsprechenden Antriebsbaugruppe (2) der mehreren Antriebsbaugruppen (2) elektrisch verbunden sind, um den Antrieb der Antriebsbaugruppen (2) zu steuern, wobei sich das ESC-Modul (34) in der Seitenarmkavität (123) befindet und an dem unteren Seitenarmgehäuseelement (122) eines entsprechenden Seitenarmelements (12) positioniert ist, und ein Flugsteuerungsmodul, das in der mittleren Kavität (113) des mittleren Gehäuseelements (11) angeordnet und über eine elektrische Verbindung, die eine Zweiwegekommunikation zwischen dem Flugsteuerungsmodul und jedem ESC-Modul (34) ermöglicht, mit jedem des einen oder der mehreren ESC-Module (34) verbunden ist.

Description

  • QUERVERWEIS
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung 2012206043 96.7 (jetzt chinesische Patentschrift CN 203127141 ), die am 15. November 2012 eingereicht wurde, und der chinesischen Patentanmeldung 201220686731.2 (jetzt chinesische Patentschrift CN 203047531 ), die am 13. Dezember 2012 eingereicht wurde. Beide Patentanmeldungen gelten als durch Verweis darauf hier mit aufgenommen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren sind unbemannte Luftfahrzeuge (Unmanned Aerial Vehicle – UAV) in verschiedenen Bereichen wie der Luftbildfotografie oder Überwachung, der wissenschaftlichen Forschung, geologischen Vermessung, Fernerkundung und dergleichen verwendet worden. In der Regel befinden sich an Bord eines UAV verschiedene elektrische Bauteile, die zum Steuern verschiedener Aspekte des Betriebs der UAV benutzt werden. Gleichzeitig müssen die UAV manchmal auch einen oder mehrere Sensoren für Navigations-, Überwachungs- oder Fernerkundungsaufgaben mit sich führen. Der Betrieb einiger dieser Sensoren kann jedoch durch von den elektrischen Bauteilen stammende Störungen beeinträchtigt werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit solcher UAV reduziert.
  • Darüber hinaus ist in der Regel eine Montage, Konfiguration oder Kalibrierung erforderlich, wenn die UAV ordnungsgemäß funktionieren sollen. Wenn eine solche Montage, Konfiguration oder Kalibrierung von ungeschulten Benutzern ausgeführt wird, können eine vom Benutzer verursachte falsche Konfiguration oder Montagefehler zu einer Fehlfunktion oder Beschädigung der UAV führen. Somit besteht Bedarf für ein UAV mit verbesserter Zuverlässigkeit durch Lösung der oben genannten Probleme.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es werden Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen verbesserter unbemannter Luftfahrzeuge (UAV) bereitgestellt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) bereitgestellt. Das UAV umfasst ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, ein oder mehrere elektrische Bauteile, die in der Kavität angeordnet und so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und einen Sensor, der sich außerhalb des Gehäuses befindet, wobei der Betrieb des Sensors Störungen gegenüber anfällig ist, die von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen verursacht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) bereitgestellt. Das UAV umfasst ein oder mehrere vorkonfigurierte elektrische Bauteile, die vor dem Einsatz des UAV durch einen Benutzer von einem Hersteller vorkonfiguriert worden sind, wobei zu dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen zumindest ein Flugsteuerungsmodul oder ein Modul für die elektronische Drehzahlregelung (ESC – Electronic Speed Control) gehören, und einen Sensor, der sich in einer von den vorkonfigurierten elektrischen Bauteilen getrennten Position an dem UAV befindet, wobei der Betrieb des Sensors Störungen gegenüber anfällig ist, die von dem einen oder den mehreren vorkonfigurierten elektrischen Bauteilen verursacht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) bereitgestellt. Das UAV umfasst ein oder mehrere elektrische Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und einen Sensor, der sich an einem Ansatzelement befindet, das sich von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen weg erstreckt, wobei der Betrieb des Sensors Störungen gegenüber anfällig ist, die von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen verursacht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) bereitgestellt. Das UAV umfasst ein oder mehrere elektrische Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und einen Sensor, der mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt, wobei der Betrieb des Sensors Störungen gegenüber anfällig ist, die von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen verursacht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) bereitgestellt. Das UAV umfasst ein oder mehrere elektrische Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, wobei zu dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen ein GPS-Empfänger gehört, und einen Sensor, der zumindest ein Magnetometer aufweist, das sich in einer Position an dem UAV befindet, die von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen getrennt ist, wobei der Betrieb des Magnetometers Störungen gegenüber anfällig ist, die von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen verursacht werden.
  • Bei manchen Ausführungsformen befindet sich der Sensor an einem Ansatzelement, das sich von dem Gehäuse aus und von der Kavität weg erstreckt. Das Ansatzelement weist ein Tragelement auf, das so ausgelegt ist, dass es das Gewicht des UAV insgesamt oder zum Teil trägt, wenn sich das UAV nicht in der Luft befindet. Das Tragelement kann ein Landegestell aufweisen. Alternativ dazu kann sich der Sensor direkt an der Außenfläche des Gehäuses befinden. Das UAV kann einen oder mehrere Rotoren umfassen, und der Sensor kann sich unterhalb des einen oder der mehreren Rotoren befinden.
  • Bei manchen Ausführungsformen beträgt der Mindestabstand zwischen dem Sensor und dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen mindestens etwa 3 Zentimeter. Bei manchen Ausführungsformen beträgt der Höchstabstand zwischen dem Sensor und dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen maximal 0,5 Meter.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist mindestens eines der elektrischen Bauteile von einem Hersteller des UAV vorkonfiguriert. Das mindestens eine vorkonfigurierte elektrische Bauteil kann zum Bilden einer elektrischen Einheit verwendet werden, die zum Steuern des Betriebs des UAV erforderlich und ausreichend ist. Die elektrische Einheit kann ein Flugsteuerungsmodul, einen GPS-Empfänger und/oder ein Modul für die elektronische Drehzahlregelung (ESC – Electronic Speed Control) aufweisen.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Sensor so ausgelegt, dass er Magnetfelder misst. Der Sensor kann ein Magnetometer aufweisen. Das Magnetometer kann einen Kompass aufweisen. Bei manchen Ausführungsformen kann zu der Störung eine magnetische oder elektromagnetische Störung gehören. Bei manchen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile einen GPS-Empfänger oder eine Antriebsbaugruppe mit einem Rotorblatt und einem zum Betätigen des Rotorblatts konfigurierten Antrieb umfassen. Bei manchen Ausführungsformen gehören zu dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen mindestens drei Antriebsbaugruppen.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Gehäuse ein leitendes Abschirmmaterial. Das Gehäuse kann ein oberes und ein unteres Gehäuseelement umfassen, die zum Bilden der Kavität lösbar verbunden sind. Das Gehäuse kann ein mittleres Gehäuseelement umfassen, das mit einem oder mehreren Seitenarmgehäuseelementen verbunden ist, wobei das mittlere Gehäuseelement eine mittlere Kavität bildet und das eine oder die mehreren Seitenarmgehäuseelemente eine oder mehrere entsprechende Seitenarmkavitäten bilden. Bei manchen Ausführungsformen befindet sich mindestens eins des einen oder der mehreren elektrischen Bauteile in der mittleren Kavität. Das mindestens eine elektrische Bauteil in der mittleren Kavität kann eine Stromquelle, ein Flugsteuerungsmodul, eine inertiale Messeinheit (IMU – Inertial Measurement Unit) und/oder einen GPS-Empfänger aufweisen. Bei manchen Ausführungsformen befindet sich mindestens eins des einen oder der mehreren elektrischen Bauteile in einer der einen oder der mehreren Seitenarmkavitäten. Das mindestens eine elektrische Bauteil in einer von der einen oder den mehreren Seitenarmkavitäten kann ein Modul für die elektronische Drehzahlregelung (ESC) oder einen Antrieb aufweisen. Bei manchen Ausführungsformen entsprechen das eine oder die mehreren Seitenarmgehäuseelemente jeweils einem oder mehreren Rotoren des UAV. Mindestens eins des einen oder der mehreren Seitenarmgehäuseelemente kann lösbar mit dem mittleren Gehäuseelement verbunden sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reduzieren von Störungen bereitgestellt, denen ein Sensor ausgesetzt ist, der Störungen gegenüber anfällig ist, die von einem oder mehreren elektrischen Bauteilen eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) stammen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines hier beschriebenen UAV, wodurch die Störungen reduziert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bausatz zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) bereitgestellt. Der Bausatz umfasst a) ein oder mehrere elektrische Bauteile, die zum Steuern des Betriebs des UAV ausgelegt sind, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV und b) Anweisungen mit Informationen für einen Benutzer des UAV bezüglich des Zusammenbauens der Bauteile von a) mit einem Magnetometer, so dass das UAV, wenn es zusammengebaut ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass es Folgendes umfasst: (1) (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet, oder (2) (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt, oder (3) (i) das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV und (ii) ein Magnetometer, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bausatz zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs bereitgestellt. Der Bausatz umfasst: a) ein Magnetometer und b) Anweisungen mit Informationen für einen Benutzer des UAV bezüglich des Zusammenbauens des Magnetometers mit einem oder mehreren elektrischen Bauteilen, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, so dass das UAV, wenn es zusammengebaut ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass es Folgendes umfasst: (1) (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet, oder (2) (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt, oder (3) (i) das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV und (ii) ein Magnetometer, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bausatz zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs bereitgestellt. Der Bausatz umfasst: a) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, b) ein oder mehrere vorkonfigurierte elektrische Bauteile, die in der Kavität angeordnet und so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, c) ein Magnetometer, wobei der Betrieb des Magnetometers Störungen gegenüber anfällig ist, die von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen verursacht werden, und d) Anweisungen für das Zusammenbauen des UAV, so dass das zusammengebaute UAV, wenn es den Anweisungen entsprechend zusammengebaut ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass: 1) sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet oder 2) das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt oder 3) das Magnetometer höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Bausatz ferner ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei sich das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität befinden. Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Bausatz ferner ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei sich das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität befinden.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Bausatz ferner ein an dem Gehäuse anbringbares Ansatzelement, wobei das zusammengebaute UAV ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Ansatzelement an der Außenfläche des Gehäuses angebracht ist und sich von der Kavität weg erstreckt und sich das Magnetometer an dem Ansatzelement befindet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Befolgen von Anweisungen in einem Bausatz, der ein oder mehrere elektrische Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV umfasst, wodurch das UAV zusammengebaut wird, wobei das UAV, wenn es zusammengebaut ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass es Folgendes umfasst: 1) (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet, oder 2) (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) das Magnetometer mindestens etwa 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt, oder 3) (i) das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV, (ii) ein Magnetometer, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Befolgen von Anweisungen in einem ein Magnetometer umfassenden Bausatz, das Magnetometer in das UAV einzubauen, wodurch das UAV zusammengebaut wird, wobei das UAV, wenn es zusammengebaut ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass es Folgendes umfasst: 1) (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet, oder (i) ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und (ii) das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt, oder (i) das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV, (ii) ein Magnetometer, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Befolgen von Anweisungen das Verbinden eines oder mehrerer Rotorblätter mit dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen, wobei der Schritt ferner das Platzieren des Magnetometers in einer Position an dem UAV umfasst, in der das Magnetometer keinen wesentlichen von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen stammenden elektromagnetischen Störungen ausgesetzt ist.
  • AUFNAHME VON ANGABEN IN FORM EINES VERWEISES
  • Alle in dieser Beschreibung genannten Veröffentlichungen, Patentschriften und Patentanmeldungen gelten als durch Verweis darauf im gleichen Ausmaß hier mit aufgenommen, als wenn bei jeder einzelnen Veröffentlichung, Patentschrift oder Patentanmeldung spezifisch einzeln darauf hingewiesen würde, dass sie als durch Verweis darauf hier mit aufgenommen gilt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die neuartigen Merkmale der Erfindung sind in den angehängten Ansprüchen genau dargelegt. Für ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sorgen die nachfolgende ausführliche Beschreibung, die beispielhafte Ausführungsformen darlegt, bei denen die Prinzipien der Erfindung genutzt werden, und die beiliegenden Zeichnungen:
  • 1 stellt ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) mit mehreren Rotoren gemäß einer Ausführungsform ohne die Rotorblätter dar.
  • 2 stellt eine Draufsicht auf das UAV mit mehreren Rotoren aus 1 gemäß einer Ausführungsform ohne das obere Gehäuseteil dar, so dass die innenliegenden Bauteile zu sehen sind.
  • 3 stellt eine weitere Ansicht des UAV mit mehreren Rotoren aus 1 gemäß einer Ausführungsform dar.
  • 4 stellt Tragelemente des UAV mit mehreren Rotoren gemäß einer Ausführungsform dar.
  • 5 stellt ein UAV mit einem Ansatzelement zum Anbringen eines Sensors gemäß einer Ausführungsform dar.
  • Die 6a bis c stellen UAV mit Ansatzelementen zum Anbringen von Sensoren gemäß einigen Ausführungsform dar.
  • Die 7a bis c stellen beispielhafte UAV gemäß einigen Ausführungsformen dar, bei denen sich ein Sensor an einer Innen- oder Außenfläche des Körpers der UAV befindet.
  • Die 8a und b stellen weitere Beispiele gemäß einigen Ausführungsformen dar, bei denen sich ein Sensor an einer Innen- oder Außenfläche des Körpers der UAV befindet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren und Vorrichtungen zum Verbessern der Zuverlässigkeit unbemannter Luftfahrzeuge (UAV) bereit. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Störungen reduziert, denen bestimmte Sensoren an Bord ausgesetzt sind. Solche Störungen können von elektrischen Bauteilen an Bord verursacht werden. Zu Störungen können elektromagnetische Störungen, magnetische Störungen und dergleichen gehören. Bei den Sensoren an Bord, deren Betrieb gegenüber solchen Störungen anfällig oder empfindlich ist, kann es sich um Sensoren handeln, die für das Messen von Magnetfeldern ausgelegt sind, wie Magnetometer, Kompass und dergleichen. Zum Reduzieren der Störungen, denen solche „störungsanfälligen” Sensoren ausgesetzt sind, können die Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile in einer Kavität eines UAV positioniert werden, der von der Innenfläche des Körpers des UAV gebildet wird. Der störungsanfällige Sensor oder die Sensoren können außerhalb der Kavität positioniert sein. Bei manchen Ausführungsformen können sich die Sensoren an einem Ansatzelement des UAV befinden. Das Ansatzelement kann ein Tragelement des UAV wie beispielsweise ein Landegestell aufweisen. Bei manchen anderen Ausführungsformen können sich die Sensoren direkt an einer Außen- oder Innenfläche des UAV-Körpers befinden, jedoch von den elektrischen Bauteilen getrennt sein. Durch die Trennung der Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile und der störungsanfälligen Sensoren reduzieren sich vorteilhafterweise die Störungen, denen die Sensoren ausgesetzt sind, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Sensoren und des UAV verbessert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung lässt sich die Zuverlässigkeit des UAV weiter verbessern, indem eine falsche Konfiguration oder Montagefehler von Bauteilen durch den Benutzer reduziert werden. Manche oder alle elektrischen Bauteile können von einem Hersteller des UAV vorkonfiguriert, im Vorhinein angeschlossen oder anderweitig vorinstalliert werden. Es ist an sich kaum eine oder gar keine Montage oder Konfiguration durch den Benutzer erforderlich, damit die UAV ordnungsgemäß funktionieren. Da die Bauteile zudem von erfahrenen Fachkräften vorkonfiguriert werden, verringert sich die Wahrscheinlichkeit einer falschen Konfiguration noch weiter.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können zu den hier beschriebenen UAV UAV von verschiedener Art, Größe, Form und Konfiguration gehören. Zu den UAV können beispielsweise Fluggeräte mit mehreren Rotoren gehören, wie Helikopter, Quadrocopter, Hexacopter, Octocopter und dergleichen. Darüber hinaus können die hier beschriebenen UAV für zahlreiche Anwendungszwecke benutzt werden, wie beispielsweise Fernerkundung, Luftüberwachung, Exploration von Erdöl-, Erdgas- und Mineralienvorkommen, Transport, wissenschaftliche Forschung, Luftbildfotografie oder -videografie, Kartografie, Katastrophenberichterstattung, Such- und Rettungsdienst, Kartografie, Überwachung von Stromleitungen und dergleichen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein UAV autonom von einer Steuerung oder einem Prozessor an Bord gesteuert, über eine Ferneinrichtung (z. B. eine Bodenstation oder eine Hand-Fernsteuereinrichtung) ferngesteuert oder über beides zusammen gesteuert werden. Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV so konfiguriert sein, dass es über einen Träger eine Nutzlastvorrichtung wie eine Kamera oder eine Videokamera trägt. Die Nutzlastvorrichtung kann zum Aufnehmen von Bildern von der Umgebung, Sammeln von Proben oder für andere Aufgaben benutzt werden.
  • Die hier verwendeten Begriffe „obere”, „untere”, „vertikal”, „horizontal” und andere, ähnliche positionsanzeigende Begriffe werden in Bezug auf das UAV in seinem normalen Betriebsmodus benutzt und dürfen nicht als einschränkend betrachtet werden. In der Beschreibung wird nur zum Zwecke der Veranschaulichung ein Quadrocopter (Helikopter mit vier Rotor als UAV verwendet. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Techniken für andere Arten von UAV wie einen Hexacopter oder einen Octocopter benutzt werden können.
  • 1 stellt ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) mit mehreren Rotoren gemäß einer Ausführungsform ohne die Rotorblätter dar. Das umfasst wie dargestellt ein hohles Körperteil 10, der eine Außen- und eine Innenfläche umfasst. Der Begriff „Körper” wird hier gleichbedeutend mit dem Begriff „Gehäuse” verwendet. Die Innenfläche des Körperteils umgibt eine Kavität (in 2 als 13 gezeigt) in dem Körperteil. Wie in Verbindung mit 2 ausführlicher erläutert wird, können ein oder mehrere elektrische Bauteile, die zum Steuern verschiedener Aspekte des Betriebs des UAV ausgelegt sind, in der Kavität angeordnet sein. Der hier verwendete Begriff „elektrisches Bauteil” bezieht sich auf jedes Bauteil, das Strom liefert, benutzt oder weiterleitet. Zu solchen elektrischen Bauteilen können eine Energiequelle (z. B. Batterie), ein Flugsteuer- oder Navigationsmodul, ein GPS-Modul (z. B. GPS-Empfänger oder -Transceiver), ein inertiales Messeinheitmodul (IMU-Modul), ein Kommunikationsmodul (z. B. drahtloser Transceiver), ein Modul für die elektronische Drehzahlregelung (ESC), das zum Steuern eines Antriebs (z. B. Elektromotors) ausgelegt ist, ein oder mehrere Antriebe wie ein Elektromotor, der zum Antreiben eines Rotorblatts oder Rotorflügels des UAV benutzt wird, Verkabelungen und Verbinder und dergleichen gehören. Bei manchen Ausführungsformen können sich manche elektrische Bauteile an einer integrierten elektrischen Einheit wie einer Leiterplatte oder einem Modul befinden. Eine oder mehrere elektrische Einheiten können in der Kavität positioniert sein. Die hier erläuterten elektrischen Bauteile können im Gebrauch Störungen (z. B. elektromagnetische Störungen) für andere Bauteile (z. B. Magnetometer) des UAV verursachen. Bei manchen Ausführungsformen können die Störungen durch eisenhaltiges Material oder statische Magnetfeldquellen verursacht werden. Die elektrischen Bauteile können beispielsweise Magneten umfassen, die Magnetfelder erzeugen und dadurch magnetische Störungen verursachen.
  • Wie durch 1 veranschaulicht wird, umfasst das Körperteil 10 des UAV ein mittleres Gehäuseelement 11 und ein oder mehrere Seitenarmgehäuseelemente 12. Die Innenfläche des mittleren Gehäuseelements kann eine mittlere Kavität bilden (in 2 als 113 gezeigt). Jedes der Seitenarmgehäuseelemente 12 in Form eines hohlen Arms oder einer anderen geeigneten Form kann eine Seitenarmkavität bilden (in 2 als 123 gezeigt). Wenn das mittlere Gehäuseelement mit dem einen oder den mehreren Seitenarmgehäuseelementen verbunden ist, können die mittlere Kavität und die eine oder die mehreren Seitenarmkavitäten zusammen eine gemeinsame Kavität bilden (in 2 als 13 gezeigt).
  • Die Seitenarmgehäuseelemente 12 können in einer X- oder sternförmigen Anordnung mit dem mittleren Gehäuseelement 11 verbunden sein. Das mittlere Gehäuseelement 11 kann sich insbesondere in der Mitte der X- oder sternförmigen Anordnung befinden, während die Seitenarmgehäuseelemente 12 auf symmetrische oder asymmetrische Weise um das mittlere Gehäuseelement 11 herum verteilt sein können. Bei manchen Ausführungsformen kann eine solche sternförmige Anordnung eine effiziente elektrische Verbindung zwischen in der Kavität des Gehäuses angeordneten elektrischen Bauteilen erleichtern, wie beispielsweise zwischen einem Flugsteuerungsmodul in der Mitte und den einzelnen ESC-Modulen in den jeweiligen Seitenarmkavitäten. Oder zwischen einer Energiequelle (z. B. Batterie) in der Mitte und zum Antreiben der Rotoren eines UAV mit mehreren Rotoren benutzten Antrieben (z. B. Elektromotoren). Bei anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse und/oder die Kavität in dem Gehäuse des UAV eine andere Form als die hier beschriebene Sternform aufweisen. Das Gehäuse und/oder die Kavität in dem Gehäuse kann beispielsweise eine im Wesentlichen kugelige, elliptische oder zylindrische oder eine beliebige andere Form bilden.
  • Bei einer typischen Ausführungsform entspricht die Anzahl der Seitenarmgehäuseelemente 12 der Anzahl der Rotoren oder Antriebsbaugruppen des UAV. Eine Antriebsbaugruppe (in 2 als 2 gezeigt) kann einen Rotorflügel oder ein Rotorblatt (in 2 als 21 gezeigt) und einen Antrieb (in 2 als 22 gezeigt) aufweisen, der zum Antreiben des Rotorblatts benutzt wird. Ein Quadrocopter mit vier Rotoren wie in 1 kann beispielsweise vier Seitenarmgehäuseelemente 12 aufweisen, die jeweils einem der vier Rotoren oder Antriebsbaugruppen entsprechen. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das UAV vier Seitenarme auf, die jeweils einer Antriebsbaugruppe 2 entsprechen. Das heißt, das UAV weist vier Antriebsbaugruppen 2 auf. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Anzahl der Seitenarme und/oder deren Anordnung von den hier dargestellten unterscheiden. Bei manchen Ausführungsformen können beispielsweise mehr oder weniger Seitenarmgehäuseelemente und/oder Rotoren oder Antriebsbaugruppen als hier dargestellt vorhanden sein. So kann ein UAV mit 6 Rotoren beispielsweise sechs Rotoren oder Antriebsbaugruppen und sechs entsprechende Seitenarmgehäuseelemente aufweisen. Ein UAV mit 8 Rotoren kann acht Rotoren oder Antriebsbaugruppen und acht entsprechende Gehäuseelemente aufweisen. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Anzahl der Seitenarmgehäuseelemente nicht mit der Anzahl der Rotoren oder Antriebsbaugruppen des UAV übereinstimmen. Es kann zum Beispiel mehr oder weniger Seitenarmgehäuseelemente als Antriebsbaugruppen geben. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Anzahl der Seitenarme, Antriebsbaugruppen und Antriebe den jeweiligen Umständen entsprechend angepasst werden. Um die Stabilität des UAV im Betrieb sicherzustellen, weist ein typisches UAV mit mehreren Rotoren nicht weniger als drei Rotoren auf.
  • Bei manchen Ausführungsformen können die Seitenarmgehäuseelemente 12 lösbar mit dem mittleren Gehäuseelement 11 verbunden sein. Jedes Seitenarmgehäuseelement 12 kann beispielsweise durch Drehen des gesamten Seitenarmgehäuseelements 12 mit dem mittleren Gehäuseelement 11 verbunden und/oder davon getrennt werden. Bei manchen Ausführungsformen können die Seitenarmgehäuseelemente 12 zum Beispiel zum Erleichtern der Lagerung und/oder des Transports des UAV in Bezug zu dem mittleren Gehäuseelement 11 faltbar sein. Bei solchen Ausführungsformen können die Seitenarmgehäuseelemente 12 aus der Faltposition aufgefaltet und/oder wieder mit dem mittleren Gehäuseelement verbunden werden, damit das UAV wieder einsatzfähig wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das mittlere Gehäuseelement 11 ein oberes mittleres Gehäuseelement 111 und ein entsprechendes unteres mittleres Gehäuseelement 112 aufweisen, die gemeinsam die mittleren Kavität bilden (in 2 als 113 gezeigt). Jedes der Seitenarmgehäuseelemente 12 kann ein oberes Seitenarmgehäuseelement 121 und ein entsprechendes unteres Seitenarmgehäuseelement 122 aufweisen, die gemeinsam die Seitenarmkavität bilden (in 2 als 123 gezeigt). Die oberen Seitenarmgehäuseelemente 121 der Seitenarmgehäuseelemente 12 können eine Montage- oder Positionierungskonstruktion 120 wie einen Schlitz oder eine Öffnung zum Installieren des Antriebs 22 der Antriebsbaugruppe bereitstellen (in 2 als 2 gezeigt).
  • Bei manchen Ausführungsformen bilden die oberen Seitenarmgehäuseelemente 121 und das obere mittlere Gehäuseelement 111 ein oberes Körperteil 15 und die unteren Seitenarmgehäuseelemente 122 und das untere mittlere Gehäuseelement 112 das untere Körperteil (in 3 als 16 gezeigt). Das Körperteil 10 kann als Kombination aus dem oberen Körperteil 15 und dem unteren Körperteil 16 betrachtet werden. Bei manchen Ausführungsformen können das obere Körperteil 15 und das untere Körperteil 15 lösbar verbunden sein und das Körperteil 10 bilden. Beim Zusammenbauen des Körperteils 10 können das obere und das untere Körperteil zum Beispiel über Befestigungselemente wie Schrauben, Bolzen, Schnallen, Klemmen, Spangen, Riegel, Haken, Nägel, Stifte, Riemen, Kabel oder dergleichen lösbar verbunden werden. Eine solche lösbare Verbindung kann zum Erleichtern der Wartung des UAV benutzt werden. Wenn eine Wartung erforderlich ist, kann das obere von dem unteren Körperteil getrennt werden, so dass eine direkte Betrachtung und Wartung der internen Bauteile des Körperteils möglich ist. Bei einer weiteren Ausführungsform können das obere und das untere Körperteil zusammengeschweißt oder anderweitig dauerhaft zusammengehalten werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können einzelne Bauteile oder Kombinationen von Bauteilen, die das Gehäuse des UAV bilden, unter Verwendung einer geeigneten Technik wie Spritzgießen, generativen Fertigungstechniken (3D-Druck) oder dergleichen hergestellt werden. Das obere mittlere Gehäuseelement, das untere mittlere Gehäuseelement, das obere Seitenarmgehäuseelement und das untere Seitenarmgehäuseelement können beispielsweise jeweils einzeln hergestellt und zum Bilden des Gesamtgehäuses geschweißt, befestigt oder anderweitig kombiniert werden. Als weiteres Beispiel können ein oder mehrere obere Seitenarmgehäuseelemente und das obere mittlere Gehäuseelement als einstückiges Teil hergestellt werden (d. h., das obere Körperteil bilden), während ein oder mehrere untere Seitenarmgehäuseelemente und das untere mittlere Gehäuseelement als weiteres einstöckiges Teil hergestellt werden können (d. h., das untere Körperteil bilden). Dann können die beiden einstückig hergestellten Teile (durch Schweißen, Befestigungselement usw.) so kombiniert werden, dass sie das Körperteil des UAV bilden. Als noch ein weiteres Beispiel können das obere und das untere mittlere Gehäuseelement als einstückiges Teil hergestellt werden (d. h., das mittlere Gehäuseelement bilden), während das obere und das untere Seitenarmgehäuseelement für jedes der Seitenarmgehäuseelemente als einstückiges Teil hergestellt werden können (d. h., ein Seitenarmgehäuseelement bilden). Das mittlere Gehäuseelement und die Seitenarmgehäuseelemente können dann durch Schweißen, Befestigungselement oder dergleichen kombiniert werden. Als noch ein weiteres Beispiel kann das gesamte Gehäuse des UAV beispielsweise mit Hilfe von Spritzgießen oder generativen Fertigungstechniken einstückig hergestellt werden.
  • Wie in 1 dargestellt ist, kann das UAV wahlweise ein oder mehrere Tragelemente 4 aufweisen, die an dem Körperteil 10 angebracht oder anbringbar sind. Die Tragelemente 4 können zum Tragen des gesamten oder eines Teils des Gewichts des UAV benutzt werden, wenn sich das UAV nicht in der Luft befindet. Zu einem Beispiel für ein Tragelement kann ein Landegestell gehören, das zum Erleichtern des Landens des UAV bereitgestellt ist. Ein solches Tragelement kann, wie hier erläutert, auch zum Tragen eines Sensors benutzt werden, der für die Störungen der elektrischen Bauteile des UAV anfällig ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen weist das UAV eine oder mehrere Aufnahmekonstruktionen zum Aufnehmen einiger oder aller Bauteile des UAV wie beispielsweise einiger der hier erläuterten elektrischen Bauteile auf. Solche Aufnahmekonstruktionen können mit dem Gehäuse verbunden und ein integraler Bestandteil des Gehäuses sein. Die Aufnahmekonstruktionen können an der Außenfläche des Körperteils oder in der Kavität positioniert sein. Eine Aufnahmekonstruktion kann beispielsweise von der Konstruktion der Innen- oder Außenfläche des Körperteils gebildet werden. Bei einer Ausführungsform kann die Aufnahmekonstruktion eine zusätzliche Aufnahmekavität neben der Hauptkavität bilden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Aufnahmekonstruktion von Innenkonstruktionen an der Innenfläche der Hauptkavität gebildet werden. Bei einer Ausführungsform befinden sich alle Aufnahmekonstruktionen in der Kavität. Bei einer weiteren Ausführungsform befinden sich einige der Aufnahmekonstruktionen außerhalb der Kavität. Zu den Aufnahmekonstruktionen können Schlitze, Gitter, Gehäuse oder andere ähnliche Konstruktionen zum Aufnehmen verschiedener Bauteile des UAV gehören. Die Aufnahmekonstruktion kann beispielsweise einen Schlitz an der Innenfläche der von dem Körper des UAV gebildeten Kavität aufweisen, der zum Aufnehmen eines Schaltungsmoduls, einer Batterie, eines ESC-Moduls oder dergleichen benutzt werden kann. Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV abgesehen von der vom Gehäuse des UAV gebildeten Kavität keine zusätzlichen Aufnahmekonstruktionen aufweisen. Bei manchen anderen Ausführungsformen können manche oder alle elektrischen Bauteile ohne Verwendung von Aufnahmekonstruktionen direkt an dem UAV angebracht oder damit verbunden sein.
  • Das Körperteil und/oder eine Aufnahmekonstruktion kann eine Öffnung zum Platzieren und/oder Herausholen von Bauteilen darin beziehungsweise daraus aufweisen. Eine solche Öffnung kann Benutzern beispielsweise ermöglichen, die Batterie zum Wiederaufladen aus der Kavität des Körperteils oder der Aufnahmekonstruktion herauszuholen und sie nach dem Wiederaufladen wieder zurückzutun. Die Öffnung kann wahlweise eine entsprechende Klappe oder ein Abdeckelement aufweisen, die/das über ein Scharnier mit dem Körperteil verbunden ist. Die Abdeckung kann beispielsweise mit einer Schnalle, einer Spange oder dergleichen zum Sichern der darin befindlichen Bauteile geschlossen sein.
  • 2 stellt eine Draufsicht auf das UAV mit mehreren Rotoren aus 1 gemäß einer Ausführungsform ohne das obere Gehäuseteil dar, so dass die innenliegenden Bauteile zu sehen sind. Wie oben erläutert können zum Vermeiden oder Reduzieren von Störungen der störungsanfälligen Sensoren, wie Magnetometern (z. B. Kompass) ein oder mehrere Störungen erzeugende elektrische Bauteile des UAV von den störungsanfälligen Sensoren getrennt angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform sind die elektrischen Bauteile, wie im Zusammenhang mit 1 erläutert, in der Kavität 13 angeordnet, der von der Innenfläche des Gehäuses des UAV gebildet wird, während sich der Sensor außerhalb des Gehäuses befindet. Zusätzlich dazu kann das Gehäuse für den Schutz der elektrischen Bauteile sorgen und die Festigkeit und Steifigkeit des UAV erhöhen, wodurch es sich gut für Transport und Lagerung eignet. Bei einer weiteren Ausführungsform befindet sich der Sensor ebenfalls in dem Gehäuse, ist jedoch von den elektrischen Bauteilen getrennt.
  • Der hier verwendete Begriff „elektrisches Bauteil” bezieht sich auf jedes Bauteil, das Strom liefert, benutzt oder weiterleitet. Bei verschiedenen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile so ausgelegt sein, dass sie verschiedene Aspekte des Betriebs des UAV steuern. Zu solchen elektrischen Bauteilen können eine Energiequelle (z. B. Batterie), ein Flugsteuer- oder Navigationsmodul, ein GPS-Modul (z. B. GPS-Empfänger oder -Transceiver), ein inertiales Messeinheitmodul (IMU-Modul), ein Kommunikationsmodul (z. B. drahtloser Transceiver), ein Modul für die elektronische Drehzahlregelung (ESC), das zum Steuern eines Antriebs (z. B. Elektromotors) ausgelegt ist, ein Antrieb wie ein Elektromotor, der zum Antreiben eines Rotorblatts oder Rotorflügels des UAV benutzt wird, Verbindungselemente, die so konfiguriert sind, dass sie elektrische Bauteile (wie Verkabelungen und Verbinder) elektrisch verbinden, und dergleichen gehören. Bei verschiedenen Ausführungsformen können sich manche oder alle elektrischen Bauteile des UAV in dem Gehäuse befinden.
  • Bei manchen Ausführungsformen können sich manche der oben erläuterten elektrischen Bauteile an einem oder mehreren Schaltungsmodulen 3 befinden. Jedes Schaltungsmodul kann ein oder mehrere elektrische Bauteile aufweisen. Das Schaltungsmodul 3 kann beispielsweise wie in 2 gezeigt das Flugsteuerhauptmodul 33 aufweisen, das einen oder mehrere Prozessoren (wie beispielsweise durch ein Field-Programmable Gate Array (FPGA) umgesetzt) zum Steuern wichtiger Arbeitsabläufe des UAV aufweist. Als weiteres Beispiel kann das gleiche oder ein anderes Schaltungsmodul auch ein IMU-Modul zum Messen der Geschwindigkeit, der Ausrichtung und Gravitationskräfte des UAV aufweisen. Das IMU-Modul kann auch ein oder mehrere Beschleunigungsmesser und/oder Gyroskope aufweisen. Als weiteres Beispiel kann das gleiche oder ein anderes Schaltungsmodul auch ein Kommunikationsmodul 31 für die Fernkommunikation mit einer Fernsteuereinrichtung aufweisen. Das Kommunikationsmodul kann beispielsweise einen drahtlosen (z. B. Funk-)Transceiver aufweisen. Das Kommunikationsmodul 31 kann mit einer oder mehreren Tasten 311 und entsprechender von den Codetasten beabstandeter Anzeigeleuchte 312 ausgestattet sein. Die Tasten und die Anzeigeleuchte können zum Erleichtern der Kommunikation zwischen dem UAV und einer Fernsteuereinrichtung benutzt werden. Die Tasten können beispielsweise zum Einstellen des von dem UAV benutzten Frequenzkanals und die Anzeigeleuchte zum Anzeigen des Erfolgs und/oder Misserfolgs beim Einrichten eines Kommunikationskanals zwischen dem UAV und der Fernsteuereinrichtung benutzt werden.
  • Das Flugsteuerungsmodul 33 ist in der Regel ein Schlüsselbauteil oder das „Gehirn” eines UAV. Das Flugsteuerungsmodul 33 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass es die aktuelle Geschwindigkeit, Ausrichtung und/oder Position des UAV auf der Grundlage von Daten aus optischen Sensoren (z. B. Kameras), IMU, GPS-Empfänger und/oder anderen Sensoren schätzt, Streckenplanung durchführt, Steuersignale zum Umsetzen einer Navigationssteuerung für Antriebe bereitstellt und dergleichen. Als weiteres Beispiel kann das Flugsteuerungsmodul so konfiguriert sein, dass es Steuersignale ausgibt, damit der Zustand des UAV auf der Grundlage von per Fernsteuerung empfangenen Steuersignalen angepasst wird.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann ein GPS-Empfänger zu den elektrischen Bauteilen in der Kavität gehören. Ein GPS-Empfänger ist herkömmlicherweise zusammen mit einem Magnetometer angeordnet. Wenn sich jedoch der GPS-Empfänger und das Magnetometer nahe bei den anderen elektrischen Bauteilen befinden, kann der Betrieb des Magnetometers durch von den anderen elektrischen Bauteilen stammende Störungen beeinträchtigt werden. Bei manchen Ausführungsformen kann der Betrieb des Magnetometers auch durch vom GPS-Empfänger stammende Störungen beeinträchtigt werden. Deshalb ist der GPS-Empfänger bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von dem Magnetometer so getrennt, dass er sich in dem Gehäuse des UAV befindet und das Magnetometer außerhalb des Gehäuses liegt. Bei alternativen Ausführungsformen können sich der GPS-Empfänger und das Magnetometer beide innerhalb oder außerhalb des Gehäuses befinden, wobei jedoch ein Mindestabstand zwischen dem GPS-Empfänger und dem Magnetometer besteht. Bei einer Ausführungsform beträgt ein solcher Mindestabstand etwa 3 Zentimeter (3 cm). Bei anderen Ausführungsformen kann der Mindestabstand mehr oder weniger als 3 cm betragen.
  • Bei manchen Ausführungsformen können ein oder mehrere Module 34 für die elektronische Drehzahlregelung (ESC) zu den elektrischen Bauteilen in der Kavität gehören. Ein ESC-Modul kann so ausgelegt sein, dass es den Betrieb eines Antriebs 22 steuert. Der Antrieb 22 kann Bestandteil einer Antriebsbaugruppe 2 und so konfiguriert sein, dass er ein Rotorblatt oder einen Rotorflügel 21 des UAV antreibt. Bei manchen Ausführungsformen kann das ESC-Modul einerseits mit dem Flugsteuerungsmodul 33 und andererseits mit einem Antrieb 22 elektrisch verbunden sein. Das Flugsteuerungsmodul 33 kann Steuersignale für das ESC-Modul 34 liefern, das wiederum Stellsignale für den elektrisch verbundenen Antrieb 22 liefert, damit das entsprechende Rotorblatt 21 angetrieben wird. Bei manchen Ausführungsformen können auch von dem Antrieb 22 und/oder dem ESC-Modul 34 Rückführsignale für das Flugsteuerungsmodul 33 geliefert werden. Bei einer typischen Ausführungsform entspricht die Anzahl der ESC-Module der Anzahl der Rotorantriebe des UAV. Ein UAV mit vier Rotoren weist beispielsweise vier ESC-Module auf. Bei einer alternativen Ausführungsform kann sich die Anzahl der ESC-Module von der Anzahl der Rotorantriebe unterscheiden (größer oder kleiner sein). Bei manchen Ausführungsformen können DER-Module wahlweise vorhanden sein. Bei manchen Ausführungsformen können statt oder zusätzlich zu dem ESC-Modul andere Antriebssteuerungsmodularten zum Steuern des Betriebs der Antriebe bereitgestellt werden.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV auch ein oder mehrere Verbindungselemente zum elektrischen Anschließen oder Verbinden der verschiedenen elektrischen Bauteile des UAV aufweisen. Zu solchen Verbindungselementen können Drähte, Kabel und dergleichen gehören, die zum Leiten von Strom, Daten oder Steuersignalen zwischen den Bauteilen verwendet werden. Die Verbindungselemente können beispielsweise zum elektrischen Verbinden 1) einer Energiequelle und einer Antriebsbaugruppe, 2) eines Schaltungsmoduls und eines ESC-Moduls, 3) eines ESC-Moduls und eines Antriebs, 4) eines Kommunikationsmoduls und eines Schaltungsmoduls usw. verwendet werden. Bei manchen Ausführungsformen weisen die Verbindungselement an den distalen Teilen Steckverbinder auf, die ein Zusammenstecken und Abstecken der Verbindungselemente im Hinblick auf die elektrischen Bauteile erleichtern.
  • Wie oben im Zusammenhang mit 1 erläutert wurde, kann die Kavität des UAV eine beliebige geeignete Form aufweisen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Lage der verschiedenen elektrischen Bauteile auf der Grundlage der Konzeption und der Bauart des UAV festgelegt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kavität des UAV eine mittlere Kavität 113 und mehrere Seitenarmkavitäten 123 auf, die jeweils einer separaten Antriebsbaugruppe 2 entsprechen. Bei manchen Ausführungsformen können sich manche der elektrischen Bauteile in der mittleren Kavität befinden, während andere in den Seitenarmkavitäten liegen. Bei anderen Ausführungsformen können sich alle elektrischen Bauteile in einem Teil (z. B. mittlere oder Seitenarmkavität) der Kavität befinden. Bei einer Ausführungsform können sich die wichtigsten Steuerungsbauteile wie das Flugsteuerungsmodul und die Energiequelle (z. B. Batterie) in der mittleren Kavität befinden, während gesteuerte Bauteile wie die ESC-Module und die Antriebsbaugruppen in jeweiligen Seitenarmkavitäten liegen. Eine solche Anordnung sorgt für eine effiziente Bauart der elektrischen Verbindung zwischen Bauteilen in der Mitte und Bauteilen, für die die in der Mitte angeordneten Bauteile Strom und/oder Steuersignale liefern, und kann eine Raumoptimierung und Miniaturisierung des UAV erleichtern.
  • Bei einer Ausführungsform kann das ESC-Modul 34 in einem Seitenarmgehäuseelement unterhalb des Antriebs positioniert sein. Das ESC-Modul 34 kann sich beispielsweise in den unteren Seitenarmgehäuseelementen 122 und in der Seitenarmkavität 123 befinden. Die Platzierung des ESC-Moduls 34 in den Seitenarmgehäuseelementen 123 kann den elektrischen Anschluss zwischen dem ESC-Modul 34 und dem Antrieb 22 erleichtern. Bei alternativen Ausführungsformen kann sich mindestens eines der ESC-Module 34 statt in einer Seitenarmkavität in der mittleren Kavität befinden.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann sich die von dem ESC-Modul gesteuerte Antriebsbaugruppe 2 zumindest teilweise in einer Seitenarmkavität befinden. Die Antriebsbaugruppe 2 kann einen mit den Seitenarmgehäuseelementen 12 verbundenen Antrieb 22 und ein mit dem Antrieb 22 verbundenes Rotorblatt aufweisen. Wie in 1 dargestellt ist, kann sich ein Teil des Antriebs zumindest teilweise aus der Kavität erstrecken und mit einem Rotorblatt oder Rotorflügel (in 2 als 21 gezeigt) drehverbunden sein. Der Antrieb kann beispielsweise eine Welle 221 aufweisen, die sich drehbar an dem Rotorblatt 21 anbringen lässt. Der Antrieb 22 kann einen Elektromotor, einen mechanischen Antrieb, einen hydraulischen Antrieb, einen pneumatischen Antrieb und dergleichen aufweisen. Zu Elektromotoren können Magnet-, elektrostatische oder piezoelektrische Motoren gehören. Bei einer Ausführungsform weist der Antrieb einen bürstenlosen Gleichstrommotor auf. Die Antriebsbaugruppe 2 kann fest oder lösbar mit den Seitenarmgehäuseelementen 12 verbunden sein. Bei manchen Ausführungsformen weist das UAV zum Sicherstellen seiner Stabilität im Betrieb mindestens drei Antriebsbaugruppen auf.
  • Bei manchen Ausführungsformen sind manche oder alle der oben erläuterten elektrischen Bauteile durch einen Hersteller des UAV vorkonfiguriert, vormontiert oder im Vorhinein verbunden. Bei solchen Ausführungsformen ist gar keine oder kaum eine Montage oder Kalibrierung durch den Benutzer erforderlich, damit das UAV funktioniert, so dass es sich um ein sofort einsatzbereites UAV handelt. Eine solche Vorkonfiguration von Bauteilen verbessert nicht nur das Benutzererlebnis durch Verringern des erforderlichen Fachwissens, sondern reduziert auch Fehler oder Unfälle, die aufgrund einer falschen Konfiguration durch den Benutzer entstehen. Bei manchen Ausführungsformen kann zu solchen vorkonfigurierten oder vormontierten Bauteilen das Flugsteuerungsmodul, der GPS-Empfänger, das ESC-Modul oder ein beliebiges der hier erläuterten elektrischen Bauteile gehören oder eine beliebige Kombination daraus. Bei manchen Ausführungsformen können ein oder mehrere elektrische Bauteile als elektrische Einheit (z. B. Schaltungsmodul) vorkonfiguriert, im Vorhinein verbunden oder vormontiert sein. Die elektrische Einheit kann zum Steuern des Betriebs des UAV erforderlich und ausreichend sein. Bei manchen Ausführungsformen ist keine weitere Benutzerkonfiguration erforderlich, damit die vorkonfigurierten Bauteile sofort ordnungsgemäß funktionieren. Bei anderen Ausführungsformen kann ein gewisses Maß an Konfiguration oder Montage durch den Benutzer erforderlich sein.
  • Bei einer Ausführungsform können mindestens zwei der elektrischen Bauteile im Vorhinein von einem Hersteller des UAV verbunden worden sein, damit der Benutzer weniger zusammenbauen muss, bevor das UAV benutzt werden kann. Die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltungsmodul und dem ESC-Modul kann beispielsweise vom Hersteller im Vorhinein hergestellt werden, so dass der Benutzer nach dem Kauf des UAV die beiden Module nicht zu verbinden braucht. Eine solche Vorkonfiguration, Verbindung im Vorhinein oder Vormontage kann auch die Konzeption des UAV vereinfachen. So müssen beispielsweise eventuell nicht alle Verbindungselemente Steckverbinder bereitstellen: Manche der Verbindungselemente können im Vorhinein vom Hersteller durch Schweißen mit Bauteilen verbunden werden, wodurch sich die Zuverlässigkeit solcher Verbindungen verbessert. Selbst wenn Steckverbinder benutzt werden, können solche Verbindungen bei der Werkmontage von entsprechend geschultem Fachpersonal wie Mechanikern ausgeführt werden, wodurch sich das Risiko von Wackelkontakten und/oder falschen Verbindungen reduziert und die Zuverlässigkeit des UAV weiter verbessert.
  • 3 stellt eine weitere Ansicht des UAV mit mehreren Rotoren aus 1 und 2 gemäß einer Ausführungsform dar. Das dargestellte UAV zeigt die Platzierung eines störungsanfälligen Sensors 7 (z. B. eines Magnetometers) außerhalb des Körperteils des UAV zum Reduzieren von Störungen, denen der Sensor ausgesetzt ist und die durch ein oder mehrere elektrische Bauteile des UAV wie die in Verbindung mit 2 erläuterten verursacht werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der störanfällige Sensor 7 einen Sensor auf, der im Betrieb für von den elektrischen Bauteilen an Bord verursachte Störungen anfällig ist. Zu den Störungen können elektromagnetische oder magnetische Störungen gehören. Die Störungen können vom elektrischen Strom oder von Magneten in den elektrischen Bauteilen verursacht werden. Der störungsanfällige Sensor 7 kann ein Magnetometer aufweisen. Zu Magnetometern können Scalar- und/oder Vector-Magnetometer gehören. Bei einer Ausführungsform weist das Magnetometer einen Kompass auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der störungsanfällige Sensor 7 ein Magnetometer, aber keinen GPS-Empfänger auf. Bei einer alternativen Ausführungsform weist der störungsanfällige Sensor 7 einen GPS-Empfänger und ein Magnetometer auf. Es versteht sich, dass zwar zum Zwecke der Veranschaulichung nur ein störungsanfälliger Sensor verwendet wird, das UAV jedoch mehr als einen störungsanfälligen Sensor tragen kann und die hier beschriebenen Störungsreduzierungstechniken für beliebige oder alle derartigen störungsanfälligen Sensoren verwendet werden können.
  • Zum Vermeiden von Störungen durch elektrische Bauteile des UAV und zum Verbessern der Zuverlässigkeit des UAV werden die störungsanfälligen Sensoren wie oben erläutert in gewissem Abstand zu den elektrischen Bauteilen positioniert, die dazu neigen, solche Störungen zu erzeugen. Bei manchen Ausführungsformen liegen alle elektrischen Bauteile, die für die störungsanfälligen Sensoren Störungen erzeugen, vom Sensor entfernt. Bei anderen Ausführungsformen liegen nur manche der Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile vom Sensor entfernt.
  • Bei manchen Ausführungsformen wie den im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläuterten befinden sich die Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile in der Kavität des Körperteils des UAV, während der störungsanfällige Sensor außerhalb der Kavität des Körpers liegt. Bei manchen Ausführungsformen befindet sich der Sensor an einem Ansatzelement, das sich von dem Gehäuse aus und von der Kavität darin weg erstreckt. Bei manchen Ausführungsformen kann das Ansatzelement ein Tragelement aufweisen, das so ausgelegt ist, dass es das Gewicht des UAV insgesamt oder zum Teil trägt, wenn sich das UAV nicht in der Luft befindet. Das Tragelement kann beispielsweise ein Landegestell 4 wie das in 3 dargestellte aufweisen. Bei einer alternativen Ausführungsform weist das UAV kein Gestell oder keine ähnliche Konstruktion auf, so dass, wenn das UAV auf einer gegebenen Fläche positioniert ist, die Außenfläche des unteren mittleren Gehäuses direkt die Fläche berührt. Bei manchen Ausführungsformen kann sich der Sensor außerhalb der Kavität und an der Außenfläche des Gehäuses befinden. Eine ausführlichere Erläuterung einiger Ausführungsformen erfolgt im Zusammenhang mit den 5 bis 8.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist der Mindestabstand zwischen dem Sensor und den elektrischen Bauteilen so festgelegt, dass er unabhängig von der Lage des Sensors oder der elektrischen Bauteile nicht mehr als einen vordefinierten Schwellwert beträgt. Bei einer Ausführungsform können sich sowohl die elektrischen Bauteile als auch der Sensor in dem Gehäuse oder außerhalb des Gehäuses befinden, der Mindestabstand beträgt jedoch mindestens etwa 3 cm. Bei manchen Ausführungsformen kann der Mindestabstand weniger als 3 cm betragen. Hier stellt der Mindestabstand zwischen einem Sensor und mehreren elektrischen Bauteilen den kürzesten Abstand zwischen dem Sensor und beliebigen der mehreren elektrischen Bauteile dar. Der Höchstabstand ist ähnlich definiert. Wenn beispielsweise ein Flugsteuerungsmodul, ein ESC-Modul und ein Antrieb in von 4 cm, 7 cm und 8 cm Abstand zu einem Magnetometer liegen, beträgt der Mindestabstand zwischen dem Magnetometer und dieser Gruppe elektrischer Bauteile 4 cm und der Höchstabstand 8 cm. Bei manchen Ausführungsformen ist der Höchstabstand zwischen dem störungsanfälligen Sensor und einem beliebigen Störungen erzeugenden elektrischen Bauteil auch so festgelegt, dass er nicht mehr als einen vordefinierten Schwellwert, wie beispielsweise 0,5 Meter (0,5 m), beträgt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Höchstabstand mehr als 0,5 m betragen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Schwellwert für den Mindest- und/oder Höchstabstand zumindest teilweise auf der Grundlage der Form und/oder der Abmessungen des UAV, der Eigenschaften der Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile und der Eigenschaften des störungsanfälligen Sensors festgelegt werden.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV kein Gehäuse wie das in den 1 bis 3 dargestellte aufweisen. Bei solchen Ausführungsformen kann die Trennung der Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile und des störungsanfälligen Sensors dazu ausreichen, die Störungen zu reduzieren, denen der störungsanfällige Sensor ausgesetzt ist. Bei einer Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen dem störungsanfälligen Sensor und einem beliebigen Störungen erzeugenden elektrischen Bauteil beispielsweise nicht weniger als 3 cm und nicht mehr als 0,5 m.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können zusammen mit den hier beschriebenen Techniken zusätzliche störungsreduzierende Verfahren verwendet werden. Solche Verfahren können den Einsatz von Kondensatoren, Filtern, Abschirmungen und dergleichen umfassen. Bei einer Ausführungsform kann beispielsweise die Innen- und/oder die Außenfläche des Körperteils aus einem leitenden Abschirmmaterial hergestellt sein, damit sich die von den elektrischen Bauteilen verursachten Störungen weiter reduzieren.
  • Bei manchen Ausführungsformen wie der in 3 dargestellten kann das UAV über einen Träger 5 eine Nutzlastvorrichtung 6 (z. B. Kamera oder Videokamera) tragen. Der Träger kann mit dem UAV verbunden und so konfiguriert sein, dass er mit der Nutzlastvorrichtung 6 verbunden wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen lässt sich der Betrieb der Nutzlastvorrichtung 6 und/oder des Trägers 5 über ein Steuermodul (z. B. Schaltungsmodul) an Bord, eine Fernsteuervorrichtung oder eine Kombination aus beiden steuern.
  • Bei einer Ausführungsform kann das mittlere Gehäuse oder das Seitenarmgehäuse mit einer (nicht gezeigten) Anzeigelichtquelle versehen sein. Bei einer Ausführungsform kann die Lichtquelle an einer Öffnung oder einem Fenster an dem Seitenarmgehäuse, wie beispielsweise zum unteren Teil des UAV hin von den Rotoren entfernt positioniert sein. Die Öffnung oder das Fenster kann mit einer Fensterabdeckung abgedeckt sein, die aus einem transparenten oder halbtransparenten Material hergestellt ist, damit zumindest ein Teil des Lichts von der Anzeigelichtquelle hindurchgehen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anzeigelichtquelle eine Leuchtdiode (LED) auf, die viel Helligkeit, geringen Strombedarf, lange Lebensdauer und einfachen Transport bietet. Bei anderen alternativen Ausführungsformen können sich Anzeigelichtquelle, Fenster und Fensterabdeckung an dem mittleren Gehäuse befinden.
  • 4 stellt ein Paar Landegestelle gemäß einer Ausführungsform dar, die zum Anbringen eines störungsanfälligen Sensors benutzt werden können. Die Landegestelle 4 können den in 3 dargestellten ähneln. Das Landegestell kann wie oben erläutert so angepasst sein, dass es das gesamte oder einen Teil des Gewichts des UAV trägt, wenn sich das UAV nicht in der Luft befindet. Bei einer Ausführungsform weist das UAV zwei gleich konstruierte Gestelle auf, die mit seinem Körper verbunden und in einem geeigneten Abstand beabstandet sind. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das UAV ein, zwei, drei oder mehr Gestelle aufweisen. Die Gestelle können in einer beliebigen geeigneten Konfiguration so an der Unterseite des Gehäuses (auf der den Rotoren gegenüberliegenden Seite) angebracht sein, dass sie das Gewicht des Körperteils tragen. Die Gestelle können auch für den Schutz einer Nutzlastvorrichtung (wie einer Kamera oder Videokamera) sorgen, die sich zwischen den Gestellen befinden kann. Vorteilhafterweise muss durch Verwenden einer vorhandenen Konstruktion des UAV wie das Landegestell zum Vergrößern des Abstands zwischen dem störungsanfälligen Sensor und den Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen des UAV keine zusätzliche Konstruktion zu dem UAV hinzugefügt werden, so dass sich das Gewicht und die Kosten des UAV reduzieren, während sich sein Erscheinungsbild verbessert.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV wie dargestellt ein erstes Gestell 41 und ein zweites Gestell 42 aufweisen. Der störungsanfällige Sensor kann sich an dem ersten Gestell 41 oder dem zweiten Gestell 42 befinden. In der nachfolgenden Erläuterung wird das erste Gestell 41 beschrieben, da das erste und das zweite Gestell eine ähnliche Konstruktion aufweisen können. Das erste Gestell 41 kann zwei im Wesentlichen vertikale Tragteile 411 aufweisen, die über ein im Wesentlichen horizontales Verbindungsteil 412 verbunden sind. Im Gebrauch kann ein störungsanfälliger Sensor 7 mit einem der Tragteile 411 verbunden sein und von der Störungsquelle entfernt liegen. Der Sensor 7 kann beispielsweise zu einem Ende des Tragteils hin und von der/den Störungsquelle/n entfernt angeordnet sein. Bei anderen Ausführungsformen kann sich der Sensor 7 an einem anderen als dem hier dargestellten Teil des ersten Gestells 41 befinden. Bei manchen Ausführungsformen kann jedes Tragteil 411 eine Anbringfläche 413 aufweisen, die zum Anbringen des Tragteils und somit des Gestells an einem UAV verwendet werden kann. Die Anbringfläche 413 kann eine oder mehrere Öffnungen 414 aufweisen. Solche Öffnungen können zum Hindurchführen und Sichern von hindurchgeführten Drähten dienen, die den störanfälligen Sensor und andere Bauteile des UAV wie das Schaltungsmodul verbinden.
  • Die 5 bis 8 stellen beispielhafte Konfigurationen eines störanfälligen Sensors und von Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen gemäß einigen Ausführungsformen dar.
  • Bei manchen Ausführungsformen können sich die Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile, wie hier beschrieben, in der Kavität eines UAV-Körpers befinden, und der störanfällige Sensor kann außerhalb eines Ansatzelements liegen, das sich von der Kavität weg erstreckt. Die 5 und 6 stellen einige solche Ausführungsformen dar. Der Körper 502 des UAV in 5 kann ein oder mehrere Störungen erzeugende elektrische Bauteile enthalten (nicht gezeigt). Ein Ansatzelement 504 kann an einem Ende an der Außenfläche des Körperteils 502 des UAV angebracht sein. Ein störungsanfälliger Sensor 506 kann mit einem Teil des Ansatzelements 504 verbunden sein, das näher am anderen Ende des Ansatzelements 504 liegt, welches von der Kavität entfernt liegt, so dass zwischen dem störanfälligen Sensor 506 und den Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen ein Abstand besteht. Der Sensor 506 kann über ein Befestigungselement, Kleber, Schweißen oder ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren (lösbar oder dauerhaft) mit dem Ansatzelement 504 verbunden sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Ansatzelement 504 eine Stange, einen Haken, eine Plattform, einen Schlitz oder eine beliebige andere geeignete Konstruktion aufweisen. Es versteht sich, dass der störungsanfällige Sensor bei manchen Ausführungsformen beispielsweise über eine drahtgebundene oder eine drahtlose Verbindung mit den Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen wirkverbunden sein kann. Eine solche Verbindung ist in den 5 bis 8 nicht unbedingt gezeigt. Bei einer Ausführungsform kann das Ansatzelement eine Kavität aufweisen, der das Hindurchführen der Drähte ermöglicht, die den Sensor und ein oder mehrere andere Bauteile des UAV verbinden (nicht gezeigt).
  • 6a stellt eine Seitenansicht des in 5 gezeigten UAV dar. Die Innenfläche des Körperteils 602 des UAV bildet, wie dargestellt, eine Kavität. In der Kavität können Störungen erzeugende elektrische Bauteile 608, 610 und 612 angeordnet sein. Zu den Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen können auch ein oder mehrere Verbindungselemente 614 gehören, die einige der anderen elektrischen Bauteile elektrisch verbinden. Zu den Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen können beliebige der hier beschriebenen gehören, wie ein Schaltungsmodul, ein Flugsteuerungsmodul, ein GPS-Empfänger, eine Energiequelle, ein ESC-Modul, ein Antrieb oder eine Antriebsbaugruppe und dergleichen. Es versteht sich, dass bei verschiedenen Ausführungsformen mehr oder weniger Störungen erzeugende elektrische Bauteile als dargestellt vorgesehen sein können. Ein Ansatzelement 604 ist an der oberen Außenfläche des UAV-Körpers angebracht und erstreckt sich von der Kavität weg. Ein störanfälliger Sensor 606 kann (lösbar oder dauerhaft) mit dem Ansatzelement 604 verbunden sein. Bei einer typischen Ausführungsform befindet sich der störanfällige Sensor 606 an einem Teil des Ansatzelements 604, das von der Kavität entfernt liegt, beispielsweise zu einem distalen Ende hin weist, welches nicht an der Außenfläche des UAV-Körpers angebracht ist.
  • Das dargestellte Beispiel zeigt das an dem oberen Teil des UAV-Körpers angebrachte Ansatzelement. Bei anderen Ausführungsformen kann das Ansatzelement an anderen Stellen an der Außenfläche angebracht sein. Die 6b und c stellen einige solche Ausführungsformen dar. Bei manchen Ausführungsformen kann das Ansatzelement 604, wie in 6b dargestellt, an einem unteren Teil des Körpers angebracht sein und erstreckt sich von der Kavität weg. Bei manchen anderen Ausführungsformen kann das Ansatzelement 604, wie in 6c dargestellt, an einem Seitenteil des Körpers angebracht sein und erstreckt sich von der Kavität weg. Bei anderen Ausführungsformen kann das Ansatzelement an hier nicht dargestellten anderen Stellen angebracht sein. Bei manchen Ausführungsformen kann mehr als ein störungsanfälliger Sensor für ein UAV vorgesehen sein. Bei solchen Ausführungsformen können sich die Sensoren wie hier dargestellt an einem oder mehreren Ansatzelementen befinden. Bei manchen Ausführungsformen können mehrere Ansatzelemente an verschiedenen Teilen der Außenfläche des UAV-Körpers angebracht sein.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das Ansatzelement an der Innenfläche des Körperteils angebracht sein. Bei einer solchen Ausführungsform kann das Ansatzelement auch an der Außenfläche des Körperteils angebracht sein. Bei einer Ausführungsform kann das Ansatzelement beispielsweise sowohl durch die Innen- als auch durch die Außenfläche des Körperteils verlaufen und mit diesen in Kontakt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Ansatzelement nur an der Innenfläche des Körperteils angebracht sein und sich von der Kavität weg erstrecken, ohne Kontakt mit der Außenfläche zu haben (z. B. indem es dort hindurchverläuft, ohne eine Öffnung an dem Körperteil des UAV zu berühren).
  • Bei manchen Ausführungsformen kann anstelle des Ansatzelements oder zusätzlich dazu der störungsanfällige Sensor von den Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen entfernt direkt an der Innen- oder Außenfläche des UAV-Körpers angebracht sein. Die 7a bis c stellen eine Seitenansicht eines UAV gemäß manchen Ausführungsformen entlang einer Ebene dar, die im Wesentlichen senkrecht zu der von den Rotoren des UAV gebildeten Ebene verläuft. Der Körper 702, der störungsanfällige Sensor 706 und die Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile 708, 710, 712 und 714 in diesen Figuren können dem Körper 602, dem störungsanfälligen Sensor 606 und den elektrischen Bauteilen 608, 610, 612 und 614 ähneln, die im Zusammenhang mit 6 erläutert wurden. In den 7a bis c befindet sich jedoch der störungsanfällige Sensor 706 direkt an einer Innen- oder Außenfläche des UAV-Körpers, ohne dass ein Ansatzelement verwendet wird. Bei manchen Ausführungsformen kann sich der störungsanfällige Sensor 706, wie beispielsweise in 7a dargestellt, direkt an einer Innenfläche befinden, die auf der gleichen Seite wie die Rotorblätter (oder an einer oberen Innenfläche der Kavität) und von den verschiedenen Störungen erzeugenden elektrischen Bauteilen entfernt liegt. Bei manchen anderen Ausführungsformen kann sich der störungsanfällige Sensor 706, wie beispielsweise in 7b dargestellt, direkt an einer Außenfläche außerhalb der Kavität befinden, die auf der gleichen Seite liegt wie die Rotorblätter (oder an einer oberen Außenfläche). Bei manchen anderen Ausführungsformen kann sich der störungsanfällige Sensor 706, wie beispielsweise in 7c dargestellt, direkt an einer Außenfläche auf einer den Rotorblättern gegenüberliegenden Seite (oder einer unteren Außenfläche) befinden. Bei manchen anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann sich der störungsanfällige Sensor direkt an einer Innenfläche befinden, die sich auf der den Rotorblättern gegenüberliegenden Seite (oder an einer unteren Innenfläche) befindet und von den elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Die 8a und b stellen eine Draufsicht auf einige andere Ausführungsformen dar, bei denen der störungsanfällige Sensor direkt an einer Innen- oder Außenfläche des UAV angebracht ist. Im Gegensatz zu den in den 7a bis c gezeigten Ausführungsformen verlaufen die dargestellten Ansichten jedoch entlang einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zu der von den Rotoren des UAV gebildeten Ebene verläuft. Der Körper 802, der störungsanfällige Sensor 806 und die Störungen erzeugenden elektrischen Bauteile 808, 810, 812 und 814 können wie gezeigt dem Körper 702, dem störungsanfälligen Sensor 706 und den elektrischen Bauteilen 708, 710, 712 und 714 ähneln, die im Zusammenhang mit 7a bis c erläutert wurden. Bei manchen Ausführungsformen befindet sich der Sensor 706, wie in 8a dargestellt, an einer seitlichen Innenfläche des Körperteils des UAV. Bei manchen anderen Ausführungsformen befindet sich der Sensor 706, wie in 8b dargestellt, an einer seitlichen Außenfläche des Körperteils des UAV.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann der Sensor über ein Befestigungselement (z. B. Riemen, Draht), Kleber, Schweißen oder dergleichen an der Innen- oder Außenfläche des UAV-Körpers angebracht sein. Bei manchen anderen Ausführungsformen kann der Sensor über Aufnahmekonstruktionen wie Schlitze, Gitter und dergleichen an solchen Flächen befestigt sein. Bei manchen anderen Ausführungsformen kann der Sensor ohne Befestigungselement oder Aufnahmekonstruktionen lediglich an solchen Flächen angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsformen kann mehr als ein störungsanfälliger Sensor mit oder ohne Ansatzelemente an verschiedenen Stellen des Körperteils des UAV angebracht sein. Bei einer Ausführungsform können beispielsweise einige der Sensoren über Ansatzelemente an dem Körperteil angebracht sein, während andere direkt an der Innen- oder Außenfläche des UAV-Körpers angebracht sind.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Störungen, denen der störungsanfällige Sensor ausgesetzt ist, durch Feldrichtungsdeviation (field heading deviation) und/oder die Feldstärke der magnetischen Störungen gemessen werden. Ein solches Ausmaß an Störungen lässt sich durch Vergleichen der Messwerte des Sensors gewinnen, wenn die elektrischen Bauteile aus- beziehungsweise eingeschaltet sind. Das Ausmaß an Störungen, das heißt die Differenz zwischen Messwerten im ein- und im ausgeschalteten Zustand, kann bei unterschiedlicher Lage des Sensors unterschiedlich sein. Insbesondere kann sich das Ausmaß von Störungen verringern, wenn sich der Abstand zwischen dem Sensor und den elektrischen Bauteilen vergrößert. Die durch die Störungen und/oder die Stärke der magnetischen Störungen verursachte Richtungsdeviation kann abgeschwächt sein. Wenn sich der Sensor und die elektrischen Bauteile zum Beispiel außerhalb beziehungsweise innerhalb des UAV-Körpers befinden, kann die Richtungsdeviation, der das Magnetometer ausgesetzt ist, um einen bestimmten Schwellwert geringer sein als die Richtungsdeviation, der das Magnetometer ausgesetzt ist, wenn es sich in dem UAV-Körper befindet. Ein solcher Schwellwert kann etwa 15 Grad, 10 Grad, 5 Grad oder dergleichen betragen. Wenn sich der Sensor und die elektrischen Bauteile als weiteres Beispiel außerhalb beziehungsweise innerhalb des UAV-Körpers befinden, kann die Feldstärke, der das Magnetometer ausgesetzt ist, um einen bestimmten Schwellwert geringer sein als die Feldstärke, der das Magnetometer ausgesetzt ist, wenn es sich in dem UAV-Körper befindet. Ein solcher Schwellwert kann etwa 0,5 Gauß, 0,3 Gauß, 0,1 Gauß oder dergleichen betragen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die vorliegende Erfindung auf UAV verschiedener Größe, Abmessungen und/oder Konfiguration angewendet werden. Bei einer Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung auf UAV mit mehreren Rotoren angewendet werden, bei denen der Abstand zwischen den Wellen gegenüberliegender Rotoren einen bestimmten Schwellwert nicht übersteigt. Ein solcher Schwellwert kann etwa 5 Meter, 4 Meter, 3 Meter, 2 Meter, 1 Meter oder dergleichen betragen. Die Werte für den Abstand zwischen Wellen gegenüberliegender Rotoren können 350 Millimeter, 450 Millimeter, 800 Millimeter, 900 Millimeter und dergleichen betragen.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV eine solche Größe und/oder solche Abmessungen aufweisen, dass ein menschlicher Insasse in oder auf das UAV passt. Alternativ dazu können die Größe und/oder die Abmessungen des UAV geringer sein, so dass kein menschlicher Insasse in oder auf das UAV passt. Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV ein Volumen von weniger als 5 cm × 5 cm × 3 cm aufweisen. In manchen Fällen kann das UAV eine maximale Abmessung (z. B. Länge, Breite, Höhe, Durchmesser, Diagonale) von nicht mehr als 5 m aufweisen. Der Abstand zwischen Wellen gegenüberliegender Rotoren kann beispielsweise nicht mehr als 5 m betragen. Bei manchen Ausführungsformen kann sich die Standfläche auf die von dem UAV umschlossene seitliche Querschnittsfläche beziehen. In manchen Fällen kann das UAV nicht mehr als 1000 kg wiegen. Bei manchen Ausführungsformen kann ein UAV in Bezug zur Last (Nutzlastvorrichtung und/oder Träger) relativ klein sein. Bei manchen Beispielen kann ein Verhältnis eines UAV-Gewichts zu einem Lastgewicht größer als, kleiner als oder gleich etwa 1:1 sein. In manchen Fällen kann ein Verhältnis eines UAV-Gewichts zu einem Nutzlastgewicht größer als, kleiner als oder gleich etwa 1:1 sein. 1. Ein Verhältnis eines Trägergewichts zu einem Nutzlastgewicht kann wahlweise größer als, kleiner als oder gleich etwa 1:1 sein. Bei manchen Ausführungsformen kann das UAV einen geringen Energieverbrauch aufweisen. Das UAV kann beispielsweise weniger als 2 W/h verbrauchen. In manchen Fällen kann der Träger einen geringen Energieverbrauch aufweisen. Der Träger kann beispielsweise weniger als 2 W/h verbrauchen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Bausatz zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs vorgesehen sein. Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Bausatz ein oder mehrere elektrische Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder einen oder mehrere Rotormotoren des UAV. Der Bausatz umfasst Anweisungen mit Informationen für einen Benutzer des UAV bezüglich des Zusammenbauens der oben erwähnten elektrischen Bauteile mit einem Magnetometer. Bei einer Ausführungsform ist ein gemäß den Anweisungen zusammengebautes UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein gemäß den Anweisungen zusammengebautes UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein gemäß den Anweisungen zusammengebautes UAV dadurch gekennzeichnet, dass es das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV und ein Magnetometer umfasst, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann der Bausatz zum Zusammenbauen des UAV ein Magnetometer und Anweisungen umfassen, die Informationen für einen Benutzer bezüglich des Zusammenbauens des Magnetometers mit einem oder mehreren elektrischen Bauteilen umfassen, welche so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern. Bei einer Ausführungsform ist ein gemäß den Anweisungen zusammengebautes UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein gemäß den Anweisungen zusammengebautes UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein gemäß den Anweisungen zusammengebautes UAV dadurch gekennzeichnet, dass es das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV und ein Magnetometer umfasst, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann der Bausatz zum Zusammenbauen des UAV ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche, ein oder mehrere vorkonfigurierte elektrische Bauteile, die in der Kavität angeordnet und so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, ein Magnetometer, wobei der Betrieb des Magnetometers gegenüber von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen stammenden Störungen anfällig ist, und Anweisungen für das Zusammenbauen des UAV umfasst. Bei einer Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV, wenn es anweisungsgemäß zusammengebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetometer höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann der Bausatz zum Zusammenbauen eines UAV ferner ein Ansatzelement umfassen, das sich an der Außenfläche der Kavität anbringen lässt, und das zusammengebaute UAV ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Ansatzelement an der Außenfläche des Gehäuses angebracht ist und sich das Magnetometer an dem Ansatzelement befindet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Verfahren für das Zusammenbauen eines UAV bereitgestellt. Bei manchen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs das Befolgen von Anweisungen in einem Bausatz umfassen, der ein oder mehrere elektrische Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV umfasst, wodurch das UAV zusammengebaut wird. Bei einer Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und das Magnetometer mindestens etwa 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass es das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV und ein Magnetometer umfasst, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Zusammenbauen eines unbemannten Luftfahrzeugs das Befolgen von Anweisungen in einem Bausatz mit einem Magnetometer umfassen, das Magnetometer in das UAV einzubauen, wodurch das UAV zusammengebaut wird. Bei einer Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und sich das Magnetometer außerhalb des Gehäuses befindet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse mit einer Außenfläche und einer eine Kavität bildenden Innenfläche umfasst, wobei das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile in der Kavität angeordnet sind und das Magnetometer mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das zusammengebaute UAV dadurch gekennzeichnet, dass es das eine oder die mehreren elektrischen Bauteile, die so ausgelegt sind, dass sie den Betrieb des UAV steuern, und/oder ein oder mehrere Rotorblätter des UAV und ein Magnetometer umfasst, das mindestens 3 cm und höchstens 0,5 m von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen entfernt liegt.
  • Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Befolgen von Anweisungen das Verbinden eines oder mehrerer Rotorblätter mit dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen, so dass sie miteinander elektrisch verbunden sind. Bei manchen Ausführungsformen umfasst der Schritt ferner das Platzieren des Magnetometers in einer Position an dem UAV, in der das Magnetometer keinen wesentlichen von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen stammenden elektromagnetischen Störungen ausgesetzt ist.
  • Obwohl hier bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgezeigt und beschrieben worden sind, wird Fachleuten klar sein, dass solche Ausführungsformen lediglich als Beispiele dienen. Fachleuten werden zahlreiche Variationen, Änderungen und Ersetzungen einfallen, die nicht von der Erfindung abweichen. Es versteht sich, dass beim Ausüben der Erfindung verschiedene Alternativen zu den hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden können. Die nachfolgenden Ansprüche sollen den Schutzumfang der Erfindung definieren und Verfahren und Konstruktionen, die in den Schutzumfang dieser Ansprüche fallen, sowie deren Äquivalente mit abdecken.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 201220604396 [0001]
    • CN 203127141 [0001]
    • CN 201220686731 [0001]
    • CN 203047531 [0001]

Claims (14)

  1. Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) mit mehreren Rotoren, das Folgendes umfasst: einen Körperabschnitt (10) mit einem mittleren Gehäuseelement (11) und einem oder mehreren Seitenarmelementen (12), die sich von dem mittleren Gehäuseelement (11) aus erstrecken, wobei das mittlere Gehäuseelement (11) eine Außenfläche und eine Innenfläche umfasst, welche eine mittlere Kavität (113) bildet, wobei jedes Seitenarmelement (12) ein oberes Seitenarmgehäuseelement (121) und ein unteres Seitenarmgehäuseelement (122) umfasst, die eine Seitenarmkavität (123) bilden, eine oder mehrere Antriebsbaugruppen (2), die so konfiguriert sind, dass sie eine Bewegung des UAV bewirken, ein oder mehrere Module (34) für die elektronische Drehzahlregelung (ESC), die jeweils mit einer entsprechenden Antriebsbaugruppe (2) der mehreren Antriebsbaugruppen (2) elektrisch verbunden sind, um den Antrieb der Antriebsbaugruppen (2) zu steuern, wobei sich das ESC-Modul (34) in der Seitenarmkavität (123) befindet und an dem unteren Seitenarmgehäuseelement (122) eines entsprechenden Seitenarmelements (12) positioniert ist, und ein Flugsteuerungsmodul, das in der mittleren Kavität (113) des mittleren Gehäuseelements (11) angeordnet und über eine elektrische Verbindung, die eine Zweiwegekommunikation zwischen dem Flugsteuerungsmodul und jedem ESC-Modul (34) ermöglicht, mit jedem des einen oder der mehreren ESC-Module (34) verbunden ist.
  2. UAV nach Anspruch 1, das ferner ein Magnetometer (7) umfasst, welches an einem distalen Ende eines Ansatzelements (504, 604) fixiert ist, das von der mittleren Kavität (113) weg ausgerichtet ist, wobei das distale Ende von der Außenfläche des UAV-Körpers entfernt angeordnet ist.
  3. UAV nach Anspruch 2, wobei das Magnetometer (7) mindestens 3 cm von dem einen oder den mehreren elektrischen Bauteilen (3) entfernt liegt.
  4. UAV nach Anspruch 1, das mindestens drei Antriebsbaugruppen (2) und mindestens drei ESC-Module (34) umfasst.
  5. UAV nach Anspruch 1, das mindestens vier Antriebsbaugruppen (2) und mindestens vier ESC-Module (34) umfasst.
  6. UAV nach Anspruch 1, wobei die mehreren Antriebsbaugruppen (2) jeweils ein Rotorblatt (21) und einen zum Antreiben der Drehung des Rotorblatts (21) konfigurierten Antrieb (22) umfassen.
  7. UAV nach Anspruch 6, wobei jedes ESC-Modul (34) elektrisch mit dem Antrieb (22) der entsprechenden Antriebsbaugruppe (2) verbunden ist.
  8. UAV nach Anspruch 1, wobei die Zweiwegekommunikation von dem Flugsteuerungsmodul für mindestens eins des einen oder der mehreren ESC-Module (34) bereitgestellte Steuersignale umfasst.
  9. UAV nach Anspruch 8, wobei die von dem Flugsteuerungsmodul erzeugten Steuersignale auf Signalen beruhen, die das Flugsteuerungsmodul von einer Fernsteuervorrichtung empfängt.
  10. UAV nach Anspruch 8, wobei die Steuersignale so konfiguriert sind, dass sie einen Zustand des UAV anpassen.
  11. UAV nach Anspruch 1, wobei sich jede der mehreren Antriebsbaugruppen (2) in der Seitenarmkavität (123) des jeweiligen Seitenarmelements befindet.
  12. UAV nach Anspruch 11, wobei die mehreren Seitenarmelemente in Bezug zu dem Körperabschnitt (10) faltbar sind.
  13. UAV nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren ESC-Module (34) so konfiguriert sind, dass sie Rückführsignale bereitstellen, wobei die Zweiwegekommunikation die Rückführsignale umfasst, die von mindestens einem des einen oder der mehreren ESC-Module (34) für das Flugsteuerungsmodul bereitgestellt werden.
  14. UAV nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Ansatzelement (504, 604) um ein Landegestell (4, 41, 42) handelt, das so konfiguriert ist, dass es das Gewicht des UAV trägt, wenn sich das UAV nicht in der Luft befindet.
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