ES2894114T3 - Vehículo aéreo no tripulado para posicionamiento contra una pared - Google Patents

Vehículo aéreo no tripulado para posicionamiento contra una pared Download PDF

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Abstract

Un vehículo aéreo no tripulado (1), VANT, adaptado para posicionarse contra una pared sustancialmente vertical (2) mientras queda suspendido en el aire, definiendo el vehículo un eje longitudinal (a2), un eje lateral (a3) y un eje vertical (a1), atravesando el eje longitudinal y el eje lateral conjuntamente un primer plano (PP) que tiene un lado superior (3) y un lado inferior (4) orientado de forma opuesta, comprendiendo el vehículo: un cuerpo (10) y una serie de rotores (21) soportados por dicho cuerpo, estando adaptados los rotores para ejercer conjuntamente una fuerza de propulsión (Fp) sobre el vehículo en una dirección sustancialmente vertical hacia arriba; un brazo (50) acoplado al cuerpo (10) y que comprende un extremo de brazo (51) dispuesto en un extremo distal del brazo en dirección opuesta al cuerpo (10); caracterizado por: una o más patas (30, 40) acopladas de forma fija en rotación al cuerpo y que comprenden un primer extremo de pata (31) y un segundo extremo de pata (41), en las que los extremos de pata están dispuestos en los extremos distales de las una o más patas (30, 40) en dirección opuesta al cuerpo (10) y por debajo del extremo de brazo (51) cuando los rotores ejercen la fuerza de propulsión sobre el vehículo en la dirección sustancialmente vertical hacia arriba; en el que el extremo de brazo (51), el primer extremo de pata (31) y el segundo extremo de pata (41) están intersecados por un plano frontal (PF) y están adaptados para entrar en contacto conjuntamente con la pared en tres posiciones espaciadas, intersecando dicho plano frontal (PF) al eje vertical en el lado superior del primer plano (PP) y extendiéndose en un primer ángulo (α) de entre 45 a 85 grados con respecto al primer plano (PP); y en el que el cuerpo, los rotores, el extremo de brazo y los extremos de pata están adaptados para inclinarse en conjunto, tras el contacto de los primer y segundo extremos de pata (31, 41) con la pared sustancialmente vertical mientras los primer y segundo extremos de pata (31, 41) se disponen a lo largo de una línea sustancialmente horizontal y mientras el extremo de brazo (51) se acerca a la pared, alrededor de los primer y segundo extremos de pata y hacia la pared, hasta que el extremo de brazo (51) entre en contacto con la pared sustancialmente vertical.

Description

DESCRIPCIÓN
Vehículo aéreo no tripulado para posicionamiento contra una pared
Campo técnico
La invención se refiere a un vehículo aéreo no tripulado (VANT) adaptado para posicionarse contra una pared sustancialmente vertical, y a un procedimiento para posicionar un VANT contra una pared sustancialmente vertical mientras el VANT queda suspendido.
Técnica anterior
El documento WO 2015/162613 muestra un dispositivo suspendido para pintar en paredes que comprende un helicóptero no tripulado con un sistema de pintura para pintar en una superficie vertical.
El documento WO 2012/013878 describe un VANT que comprende una sonda de medición para medir un espesor de pared tras el contacto de la sonda con una pared vertical durante la suspensión del VANT. El dispositivo conocido es, en particular, adecuado para usarse en localizaciones de difícil acceso. Sin embargo, durante la suspensión del VANT, el contacto entre el VANT y la pared se puede volver inestable, lo que reduce la exactitud de las mediciones llevadas a cabo con la sonda.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un VANT adaptado para proporcionar un contacto más estable entre una pared sustancialmente vertical y un VANT durante la suspensión del V a N t . Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento para posicionar de forma estable un VANT contra una pared sustancialmente vertical.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un VANT adecuado para su uso en entornos peligrosos, tales como entornos interiores donde se almacenen materiales explosivos o corrosivos, y que se pueda controlar de forma remota desde dicho entorno.
Sumario de la invención
De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un vehículo aéreo no tripulado, VANT, adaptado para posicionarse contra una pared sustancialmente vertical mientras queda suspendido en el aire, definiendo el vehículo un eje longitudinal, un eje lateral y un eje vertical, atravesando el eje longitudinal y el eje lateral conjuntamente un primer plano que tiene un lado superior y un lado inferior orientado de forma opuesta, comprendiendo el vehículo: un cuerpo y una serie de rotores soportados por dicho cuerpo, estando adaptados los rotores para ejercer conjuntamente una fuerza de propulsión sobre el vehículo en una dirección sustancialmente vertical hacia arriba; un brazo acoplado al cuerpo y que comprende un extremo de brazo dispuesto en un extremo distal del brazo en dirección opuesta al cuerpo; una o más patas acopladas de forma fija en rotación al cuerpo y que comprenden un primer extremo de pata y un segundo extremo de pata, en las que los extremos de pata están dispuestos en los extremos distales de las una o más patas en dirección opuesta al cuerpo y por debajo del extremo de brazo cuando los rotores ejercen la fuerza de propulsión sobre el vehículo en la dirección sustancialmente vertical hacia arriba; en el que el extremo de brazo, el primer extremo de pata y el segundo extremo de pata están intersecados por un plano frontal y están adaptados para entrar en contacto conjuntamente con la pared en tres posiciones espaciadas, intersecando dicho plano frontal al eje vertical en el lado superior del primer plano y extendiéndose en un primer ángulo de entre 45 a 85 grados con respecto al primer plano; y en el que el cuerpo, los rotores, el extremo de brazo y los extremos de pata están adaptados para inclinarse en conjunto, tras el contacto de los primer y segundo extremos de pata con la pared vertical mientras los primer y segundo extremos de pata se disponen a lo largo de una línea sustancialmente horizontal y mientras el extremo de brazo se acerca a la pared, alrededor de los primer y segundo extremos de pata y hacia la pared, hasta que el extremo de brazo entre en contacto con la pared sustancialmente vertical.
Cuando el VANT queda suspendido libremente en el aire, es decir, sin entrar en contacto con la pared, se puede mover para que se balanceé alrededor de su eje longitudinal, cabeceé alrededor de su eje lateral y realice una guiñada alrededor de su eje vertical. El eje longitudinal, el eje lateral y el eje vertical del vehículo son ortogonales entre sí y todos intersecan al centro de masas del VANT.
Preferentemente, el VANT está provisto de un transmisor/receptor inalámbrico, para recibir señales de control y para transmitir señales, por ejemplo, señales de medición, de y a un operario. Por tanto, se puede usar el VANT en un espacio cerrado mientras el operario permanece a una distancia segura del espacio.
Durante su uso, el VANT típicamente se hace funcionar inicialmente para que quede suspendido hacia la pared vertical, con ambos extremos de pata orientados hacia la pared, preferentemente con todos los ejes de los rotores extendiéndose sustancialmente de forma vertical. Una vez que ambos extremos de pata entran en contacto con la pared, los extremos de pata, el cuerpo, el brazo y los rotores del VANT se inclinarán hacia la pared hasta que el extremo de brazo también entre en contacto con la pared. Cuando los extremos de pata y el extremo de brazo entran en contacto con la pared, el VANT entra en contacto con la pared en al menos tres puntos, estando inclinados los rotores, conjuntamente con el cuerpo, los extremos de brazo y las patas, hacia la pared. La fuerza de propulsión ejercida por los rotores sobre el VANt inclinado comprende, de esta manera, una componente horizontal que empuja al VANT hacia la pared, lo que proporciona un posicionamiento estable del VANT contra la pared.
Cuando los extremos de pata entran en contacto con la pared y mientras el extremo de brazo está espaciado de la pared, el VANT se puede inclinar alrededor de los extremos de pata de tal manera que el cuerpo, el extremo de brazo, el extremo de pata y los ejes del rotor se hagan rotar a lo largo de un plano vertical que sea normal a la pared, sustancialmente sin rotar a lo largo de un plano paralelo a la pared y sustancialmente sin rotar en un plano horizontal. Como resultado, durante y después de la inclinación, la fuerza de propulsión ejercida por los rotores empujará el VANT contra la pared, sustancialmente sin provocar un cambio en la posición del primer y segundo extremo de pata contra la pared, lo que permite, por tanto, un posicionamiento exacto del VANT. En la orientación inclinada del VANT, los rotores ejercen una fuerza de propulsión horizontal distinta de cero en el VANT hacia la pared. Un ángulo de inclinación entre el VANT en una posición suspendida en la que su eje vertical sea sustancialmente vertical y el VANT en una posición en la que sus extremos de pata y extremo(s) de brazo entren en contacto con la pared vertical se define como 90 grados menos el primer ángulo. Por tanto, entre un ángulo de inclinación mínimo de 5 grados y un ángulo de inclinación máximo de 45 grados, y cuando el/los extremo(s) de brazo y los extremos de pata entran en contacto con la pared, una componente significativa de la fuerza de propulsión empuja el VANT contra la pared, mientras la parte restante de la fuerza de propulsión garantiza que el VANT permanezca suspendido. Se ha descubierto que el ángulo de inclinación mínimo de 5 grados da como resultado que una parte suficiente de la fuerza de propulsión esté hacia la pared para mantener el VANT presionado de manera estable contra la pared. Se descubrió que el ángulo de inclinación máximo de 45 grados daba como resultado que la fuerza de propulsión empujara el VANT contra la pared, sin provocar que el VANT se inclinara alrededor del extremo de brazo. La fuerza de propulsión de los rotores provoca preferentemente que el extremo de brazo ejerza una fuerza sobre la pared con una magnitud de al menos un 8 % de la fuerza de propulsión, más preferentemente aproximadamente cos (a) veces la fuerza de propulsión. Preferentemente, todos los extremos de pata se encuentran en una línea recta común.
Como las una o más patas están acopladas de forma fija en rotación al cuerpo, la inclinación del cuerpo dará como resultado una inclinación correspondiente de las una o más patas. Preferentemente, las una o más patas, así como el brazo, están acopladas de forma fija en rotación al cuerpo de manera que la posición y orientación del plano frontal con respecto al cuerpo sea sustancialmente fija.
Preferentemente, el VANT define una distancia máxima entre dos ejes del rotor de entre 30 y 100 centímetros. Más preferentemente, el VANT encaja a través de una abertura con un diámetro de 24", es decir, de 61 cm, independientemente de la profundidad de la abertura. Preferentemente, el VANT tiene un peso de entre 500 gramos y 5 kilogramos, de modo que se puede transportar por una única persona.
En un modo de realización, los extremos de pata y uno o más de los extremos de brazo forman los vértices de un polígono convexo delimitador de todos los extremos de brazo y todos los extremos de pata en el plano frontal. El polígono convexo delimitador es preferentemente un triángulo agudo en caso de que el VANT solo tenga un único extremo de brazo. Si el VANT comprende dos o más extremos de brazo, el polígono convexo es preferentemente un trapezoide agudo. En el último caso, el trapezoide típicamente comprende un borde de base más largo entre los extremos de pata que forman los vértices del polígono convexo delimitador que están espaciados más lejos entre sí, y un borde de base más corto, paralelo al borde de base más largo, entre los extremos de brazo que forman los vértices del polígono convexo delimitador y están espaciados más lejos entre sí.
Preferentemente, el polígono convexo delimitador es simétrico con respecto a una línea en el plano frontal que es normal a la línea sustancialmente horizontal entre los dos extremos de pata.
Cuando se ve en proyección sobre el plano frontal, una distancia máxima entre los extremos de pata que forman los vértices del polígono convexo delimitador es preferentemente al menos 8 veces una distancia máxima entre los extremos de brazo que forman los vértices del polígono convexo delimitador.
En un modo de realización, el VANT solo comprende una pata. En este caso, los primer y segundo extremos de pata están formados por los dos extremos distales de la misma pata. Los dos extremos de pata se pueden formar como extremos opuestos de una pieza sustancialmente cilíndrica de la única pata, comprendiendo además la pata una parte media que conecta la pieza sustancialmente cilíndrica al cuerpo del VANT.
En un modo de realización, los extremos de pata definen una distancia mutua de al menos un 10 % de la distancia máxima entre dos ejes del rotor, de modo que la guiñada del VANT se estabilice sustancialmente cuando se inclina alrededor de los extremos de pata.
En un modo de realización, las patas están conectadas al cuerpo a una distancia del plano frontal que es al menos el diámetro del rotor que está localizado más cerca del primer plano.
Preferentemente, el VANT es un tricóptero, cuadricóptero, hexacóptero, octocóptero o un VANT conformado en V.
En un modo de realización, los extremos de pata intersecan a un segundo plano normal al primer plano, y, cuando se ven en proyección sobre el segundo plano, los rotores están dispuestos entre una primera línea a través de los extremos de pata y una segunda línea a través del extremo de brazo y paralela a la primera línea, en el que los rotores están espaciados de ambas líneas respectivamente en una distancia igual o mayor que un cuarto de la distancia entre la primera y segunda línea. Como los rotores se proporcionan por debajo del extremo de brazo y por encima de los extremos de pata, se puede realizar convenientemente la inclinación alrededor de los extremos de pata. Preferentemente, no solo los centros de los rotores, sino también el área definida por la rotación de las palas del rotor, están dispuestos entre las dos líneas.
En un modo de realización, los extremos de pata están dispuestos para permitir que los ejes de los rotores permanezcan en planos verticales sustancialmente paralelos durante dicha inclinación cuando los extremos de pata están en contacto con la pared y dispuestos en la línea sustancialmente horizontal.
En un modo de realización, el vehículo aéreo no tripulado comprende además un dispositivo de inspección o manipulación acoplado al brazo, en el que el dispositivo de inspección o manipulación está adaptado para medir una propiedad de la pared y/o para manipular la pared. El dispositivo de inspección o manipulación se puede adaptar para detectar, inspeccionar, accionar o manipular una propiedad de la pared. La propiedad de la pared puede incluir espesor de pared, temperatura, topografía, color, irregularidades visuales, composición de pared y también propiedades de la proximidad directa de la pared, tales como temperatura, composición del aire, etc. El dispositivo de inspección puede incluir un detector ultrasónico, detector de corriente de Foucault, detector de infrarrojos, detector del NVDI (índice de diferencia de vegetación normalizada), espectrómetro, magnetómetro, contador de Geiger, detector del LEL (límite de explosión inferior) y/o detector de gas. El dispositivo de manipulación puede incluir una herramienta de raspado, herramienta de perforación, herramienta de cepillado, herramienta de aplicación de pegamento y/o herramienta de colocación de objetos. El dispositivo de manipulación puede incluir, de forma alternativa o además, un detector (ultrasónico) para medir el espesor de un recubrimiento en la pared.
En un modo de realización, dicho dispositivo de inspección o manipulación está adaptado para inspeccionar o manipular la pared mientras hace contacto por presión con la pared. Esto puede comprender medir el espesor de pared o cualquier aplicación para la que se requiera un contacto por presión estable con la pared. El contacto por presión se refiere en este contexto al hecho de que, debido a la inclinación del VANT, se ejerce una presión por el dispositivo de inspección o manipulación sobre la pared en una dirección sustancialmente horizontal. Preferentemente, el VANT está adaptado para que el dispositivo de inspección o manipulación ejerza una fuerza sobre la pared de entre 0,5 y 10 N, más preferentemente de entre 1 y 5 N, durante un periodo de tiempo de al menos 5 segundos.
En un modo de realización, el dispositivo de inspección o manipulación está acoplado de forma rotatoria al brazo, preferentemente acoplado de forma flexible al brazo. El dispositivo de inspección o manipulación puede comprender un trípode rotatorio o flexible conectado al brazo, adaptado para autoalinearse de modo que las tres patas del trípode entren en contacto con la pared cuando el VANT se haya inclinado contra la pared. Esto permite que el dispositivo de inspección o manipulación entre en contacto con la pared en una orientación predeterminada con respecto a la pared vertical. El dispositivo de inspección o manipulación puede ser un detector rodeado de tres patas de un trípode que estén adaptadas para entrar en contacto con la pared. De forma alternativa, el dispositivo de inspección o manipulación puede ser un detector conectado a una de las patas de un trípode que esté adaptado para entrar en contacto de forma estable con la pared.
En un modo de realización, el extremo de brazo está formado por el dispositivo de inspección o manipulación, en el que el dispositivo de inspección o manipulación está dispuesto para entrar en contacto con la pared tras la inclinación del vehículo. Durante la inclinación, el extremo de brazo se presiona contra la pared debido a la fuerza de propulsión ejercida sobre el VANT por los rotores. A medida que el dispositivo de inspección o manipulación forma el extremo de brazo, se establece un contacto por presión.
En un modo de realización, el dispositivo de inspección o manipulación tiene un extremo de contacto para entrar en contactor con la pared, en el que dicho extremo de contacto, al menos cuando el vehículo está en la posición inclinada en la que el extremo de brazo y los primer y segundo extremos de pata entran en contacto con la pared, está dispuesto parcialmente en el plano frontal. Cuando el extremo de contacto está en el plano frontal, entra en contacto con la pared cuando el extremo de brazo y los extremos de la pata también entran en contacto con la pared. De esta manera, se puede ejecutar una medición o manipulación para la que se requiera el contacto con la pared. El extremo de contacto se puede proyectar a través del plano frontal cuando el VANT no está en contacto con la pared.
En un modo de realización, los ejes del rotor se extienden sustancialmente paralelos entre sí e intersecan a un primer plano que es normal a los ejes del rotor. Por tanto, la orientación del eje del rotor puede ser fija con respecto al cuerpo, lo que da como resultado un VANT de construcción, en particular, simple.
En un modo de realización, cuando se ve en proyección sobre el primer plano, al menos uno de los ejes del rotor está dispuesto entre una primera línea a través de los extremos de pata y una tercera línea a través de un punto donde el brazo está conectado al cuerpo y paralela a la primera línea.
Cuando el eje del rotor que es más cercano al plano frontal está localizado más cerca de la pared que la conexión entre el brazo y el cuerpo, se puede realizar un contacto por presión, en particular, eficaz entre el extremo de brazo y la pared. Preferentemente, el brazo es sustancialmente recto y define un ángulo con el primer plano, orientado hacia el plano frontal, de entre 10 y 60 grados. Preferentemente, el área definida por la rotación del rotor conectado al eje del rotor está totalmente dispuesta entre la primera línea y la tercera línea.
En un modo de realización, los rotores están dispuestos entre un plano inferior paralelo al primer plano e intersecando a los extremos de pata y un plano superior paralelo al primer plano e intersecando al extremo de brazo, en el que los rotores están espaciados tanto del plano superior como del plano superior respectivamente en una distancia igual o mayor que un cuarto de la distancia entre el plano superior y el plano inferior. De esta manera, se define una distancia mínima entre el primer plano y el plano superior que promueve la inclinación conveniente del VANT alrededor de la línea a través de los extremos de pata.
En un modo de realización, cuando se ve en proyección sobre el primer plano, el extremo de brazo está espaciado en una distancia de brazo del segundo plano, siendo la distancia de brazo mayor de un 5 % de la distancia máxima entre dos ejes del rotor, preferentemente mayor de un 10 % de la distancia máxima entre dos ejes del rotor, más preferentemente mayor de un 15 % de la distancia máxima entre cualesquiera dos ejes del rotor del VANT. Dicha distancia desde el segundo plano al extremo de brazo facilita la inclinación del VANT tras el contacto entre los extremos de pata y la pared.
En un modo de realización, los rotores están dispuestos de forma sustancialmente simétrica alrededor de un eje de simetría que se extiende paralelo al eje vertical. La disposición simétrica de los rotores proporciona un VANT que se puede maniobrar fácilmente. El eje de simetría coincide preferentemente con el eje vertical, o está espaciado a una distancia del eje vertical menor de un 10 % de una distancia máxima entre cualesquiera dos ejes del rotor del VANT, preferentemente más pequeña de un 5 % de la distancia máxima entre cualesquiera dos ejes del rotor del VANT.
En un modo de realización, el vehículo tiene un centro de masas, y, cuando se ve en proyección sobre el primer plano, el brazo está acoplado al cuerpo en una localización en o por detrás de una línea a través del centro de masas y paralela a una primera línea a través de los extremos de pata.
El acoplamiento del brazo al cuerpo por detrás de una línea significa en este contexto que el brazo está acoplado al cuerpo a una mayor distancia con respecto al plano frontal que la distancia entre la línea y el plano frontal. Al colocar el acoplamiento del brazo en una posición más allá del centro de masas, se puede formar un trípode estable por el brazo y las dos patas, mientras simultáneamente se promueve la estabilidad del VANT al volar.
En un modo de realización, el extremo de brazo y/o los extremos de pata comprenden ruedas rotatorias para entrar en contacto con la pared. Esto permite que el VANT se desplace a lo largo de la pared vertical mientras está en la posición inclinada en la que se presiona contra la pared. Por tanto, el VANT se puede mover a lo largo de la pared con las ruedas en contacto con la pared, mientras el dispositivo de inspección o manipulación permanece a una distancia constante de la pared. Preferentemente, los ejes de las ruedas se extienden horizontalmente cuando el VANT está inclinado contra la pared. Esto permite el movimiento de balanceo del VANT por la pared solo en la dirección vertical.
En un modo de realización, el vehículo comprende además una o más patas superiores acopladas de forma fija en rotación al cuerpo y que comprenden un tercer extremo de pata y un cuarto extremo de pata, en el que el tercer y cuarto extremo de pata están dispuestos en los extremos distales de las una o más patas superiores en dirección opuesta al cuerpo en el lado superior del primer plano, y en el que el tercer y cuarto extremo de pata definen una línea horizontal paralela al primer plano, y en el que el tercer y cuarto extremo de pata se extienden más lejos del primer plano que el extremo de brazo. Las patas superiores y el brazo permiten que el mismo VANT se posicione de manera estable contra un techo sustancialmente horizontal. El VANT puede quedar suspendido hacia arriba y, tras el contacto de los tercer y cuarto extremos de pata con el techo, inclinarse hacia el techo hasta que el extremo de brazo toque al techo. De esta manera, el VANT se posiciona de forma estable contra el techo. De forma alternativa, se puede proporcionar un segundo brazo, que asume el papel del brazo en el procedimiento de posicionamiento contra el techo.
En otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para posicionar un vehículo aéreo no tripulado, preferentemente un VANT como se describe en el presente documento, contra una pared sustancialmente vertical, definiendo el vehículo un eje longitudinal, un eje lateral y un eje vertical, atravesando el eje longitudinal y el eje lateral conjuntamente un primer plano que tiene un lado superior y un lado inferior orientado de forma opuesta, comprendiendo además el vehículo dos extremos de pata y un extremo de brazo, en el que un plano frontal interseca a los dos extremos de pata y al extremo de brazo, intersecando dicho plano frontal al eje vertical en el lado superior del primer plano y extendiéndose en un primer ángulo de entre 45 a 85 grados con respecto al primer plano; comprendiendo el procedimiento:
- maniobrar el vehículo con respecto a la pared hasta que los dos extremos de pata entren en contacto con la pared, y
- inclinar el vehículo alrededor de los dos extremos de pata que entran en contacto con la pared hacia la pared hasta que el extremo de brazo toque la pared.
Breve descripción de los dibujos
Los modos de realización se describirán ahora, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos en los que los símbolos de referencia correspondientes indican piezas correspondientes.
Las figuras 1A-1C muestran esquemáticamente una vista lateral, vista frontal y vista superior de un VANT de acuerdo con la invención, respectivamente;
las figuras 2A-2C representan esquemáticamente un procedimiento para posicionar de forma estable un dron contra una pared de acuerdo con la invención;
la figura 3A muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de un VANT de acuerdo con la invención; la figura 3B muestra esquemáticamente una vista superior del VANT de la figura 3A;
las figuras 4A-4B muestran esquemáticamente las fuerzas pertinentes para un VANT horizontal e inclinado de acuerdo con la invención;
la figura 5 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de un VANT de acuerdo con un modo de realización;
la figura 6 muestra esquemáticamente una vista lateral de un VANT de acuerdo con un modo de realización. Las figuras solo están destinadas a propósitos ilustrativos y no sirven como restricción del alcance o la protección como se establece por las reivindicaciones.
Descripción de modos de realización
La fig. 1A muestra una vista lateral de un VANT 1, un cuadricóptero, que tiene un cuerpo 10 con cuatro rotores 21. Los rotores 21 definen un primer plano PP, con un lado superior 3 y un lado inferior 4. Una primera pata 30 y una segunda pata 40 (véase la fig. 1C) están acopladas al cuerpo 10, extendiéndose en una dirección frontal X, en el lado inferior 4 del primer plano PP, y comprendiendo primer y segundo extremos de pata 31, 41. Desde la vista lateral de la fig. 1A, solo una de las patas es visible, aunque ambas patas se muestran en las figs. 1B y 1C. Un brazo 50 está acoplado al cuerpo 10 y se extiende en la dirección frontal X y en la dirección vertical Z. El brazo comprende un extremo de brazo 51 y un dispositivo de inspección o manipulación 52. El extremo de brazo 51 y los extremos de pata 31,41 definen conjuntamente un plano frontal PF que interseca a dichos extremos 31, 41, 51. Como los extremos de pata 31, 41 están, en proyección sobre el primer plano PP, localizados más lejos del cuerpo 10 en la dirección frontal X que el extremo de brazo 51, el plano frontal PF está inclinado con respecto al primer plano PP, definiendo un ángulo a. El extremo de brazo 51 y los extremos de pata 31, 41 se pueden colocar contra una pared de modo que el plano frontal PF coincida con la pared. El cuerpo 10 comprende el equipo necesario para que el VANT 1 se pueda hacer funcionar, incluyendo el equipo de comunicación y la fuente de alimentación. Además, el cuerpo 10 puede comprender una cámara, equipo de iluminación, cubierta protectora, tren de aterrizaje, etc.
La fig. 1B muestra una vista frontal del VANT de la fig. 1A, en la que se ha indicado una primera línea L1 a través de los extremos de pata 31,41 y una segunda línea L2 paralela a la primera línea L1 y a través del extremo de brazo 51. Un eje vertical a1 define la guiñada del dron.
La fig. 1C muestra una vista superior del mismo VANT. En proyección sobre el primer plano PP, el extremo de brazo 51 está localizado a una distancia de brazo x de la primera línea L1. El acoplamiento del brazo 50 al cuerpo 10 define una tercera línea L3, paralela a la primera línea L1. En proyección sobre el primer plano PP, los rotores 21 están totalmente localizados entre la primera línea L1 y la tercera línea L3, incluyendo el área definida por su rotación en el primer plano PP. Un eje longitudinal a2 define el balanceo del dron, mientras que un eje lateral a3 define el cabeceo del dron.
Las figs. 2A-2C ilustran las etapas para posicionar el VANT 1 contra una pared vertical 2. La fig. 2A muestra el VANT 1 acercándose a la pared 2 mientras el primer plano PP es sustancialmente horizontal. La fig. 2B muestra el VANT 1 cuando el extremo de pata 31 de la primera pata 30, y también el segundo extremo de pata, aunque no mostrado, toca la pared 2. Como resultado de la fuerza de propulsión orientada hacia arriba de los rotores 21, el VANT 1 comienza a inclinarse alrededor de la línea horizontal definida por los extremos de pata 31,41.
La fig. 2C muestra el VANT 1 después de inclinarse, cuando también el extremo de brazo 51 del brazo 50 toca la pared 2, estableciendo una conexión estable de tres puntos entre el VANT 1 y la pared 2, y el extremo de brazo 51 ejerce una fuerza sustancialmente horizontal contra la pared 2.
Las figs. 3A y 3B, respectivamente, muestran un VANT 101, un hexacóptero, en vista en perspectiva y vista superior. El VANT 101 comprende una primera pata 130, que está acoplada al cuerpo 110. Los dos extremos de pata 131, 141 se extienden lateralmente desde la primera pata 130. El brazo 150 está acoplado al cuerpo 110. El extremo de brazo 151 está formado por un trípode 154, que está adaptado para entrar en contacto con una pared (no mostrada) tras la rotación alrededor de los extremos de pata 131, 141. El trípode 154 es rotatorio con respecto al cuerpo 110.
La fig. 4A muestra el VANT 1 de la fig. 1A, que muestra además la fuerza de gravedad Fg que actúa sobre el VANT y una fuerza de propulsión Fp total suministrada por los rotores 21. Las fuerzas están dirigidas de forma opuesta y son de igual magnitud cuando el VANT 1 queda suspendido sin cambiar su posición de altura y sin entrar en contacto con la pared 2.
La fig. 4B muestra el VANT 1 de la fig. 4A, pero ahora inclinado tal como se describe anteriormente. La fuerza de gravedad Fg todavía es la misma en la dirección vertical hacia abajo, pero la fuerza de propulsión Fp total puede estar compuesta por una componente en la dirección hacia arriba vertical Z, Fp,Z, contrarrestando la fuerza de gravedad Fg , y una componente en la dirección frontal X, Fg,X, que se puede usar para presionar el extremo de brazo 51 contra la pared vertical 2.
La fig. 5 muestra un VANT 201, comprendiendo sus extremos de pata 231 y 241 y el extremo de brazo 251 ruedas 233, 243, 253 orientadas de forma vertical. Una pata lateral 260 está acoplada de forma flexible y rotatoria al brazo 250. El extremo de pata lateral 261 comprende un dispositivo de inspección 252 que se posiciona entre las ruedas 263. Cuando se acerca a una pared sustancialmente vertical, el VANt 201 tocará la pared en primer lugar con las ruedas 233, 243 acopladas a las patas 230, 240. Posteriormente, las ruedas 263 de la pata lateral 260 tocarán la pared y permanecerán presionadas contra la pared cuando el VANT 201 se incline. Cuando las ruedas 253 del brazo 250 también tocan la pared, el VANT 201 ha asumido una posición estable contra la pared. El dispositivo de inspección 252 mantiene una distancia constante desde la pared, mientras el VANT 201 se puede mover sustancialmente paralelo a la pared cuando las ruedas 233, 243, 253, 263 se mantienen en contacto con la pared. Debido al acoplamiento flexible de la pata lateral 260, la rueda 263 del extremo de pata lateral 261 quedará en contacto con la pared, incluso cuando las irregularidades en la superficie de la pared provoquen que cualquiera de las demás ruedas 233, 243, 253 pierdan contacto temporalmente con la pared al moverse a lo largo de la pared. La pata lateral 260 se puede aplicar y forzar contra la pared, por ejemplo, por medio de un resorte.
La fig. 6 muestra un VANT 301 con un brazo 350 con un extremo de brazo 351 en un extremo distal del brazo 350, en dirección opuesta al cuerpo 310, y patas 330 que comprende además mecanismos para entrar en contacto con un techo 6 sustancialmente horizontal. Con este fin, el VANt 301 comprende además el VANT 301 que comprende una pata superior 370, acoplada al cuerpo 310 y que comprende un tercer extremo de pata 371 y un cuarto extremo de pata 372, en el que los tercer y cuarto extremos de pata 371, 372 están dispuestos en los extremos distales de las una o más patas superiores 370 en dirección opuesta al cuerpo 310. El cuarto extremo de pata 372 no es visible en la fig. 6, pero es similar al tercer extremo de pata 371.
El extremo de brazo 351, el tercer extremo de pata 371 y el cuarto extremo de pata 372 están adaptados para entrar en contacto conjuntamente con el techo 6 en tres posiciones espaciadas para posicionar el VANT 301 contra el techo. El cuerpo 310, los rotores 321 y el brazo 350 y las patas superiores 370 están adaptados para inclinarse en conjunto tras el contacto de los tercer y cuarto extremos de pata 371, 372 con el techo 6 horizontal mientras los tercer y cuarto extremos de pata 371, 372 se disponen a lo largo de una línea sustancialmente horizontal y el extremo de brazo 351 está espaciado del techo 6, alrededor de los tercer y cuarto extremos de pata 371, 372 sobre otro ángulo de entre 5 a 45 grados hacia el techo, hasta que el extremo de brazo 351 entre en contacto con el techo 6 horizontal y el plano del techo PT, que interseca al extremo de brazo 351 y a los tercer y cuarto extremos de pata 371, 372, sea sustancialmente paralelo al techo 6.
En resumen, la invención proporciona un vehículo aéreo no tripulado adaptado para posicionarse contra una pared sustancialmente vertical mientras queda suspendido en el aire, que comprende un cuerpo y rotores, un extremo de brazo, un primer extremo de pata y un segundo extremo de pata intersecados por un plano frontal y adaptados para entrar en contacto conjuntamente con la pared en tres posiciones espaciadas, intersecando dicho plano frontal a un eje vertical del VANT en un lado superior de un primer plano atravesado por un eje lateral y longitudinal del VANT, extendiéndose el plano frontal en un primer ángulo (a) de entre 45 a 85 grados con respecto al primer plano; en el que el VANT está adaptado para inclinarse tras el contacto de los primer y segundo extremos de pata con la pared sustancialmente vertical mientras los primer y segundo extremos de pata se disponen a lo largo de una línea sustancialmente horizontal y mientras el extremo de brazo se acerca a la pared, alrededor de los primer y segundo extremos de pata y hacia la pared, hasta que el extremo de brazo entre en contacto con la pared sustancialmente vertical.
Los modos de realización descritos solo se deben considerar en todos los respectos como ilustrativos y no restrictivos. El alcance de la invención, por lo tanto, está indicado por las reivindicaciones adjuntas en lugar de por la descripción anterior.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Un vehículo aéreo no tripulado (1), VANT, adaptado para posicionarse contra una pared sustancialmente vertical (2) mientras queda suspendido en el aire, definiendo el vehículo un eje longitudinal (a2), un eje lateral (a3) y un eje vertical (a1), atravesando el eje longitudinal y el eje lateral conjuntamente un primer plano (PP) que tiene un lado superior (3) y un lado inferior (4) orientado de forma opuesta, comprendiendo el vehículo:
un cuerpo (10) y una serie de rotores (21) soportados por dicho cuerpo, estando adaptados los rotores para ejercer conjuntamente una fuerza de propulsión (Fp) sobre el vehículo en una dirección sustancialmente vertical hacia arriba;
un brazo (50) acoplado al cuerpo (10) y que comprende un extremo de brazo (51) dispuesto en un extremo distal del brazo en dirección opuesta al cuerpo (10);
caracterizado por: una o más patas (30, 40) acopladas de forma fija en rotación al cuerpo y que comprenden un primer extremo de pata (31) y un segundo extremo de pata (41), en las que los extremos de pata están dispuestos en los extremos distales de las una o más patas (30, 40) en dirección opuesta al cuerpo (10) y por debajo del extremo de brazo (51) cuando los rotores ejercen la fuerza de propulsión sobre el vehículo en la dirección sustancialmente vertical hacia arriba;
en el que el extremo de brazo (51), el primer extremo de pata (31) y el segundo extremo de pata (41) están intersecados por un plano frontal (PF) y están adaptados para entrar en contacto conjuntamente con la pared en tres posiciones espaciadas, intersecando dicho plano frontal (PF) al eje vertical en el lado superior del primer plano (PP) y extendiéndose en un primer ángulo (a) de entre 45 a 85 grados con respecto al primer plano (PP);
y en el que el cuerpo, los rotores, el extremo de brazo y los extremos de pata están adaptados para inclinarse en conjunto, tras el contacto de los primer y segundo extremos de pata (31, 41) con la pared sustancialmente vertical mientras los primer y segundo extremos de pata (31,41) se disponen a lo largo de una línea sustancialmente horizontal y mientras el extremo de brazo (51) se acerca a la pared, alrededor de los primer y segundo extremos de pata y hacia la pared, hasta que el extremo de brazo (51) entre en contacto con la pared sustancialmente vertical.
2. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los extremos de pata (31,41) intersecan a un segundo plano (N) normal al primer plano (PP), y en el que, cuando se ven en proyección sobre el segundo plano, los rotores están dispuestos entre una primera línea (L1) a través de los extremos de pata (31, 41) y una segunda línea (L2) a través del extremo de brazo (51) y paralela a la primera línea (L1), en el que los rotores están espaciados de ambas líneas (L1, L2) respectivamente en una distancia igual o mayor que un cuarto de la distancia entre la primera y segunda línea.
3. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que los extremos de pata (31,41) están dispuestos para permitir que los ejes de los rotores permanezcan en planos verticales sustancialmente paralelos durante dicha inclinación cuando los extremos de pata (31, 41) están en contacto con la pared y dispuestos en la línea sustancialmente horizontal.
4. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, que comprende además un dispositivo de inspección o manipulación (52) acoplado al brazo, en el que dicho dispositivo de inspección o manipulación está adaptado para medir una propiedad de la pared y/o para manipular la pared.
5. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho dispositivo de inspección o manipulación (52) está adaptado para inspeccionar o manipular la pared mientras hace contacto por presión con la pared.
6. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que el dispositivo de inspección o manipulación (52) está acoplado de forma rotatoria al brazo, preferentemente acoplado de forma flexible al brazo.
7. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que el extremo de brazo está formado por el dispositivo de inspección o manipulación (52), dicho dispositivo de inspección o manipulación dispuesto para entrar en contacto con la pared tras la inclinación del vehículo.
8. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en el que el dispositivo de inspección o manipulación (52) tiene un extremo de contacto para entrar en contacto con la pared, en el que dicho extremo de contacto, al menos cuando el vehículo está en la posición inclinada en la que el extremo de brazo y los primer y segundo extremos de pata entran en contacto con la pared, está dispuesto parcialmente en el plano frontal (PF).
9. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los ejes de los rotores se extienden sustancialmente paralelos entre sí y están orientados normales al primer plano (PP).
10. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 9, en el que, cuando se ve en proyección sobre el primer plano (PP), al menos uno de los ejes del rotor está dispuesto entre una primera línea (L1) a través de los extremos de pata y una tercera línea (L3) a través de un punto donde el brazo está conectado al cuerpo y paralela a la primera línea (L1).
11. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con la reivindicación 10, en el que los rotores están dispuestos entre un plano inferior paralelo al primer plano (PP) e intersecando a los extremos de pata (31, 41) y un plano superior paralelo al primer plano (PP) e intersecando al extremo de brazo (51), en el que los rotores están espaciados tanto del plano superior como del plano superior respectivamente en una distancia igual o mayor que un cuarto de la distancia entre el plano superior y el plano inferior.
12. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que, cuando se ve en proyección sobre el primer plano (PP), el extremo de brazo (51) está espaciado en una distancia de brazo (x) del segundo plano (N), siendo la distancia de brazo (x) mayor de un 5 % de la distancia máxima entre dos ejes del rotor, preferentemente mayor de un 10 % de la distancia máxima entre dos ejes del rotor, más preferentemente mayor de un 15 % de la distancia máxima entre cualesquiera dos ejes del rotor del VANT.
13. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en el que los rotores están dispuestos de forma sustancialmente simétrica alrededor de un eje de simetría que se extiende paralelo al eje vertical (a1).
14. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el vehículo tiene un centro de masas, y en el que, cuando se ve en proyección sobre el primer plano (PP), el brazo está acoplado al cuerpo (10) en una localización en o por detrás de una línea a través del centro de masas y paralela a una primera línea (L1) a través de los extremos de pata (31,41).
15. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el extremo de brazo (51) y/o los extremos de pata (31, 41) comprenden ruedas rotatorias para entrar en contacto con la pared.
16. Vehículo aéreo no tripulado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el vehículo comprende además una o más patas superiores (370) acopladas de forma fija en rotación al cuerpo (310) y que comprenden un tercer extremo de pata (371) y un cuarto extremo de pata (372), en el que el tercer y cuarto extremo de pata están dispuestos en los extremos distales de las una o más patas superiores (370) en dirección opuesta al cuerpo (310) en el lado superior (3) del primer plano (PP), y en el que el tercer y cuarto extremo de pata definen una línea horizontal paralela al primer plano (PP), y en el que el tercer y cuarto extremo de pata se extienden más lejos del primer plano (PP) que el extremo de brazo (351).
17. Procedimiento para posicionar un vehículo aéreo no tripulado (1), VANT, contra una pared sustancialmente vertical (2), definiendo el vehículo un eje longitudinal (a2), un eje lateral (a3) y un eje vertical (a1), atravesando el eje longitudinal y el eje lateral conjuntamente un primer plano (PP) que tiene un lado superior (3) y un lado inferior (4) orientado de forma opuesta, comprendiendo además el vehículo dos extremos de pata (31, 41) y un extremo de brazo (51), en el que un plano frontal (PF) interseca a los dos extremos de pata y al extremo de brazo, intersecando dicho plano frontal (PF) al eje vertical en el lado superior del primer plano (PP) y extendiéndose en un primer ángulo (a) de entre 45 a 85 grados con respecto al primer plano (PP); comprendiendo el procedimiento:
- maniobrar el vehículo con respecto a la pared hasta que los dos extremos de pata (31, 41) entren en contacto con la pared, y
- inclinar el vehículo alrededor de los dos extremos de pata que entran en contacto con la pared hacia la pared hasta que el extremo de brazo toque (51) la pared.
18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el VANT es un VANT de acuerdo con la reivindicación 1.
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