ES2902933T3 - Sistemas de aterrizaje y acoplamiento de aeronaves de tipo dron - Google Patents

Sistemas de aterrizaje y acoplamiento de aeronaves de tipo dron Download PDF

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Abstract

Una estación de acoplamiento para una aeronave, que comprende: una porción de base; y un sistema de alineación dispuesto sobre la porción de base configurado para orientar la aeronave con respecto a la porción de base, en la que el sistema de alineación incluye una pluralidad de salientes internos y externos que se extienden desde la porción de base en dirección vertical o un único saliente que simula una forma tridimensional formada por la pluralidad de salientes internos y externos, en la que la pluralidad de salientes internos y externos se extiende desde la porción de base tanto en la dirección vertical como en la horizontal, de manera que los salientes externos se extiendan desde la porción de base en un determinado ángulo, en la que los salientes externos incluyen una forma en rampa y están inclinados hacia la parte media de la porción de base de manera que la forma en rampa se incline hacia abajo en dirección a la parte media de la porción de base, en la que los salientes internos incluyen una forma en rampa y están inclinados en oposición a la parte media de la porción de base, de manera que la forma en rampa se inclina hacia abajo desde la parte media de la porción de base, caracterizada porque los salientes internos están circunferencialmente dispuestos en la parte media de la porción de base para formar una periferia interna del área de aterrizaje para recibir la aeronave en la parte media de la porción de base, y porque los salientes externos están circunferencialmente dispuestos alrededor de la parte media de la porción de base para formar una periferia externa de un área de aterrizaje y para recibir la aeronave en la parte media de la porción de base.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas de aterrizaje y acoplamiento de aeronaves de tipo dron
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
La presenta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional estadounidense No. 62/217,318 depositada el 11 de septiembre de 2015.
Antecedentes
1. Campo
La presente divulgación se refiere a aeronaves no tripuladas y de tipo dron, más concretamente a sistemas de aterrizaje y acoplamiento de aeronaves no tripuladas (por ejemplo, multicópteros).
2. Descripción de la técnica relacionada
Las aeronaves VTOL (despegue y aterrizaje vertical), como los multicópteros (por ejemplo, cuadricópteros) y aeronaves similares, pueden ser configuradas para cargar y / o transferir datos a través de una estación de acoplamiento apropiada. Dichas aeronaves pueden ser manejadas manualmente para depositarse y / o colocarse sobre una estación de acoplamiento del tipo indicado para la carga / transferencia de datos. Determinados tipos de estas aeronaves pueden estar configuradas como drones autónomos que incluyan un software de manera que el dron pueda ejecutar una o más funciones por sí mismo (por ejemplo, volar por una ruta determinada, despegar, aterrizar). Estos sistemas pueden emplear mecanismos de navegación por GPS, sensores de visión, sensores de distancia o dispositivos similares.
El documento EP 1 767 453 A1 divulga un sistema de vigilancia microvehículos aéreos autónomos, con una superficie de lanzamiento plana adaptada para soportar un vehículo aéreo de despegue y aterrizaje vertical.
El documento EP 2 218 642 A2 divulga un aparato de recuperación de base de aeronaves, que incluye un receptáculo de acoplamiento.
El documento US 2011/0174925 A1 divulga una plataforma móvil para aterrizaje de helicópteros con uno o más canales de guía cóncavos alargados para alinear un helicóptero sobre la plataforma de aterrizaje mediante la disposición forzada de los patines del helicóptero en una alineación específica tras el aterrizaje. Los canales de guía pueden incorporar unos rodillos lateralmente dispuestos o si no estar compuestos por un material deslizante para hacer posible que el helicóptero se deslice hacia la base del canal de guía bajo el propio peso del helicóptero.
El documento CN 104 760 705 A divulga un dispositivo de despegue y aterrizaje de aeronaves montaje en un vehículo. El dispositivo comprende un dispositivo de vuelo y un dispositivo montado en el vehículo, donde el dispositivo de vuelo está dispuesto en la parte interior de una aeronave, y comprende una base convexa de aterrizaje, un dispositivo de tracción, una bola de tracción, un cabrestante eléctrico y un controlador de despegue y aterrizaje.
El documento JP 2015042539 A divulga un sistema de aterrizaje de helicópteros con un dispositivo de cambio de batería. El documento US 2015/175276 A1 divulga un aparato de instalación de vehículo aéreo no tripulado con una estructura de soporte que comprende un extremo inferior y un extremo superior, donde el extremo inferior puede ser fijado a una superficie para fijar la estructura de soporte en una posición vertical.
El documento US 2007/025809 A1 divulga un conector que incorpora unas primera y segunda porciones acoplables para su acoplamiento con independencia de la orientación angular de la primera porción con respecto a la segunda porción sobre un ángulo de 360° para posibilitar la conexión en condiciones difíciles.
Sin embargo, dichos software, sensores, y sistemas relacionados comportan de manera inherente errores posicionales que conducen a una alineación errónea del dron con respecto a la estación de acoplamiento. Dicha alineación errónea puede impedir que el dron efectúe una conexión física o electromagnética con la estación de acoplamiento, impidiendo de esta forma la transferencia de datos, la recuperación del objeto (por ejemplo, para la entrega de paquetes), el cierre seguro del sistema y / o la carga de la batería del dron sin intervención manual. Dichos procedimientos y sistemas convencionales han sido en general considerados satisfactorios para la finalidad propuesta. Sin embargo, persiste en la técnica la necesidad de sistemas de aterrizaje y acoplamiento mejorados para reducir la necesidad de una intervención manual y para automatizar completamente las misiones de aeronaves autónomas. La presente divulgación proporciona una solución esta necesidad.
Sumario
Una estación de acoplamiento para una aeronave incluye una porción de base y un sistema de alineación dispuesto sobre la porción de base configurado para orientar la aeronave con respecto a la porción de base. El sistema de alineación incluye una pluralidad de salientes externos e internos que se extienden en oposición a la porción de base en dirección vertical, o un único saliente que simula la forma tridimensional constituida por la pluralidad de salientes. La pluralidad de salientes exteriores e interiores se extiende en oposición a la porción de base tanto en la dirección vertical como en la horizontal, de manera que los salientes externos e internos se extiendan desde la porción de base en un ángulo determinado. Los salientes externos incluyen una forma en rampa y están angulados hacia una parte media de la porción de base, de manera que la forma en ángulo se incline hacia abajo en dirección a la parte media de la porción de base. Los salientes internos incluyen una forma en rampa y están en ángulo en oposición con respecto a una parte media de la porción de base, de manera que la forma en rampa se incline hacia abajo en oposición a la parte media de la porción de base.
Los salientes externos están circunferencialmente dispuestos alrededor de la parte media de la porción de base para formar una periferia externa de un área de aterrizaje y para recibir la aeronave en una parte media de la porción de base. Los salientes internos pueden estar circunferencialmente dispuestos en la parte media de la porción de base para formar una periferia interna del área de aterrizaje y para recuperar la aeronave en una parte media de la porción de base.
La estación de acoplamiento puede además incluir una plataforma de aterrizaje en la parte media de la porción de base dispuesta en un extremo superior de los salientes internos, así como una plataforma de aterrizaje entre los salientes internos y externos dispuesta en el extremo inferior de los salientes internos y externos. La plataforma de aterrizaje puede incluir un sistema de carga operativamente asociado con aquella y configurado para acoplar eléctricamente la aeronave para cargar una batería de la aeronave. En determinadas formas de realización, la plataforma de aterrizaje incluye un sistema de transferencia de datos operativamente asociado con aquella y configurado para comunicar con la aeronave.
Los salientes externos y los salientes internos pueden confluir en la porción de base. Uno o más de los salientes externos y / o de los salientes internos pueden estar recubiertos con un material de recubrimiento (por ejemplo, una capa de metal, de papel, de tela, de plástico, etc., para formar un cuenco), o esta forma maciza puede ser simulada con un único saliente macizo tridimensional.
Estas y otras características de los sistemas y procedimientos de la divulgación objeto de la invención resultarán evidentes para los expertos en la materia a partir de la descripción detallada subsecuente en combinación con los dibujos.
Breve descripción de los dibujos
Para que los expertos en la materia a la que pertenece la presente divulgación comprendan sin dificultad la forma de utilizar y emplear los dispositivos y procedimientos de la divulgación objeto de la invención sin experimentación improcedente, a continuación se describen con detalle en la presente memoria formas de realización de la invención con referencia a determinadas figuras, en las que:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una forma de realización de una estación de acoplamiento de acuerdo con la presente divulgación, mostrada con unas paredes recubiertas;
la Fig. 2 es una vista en planta de la estación de acoplamiento de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en perspectiva de la estación de acoplamiento de la Fig. 1, que muestra una aeronave dispuesta dentro de ella;
las Figs. 4 y 5 son vistas en perspectiva de una forma de realización de una estación de acoplamiento de acuerdo con la presente divulgación, que muestra un armazón aligerado sin paredes de recubrimiento; la Fig. 6 es una vista lateral de la estación de acoplamiento de la Fig. 5;
la Fig. 7 es una vista en planta de la estación de acoplamiento de la Fig. 5;
la Fig. 8 es una vista en perspectiva del sistema de acoplamiento de la Fig. 5, que muestra una aeronave mal alineada y que intenta aterrizar en ella;
la Fig. 9 es una vista en perspectiva del sistema de acoplamiento de la Fig. 5, que muestra la aeronave adecuadamente recibida dentro de la estación de acoplamiento después de quedar incorrectamente alineada; la Fig. 10 es una vista en planta del sistema de acoplamiento de la Fig. 5, que muestra la aeronave adecuadamente recibida en aquél.
Descripción detallada
A continuación se hace referencia a los dibujos en los que las mismas referencias numerales identifican similares características o aspectos estructurales de la divulgación objeto de la invención. Con fines aclarativos e ilustrativos, y no limitativos, en la Fig. 1 se muestra una vista ilustrativa de una forma de realización de una estación de acoplamiento de acuerdo con la divulgación. En las Figs. 2 - 10 se muestran otras formas de realización y / o aspectos de la presente divulgación. Los sistemas y procedimientos descritos en la presente memoria pueden ser utilizados para mejorar la alineación de la aeronave al aterrizar en una estación de acoplamiento (por ejemplo, para cuadricópteros o dispositivos similares).
Con referencia a las Figs. 1 -10, formas de realización de una estación de acoplamiento para una aeronave incluyen una porción de base y un sistema de alineación dispuestos sobre la porción de base configurado para orientar la aeronave con respecto a la porción de base. El sistema de alineación puede incluir una pluralidad de salientes externos e internos que se extienden en oposición a la porción de base en dirección vertical o un único saliente que simule la forma tridimensional constituida por la pluralidad de extrusiones.
La pluralidad de salientes externos e internos que se extienden en oposición a la porción de base tanto en dirección vertical como en horizontal, de manera que los salientes externos e internos se extiendan desde la porción de base en un ángulo determinado. Los salientes externos incluyen una forma en rampa y forman ángulo en dirección a una parte media de la porción de base, de manera que la forma en rampa se incline hacia abajo en dirección a la parte media de la porción de base. Los salientes internos incluyen una forma en rampa y se extienden en oposición a la parte media de la porción de base, de manera que la forma en rampa se incline hacia abajo por oposición a la parte media de la porción de base.
Los salientes externos están circunferencialmente dispuestos alrededor de la parte media de la porción de base para formar una periferia externa de un área de aterrizaje y para recibir la aeronave hacia una parte media de la porción de base. Los salientes internos están circunferencialmente dispuestos en la parte media de la porción de base para formar una periferia interna del área de aterrizaje y para recibir la aeronave en dirección a una parte media de la porción de base. Estos salientes internos pueden funcionar en tándem de un área de aterrizaje y para recibir la aeronave la parte media de la porción de base. Los salientes internos están circunferencialmente dispuestos en la parte media de la porción de base para formar una periferia interna del área de aterrizaje y para recibir la aeronave en una parte de la porción de base. Estos salientes internos pueden funcionar en tándem con el saliente externo para asegurar el nivel de descenso del vehículo. En otras palabras, los salientes internos y externos funcionan de manera conjunta para asegurar al menos dos puntos de contacto sobre entre el engranaje de aterrizaje de lados opuestos de la aeronave y las superficies en saliente durante el descenso.
La estación de acoplamiento puede además incluir una plataforma de aterrizaje en la parte media de la porción de base dispuesta en un extremo superior de los salientes internos, así como una plataforma de aterrizaje entre los salientes internos y externos dispuesta en el extremo inferior de los salientes externos e internos. La plataforma de aterrizaje puede incluir un sistema de carga operativamente asociado con aquella y configurado para su acoplamiento a la aeronave para cargar una batería de la aeronave. En determinadas formas de realización, la plataforma de aterriza incluye un sistema de transferencia de datos operativamente asociado con aquella y configurado para comunicar con la aeronave.
Los salientes externos y los salientes internos pueden confluir en la porción de base. Como se muestra en las Figs.
1 - 3, uno o más de los salientes externos y / o de los salientes internos están recubiertos con un material de recubrimiento (por ejemplo, una capa metálica, papel, tela, plástico, etc., para formar un cuenco cerrado), o esta forma maciza puede ser simulada por un único saliente macizo tridimensional. Como se muestra en las Figs. 4 - 10, la estación de acoplamiento puede incluir un diseño de armazón aligerado que no incorpore las paredes u otro recubrimiento. Se prevé que la estación de acoplamiento pueda incluir un anillo que conecte los salientes externos formando un extremo superior de la misma, como se muestra en las Figs. 4 -10.
Como se describió anteriormente, la estación de acoplamiento puede estar configurada para su uso con cualquier aeronave VTOL (por ejemplo, un cuadricóptero autónomo) de manera que se trate de una estación de acoplamiento de aeronaves VTOL. Por ejemplo, un cuadricóptero puede incluir una porción de cuerpo y cuatro brazos que se extiendan desde aquella, estando cada brazo configurado para albergar un motor y una hélice (no mostrados) para elevar y controlar el cuadricóptero. El cuadricóptero puede incluir un engranaje de aterrizaje circular montado sobre el cuadricóptero para mejorar las prestaciones de aterrizaje dentro de la estación de acoplamiento. En la presente memoria se prevé cualquier otro engranaje de aterrizaje apropiado compatible con las dimensiones de la plataforma de aterrizaje de la estación de acoplamiento.
Durante el aterrizaje, el cuadricóptero puede situarse o puede ser situado por un usuario sobre la estación de acoplamiento de manera imperfecta debido a errores inherentes en la precisión de la navegación autónoma y / o del software de control y / o del error manual por parte del usuario (por ejemplo, como se muestra en la Fig. 8).
Cuando el cuadricóptero alcanza su posición más baja en el centro, entre los salientes internos y externos, y se deposita sobre la plataforma de aterrizaje puede situarse en comunicación con el sistema de carga y / o con el sistema de transferencia de datos al quedar centrado y / u orientado adecuadamente (como se muestra en las Figs.
9 y 10).
Los procedimientos y sistemas de la presente divulgación, según se han descrito en las líneas anteriores y mostrado en los dibujos, proporcionan unas estaciones de acoplamiento de aeronaves con unas propiedades mejoradas que incluyen sistemas de alineación para guiar las aeronaves hasta las estaciones de acoplamiento. Aunque el aparato y los procedimientos de la divulgación objeto de la invención se han mostrado y descrito con referencia a formas de realización, los expertos en la materia apreciarán sin dificultad que pueden llevarse a cabo cambios y / o modificaciones en ellas sin apartarse del alcance de la divulgación objeto de la invención.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. - Una estación de acoplamiento para una aeronave, que comprende:
una porción de base; y
un sistema de alineación dispuesto sobre la porción de base configurado para orientar la aeronave con respecto a la porción de base, en la que el sistema de alineación incluye una pluralidad de salientes internos y externos que se extienden desde la porción de base en dirección vertical o un único saliente que simula una forma tridimensional formada por la pluralidad de salientes internos y externos, en la que la pluralidad de salientes internos y externos se extiende desde la porción de base tanto en la dirección vertical como en la horizontal, de manera que los salientes externos se extiendan desde la porción de base en un determinado ángulo, en la que los salientes externos incluyen una forma en rampa y están inclinados hacia la parte media de la porción de base de manera que la forma en rampa se incline hacia abajo en dirección a la parte media de la porción de base, en la que los salientes internos incluyen una forma en rampa y están inclinados en oposición a la parte media de la porción de base, de manera que la forma en rampa se inclina hacia abajo desde la parte media de la porción de base, caracterizada porque los salientes internos están circunferencialmente dispuestos en la parte media de la porción de base para formar una periferia interna del área de aterrizaje para recibir la aeronave en la parte media de la porción de base, y porque los salientes externos están circunferencialmente dispuestos alrededor de la parte media de la porción de base para formar una periferia externa de un área de aterrizaje y para recibir la aeronave en la parte media de la porción de base.
2. - La estación de acoplamiento de la reivindicación 1, que comprende además una plataforma de aterrizaje en la parte media de la porción de base dispuesta en un extremo superior de los salientes internos.
3. - La estación de acoplamiento de la reivindicación 2, en la que la plataforma de aterrizaje incluye un sistema de carga operativamente asociado con aquella y configurado para acoplarse eléctricamente a la aeronave para cargar una batería de la aeronave.
4. - La estación de acoplamiento de la reivindicación 3, en la que la plataforma de aterrizaje incluye un sistema de transferencia de datos operativamente asociado con aquella y configurado para comunicarse con la nave.
5. - La estación de acoplamiento de la reivindicación 1, en la que los salientes externos y los salientes internos confluyen en la porción de base.
6. - La estación de acoplamiento de la reivindicación 1, en la que uno o más de los salientes externos y / o de los salientes internos están recubiertos con un material de recubrimiento.
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