JP2018024431A - 無人機、その制御システムおよび方法、ならびに無人機降着制御方法 - Google Patents

無人機、その制御システムおよび方法、ならびに無人機降着制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】空中を飛行し、または水上を航行できる水空両用無人機およびその制御システム、方法ならびにその降着制御方法を提供する。【解決手段】無人機１００は、機体１０と、前記機体に接続された動力装置３０と、前記機体に設けられた制御装置７０および離着陸装置５０と、を含む。前記動力装置および前記離着陸装置は、それぞれ前記制御装置に電気的に接続され、前記制御装置は、降着面検出アセンブリ７４を含み、前記制御装置は、前記無人機の降着目的地が水面であることを前記降着面検出アセンブリが検出したときに、前記動力装置および前記離着陸装置の作業モードを制御することにより、前記無人機が水面に降着して航行できる。上記無人機は、空中を飛行し、または水上を航行する。【選択図】図１

Description

本発明は、無人機、無人機制御システム、無人機制御方法および無人機降着制御方法に関する。
無人航空機の略称は「無人機」であり、無線遠隔操作機器および自己完結型プログラム制御装置により操縦できる人を載せない航空機である。水空両用無人機とは、通常は主に空中での飛行に用いられ、海面などの水域上空で任務を実行するときに水上を一時的に航行できるものをいう。しかしながら、従来の無人機は、飛行鑑賞のみに用いられ、水上航行はできず、水空両用機能を実現できず、その鑑賞性には限りがあった。
以上の内容に鑑み、空中を飛行し、または水上を航行できる水空両用無人機およびその制御システム、方法ならびにその降着制御方法を提供する必要があった。
無人機は、機体および前記機体に接続された動力装置と、前記機体に設けられた制御装置および離着陸装置と、を含み、前記動力装置および前記離着陸装置は、それぞれ前記制御装置に電気的に接続され、前記制御装置は、降着面検出アセンブリを含み、前記制御装置は、前記無人機の降着目的地が水面であることを前記降着面検出アセンブリが検出したときに、前記動力装置および前記離着陸装置の作業モードを制御して、前記無人機が水面に降着して航行できるようにする。
さらに、前記制御装置は、制御装置をさらに含み、前記無人機の降着目的地が水面であることを前記降着面検出アセンブリが検出したときに、前記制御装置は、前記離着陸装置を制御して浮力支持状態に切り替え、かつ前記動力装置を制御して前記無人機全体を前記降着目的地に降着させている。
さらに、前記降着面検出アセンブリは、画像取得装置を含み、前記画像取得装置は、前記無人機の降着目的地の表面画像を取得し、かつ該表面画像により前記降着目的地が水面であるか否かを判断することができる。
さらに、前記画像取得装置は、カメラと、画像解析素子と、を含み、前記カメラは、前記降着目的地の表面画像を取得し、かつ該表面画像を該画像解析素子に伝送し、前記画像解析素子は、前記降着目的地の表面テクスチャ特徴により前記降着目的地が水面であるか否かを判断する。
さらに、前記画像解析素子には、水面の波紋特徴が予め保存されており、前記画像解析素子は、前記表面画像から前記表面画像の表面テクスチャ特徴を抽出し、かつ前記表面テクスチャ特徴を前記水面の波紋特徴と比較して、前記降着目的地が水面であるか否かを判断する。
さらに、前記画像取得装置は、カメラと、画像処理素子と、を含み、前記カメラは、前記降着目的地の表面画像を取得し、かつ該表面画像を該画像処理素子に伝送し、前記画像処理素子は、前記降着目的地のイメージ分光特徴により前記降着目的地が水面であるか否かを判断する。
さらに、前記画像処理素子内に、水面のシミュレーション分光特徴が予め保存されており、前記画像処理素子は、前記降着目的地の表面画像により構築され、かつ前記降着目的地表面の反射率を計算して、前記降着目的地の表面分光特徴を得ることができ、該降着目的地の表面分光特徴を前記予め保存されたシミュレーション分光特徴と比較して、前記降着目的地が水面であるか否かを判断する。
さらに、前記画像取得装置は、イメージ分光器である。
さらに、前記画像取得装置は、複数のカメラと、複数の偏光子と、を含み、前記偏光子の各々が１つの前記カメラに設けられている。
さらに、複数の前記カメラの性能パラメータは完全に一致しており、複数の前記偏光子の偏光角が互いに異なる。
さらに、前記降着面検出アセンブリは、距離センサをさらに含み、前記距離センサは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、前記制御装置は検出された距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせる。
さらに、前記距離センサは、気圧計、超音波測距センサ、レーザ測距センサ、視覚センサのうちの少なくとも１種類である。
さらに、前記距離センサが前記無人機と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内であると判断した場合に、前記制御装置は該距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせる。
さらに、前記降着面検出アセンブリは、深さ検出器をさらに含み、前記深さ検出器は、前記降着目的地が水面であると前記画像取得装置が判断した場合に、水の深さを検出し、前記制御装置は、該深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記動力装置を制御して前記無人機全体を降着させない。
さらに、前記深さ検出器は、水深探測器計である。
さらに、前記無人機は、警報器をさらに含み、前記警報器は、該深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記降着目的地が降着に好ましくないことを示す警告信号を、前記無人機を操縦するユーザに発する。
さらに、前記警報器は、警告灯、ブザーまたは電子情報送信器である。
さらに、前記機体は、ボディを含み、離着陸装置および前記動力装置はいずれも前記ボディに設けられており、前記離着陸装置は、浮遊装置を含み、前記浮遊装置は、前記無人機が水面に降着して航行するときに、浮力を提供して支持する。
さらに、前記浮遊装置は、ガス充填式浮力板である。
さらに、前記浮遊装置は、固形浮力材料製の浮力板である。
さらに、前記浮遊装置は、底板と、前記底板周縁に設けられた側板と、を含み、前記底板と前記側板との間は所定の夾角をなす。
さらに、前記側板は、前記底板に調節可能に装着され、前記底板と前記側板との間の夾角は調節可能である。
さらに、前記底板は、前記ボディに調節可能に接続され、前記底板と前記ボディとの間の夾角は調節可能である。
さらに、前記浮遊装置は、前記ボディの外を囲んで設けられている。
さらに、前記浮遊装置は、前記ボディの全部または一部の構造を覆う。
さらに、前記離着陸装置は、前記ボディに設けられた降着装置をさらに含み、前記浮遊装置は、前記降着装置に設けられている。
さらに、前記降着装置は、前記ボディに設けられた支持機構と、前記支持機構に設けられた緩衝機構と、を含む。
さらに、前記緩衝機構は、弾性材料製の緩衝部材である。
さらに、前記緩衝機構は、気圧ダンパー、油圧ダンパー、バネダンパーのうちの少なくとも１種類である。
さらに、前記支持機構は、伸縮可能な支持構造であり、前記支持機構は、前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させることができる。
さらに、前記支持機構は、シリンダーであり、前記緩衝機構は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、ボイスコイルモータであり、前記緩衝機構は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、リニアモータであり、前記緩衝機構は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記緩衝機構は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記緩衝機構に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石上の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記緩衝機構を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記緩衝機構に接続されており、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記緩衝機構を運動させる。
さらに、前記支持機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記緩衝機構は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記緩衝機構を運動させる。
さらに、前記動力装置は、推進装置をさらに含み、前記推進装置は、前記ボディに接続され、前記無人機の水面での航行のために動力を提供する。
さらに、前記推進装置は、ウォータジェット推進装置、プロペラ推進装置、球面モータ推進装置の少なくとも１つである。
さらに、前記動力装置は、接続機構をさらに含み、前記推進装置は、前記接続機構により前記ボディに接続され、前記接続機構は、伸縮可能な接続構造であり、前記接続機構は、前記推進装置を駆動して前記ボディから離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、シリンダーであり、前記推進装置は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、ボイスコイルモータであり、前記推進装置は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、リニアモータであり、前記推進装置は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記推進装置は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記推進装置に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記推進装置を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記推進装置に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記推進装置を運動させる。
さらに、前記接続機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記推進装置は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記推進装置を運動させる。
さらに、前記動力装置は、回転翼アセンブリをさらに含み、前記回転翼アセンブリは、前記ボディに転動可能に接続され、前記無人機が空中で作業するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリの運転を制御して、前記無人機の空中での飛行のために動力を提供し、前記無人機が水面を航行するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリを制御して前記ボディに対して所定の角度に転動し運転させることにより、前記無人機の航行のために動力を提供する。
さらに、前記機体は、前記ボディに設けられた複数のアームをさらに含み、前記回転翼アセンブリは複数であり、複数の前記アームが、前記ボディの周囲を囲んで設けられており、前記回転翼アセンブリの各々が、前記アームに転動可能に装着されている。
さらに、前記回転翼アセンブリは、前記アームに転動可能に設けられた装着部材を含み、前記制御装置は、前記アームに対する前記装着部材の転動を制御することができる。
さらに、前記回転翼アセンブリは、駆動部材とプロペラとをさらに含み、前記駆動部材は、前記装着部材に設けられており、前記プロペラは、前記駆動部材に設けられている。
さらに、前記制御装置は、衛星測位装置をさらに含み、前記衛星測位装置は、前記無人機が所在する地理的位置をリアルタイムに追跡する。
さらに、前記制御装置は、地磁気センサをさらに含み、前記地磁気センサは、前記無人機の進行方向をリアルタイムに追跡し、前記衛星測位装置と共同で前記無人機の地理的方位情報を確定する。
さらに、前記地磁気センサは、コンパスである。
さらに、前記制御装置は、メインコントローラをさらに含み、前記動力装置、前記離着陸装置および前記降着面検出アセンブリは、それぞれ前記メインコントローラに電気的に接続されている。
制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で稼働する無人機制御システムであって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御し、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられる。
前記無人機制御システムは、
前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信する中央制御モジュールと、
中央制御モジュールが降着制御コマンドを受信したときに、前記無人機の降着目的地の物体タイプを検出する環境検出モジュールと、
前記降着目的地が水面であることを前記環境検出モジュールが検出したときに、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替える降着制御モジュールと、を含む。
さらに、前記降着制御モジュールは、水上降着制御ユニットを含み、前記水上降着制御ユニットは、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替える。
さらに、前記降着制御モジュールは、陸地降着制御ユニットをさらに含み、前記陸地降着制御ユニットは、前記降着目的地が水面以外であることを前記環境検出モジュールが検出したときに、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替える。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出した距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、該降着制御モジュールは前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替えるためにさらに用いられる。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記進行制御モジュールは、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離をリアルタイムに検出する。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を、間隔をあけて検出する。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記降着目的地が水面であることを検出した後、さらに水の深さを検出し、検出した深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記降着制御モジュールが前記離着陸装置の動作を制御しない。
さらに、前記無人機制御システムは、離陸制御モジュールをさらに含み、前記離陸制御モジュールは、前記中央制御モジュールが離陸制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御して前記無人機を上昇させ離陸させる。
さらに、前記無人機制御システムは、セルフチェックモジュールをさらに含み、前記無人機は、セルフチェック装置をさらに含み、前記セルフチェックモジュールは、前記中央制御モジュールが前記離陸制御コマンドを受信した後、前記セルフチェック装置を制御して前記無人機の稼働状態をチェックするようにし、前記無人機の状態が飛行に適していると判断した場合に、前記離陸制御モジュールは前記動力装置の運転を制御して、前記無人機を上昇させ離陸させる。
さらに、前記無人機制御システムは、進行制御モジュールをさらに含み、前記進行制御モジュールは、前記中央制御モジュールが進行制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御することにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行する。
制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で用いられる無人機降着制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御し、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御して、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられる。
前記無人機降着制御方法は、
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記無人機の降着目的地の物体タイプを検出するステップと、
前記降着目的地が水面であると判断した場合には、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替え、前記降着目的地が水面以外であると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
さらに、前記降着目的地が水面であると判断した後、水の深さを検出し、検出された深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置の動作を制御しない。
さらに、前記降着目的地の物体タイプを検出する前に、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出された距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して降着モードを切り替える。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、間隔をあけて検出する。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、リアルタイムに検出する。
さらに、前記無人機降着制御コマンドを受信した後、前記無人機の地理的方位の初歩的な測位を行い、前記無人機が水面に降着しようとしているか否かを予め判断する。
制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で用いられる無人機制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御し、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御して、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられる。
前記無人機制御方法は、
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記無人機の降着目的地の物体タイプを検出するステップと、
前記降着目的地が水面であると判断した場合には、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替え、前記降着目的地が水面以外であると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
さらに、前記降着目的地が水面であると判断した後、水の深さを検出し、検出された深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置の動作を制御しない。
さらに、前記降着目的地の物体タイプを検出する前に、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出され距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して降着モードを切り替える。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、間隔をあけて検出する。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、リアルタイムに検出する。
さらに、前記無人機降着制御コマンドを受信した後、前記無人機の地理的方位の初歩的な測位を行い、前記無人機が水面に降着しようとしているか否かを予め判断する。
無人機は、機体および前記機体に接続された動力装置と、前記機体に設けられた制御装置および離着陸装置と、を含む。前記動力装置および前記離着陸装置は、それぞれ前記制御装置に電気的に接続され、前記制御装置は、降着制御コマンドを受信したときに、前記動力装置および前記離着陸装置を制御して陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替える。
さらに、前記制御装置は、メインコントローラを含み、前記メインコントローラは、陸地降着制御コマンドを受信したときに、前記動力装置および前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替える。
さらに、前記制御装置は、メインコントローラを含み、前記メインコントローラは、水上降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して浮力支持状態の水上降着モードに切り替え、かつ前記動力装置を制御して前記無人機全体を水面に降着させる。
さらに、前記制御装置は、距離センサを含み、前記距離センサは、前記無人機と前記水面との間の距離を検出し、前記メインコントローラが前記距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせる。
さらに、前記距離センサは、気圧計、超音波測距センサ、レーザ測距センサ、視覚センサのうちの少なくとも１種類である。
さらに、前記無人機と前記水面との間の距離が予め設けられた範囲内であると前記距離センサが判断した場合に、前記メインコントローラは前記距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせる。
さらに、前記制御装置は、深さ検出器をさらに含み、前記深さ検出器は、水の深さを検出し、前記メインコントローラは、検出された深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記動力装置を制御して前記無人機全体が降着しないようにする。
さらに、前記深さ検出器は、水深探測器計である。
さらに、前記無人機は、警報器をさらに含み、前記警報器は、該深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記降着目的地が降着に好ましくないことを示す警告信号を、前記無人機を操縦するユーザに発する。
さらに、前記警報器は、警告灯、ブザーまたは電子情報送信器である。
さらに、前記機体は、ボディを含み、離着陸装置および前記動力装置はいずれも前記ボディに設けられており、前記離着陸装置は、浮遊装置を含み、前記浮遊装置は、前記無人機が水面に降着して航行するときに、浮力を提供して支持する。
さらに、前記浮遊装置は、ガス充填式浮力板である。
さらに、前記浮遊装置は、固形浮力材料製の浮力板である。
さらに、前記浮遊装置は、底板と、前記底板周縁に設けられた側板と、を含み、前記底板と前記側板との間は所定の夾角をなす。
さらに、前記側板は、前記底板に調節可能に装着され、前記底板と前記側板との間の夾角は調節可能である。
さらに、前記底板は、前記ボディに調節可能に接続され、前記底板と前記ボディとの間の夾角は調節可能である。
さらに、前記浮遊装置は、前記ボディの外を囲んで設けられている。
さらに、前記浮遊装置は、前記ボディの全部または一部の構造を覆う。
さらに、前記離着陸装置は、前記ボディに設けられた降着装置をさらに含み、前記浮遊装置は、前記降着装置に設けられている。
さらに、前記降着装置は、前記ボディに設けられた支持機構と、前記支持機構に設けられた緩衝機構と、を含む。
さらに、前記緩衝機構は、弾性材料製の緩衝部材である。
さらに、前記緩衝機構は、気圧ダンパー、油圧ダンパー、バネダンパーのうちの少なくとも１種類である。
さらに、前記支持機構は、伸縮可能な支持構造であり、前記支持機構は、前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、シリンダーであり、前記緩衝機構は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、ボイスコイルモータであり、前記緩衝機構は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、リニアモータであり、前記緩衝機構は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記緩衝機構は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記緩衝機構に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石上の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記緩衝機構を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記緩衝機構に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記緩衝機構を運動させる。
さらに、前記支持機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記緩衝機構は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記緩衝機構を運動させる。
さらに、前記動力装置は、推進装置をさらに含み、前記推進装置は、前記ボディに接続されて、前記無人機の水面での航行のために動力を提供する。
さらに、前記推進装置は、ウォータジェット推進装置、プロペラ推進装置、球面モータ推進装置の少なくとも１つである。
さらに、前記動力装置は、接続機構をさらに含み、前記推進装置は、前記接続機構により前記ボディに接続され、前記接続機構は、伸縮可能な接続構造であり、前記接続機構は、前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、シリンダーであり、前記推進装置は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、ボイスコイルモータであり、前記推進装置は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、リニアモータであり、前記推進装置は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記推進装置は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記推進装置に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記推進装置を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記推進装置に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記推進装置を運動させる。
さらに、前記接続機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記推進装置は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記推進装置を運動させる。
さらに、前記動力装置は、回転翼アセンブリをさらに含み、前記回転翼アセンブリは、前記ボディに転動可能に接続され、前記無人機が空中で作業するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリの運転を制御して、前記無人機の空中での飛行のために動力を提供し、前記無人機が水面を航行するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリを制御して前記ボディに対して所定の角度に転動し運転させることにより、前記無人機の航行のために動力を提供する。
さらに、前記機体は、前記ボディに設けられた複数のアームをさらに含み、前記回転翼アセンブリは複数であり、複数の前記アームが、前記ボディの周囲を囲んで設けられており、前記回転翼アセンブリの各々が、前記アームに転動可能に装着されている。
さらに、前記回転翼アセンブリは、前記アームに転動可能に設けられた装着部材を含み、前記制御装置は、前記アームに対する前記装着部材の転動を制御する。
さらに、前記回転翼アセンブリは、駆動部材とプロペラとをさらに含み、前記駆動部材は、前記装着部材に設けられており、前記プロペラは、前記駆動部材に設けられている。
さらに、前記制御装置は、衛星測位装置をさらに含み、前記衛星測位装置は、前記無人機が所在する地理的位置をリアルタイムに追跡する。
さらに、前記制御装置は、地磁気センサをさらに含み、前記地磁気センサは、前記無人機の進行方向をリアルタイムに追跡し、前記衛星測位装置と共同で前記無人機の地理的方位情報を確定する。
さらに、前記地磁気センサは、コンパスである。
制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で稼働する無人機制御システムであって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御し、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御して、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられる。
前記無人機制御システムは、
前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信する中央制御モジュールと、
前記中央制御モジュールが降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して降着目的地に対応する陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替える降着制御モジュールと、を含む。
さらに、前記降着制御モジュールは、水上降着制御ユニットを含み、前記水上降着制御ユニットは、前記中央制御モジュールが水上降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替える。
さらに、前記降着制御モジュールは、陸地降着制御ユニットをさらに含み、前記陸地降着制御ユニットは、前記中央制御モジュールが陸地降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替える。
さらに、前記無人機制御システムは、環境検出モジュールをさらに含み、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出された距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合には、該降着制御モジュールは前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替える。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記進行制御モジュールを、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離をリアルタイムに検出する。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を、間隔をあけて検出する。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記中央制御モジュールが陸地降着制御コマンドを受信した後、水の深さを検出し、検出された深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記降着制御モジュールは前記離着陸装置の動作を制御しない。
さらに、前記無人機制御システムは、離陸制御モジュールをさらに含み、前記離陸制御モジュールは、前記中央制御モジュールが離陸制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御して前記無人機を上昇させ離陸させる。
さらに、前記無人機制御システムは、セルフチェックモジュールをさらに含み、前記無人機は、セルフチェック装置をさらに含み、前記セルフチェックモジュールは、前記中央制御モジュールが前記離陸制御コマンドを受信した後、前記セルフチェック装置を制御して前記無人機の稼働状態をチェックするようにし、前記無人機の状態が飛行に適していると判断した場合に、前記離陸制御モジュールは前記動力装置の運転を制御して、前記無人機を上昇させ離陸させる。
さらに、前記無人機制御システムは、進行制御モジュールをさらに含み、前記進行制御モジュールは、前記中央制御モジュールが進行制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御することにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行する。
制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で用いられる無人機降着制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御して、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられる。
前記無人機降着制御方法は、
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記降着制御コマンドに基づいて、前記離着陸装置を制御して水上降着モードまたは陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
さらに、前記制御コマンドが水上降着制御コマンドであると判断した場合に、水の深さを検出し、検出された深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置の動作を制御しない。
さらに、前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替える前に、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出された距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替える。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、間隔をあけて検出する。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、リアルタイムに検出する。
制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で用いられる無人機制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御して、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられる。
前記無人機制御方法は、
無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
前記降着制御コマンドに基づいて、前記離着陸装置を制御して水上降着モードまたは陸地降着モードに切り替えるステップと、
前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、を含む。
さらに、前記制御コマンドが水上降着制御コマンドであると判断した場合に、水の深さを検出し、検出された深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置の動作を制御しない。
さらに、前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替える前に、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出された距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替える。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、間隔をあけて検出する。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、リアルタイムに検出する。
無人機は、機体および前記機体に接続された動力装置と、前記機体に設けられ前記動力装置に電気的に接続した制御装置と、を含む。前記制御装置は、前記動力装置を制御して作業モードに切り替えることにより、前記無人機が空中で飛行または水面で航行できる。
さらに、前記無人機は、前記制御装置に電気的に接続された離着陸装置をさらに含み、前記制御装置は、前記離着陸装置を制御して作業モードに切り替えることにより、前記無人機は陸地または水面に降着できる。
さらに、前記制御装置は、メインコントローラを含み、前記メインコントローラは、陸地降着制御コマンドを受信したときに、前記動力装置および前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替える。
さらに、前記制御装置は、メインコントローラを含み、前記メインコントローラは、水上降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して浮力支持状態の水上降着モードに切り替え、かつ前記動力装置を制御して前記無人機全体を水面に降着させる。
さらに、前記制御装置は、距離センサを含み、前記距離センサは、前記無人機と前記水面との間の距離を検出し、前記メインコントローラは前記距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせる。
さらに、前記距離センサは、気圧計、超音波測距センサ、レーザ測距センサ、視覚センサのうちの少なくとも１種類である。
さらに、前記無人機と前記水面との間の距離が予め設けられた範囲内であると前記距離センサが判断した場合に、前記メインコントローラは前記距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせる。
さらに、前記制御装置は、深さ検出器をさらに含み、前記深さ検出器は、水の深さを検出し、前記メインコントローラは、前記深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記動力装置を制御して前記無人機全体が降着しないようにする。
さらに、前記深さ検出器は、水深探測器計である。
さらに、前記無人機は、警報器をさらに含み、前記警報器は、前記深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記降着目的地が降着に好ましくないことを示す警告信号を、前記無人機を操縦するユーザに発する。
さらに、前記警報器は、警告灯、ブザーまたは電子情報送信器である。
さらに、前記機体は、ボディを含み、離着陸装置および前記動力装置はいずれも前記ボディに設けられており、前記離着陸装置は、浮遊装置を含み、前記浮遊装置は、前記無人機が水面に降着して航行するときに、浮力を提供して支持する。
さらに、前記浮遊装置は、ガス充填式浮力板である。
さらに、前記浮遊装置は、固形浮力材料製の浮力板である。
さらに、前記浮遊装置は、底板と、前記底板周縁に設けられた側板と、を含み、前記底板と前記側板との間は所定の夾角をなす。
さらに、前記側板は、前記底板に調節可能に装着され、前記底板と前記側板との間の夾角は調節可能である。
さらに、前記底板は、前記ボディに調節可能に接続され、前記底板と前記ボディとの間の夾角は調節可能である。
さらに、前記浮遊装置は、前記ボディの外を囲んで設けられている。
さらに、前記浮遊装置は、前記ボディの全部または一部の構造を覆う。
さらに、前記離着陸装置は、前記ボディに設けられた降着装置をさらに含み、前記浮遊装置は、前記降着装置に設けられている。
さらに、前記降着装置は、前記ボディに設けられた支持機構と、前記支持機構に設けられた緩衝機構と、を含む。
さらに、前記緩衝機構は、弾性材料製の緩衝部材である。
さらに、前記緩衝機構は、気圧ダンパー、油圧ダンパー、バネダンパーのうちの少なくとも１種類である。
さらに、前記支持機構は、伸縮可能な支持構造であり、前記支持機構は、前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、シリンダーであり、前記緩衝機構は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、ボイスコイルモータであり、前記緩衝機構は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、リニアモータであり、前記緩衝機構は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記緩衝機構は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記緩衝機構に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石上の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記緩衝機構を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記支持機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記緩衝機構に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記緩衝機構を運動させる。
さらに、前記支持機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記緩衝機構は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記緩衝機構を運動させる。
さらに、前記動力装置は、推進装置をさらに含み、前記推進装置は、前記ボディに接続されて、前記無人機の水面での航行のために動力を提供する。
さらに、前記推進装置は、ウォータジェット推進装置、プロペラ推進装置、球面モータ推進装置の少なくとも１つである。
さらに、前記動力装置は、接続機構をさらに含み、前記推進装置は、前記接続機構により前記ボディに接続され、前記接続機構は、伸縮可能な接続構造であり、前記接続機構は、前記推進装置を駆動して前記ボディから離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、シリンダーであり、前記推進装置は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、ボイスコイルモータであり、前記推進装置は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、リニアモータであり、前記推進装置は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を含み、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記推進装置は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記推進装置に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記推進装置を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させる。
さらに、前記接続機構は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、前記推進装置に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記推進装置を運動させる。
さらに、前記接続機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含み、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記推進装置は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記推進装置を運動させる。
さらに、前記動力装置は、回転翼アセンブリをさらに含み、前記回転翼アセンブリは、前記ボディに転動可能に接続され、前記無人機が空中で作業するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリの運転を制御して、前記無人機の空中での飛行のために動力を提供し、前記無人機が水面を航行するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリを制御して前記ボディに対して所定の角度に転動し運転させることにより、前記無人機の航行のために動力を提供する。
さらに、前記機体は、前記ボディに設けられた複数のアームをさらに含み、前記回転翼アセンブリは複数であり、複数の前記アームは、前記ボディの周囲を囲んで設けられており、前記回転翼アセンブリの各々は、前記アームに転動可能に装着されている。
さらに、前記回転翼アセンブリは、前記アームに転動可能に設けられた装着部材を含み、前記制御装置は、前記アームに対する前記装着部材の転動を制御する。
さらに、前記回転翼アセンブリは、駆動部材とプロペラとをさらに含み、前記駆動部材は、前記装着部材に設けられており、前記プロペラは、前記駆動部材に設けられている。
さらに、前記制御装置は、衛星測位装置をさらに含み、前記衛星測位装置は、前記無人機が所在する地理的位置をリアルタイムに追跡する。
さらに、前記制御装置は、地磁気センサをさらに含み、前記地磁気センサは、前記無人機の進行方向をリアルタイムに追跡し、前記衛星測位装置と共同で前記無人機の地理的方位情報を確定する。
さらに、前記地磁気センサは、コンパスである。
制御装置と動力装置とを含む無人機上で稼働する無人機制御システムであって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供する。前記無人機制御システムは、前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信し、かつ前記制御装置により前記動力装置を制御して作業モードに切り替えて、前記無人機が空中を飛行または水面で航行できるために用いられる中央制御モジュールを含む。
さらに、前記無人機制御システムは、水上降着制御ユニットをさらに含み、前記水上降着制御ユニットは、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替える。
さらに、前記無人機制御システムは、陸地降着制御ユニットをさらに含み、前記陸地降着制御ユニットは、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替える。
さらに、前記無人機制御システムは、環境検出モジュールをさらに含み、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記無人機の降着目的地との間の距離を検出し、検出された距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、該降着制御モジュールに前記離着陸装置を制御させ降着モードに切り替える。
さらに、前記環境検出モジュールが、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記進行制御モジュールは前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離をリアルタイムに検出する。
さらに、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を、間隔をあけて検出する。
さらに、前記無人機制御システムは、離陸制御モジュールをさらに含み、前記離陸制御モジュールは、前記中央制御モジュールが離陸制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御して前記無人機を上昇させ離陸させる。
さらに、前記無人機制御システムは、セルフチェックモジュールをさらに含み、前記無人機は、セルフチェック装置をさらに含み、前記セルフチェックモジュールは、前記中央制御モジュールが前記離陸制御コマンドを受信した後、前記セルフチェック装置を制御して前記無人機の稼働状態をチェックするようにし、前記無人機の状態が飛行に適していると判断した場合に、前記離陸制御モジュールは前記動力装置の運転を制御して、前記無人機を上昇させ離陸させる。
さらに、前記無人機制御システムは、進行制御モジュールをさらに含み、前記進行制御モジュールは、前記中央制御モジュールが進行制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御することにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行する。
制御装置と動力装置とを含む無人機上で用いる無人機制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供する。前記無人機制御方法は、無人機制御コマンドを受信するステップと、前記制御コマンドに基づいて、前記動力装置を制御して作業モードに切り替えることで、前記無人機が空中で飛行または水面で航行できるステップと、を含む。
さらに、前記制御コマンドが降着制御コマンドであると判断した場合に、前記無人機と無人機の降着目的地との間の距離を検出し、かつ前記動力装置の運転を制御して、降着するまで前記無人機の飛行高度を下げる。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、間隔をあけて検出する。
さらに、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、リアルタイムに検出する。
本発明の無人機、無人機制御システムおよび方法、ならびに無人機降着制御方法は、降着面検出装置により前記無人機降着目的地の物体タイプを検出し、前記物体タイプに基づいて前記離着陸装置を制御して、該物体タイプに適した作業状態に切り替える。前記降着目的地が水面などの液体表面であることを前記降着面検出装置が検出した場合に、前記離着陸装置を制御して作業モードを切り替えることにより、前記無人機が前記液体表面に順調に降着し、かつ前記液体の中で航行できる。そのため、前記無人機は、空中を飛行し、または水上を航行できる。
本発明の第１の実施形態における無人機が第１の状態にある概略図であり、前記第１の状態は、作業していない静止状態、または空中作業状態であってもよい。 図１に示す無人機が第２の状態にある概略図であり、前記第２の状態は、空中から水面に降着しようとしている第１の準備状態、または作業していない静止状態であってもよい。 図１に示す無人機が第３の状態にある概略図であり、前記第３の状態は、空中から水面に降着しようとしている第２の準備状態、または水上航行／停止状態、または作業していない静止状態であってもよい。 図１に示す無人機が第４の状態にある概略図であり、前記第４の状態は、水上航行／停止状態、または作業していない静止状態であってもよい。 本発明の第２の実施形態における無人機が前記第１の状態にある概略図である。 図５に示す無人機が前記第２の状態にある概略図である。 図５に示す無人機が前記第３の状態にある概略図である。 図５に示す無人機が前記第４の状態にある概略図である。 本発明の第３の実施形態における無人機が前記第１の状態にある概略図である。 図９に示す無人機が前記第２の状態にある概略図である。 図９に示す無人機が前記第３の状態にある概略図である。 図９に示す無人機が前記第４の状態にある概略図である。 本発明の実施形態の無人機制御システムの機能ブロック図である。 本発明の実施形態の無人機降着制御方法のフロー概略図である。 本発明の実施形態の無人機離陸制御方法のフロー概略図である。 本発明の実施形態の無人機進行制御方法のフロー概略図である。
以下、図面と合わせて、本発明の具体的な実施形態についてさらに説明する。
以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術手法について、明確かつ完全に記述するが、記述する実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的労働を行わない前提で得られた他のすべての実施例は、いずれも本発明の保護範囲内に属するべきである。
説明すべきことは、アセンブリが他のアセンブリに「固定」される場合、他のアセンブリ上に直接、またはその中のアセンブリに固定されることができる。アセンブリが他のアセンブリに「接続」される場合、他のアセンブリに直接接続されていてもよく、またはその中のアセンブリに同時に接続されてもよい。アセンブリが他のアセンブリに「設けられている」場合、他のアセンブリに直接設けられていてもよく、その中のアセンブリに同時に設けられてよい。本明細書で使用する用語「垂直」、「水平」、「左」、「右」および類似の表現は、説明の目的のためのものに過ぎない。
別の定義がある場合を除き、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明の技術分野の当業者が通常理解できる意味と同じである。本明細書で使用される用語は、具体的な実施例を記述する目的のためのものに過ぎず、本発明を限定するために意図したものではない。本明細書で使用する用語「および／または」は、一つまたは複数個の列記された関連項目の任意のすべての組み合わせを含む。
以下、図面と合わせて、本発明の実施形態について詳細に説明する。抵触しない場合、下記の実施例および実施例における特徴は、互いに組み合わせてもよい。
無人機は、機体および前記機体に接続された動力装置と、前記機体に設けられ前記動力装置に電気的に接続された制御装置と、を含む。前記制御装置は、前記動力装置を制御して作業モードを切り替えることにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行できる。
制御装置と動力装置とを含む無人機上で稼働する無人機制御システムであって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供する。前記無人機制御システムは、前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信し、かつ前記制御装置が前記動力装置を制御して作業モードを切り替えることにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行できる中央制御モジュールを含む。
制御装置と動力装置とを含む無人機上で用いる無人機制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供する。前記無人機制御方法は、無人機制御コマンドを受信するステップと、前記制御コマンドに基づいて、前記動力装置を制御して作業モードを切り替えることにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行できるステップと、を含む。
図１から図４に示すように、本発明の第１の実施形態は、水空両用無人機である無人機１００を提供する。前記無人機１００は、空中を飛行し、空中で停止でき、または水上を航行し、水上で停止できる。さらに、前記無人機１００は、陸地を離陸または陸地に降着でき、または水面を離陸または水面に降着することができる。
前記無人機１００は、機体１０、ならびに前記機体１０に設けられた動力装置３０、離着陸装置５０および制御装置７０を含む。前記動力装置３０および前記離着陸装置５０は、それぞれ前記制御装置７０に電気的に接続され、前記動力装置３０は、前記無人機１００の進行のために動力を提供し、前記離着陸装置５０は、前記無人機１００の降着時の支持として用いられ、前記制御装置７０は、前記無人機１００が飛行、航行、離陸または降着などを実行するためのコマンドを制御する。
前記機体１０は、ボディ１２と、前記ボディ１２に設けられたアーム１４と、を含む。前記ボディ１２は、前記制御装置７０を装着するために用いられる。前記アーム１４の一端は、前記ボディ１２に設けられており、他端は、前記ボディ１２から離れる方向に延伸する。本実施形態において、前記アーム１４の数は複数であり、複数の前記アーム１４は、前記ボディ１２の周囲を囲んで設けられ、かつ互いに間隔をあけて設けられている。前記アーム１４は、前記動力装置３０の一部の構造を装着するために用いられる。前記アーム１４の数は、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個・・・などであってもよい。
前記動力装置３０は、回転翼アセンブリ３２と、推進アセンブリ３４と、を含む。具体的には、図示した実施例において、前記回転翼アセンブリ３２は前記アーム１４に設けられており、前記推進アセンブリ３４は、前記ボディ１２に設けられている。
本実施形態において、前記回転翼アセンブリ３２の数は複数であり、かつその数量は、前記アーム１４の数と同じである。前記回転翼アセンブリ３２の各々を前記アーム１４に装着する。
前記回転翼アセンブリ３２の各々は、いずれも装着部材３２１と、駆動部材３２３と、プロペラ３２５と、を含む。具体的には、図示した実施例において、前記装着部材３２１は、前記アーム１４の末端に接続されており、前記駆動部材３２３は、前記装着部材３２１に設けられており、前記プロペラ３２５は、前記駆動部材３２３に接続されている。
前記装着部材３２１は、対応する前記アーム１４の前記ボディ１２から離れた一端に転動可能に接続されており、前記アーム１４から離れる方向に延伸して設けられている。前記装着部材３２１は、前記制御装置７０の制御の下で、前記アーム１４に対して所定の角度転動することができる。具体的には、前記装着部材３２１は、前記制御装置７０の制御の下で、前記装着部材３２１と前記アーム１４の接続箇所の周りで、垂直平面内で所定の角度転動することができる。
本実施形態において、前記駆動部材３２３は、モータである。好ましくは、前記駆動部材３２３は、ブラシレスモータである。前記駆動部材３２３は、前記装着部材３２１の前記アーム１４から離れた一端に設けられている。その他の実施例において、前記駆動部材３２３は、ブラシ付きのモータ、またはその他のタイプのモータであってもよい。
前記プロペラ３２５は、前記駆動部材３２３に接続され、かつ前記駆動部材３２３による駆動の下で転動することができる。具体的には、前記プロペラ３２５の回転軸は、前記装着部材３２１にほぼ垂直である。
前記装着部材３２１の長手方向が前記アーム１４の延伸方向に沿って設けられている場合、前記プロペラ３２５の回転軸は前記アーム１４にほぼ垂直である。このとき、前記回転翼アセンブリ３２は、前記無人機１００が空中を飛行し、または空中に停止するために動力を提供し、または前記無人機１００が水面を航行するために進行の動力を提供する。
前述のとおり、前記装着部材３２１は、前記制御装置７０の制御の下で、前記装着部材３２１と前記アーム１４の接続箇所の周りで、垂直平面内で所定の角度転動できるため、前記プロペラ３２５の回転軸も、前記アーム１４との間で一定の傾斜角を成してもよい。
前記装着部材３２１が前記アーム１４に対して転動するときに、前記装着部材３２１は、前記駆動部材３２３および前記プロペラ３２５を転動させるとともに、前記プロペラ３２５の回転軸もこれに伴って転動する（図４を参照）。このとき、前記回転翼アセンブリ３２は、前記無人機１００が水面を航行するために進行の動力を提供する。具体的には、前記無人機１００が水面に降着する場合、前記装着部材３２１が前記アーム１４に対してほぼ９０度転動したときに、前記回転翼アセンブリ３２は、一部または全部が水中に没し、前記駆動部材３２３は、前記プロペラ３２５の転動を駆動して、前記無人機１００が水面を航行して進行するための動力を提供する。
さらに、前記無人機１００が水面を航行する過程で離陸することを回避するために、前記無人機１００が水面を航行するときに、前記プロペラ３２５の最大回転率は、前記無人機１００を離陸させる最小回転率よりも小さくするべきである。
前記装着部材３２１は、垂直平面内での転動に限定されず、水面でも転動し、および/または三次元空間内でも転動して、前記駆動部材３２３および前記プロペラ３２５を水面および/または三次元空間内で転動させることにより、前記無人機１００が水面の各方向に向いて航行するための動力を提供する。
複数の前記回転翼アセンブリ３２のすべての回転翼アセンブリ３２は、いずれも一部または全部が水中に没するまで前記アーム１４に対して転動し、前記無人機１００の航行のために動力を提供するか、または、複数の前記回転翼アセンブリ３２の一部の回転翼アセンブリ３２のみが、部分的にまたは全部が水中に没するまで前記アーム１４に対して転動し、前記無人機１００の航行のために動力を提供する。その他の前記回転翼アセンブリ３２は、継続して水面より上で運転し、前記無人機１００のために上昇する浮力を提供して、前記無人機１００が水面を航行する安定性を保証するか、または、複数の前記回転翼アセンブリ３２におけるすべての回転翼アセンブリ３２または一部の回転翼アセンブリ３２は、いずれも前記アーム１４に対して所定の角度転動し、水面より上に位置することにより、前記回転翼アセンブリ３２のプロペラ３２５の回転軸線が水面にほぼ平行し、前記回転翼アセンブリ３２の前記プロペラ３２５が転動するときに、空気の逆推力によって前記無人機１００の水面での航行を推進させることができる。前記回転翼アセンブリ３２のプロペラ３２５が水面より上に位置する場合、前記プロペラ３２５の回転軸線は、水面に平行する設置方式に限定されず、例えば、プロペラ３２５の回転軸線は、水面に対して傾斜して設けられてもよく、かつ複数のプロペラ３２５のうちの一部のプロペラ３２５の回転軸線が互いに異なって、異なる方向の空気逆推力により前記無人機１００が進行する速度および方向を調整してもよい。
前記推進アセンブリ３４は、前記ボディ１２に設けられており、前記無人機１００が水面を航行して進行するための動力を提供する。前記推進アセンブリ３４は、接続機構３４１（図２を参照）と、前記接続機構３４１に設けられた推進装置３４３と、を含む。
前記接続機構３４１は、伸縮可能な接続構造でもよく、一端は前記ボディ１２に設けられており、他端は前記推進装置３４３を装着するために用いられる。前記推進装置３４３は、前記接続機構３４１の駆動の下で、前記ボディ１２から相対的に離され、または前記ボディ１２に近接する。本実施形態において、前記推進装置３４３は、水中推進装置であり、前記無人機１００を駆動して水面で前進、後退または方向転換などの作業を完了させることができる。具体的には、前記推進装置３４３は、ウォータジェット推進装置、プロペラ推進装置、球面モータ推進装置またはその他の水中推進装置であってもよい。
前記無人機１００が水面で作業する必要がない場合、前記接続機構３４１は収容状態になり、前記推進装置３４３は前記ボディ１２に相対的に近接し、または前記ボディ１２内に収納されるため、前記無人機１００の飛行作業時の体積を小さくし、前記無人機１００の飛行制御の敏捷性を高める。
前記無人機１００が水面で航行または停止する必要がある場合、前記接続機構３４１は展開状態にすることができ、前記推進装置３４３は必要に応じて前記ボディ１２との間の距離を調整することができる。例えば、前記接続機構３４１は、前記離着陸装置５０が前記ボディ１２から離れた側に突出するまで、前記推進装置３４３を前記ボディ１２から離れた位置まで駆動させることができ、前記無人機１００が前記離着陸装置５０により水面に降着するときに、前記推進装置３４３が水中に没することにより、前記無人機１００が水面で航行して進行するための動力を提供することを保証する。前記接続機構３４１は、前記推進装置３４３を前記ボディ１２と前記離着陸装置５０の間の位置まで駆動させてもよい。
さらに、前記接続機構３４１は、前記制御装置７０に電気的に接続し、前記制御装置７０の制御の下で展開または収容することができる。
その他の実施例において、前記推進アセンブリ３４は省略してもよく、前記無人機１００が水面で航行または停止する必要がある場合、直接、前記回転翼アセンブリ３２のプロペラ３２５の転動によって動力を提供してもよい。
前記離着陸装置５０は、前記ボディ１２に設けられており、前記無人機１００が陸地または水面に降着するための支持を提供する。前記離着陸装置５０は、降着装置５２と、浮遊装置５４と、を含む。具体的には、図示した実施例において、前記降着装置５２は前記ボディ１２に接続されており、前記浮遊装置５４は、前記降着装置５２に設けられている。
前記降着装置５２は、支持機構５２１と、前記支持機構５２１に設けられた緩衝機構５２３と、を含む。前記支持機構５２１の一端は、前記ボディ１２に設けられており、他端は、前記ボディ１２から離れる方向に延伸する。本実施形態において、前記支持機構５２１は、伸縮可能な支持構造である。前記緩衝機構５２３は、前記支持機構５２１の前記ボディ１２から離れた一端に設けられている。前記緩衝機構５２３は、前記支持機構５２１の駆動の下で前記ボディ１２から相対的に離され、または前記ボディに近接する。本実施形態において、前記緩衝機構５２３は、外部の力の作用の下で、弾性変形が生じ、前記無人機１００が硬質面に降着するときに受ける衝撃を小さくする。一部の実施例において、前記緩衝機構５２３は、弾性材料、例えば、プラスチック、ゴム、発泡体などの弾性材料製の緩衝部材であってもよい。その他の実施例において、前記緩衝機構５２３は、気圧ダンパー、油圧ダンパー、バネダンパーなどの緩衝ダンパーであってもよい。
その他の実施例において、前記支持機構５２１は、前記ボディ１２に直接固定された伸縮不可能な支持構造であってもよい。
前記無人機１００が陸地に降着する必要がない場合、前記支持機構５２１は収容状態になり、前記緩衝機構５２３は、前記ボディ１２に近接し、または前記ボディ１２内に収納されるため、前記無人機１００の作業時の体積を小さくし、前記無人機１００の進行における制御の敏捷性を高める。前記無人機１００が陸地に降着する必要がある場合、前記支持機構５２１は、展開状態になり、前記緩衝機構５２３は、前記ボディ１２から相対的に離れて、前記無人機１００降着時の支持になる。
本実施形態において、前記浮遊装置５４は、ほぼ板状を呈し、前記緩衝機構５２３の前記ボディ１２から離れた側に設けられている。前記浮遊装置５４の密度は、水の密度よりも遥かに小さく、前記無人機１００が水上で作業する必要がある場合、前記浮遊装置５４は、水上に浮くか、または一部／全部が水中に没して、前記無人機１００全体を支持することにより、前記無人機１００の全体が前記動力装置３０の駆動の下で、水面で航行または停止することができる。
本実施形態において、前記浮遊装置５４は、ガス充填式浮力板である。前記無人機１００が水面で作業する必要がない場合、前記浮遊装置５４は圧縮状態になって、ほぼ扁平状を呈し、かつ前記緩衝機構５２３の前記ボディ１２から離れた側に積み重ねられている。前記無人機１００が水面で作業する必要がある場合、前記浮遊装置５４が水上に浮くか、または一部／全部が水中に没したときに、前記無人機１００全体を支持できるまで、前記浮遊装置５４内に気体を充填して膨張させる（図３および図４を参照）。
さらに、前記浮遊装置５４は、底板５４１と、前記底板５４１の周縁に設けられた側板５４３と、を含んでもよい。前記底板５４１は、ほぼ水平に設けられた板状を呈し、前記側板５４３は、前記底板５４１の辺縁に設けられている。前記側板５４３は、前記底板５４１に対して傾斜しており、前記機体１０の方向に延伸して設けられている。前記側板５４３と前記底板５４１との間で所定の角度を形成し、前記無人機１００が水面を航行するときに、波を蹴立てて前進し、水中で進行する抵抗力を相対的に小さくすることができる。具体的には、前記底板５４１は、円形板、矩形板、三角形板、多角形板またはその他の任意の形状の板でもよい。前記側板５４３は、前記底板５４１の輪郭形状に応じた環状であり、前記底板５４１の周縁を囲んで設けてもよく、前記無人機１００が水面を各方向に航行するときに、いずれも進行抵抗力を小さくすることができる。前記底板５４１は、さらにシート状でもよく、その数は複数であり、複数の前記底板５４１は、互いに間隔をあけて前記底板５４１の周縁に設けてられもよい。
さらに、前記底板５４１に対する前記側板５４３の装着角度は、異なる状態の水面に応じて調整することができる。例えば、水面の波動が比較的大きい場合、前記制御装置７０は、前記底板５４１に対する前記側板５４３の運動を制御し、前記底板５４１に対して前記側板５４３がなす夾角を相対的に大きくすることができる。逆に、水面の波動が比較的小さい場合、前記制御装置７０は、前記底板５４１に対する前記側板５４３の運動を制御し、前記底板５４１に対して前記側板５４３がなす夾角を相対的に小さくすることができる。
また、前記無人機１００が異なる飛行姿勢でいずれも水面に降着できるとともに、前記無人機１００が降着時に異なる状態の水面に適応できるようにするために、前記ボディ１２に対する前記底板５４１の装着角度を調整することができる。例えば、前記無人機１００が傾斜飛行するときに、前記ボディ１２は水面に対して傾斜し、このときに前記無人機１００が水面に降着する必要がある場合、前記制御装置７０は、前記ボディ１２に対する前記底板５４１の運動を制御し、前記底板５４１の入水角度を調整することができ、前記底板５４１が水面にほぼ平行することにより、前記底板５４１が、前記無人機１００全体のために比較的大きい浮力を提供して支持できることを保証する。前記無人機１００が比較的速い速度で飛行し、かつ水面に降着する必要がある場合、前記制御装置７０は、前記水面に対して傾斜して設けられるまで前記底板５４１の運動を制御し、前記底板５４１の前記ボディ１２から離れた側が前記無人機１００の進行方向に向くようにし、前記無人機１００が水面に降着しやすくする。同様に、水面の波動が比較的大きい場合、前記制御装置７０は、前記ボディ１２に対する前記底板５４１の運動を制御し、前記水面に対して前記底板５４１を傾斜して設けて、水面波動が前記無人機１００の降着に対してもたらす影響を低下させることができる。
その他の実施形態において、前記浮遊装置５４は、固形浮力材料などの密度が比較的小さい材料製の中実浮力板であってもよい。前記浮遊装置５４が中実浮力板である場合、前記降着装置５２の緩衝機構５２３を兼ねて用いることができる。このとき、前記緩衝機構５２３を省略して、直接、前記浮遊装置５４を前記支持機構５２１に設けてもよい。
前記制御装置７０は、前記機体１０に設けられており、メインコントローラ７２と、前記メインコントローラ７２に電気的に接続された測位アセンブリ７３および降着面検出アセンブリ７４と、を含む。
前記メインコントローラ７２は、さらに前記動力装置３０および前記離着陸装置５０に電気的に接続され、前記メインコントローラ７２は、前記動力装置３０および前記離着陸装置５０の運動を制御するために用いられる。
前記測位アセンブリ７３は、前記無人機１００の方位情報をリアルタイムに測位するために用いられ、かつ地磁気センサ（図示せず）と、衛星測位装置（図示せず）と、を含む。本実施形態において、前記地磁気センサはコンパスであり、前記測位器はＧＰＳ測位ユニットである。前記地磁気センサは、前記無人機１００の進行方向を判定するために用いられる。前記測位器は、前記無人機１００の方位をリアルタイムに測位するために用いられる。前記無人機１００が降着制御コマンドを実行するとき、前記測位アセンブリ７３により自身の測位を行い、前記無人機１００が所在する地理的位置および環境状况を判断し、前記無人機１００が事前に降着予備判断状態に入るようにして、前記降着面検出アセンブリ７４を検出状態にさせることにより、前記無人機１００の制御の敏捷性を高めることができる。前記地理的位置は、前記無人機１００のリアルタイムな方位であり、山地の表面、住民の住宅、湖、海面などであってもよい。
前記降着面検出アセンブリ７４は、前記無人機１００の降着目的地の状况を検出するために用いられ、前記降着目的地が水面であるか、または水面でないかを判断し、判断結果を前記メインコントローラ７２に返送し、前記メインコントローラ７２が前記動力装置３０および前記離着陸装置５０を制御して降着目的地に適した作業状態に切り替えることができる。
本実施形態において、前記降着面検出アセンブリ７４は、画像取得装置７４１と、画像センサ７４３と、距離センサ７４５と、深さ検出器７４７と、を含む。
本実施形態において、前記画像取得装置７４１は、カメラ（図示せず）と、画像解析素子（図示せず）と、を含む。前記カメラは、前記無人機１００の降着目的地の物体表面画像を取得して、この画像を前記画像解析素子に伝送するために用いられる。前記画像解析素子は、前記降着目的地の物体表面テクスチャ特徴を解析することにより、前記画像における物体タイプを識別する。具体的には、前記画像解析素子内に、液体表面の波紋特徴が予め設けられている。前記画像解析素子が、前記降着目的地の物体表面画像を取得した後、前記表面画像を走査解析し、前記表面画像の表面テクスチャ特徴を抽出し、かつ前記表面テクスチャ特徴と前記液体表面の波紋特徴とを比較して、前記降着目的地が水面などの液体表面であるか否かを判断する。
一部の実施形態において、前記画像取得装置７４１は、カメラ（図示せず）と、画像処理素子（図示せず）と、を含んでもよい。前記カメラは、前記無人機１００の降着目的地の物体表面画像を取得し、取得された画像を前記画像処理素子に伝送する。前記画像処理素子は、異なる物体の異なる分光特徴の差により前記画像における物体タイプを識別する。具体的には、前記画像処理素子内に、水、植被、土壌、泥の地面などの物体のシミュレーション分光特徴が保存されている。前記画像処理素子は、前記降着目的地の物体表面画像を取得した後、前記画像で現される物体を構築し、前記物体の反射率を計算し、該画像における物体の分光特徴を取得する。次いで、前記画像処理素子は、取得した分光特徴と前記予め保存されたシミュレーション分光特徴とを比較して、前記画像内で現される物体のタイプを判断する。前記画像処理素子は、イメージ分光器であってもよい。
一部の実施形態において、前記画像取得装置７４１は、複数のカメラ（図示せず）と、複数の偏光子（図示せず）と、を含んでもよく、前記偏光子の各々は、１つの前記カメラに設けられている。複数の前記カメラの構造、パラメータおよび配置は、いずれも同じであり、前記カメラは、前記無人機１００の降着目的地の物体表面画像情報を取得するために用いられる。前記偏光子の各々は、対応する前記カメラに設けられており、前記カメラのレンズを覆う。複数の前記偏光子の偏光角は互いに異なる。前記無人機１００が降着しようとしているときに、前記降着目的地の物体の直射光および/または反射光が前記偏光子を介して前記カメラのレンズ内に投射される。通常の場合、植被、土壌、泥の地面などの固形物体の直射および/または反射の光線は比較的安定しており、この光線が複数の前記偏光子を通過した偏光も比較的安定している。水などの液体表面が反射する光は、液体表面の波紋の存在により波動が生じるため、前記液体表面が反射する光が複数の前記偏光子を通過した偏光には、揺らぎの差が存在する。そのため、前記画像取得装置７４１は、これにより前記降着目的地の物体のタイプを判断する。前記カメラおよび前記偏光子の数は、２個以上であってもよく、例えば、２個、３個、４個、５個、６個、・・・などであってもよい。
前記無人機１００を操縦するユーザが前記無人機１００の水面への降着を制御するとき、上記降着面検出アセンブリ７４および/または検出過程を省略することができ、前記無人機１００が水面に降着する過程は、前記メインコントローラ７２が水面へ降着する制御コマンドを受信した後、前記動力装置３０および前記離着陸装置５０を制御して水上降着モードに切り替える。
前記画像センサ７４３は、前記画像取得装置７４１が取得した画像情報および前記物体タイプの判断結果を前記メインコントローラ７２に返送して、前記メインコントローラ７２が前記動力装置３０および前記離着陸装置５０を制御して降着目的地の物体タイプに適した作業状態に切り替えるようにする。
前記画像センサ７４３も省略し、前記画像取得装置７４１が取得した画像情報および前記物体タイプの判断結果を前記メインコントローラ７２に直接伝送することができる。または、前記画像センサ７４３を、前記画像取得装置７４１とともに集積する。
前記距離センサ７４５は、前記無人機１００と前記降着目的地の物体表面との間の距離を検出し、前記メインコントローラ７２が前記動力装置３０および前記離着陸装置５０を制御して降着目的地の物体タイプに適した作業状態に切り替える準備をする。前記距離センサ７４５は、気圧計、超音波測距センサまたはレーザ測距センサなどであってもよい。前記距離センサ７４５が検出した前記無人機１００と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内にある場合に、前記メインコントローラ７２は前記動力装置３０および前記離着陸装置５０を制御して降着目的地の物体タイプに適した作業状態に切り替える準備をする。
具体的には、前記無人機１００の降着目的地が水面ではない場合、前記無人機１００と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内にあることを前記距離センサ７４５が検出したときに、前記メインコントローラ７２は前記支持機構５２１を制御し前記緩衝機構５２３を駆動して前記ボディ１２から離させて、前記無人機１００降着時の支持とする。
前記無人機１００の降着目的地が水面である場合、前記無人機１００と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内にあることを前記距離センサ７４５が検出したとき、前記メインコントローラ７２は前記接続機構３４１を制御し前記推進装置３４３を駆動して前記ボディ１２から離させ、前記浮遊装置５４を制御し、自ら気体を充満して、前記無人機１００が水面に降着する準備を行う。
前記無人機１００が水面に降着したことを前記距離センサ７４５が検出した後、前記メインコントローラ７２は、作業の必要に応じて、前記回転翼アセンブリ３２の前記装着部材３２１を制御して前記アーム１４に対して所定の角度転動させる。前記回転翼アセンブリ３２は、一部または全部が水中に没し、前記駆動部材３２３は前記プロペラ３２５の転動を駆動して、前記無人機１００が水面で航行して進行するための動力を提供する。複数の前記回転翼アセンブリ３２のすべての回転翼アセンブリ３２は、いずれも一部または全部が水中に没するまで前記アーム１４に対して転動して、前記無人機１００の航行のために動力を提供するか、または、複数の前記回転翼アセンブリ３２の一部の回転翼アセンブリ３２のみが、部分的にまたは全部が水中に没するまで前記アーム１４に対して転動して、前記無人機１００の航行のために動力を提供し、その他の前記回転翼アセンブリ３２は、継続して水面より上で運転し、前記無人機１００の上昇のための浮力を提供して、前記無人機１００が水面で航行する安定性を保証する。または、複数の前記回転翼アセンブリ３２におけるすべての回転翼アセンブリ３２または一部の回転翼アセンブリ３２は、いずれも前記アーム１４に対して所定の角度転動し、かつ水面より上に位置することにより、前記回転翼アセンブリ３２のプロペラ３２５の回転軸線が水面にほぼ平行し、前記回転翼アセンブリ３２の前記プロペラ３２５が転動するときに、空気の逆推力によって前記無人機１００が水面で航行することができ、前記回転翼アセンブリ３２のプロペラ３２５の回転軸線も、水面に対して傾斜して設けられている。
前記深さ検出器７４７は、前記無人機１００の降着目的地が水面である場合に、前記降着目的地の水深を検出する。具体的には、前記深さ検出器７４７は、水深探測器計である。前記降着目的地の水深が予め設けられた深さの範囲に入ることを前記深さ検出器７４７が検出した場合に、前記降着目的地が浅水領域で、前記無人機１００が水面作業方式で降着するのに適さないと判断し、これにより、前記無人機が比較的浅い水面（路面の水たまり領域など）に降着して衝突するなどの破損を回避する。
その他の実施例において、前記無人機１００は、警報器７４９をさらに含んでもよく、前記警報器７４９は、前記降着目的地が浅水領域であると前記深さ検出器７４７が判断した後、警告信号を発し、前記無人機１００を操縦するユーザは前記警告信号を受信した後、前記無人機１００の降着目的地を再調整することができる。前記警報器７４９は、音声、灯を用いて警報を出してもよく、例えば、前記警報器７４９は、警告灯、ブザーなどの警報装置であってもよい。前記警報器７４９は、情報を用いて警報を出してもよく、例えば、前記降着目的地が浅水領域であると前記深さ検出器７４７が判断した後、前記警報器７４９は、前記無人機１００を操縦するユーザの携帯端末（例えば、リモートコントローラ、携帯型電子装置など）に警報信号（テキスト情報、画像／アイコン情報、画面点滅など）を伝送し、前記無人機１００を操縦するユーザが現在の降着目的地が前記無人機１００の降着に適していないと把握すると、前記無人機１００の降着目的地を再調整することができる。
図５から図８には、本発明の第２の実施形態の無人機２００を示す。第２の実施形態の前記無人機２００の構造は、第１の実施形態の無人機１００の構造とほぼ同じである。異なるのは、前記無人機２００の浮遊装置２５４は、前記ボディ２１２に設けられ、かつ前記ボディ２１２の前記降着装置２５２に近い側に位置しており、前記無人機２００が水上で作業するときの全体の重心を相対的に低くすると、転覆事故が生じにくくなる。第１の実施形態における無人機１００と同じく、第２の実施形態における無人機２００の前記浮遊装置２５４は、固形浮力材料製の浮力板、ガス充填式浮力板であってもよく、底板２５４１と、前記底板２５４１の周縁に設けられた側板２５４３とをさらに含んでもよい。その他の実施例において、前記浮遊装置２５４は、前記ボディ１２の周囲を囲んで設けられた浮き輪であってもよい。本実施例において、前記無人機２００は、降着装置を設けなくてもよい。
図９から図１２には、本発明の第３の実施形態の無人機４００を示す。第３の実施形態の前記無人機４００の構造は、第１の実施形態の無人機１００の構造とほぼ同じである。異なるのは、前記無人機４００の浮遊装置４５４は、前記ボディ４１２に設けられ、かつ前記ボディ４１２の周囲を覆うことにより、前記無人機４００が水上で作業するときの全体の重心を相対的に低くして、転覆事故が生じにくくする。本実施形態において、前記浮遊装置４５４は、前記ボディ４１２の周囲を囲んで設けられた膨張可能な浮き輪である。前記無人機４００が水面に降着する必要がある場合に、前記浮遊装置４５４は、自ら空気を充填して膨張し、無人機４００の降着のために支持準備を行う。前記浮遊装置４５４は、前記ボディ４１２の全部の構造を覆ってもよく、前記ボディ４１２の一部の構造のみを覆ってもよい。前記浮遊装置４５４は、さらに固形浮力材料製の浮き輪であってもよい。本実施例において、前記無人機４００は、降着装置を設けなくてもよい。
図１３に示すように、本発明は、無人機制御システムＳ１をさらに提供し、図１３は、本発明の実施形態における無人機制御システムＳ１の機能ブロック図を示す。前記無人機制御システムＳ１は、上記動力装置３０、離着陸装置５０または制御装置７０において稼働する。具体的には、前記無人機制御システムＳ１は、中央制御モジュール１０１と、離陸制御モジュール１０３と、進行制御モジュール１０５と、環境検出モジュール１０７と、降着制御モジュール１０９と、を含む。さらに、前記制御装置７０は、メモリ（図示せず）をさらに含み、前記無人機制御システムＳ１の各モジュールは、前記メモリの中に保存され、前記制御装置７０によって実行されるプログラム可能なモジュールである。
具体的には次のとおりである。
前記中央制御モジュール１０１は、残りの各モジュールにコマンドを送信することで、各モジュールが共同で作業して、前記無人機１００、２００、４００の離陸、進行または降着を制御する。具体的には、前記中央制御モジュール１０１が離陸、進行または降着の制御コマンドを受信した後、前記コマンドが異なることに基づいて、コマンドを前記離陸制御モジュール１０３、前記進行制御モジュール１０５、前記環境検出モジュール１０７または前記降着制御モジュール１０９に伝送する。
前記離陸制御モジュール１０３は、前記動力装置３０の前記回転翼アセンブリ３２の運転を制御して、前記無人機１００、２００、４００のために離陸の上昇力を提供する。具体的には、前記無人機１００、２００、４００が静止状態にあり、かつ前記中央制御モジュール１０１が離陸制御コマンドを受信したときに、前記離陸制御モジュール１０３は、前記中央制御モジュール１０１から前記離陸制御コマンドを取得し、かつ前記回転翼アセンブリ３２の前記プロペラ３２５を制御し所定の速度で転動させて、前記無人機１００、２００、４００を上昇させる。
前記進行制御モジュール１０５は、前記動力装置３０の運転を制御し、前記無人機１００、２００、４００を空中で飛行、空中で停止または水面で航行、停止させる。具体的には、前記無人機１００、２００、４００が離陸した後、前記中央制御モジュール１０１が進行制御コマンド（例えば、加速、減速、前進、後退、方向転換など）を受信したときに、前記進行制御モジュール１０５は、前記中央制御モジュール１０１から前記進行制御コマンドを取得し、前記回転翼アセンブリ３２の前記プロペラ３２５を制御し所定の速度／加速度で転動させて、前記無人機１００、２００、４００を空中で飛行させる作業を実現する。または、前記無人機１００、２００、４００が水上に降着した後、前記中央制御モジュール１０１が進行制御コマンド（例えば、加速、減速、前進、後退、方向転換など）を受信したときに、前記進行制御モジュール１０５は、前記中央制御モジュール１０１から前記進行制御コマンドを取得し、前記推進アセンブリ３４の前記推進装置３４３を制御し所定の速度／加速度で運転させて、前記無人機１００、２００、４００を水上で航行させる作業を実現する。
前記環境検出モジュール１０７は、前記無人機１００、２００、４００の降着目的地の物体タイプを検出し、前記離着陸装置５０が降着目的地の異なる物体タイプに基づいて陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替えることができる。具体的には、前記無人機１００、２００、４００の空中飛行過程において、前記中央制御モジュール１０１が降着制御コマンドを受信したときに、前記環境検出モジュール１０７は、前記中央制御モジュール１０１から前記降着制御コマンドを取得して、前記降着面検出アセンブリ７４を制御・検出させ、かつ前記無人機１００、２００、４００の降着目的地の物体タイプを判断し、判断結果を前記降着制御モジュール１０９に伝送することにより、前記降着制御モジュール１０９が前記離着陸装置５０を制御して陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替えるようにする。
前記降着制御モジュール１０９は、前記離着陸装置５０を制御して陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替える。前記降着制御モジュール１０９は、水上降着制御ユニット１０９１および陸地降着制御ユニット１０９２を含み、前記水上降着制御ユニット１０９１は、前記浮遊装置５４、２５４、４５４の稼働を制御して、前記無人機１００、２００、４００が水上に降着するための準備を行う。前記陸地降着制御ユニット１０９２は、前記降着装置５２、２５２、４５２の稼働を制御して、前記無人機１００、２００、４００が水面以外の目的地に降着するための準備を行う。
具体的には、前記降着制御モジュール１０９は、前記環境検出モジュール１０７が発した前記無人機１００、２００、４００の降着目的地の物体タイプを受信し、前記物体タイプに基づいて前記離着陸装置５０の切り替えを制御する。前記無人機１００、２００、４００の降着目的地が、降着に適した水面である場合、前記無人機１００、２００、４００と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内にあると前記距離センサ７４５が検出したときに、前記水上降着制御ユニット１０９１は前記接続機構３４１を制御し前記推進装置３４３を駆動して前記ボディ１２から離させ、かつ前記浮遊装置５４を制御し自ら気体を充填して、前記無人機１００が水面に降着するための準備を行う。前記無人機１００、２００、４００の降着目的地が水面ではない場合、前記無人機１００、２００、４００と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内にあることを前記距離センサ７４５が検出したときに、前記陸地降着制御ユニット１０９２は前記支持機構５２１を制御し前記緩衝機構５２３を駆動して前記ボディ１２から離させて、前記無人機１００降着時の支持とし、前記無人機１００、２００、４００が順調に降着できるようにする。
図１４に示すように、本発明は、無人機降着制御方法をさらに提供し、図１４は、本発明の実施形態における無人機降着制御方法のフロー概略図を示す。前記無人機降着制御方法は、次のステップを含む。
ステップＳ１０１：無人機降着制御コマンドを受信する。具体的には、前記無人機１００、２００、４００の空中飛行過程において、前記中央制御モジュール１０１が前記降着制御コマンドを受信し、前記降着制御コマンドを前記進行制御モジュール１０５および前記環境検出モジュール１０７に伝送する。
ステップＳ１０２：前記無人機の位置を測位し、降着目的地を予め判断する。具体的には、前記環境検出モジュール１０７は、前記地磁気センサおよび前記衛星測位装置を制御して前記無人機１００、２００、４００のリアルタイム方位を測位するようにし、かつ前記無人機１００、２００、４００の降着目的地の地理的位置および環境状况を予め判断する。
ステップＳ１０３：前記動力装置３０の稼働を制御して、前記無人機の飛行高度を下げる。具体的には、前記進行制御モジュール１０５は、前記中央制御モジュール１０１から前記降着制御コマンドを取得した後、前記動力装置３０の前記回転翼アセンブリ３２を制御して所定の速度／加速度で運転させて、前記無人機全体の飛行高度を下げる。
ステップＳ１０５：前記無人機と前記降着目的地との間の距離が予め設けられた範囲内に入るか否かを判断する。具体的には、前記環境検出モジュール１０７は、前記降着面検出アセンブリ７４の前記距離センサ７４５を制御して前記無人機１００、２００、４００と前記降着目的地との間の距離を検出するようにし、前記距離が予め設けられた範囲内にあると判断した場合には、ステップＳ１０７を実行し、そうでない場合には、ステップＳ１０３を実行する。
前記距離センサ７４５は、前記無人機と前記降着目的地との間の距離をリアルタイムに検出してもよく、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を、間隔をあけて検出してもよい。前記距離センサ７４５の２回の検出の間の時間間隔は、１秒、２秒、３秒・・・であってもよく、０．１秒、０．２秒、０．３秒・・・であってもよく、１ミリ秒、２ミリ秒、３ミリ秒・・・であってもよく、その他のいかなる値であってもよい。
ステップＳ１０７：前記無人機の降着目的地の物体表面が水面などの液体表面であるか否かを判断する。具体的には、前記環境検出モジュール１０７は、前記中央制御モジュール１０１から前記降着制御コマンドを取得し、かつ前記無人機１００、２００、４００降着目的地の物体表面が水面などの液体表面であるか否かを前記降着面検出アセンブリ７４が検出するように制御し、判断結果を前記降着制御モジュール１０９に伝送する。降着目的地の物体表面が水面などの液体表面である場合には、ステップＳ１０８を実行し、そうでない場合には、ステップＳ１１３を実行する。
前記無人機１００が水面に降着するよう前記無人機１００を操縦するユーザが制御する場合、すなわち、ステップＳ１０１において、前記中央制御モジュール１０１が水上降着の制御コマンドを受信した場合、ステップＳ１０７の判断過程を省略し、ステップＳ１０８を直接実行してもよい。
ステップＳ１０８：前記降着目的地の水深が前記無人機１００、２００、４００の降着に適しているか否かを判断する。具体的には、前記深さ検出器７４７は前記環境検出モジュール１０７を制御して前記降着目的地の水深を検出させ、前記降着目的地の水深が予め設けられた深さの範囲に入らない場合には、前記降着目的地が前記無人機１００、２００、４００の降着に適した水面であると判断し、かつステップＳ１０９を実行し、前記降着目的地の水深が予め設けられた深さの範囲に入る場合には、前記降着目的地が前記無人機１００、２００、４００の降着に適さない浅水領域であると判断し、かつステップＳ１１５を実行する。
ステップＳ１０９：前記浮遊装置５４、２５４、４５４の稼働を制御して、前記無人機１００、２００、４００が水上に降着するための準備を行う。具体的には、前記降着制御モジュール１０９の前記水上降着制御ユニット１０９１は前記接続機構３４１を制御し前記推進装置３４３を駆動して前記ボディ１２から離させ、かつ前記浮遊装置５４を制御して自ら気体を充満して、前記無人機１００が水面に降着するための準備を行う。
ステップＳ１１１：前記回転翼アセンブリ３２の稼働を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げる。具体的には、前記進行制御モジュール１０５は前記動力装置３０の前記回転翼アセンブリ３２を制御して所定の速度／加速度で運転させ、前記無人機が目的地に降着するまで前記無人機全体の飛行高度を下げる。
ステップＳ１１３：前記降着装置５２、２５２、４５２の稼働を制御して、前記無人機１００、２００、４００が水面以外の目的地に降着するための準備を行う。具体的には、前記降着制御モジュール１０９の前記陸地降着制御ユニット１０９２が前記支持機構５２１を制御し前記緩衝機構５２３を駆動して前記ボディ１２から離させ、前記無人機１００降着時の支持とし、前記無人機１００、２００、４００が順調に降着し、かつステップＳ１１１を実行する。
ステップＳ１１５：警告信号を発して、前記無人機１００、２００、４００が降着制御コマンドを実行しないように制御し、かつ降着目的地を調整する。具体的には、前記中央制御モジュール１０１は、前記警報器７４９を制御して降着に適さない警告信号を発させ、前記降着制御モジュール１０９は前記離着陸装置５０の制御を停止し、前記進行制御モジュール１０５は、前記無人機１００、２００、４００を制御して空中作業を継続させ、前記中央制御モジュール１０１は前記ユーザの再降着のコマンドを受信した後、ステップＳ１０１を実行する。
図１５から図１６に示すように、本発明は、無人機制御方法をさらに提供し、前記無人機制御方法は、無人機離陸制御方法、無人機進行制御方法および上記無人機降着制御方法を含み、具体的には次のとおりである。
前記無人機離陸制御方法において、
ステップＳ２０１：無人機離陸制御コマンドを受信する。具体的には、前記無人機は、セルフチェック装置をさらに含み、前記無人機制御システムは、セルフチェックモジュールをさらに含み、前記セルフチェックモジュールは、前記セルフチェック装置において稼働し、前記中央制御モジュール１０１は、前記離陸制御コマンドを受信し、前記離陸制御コマンドをセルフチェックモジュールに伝送する。
ステップＳ２０３：無人機の稼働状態をチェックする。具体的には、前記セルフチェックモジュールは、前記セルフチェック装置を制御して前記無人機の稼働状態をチェックして、前記無人機が飛行に適した状態にあることを確定する。例えば、前記セルフチェックモジュールは、前記セルフチェック装置を制御して前記無人機のバッテリー電力量が十分であるか否か、各電気素子間の接続が良好であるか否かなどをチェックして、前記無人機の飛行の安全上のリスクを排除する。前記無人機の稼働状態が飛行に適していると判断した場合には、前記離陸制御コマンドを前記離陸制御モジュール１０３に伝送して、ステップＳ２０５を実行し、前記無人機の稼働状態が飛行に適していないと判断した場合には、終了する。
ステップＳ２０５：前記動力装置３０の稼働を制御して、前記無人機の飛行高度を上昇させる。具体的には、前記離陸制御モジュール１０３は、前記セルフチェックモジュールから前記離陸制御コマンドを取得した後、前記動力装置３０の前記回転翼アセンブリ３２を制御して所定の速度／加速度で運転させて、前記無人機全体の飛行高度を上昇させる。
前記無人機進行制御方法において：
ステップＳ３０１：無人機進行制御コマンドを受信する。具体的には、前記無人機が離陸し所定の高度に達した後、前記中央制御モジュール１０１が前記進行制御コマンドを受信して、前記進行制御コマンドを前記進行制御モジュール１０５に伝送する。前記進行制御コマンドは、高度上昇、高度低下、前進、後退、方向転換、ピッチング、ヨーイング、加速、減速などを含むが、これらに限定されない。
ステップＳ３０２：前記動力装置３０の稼働を制御して、前記無人機を連動して飛行任務を実行する。具体的には、前記進行制御モジュール１０５は、前記動力装置３０の前記回転翼アセンブリ３２を制御して所定の速度／加速度で運転させて、前記無人機全体を連動して対応する飛行任務を実行する。
前記無人機降着制御方法において、前記無人機降着制御方法は、上述した無人機降着制御方法とほぼ同じであり、文章が長くならないように、本明細書では詳しく述べない。
本発明の無人機、無人機制御システム、無人機降着制御方法、および無人機制御方法は、降着面検出装置により前記無人機降着目的地の物体タイプを検出し、前記物体タイプに基づいて前記離着陸装置を制御して、該物体タイプに適した作業状態を切り替える。前記降着目的地が水面などの液体表面であることを前記降着面検出装置が検出した場合、前記離着陸装置の前記浮遊装置を制御し空気を充填して膨張した準備状態にし、または前記離着陸装置を制御して浮力支持状態にし、これにより、前記無人機は前記液体表面に順調に降着することができ、前記液体において航行できる。そのため、前記無人機は、空中を飛行、または水中を航行することができる。
前記無人機１００、２００、４００が水上で作業するときに、前記回転翼アセンブリ３２または前記推進アセンブリ３４のいずれかにより単独で進行の動力が提供されてもよく、前記回転翼アセンブリ３２または前記推進アセンブリ３４により共同で進行のための動力が提供されてもよい。
前記回転翼アセンブリ３２の数は、前記アーム１４の数と異なっていてもよく、例えば、前記回転翼アセンブリ３２の数は、前記アーム１４の数よりも少なくてもよく、または、前記回転翼アセンブリの数は、前記アーム１４の数よりも多くてもよい。前記アーム１４の数は、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個・・・などである。同様に、複数の前記回転翼アセンブリ３２および複数の前記アーム１４の設置方式は、上文に記載したものに１つ１つ対応して設置することに限定されず、例えば、複数の前記アーム１４のうちの１つまたは複数に前記回転翼アセンブリ３２を設けてもよく、複数の前記アーム１４の１つまたは複数に前記回転翼アセンブリ３２を設けなくてもよく、１つまたは複数の前記回転翼アセンブリ３２を同じ前記アーム１４に設けてもよい。
一部の実施形態において、前記接続機構３４１は、シリンダー機構であってもよい。具体的には、前記接続機構３４１は直線往復式シリンダーであり、シリンダー体と、前記シリンダー体に設けられた駆動棒と、を含み、前記シリンダー体は、前記ボディ１２に設けられており、前記駆動棒は、前記推進装置３４３を接続する。前記シリンダー体は、前記駆動棒を駆動して前記推進装置３４３を運動させ、前記推進装置３４３を前記ボディ１２から相対的に離させ、または前記ボディ１２に近接させる。
その他の実施例において、前記接続機構３４１は、ボイスコイルモータであってもよく、前記推進装置３４３は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられ、前記ボイスコイルモータの駆動の下で前記ボディ１２から相対的に離され、または前記ボディ１２に近接させる。前記接続機構３４１は、リニアモータであってもよく、前記推進装置３４３は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータの駆動の下で前記ボディ１２から相対的に離され、または前記ボディ１２に近接させる。
もう１つの実施例において、前記接続機構３４１は、電磁石機構であってもよい。具体的には、前記電磁石機構は、電磁石と、永久磁石と、リニアガイドと、を含む。前記リニアガイドは、前記ボディ１２に固定されており、前記推進装置３４３は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられている。前記電磁石および前記永久磁石の一方を前記ボディ１２に装着し、他方を前記推進装置３４３に装着する。前記電磁石上の電流の方向を制御することにより、前記永久磁石を引き寄せ、または反発させ、前記推進装置３４３を前記リニアガイドに沿って運動させて、前記ボディ１２から相対的に離させ、または前記ボディ１２に近接させる。
もう１つの実施例において、前記接続機構３４１は、ねじ棒ナット機構であってもよい。具体的には、前記接続機構３４１は、電動機と、ねじ棒と、ナットと、を含んでもよい。前記電動機は、前記ボディ１２に固着され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記推進装置３４３に固接されている。前記電動機は前記ねじ棒の転動を駆動するときに、前記ねじ棒は、前記ナットにより前記推進装置３４３を駆動して、前記ボディ１２から相対的に離させ、または前記ボディ１２に近接させる。
もう１つの実施例において、前記接続機構３４１は、ピニオンラック機構であっても。具体的には、前記ピニオンラック機構は、電動機と、ピニオンと、ラックと、を含んでもよい。前記電動機は、ボディ１２に装着され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動端に装着され、前記ラックは前記ピニオンと噛合する。前記推進装置３４３は、前記ラックに装着されている。前記電動機が前記ピニオンの転動を駆動するときに、前記ピニオンは、前記ラックにより前記推進装置３４３を駆動して、前記ボディ１２から相対的に離させ、または前記ボディ１２に近接させる。
その他の実施形態において、前記接続機構３４１は、リンク機構などであってもよく、さらに上記接続機構以外のその他の機械構造であってもよく、前記接続機構３４１は前記推進装置３４３を駆動して、前記ボディ１２から相対的に離させ、または前記ボディ１２に近接させる。前記接続機構３４１は、さらに上記伸縮構造以外の接続構造に設計してもよく、例えば、前記接続機構３４１は、伸縮不可能な構造であってもよく、前記推進装置３４３は、前記接続機構３４１を介して前記ボディ１２に設けられ、前記無人機１００が水面を航行して進行するための動力を提供する。
前記無人機１００、２００、４００が、水上作業状態または作業していない静止状態にある場合には、前記接続機構３４１は、展開状態であってもよく、収容状態にあってもよく、前記無人機全体の作業状况に影響を及ぼさない場合、前記接続機構３４１の展開または収容状態は、必要に応じて調整することができる。
前記無人機１００、２００、４００が水上に降着しようとするときに、前記制御装置７０は、前記接続機構３４１を制御して前記無人機１００、２００、４００が降着する前に展開させてもよく、前記接続機構３４１を制御して前記無人機１００、２００、４００が降着した後に展開させてもよい。
前記支持機構５２１の構造は、前記接続機構３４１の構造と同じであってもよく、すなわち、前記支持機構５２１は、上記のシリンダー機構、ボイスコイルモータ、電磁石機構、ねじ棒ナット機構またはピニオンラック機構のいずれか１種類であってもよく、リンク機構などの、その他の機械構造であってもよく、前記支持機構５２１が前記緩衝機構５２３を駆動して、前記ボディ１２から相対的に離させ、または前記ボディ１２に近接すればよい。前記支持機構５２１は、さらに上記伸縮構造以外の支持構造に設計されてもよく、例えば、前記支持機構５２１は、伸縮不可能な構造であってもよく、前記緩衝機構５２３は、前記支持機構５２１を介して前記ボディ１２に設けられる。
前記無人機１００、２００、４００が、空中作業状態または作業していない静止状態にある場合には、前記支持機構５２１は、展開状態にあってもよく、収容状態にあってもよく、前記無人機全体の作業状况に影響を及ぼさない場合、前記支持機構５２１の展開または収容状態は、必要に応じて調整することができる。
前記距離センサ７４５は、上記の気圧計、超音波測距センサまたはレーザ測距センサなどのセンサ形式に限定されず、さらにその他の距離計測装置であってもよい。例えば、前記距離センサ７４５は、視覚センサであってもよく、前記視覚センサは、前記降着目的地の表面画像を取得し、かつ前記表面画像を解析することにより、前記無人機の飛行高度を知ることができ、すなわち、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を知ることができる。
本発明の実施形態において、前記無人機は、スチルカメラ、ビデオカメラなどの撮影装置を搭載して空撮作業を行うための回転翼航空機である。前記無人機は、さらに地図作成、災害調査および救援、空中モニタリング、送電線の巡視などの作業に用いられる。同様に、前記無人機は、さらに固定翼航空機であってもよい。
本発明の無人機は、湖、河川、海などの水面に降着することもでき、その他の適切な液体表面に降着することもできる。例えば、前記無人機は溶液反応の実験のモニタリングに用いられる場合、前記溶液の表面に降着および/または航行することができ、または前記無人機は油液表面に降着および/または航行して、油液品質のモニタリング、油液サンプルの取得などの作業を実行する。
以上の実施形態は、本発明の技術手法を説明するためにのみ用いられ、限定するためのものではなく、以上の実施形態を参照して本発明について詳細に説明しているにもかかわらず、当業者が、本発明の技術手法に対して修正または同等の変更を行うことは、いずれも本発明の技術手法の趣旨および範囲を逸脱しないことを理解できるはずである。
１００、２００、４００ 無人機
１０ 機体
１２ ボディ
１４ アーム
３０ 動力装置
３２ 回転翼アセンブリ
３２１ 装着部材
３２３ 駆動部材
３２５ プロペラ
３４ 推進アセンブリ
３４１ 接続機構
３４３ 推進装置
５０ 離着陸装置
５２、２５２ 降着装置
５２１ 支持機構
５２３ 緩衝機構
５４、２５４、４５４ 浮遊装置
５４１、２５４１ 底板
５４３、２５４３ 側板
７０ 制御装置
７２ メインコントローラ
７３ 測位アセンブリ
７４ 降着面検出アセンブリ
７４１ 画像取得装置
７４３ 画像センサ
７４５ 距離センサ
７４７ 深さ検出器
７４９ 警報器
Ｓ１ 無人機制御システム
１０１ 中央制御モジュール
１０３ 離陸制御モジュール
１０５ 進行制御モジュール
１０７ 環境検出モジュール
１０９ 降着制御モジュール
１０９１ 水上降着制御ユニット
１０９２ 陸地降着制御ユニット

Claims (42)

  1. 機体と、前記機体に接続された動力装置と、を備える無人機であって、前記機体に設けられた制御装置および離着陸装置をさらに備え、前記動力装置および前記離着陸装置は、それぞれ前記制御装置に電気的に接続され、前記制御装置は、降着制御コマンドを受信したときに、前記動力装置および前記離着陸装置を制御して陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替えることを特徴とする無人機。
  2. 前記制御装置は、メインコントローラを備え、前記メインコントローラは、陸地降着制御コマンドを受信したときに、前記動力装置および前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の無人機。
  3. 前記制御装置は、メインコントローラを備え、前記メインコントローラは、水上降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して浮力支持状態の水上降着モードに切り替え、かつ前記動力装置を制御して前記無人機全体を水面に降着させることを特徴とする請求項１に記載の無人機。
  4. 前記制御装置は、距離センサを備え、前記距離センサは、前記無人機と前記水面との間の距離を検出し、前記メインコントローラが前記距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせることを特徴とする請求項３に記載の無人機。
  5. 前記距離センサが前記無人機と前記水面との間の距離が予め設けられた範囲内であると判断した場合に、前記メインコントローラが前記距離に基づいて前記離着陸装置を制御し降着準備状態にさせることを特徴とする請求項４に記載の無人機。
  6. 前記制御装置は、深さ検出器をさらに備え、前記深さ検出器は、水の深さを検出し、前記メインコントローラは、検出した深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、前記動力装置を制御して前記無人機全体を降着させないことを特徴とする請求項３に記載の無人機。
  7. 警報器をさらに備え、前記警報器は、この深さが予め設けられた深さの範囲内に入ると前記深さ検出器が判断した場合に、降着目的地が降着に好ましくないことを示す警告信号を、前記無人機を操縦するユーザに発することを特徴とする請求項６に記載の無人機。
  8. 前記警報器は、警告灯、ブザーまたは電子情報送信器であることを特徴とする請求項７に記載の無人機。
  9. 前記機体は、ボディを備え、前記離着陸装置および前記動力装置はいずれも前記ボディに設けられており、前記離着陸装置は、浮遊装置を備え、前記浮遊装置は、前記無人機が水面に降着して航行するときに、浮力を提供して支持することができることを特徴とする請求項１−８のいずれか一項に記載の無人機。
  10. 前記浮遊装置は、ガス充填式浮力板、または固形浮力材料製の浮力板、または底板と、前記底板周縁に設けられた側板とを備え、前記底板と前記側板との間は所定の夾角をなすもの、であることを特徴とする請求項９に記載の無人機。
  11. 前記浮遊装置は、底板と、前記底板周縁に設けられた側板と、を備え、前記底板と前記側板との間は所定の夾角をなし、
    前記側板は、前記底板に調節可能に装着され、前記底板と前記側板との間の夾角は調節可能であり、
    前記底板は、前記ボディに調節可能に接続され、前記底板と前記ボディとの間の夾角は調節可能であることを特徴とする請求項９に記載の無人機。
  12. 前記離着陸装置は、前記ボディに設けられた降着装置をさらに備え、前記浮遊装置は、前記降着装置に設けられていることを特徴とする請求項９−１１のいずれか一項に記載の無人機。
  13. 前記降着装置は、前記ボディに設けられた支持機構と、前記支持機構に設けられた緩衝機構と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の無人機。
  14. 前記緩衝機構は、弾性材料製の緩衝部材であることを特徴とする請求項１３に記載の無人機。
  15. 前記支持機構は、伸縮可能な支持構造であり、前記支持機構は、前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させることを特徴とする請求項１３に記載の無人機。
  16. 前記支持機構は、シリンダーであり、前記緩衝機構は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    ボイスコイルモータであり、前記緩衝機構は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    リニアモータであり、前記緩衝機構は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記緩衝機構を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を備え、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記緩衝機構は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記緩衝機構に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石上の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記緩衝機構を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    電動機と、ねじ棒と、ナットと、を備え、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記緩衝機構に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記緩衝機構を運動させるもの、または、
    電動機と、ピニオンと、ラックと、を備え、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記緩衝機構は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記緩衝機構 を運動させるもの、であることを特徴とする請求項１５に記載の無人機。
  17. 前記動力装置は、推進装置をさらに備え、前記推進装置は、前記ボディに接続されて、前記無人機の水面での航行のために動力を提供することを特徴とする請求項９に記載の無人機。
  18. 前記推進装置は、ウォータジェット推進装置、プロペラ推進装置、球面モータ推進装置の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１７に記載の無人機。
  19. 前記動力装置は、接続機構をさらに備え、前記推進装置は、前記接続機構により前記ボディに接続され、前記接続機構は、伸縮可能な接続構造であり、前記接続機構は、前記推進装置を駆動して前記ボディから離させ、または前記ボディに近接させることができることを特徴とする請求項１７に記載の無人機。
  20. 前記接続機構は、シリンダーであり、前記推進装置は、前記シリンダーの駆動棒に設けられており、前記シリンダーは、前記駆動棒により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    ボイスコイルモータであり、前記推進装置は、前記ボイスコイルモータの駆動端に設けられており、前記ボイスコイルモータは、前記駆動端により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    リニアモータであり、前記推進装置は、前記リニアモータの可動子に設けられており、前記リニアモータは、前記可動子により前記推進装置を駆動して前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    リニアガイドと、電磁石と、永久磁石と、を備え、前記リニアガイドは、前記ボディに接続され、前記推進装置は、前記リニアガイドに摺動可能に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の一方が、前記推進装置に設けられており、前記電磁石および前記永久磁石の他方が前記ボディに設けられており、前記電磁石の電流の方向を制御することにより、前記電磁石に前記永久磁石を引き寄せ、または反発させて、前記推進装置を前記リニアガイドに沿って前記ボディから相対的に離させ、または前記ボディに近接させるもの、または、
    電動機と、ねじ棒と、ナットと、を備え、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ねじ棒は、前記電動機の駆動軸に共軸固接され、前記ナットは、前記ねじ棒上に被せられ、かつ前記推進装置に接続され、前記電動機は、前記ねじ棒を駆動して転動させ、前記ねじ棒は、前記ナットと螺合して前記ナットを前記ねじ棒に対して移動させ、前記ナットは、前記推進装置を運動させるもの、または、
    電動機と、ピニオンと、ラックと、を備え、前記電動機は、前記ボディに接続され、前記ピニオンは、前記電動機の駆動軸に接続し、前記ラックは、前記ピニオンと噛合し、前記推進装置は、前記ラックに装着され、前記電動機は、前記ピニオンを駆動して転動させ、前記ピニオンは、前記ラックを水平移動させ、前記ラックは、前記推進装置を運動させるもの、であることを特徴とする請求項１９に記載の無人機。
  21. 前記動力装置は、回転翼アセンブリをさらに備え、前記回転翼アセンブリは、前記ボディに転動可能に接続され、前記無人機が空中で作業するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリの運転を制御して、前記無人機の空中での飛行のために動力を提供し、前記無人機が水面を航行するときに、前記制御装置は、前記回転翼アセンブリを制御して前記ボディに対して所定の角度に転動し運転させることにより、前記無人機の航行のために動力を提供することを特徴とする請求項９に記載の無人機。
  22. 前記機体は、前記ボディに設けられた複数のアームをさらに備え、前記回転翼アセンブリは複数であり、複数の前記アームは、前記ボディの周囲を囲んで設けられており、前記回転翼アセンブリの各々が、前記アームに転動可能に装着されていることを特徴とする請求項２１に記載の無人機。
  23. 前記回転翼アセンブリは、前記アームに転動可能に設けられた装着部材を備え、前記制御装置は、前記アームに対する前記装着部材の転動を制御することができることを特徴とする請求項２２に記載の無人機。
  24. 前記回転翼アセンブリは、駆動部材とプロペラとをさらに備え、前記駆動部材は、前記装着部材に設けられており、前記プロペラは、前記駆動部材に設けられていることを特徴とする請求項２３に記載の無人機。
  25. 前記制御装置は、衛星測位装置をさらに備え、前記衛星測位装置は、前記無人機が所在する地理的位置をリアルタイムに追跡することを特徴とする請求項１−２４のいずれか一項に記載の無人機。
  26. 前記制御装置は、地磁気センサをさらに備え、前記地磁気センサは、前記無人機の進行方向をリアルタイムに追跡して、前記衛星測位装置と共同で前記無人機の地理的方位情報を確定することを特徴とする請求項２５に記載の無人機。
  27. 制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で稼働する無人機制御システムであって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御して、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられ、
    前記無人機の離陸、進行または降着の制御コマンドを受信する中央制御モジュールと、
    前記中央制御モジュールが降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して降着目的地に対応する陸地降着モードまたは水上降着モードに切り替える降着制御モジュールと、
    を含む無人機制御システム。
  28. 前記降着制御モジュールは、水上降着制御ユニットを備え、前記水上降着制御ユニットは、前記中央制御モジュールが水上降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して水上降着モードに切り替えることを特徴とする請求項２７に記載の無人機制御システム。
  29. 前記降着制御モジュールは、陸地降着制御ユニットをさらに備え、前記陸地降着制御ユニットは、前記中央制御モジュールが陸地降着制御コマンドを受信したときに、前記離着陸装置を制御して陸地降着モードに切り替えることを特徴とする請求項２８に記載の無人機制御システム。
  30. 環境検出モジュールをさらに備え、前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出した距離が予め設けられた距離範囲に入ると判断した場合には、前記降着制御モジュールが前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替えることを特徴とする請求項２９に記載の無人機制御システム。
  31. 前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、進行制御モジュールが、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げることを特徴とする請求項３０に記載の無人機制御システム。
  32. 前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離をリアルタイムに検出することを特徴とする請求項３１に記載の無人機制御システム。
  33. 前記環境検出モジュールは、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を、間隔をあけて検出することを特徴とする請求項３１に記載の無人機制御システム。
  34. 前記環境検出モジュールは、前記中央制御モジュールが水上降着制御コマンドを受信した後、水の深さを検出し、検出した深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記降着制御モジュールが前記離着陸装置の動作を制御しないことを特徴とする請求項３１に記載の無人機制御システム。
  35. 離陸制御モジュールをさらに備え、前記離陸制御モジュールは、前記中央制御モジュールが離陸制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御して前記無人機を上昇させ離陸させることを特徴とする請求項２７−３４のいずれか一項に記載の無人機制御システム。
  36. セルフチェックモジュールをさらに備え、前記無人機は、セルフチェック装置をさらに備え、前記セルフチェックモジュールは、前記中央制御モジュールが前記離陸制御コマンドを受信した後、前記セルフチェック装置を制御して前記無人機の稼働状態をチェックするようにし、前記無人機の状態が飛行に適していると判断した場合に、前記離陸制御モジュールが前記動力装置の運転を制御し、前記無人機を上昇させ離陸させることを特徴とする請求項３５に記載の無人機制御システム。
  37. 進行制御モジュールをさらに備え、前記進行制御モジュールは、前記中央制御モジュールが進行制御コマンドを受信したときに、前記動力装置の運転を制御することにより、前記無人機が空中を飛行し、または水面を航行することを特徴とする請求項３５に記載の無人機制御システム。
  38. 制御装置と、動力装置と、離着陸装置と、を含む無人機上で用いられる無人機制御方法であって、前記制御装置は、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機のために動力を提供し、前記離着陸装置の運動を制御して、前記無人機降着時の支持としてさらに用いられ、
    前記無人機制御方法は、
    無人機降着制御コマンドを受信するステップと、
    前記降着制御コマンドに基づいて、前記離着陸装置を制御して水上降着モードまたは陸地降着モードに切り替えるステップと、
    前記動力装置の運転を制御して、目的地に降着するまで前記無人機の飛行高度を下げるステップと、
    を含む無人機制御方法。
  39. 前記制御コマンドが水上降着制御コマンドであると判断した場合に、水の深さを検出し、検出された深さが予め設けられた深さの範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置の動作を制御しないことを特徴とする請求項３８に記載の無人機制御方法。
  40. 前記離着陸装置を制御して降着モードに切り替える前に、前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出し、検出された距離が予め設けられた距離の範囲に入ると判断した場合に、前記離着陸装置を制御して降着モードを切り替えることを特徴とする請求項３８に記載の無人機制御方法。
  41. 前記無人機と前記降着目的地との間の距離が前記予め設けられた距離の範囲に入らないと判断した場合に、前記動力装置の運転を制御して、前記無人機の飛行高度を下げることを特徴とする請求項４０に記載の無人機制御方法。
  42. 前記無人機と前記降着目的地との間の距離を検出するときに、間隔をあけて検出するまたはリアルタイムに検出することを特徴とする請求項４１に記載の無人機制御方法。
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