JP2022517677A - 無人飛行システム及び無人飛行システムに用いられる制御システム - Google Patents

Abstract

本開示は、無人飛行システム（１２）及び無人飛行システムに用いられる制御システムを提供する。前記無人飛行システムは、本体（２０）と、前記本体に接続されるリフティング機構（４０）とを含み、前記リフティング機構は、前記本体の両側にそれぞれ設置された２つのローターアセンブリアーム構造を備え、前記各ローターアセンブリアーム構造はそれぞれ、アーム（７２）と、枢動可能なローターアセンブリ（４２）と、前記ローターアセンブリが枢動軸線を回って枢動するように駆動するためのモータ（８２）と、前記モータを取り付けるためのモータベース（８４）と、を含み、前記アームは１つの端部が本体の片側に枢動可能に接続され、前記アームの別の端部には前記モータベースが枢動可能に設置され、前記モータベースの回転軸線は前記無人飛行システムの重心より高い。前記無人飛行システムは、より長い飛行時間を実現でき且つローターアセンブリの構造がシンプルで、全体の組立てやメンテナンスはいずれもより容易になる。

Description

本開示は、概して無人飛行システム分野に関し、より具体的には、無人飛行システム、特にツインローター無人飛行システム及び無人飛行システムに用いられる制御システムに関する。

従来の無人飛行システム（「無人機」とも称される）は基本的に４、６又は８の偶数個のローターの形態を用い、なぜなら、一般的には、偶数個のローターの無人飛行システムの飛行制御アルゴリズムと運動形態がより簡単であるためであり、各ローターの回転速度を調節することによって、無人航空機の揚力の変化を実現することで、無人飛行システムの姿勢や位置を制御する。しかし、マルチローターの形態を用いるため、従来の無人飛行システムの寸法が比較的大きくなっている。更に、無人飛行システムの総重量が同じである場合、構造が同じであるがローターの寸法が異なる無人飛行システムの効率も異なっている。具体的には、寸法が小さいローターに対して、同様な電力向上を実現するために、寸法が大きいローターの回転はより遅く、且つより少ない電力消費が必要とされ、効率の向上やエネルギー消費の削減という点で好ましい。そのため、従来のマルチローター無人飛行システムに比べて、ツインローター無人飛行システムは優れた飛行効率とより速い動的応答を有する。

一方、従来の無人飛行システム（例えば、４つのローターの無人飛行システム）は、一般的に各ローターの回転速度を調節することによって、無人飛行システムの揚力の変化を実現することで、無人飛行システムの姿勢や位置を制御する。しかし、例えば、４つのローターは、それぞれの回転を駆動するために４台のモータが必要とされ、電力消費量が大きく、現在の電池技術では飛躍的な発展を遂げられないという前提で、その連続航行時間はやはり延長することができない。上記に鑑み、当業者はツインローターにより駆動される無人飛行システムを研究開発してきた。しかし、従来のツインローター無人飛行システムは、構造が複雑で、組立てが極めて手間がかかる。且つ、従来のツインローター無人飛行システムが回転する際、伝動効率が低く、連続航行時間を効果的に延長させることができない。

本開示は、上記技術問題のうちの少なくとも１つを解決するために、例えば、連続航行時間が短く、ローターアセンブリの構造が複雑で、組立てに手間がかかり、水平飛行速度が遅いなどの従来のマルチローター無人飛行システムの欠点を解決できる無人飛行システム、特にツインローター無人飛行システムを提供することを目的とする。同じ電池容量と同じ無人飛行システムの総重量を有する場合、本開示によるツインローター無人飛行システムは、より速い水平飛行速度と、より長い飛行時間を実現でき、且つローターアセンブリの構造がシンプルで、全体の組立てやメンテナンスがより容易になり、更に従来のマルチローター無人飛行システムのように垂直離着陸を実現することができる。

そのため、本開示の第１の態様によれば、無人飛行システムを提供し、前記無人飛行システムは、本体と、前記本体に接続される、且つ前記本体の両側にそれぞれ設置された２つのローターアセンブリアーム構造を備えるリフティング機構と、を含み、前記各ローターアセンブリアーム構造はそれぞれ、１つの端部は本体の片側に枢動可能に接続され、別の端部には回転軸線が前記無人飛行システムの重心より高いモータベースが設置されるアームと、枢動可能なローターアセンブリと、前記ローターアセンブリが枢動軸線を回って枢動するように駆動するためのモータと、前記モータを取り付けるためのモータベースと、を含む。これにより、前記無人飛行システムが飛行する間に、前記ローターアセンブリアーム構造は無人飛行システムの傾転を克服するトルクを供給することで、飛行の安定性を向上させることができる。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記モータベースの回転軸線と無人飛行システムの重心との高さの差は飛行状態にある前記ローターアセンブリの全長の八分の一より大きい。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記モータベースの回転軸線と無人飛行システムの重心との高さの差は飛行状態にある前記ローターアセンブリの全長の４倍より小さい。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記ローターアセンブリアーム構造はアーム展開位置とアーム折畳み位置の間において移動することができ、前記アーム展開位置において、前記２つのローターアセンブリアーム構造のアームと前記本体の横方向軸線とは第１の固定角度をなすように本体の両側に位置し、好ましくは、前記第１の固定角度は０～５５°の範囲にあり、前記アーム折畳み位置において、前記アームはほぼ前記本体の縦方向軸線に対して平行で、前記本体の縦方向軸線と、好ましくは、０～１０°の範囲にある第２の固定角度をなすように本体の両側に位置する。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記アーム展開位置において、前記モータベースの回転軸線は本体の横方向軸線と０～２５°の範囲にある第３の固定角度βをなす。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記モータベースの回転軸線と前記モータの回転軸線との角度は０～９０°の範囲にある。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記ローターアセンブリアーム構造は、それぞれ、前記アーム展開位置において、前記ローターアセンブリアーム構造のアームを、前記本体の横方向軸線と第１の固定角度をなすように前記本体の側面に保持するためのストッパーアセンブリを含む。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記ストッパーアセンブリは、アームストッパー構造、ストッパーブロック及びバネを含み、前記アーム展開位置において、前記バネがストッパーブロックを付勢することによって、前記ストッパーブロックは前記アームストッパー構造に係合することで、前記ローターアセンブリアーム構造の移動を阻止することができる。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記ストッパーアセンブリは、前記ストッパーブロックに接続され、且つ作動される時に、前記バネによる付勢力を克服して前記ストッパーブロックと前記アームストッパー構造との係合を解除するストッパー解除部材を更に含む。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記アームは弾性枢動軸を介して前記本体に接続される。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記アーム展開位置において、前記２つのローターアセンブリアーム構造のアームは一般的にＶ字状をなすように前記本体の両側に設置される。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記ローターアセンブリは、第１の羽根、第２の羽根及び前記第１の羽根と前記第２の羽根を接続するための羽根取付けアセンブリを含み、前記第１の羽根と前記第２の羽根はそれぞれ前記羽根取付けアセンブリの両端に取り付けられ且つ羽根展開位置と羽根折畳み位置の間で枢動することができ、前記展開位置において、前記第１の羽根と前記第２の羽根はそれぞれ異なる方向に沿って方向付けられて羽根取付けアセンブリに取り付けられ、前記羽根折畳み位置において、前記第１の羽根と前記第２の羽根は略同じ方向に沿って方向付けられて羽根取付けアセンブリに取り付けられ、それによって、前記第１の羽根と前記第２の羽根とは少なくとも一部が重なっている。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記羽根取付けアセンブリは相互に固定接続された取付け部材と取付け座を含み、前記第１の羽根と前記第２の羽根の前記羽根取付けアセンブリに近い端部には、それぞれ第１の羽根取付け孔と第２の羽根取付け孔が設置され、前記取付け部材は、前記第１の羽根取付け孔を通過するための第１の取付け柱と前記第２の羽根取付け孔を通過するための第２の取付け柱を含み、よって前記第１と前記第２の羽根は羽根取付けアセンブリに枢動可能に接続される。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記取付け座はネジ山接続を介して前記取付け部材に固定される。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記取付け部材は前記第１の取付け柱が設けられる第１の端部セグメント、前記第２の取付け柱が設けられる第２の端部セグメント及び中間セグメントを含み、前記取付け座は前記第１の取付け柱を収容する第１の収容端部セグメント、前記第２の取付け柱を収容する第２の収容端部セグメント及び収容中間セグメントを含み、前記第１の端部セグメントと第２の端部セグメントは中間セグメントと角度をなし且つ中間セグメントの両側に対称に設置され、前記第１の端部セグメントと第２の収容端部セグメントは収容中間セグメントと角度をなし且つ収容中間セグメントの両側に対称に設置される。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記第１の羽根と前記第２の羽根の前記羽根取付けアセンブリに近い端部は、羽根基準平面とある傾斜角度をなすように構成される。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記ローターアセンブリアーム構造は、前記モータベースを前記アームに接続させる回転機構を更に含み、前記回転機構は、前記アームの内部に設置され、前記モータベースが前記アームに対して回転するように駆動するためのサーボモータと、前記アームの端部に接続され、少なくとも、ハウジングと、前記サーボモータに接続される入力歯車と、固定部を介して前記モータベースに固定接続される出力歯車とを備える歯車伝動機構と、を含む。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記歯車伝動機構は、前記歯車伝動機構のハウジングに固定され且つ入力歯車と出力歯車の間に接続されて伝動を行う少なくとも１つの中間歯車を更に含む。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記ローターアセンブリアーム構造は収容部を含み、前記モータの電源線は前記アームの内部において前記回転機構の外側に沿って延在し、この収容部を貫通して電源に接続される。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記無人飛行システムは無人航空機であり、無人飛行システムは、コントローラから情報を送信及び／又は受信するための通信システムと、前記通信システムから操作コマンドを受信し、この操作コマンドに基づいて無人飛行システムの部材を制御するための処理システムと、映像データを取得するための撮像システムと、無人飛行システムの能動部材に給電するための電源と、を更に含む。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記無人飛行システムは、無人飛行システムに近接する物理空間の画像を記録するために用いられ、少なくとも１つの光学センサを備える光学系を更に含む。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記無人飛行システムは、本体の中心頂部と中心底部に同軸に配置される少なくとも２つの超広角レンズカメラと、前記超広角レンズカメラに接続され、カメラの測定値を記憶するためのメモリと、前記超広角レンズカメラに接続され、リアルタイム又はほぼリアルタイムに画像処理を行うための視覚プロセッサと、を備える障害物検出及び回避システムを更に含む。

本開示の第１の態様によれば、好ましくは、前記障害物検出及び回避システムは、システムの操作を指示する信号をサンプリングするために用いられ、方向センサ、音響学センサ、光学センサ、タッチセンサ、位置センサの少なくとも１つ又は複数を含むセンサを更に含む。

本開示の第２の態様によれば、無人飛行システムに用いられ、上記無人飛行システム及びシステムコントローラを備える制御システムを提供する。

本開示の一好ましい実施例による、無人飛行システム及び無人飛行システムを制御するための装置を含むシステムを示す図である。 本開示の一好ましい実施例による、例示的な無人飛行システムの正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、例示的な光学系の斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、無人飛行システムのブロック図である。 本開示の一好ましい実施例による、無人飛行システムの制御ブロック図である。 本開示の一好ましい実施例による、障害物検出及び回避システムを含む無人飛行システムのブロック図である。 本開示の一好ましい実施例による、折畳み状態にある無人飛行システムの斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、展開状態にある無人飛行システムの正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、展開状態にある無人飛行システムの斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、無人飛行システムの回転機構の分解図である。 本開示の一好ましい実施例による、図１０の回転機構の第１の回転機構の分解図である。 本開示の一好ましい実施例による、図１０の回転機構の第２の回転機構の分解図である。 本開示の一好ましい実施例による、図１０の回転機構の第３の回転機構を示す図である。 本開示の一好ましい実施例による、図１３の第３の回転機構の分解図である。 本開示の一好ましい実施例による、無人飛行システムのローターアセンブリの分解斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、無人飛行システムのローターアセンブリの分解正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、第１の折畳み状態にある無人飛行システムの正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、第２の折畳み状態にある無人飛行システムの正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、前進飛行位置にある無人飛行システム１２の上面図である。 本開示の一好ましい実施例による、後退飛行位置にある無人飛行システム１２の上面図である。 本開示の一好ましい実施例による、ホバリング位置にある無人飛行システム２１２の概略的な上面図である。 本開示の一好ましい実施例による、前進飛行位置にある無人飛行システム２１２の概略的な斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、後退飛行位置にある無人飛行システム２１２の概略的な斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、ホバリング位置にある無人飛行システム２１２の概略的な正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、折畳み状態にある無人飛行システム２１２の概略的な斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、折畳み状態にある無人飛行システム２１２の概略的な正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、折畳み状態にある無人飛行システム２１２の概略的な上面図である。 本開示の一好ましい実施例による、展開状態にある無人飛行システム２１２の概略的な斜視図である。 本開示の一好ましい実施例による、展開状態にある無人飛行システム２１２の概略的な正面図である。 本開示の一好ましい実施例による、ストッパーアセンブリの断面図である。 本開示の一好ましい実施例による、前記ローターアセンブリアーム構造の一部の断面図である。

本開示では、特に明記しない限り、様々な要素を説明するための「第１」、「第２」などの用語の使用は、これらの要素の位置関係、タイミング関係、又は重要性関係を限定することを意図していない。このような用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。いくつかの例では、第1の要素と第2の要素は、要素の同じ例を指すことができ、場合によっては、コンテキストの説明に基づいて、異なる例を指すこともできる。

本開示の様々な例の説明で使用される用語は、特定の例を説明することのみを目的としており、限定することを意図していない。コンテキストが別途に明確に示されていない限り、特に要素の数を限定しないなら、要素は一つであってもよいし、複数であってもよい。また、本開示で使用される用語「及び／又は」は、リストされた項目のいずれか及び可能な全ての組み合わせをカバーする。

１．制御システム１０について
以下、本開示の一好ましい実施例による、無人飛行システム１２を操縦するための制御システム１０について、図１を参照して説明し、図１に示すように、前記制御システム１０は、無人飛行システム１２及び無人飛行システム１２を制御するための装置（システムコントローラ１４）を含む。

この制御システム１０は、制御クライアント１６を有するシステムコントローラ１４を含んでもよく、一好ましい実施例において、このシステムコントローラ１４は遠隔の制御装置であってもよい。システムコントローラ１４は例えば、地上局、リモートコントローラ又は携帯電話などの装置に設置されてよい。制御クライアント１６は、ユーザ１８が無人飛行システム１２にコマンドを送信してその操作を制御することを可能にするユーザインターフェースを提供する。更に、下記のより詳細な論考のように、無人飛行システム１２は、システムコントローラ１４に送信可能、及び／又は無人飛行システム１２のメモリに記憶可能な写真及び／又はビデオを取得するための１つ又は複数のカメラを含んでもよい。本開示の一好ましい実施形態によれば、システムコントローラ１４は、無人飛行システム１２とシステムコントローラ１４をサポートする手持ちリモートコントロール装置８を更に含んでもよい。手持ちリモートコントロール装置８は、それぞれ離陸と着陸の動作中に無人飛行システム１２を制御可能に捕獲と解放するための快速捕獲及び解放機構を更に含んでもよい。

システムコントローラ１４は、データ（例えば、制御クライアント１６による指示コマンド）を表示し、ユーザ入力を受信し、このユーザ入力に基づいて操作コマンド（例えば、制御クライアント１６による指示コマンド）を算出し、操作コマンドを無人飛行システム１２に送信し、制御クライアントの情報（例えば、関連する無人飛行システムの識別子、セキュリティ鍵、ユーザアカウント情報、ユーザ選好など）を記憶し、又はいかなる他の適切な機能を実行するために用いられてよい。

システムコントローラ１４は、ユーザ装置（例えば、スマートフォン、ブレットコンピュータ、ノートパソコン、腕時計、着用可能な装置など）、インターネットサーバシステム、遠隔サーバシステム、又はいかなる他の適切な遠隔コンピューティングシステムであってもよい。ここで、遠隔コンピューティングシステムは、ユーザ入力を受信し補助するために用いられ、且つ更に制御コマンドを自動的に生成して制御コマンドを（１つ又は複数の）無人飛行システム１２に送信し、各無人飛行システム１２はいずれも１つ又は複数の遠隔コンピューティングシステムによって制御されてもよい。遠隔コンピューティングシステムは、好ましくは、制御クライアント（例えば、ネイティブアプリケーション、ブラウザアプリケーションプログラムなど）を介して無人飛行システム１２を制御するが、他の方式で無人飛行システム１２を制御してもよい。前記システムコントローラ１４はユーザ装置として構成される場合、このユーザ装置は、蓄電装置（例えば、電池）、処理システム（例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、メモリなど）、ユーザ出力装置（例えば、ディスプレイ、スピーカー、振動機構など）、ユーザ入力装置（例えば、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなど）、測位システム（例えば、ＧＰＳシステム）、センサ（例えば、光学センサ（例えば、光センサとカメラ）、方向センサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープと高度計）、オーディオセンサ（例えば、マイクロフォン）など）、データ通信システム（例えば、Ｗｉ－Ｆｉモジュール、ＢＬＥ、セルラーモジュールなど）又はいかなる他の適切なアセンブリを含んでもよい。

好ましい実施例において、システムコントローラ１４は１つ又は複数のセンサを含み、前記センサは、ユーザ１８によって実行される操作又は動作を検知又は検出することで、無人飛行システム１２の操作を制御し、いくつかの条件下で、例えば、無人飛行システム１２がユーザ１８から遠く離れる時に、システムコントローラ１４と物理的な対話を行う必要はない。従って、無人飛行システム１２は、ユーザ１８によって実行される操作又は動作を検出又は取得することによって、無人飛行システム１２の操作（下記内容を参照）を制御するための１つ又は複数のセンサを含んでもよい。

別の方法として、システムコントローラ１４と物理的な対話を実行しない場合、無人飛行システム１２において機上のみで、動作開始（解放とホバリング）から動作終了（飛行と捕獲）までの全体の制御ループの機上実施、及び無人飛行システム１２の各運動とイベントのトリガーの制御、例えば、写真とビデオの撮影への制御をしてもよいが、それと同時にシステムコントローラ１４に関与しない。このような場合において、制御システム１０は、システムコントローラ１４がない場合にユーザ１８と無人飛行システム１２との対話を実現するように構成されてよい。ここで、ユーザは、システムコントローラ１４を使用せずに、ユーザの表現により無人飛行システム１２に対する制御を完了してもよい。ユーザの表現は、ユーザにより実施するいかなる動作を含んでもよいが、これらに限定されず、この動作はシステムコントローラ１４との物理的な対話を含まないが、思考（脳波測定により）、顔部表情（眼球運動を含む）、ジェスチャー及び／又は音声を含む。そのような実施例において、直接的に光学センサ３６と少なくともいくつかの他のセンサ４４を経由してユーザコマンドを受信して機上処理システム２２によりこのユーザコマンドを処理し、よって無人飛行システム１２を制御する。

しかし、システムコントローラ１４と物理的な対話を実行しない場合、システムコントローラ１４のディスプレイを用いて無人飛行システム１２から取得された画像及び／又はビデオを表示してもよく、前記画像及び／又はビデオはユーザ１８による無人飛行システム１２に対する制御を支援することができる。また、例えば、無人飛行システム１２がユーザ１８から遠く離れる時に、システムコントローラ１４に関連するセンサ３６、４４、例えば、カメラ（複数のカメラ）及び／又はマイクロフォン（図示せず）はデータを無人飛行システム１２に伝送してもよい。システムコントローラ１４から無人飛行システム１２に中継されるセンサデータの使用方式は、機上センサ３６、４４からのセンサデータを用いてユーザ表現で無人飛行システム１２を制御する方式と同じである。

この方式で、システムコントローラ１４と物理的な対話を実行せず、ひいてはシステムコントローラ１４を使用しない場合に、開始から終了まで無人飛行システム１２を完全に制御し、例えば、様々な機上センサ３６、４４で受信したユーザコマンドに基づいて無人飛行システム１２を制御する。注意すべきことは、下記の論考において、機上センサ３６、４４の使用は、システムコントローラ１４において対応又は類似するセンサを使用することを更に含んでもよい。一般的には、ユーザ１８は、いくつかのジェスチャー及び／又は音声制御によって飛行中の無人飛行システム１２の離陸、着陸、運動及び他の特徴、例えば、写真及び／又はビデオの捕獲をトリガーするように制御してもよい。

図１から分かるように、前記システムコントローラ１４は、無人飛行システム１２から（例えば、画像及び／又はビデオ）データを受信してシステムコントローラ１４に可視的に示すための制御クライアント１６を含んでもよい。制御クライアント１６は更に、（例えば、ユーザ１８により送信された）操作コマンドを受信してこの操作コマンドに基づいて無人飛行システム１２の遠隔制御を支援するために用いられてもよい。制御クライアント１６は、好ましくは、直接的にシステムコントローラ１４に構成されるが、代替的に、制御クライアント１６は無人飛行システム１２又はいかなる他の適切なシステムに構成されてもよく、このような場合、ユーザは無人飛行システム１２のみを制御してシステムコントローラ１４と直接的に物理的な対話を実行しなくてもよい。制御クライアント１６は、ネイティブアプリケーション（例えば、モバイルアプリケーションプログラム）、ブラウザアプリケーションプログラム、操作システムアプリケーションプログラム又はいかなる他の適切な構造であってもよい。

システムコントローラ１４は、出力装置、入力装置、通信システム、センサ、電源、処理システム（例えば、ＣＰＵ、メモリなど）又はいかなる他の適切な部材の１つ又は複数を更に含んでもよい。出力装置は、ディスプレイ（例えば、ＬＥＤディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、ＬＣＤなど）、オーディオスピーカー、ランプ（例えば、ＬＥＤ）、触覚出力装置（例えば、触覚画素システム、振動モータなど）又はいかなる他の適切な出力装置を含んでもよい。入力装置は、タッチスクリーン（例えば、静電容量式、抵抗式など）、マウス、キーボード、運動センサ、マイクロフォン、生体認証入力装置、カメラ又はいかなる他の適切な入力装置を含んでもよい。通信システムは無線接続、例えば、遠隔システム（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、セルラー、ＷＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ、マイクロ波、ＩＲ、無線周波数など）、短距離システム（例えば、ＢＬＥ、ＢＬＥ遠隔、ＮＦＣ、ＺｉｇＢｅｅ、ＲＦ、オーディオ、光学など）又はいかなる他の適切な通信システムなどの無線サポートシステムを含んでもよい。センサは、方向センサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープなど）、環境光センサ、温度センサ、圧力センサ、光学センサ、音響学センサ又はいかなる他の適切なセンサを含んでもよい。一変形例において、システムコントローラ１４は、ディスプレイ（例えば、ディスプレイのタッチスクリーンを被覆するタッチセンサ式のディスプレイを含む）、１組の無線電波（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、セルラー、ＢＬＥなど）及び１組の方向センサを含んでもよい。しかし、システムコントローラ１４はいかなる適切な１組の部材を含んでもよい。

無人飛行システム１２（又は無人機と称される）は、物理空間で飛行し、画像又はビデオを捕獲し、取得された画像又はビデオをほぼリアルタイムにシステムコントローラ１４に送信し、システムコントローラ１４から受信された操作コマンドに基づいて操作を行うために用いられる。（１つ又は複数の）無人飛行システム１２は、選択的に、システムコントローラ１４と共に使用され、又はいかなる他の適切なシステムと共に使用される。好ましい実施形態において、無人飛行システム１２は、ローター型航空機（例えば、４軸航空機、ヘリコプター、サイクロジャイロ型航空機など）であるが、代替的に、無人飛行システム１２は、固定翼航空機、航空機又はいかなる他の適切な無人飛行システムであってもよい。無人飛行システム１２は、本体２０、リフティング機構４０、電源３８、センサ３６、４４、処理システム２２、通信システム２４及び／又はいかなる他の適切な部材（詳細については後述する）を含んでもよい。

ビデオをシステムコントローラ１４に送信する前、無人飛行システム１２は、付加的に、取得された画像、ビデオ（例えば、ビデオフレーム）及び／又は機上オーディオセンサから受信されたオーディオを前処理し、その自身の操作コマンドに基づいて生成さて自動的に運転し（例えば、自動的に対象に追随する）、又はいかなる他の適切な機能を実行してもよい。無人飛行システム１２は更に、光学センサの視野を物理空間内において移動させるために用いられてもよい。例えば、無人飛行システム１２はマクロ運動（例えば、大きいＦＯＶ変化、メートル調整レベル）、ミクロ運動（例えば、小さいＦＯＶ変化、ミリメートル又はセンチーメートル調整レベル）又はいかなる他の適切な運動を制御してもよい。

機上センサからのセンサデータに対する機上処理に基づいて、無人飛行システム１２は、離陸と着陸と、オーナー認識と、顔認識と、音声認識と、顔部表情とジェスチャー認識と、オーナー、顔部、表情とジェスチャー認識及び音声認識に基づいて（例えば、運動）無人飛行システムを制御することなど、のいくつかの機能を実行することができるが、これらに限定されない。

以下、本開示の一好ましい実施例による無人飛行システム１２の機械システム、電気システムと制御方式についてより詳細に説明する。

２．無人飛行システム１２の機械システムについて
本開示では、前記無人飛行システム１２は、好ましくは、両側は相互に鏡像対象であり、無人飛行システムの各側には、対応するアセンブリがある。説明は、２つのアセンブリに適用される場合、単一参照符号は左右（無人飛行システムの縦方向軸線に沿って観察する）アセンブリの両方を指すために用いられてもよい。説明は、特に左側又は右側のアセンブリを指す場合、特定の参照符号は特定の左側又は右側のアセンブリを明確に指すために用いられる。例えば、「ローターアセンブリ４２」は左側ローターアセンブリと右側ローターアセンブリの両方を説明するために用いられてもよく、説明に用いた「ローターアセンブリ４２Ａ」と「ローターアセンブリ４２Ｂ」はそれぞれ特に左側ローターアセンブリと右側ローターアセンブリを説明するものである。

以下、本開示の一好ましい実施例による無人飛行システム１２の機械システムについて、図２、図７～図１７を参照して説明する。図２、図７～図９に示すように、無人飛行システム１２（例えば、ツインローター無人飛行システム）は本体２０とリフティング機構４０を含んでもよい。

この好ましい実施形態において、無人飛行システム１２の本体２０はその他の各部材を支持し且つ機械的に各部材を保護及び／又は保持するために用いられる。本体２０はキャビティを含んでもよく、又は本体２０はプラットフォーム、ハウジング又はいかなる適切な構造を有してもよい。本体２０は、密閉されたもの、開放するもの（例えば、トラス）であってもよく、又はいかなる適切な構造を有してもよい。本体２０は、金属、プラスチック（例えば、ポリマー）、炭素複合材料又はいかなる他の適切な材料で製造されてよい。本体２０は、例えば、第１端２０Ａ（先端）と第２端２０Ｂ（後端）を有してもよい。本体２０は、縦方向軸線、側縁軸線、横方向軸線、先端、後端（例えば、縦方向軸線に沿って先端に対向する端部）、頂部、底部（例えば、横方向軸線に沿って頂部に対向する部分）又はいかなる他の適切な参照基準を限定してもよい。一好ましい変形例において、無人飛行システム１２が飛行する際、本体２０の横方向軸線は基本的に重力ベクトル（例えば、地平面と垂直である）に対して平行であってもよく、本体の縦方向と側縁軸線は基本的に重力ベクトル（例えば、地面に対して平行である）と垂直であってもよい。

好ましくは、本体２０は基本的に通信システム２４、電源３８と処理システム２２を収容（例えば、実装）するが、他の方式で構成されてもよい。ここで、電池形態である電源３８は本体２０に収容され且つその一部を構成する。一変形例において、本体２０は、ローターの回転平面に対して平行で本体２０の第１と第２側に沿って設置された第１と第２のフレームを更に含む。この時、前記フレームは各ローターと保持機構（例えば、ユーザの手）の間の中央部件として使用されてもよい。フレームは本体２０の片側（例えば、ローターの底部又は頂部に沿う）に沿って延在してもよく、又は本体２０の第１側と第２側（例えば、本体２０の頂部と底部に沿う）に沿って延在する。前記フレームは、本体２０に静的又は動作可能に取り付けられてもよい。

前記本体２０のフレームは１つ又は複数の孔（例えば、気流孔）を含んでもよく、前記孔は１つ又は複数のローター流体を周囲環境に接続させるために用いられ、それによって、空気及び／又は他の適切な流体を周囲環境とローターの間で流動させる（例えば、ローターに無人飛行システム１２を全体の周囲環境において移動する空気動力を発生させることができる）ことができる。前記孔は細長くなってもよく、又は比較的大きい長さと幅を有してもよい。孔は、ほぼ同じであってもよいし、相互に異なってもよい。好ましくは、保持機構の部材（例えば、手指）が孔を貫通しないように、孔の寸法は十分に小さく設計される。好ましくは、ローター近傍のフレームは幾何学的透明度（例えば、開口面積の総面積に占める比率が大きい）を有するように構成されてよく、よって無人飛行システムは飛行することができ、更に好ましくは、高性能な飛行操縦を実現する。例えば、各孔はいずれも閾値寸法（例えば、全ての次元の閾値寸法より小さく、細長いスリットは閾値寸法より狭いが、閾値寸法より顕著に長いなど）より小さくなってもよい。一具体的な実施例において、フレームは８０％～９０％の幾何学的透明度を有し、孔（例えば、円形、多角形、正六角形など）はそれぞれ直径が１２ｍｍ～１６ｍｍにある外接円に限定される。しかし、他の方式で本体を構成してもよい。

本体２０（及び／又はいかなる他の適切な無人飛行システム１２の部材）には保持機構（例えば、人手、無人飛行システムベース、爪など）により保持される保持領域が限定されてもよい。前記保持領域は、好ましくは、１つ又は複数のローターの一部を回って、特に好ましくは、全てのローターを回るように構成され、それによって、ローターと保持機構又は無人飛行システム１２に近接する他の物体との間のいかなる意図しない相互作用を防止する。例えば、保持領域の無人飛行システム平面（例えば、側平面、ローター平面など）における投影は、（例えば、部分的に、完全的に、大半、少なくとも９０％など）ローターにおける１つ又は複数のローターの掃引領域（例えば、ローターの掃引面積、ローター組の総掃引面積など）の同じ無人飛行システム平面における投影に重なってもよい。

この好ましい実施形態において、無人飛行システム１２のリフティング機構４０は無人飛行システムの飛行を実現するために用いられる。リフティング機構４０は、好ましくは、モータ８２により駆動される枢動可能なローターアセンブリ４２を含むが、代替的に、いかなる他の適切な推進機構を含んでもよい。リフティング機構４０は、好ましくは、本体２０に取り付けられて処理システム２２によって制御されるが、代替的に、他の方式で無人飛行システム１２に取り付けられ及び／又は制御されてもよい。好ましい実施形態において、無人飛行システム１２は複数のリフティング機構４０を含んでもよい。１つの実例において、無人飛行システム１２は２つのリフティング機構４０を含み、好ましくは、リフティング機構４０は無人飛行システム１２の周辺を回って基本的に等間隔において分布する。しかし、別の態様でリフティング機構４０を構成してもよい。

無人飛行システム１２のリフティング機構４０は揚力を供給するために用いられ、好ましくは、１つ又は複数のモータ（例えば、２つのモータ）によりそれぞれ又は共に駆動される１組のローターアセンブリアーム構造を含む。前記各ローターアセンブリアーム構造はそれぞれ、１つの端部は本体２０の片側に枢動可能に接続され、別の端部には回転軸線が前記無人飛行システムの重心Ｇ（図２０Ｄを参照）より高いモータベース８４が設置されるアーム７２と、枢動可能なローターアセンブリ４２と、前記ローターアセンブリ４２が枢動軸線を回って枢動するように駆動するためのモータ８２と、前記モータを取り付けるためのモータベース８４と、を含む。これにより、飛行中、前記ローターアセンブリアーム構造は無人飛行システムの傾転を克服するトルクを供給することで、無人飛行システムの飛行の安定性を向上させることができる。好ましくは、前記モータベースの回転軸線と無人飛行システムの重心との高さの差Ｈ（図２０Ｄを参照）は、前記ローターアセンブリ４２の飛行状態にある全長Ｌ（図２０Ｄを参照）の八分の一より大きく、好ましくは、飛行状態にある前記ローターアセンブリの全長Ｌの四分の一より大きく、特に好ましくは、前記ローターアセンブリ４２の飛行状態にある全長Ｌの二分の一より大きく、好ましくは、前記モータベースの回転軸線と無人飛行システムの重心の高さの差は、前記ローターアセンブリ４２の飛行状態にある全長Ｌの４倍より小さく、特に前記ローターアセンブリ４２の飛行状態にある全長Ｌの２倍より小さい。一例として、前記高さの差Ｈは例えば、前記ローターアセンブリ４２の全長の３倍である。もう一つの例として、前記高さの差Ｈは例えば、前記ローターアセンブリ４２の全長と等しい。ここで、前記「ローターアセンブリ４２の飛行状態にある全長」は例えば、２つの羽根８０Ａ、８０Ｂの長さの和であってもよい。

この好ましい実施形態において、各ローターはいずれも、好ましくは、対応するローターの軸線（すなわち、モータの軸線Ａ_Ｍ）を回って回転するように構成され、そのローターの軸線の対応する「ローター平面」と垂直であると限定され、そのローター平面における「掃引領域」を掃引する。モータ８２は、好ましくは、ローターに十分な動力を供給することで無人飛行システムの飛行を実現し、且つ更に好ましくは、２種類又は複数の運転方式を構成し、前記運転方式のうちの少なくとも１つは、十分な飛行動力を供給し、且つそのうちの少なくとも１つは飛行よりも少ない動力（例えば、ゼロ電力を供給し、最小飛行電力の１０％などを供給する）を供給することを含む。モータにより供給される電力は、好ましくは、ローターがそのローターの軸を回って回転する角速度に影響を与える。無人飛行システムガ飛行する間に、該組のローターは、好ましくは、（例えば、そのローターの軸を回って回転する）基本的に全ての（例えば、９９％以上、９５％以上、９０％以上、７５％以上）無人飛行システム１２により発生する総空気動力（例えば、速い速度で飛行する間に本体２０により発生する抵抗力を含まないこともあり得る）を協同的又は個別に発生するように構成される。代替的又は付加的に、無人飛行システム１２は、無人飛行システムの飛行のための力を生成するためのいかなる他の適切な飛行部材、例えば、ジェットエンジン、ロケットエンジン、翼、ソーラーセイル及び／又はいかなる他の適切な力発生部材を含んでもよい。示された実施例において、無人飛行システム１２のリフティング機構４０は２つのローターアセンブリ４２（下記内容を参照）を含む。

この好ましい実施形態において、図７から図９まで分かるように、前記ローターアセンブリアーム構造はアーム展開位置とアーム折畳み位置の間において移動することができる。前記「アーム展開位置」において、前記２つのローターアセンブリアーム構造のアーム７２は本体２０の横方向軸線Ａ_Ｂと、第１の固定角度α（図２０Ａを参照）となすように本体の両側に位置し、前記第１の固定角度αは、好ましくは、０～５５°にあり、例えば、１０°～５０°の範囲にあり、特に好ましくは、２５°～４５°の範囲にあり、理解すべきことは、前記角度αはいかなるその他の角度であってもよいことである。ここで、このアーム展開位置において、前記２つのローターアセンブリアーム構造のアーム７２は一般的にＶ字状をなすように前記本体の両側に設置される。アームの形状を変える場合、前記アームはその他の形態、例えば、Ｕ字状形態を呈するように前記本体の両側に設置されることを考慮してもよい。前記「アーム折畳み位置」において、前記アーム７２はほぼ前記本体の縦方向軸線に対して平行で且つ可能な限り前記本体に当接するべきである。この時、前記アーム７２は前記本体の縦方向軸線Ａｓと第２の固定角度γ（図７を参照）をなすように本体の両側に位置し、好ましくは、前記第２の固定角度γは０～１０°の範囲にあり、例えば、前記第２の固定角度は５°より小さくなっている。図２０Ａに示すように、前記無人飛行システムの展開状態におけるバランス性を保持するために、前記「アーム展開位置」において、前記モータベースの回転軸線Ａ_Ｔは本体の横方向軸線Ａ_Ｂと第３の固定角度βをなす。ここで、前記本体の横方向軸線Ａ_Ｂは２つのモータベースの中心結線に重なる。この好ましい実施形態において、前記第３の固定角度βは０～２５°の範囲にあり、例えば、前記第３の固定角度βは１５°より小さく、特に１０°より小さく、これは無人飛行システムの飛行状態にある安定性を保持するために好適である。上記ローターアセンブリアーム構造の折畳み可能性を実現するために、前記アーム７２は弾性枢動軸を介して前記本体に接続される。

一好ましい実施形態において、２つのローターアセンブリアーム構造は、それぞれストッパーアセンブリを更に含み、前記アーム展開位置において、前記ローターアセンブリアーム構造のアームを、前記本体の縦方向軸線Ａｓと固定角度をなすように前記本体の側に保持する。図２１に示すように、前記ストッパーアセンブリはストッパー孔凹部１５０、ストッパーブロック１５５及びバネ１６０を含む。ここで、前記バネ１６０は終始にストッパーを付勢し、前記アームはこの「アーム展開位置」に移動する場合、前記ストッパーブロック１５５はバネ１６０のバネ力の作用下で前記アームストッパー構造１５０に係合することができる。これにより、アーム７２はこのアーム展開位置にロックされる。弾性枢動軸とストッパーアセンブリはアーム展開位置におけるアームのトルク力を向上させ、アームを展開状態により確実に固定する。各アームをアーム展開位置に固定するいかなるその他の形態のストッパーアセンブリを考慮してもよい。好ましくは、前記ストッパーアセンブリは、ストッパー解除部材１６５を更に含み、このストッパー解除部材１６５はストッパーブロック１５５に接続される。前記アームがこの「アーム展開位置」から離れるようにする必要がある場合、ユーザはこのストッパー解除部材１６５を移動させ（例えば、図２１において左側へ移動する）、それによって、前記ストッパーブロック１５５はバネ１６０による付勢力を克服して左側へ移動することによって、ストッパーブロック１５５とアームストッパー構造１５０との係合を解除し、前記アームを運動させ続けると各アームを「アーム折畳み位置」に調節することができる。

図８と図９に示すように、この好ましい実施例において、各ローターアセンブリ４２は２つの羽根、すなわち、第１の羽根８０Ａと第２の羽根８０Ｂを含み、各ローターアセンブリ４２は第１の羽根８０Ａと第２の羽根８０Ｂを接続するための羽根取付けアセンブリを含む。

ここで、前記第１の羽根８０Ａと前記第２の羽根８０Ｂはそれぞれ前記羽根取付けアセンブリの両端に取り付けられ且つ羽根展開位置と羽根折畳み位置の間で枢動することができる。この羽根展開位置において、第１の羽根８０Ａと第２の羽根８０Ｂはそれぞれ異なる方向に沿って方向付けられて羽根取付けアセンブリに取り付けられ、この羽根折畳み位置において、第１の羽根８０Ａと第２の羽根８０Ｂは略同じ方向に沿って方向付けられて羽根取付けアセンブリに取り付けられ、それによって、第１の羽根８０Ａと第２の羽根８０Ｂの少なくとも一部が重なっている（図７を参照）。図７に示すように、実施例において、第１の羽根８０Ａと第２の羽根８０Ｂは略本体２０の縦方向の軸方向に沿って折り畳まれ、全体の飛行システムの折り畳まれた後の体積を可能な限り減少させ、携帯性を向上させる。

図１０に示すように、この好ましい実施例において、各リフティング機構４０はいずれも対応するモータ８２とモータベース８４を含む。モータ８２は、対応するローターアセンブリ４２Ａ、４２Ｂがモータ８２の軸８２Ａにより限定されるモータの軸線Ａ_Ｍを回って回転するように駆動する。ローターアセンブリ４２Ａ、４２Ｂが制御によりローターの軸線を回って回転すること、及びローターアセンブリ４２Ａ、４２Ｂが対応するアーム７２に対して回転することによって、無人飛行システム１２の制御された飛行を実現することができる。以下において更に議論するように、ローターアセンブリ４２Ａ、４２Ｂが対応するアーム７２に対して回転することによって、無人飛行システム１２の飛行に対する制御を実現するため、本体（又は機体）２０は一般的に傾斜しない。これによって無人飛行システム１２の運動方向における表面風の抵抗が最も小さくなる。

特に図１０に示すように、示された実施例において、ローターアセンブリ４２Ａ、４２Ｂが対応するアーム７２に対して回転することは、対応する回転機構８６により実行され、前記モータベース８４は前記回転機構を介して各アーム７２に接続される。これにより、回転機構８６は制御可能にモータ８２をアーム７２に対して回転させることができる。各回転機構８６はいずれもサーボモータ８８及び歯車伝動機構９０を含む。サーボモータ８８は、前記アームの内部に設置され且つ歯車伝動機構９０を介してモータベース８４に接続され、前記モータベース８４が前記アーム７２に対して回転するように駆動するために用いられる。前記歯車伝動機構９０は前記アームの端部（アーム７２の接続端７４に固定される）に接続され、前記歯車伝動機構は、少なくとも、ハウジング９２と、サーボモータ８８に接続される入力歯車９８と、固定部９４を介してモータベース８４に固定接続される出力歯車１０２と、を備える。歯車伝動機構９０は、軸受９２と固定部９４を更に含んでもよい。空間が十分である場合、ステアリング歯車で歯車伝動機構９０を代替できることを考慮してもよい。図から分かるように、回転機構８６の少なくとも一部、例えば、サーボモータ８８はアーム７２のキャビティに収容されてよい。他の代替の実施例において、１つ又は複数のサーボモータ（複数のサーボモータ）はローターアセンブリ４２Ａ、４２Ｂに直接的に結合され且つそれを駆動してローターアセンブリ４２Ａ、４２Ｂと同軸であり、この場合に、歯車伝動機構９０を省略することができる。

図１１から図１３まではそれぞれ歯車伝動機構の３つの実施形態を示す。

図１１に示すような歯車伝動機構９０の実施例１において、歯車伝動機構９０は歯車伝動機構本体９６Ａと歯車伝動機構カバー９６Ｂで形成された歯車伝動機構ハウジング９６を含む。歯車伝動機構ハウジング９６は、第１歯車９８（入力歯車）、第２歯車１００（中間歯車）と第３歯車１０２（出力歯車）を収容する。第１歯車９８はサーボモータ８８の出力軸に接続される。第２歯車１００は位置決め構造を介して歯車伝動機構ハウジング９６に固定され、前記位置決め構造は歯車伝動機構の側面の位置決め構造に位置し且つそれに接続される。位置決め構造は歯車伝動機構ハウジング９６の内表面に位置する。代替的な実施例において、歯車伝動機構９０は、対応する位置決め構造において２つ、３つ又は複数の第２歯車を含んでもよい。第３歯車１０２は軸受９２を介してモータベース８４に接続される。固定部９４を介してモータベース８４と第３歯車１０２の出力軸に接続される。

図１２において、歯車伝動機構９０’の実施例２を示す。ここで、入力歯車１０６Ａは２つの中間歯車１０６Ｂ、１０６Ｃを同時に、駆動する。この２つの中間歯車１０６Ｂ、１０６Ｃは、前記歯車伝動機構のハウジング９２に固定され且つ入力歯車と出力歯車の間に接続されて伝動を行い、具体的には、伝動中に逆方向に沿って回転し且つ出力歯車１０６Ｄを駆動する。

図１３と図１４は歯車伝動機構９０’’の実施例３を示す。歯車伝動機構９０’’は入力歯車１０８Ａとステアリング歯車１０８Ｂを含む。入力歯車１０８Ａはサーボモータ８８に接続されてそれに駆動される。接続軸１１０の第１端１１０Ａはステアリング歯車１０８Ｂに接続される。接続軸１１０の第２端１１０Ｂはモータベース８４に接続される。この実施例において、中間歯車を省き、２つの歯車のみで伝動を実現することができる。

更に、図２２から分かるように、前記ローターアセンブリアーム構造は収容部８７を含み、モータ８２の電源線８３はアーム７２の内部において回転機構８６の外側に沿って延在し、この収容部８７を貫通して電源に接続されてよく、ケーブルがアームの外部に露出することを回避することによって、システムの外観がより美観的となり且つより安全的であり、同時に、電源線８３と歯車伝動機構との相互干渉を防止する。

図１５Ａと図１５Ｂは前記ローターアセンブリ４２の具体的な構造を示す。この好ましい実施例において、前記羽根取付けアセンブリは相互に固定接続された取付け部材１１２と取付け座１１４を含む。ここで、前記第１の羽根８０Ａと前記第２の羽根８０Ｂの前記羽根取付けアセンブリに近い端部には、それぞれ羽根取付け孔１１８（すなわち、第１の羽根取付け孔と第２の羽根取付け孔）が設置される。前記取付け部材１１２の底部には前記第１の羽根取付け孔を通過するための第１の取付け柱と前記第２の羽根取付け孔を通過するための第２の取付け柱が設置され、それによって、前記第１と前記第２の羽根は羽根取付けアセンブリに枢動可能に接続される。前記取付け座１１４は例えば、ネジ山接続を介して前記取付け部材１１２に固定されてよく、その他のいかなる接続方式を考慮することもでき、よって取付け座１１４は取付け部材１１２に固定接続され且つ前記羽根の枢動に影響を与えない。よって、羽根８０Ａ、８０Ｂは所定位置に保持されるが、対応する柱を回って回転してもよい。

羽根８０Ａ、８０Ｂの根元部又は端部は、取付け部材１１２と取付け座１１４の取付け面に対して平行であることを保持する。翼の取付け面は水平面に対して所定の角度をなす。この好ましい実施例において、前記取付け部材１１２は、前記第１の取付け柱が設けられる第１の端部セグメント、前記第２の取付け柱が設けられる第２の端部セグメント及び中間セグメントを含む。従って、前記取付け座１１４は、前記第１の取付け柱を収容する第１の収容端部セグメント、前記第２の取付け柱を収容する第２の収容端部セグメント及び収容中間セグメントを含む。前記第１の端部セグメントと第２の端部セグメントは中間セグメントと角度ｃ（例えば、０～１８０°範囲にあるあらゆる角度、好ましくは、９０°～１８０°範囲におけるあらゆる角度）をなし且つ対称に（対称しないことも考慮）中間セグメントの両側に設置され、前記第１の収容端部セグメントと第２の収容端部セグメントと収容中間セグメントは角度をなし且つ収容中間セグメントの両側に対称に設置される。且つ従って、前記第１の羽根８０Ａと前記第２の羽根８０Ｂの羽根取付けアセンブリに近い端部は、羽根基準平面とある傾斜角度ｄをなし、前記角度ｄは例えば、０～１８０°範囲にあるあらゆる角度、好ましくは、９０°～１８０°範囲にあるあらゆる角度であってもよい。ここで、前記角度ｃと角度ｄとの適合、前記の前記第１の羽根８０Ａと前記第２の羽根８０Ｂはこれらの「羽根折畳み位置」において可能な限り同じ方向に沿って方向付けられることを可能にすることで、前記第１の羽根８０Ａと前記第２の羽根８０Ｂは可能な限りに重なるように収まる。例えば、角度ｃと角度ｄは同じで且ついずれも１３５°であってもよい。羽根８０Ａ、８０Ｂは９０°又はそれ以上に回転する場合、全体の羽根８０Ａ、８０Ｂは羽根８０Ａ、８０Ｂの取付け面よりも低くなり、折畳む時羽根はアーム７２（図１７と図１８を参照）に接近する。この無人飛行システム１２の全体空間を削減するために好適であり、無人飛行システム１２が使用されない時の収容体積を可能な限りに減少させる。

この好ましい実施形態において、飛行中、モータ８２の回転は、対応するローターアセンブリ４２を駆動する。遠心力の作用下で、折り畳まれた羽根８０Ａ、８０Ｂは自動的に展開することができる。無人飛行システム１２を操作して動力をあげることにより垂直に上昇させてもよい。サーボモータ８８と歯車伝動機構９０は、対応するモータベース８４を駆動又は回転させることによって、ローター平面の傾斜を実現する。２つのローターアセンブリ４２は機体２０の前方に傾斜する場合、無人飛行システム１２はピッチングして前進飛行を実現する。同様に、２つのローターアセンブリ４２は本体２０の後方に傾斜する場合、無人飛行システム１２は後退飛行を実現することができる。２つのローターアセンブリ４２における１つが前に傾斜して、もう一つが後に傾斜する場合、無人飛行システム１２はヨー方向に沿って回転する。２つのローターアセンブリ４２は地平面と平行になるように保持する場合、無人飛行システムはホバリングする。２つのローターアセンブリの間に上昇と回転速度の差を生成することで、無人飛行システム１２はローリングすることができる。モータベースの取付け面は地平面に対して平行である場合、ステアリング歯車はゼロ位置にあり、モータベースは±９０°の範囲、例えば、５０°だけ回転してもよい。

図１８に示すように、無人飛行システムが前進飛行状態にある場合、２つのローターアセンブリ４２は所望の角度Ａ（一般的に１８０°より大きい）で機体の前部に傾斜する。同様に、図１９に示すように、後退飛行状態で、２つのローターアセンブリ４２は機体の後部に傾斜する。そのため、２つのローターは必要な角度Ｂ（一般的に１８０°より大きい）をなす。角度Ａと角度Ｂは、同じであってもよいし、異なってもよい。

図１６と１７に示すように、無人飛行システム１２をコンパクトの収容状態に配置してもよい。まず、図１６に示すように、ローター構造７０Ａ、７０Ｂは、対応するヒンジ機構７８を回って回転することができ、それによって、対応するアーム７２は本体２０に接近する。次に、図１７に示すように、モータ８２とモータベース８４を含むローターアセンブリ４２は、対応するアーム７２を回って下方位置まで回転することができる。所定の実施例又は設計において、ローター構造は上方位置及び／又は下方位置に配置されてもよい。言い換えると、所定の実施例又は設計において、ローター構造７０Ａ、７０Ｂは、上方位置のみ、下方位置のみ、又は上方位置及び下方の折畳み位置に配置されてもよい。

本開示の一好ましい実施例によれば、無人飛行システム１２は、光学系２６（下記内容では、図３と図４を用いて詳細に説明する）を本体２０に操作可能に取り付けるためのアクチュエータ機構２８（図示せず）を更に含んでもよい。アクチュエータ機構２８は更に、付加的に、光学センサの振動（例えば、機械が安定して画像を取得する）を減衰させ、無人飛行システムがローリングすることに適し、又はいかなる他の適切な機能を実行するために用いられてもよい。アクチュエータ機構２８は、能動的（例えば、処理システムによって制御される）、受動的（例えば、１組の重量物、ばね要素、磁気素子などによって制御される）又は他の方式で制御されてもよい。アクチュエータ機構２８は、光学系２６を本体２０に対して１本又は複数本の軸を回って回転させ、光学系２６を本体に対して１本又は複数本の軸に沿って並進させ、又は他の方式で光学系２６を動作させてもよい。光学センサ（複数の光学センサ）３６は第１端に沿って光学センサの裏面（例えば、能動表面に対向する）に沿って、光学センサ本体を介して、又は光学センサ３６のいかなる他の適切な部分に沿って支持部材に取り付けられてもよい。

一変形例において、アクチュエータ機構２８は単一枢動支持部材（例えば、自在継手）に接続されるモータ（図示せず）を含んでもよく、モータは、支持部材を、コントローラから受信されたコマンドに基づいて回転（又は自在継手）軸線を回って枢動させる。支持部材は、好ましくは、回転軸線が基本的に本体２０の側縁軸線に対して平行であるにように配置され、代替的に、回転軸線が本体２０に対していかなる他の適切な配向となるように配置される。支持部材は、好ましくは、本体２０により限定されるキャビティに設置され、このキャビティは、光学センサ３６を更に含むが、光学センサ３６は、本体の外部に沿って設置され又は本体２０のいかなるその他の適切な部分に設置されてもよい。光学センサ３６は、好ましくは、支持部材に取り付けられ、能動表面は基本的に回転軸線（例えば、側縁軸線、又は本体２０の側縁軸線に対して平行である軸線、基本的に回転軸線に対して平行である）に対して平行で、代替的に、能動表面が回転軸線といかなる適切な角度をなすように配置される。示されたモータは、好ましくは、電動機であるが、代替的に、いかなる他の適切なモータであってもよい。使用可能なモータの実例は、ＤＣモータ（例えば、ブラシ付モータ）、ＥＣモータ（例えば、ブラシレスモータ）、誘電モータ、同期モータ、磁石モータ又はいかなる他の電動可能なモータを含んでもよい。このモータは、好ましくは、本体２０（例えば、本体内部）に取り付けられ、処理システム２２に電気接続されて処理システム２２によって制御され、電源３８又はシステムに電気接続され且つ電源３８又はシステムによって給電される。しかし、他の方式でモータに接続してもよい。アクチュエータ機構２８は、好ましくは、単一モータ支持部材組を含むが、代替的に、複数のモータ支持部材組を含み、補助モータ支持部材組は第１のモータ支持部材組と直交する（又は第１のモータ支持部材に対して、いかなる他の適切な角度をなす）ように配置されてもよい。

第２の変形例において、アクチュエータ機構２８は、１組の枢動支持部材と光学センサ３６に接続される重量物を含んでもよく、この重量物は光学センサの重心を逸脱し、アクチュエータ機構２８は受動的に光学センサ３６を安定させることができる。

３．無人飛行システム１２の電気システムについて
以下、本開示の一好ましい実施例による無人飛行システム１２の電気システムについて、図３～図６を参照して説明する。図３～図６に示すように、無人飛行システム１２（例えば、無人飛行システム）は処理システム２２、通信システム２４、光学系２６（センサ３６、４４を含む）、電源３８、障害物検出及び回避ユニット５０などを含んでもよい。無人飛行システム１２は、付加的又は代替的に、リフティング機構、センサ、動力システム又はいかなる他の適切な部材（下記内容を参照）を含んでもよい。

無人飛行システム１２の処理システム２２は無人飛行システムの操作を制御するために用いられる。処理システム２２は、通信システム２４から操作コマンドを受信し、操作コマンドを機械コマンドと理解し、この機械コマンド（個別に又は１組として）に基づいて無人飛行システムの部材を制御することができる。処理システム２２は、付加的又は代替的に、カメラにより記録された画像を処理し、画像をシステムコントローラ１４（例えば、リアルタイム又は準リアルタイムに）に送信し、又はいかなる他の適切な機能を実行してもよい。処理システム２２は、プロセッサ３２（例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵなど）、メモリ（例えば、フラッシュメモリ、ランダム・アクセス・メモリなど）又はいかなる他の適切な処理部件の１つ又は複数を含んでもよい。一変形例において、処理システム２２は、専用ハードウェアを更に含んでもよく、前記専用ハードウェアはシステムコントローラ１４に伝送される前に画像（例えば、画像歪みの除去、画像フィルタ処理、画像トリミングなど）を自動的に処理する。処理システム２２は、好ましくは、無人飛行システム１２の能動部材に接続され且つ本体２０に取り付けられるが、代替的に、別の態様で無人飛行システムの部材に関連することができる。

処理システム２２は、飛行中、無人飛行システム１２（例えば、選択的に、ローターを操作することによって飛行中の無人飛行システムの揺動を最小化する）を安定させ、リモコンコマンドに基づいて無人飛行システム１２を受信、解釈と操作し、又は別の態様で無人飛行システムの操作を制御するという方法を実行してもよい。処理システム２２は、好ましくは、センサ３６、４４によりサンプリングされた測定値を受信し解釈し、更に好ましくは、組み合わせで異なるセンサによりサンプリングされた測定値（例えば、組み合わせカメラと加速度計データ）を解釈するように構成される。無人飛行システム１２は１つ又は複数の処理システムを含んでもよく、異なるプロセッサは同じ機能（例えば、マルチコアシステムとして使用される）を実行し、又は専用機能を実行してもよい。処理システム２２は、好ましくは、本体２０に取り付けられるが、代替的に、いかなる他の適切な部材に取り付けられてもよい。処理システム２２は、好ましくは、電源３８によって給電されるが、他の方式で給電されてもよい。処理システム２２は、好ましくは、センサ３６、４４、通信システム２４とリフティング機構４０に接続されてセンサ３６、４４、通信システム２４とリフティング機構４０を制御するが、付加的又は代替的に、いかなる他の適切な部材に接続されてそれと対話してもよい。

無人飛行システム１２の通信システム２４は、システムコントローラ１４から情報を送信及び／又は受信し、及び／又は、１つ又は複数の遠隔コンピューティングシステムと通信するために用いられる。通信システム２４は、好ましくは、処理システム２２に接続されることによって、通信システム２４はデータを処理システム２２に送信し、及び／又は処理システム２２からデータを受信するが、代替的に、いかなる他の適切な部材に接続されてもよい。無人飛行システム１２は１種類又は複数種のタイプの１つ又は複数の通信システム２４を含んでもよい。通信システム２４は無線接続装置、例えば、遠隔システム（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、セルラー、ＷＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ、マイクロ波、ＩＲ、無線周波数など）、短距離システム（例えば、ＢＬＥ、ＢＬＥ遠隔、ＮＦＣ、ＺｉｇＢｅｅ、ＲＦ、オーディオ、光学など）などの無線電波サポートシステム、又はいかなる他の適切な通信システム２４を含んでもよい。通信システム２４は、好ましくは、システムコントローラ１４と少なくとも１つのシステムプロトコル（例えば、ＢＬＥ、ＲＦなど）を共有するが、代替的に、中間通信システム（例えば、プロトコル変換システム）を介してシステムコントローラ１４と通信してもよい。通信システム２４の実例は、８０２．１１ｘ、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｗｉ－Ｍａｘ、ＮＦＣ、ＲＦＩＤ、ブルートゥース（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）低電力消費、ＺｉｇＢｅｅ、セルラー電気通信（例えば、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥなど）、無線電波（ＲＦ）、有線接続（例えば、ＵＳＢ）又はいかなる他の適切な通信システム２４又はその組み合わせを含む。通信システム２４は、好ましくは、電源３８によって給電されるが、他の方式で給電されてもよい。通信システム２４は、好ましくは、処理システム２２に接続されるが、付加的又は代替的に、いかなる他の適切なアセンブリに接続されてそれと対話してもよい。しかし、他の方式で通信システム２４を構成してもよい。

無人飛行システム１２の光学系２６は、無人飛行システム１２に近接する物理空間の画像を記録するために用いられる。光学系２６は、好ましくは、アクチュエータ機構２８を介して本体２０に取り付けられるが、代替的に、本体２０に静的に取り付けられてもよく、光学系２６は本体２０に取り外し可能に取り付けられ、又は他の方式で本体２０に取り付けられる。光学系２６は、好ましくは、本体２０の先端に取り付けられるが、選択的に、本体２０の底部（例えば、前部付近）、頂部、後端又は本体２０のいかなるその他の適切な部分に取り付けられてもよい。光学系２６は、好ましくは、処理システム２２に接続されるが、代替的に、通信システム２４又はいかなる他の適切なシステムに接続されてもよい。光学系２６は、専用画像処理ハードウェアを更に含んでもよく、前記専用画像処理ハードウェアは、プロセッサ又は他の端点に伝送される前にカメラにより記録された画像を自動的に処理する。無人飛行システム１２は同じ又は異なる種類の１つ又は複数の光学系２６を含んでもよく、前記光学系２６は同じ又は異なる位置に取り付けられる。一変形例において、無人飛行システム１２は、本体２０の先端に取り付けられた第１の光学系２６及び本体２０の底部に取り付けられた第２の光学系２６を含む。第１の光学系２６は、枢動支持部材を回って動作してもよく、本体２０に対して第２の光学系２６をほぼ静的に保持することができ、対応する能動表面は基本的に本体の底部に対して平行である。第１の光学センサ３６は、高解像度を有してもよく、第２の光学センサ３６は、低解像度を有してもよい。しかし、別の態様で光学系２６を構成してもよい。

光学系２６は１つ又は複数の光学センサ３６（図５を参照）を含んでもよい。１つ又は複数の光学センサ３６は、単眼カメラ（例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなど）、ステレオカメラ、ハイパースペクトルカメラ、マルチスペクトルカメラ又はいかなる他の適切なイメージセンサを含んでもよい。しかし、光学系２６はいかなる他の適切な光学系２６であってもよい。光学系２６は光を受信する１つ又は複数の有効表面に限定されてもよいが、代替的に、いかなる他の適切な部材を含んでもよい。例えば、カメラの有効表面はカメラセンサの有効表面であってもよく、前記有効表面は、好ましくは、センサ画素の規則アレイを含む。カメラセンサ又は他の有効表面は、好ましくは、基本的に平面と長方形（例えば、第１のセンサエッジ、第１のセンサエッジに対向する第２のセンサエッジ及び第３と第４のセンサエッジを有し、前記第３のエッジと前記第４のセンサエッジは第１のセンサエッジと垂直であり、前記第３と第４のセンサエッジは第１のセンサエッジから第２のセンサエッジに延在する）であるが、いかなる適切な形状及び／又は様子を有してもよい。光学センサ３６は、画像フレームを生成してもよい。画像フレームは、好ましくは、有効表面の形状（例えば、長方形、相互に対向する第１と第２のフレームエッジなどを有する）に対応し、前記画像フレームは、更に好ましくは、画素位置の規則アレイに限定され、各画素位置はいずれも有効表面のセンサ画素及び／又は光学センサ３６によりサンプリングされた画像の画素に対応するが、いかなる適切な形状を有してもよい。画像フレームは、好ましくは、光学センサ３６によりサンプリングされた画像の各方面（例えば、画像サイズ、解像度、画素サイズ及び／又は形状など）に限定される。光学センサ３６は、選択的に、ズームレンズ、デジタルズーム、魚眼レンズ、光学フィルタ又はいかなる他の適切な能動的又は受動的な光学調節を含んでもよい。光学調節のアプリケーションは、コントローラにより主動で制御されてもよく、ユーザ１８により手動で制御されてもよく（例えば、ユーザが手動で調節を設定する）、システムコントローラ１４によって制御され又は他の方式で制御されてもよい。一変形例において、光学系２６は、本体２０に取り付けられる、光学系部材を封止させる他の部分のハウジングを含んでもよい。しかし、光学系２６は他の方式で構成されてもよい。

光学系２６において、少なくとも１つの光学センサ３６は、リアルタイムにビデオストリームとコンピュータ視覚分析を行うように構成される。任意選択的に、無人飛行システム１２は、マルチ画素の深さを検知するための少なくとも１つの深さセンサ（又はステレオペア）を有してもよい。任意選択的に、無人飛行システム１２は、音声認識と音声制御を行うための少なくとも１つの機上マイクロフォンを有してもよい。

一般的には、無人飛行システム１２を完全に制御するために、空中会話開始から終了までの複数のユーザ／無人飛行システムの対話又は動作を提供する。ユーザ／無人飛行システムの対話は、離陸と着陸、オーナー認識、ジェスチャー認識、顔部表情認識と音声制御を含む。

光学系２６のセンサ３６、４４は、無人飛行システムの周囲環境及び／又は無人飛行システムの操作を指示する信号と、無人飛行システム１２周囲の周囲環境（例えば、無人飛行システム１２近傍の物理空間）の信号又はいかなる他の適切なパラメータを取得するために用いられる。センサ３６、４４は、好ましくは、本体２０に取り付けられて処理システム２２によって制御されるが、代替的に、いかなる他の適切な部材に取り付けられて及び／又は他の方式で制御されてもよい。センサ３６、４４は、好ましくは、電源３８によって給電されてプロセッサによって制御されるが、いかなる他の適切な部材に接続されてそれと対話してもよい。センサ３６、４４は、カメラ（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、マルチスペクトル、視覚範囲、ハイパースペクトル、立体感など）、方向センサ（例えば、慣性測定センサ、加速度計、ジャイロスコープ、高度計、磁力計など）、オーディオセンサ（例えば、トランスデューサ、マイクロフォンなど）、気圧計、光センサ、温度センサ、電流センサ（例えば、ホール効果センサ）、空気流量計、電圧計、タッチセンサ（例えば、抵抗器、コンデンサなど）、近接センサ、圧力センサ（例えば、ひずみゲージ、秤量センサ）、振動センサ、化学センサ、ソナーセンサ、位置センサ（例えば、ＧＰＳ、ＧＮＳＳ、三角測量など）又はいかなる他の適切なセンサの１つ又は複数を含んでもよい。一変形例において、無人飛行システム１２は、本体の横方向平面と交差する視野を有する、無人飛行システム本体の第１端に沿って（例えば、静的又は回転可能に）に取り付けられる第１のカメラと、その無人飛行システム本体の底部に沿って取り付けられ、その視野は基本的に横方向平面と平行である第２のカメラと、例えば、高度計と加速度計である１組の方向センサと、を含む。無人飛行システム１２は、１つ又は複数のセンサ３６、４４又はいかなる適切な数のいかなるセンサタイプを含んでもよい。

無人飛行システム１２の電源３８は、無人飛行システム１２の能動部材（例えば、リフティング機構のモータなど）に給電するために用いられる。電源３８は、好ましくは、本体２０に取り付けられ、無人飛行システム１２の全ての能動部材（例えば、直接的又は間接的）に電気接続されるが、別の態様で設置されてよい。電源３８は、一次電池、二次電池（例えば、充電可能な電池）、燃料電池、エネルギー収集器（例えば、太陽エネルギー、風力エネルギーなど）又はいかなる他の適切な電源であってもよい。使用可能な二次電池の実例は、リチウム化学（例えば、リチウムイオン、リチウムイオンポリマーなど）、ニッケル化学（例えば、ニッケルカドミウム（ＮｉＣａｄ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）など）又はいかなる他の適切な化学的特性を有する電池を含む。電源３８は、本体２０に取り付けられて能動部材に接続されてもよく、又は他の方式で設置されてもよい。電源３８は、再充電可能な電池、二次電池、一次電池、燃料電池又はいかなる他の適切な電源であってもよい。

図６に示すように、本開示の一好ましい実施例において、無人飛行システム１２は障害物検出及び回避ユニット５０を含んでもよい。一実施例において、障害物検出及び回避システム５０は、１対の超広角レンズカメラ５２Ａ、５２Ｂを含み、このカメラ５２Ａ、５２Ｂは例えば、機体の中心頂部と中心底部に同軸に配置されてよく、それによって、機上、リアルタイム又は準リアルタイムにカメラに記録された画像を処理することができる。これは、ロボットがカメラにより記録された画像を用いてナビゲーションを行うことを可能にする。

１対のカメラ５２Ａ、５２Ａは一般的に本体２０に取り付けられ又は静的に固定される。メモリ５４と視覚プロセッサ５６はこの一対のカメラ５２Ａ、５２Ｂに接続される。このシステムは、監視領域の画像に対するサンプリングを行うために用いられ、よってリアルタイム又は準リアルタイムに画像処理、例えば、深さ分析を行う。前記システムは、付加的又は代替的に、３Ｄビデオを生成し、監視領域の地図を生成し、又はいかなる他の適切な機能を実行してもよい。

ハウジングは、１対のカメラ５２Ａ、５２Ｂを所定の構造に保持するために用いられる。このシステムは、好ましくは、単一のハウジングを含み、前記単一のハウジングは１対のカメラ５２Ａ、５２Ｂを保持するが、このシステムは、代替的に、複数のハウジングパーツ又はいかなる他の適切な数のハウジングパーツを含む。

この一対のカメラ５２Ａ、５２Ｂは、無人飛行システム１２周囲の周囲環境の信号に対するサンプリングを行うために用いられてもよい。この一対のカメラ５２Ａ、５２Ｂは、各カメラの対応する観察コーンが他のカメラの観察コーンと重なるように配置される（下記内容を参照）。

各カメラ５２Ａ、５２ＢはいずれもＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ又はいかなる他の適切なタイプのカメラであってもよい。カメラは、可視スペクトル、ＩＲ光スペクトル又はいかなる他の適切な光スペクトルにおいて敏感であってもよい。カメラは、ハイパースペクトル、マルチスペクトル又はいかなる適切なバンドサブセットを捕獲してもよい。カメラは、固定焦点距離、調節可能な焦点距離又はいかなる他の適切な焦点距離を有してもよい。しかし、カメラはいかなる他の適切なパラメータ値セットを有してもよい。複数のカメラは同じであってもよいし、異なってもよい。

各カメラ５２Ａ、５２Ｂは、好ましくは、基準点（例えば、ハウジングにおける、複数のカメラのうちのカメラにおける、メインロボットにおける）の既知の位置に対して関連するが、推定、算出又は未知位置に関連してもよい。１対のカメラ５２Ａ、５２Ｂは、好ましくは、ハウジング（例えば、ハウジングにおける貫通孔）に静的に取り付けられるが、代替的に、ハウジング（例えば、ジョイントを介して）に動作可能に取り付けられてもよい。カメラは、ハウジング面、エッジ、頂点又はいかなる他の適切なハウジング特徴に取り付けられてもよい。カメラは、ハウジング特徴に対して整列され、中心合わせ又は他の方式で設置されてもよい。カメラは、ハウジング半径又は表面接線と垂直である有効表面、ハウジング面に対して平行である有効表面を有するように配置され、又は他の方式で設置されてもよい。隣接するカメラの有効表面は、相互に平行であり、相互にゼロでない角度をなし、同じ平面に位置し、参照平面に対して角度をなし又は他の方式で設置されてもよい。隣接するカメラは、好ましくは、６．３５ｃｍのベースライン（例えば、カメラの間又は軸方向距離、対応するレンズの間の距離など）を有するが、更に離れて又は接近してもよい。

カメラ５２Ａ、５２Ｂは、同じ視覚処理システムとメモリに接続されてもよいが、異なる視覚処理システム及び／又はメモリに接続されてもよい。好ましくは、カメラは、同じクロックにサンプリングするが、異なるクロック（例えば、クロックは同期又は他の方式で関連してもよい）に接続されてもよい。カメラは、好ましくは、同じ処理システムによって制御されるが、異なる処理システムによって制御されてもよい。カメラは、好ましくは、同じ電源（例えば、再充電可能な電池、太陽電池パネルアレイなど、メインロボット電源、個別の電源など）によって給電されるが、異なる電源によって給電され又は他の方式で給電されてもよい。

障害物検出及び回避システム５０は、カメラ５２Ａ、５２Ｂにより監視される物理領域を照射するための発信機５８を更に含んでもよい。障害物検出及び回避システム５０は、カメラ５２Ａ、５２Ｂに用いられる１つ又は複数の発信機５８、カメラ５２Ａ、５２Ｂに用いられる１つ又は複数の発信機５８又はいかなる他の適切な構造における複数の発信機５８又はいかなる適切な数の発信機５８を含んでもよい。発信機（複数の発信機）５８は、変調光、構造化光（例えば、既知のパターンを有する）、コリメート光、拡散光又はいかなる他の適切な属性を有する光を送信してもよい。送信された光は、可視光範囲、ＵＶ範囲、ＩＲ範囲又はいかなる他の適切な範囲における波長を含んでもよい。発信機の位置（例えば、所定カメラに対する）は、好ましくは、既知であるが、代替的に、推定、算出又は他の方式で確定されてもよい。

第２の変形例において、障害物検出及び回避システム５０は、非接触式主動３Ｄスキャナとして操作される。非接触式システムは飛行時間センサであり、カメラと発信機を含み、カメラは監視領域における障害物から反射される（発信機により送信された信号）を記録してこの反射信号に基づいてシステム５０と障害物との間の距離を確定する。カメラと発信機は、好ましくは、相互に所定の距離を離れる範囲内に取り付けられるが（例えば、数ミリメートル）、他の方式で取り付けられてもよい。送信された光は、拡散光、構造化光、変調光又はいかなる他の適切なパラメータを有してもよい。第２の変形例において、非接触システムは三角測定システムであり、前記三角測定システムは、カメラと発信機を更に含む。発信機は、好ましくは、カメラから閾値距離を離れる位置に取り付けられて（例えば、カメラから数ミリメートルを離れる）且つカメラの有効表面と平行でない角度（例えば、ハウジングの頂点に取り付けられる）で方向がきめられるが、別の態様で取り付けることができる。発された光はコリメート、変調されてもよく、又はいかなる他の適切なパラメータを有する。しかし、システム５０はいかなる他の適切な非接触式能動システムに限定されてもよい。しかし、この一対のカメラはいかなる他の適切な光学測距システムを形成してもよい。

障害物検出及び回避システム５０のメモリ５４はカメラ測定値を記憶するために用いられる。メモリは更に、付加的に、地図（例えば、較正マップ、画素地図）、カメラ位置又は指数、発信機の位置又は指数、又はいかなる他の適切な情報組を記憶するために用いられる。このシステムは１つ又は複数のメモリを含んでもよい。メモリは、好ましくは、不揮発性のもの（例えば、フラッシュメモリ、ＳＳＤ、ｅＭＭＣなど）であるが、代替的に、揮発性のもの（例えば、ＲＡＭ）であってもよい。一変形例において、カメラ５２Ａ、５２Ｂは同じバッファに書き込まれ、各カメラはいずれもバッファの異なる部分に割り当てられる。第２の変形例において、カメラ５２Ａ、５２Ｂは、同じ又は異なるメモリにおける異なるバッファに書き込まれる。しかし、カメラ５２Ａ、５２Ｂはいかなる他の適切なメモリに書き込まれてもよい。メモリ５４は、好ましくは、システムの全ての処理システム（例えば、視覚プロセッサ、アプリケーションプロセッサ）によりアクセスすることができるが、代替的に、処理システムのサブセット（例えば、単一視覚プロセッサなど）によりアクセスすることができる。

障害物検出及び回避システム５０の視覚処理システム５６は物理点とシステムとの距離を確定するために用いられる。視覚処理システムは、好ましくは、画素サブセットから各画素の画素深さを確定するが、付加的又は代替的に、対象の深さを確定し、又は物理点又はそのセット（例えば、対象）のいかなる他の適切なパラメータを確定してもよい。視覚処理システム５６は、好ましくは、カメラ５２Ａ、５２Ｂからのセンサストリームを処理する。視覚処理システム５６は、所定の周波数（例えば、３０ＦＰＳ）で各センサストリームを処理してもよいが、可変周波数又はいかなる他の適切な周波数でセンサストリームを処理してもよい。アプリケーション処理システム６０から所定の周波数を受信してもよく、メモリから検索し、カメラスコア又は分類（例えば、正面、側面、裏面など）に基づいて自動に確定され、利用可能な計算資源（例えば、磁気コア、電池残量など）又は他の方式に基づいて確定されてもよい。一変形例において、視覚処理システム５６は同じ周波数で複数のセンサストリームを処理する。第２の変形例において、視覚処理システム５６は、周波数が異なる複数のセンサストリームを処理し、各センサストリーム（及び／又はソースカメラ）に分配される分類に基づいて周波数を確定し、ソースカメラのメインロボットの前進ベクトルに対する方向に基づいて分類を分配する。

障害物検出及び回避システム５０のアプリケーション処理システム６０である。アプリケーション処理システム６０は、１つ又は複数のアプリケーションプロセッサを含んでもよい。アプリケーションプロセッサは、ＣＰＵ、ＧＰＵ、マイクロプロセッサ又はいかなる他の適切な処理システムであってもよい。アプリケーション処理システム６０は、付加的又は代替的に、センサストリームを使用して対象検出、分類、追跡（例えば、オプティカルフロー）又はいかなる他の適切な処理を実行してもよい。アプリケーション処理システムは、付加的又は代替的に、センサストリームに基づいて制御コマンド（例えば、視覚プロセッサに基づいて出力される）を生成してもよい。例えば、センサストリームを使用してナビゲーション（例えば、ＳＬＡＭ、ＲＲＴなどを使用する）又は視覚測距過程を実行してもよく、ナビゲーション出力に基づいてシステム及び／又はメインロボットを制御する。アプリケーション処理システム６０は、付加的又は代替的に、制御コマンドを受信してこのコマンドに基づいて無人飛行システム１２及び／又はメインロボットを操作してもよい。アプリケーション処理システム６０は、付加的又は代替的に、外部センサ情報を受信してこのコマンドに基づいて選択的にシステム及び／又はメインロボットを操作してもよい。アプリケーション処理システム６０は、付加的に又は代替的に、センサ測定（例えば、センサ融合を使用する）に基づいてロボットシステム運動学（例えば、位置、方向、速度と加速度）を確定してもよい。１つの実例において、アプリケーション処理システム６０は、加速度計とジャイロスコープからの測定値を用いてシステム及び／又はメインロボットのエルゴディックベクトル（例えば、システム進行方向）を確定してもよい。アプリケーション処理システム６０は、選択的に、ロボットシステム運動学に基づいて制御コマンドを自動的に生成する。例えば、アプリケーション処理システム６０は、カメラ５２Ａ、５２Ｂからの画像に基づいてシステムの位置（物理体積において）を確定してもよく、相対位置（方向センサから）と実際位置及び速度（画像により確定される）は飛行制御モジュールにフィードされてもよい。この実例において、下方に向くカメラサブセットからの画像はシステム変換（例えば、オプティカルフローを使用する）を確定するために用いられてもよく、前記システム変換は更に、飛行制御モジュールにフィードされてもよい。特定の実例において、飛行制御モジュールは、これらの信号を合成することでロボット位置（例えば、ホバリングする無人飛行システム）を維持してもよい。アプリケーション処理システム６０は、視覚処理システム５６の一部として、又は視覚処理システム５６から別にして、又は視覚処理システム５６と異なるように実現されてもよい。アプリケーション処理システム６０は、１つ又は複数のインターフェースブリッジを介して視覚処理システム５６に接続されてもよい。インターフェースブリッジは、高スループット及び／又は帯域幅接続であってもよく、ＭＩＰＩプロトコル（例えば、２入力から１出力までのカメラ重合器ブリッジー拡張の視覚プロセッサに接続可能なカメラの数）、ＬＶＤＳプロトコル、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔプロトコル、ＨＤＭＩ（登録商標）プロトコル又はいかなる他の適切なプロトコルを使用してもよい。代替的又は付加的に、インターフェースブリッジは、低スループット及び／又は帯域幅接続であってもよく、ＳＰＩプロトコル、ＵＡＲＴプロトコル、Ｉ２Ｃプロトコル、ＳＤＩＯプロトコル又はいかなる他の適切なプロトコルを使用してもよい。

障害物検出及び回避システム５０は、選択的に、視覚処理システム及び／又はアプリケーション処理システムに伝送される前のカメラ信号（例えば、画像）を前処理するための画像信号処理ユニット（ＩＳＰ）６２を含んでもよい。ＩＳＰ６２は、全てのカメラからの信号、カメラサブ組からの信号、又はいかなる他の適切なソースの信号を処理してもよい。ＩＳＰ６２は、自動的にホワイトバランスを行い、場陰影を補正し、レンズひずみを修正し（例えば、歪みを除去する）、トリミング、画素サブセットを選択し、ベイヤー変換を応用し、モザイクを除去し、ノイズ低減を応用し、画像を鮮鋭化し又は他の方式でカメラ信号を処理してもよい。例えば、ＩＳＰ６２は、各ストリームの画像から、２つのカメラの間の重なる物理領域に関連する画素（例えば、各画像をトリミングすることでステレオカメラを中心としてカメラの間で共有するカメラ重複領域に関連する画素を含む）を選択してもよい。ＩＳＰ６２は、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるシステムオンチップ、ＡＳＩＣ、ＡＲＭアーキテクチャを有し、視覚処理システムの一部として、アプリケーション処理システムの一部として、又はいかなる他の適切な処理システムであってもよい。

障害物検出及び回避システム５０は、選択的に、センサ６４を含んでもよく、前記センサ６４は、指示システムで操作される信号をサンプリングするために用いられる。センサ出力は、システム運動学を確定し、画像（例えば、画像を安定する）を処理するために用いられてよく、又は他の方式で使用されてもよい。センサ６４は、視覚処理システム５６、アプリケーション処理システム６０又はいかなる他の適切な処理システムの外周装置であってもよい。センサ６４は、好ましくは、静的にハウジングに取り付けられるが、代替的に、メインロボット又はいかなる他の適切なシステムに取り付けられてもよい。センサ６４は、方向センサ（例えば、ＩＭＵ、ジャイロスコープ、加速度計、高度計、磁力計）、音響学センサ（例えば、マイクロフォン、トランスデューサ）、光学センサ（例えば、カメラ、環境光センサ）、タッチセンサ（例えば、圧力センサ、静電容量式タッチセンサ、抵抗式タッチセンサ）、位置センサ（例えば、ＧＰＳシステム、ビーコンシステム、三辺測定システム）又はいかなる他の適切なセンサ群を含んでもよい。

更に、障害物検出及び回避システム５０は、選択的に、入力装置（例えば、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなど）、出力装置（例えば、スピーカー、ランプ、スクリーン、振動機構など）、通信システム（例えば、ＷｉＦｉモジュール、ＢＬＥ、セルラーモジュールなど）、蓄電装置（例えば、電池）又はいかなる他の適切な部材を含んでもよい。

この障害物検出及び回避システム５０は、好ましくは、メインロボットと共に使用され、前記メインロボットは物理空間内でエルゴディックを行うために用いられる。メインロボットは、付加的又は代替的に、リモコンコマンドを受信してリモコンコマンドに基づいて操作してもよい。メインロボットは更に、付加的に遠隔内容を生成し、又はいかなる他の適切な機能を実行してもよい。メインロボットは、通信モジュール、動力メカニズム、センサ、内容生成メカニズム、処理システム、リセットメカニズム又はいかなる他の適切な部材セットの１つ又は複数を含んでもよい。メインロボットは、無人飛行システム、車両、ロボット、安全カメラ、又はいかなる他の遠隔制御可能なシステムであってもよい。動力機構は、伝動系、ローター、ノズル、ペダルプレート、回転継手又はいかなる他の適切な動力機構を含んでもよい。アプリケーション処理システムは、好ましくは、メインロボット処理システムであるが、代替的に、メインロボット処理システムに接続されてもよく、又は他の方式で関連してもよい。特定の実例において、メインロボットは、ＷｉＦｉモジュール、カメラとアプリケーション処理システムを有する無人飛行システム（例えば、無人飛行システム）を含む。前記システムは、メインロボットの頂部（例えば、一般的な動作中に重力ベクトルに基づいて確定される）、メインロボットの底部、メインロボットの前部に取り付けられ、メインロボットの中心に位置し、又は他の方式でメインロボットに取り付けられてもよい。このシステムは、メインロボットと一体に形成され、取り外し可能にメインロボットに接続され、又は他の方式でメインロボットに装着されてもよい。１つ又は複数のシステムは１つ又は複数のメインロボットと共に使用されてもよい。

無人飛行システム１２は、入力装置（例えば、マイクロフォン、カメラなど）、出力装置（例えば、ディスプレイ、スピーカー、発光素子など）又はいかなる他の適切な部材を更に含んでもよい。

４．無人飛行システム１２の飛行制御について
以下、本開示の一好ましい実施例による無人飛行システム２１２の異なる飛行モードについて、図２０Ａ～図２０Ｉを参照して説明する。この好ましい実施例において、無人飛行システム２１２は本体２２０を含む。電池（電源２３８）は本体２２０の内部に結合されて本体２２０の一部を形成する。本体２２０は第１端２２０Ａと第２端２２０Ｂを有する。無人飛行システム２１２の上昇システム４０は第１のローターアセンブリ２４２Ａと第２のローターアセンブリ２４２Ｂを含む。各ローターアセンブリ２４２Ａ、２４２Ｂは１組のプロペラ羽根２８０Ａ、２８０Ｂを含む。

図２０Ａ及び図２０Ｄから分かるように、ローターアセンブリ２４２Ａ、２４２Ｂは以下のような「ホバリング位置」に制御される。このホバリング位置において、２つのモータの軸線（又はローターアセンブリの軸線）は相互に平行であり且つそれぞれＺ軸（すなわち、軸線ＡＶと垂直である）と平行であり（図２０Ｄを参照）、各ローターアセンブリの軸線はこのホバリング位置に限定される平面において無人飛行システム２１２の重心（図２０Ａを参照）を貫通し、この時無人飛行システム２１２がホバリングする。図２０Ａから分かるように、前記モータベースの回転軸線ＡＴと前記モータの回転軸線ＡＭとなす角度Ｐは０～９０°の範囲にあり、このようにモータベースは大きい範囲において回転することができ、それによって、更に柔軟且つ効果的にシステムの飛行を制御することができる。

図２０Ｄから分かるように、モータベースの回転軸線ＡＴと垂直軸線ＡＶ（ｚ軸）により限定される角度Ｊは９０度以上（又は以下）であってもよい。モータベースの回転軸線ＡＴとモータの軸線ＡＭにより限定される角度Ｋは９０度以上（又は以下）であってもよい。注意すべきことは、モータベースの回転軸線ＡＴと無人飛行システムの重心Ｇとの高さの差Ｈは０度以上となるべきであることである。

図２０Ｂから分かるように、ローターアセンブリ２４２Ａ、２４２Ｂは以下のような「前進飛行位置」に制御される。この前進飛行位置において、モータベースは（それによって、ローターアセンブリ２４２Ａ、２４２Ｂを）無人飛行システム２１２の先端に向けて所定の角度Ｅだけ枢動させ、この時、無人飛行システム２１２が前進又は前進飛行し、モータの軸線と垂直軸線との間の角度Ｅは０度以上である。

図２０Ｃから分かるように、ローターアセンブリ２４２Ａ、２４２Ｂは以下のような「後退飛行位置」に制御される。この後退飛行位置において、モータベースは（それによって、ローターアセンブリ２４２Ａ、２４２Ｂを）無人飛行システム２１２の後端に向けて所定の角度Ｆだけ枢動し、この時、無人飛行システム２１２が後退又は後退飛行し、モータの軸線と垂直軸線との間の角度Ｆは０以上である。

上記角度Ｐ、角度Ｊ、角度Ｋ、角度Ｅと角度Ｆの適合によって、前記無人飛行システム２１２の飛行の安定性を実現してもよい。

図２０Ｅ～２０Ｇは折畳み状態にある無人飛行システム２１２を示す。図２０Ｈ～２０Ｉは展開構造状態にある無人飛行システム２１２を示す。

説明の明確化のために省略したが、好ましい実施例は様々なシステムの部材と様々な方法過程による各種の組み合わせと置換を含み、方法過程はいかなる適切な順序で順番に、又は、同時に、実行してもよい。

本開示の実施例又は例は図面を参照して説明されたが、上記の方法、システム、及び装置は単なる例示的な実施形態又は例であり、本発明の範囲はこれらの実施形態又は例によって制限されるものではなく、授権後の特許請求の範囲及びその均等範囲のみによって限定されることを理解されたい。実施例又は例の様々な要素は省略されてもよく、又はそれらの均等要素によって代替されてもよい。また、各ステップは、本開示で説明した順序とは異なる順序で実行されてもよい。更に、実施形態又は例の様々な要素は、様々な方法で組み合わせられてもよい。重要なのは、技術の進化に伴い、ここで説明される多くの要素は、本開示の後に現れる同等の要素に置き換えることができるということである。

Claims (20)

1. 無人飛行システム（１２）であって、
   本体（２０）と、前記本体に接続されるリフティング機構（４０）とを含み、
   前記リフティング機構（４０）は、前記本体の両側にそれぞれ設置された２つのローターアセンブリアーム構造を備え、
   前記各ローターアセンブリアーム構造はそれぞれ、アーム（７２）と、枢動可能なローターアセンブリ（４２）と、前記ローターアセンブリが枢動軸線を回って枢動するように駆動するためのモータ（８２）と、前記モータを取り付けるためのモータベース（８４）と、を含み、前記アームは１つの端部が前記本体の片側に枢動可能に接続され、前記アームの別の端部には前記モータベースが枢動可能に設置され、前記モータベースの回転軸線は前記無人飛行システムの重心より高いことを特徴とする無人飛行システム（１２）。
2. 前記モータベースの回転軸線と無人飛行システムの重心との高さの差は飛行状態にある前記ローターアセンブリの全長の八分の一より大きいことを特徴とする請求項１に記載の無人飛行システム（１２）。
3. 前記モータベースの回転軸線と無人飛行システムの重心との高さの差は飛行状態にある前記ローターアセンブリの全長の４倍より小さいことを特徴とする請求項２に記載の無人飛行システム（１２）。
4. 前記ローターアセンブリアーム構造はアーム展開位置とアーム折畳み位置の間において移動することができ、
   前記アーム展開位置において、前記２つのローターアセンブリアーム構造のアーム（７２）と前記本体の横方向軸線とは、第１の固定角度（α）をなすように本体の両側に位置し、
   前記アーム折畳み位置において、前記アーム（７２）と前記本体の縦方向軸線とは、第２の固定角度（γ）をなすように本体の両側に位置することを特徴とする請求項１に記載の無人飛行システム（１２）。
5. 前記第１の固定角度（α）は０～５５°の範囲にあり、前記第２の固定角度（γ）は０～１０°の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の無人飛行システム（１２）。
6. 前記アーム展開位置において、前記モータベースの回転軸線と本体の横方向軸線とは、０～２５°の範囲にある第３の固定角度（β）をなすことを特徴とする請求項４に記載の無人飛行システム（１２）。
7. 前記モータベースの回転軸線と前記モータの回転軸線との角度（Ｐ）は０～９０°の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の無人飛行システム（１２）。
8. 前記ローターアセンブリアーム構造は、ストッパーアセンブリを更に含み、前記アーム展開位置において、前記ローターアセンブリアーム構造のアーム（７２）と前記本体の横方向軸線とを、前記第１の固定角度（α）をなすように前記本体の側面に保持するために用いられることを特徴とする請求項４に記載の無人飛行システム（１２）。
9. 前記ストッパーアセンブリは、アームストッパー構造（１５０）、ストッパーブロック（１５５）及びバネ（１６０）を含み、前記アーム展開位置において、前記バネ（１６０）がストッパーブロックを付勢することによって、前記ストッパーブロック（１５５）は前記アームストッパー構造（１５０）に係合することで、前記ローターアセンブリアーム構造の移動を阻止することができることを特徴とする請求項８に記載の無人飛行システム（１２）。
10. 前記ストッパーアセンブリは、ストッパー解除部材（１６５）を更に含み、前記ストッパー解除部材（１６５）は前記ストッパーブロック（１５５）に接続され、前記ストッパー解除部材（１６５）が作動されると、前記バネ（１６０）による力を克服して前記ストッパーブロック（１５５）と前記アームストッパー構造（１５０）との係合を解除することを特徴とする請求項９に記載の無人飛行システム（１２）。
11. 前記アーム（７２）は弾性枢動軸を介して前記本体に接続されることを特徴とする請求項４に記載の無人飛行システム（１２）。
12. 前記ローターアセンブリ（４２）は、第１の羽根、第２の羽根及び前記第１の羽根と前記第２の羽根を接続するための羽根取付けアセンブリを含み、
    前記第１の羽根と前記第２の羽根（８０Ａ、８０Ｂ）は、それぞれ前記羽根取付けアセンブリの両端に取り付けられ且つ羽根展開位置と羽根折畳み位置の間で枢動することができ、
    前記羽根展開位置において、前記第１の羽根と前記第２の羽根はそれぞれ異なる方向に沿って方向付けられて羽根取付けアセンブリに取り付けられ、
    前記羽根折畳み位置において、前記第１の羽根と前記第２の羽根は略同じ方向に沿って方向付けられて羽根取付けアセンブリに取り付けられ、これによって、前記第１の羽根と前記第２の羽根は少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の無人飛行システム（１２）。
13. 前記羽根取付けアセンブリは相互に固定接続された取付け部材（１１２）と取付け座（１１４）を含み、
    前記第１の羽根と前記第２の羽根の前記羽根取付けアセンブリに近い端部には、それぞれ第１の羽根取付け孔と第２の羽根取付け孔が設置され、
    前記取付け部材（１１２）は、前記第１の羽根取付け孔を通過するための第１の取付け柱と、前記第２の羽根取付け孔を通過するための第２の取付け柱とを含み、これによって前記第１の羽根と前記第２の羽根は羽根取付けアセンブリに枢動可能に接続されることを特徴とする請求項１２に記載の無人飛行システム（１２）。
14. 前記取付け座（１１４）はネジ山接続を介して前記取付け部材（１１２）に固定されることを特徴とする請求項１３に記載の無人飛行システム（１２）。
15. 前記取付け部材は、前記第１の取付け柱が設けられる第１の端部セグメント、前記第２の取付け柱が設けられる第２の端部セグメント及び中間セグメントを含み、前記取付け座は、前記第１の取付け柱を収容する第１の収容端部セグメント、前記第２の取付け柱を収容する第２の収容端部セグメント及び収容中間セグメントを含み、
    前記第１の端部セグメントと前記第２の端部セグメントはそれぞれ前記中間セグメントと角度（ｃ）をなし、且つ前記中間セグメントの両側に対称に設置され、前記第１の端部セグメントと前記第２の収容端部セグメントは前記収容中間セグメントと角度をなし、且つ前記収容中間セグメントの両側に対称に設置されることを特徴とする請求項１３に記載の無人飛行システム（１２）。
16. 前記第１の羽根と前記第２の羽根（８０ａ、８０ｂ）の前記羽根取付けアセンブリに近い端部は、羽根基準平面とある傾斜角度（ｄ）をなすように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の無人飛行システム（１２）。
17. 前記ローターアセンブリアーム構造は、前記モータベース（８４）を前記アーム（７２）に接続させて前記モータベース（８４）が前記アーム（７２）に対して回転するように駆動するための回転機構（８６）を更に含むことを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の無人飛行システム（１２）。
18. 前記回転機構（８６）は、
    前記アームの内部に設置され、前記モータベース（８４）が前記アーム（７２）に対して回転するように駆動するためのサーボモータ（８８）と、
    前記アームの端部に接続され、少なくとも、ハウジング（９２）と、前記サーボモータに接続される入力歯車（９８）と、固定部（９４）を介して前記モータベースに固定接続される出力歯車（１０２）とを備える歯車伝動機構（９０）と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の無人飛行システム（１２）。
19. 前記ローターアセンブリアーム構造は収容部（８７）を含み、前記モータ（８２）の電源線（８３）は前記アームの内部において前記回転機構（８６）の外側に沿って延在し、前記収容部を貫通して電源に接続されることを特徴とする請求項１７に記載の無人飛行システム（１２）。
20. 無人飛行システムに用いられる制御システム（１０）であって、請求項１～１９のいずれか一項に記載の無人飛行システム（１２）及びシステムコントローラ（１４）を備えることを特徴とする制御システム（１０）。

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