KR102220394B1 - 자동 항공 시스템 동작을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하우징에 의해 둘러싸인 로터를 갖는 항공 시스템을 제어하기 위한 방법으로서, 비행 모드에서 로터를 동작시키는 단계, 항공 시스템이 그랩된 것을 나타내는 그랩 이벤트를 검출하는 단계, 및 대기 모드에서 로터를 자동으로 동작시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 항공 시스템의 횡 평면에 수직으로 연장되는 중심 축을 포함하는 항공 시스템을 제어하기 위한 방법으로서, 하우징에 의해 둘러싸인 로터들의 세트로 제1 공기 역학적 힘을 생성하는 단계, 중심 축과 중력 벡터 사이의 예각이 임계 각보다 더 크다는 것을 검출하는 단계, 및 로터들의 세트와 함께 제1 공기 역학적 힘보다 더 작은 제2 공기 역학적 힘을 협력적으로 생성하기 위해 로터들의 세트의 각각의 로터를 동작시키는 단계를 포함한다.
Description
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 국제 출원들: 2015년 12월 29일에 출원된 PCT/CN2015/099339, 2016년 1월 11일에 출원된 PCT/CN2016/070579, 현재 개류 중인, 2016년 1월 11일에 출원된 PCT/CN2016/070583, 및 2016년 1월 11일에 출원된 PCT/CN2016/070581의 일부 계속이며, 이 모두는 그 전체가 참조로 통합된다.
본 출원은 2016년 6월 11일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/353,337호, 및 2016년 4월 22일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/326,600호의 이익을 주장하며, 이는 둘 다 그 전체가 참조로 통합된다.
본 발명은 일반적으로 항공 시스템(aerial system) 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항공 시스템 분야에서의 자동 항공 시스템 동작을 위한 새롭고 유용한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 자동 항공 시스템 동작을 위한 방법의 흐름도이다.
도 2는 자동 항공 시스템 동작을 위한 방법의 변형예의 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 각각 임박한 동작 이벤트를 나타내는 방향 센서 신호의 변화를 검출하고 검출된 변화에 기초하여 리프트 메커니즘들을 자동으로 동작시키는 제1 및 제2 특정 예이다.
도 5는 항공 시스템의 변형예의 개략도이다.
도 6은 항공 시스템 및 원격 컴퓨팅 시스템을 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 7은 자유낙하를 나타내는 검출된 센서 신호 변화의 특정 예 및 검출된 센서 신호 변화에 응답하여 리프트 메커니즘의 특정 예를 포함하는, 자동 항공 시스템 동작의 제1 변형예의 개략도이다.
도 8은 자유낙하를 나타내는 검출된 센서 신호 변화의 특정 예 및 검출된 센서 신호 변화에 응답하여 리프트 메커니즘의 특정 예를 더 포함하는, 제2 축을 따라 인가된 힘의 검출을 포함하는 자동 항공 시스템 동작의 제2 변형예의 개략도이다.
도 9는 항공 시스템이 지지 표면을 자동으로 이륙하는, 자동 항공 시스템 동작의 제3 변형예의 개략도이다.
도 10은 항공 시스템이 지지 표면의 제거시 자동으로 호버링하는, 자동 항공 시스템 동작의 제4 변형예의 개략도이다.
도 11은 검출된 예상치 못한 센서 신호 변화의 특정 예 및 검출된 대기 이벤트에 응답하는 리프트 메커니즘의 특정 예를 포함하는, 대기 이벤트를 검출하고 대기 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 제1 변형예의 개략도이다.
도 12는 항공 시스템 아래의 개방된 사용자 손을 대기 이벤트로서 검출하는 것을 포함하는, 대기 이벤트를 검출하고 대기 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 제2 변형예의 개략도이다.
도 13은 항공 시스템의 측면에 대한 "레디-투-그랩" 형태의 사용자 손을 대기 이벤트로 검출하는 것을 포함하는, 대기 이벤트를 검출하고 대기 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 제3 변형예의 개략도이다.
도 2는 자동 항공 시스템 동작을 위한 방법의 변형예의 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 각각 임박한 동작 이벤트를 나타내는 방향 센서 신호의 변화를 검출하고 검출된 변화에 기초하여 리프트 메커니즘들을 자동으로 동작시키는 제1 및 제2 특정 예이다.
도 5는 항공 시스템의 변형예의 개략도이다.
도 6은 항공 시스템 및 원격 컴퓨팅 시스템을 포함하는 시스템의 개략도이다.
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본 발명의 바람직한 실시예들의 다음 설명은 본 발명을 이들 바람직한 실시예들에 제한하기보다는, 오히려 당업자가 본 발명을 구성하고 이용할 수 있게 하도록 의도된다.
1. 개요
도 1에 도시된 바와 같이, 자동 항공 시스템 동작을 위한 방법(100)은: 비행 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 단계(S120), 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150), 및 대기 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 단계(S160)를 포함한다. 방법(100)은: 비행 이벤트를 검출하는 단계(S110), 제어 명령을 수신하는 단계(S130), 및/또는 제어 명령에 따라 항공 시스템을 동작시키는 단계(S140)를 추가적으로 포함할 수 있다.
방법은 제어 명령 수신과 독립적으로, 항공 시스템 비행을 자동으로 중단시키도록 기능한다. 제1 변형예에서, 항공 시스템은 항공 시스템이 비행 동안에 억제되었다는 것을 자동으로 검출하고 항공 시스템 억제의 결정에 응답하여 대기 모드에서 자동으로 동작한다. 특정 예에서, 항공 시스템은 그것이 사용자가 (예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이) 비행 중 또는 공중 중에서 항공 시스템을 그랩하였다는 것을 검출하면 리프트 메커니즘을 감속시키거나 정지시킨다. 제2 변형에서, 항공 시스템은 착륙 지점을 자동으로 식별하고 랜딩 사이트 상에 착륙하기 위해 자동으로 동작한다. 제1 특정 예에서, 항공 시스템은 (예를 들어, 하방으로 지향되는 시야를 갖는 카메라 및 시각 분석 방법들을 사용하여) 항공 시스템 아래의 사용자 손을 자동으로 검출하고 사용자의 손 상에 항공 시스템을 랜딩시키기 위해 프로펠러 속도를 점진적으로 낮춘다. 제2 특정 예에서, 항공 시스템은 자동으로 항공 시스템 정면의 랜딩 사이트를 검출하고, 랜딩 사이트를 향해 자동으로 비행하고, 랜딩 사이트에 착륙하기 위해 리프트 메커니즘을 자동으로 제어한다. 그러나, 방법은 달리 항공 시스템 비행을 중단시킬 수 있다.
방법은 제어 명령 수신과 독립적으로, 항공 시스템을 자동으로 비행시키기 위해 추가적으로 기능할 수 있다. 제1 변형예에서, 항공 시스템은 항공 시스템이 (예를 들어, 사용자의 손으로부터) 해제될 때 (예를 들어, 제자리에서) 자동으로 호버링한다. 제2 변형예에서, 항공 시스템은 힘 적용 벡터를 따라 던져지거나 푸시되는 항공 시스템에 응답하여 자동으로 힘 적용 벡터를 따라 비행하고, 멈추고, 호버링한다. 제3 변형예에서, 항공 시스템은 사용자의 손으로부터 자동으로 이륙할 수 있다. 그러나, 방법은 달리 항공 시스템을 비행시킬 수 있다.
2. 이점들
본 방법은 종래의 시스템들에 비해 수개의 이점들을 제공할 수 있다. 첫째, 항공 시스템 대기 모드에 자동으로 진입하고/하거나, 항공 시스템 해제에 응답하여 자동으로 비행하고/하거나, 사용자의 손 또는 사용자 지정 랜딩 사이트 상에 자동으로 랜딩함으로써, 방법은 항공 시스템과 더욱 직관적인 사용자 상호작용들을 가능하게 한다. 둘째, 외부 제어 명령 수신과 독립적으로 자동으로 동작함으로써, 방법은 항공 시스템 비행의 그러한 측면들을 제어하는 것으로부터 사용자를 자유롭게 한다. 이것은 사용자가 보조 시스템들(예를 들어, 카메라 시스템들)를 제어하거나, 멀티태스킹을 최소화하거나, 그렇지 않으면 항공 시스템 비행을 위해 요구되는 사용자 상호작용을 감소시킬 수 있게 할 수 있다. 그러나, 방법은 임의의 다른 적절한 세트의 이점들을 부여할 수 있다.
3. 시스템.
도 5에 도시된 바와 같이, 방법은 바람직하게는 하나 이상의 항공 시스템들(1)과 사용되고, 선택적으로 원격 컴퓨팅 시스템(도 6에 도시된 예), 또는 임의의 다른 적절한 시스템과 사용될 수 있다. 항공 시스템(1)은 비행하기 위해 기능하고, 추가적으로 사진을 촬영하고/하거나, 짐들을 전달하고/하거나, 무선 통신들을 중계하기 위해 기능할수 있다. 항공 시스템(1)은 바람직하게는 회전익기(예를 들어, 쿼드콥터, 헬리콥터, 사이클로콥터 등)이지만, 대안적으로 고정익 항공기, 비행기구이거나, 임의의 다른 적절한 항공 시스템(1)일 수 있다. 항공 시스템(1)은 리프트 메커니즘, 전력 공급 장치, 센서들, 처리 시스템, 통신 시스템, 몸체를 포함하고/하거나, 임의의 다른 적절한 구성요소를 포함할 수 있다.
항공 시스템의 리프트 메커니즘은 양력(lift)을 제공하기 위해 기능하고, 바람직하게는 하나 이상의 모터들에 의해 (개별적으로 또는 집합적으로) 구동되는 한 세트의 로터들을 포함한다. 각각의 로터는 바람직하게는 대응하는 로터 축을 중심으로 회전하고, 그것의 로터 축에 수직인 대응 로터 평면을 정의하고, 그것의 로터 평면 상의 스웹 영역(swept area)을 없애도록 구성된다. 모터들은 바람직하게는 항공 시스템 비행을 가능하게 하기 위해 로터들에게 충분한 전력을 제공하도록 구성되고, 보다 바람직하게는 2개 이상의 모드들에서 동작 가능하며, 그 중 적어도 하나는 비행을 위해 충분한 전력을 제공하는 것을 포함하고 그 중 적어도 하나는 비행을 위해 요구되는 것보다 더 적은 전력을 제공하는 것(예를 들어, 제로 전력을 제공하는 것, 최소 비행 전력의 10%를 제공하는 것 등)을 포함한다. 모터들에 의해 공급되는 전력은 바람직하게는 로터들이 그들의 로터 축들을 중심으로 회전하는 각속도들에 영향을 미친다. 항공 시스템 비행 동안에, 로터들의 세트는 바람직하게는 항공 시스템(1)에 의해 생성되는 총 공기 역학적 힘(높은 속도들에서의 비행 동안과 같이 몸체에 의해 생성되는 항력은 가능한 배제함)의 실질적으로 전부(예를 들어, 99% 초과, 95% 초과, 90% 초과, 75% 초과)를 협력적으로 또는 개별적으로 생성하도록 구성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 항공 시스템(1)은 항공 시스템 비행을 위한 힘들을 생성하기 위해 기능하는 임의의 다른 적절한 비행 구성요소들, 예컨대 제트 엔진들, 로켓 엔진들, 날개들, 솔라 세일들, 및/또는 임의의 다른 적절한 힘 생성 구성요소들을 포함할 수 있다.
일 변형예에서, 항공 시스템(1)은 4개의 로터들을 포함하며, 각각은 항공 시스템 몸체의 코너에 배열된다. 4개의 로터들은 바람직하게는 항공 시스템 몸체를 중심으로 실질적으로 균등하게 분산되고, 각각의 로터 평면은 바람직하게는 (예를 들어, 종축 및 횡축을 포함하는) 항공 시스템 몸체의 횡 평면과 (예를 들어, 10도 이내에서) 실질적으로 평행하다. 로터들은 바람직하게는 전체 항공 시스템(1)의 상대적으로 큰 부분(예를 들어, 항공 시스템 풋프린트의 90%, 80%, 75%, 또는 다수, 또는 항공 시스템(1)의 임의의 다른 적절한 비율)을 점유한다. 예를 들어, 각각의 로터의 직경의 제곱의 합은 시스템의 기본 평면(예를 들어, 횡 평면) 상으로 항공 시스템(1)의 돌출부(projection)의 볼록 선체(convex hull)의 임계 량(예를 들어, 10%, 50%, 75%, 90%, 110% 등)보다 더 클 수 있다. 그러나, 로터들은 달리 배열될 수 있다.
항공 시스템의 전력 공급 장치는 항공 시스템의 능동 구성요소들(예를 들어, 리프트 메커니즘의 모터들, 전력 공급 장치 등)에 전력을 공급하기 위해 기능한다. 전력 공급 장치는 몸체에 장착되고 능동 구성요소들에 연결되거나, 달리 배열될 수 있다. 전력 공급 장치는 재충전 가능 배터리, 2차 배터리, 1차 배터리, 연료 전지이거나, 임의의 다른 적절한 전력 공급 장치일 수 있다.
항공 시스템의 센서들은 항공 시스템의 주변 환경 및/또는 항공 시스템 동작을 나타내는 신호들을 회득하기 위해 기능한다. 센서들은 바람직하게는 몸체에 장착되지만, 대안적으로 임의의 다른 적절한 구성요소에 장착될 수 있다. 센서들은 바람직하게는 전력 공급 장치에 의해 전력이 공급되고 프로세서에 의해 제어되지만, 임의의 다른 적절한 구성요소에 연결되고 이와 상호작용할 수 있다. 센서들은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 카메라들(예를 들어, CCD, CMOS, 다중스펙트럼, 비주얼 레인지, 하이퍼스펙트럼, 스테레오스코픽 등), 방향 센서들(예를 들어, 관성 측정 센서들, 가속도계, 자이로스코프, 고도계, 자기력계 등), 오디오 센서들(예를 들어, 트랜스듀서, 마이크로폰 등), 기압계들, 광 센서들, 온도 센서들, 전류 센서(예를 들어, 홀 효과 센서), 공기 유량계, 전압계들, 터치 센서들(예를 들어, 저항성, 용량성 등), 근접 센서들, 힘 센서들(예를 들어, 스트레인 게이지 미터, 로드 셀), 진동 센서들, 화학 센서들, 소나 센서들, 위치 센서(예를 들어, GPS, GNSS, 삼각측량 등), 또는 임의의 다른 적절한 센서. 일 변형예에서, 항공 시스템(1)은 몸체의 횡 평면을 교차하는 시야를 갖는 항공 시스템 몸체의 제1 단부를 따라 (예를 들어, 정적으로 또는 회전적으로) 장착되는 제1 카메라; 횡 평면과 실질적으로 평행한 시야를 갖는 항공 시스템 몸체의 하단을 따라 장착되는 제2 카메라; 및 한 세트의 방향 센서들, 예컨대 고도계 및 가속도계를 포함한다. 그러나, 시스템은 임의의 적절한 수의 임의의 센서 타입을 포함할 수 있다.
항공 시스템의 처리 시스템은 항공 시스템 동작을 제어하기 위해 기능한다. 처리 시스템은 방법; 즉, 비행 동안에 항공 시스템(1)을 안정화시키거나(예를 들어, 비행 중 항공 시스템 워블(wobble)을 최소화하기 위해 로터들을 선택적으로 동작시킴); 원격 제어 명령들에 기초하여 항공 시스템(1)을 수신, 해석 및 동작시키거나; 달리 항공 시스템 동작을 제어하는 방법을 수행할 수 있다. 처리 시스템은 바람직하게는 센서들에 의해 샘플링되는 측정치들을 수신 및 해석하도록 구성되며, 보다 바람직하게는 (예를 들어, 카메라 및 가속도계 데이터를 조합한) 이종(disparate) 센서들에 의해 샘플링되는 측정치들을 조합함으로써 구성된다. 항공 시스템(1)은 하나 이상의 처리 시스템들을 포함할 수 있으며, 여기서 상이한 프로세서들은 동일한 기능성(예를 들어, 멀티 코어 시스템과 같은 기능)을 수행하거나, 특화될 수 있다. 처리 시스템은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 프로세서들(예를 들어, CPU, GPU, 마이크로프로세서 등), 메모리(예를 들어, Flash, RAM 등), 또는 임의의 다른 적절한 구성요소. 처리 시스템은 바람직하게는 몸체에 장착되지만, 대안적으로 임의의 다른 적절한 구성요소에 장착될 수 있다. 처리 시스템은 바람직하게는 전력 공급 장치에 의해 전력이 공급되지만, 달리 전력이 공급될 수 있다. 처리 시스템은 바람직하게는 센서들, 통신 시스템, 및 리프트 메커니즘에 연결되고 이들을 제어하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 구성요소에 연결되고 이들과 상호작용할 수 있다.
항공 시스템의 통신 시스템은 하나 이상의 원격 컴퓨팅 시스템들과 통신하도록 기능한다. 통신 모듈은 장거리 통신 모듈, 단거리 통신 모듈, 또는 임의의 다른 적절한 통신 모듈일 수 있다. 통신 모듈은 유선 및/또는 무선 통신을 용이하게 할 수 있다. 통신 모듈의 예들은 802.11x, Wi-Fi, Wi-Max, NFC, RFID, 블루투스, 블루투스 로우 에너지, 지그비, 셀룰러 통신들(예를 들어, 2G, 3G, 4G, LTE 등), 라디오(RF), 유선 연결(예를 들어, USB), 또는 임의의 다른 적절한 통신 모듈 또는 그 조합을 포함한다. 통신 시스템은 바람직하게는 전력 공급 장치에 의해 전력이 공급되지만, 달리 전력이 공급될 수 있다. 통신 시스템은 바람직하게는 처리 시스템에 연결되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 구성요소에 연결되거나 이와 상호작용할 수 있다.
항공 시스템의 몸체는 항공 시스템 구성요소들을 지지하기 위해 기능한다. 몸체는 추가적으로 항공 시스템 구성요소들을 보호하기 우해 기능할 수 있다. 몸체는 바람직하게는 통신 시스템, 전력 소스, 및 처리 시스템을 실질적으로 캡슐화하지만, 달리 구성될 수 있다. 몸체는 플랫폼, 하우징을 포함하거나, 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다. 일 변형예에서, 몸체는 통신 시스템, 전력 소스, 및 처리 시스템을 수용하는 메인 몸체, 로터 회전 평면과 평행하게 연장되고 메인 몸체의 제1 및 제2 측면을 따라 배열되는 제1 및 제2 프레임(예를 들어, 케이지)을 포함한다. 프레임들은 회전 로터들과 유지 메커니즘(예를 들어, 사용자의 손과 같은 유지 메커니즘) 사이의 중간 구성요소로서 기능할 수 있다. 프레임은 몸체의 단일 측면을 따라(예를 들어, 로터들의 하단을 따라, 로터들의 상단을 따라), 몸체의 제1 및 제2 측면을 따라(예를 들어, 로터들의 상단 및 하단을 따라) 연장되거나, 로터들을 캡슐화하거나(예를 들어, 로터들의 모든 측면들을 따라 연장됨), 달리 구성될 수 있다. 프레임들은 메인 몸체에 정적으로 장착되거나 이에 작동 가능하게 장착될 수 있다.
프레임은 로터들 중 하나 이상을 주변 환경에 유체 연결하는 하나 이상의 개구부들(예를 들어, 공기흐름 개구부들)을 포함할 수 있으며, 이는 주변 환경과 로터들 사이의 공기 및/또는 다른 적절한 유체들의 흐름을 가능하게 하기 위해(예를 들어, 항공 시스템(1)이 주변 환경 도처로 이동하게 하는 공기 역학적 힘을 로터들이 생성할 수 있게 하기 위해) 기능할 수 있다. 개구부들은 연장될 수 있거나, 유사한 길이 및 폭을 가질 수 있다. 개구부들은 실질적으로 동일할 수 있거나, 서로 상이할 수 있다. 개구부들은 바람직하게는 유지 메커니즘의 구성요소들(예를 들어, 손의 손가락들)이 개구부들을 통과하는 것을 방지하기 위해 충분히 작다. 로터들 근처의 프레임의 기하학적 투명도(예를 들어, 개방 영역 대 총 영역의 비율)는 바람직하게는 항공 시스템 비행을 가능하게 할 정도로 충분히 크며, 보다 바람직하게는 고성능 비행 조작을 가능하게 한다. 예를 들어, 각각의 개구부는 임계 크기보다 더 작을 수 있다(예를 들어, 모든 치수들의 임계 크기, 임계 크기보다 더 좁지만 이보다 상당히 더 긴 연장된 슬롯들 등보다 더 작음). 특정 예에서, 프레임은 80-90%의 기하학적 투명도, 및 그 각각이 12-16 mm의 직경을 갖는 외접원을 정의하는 개구부들(예를 들어, 원형들, 정육각형들과 같은 다각형들 등)을 갖는다. 그러나, 몸체는 달리 구성될 수 있다.
몸체(및/또는 임의의 다른 적절한 항공 시스템 구성요소들)는 유지 메커니즘(예를 들어, 인간의 손, 항공 시스템 도크, 클로(claw) 등)에 의해 유지될 수 있는 유지 영역을 정의할 수 있다. 유지 영역은 바람직하게는 하나 이상의 로터들의 일부를 둘러싸며, 더욱 바람직하게는 로터들 모두를 완전히 둘러싸는 것이며, 그것에 의해 로터들과 유지 메커니즘 또는 항공 시스템(1) 근처의 다른 객체 사이의 임의의 의도치 않은 상호작용을 방지한다. 예를 들어, 항공 시스템 평면(예를 들어, 횡 평면, 로터 평면 등) 상으로의 유지 영역의 돌출부는 동일한 항공 시스템 평면 상으로의 하나 이상의 로터들의 스웹 영역(예를 들어, 로터의 스웹 영역, 로터들의 세트의 총 스웹 영역 등)의 돌출부를과 (예를 들어, 부분적으로, 완전히, 그것의 대부분, 그것의 적어도 90% 등) 으로 중첩될 수 있다.
항공 시스템(1)은 추가적으로 입력들(예를 들어, 마이크로폰들, 카메라들 등), 출력들(예를 들어, 디스플레이들, 스피커들, 발광 요소들 등), 또는 임의의 다른 적절한 구성요소를 포함할 수 있다.
원격 컴퓨팅 시스템은 보조 사용자 입력들을 수신하기 위해 기능하고, 추가적으로 항공 시스템(들)(1)에 대한 제어 명령들을 자동으로 생성하고 제어 명령들을 이에 송신하기 위해 기능할 수 있다. 각각의 항공 시스템(1)은 하나 이상의 원격 컴퓨팅 시스템들에 의해 제어될 수 있다. 원격 컴퓨팅 시스템은 바람직하게는 클라이언트(예를 들어, 네이티브 어플리케이션, 브라우저 어플리케이션 등)를 통해 항공 시스템(1)을 제어하지만, 달리 항공 시스템(1)을 제어할 수 있다. 원격 컴퓨팅 시스템은 사용자 디바이스, 원격 서버 시스템, 연결된 기기이거나, 임의의 다른 적절한 시스템일 수 있다. 사용자 디바이스의 예들은 태블릿, 스마트폰, 모바일 폰, 랩탑, 시계, 웨어러블 디바이스(예를 들어, 안경), 또는 임의의 다른 적절한 사용자 디바이스를 포함한다. 사용자 디바이스는 전력 스토리지(예를 들어, 배터리), 처리 시스템(예를 들어, CPU, GPU, 메모리 등), 사용자 출력들(예를 들어, 디스플레이, 스피커, 진동 메커니즘 등), 사용자 입력들(예를 들어, 키보드, 터치스크린, 마이크로폰 등), 위치 시스템(예를 들어, GPS 시스템), 센서들(예를 들어, 광학 센서들, 예컨대 광 센서들 및 카메라들, 방향 센서들, 예컨대 가속도계들, 자이로스코프들, 및 고도계들, 오디오 센서들, 예컨대 마이크로폰들 등), 데이터 통신 시스템(예를 들어, WiFi 모듈, BLE, 셀룰러 모듈 등), 또는 임의의 다른 적절한 구성요소를 포함할 수 있다.
4.
방법.
비행 이벤트를 검출하는 단계(S110)는 항공 시스템 비행을 요구하거나 그렇지 않으면 이와 연관되는 임박한 동작 이벤트를 검출하기 위해 기능한다. 임박한 동작 이벤트는 자유낙하(예를 들어, 중력 벡터과 평행한 제1 축을 따른 항공 시스템 모션), 임박한 자유낙하, 미리 결정된 방향의 항공 시스템 배열(예를 들어, 0.5초와 같은 미리 결정된 시간량 동안 중력 벡터에 수직으로부터 미리 결정된 범위 내의 주요 항공 시스템 평면과의 배열), 공중에서의 항공 시스템의 수동 지지(예를 들어, 가속 패턴들, 회전 패턴들, 진동 패턴들, 온도 패턴들 등을 기반으로 함)이거나, 임의의 다른 적절한 임박한 동작 이벤트일 수 있다. S110은 바람직하게는 임박한 동작과 연관되는 센서 신호의 변화를 검출하는단계를 포함한다. 변화는 바람직하게는 온 보드 센서들(예를 들어, 방향 센서들)로부터 수신되는 신호들에 기초하여 처리 시스템에 의헤 검출되지만, 대안적으로 원격 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 여기서 신호들은 원격 컴퓨팅 시스템에 송신됨)에 의해 검출되거나, 임의의 다른 적절한 시스템에 의해 검출될 수 있다. 미리 결정된 변화는 제조자에 의해 설정되거나, 원격 컴퓨팅 시스템 상에서 실행되는 클라이언트로부터 수신되거나, 사용자로부터 수신되거나, 달리 결정될 수 있다. 변화는: 미리 결정된 주파수, 새로운 방향 센서 신호가 수신되는 매 시간, 또는 임의의 다른 적절한 시간에서 결정될 수 있다. 미리 결정된 변화는 신호 변화, 파라미터 변화(예를 들어, 가속도 변화량, 속도 변화 등), 변화율(예를 들어, 가속도 변화율)이거나, 임의의 다른 적절한 변화일 수 있다.
임박한 동작을 나타내는 변화는 사용자로부터 수신되거나, 클라이언트로부터 수신되거나, 자동으로 학습되거나(예를 들어, 레벨화된 가속도계 패턴들의 훈련용 학습 세트를 기반으로 함), 달리 결정될 수 있다. 실제적인 변화는 실제 변화가 임박한 동작을 나타내는 미리 결정된 변화와 실질적으로 매칭되거나, 임박한 동작을 나타내는 변화로서 분류되거나, 임박한 동작을 나타내는 패턴 파라미터 값들과 실질적으로 매칭되면 임박한 동작을 나타내는 변화로서 간주될 수 있거나, 달리 검출될 수 있다.
방향 센서 신호들은 미리 결정된 변화에 대해 주기적으로 모니터링될 수 있으며, 여기서 신호들을 모니터링하는 단계는 이전 방향 센서 신호들의 세트를 일시적으로 캐싱하는 단계, 캐싱된 방향 센서 신호들과 새로운 방향 센서 신호 사이의 변화를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 방향 센서 신호들은 달리 모니터링될 수 있다. 일 실시예에서(도 3에 도시됨), 미리 결정된 변화는 제로와 실질적으로 동일하게 되거나(예를 들어, 0.1g 미만, 0.3g 미만, 10% 또는 30%와 같은 항공 시스템에서 관측되는 전형적인 가속도의 임계 부분 미만 등), 제로를 향해 떨어지거나, 임계 속도를 넘어 제로를 향해 떨어지거나, 임의의 다른 적절한 절대 변화, 변화 패턴, 또는 자유 낙하를 나타내는 다른 변화를 나타내는 가속도(예를 들어, 고유 가속도) 또는 가속도의 성분(예를 들어, 중력 벡터와 연관되는 축을 따름)일 수 있다. 중력 벡터와 연관되는 축은 중력 벡터와 평행한 축, 미리 결정된 항공 시스템 축 및/또는 방향 센서 축(예를 들어, 항공 시스템의 횡 단면에 수직인 중심 축)이거나, 임의의 다른 적절한 축일 수 있다. 특정 예에서, 비행 이벤트를 검출하는 단계(S110)는 항공 시스템 몸체에 장착되는 가속도계에서 제로와 실질적으로 동일한 고유 가속도를 검출하는 단계를 포함한다.
이러한 실시예의 제1 변형예에서, 축은 항공 시스템의 하단(예를 들어, 항공 시스템 하우징의 하단)에 수직인 축일 수 있다. 제2 변형예에서, 항공 시스템은 중력 벡터와 평행한 축을 자동으로 식별할 수 있다. 이것은 중력 가속도의 크기와 실질적으로 동일하거나 더 높은 측정된 가속도가 (예를 들어, 미리 결정된 기간 동안) 측정된 축을 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 변형예에서, 미리 결정된 변화가 발생했다는 것을 결정시, 방법은 추가적으로 항공 시스템이 실제로 자유낙하 하는지(예를 들어, 여기서, 다른 축들로부터의 측정치들은 중력 가속도 크기 미만임) 또는 단순히 회전되었는지(예를 들어, 여기서 하나 이상의 다른 축들로부터의 측정치들은 중력 가속도 크기 이상임)를 판단하기 위해 다른 축들로부터의 센서 측정치들을 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 변형예에서, 방법은 가속도 측정치들을 이종 방향 정보(예를 들어, 자이로스코프 또는 카메라와 같은 하나 이상의 센서들로부터의 측정치들)와 상관시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 선택적으로 특정 축들(예를 들어, 항공 시스템의 종축)에 대한 측정치들을 선택적으로 무시하거나 고려하지 않을 수 있다. 그러나, 축은 달리 결정될 수 있거나, 단일 축은 (예를 들어, 전체 크기에 의존하는 대신에) 사용되지 않을 수 있다.
제2 실시예에서(도 4에 도시됨), 고도계 신호들은 미리 결정된 변화에 대해 주기적으로 모니터링될 수 있다. 미리 결정된 변화는 고도에서의 미리 결정된 감소, 미리 결정된 고도 변화율 이거나, 임의의 다른 적절한 변화일 수 있다.
제3 실시예에서, 가속도계 및/또는 자이로스코프 신호들은 항공 시스템이 실질적으로 수평한 방향(예를 들어, 항공 시스템의 하단에 수직인 축이 1°, 5°, 10°, 또는 15°와 같은 중력 벡터로부터의 임계 각 내에 있음)에서 지지되고 있다는 표시에 대해 주기적으로 모니터링될 수 있다. 일 예에서, 비행 이벤트는 공간 센서 신호들이 항공 시스템이 대기 상태에 있고 소나 및 광학 센서들이 비행 제어를 위한 유효 데이터를 샘플링하고 있는 동안 항공 시스템이 임계 시간(예를 들어, 100 ms, 350 ms, 1s, 2s, 5s 등)보다 더 큰 시간 동안 실질적으로 수평하게 지지되었다는 것을 나타낼 때 검출된다(S110). 그러나, 임박한 동작을 나타내는 변화는 달리 결정될 수 있다.
비행 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 단계(S120)는 항공 시스템을 비행시키기 위해 기능한다. S120은 바람직하게는 비행 모드에서 리프트 메커니즘을 동작시키는 단계를 포함하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 비행 모드에서 임의의 다른 적절한 항공 시스템 구성요소들을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 항공 시스템은 바람직하게는 처리 시스템에 의해 자동으로 동작되지만, 대안적으로 원격 컴퓨팅 시스템에 의해 또는 임의의 다른 적절한 시스템에 의해 자동으로 동작될 수 있다. 항공 시스템은 바람직하게는 비행 이벤트를 검출하는 단계(S110)에 응답하여 자동으로 비행 모드에서 동작되지만(S120), 추가적으로 또는 대안적으로 비행 이벤트가 검출되는 단계(S120) 이후의 미리 결정된 시간 기간이 경과된 이후, 항공 시스템 고도가 (예를 들어, 고도계로부터 결정된 바와 같은) 미리 결정된 고도 변화를 넘어 변화된 이후, 또는 임의의 다른 적절한 시간에서 동작될 수 있다. 항공 시스템은 바람직하게는 한 세트의 동작 파라미터들에 따라 동작되며, 여기서 동작 파라미터들은 미리 결정되거나, 선택되거나(예를 들어, 선행 변화 검출의 시간에서 또는 이의 센서 측정 조합에 기초하여; 센서 측정 패턴들의 분류 또는 조합에 기초하여 등), 달리 결정될 수 있다. 동작 파라미터들은: 리프트 메커니즘에 제공되는 전력(예를 들어, 전압, 전류 등), 리프트 메커니즘 속도 또는 출력, 타이밍, 목표 센서 측정치들, 또는 임의의 다른 적절한 동작 파라미터를 포함할 수 있다.
항공 시스템은: 전향 카메라, 하향 카메라, 방향 센서들, 레이저 시스템(예를 들어, 거리계, LIDAR), 레이더, 스테레오카메라 시스템, 비행 시간, 또는 임의의 다른 적절한 광학, 음향, 거리측정, 또는 다른 시스템으로부터의 신호들을 사용하여 비행 모드에서 동작할 수 있다. 항공 시스템은 RRT, SLAM, 운동학, 광 흐름, 기계 학습, 규칙 기반 알고리즘들, 또는 임의의 다른 적절한 방법을 사용하여 신호들을 처리할 수 있다. 특정 예에서, 경로 이동 모드는 전향 카메라로 일련의 이미지들을 샘플링하는 단계 및 일련의 이미지들 및 항공 시스템에 탑제되어 실행되는 위치 방법(예를 들어, SLAM)을 사용하여 3-D 공간 내에 항공 시스템 물리적 위치를 자동으로 결정하는 단계를 포함한다. 제2 특정 예에서, 경로 이동 모드는 하향 카메라로 일련의 이미지들을 샘플링하는 단계(예를 들어, 60 fps에서, 또는 임의의 다른 적절한 주파수에서 샘플링하는 단계), 항공 시스템 위치 또는 운동학(예를 들어, 속도, 가속도)을 결정하는 것을 도울 수 있는, (예를 들어, 광 흐름을 사용한) 샘플링된 이미지들에 기초하여 항공 시스템과 그라운드 사이의 겉보기 이동(apparent movement)을 자동으로 검출하는 단계, 및 검출된 겉보기 이동 기초하여 항공 시스템 밸런스 또는 위치를 자동으로 보정하는 단계를 포함한다. 제3 특정 예에서, 제1 특정 예를 사용하여 결정되는 항공 시스템 위치 및 제2 특정 예를 사용하여 결정되는 항공 시스템 운동학은 항공 시스템을 호버링시키거나. 비행시키거나, 달리 제어하기 위해 비행 제어 알고리즘에 공급될 수 있다.
비행 모드는 바람직하게는 공기 중의 항공 시스템 위치(예를 들어, 수직 위치, 측면 위치 등)가 실질적으로 유지되는 호버 모드(hover mode)를 포함하지만, 대안적으로 임의의 다른 적절한 비행 모드일 수 있다. 비행 모드는 바람직하게는 항공 시스템의 횡 평면에 수직인 중심 축이 중력 벡터와 실질적으로 평행하도록(예를 들어, 20° 이내, 10° 이내, 3° 이내, 1° 이내 등) 항공 시스템 방향을 유지시키는 단계를 포함한다. 그러나, 중심 축은 달리 유지될 수 있다. 비행 모드는 바람직하게는 (예를 들어, 호버링하기 위해) 중력에 의해 항공 시스템 상에 가해지는 힘과 동일하고 반대인 힘을 리프트 시스템에 생성하는 단계를 포함하지만, 대안적으로 (예를 들어, 고도를 증가 또는 감소시키고/시키거나, 수직 이동을 저지하고 항공 시스템을 호버링 상태로 가져오기 위해) 중력보다 더 크거나 더 작은 힘을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 비행 모드는 추가적으로 또는 대안적으로 (예를 들어, 항공 시스템 피치 또는 롤을 변화시키거나, 측면 이동을 야기하거나 이를 저지하는 것 등을 위해) 비 수직 힘 및/또는 토크를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비행 모드는 방향, 위치, 및/또는 속도 변화를 검출하는 단계, 변화가 바람 및/또는 충돌과 같은 다른 외부 섭동(perturbation)으로 인한 것인지를 결정하는 단계(예를 들어, 변화를 바람 및/또는 충돌 이벤트로 분리하는 단계, 바람 섭동의 가능성을 결정하는 단계, 섭동이 그랩 이벤트(grab event)일 가능성을 결정하는 단계 등), 및 변화를 보정하고 본래 또는 원하는 위치, 방향, 및/또는 속도로 복귀하기 위해 리프트 메커니즘을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
비행 모드는 추가적으로 또는 대안적으로 경로 이동 모드(예를 들어, 직선 라인으로 비행하는 것, 미리 결정된 경로를 따른 비행하는 것 등), 프로그램 모드(예를 들어, 비행 프로그램에 기초하여 동적으로 결정되는 경로를 따라 비행하는 것, 사람을 따르거나 그 주위를 선회하거나 카메라 시야 내에 사람의 얼굴을 유지시키는 등과 같은 얼굴 및/또는 몸체 추적에 기초하여 비행하는 것 등), 및/또는 임의의 다른 적절한 모드를 포함할 수 있다. 비행 모드는 선택적으로 몸체에 장착되는(또는 달리 기계적으로 결합되는) 항공 시스템 카메라를 사용하여 이미지를 캡처하는 단계(예를 들어, 단일 이미지를 저장하는 단계, 비디오를 스트리밍하는 단계 등)를 포함할 수 있다.
비행 모드는 추가적으로 또는 대안적으로 이미징 모드를 포함할 수 있으며, 여기서 항공 시스템은 자동으로 이미징 목표(예를 들어, 사람, 얼굴, 객체 등)를 식별하고 물리적 공간을 통해 이미징 목표를 자동으로 따르기 위해 그것의 비행을 제어한다. 일 변형예에서, 항공 시스템은 이미징 목표를 식별하고 추적하기 위해 (예를 들어, 전향 카메라로부터) 샘플링된 이미지들 상에서 객체 인식 및/또는 추적 방법들, 얼굴 인식 및/또는 추적 방법들, 신체 인식 및/또는 추적 방법들, 및/또는 임의의 다른 적절한 방법을 실행시킬 수 있다. 특정 예에서, 항공 시스템은 (예를 들어, 중심 축을 중심으로 회전하고, 카메라를 주위로 이동시키고, 360° 카메라를 사용하는 것 등에 의해) 자체에 대해 실질적으로 360° 영역을 자동으로 이미징하고, 이미지로부터 이미징 목표들을 자동으로 식별하고, 물리적 공간에 대해 (예를 들어, 자동으로 식별되거나 수동으로 선택되는) 이미징 목표를 자동으로 따를 수 있다. 그러나, 이미징 모드는 달리 수행될 수 있다. 그러나, 비행 모드는 임의의 다른 적절한 세트의 동작 모드들을 포함할 수 있다.
항공 시스템은 각각의 로터의 각속도 및/또는 각각의 로터에 전달되는 전력을 독립적으로 제어함으로써 비행 모드에서 동작될 수 있다. 그러나, 로터들은 그룹으로서 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 제어될 수 있다. S120는 바람직하게는 로터들의 세트에서 항공 시스템에 의해 생성되는 총 공기 역학적 힘과 실질적으로 동일한, 보다 바람직하게는 항공 시스템에 의해 가해지는 알짜 힘(예를 들어, 여기서 항공 시스템은 주변 환경 상에 중요한 공기 역학적 힘을 생성하거나, 달리 추진력과 같은 중요한 힘을 이에 가하도록 구성되는 임의의 다른 구성요소들을 포함하지 않음)과 또한 실질적으로 동일한 공기 역학적 힘을 생성하는 단계를 포함한다.
일 변형예에서, 비행 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 단계는 대기(standby) 로터 속도(예를 들어, 여기서 로터들의 세트는 실질적으로 제로 힘 또는 비행 공기 역학적 힘의 작은 일부와 같은, 비행 공기 역학적 힘보다 더 낮은 대기 공기 역학적 힘을 생성함)로부터 비행 로터 속도(예를 들어, 여기서 로터들의 세트는 비행 공기 역학적 힘을 생성함)로 각각의 로터의 로터 각속도를 스풀링 (spooling up)하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 변형예에서, 비행 로터 속도는 바람직하게는 항공 시스템이 호버링하는 호버 로터 속도이며; 대안적으로 속도는 임의의 다른 적절한 회전 속도일 수 있다. 비행 속도는 (예를 들어, 제조자에 의해) 미리 설정되거나, 클라이언트로부터 수신되거나, (예를 들어, 신호 변화율에 기초하여) 자동으로 결정되거나, 달리 결정될 수 있다. 대기 로터 속도는 저속(예를 들어, 호버 속도의 일부)이거나, 실질적으로 제로 각속도(예를 들어, 여기서 로터들은 회전하고 있지 않음)이거나, 임의의 다른 적절한 속도를 가질 수 있다. 대기 로터 속도는 (예를 들어, 제조자에 의해) 사전 설정되거나, 클라이언트로부터 수신되거나, 달리 결정될 수 있다. 로터 속도는 대기 로터 속도로부터 비행 로터 속도로 즉시 이행되거나, 방향 센서 신호 변화율에 기초하여 이행되거나, 미리 결정된 속도로 이행되거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 이행될 수 있다.
제1 예에서, 회전 속도는 호버 속도 이상의 속도로 먼저 증가되며, 그 다음 호버 속도로 낮추어짐으로써, 항공 시스템은 자유낙하를 중단하고 자유낙하가 검출된 후에 호버링한다. 이것은 지지 표면이 갑자기 제거될 때 항공 시스템이 자유 낙하하는 것을 방지하기 위해 기능할 수 있다(도 10에 도시됨). 제2 예에서, 회전 속도는 가속도 변화율에 비례적으로 관련될 수 있다. 특정 예에서, 회전 속도는 가속도 변화가 자유낙하와 연관되는 것(예를 들어, 항공 시스템이 아래도 던져지는 경우)을 초과할 때 호버 속도보다 더 빠를 수 있다. 이것은 항공 시스템이 더 빨리 회복하고/하거나 초기 고도((예를 들어, 변화가 검출되기 전 또는 검출된 때 측정됨)를 회복할 수 있게 하기 위해 기능할 수 있다. 제2 특정 예에서, 회전 속도는 가속도 변화량에 비례하여 증가될 수 있다. 동작시, 이것은 항공 시스템이 사용자에 의해 점진적으로 해제됨에 따라 로터들이 점진적으로 스풀링하게 한다(도 7에 도시됨). 제3 특정 예에서, 로터 속도는 미리 결정된 속도로 증가할 수 있다. 동작시, 이것은 로터들이 점진적으로 스풀링하게 하여, 사용자의 손과 같은 지지 표면으로부터 멀리 항공 시스템을 느리게 리프팅한다(도 9에 도시됨). 이러한 특정 예에서, 방법은 지지 표면이 (예를 들어, 방향 센서 신호의 갑작스런 변화로부터 결정되는 바와 같이) 갑자기 제거될 때 제1 예로 스위칭하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 회전 속도는 후류 효과(wake effect)를 방지하거나 최소화하기 위해 선택적으로 제한될 수 있다. 그러나, 리프트 메커니즘은 변화의 검출에 응답하여 달리 동작될 수 있다.
방법은 선택적으로 제2 축과 연관되는 센서 신호들을 모니터링하는 단계 및 제2 축에 대한 센서 신호들에 기초하여 (임박한 동작 검출에 응답하여 리프트 메커니즘 동작을 위해) 리프트 메커니즘 동작 파라미터들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 항공 시스템이 정지(halting) 및 호버링(hovering) 전에 제2 축을 따라 거리를 횡단하게 할 수 있게 하는 리프트 메커니즘 동작 파라미터들을 선택하기 위해 기능할 수 있다. 제2 축은 바람직하게는 중력 벡터와 실질적으로 평행한(예를 들어, 중력 벡터와 실질적으로 평행한 축에 수직인, 축에 대한 비-제로 각도에서 등) 축과 상이하지만, 대안적으로 동일할 수 있다. 축들은 항공 시스템에 대해 고정될 수 있거나, (예를 들어, 가능하게는 가속도계, 자이로스코프, 카메라, 및/또는 임의의 다른 적절한 센서들에 의해 샘플링되는 측정치들에 기초하여, 중력 및/또는 주변 환경에 대해 축들을 고정하도록 시도하기 위해) 동적으로 변형될 수 있다. 리프트 메커니즘 동작 파라미터들을 결정시에 고려되는 제2 축에 대한 센서 신호들은 임박한 동작 변화가 검출되기 전에, 임박한 동작 변화가 (예를 들어, 변화 검출에 응답하여) 검출된 후에, 또는 임의의 다른 적절한 시간에서 제1 축에 대한 센서 신호들과 동시에 획득되는 센서 신호들일 수 있다. 거리는 미리 결정되거나, 시간에 기초하여 결정되거나(예를 들어, 항공 시스템이 해제 후 1s 동안 제2 축을 따라 횡단할 수 있음), 인가된 힘의 양에 기초하여 결정되거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다.
도 8에 도시된 일 변형예에서, 제2 축은 몸체의 종축과 평행할 수 있다(예를 들어, 카메라 시야를 교차함). 제2 축을 따라(예를 들어, 변화 검출의 시간 윈도우 내에서) 힘 인가를 검출하는 것에 응답하여, 항공 시스템은 인가된 힘에 대항하기 위해 리프트 메커니즘 동작 명령들을 자동으로 결정할 수 있다. 이것은 항공 시스템이 추가 횡단을 중단하기 전에 전에 제2 축을 따라 미리 결정된 거리를 이동하는 것을 허용하기 위해 기능할 수 있다. 힘 인가 및/또는 인가된 힘 크기는 제2 축을 모니터링하는 방향 센서(예를 들어, 제2 축에 대한 가속도계)로부터 결정되거나, 제2 축에 수직인 항공 시스템 표면을 따라 배열되는 힘 센서로부터 결정되거나, 달리 결정될 수 있다. 대항될 인가된 힘은 미리 결정된 조건이 충족되는 시간에서 제2 축의 순간적인 힘이거나, 임박한 동작 이벤트 검출의 시간 윈도우 내에서 측정되는 인가된 힘(예를 들어, 최대 힘, 최소 힘의 양 등)이거나, 임박한 동작 이벤트 검출과 동시에 측정되는 인가된 힘이거나, 임의의 다른 적절한 시간에서 측정되는 임의의 다른 적절한 힘일 수 있다. 일 예에서, 리프트 동작 명령들은 임박한 동작 이벤트 검출 직후에 항공 시스템을 호버링하기 위해 로터들을 스풀링하는 단계, 항공 시스템이 임박한 동작 이벤트 검출 후에 미리 결정된 기간 동안에 인가된 힘을 사용하여 움직이는 것을 허용하는 단계, 미리 결정된 조건이 충족된 후에 제2 축(또는 임의의 축)을 따라 추가 횡단을 중단시키기 위해 리프트 메커니즘들을 제어하는 단계, 항공 시스템을 호버링하기 위해 리프트 메커니즘들을 제어하는 단계(예를 들어, 호버 속도에서 동작하기 위해 리프트 메커니즘들을 제어하는 단계)를 포함할 수 있다. 제2 예에서, 리프트 동작 명령들은 인가된 힘으로 인해 제2 축을 따라 결과적인 항공 시스템 속도 또는 가속도를 결정하는 단계, 미리 결정된 조건이 충족될 때까지 임박한 동작 이벤트 검출 직후에 제2 축을 따라 항공 시스템 속도 또는 가속도를 유지시키기 위해 로터들을 스풀링하는 단계, 미리 결정된 조건의 만족시 제2 축(또는 임의의 축)을 따라 추가 횡단을 중단시키기 위해 리프트 메커니즘들을 제어하는 단계, 및 항공 시스템을 호버링하기 위해 리프트 메커니즘들을 제어하는 단계(예를 들어, 호버 속도에서 동작하도록 리프트 메커니즘들을 제어하는 단계)를 포함할 수 있다. 미리 결정된 조건은 임박한 동작 이벤트 검출 후의 임계 기간 내, 미리 결정된 조건이 임박한 동작 이벤트 검출 후에(예를 들어, 미리 결정된 거리가 횡단된 후, 미리 결정된 시간 양이 경과된 후 등) 충족된 후, 또는 임의의 다른 적절한 시간에서의 임박한 동작 이벤트 검출일 수 있다(예를 들어, 여기서 명령들은 임박한 동작 이벤트 검출 직후에 구현됨). 일 예에서, 미리 결정된 조건은 인가된 힘의 크기(예를 들어, 가속도 크기 등)에 기초하여 선택될 수 있다. 인가된 힘의 크기는 제2 축을 따라 인가되는 힘의 크기, 시스템에 인가되는 힘의 총 크기(예를 들어, 중력에 의해 인가되는 힘보다 작음)일 수 있거나, 달리 결정될 수 있다.
제1 특정 예에서, 명령 실행 지연은 인가된 힘의 양에 비례할 수 있어서, 항공 시스템은 더 큰 힘들이 항공 시스템 해제시에 인가될 때 제2 축을 따라 추가 항공 시스템 횡단을 중단시키기 전에 추가로 비행한다. 제2 특정 예에서, 명령 실행 지연은 인가된 힘의 양에 반비례할 수 있어서, 항공 시스템은 더 큰 힘이 항공 시스템 해제시 인가될 때 중단 전에 더 짧은 거리를 비행한다. 그러나, 항공 시스템은 제2 축에 대한 센서 신호들에 기초하여 달리 동작될 수 있다.
방법은 선택적으로 항공 시스템 고도와 연관되는 센서 신호들을 모니터링하는 단계 및 고도에 기초하여 리프트 메커니즘 동작 파라미터들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 변형예에서, 이것은 초기 항공 시스템 고도를 되찾기 위해(예를 들어, 회복 이전의 자유 낙하로 인한 임의의 고도 손실들을 보상하기 위해) 리프트 메커니즘 동작 파라미터들을 선택하도록 기능할 수 있다. 고도는 고도계에 의해 샘플링되는 신호들에 의해 결정될 수 있고/있거나, 상대 고도는 이미지 분석, 범위 발견(예를 들어, 수직 방향 거리계를 사용하여 그라운드, 바닥, 및/또는 천정에 대한 거리를 결정함)에 기초하여 결정될 수 있다. 리프트 메커니즘 동작 파라미터들을 결정시 고려되는 고도계 신호들(및/또는 다른 고도 데이터)은 임박한 동작 변화가 검출되기 전에, 임박한 동작 변화가 (예를 들어, 변화 검출에 응답하여) 검출된 후에, 또는 임의의 다른 적절한 시간에서 제1 축에 대한 센서 신호들과 동시에 획득되는 고도계 신호들일 수 있다. 예를 들어, 방법은 임박한 동작 이벤트 검출로부터 미리 결정된 시간 윈도우 내에(예를 들어, 임박한 동작 이벤트 검출 이전에 기록되는 고도계 측정치들에 기초한, 임박한 동작 이벤트 검출 이전에) 초기 항공 시스템 고도를 결정하는 단계, 임박한 동작 이벤트 검출 직후에 항공 시스템을 호버링하기 위해 로터들을 스풀링 하는 단계, 및 항공 시스템이 안정화된 후에 항공 시스템이 초기 항공 시스템 고도에 도달할 때까지 로터 속도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 고도계 신호들(및/또는 다른 고도 데이터)은 임의의 다른 적절한 방식으로 사용될 수 있다.
제어 명령을 수신하는 단계(S130)는 사용자가 자동 항공 시스템 동작을 보강하고/하거나 오버라이드 할 수 있게 기능 할 수 있다. 제어 명령은 바람직하게는 항공 시스템 비행 동안에 수신되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 비행 전에 및/또는 임의의 다른 적절한 시간에서 수신될 수 있다. 처리 시스템은 바람직하게는 제어 명령들을 수신하지만, 임의의 다른 적절한 시스템이 제어 명령들을 수신할 수 있다. 제어 명령들은 바람직하게는 사용자, 사용자 디바이스, 원격 컨트롤러, 및/또는 항공 시스템과 연관되는 (예를 들어, 사용자 디바이스 상에서 실행되는) 클라이언트로부터 수신되지만, 대안적으로 항공 시스템과 연관되는 위치로부터(예를 들어, 위치에서의 디바이스로부터), 항공 시스템에 탑재되는 센서들(예를 들어, 손 또는 신체 신호들을 해석함)로부터, 및/또는 임의의 다른 적절한 시스템으로부터 수신될 수 있다. 사용자는 (예를 들어, 광학 인식, 예컨대 얼굴 또는 신체 인식을 통해) 항공 시스템에 의해 인식될 수 있거나, 항공 시스템 근처(예를 들어, 항공 시스템 센서들의 범위 내)에 있을 수 있거나, 달리 항공 시스템과 연관될 수 있거나, 임의의 적절한 사용자일 수 있다. 사용자 디바이스 및/또는 클라이언트는 항공 시스템과 쌍을 이루거나(예를 들어, 블루투스 연결을 통해, 항공 시스템 기동시 동적으로 쌍을 이루거나, 제조 시설에서 쌍을 이루는 등), 항공 시스템에 대한 상보적인 보안 키 쌍을 갖거나, 항공 시스템과 동일한 사용자 계정과 연관되거나, 달리 항공 시스템과 연관될 수 있다. 제어 명령들은 사용자에 의해 생성되고/되거나, (예를 들어, 사용자 입력 수신에 응답하여) 사용자 디바이스 또는 클라이언트에 의해 생성되고/되거나, 항공 시스템과 연관되는 위치의 디바이스에 의해 생성되고/되거나, 제어 명령 송신기의 특성(예를 들어, 위치 외관 특성, 주변 환경 오디오 특성 등)에 기초하여 결정되고/되거나, 항공 시스템에 의해 생성되고/되거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 생성 또는 결정될 수 있다.
일 변형예에서, 제어 명령들은 랜딩 명령을 포함한다. 제1 실시예에서, S130은 랜딩 영역을 결정하는 단계(예를 들어, 랜딩 영역을 자동으로 식별하는 단계)를 포함할 수 있다. 이것은 처리 시스템, 원격 컴퓨팅 시스템, 또는 임의의 다른 적절한 시스템에 의해 전적으로 또는 부분적으로 수행될 수 있다. 랜딩 영역은 항공 시스템 센서 측정치들에 의해 자동으로 결정되거나, 제어 명령 송신기로부터 수신되거나, (예를 들어, 클라이언트에서) 사용자 지정되거나, 달리 결정될 수 있다.
본 실시예의 제1 변형예에서, 유지 메커니즘(예를 들어, 인간의 손, 도킹 스테이션, 캡처 디바이스 등)은 유지 메커니즘의 위치, 타입, 및/또는 형태에 기초하여, 랜딩 영역이 되도록 결정된다. 이러한 변형예는 바람직하게는 유지 메커니즘 위치, 타입, 및/또는 형태를 (예를 들어, 이미지 인식 기술들, 분류 기술들, 회귀 기술들, 규칙 기반 기술들, 패턴 매칭 기술들 등을 사용하여) 광학적으로 검출하는 단계를 포함하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 위치, 타입, 및/또는 형태를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 유지 메커니즘은 인간의 손일 수 있다. 제1 특정 예에서, 랜딩 영역은 (예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이) 하향 카메라로부터의 이미지들을 사용하여 검출되는 개방된 손이다. 제2 특정 예에서, 랜딩 영역은 (예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이) "레디-투-그랩(ready-to-grab)" 형태의 손이다. 제3 특정 예에서, 랜딩 영역은 손짓하는 제스처(beckoning gesture)를 만드는 손이다.
이러한 변형예는 다음 단계들을 포함할 수 있다: 미리 결정된 형태 타입(예를 들어, 개방된 손, "레디-투-그립" 손 등)의 유지 메커니즘에 대해 (예를 들어, 항공 시스템의 상단, 측면, 및/또는 하단을 따라 배열된) 항공 시스템 카메라들에 의해 캡처되는 이미지들과 같은 센서 데이터를 (예를 들어, 시각 분석 기술들, 이미지 분석 기술들 등을 사용하여) 주기적으로 분석하는 단계, 및 미리 결정된 형태 타입을 나타내는 파라미터들의 검출에 응답하여 유지 메커니즘을 랜딩 영역으로서 식별하는 단계.
제1 예에서, 방법은 다음 단계들을 포함할 수 있다: 한 세트의 적외선 이미지들을 샘플링하는 단계, 임계 값 이상의 적외선 시그니처(signature)를 갖는 이미지 내의 영역을 식별하는 단계, 및 식별된 영역이 (예를 들어, 패턴 매칭, 결정론적 방법들, 분류, 회귀, 확률론 등을 사용하여) 손인지를 결정하는 단계. 예를 들어, 식별된 영역은 영역 둘레가 손에 대한 기준 패턴과 실질적으로 일치할 때 손인 것으로 결정될 수 있다. 제2 예에서, 방법은 다음 단계들을 포함할 수 있다: 한 세트의 시각 범위 이미지들을 샘플링하는 단계, 전경(foreground)으로부터 배경을 분할하는 단계, 및 전경 영역이 (예를 들어, 상기 논의된 방법들을 사용하여) 손인 것을 결정하는 단계. 그러나, 인간의 손은 달리 식별될 수 있다.
이러한 변형예는 선택적으로 다음 단계들을 포함할 수 있다: 이미지들(예를 들어, 하향 카메라에 의해 기록됨)로부터 사용자 손을 식별하는 단계 및 손을 항공 시스템과 연관되는 (예를 들어, 분류 기술들, 회귀 기술들, 지문들과 같은 생체인식 데이터 등을 사용하여) 특정 사용자 손으로 인식하는 것에 응답하여 손을 랜딩 영역으로 식별하는 단계. 예를 들어, 생체인식들과 비교될 수 있는 추출된 생체인식 데이터는 항공 시스템 상에, 사용자 디바이스에, 또는 원격 데이터베이스에 저장될 수 있으며, 여기서 사용자는 생체인식 데이터가 임계 퍼센트를 넘어서 일치하지 않으면 거절되고, 생체인식 데이터가 임계 퍼센트를 넘어서 일치하면 허용될 수 있다. 이러한 실시예는 검출된 손이 항공 시스템과 연관되는 사용자 손과 연관되지 않을 때 (예를 들어 손을 비-랜딩 영역으로 식별하여) 손으로부터 수신되는 명령들을 무시하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.
제2 변형예에서, 랜딩 영역은 (예를 들어, 전향 또는 하향 카메라에 의해 기록되는 이미지들의 시각적 및/또는 이미지 처리에 기초하여 식별되고, 랜딩 영역 근처의 비콘에 의해 식별되고, 사용자 디바이스로부터 수신되는 명령에 의헤 지정되는 등의) 항공 시스템 근위의 (예를 들어, 중력 벡터에 수직인) 실질적 평탄 표면일 수 있다. 제3 변형예에서, 랜딩 영역은 미리 결정된 도킹 영역(예를 들어, 광학 패턴, 비콘 신호, 미리 결정된 지리적 위치에 의해 식별되거나, 달리 식별되는 홈 베이스)일 수 있다. 그러나, 랜딩 영역은 임의의 다른 적절한 랜딩 영역일 수 있고/있거나 달리 결정될 수 있다.
제2 실시예에서, 랜딩 명령은 시간 및/또는 시간 주기를 포함한다. 예를 들어, 랜딩 명령은 랜딩 시간, 원하는 비행 기간(예를 들어, 비행 이벤트 검출 시간, 안정화 시간, 랜딩 명령 수신 시간 등으로부터 측정됨), 및/또는 임의의 다른 적절한 타이밍 정보를 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 제어 명령은 비행 명령(예를 들어, 속도, 고도, 방향, 비행 패턴, 목표 목적지, 충돌 회피 기준 등), 센서 명령(예를 들어, 비디오 스트리밍, 줌 카메라 등을 시작함), 및/또는 임의의 다른 적절한 명령을 포함할 수 있다.
제어 명령에 따라 항공 시스템을 동작시키는 단계(S140)는 제어 명령을 수행하기 위해 기능한다. S140는 바람직하게는 제어 명령을 수신하는 단계(S130)에 응답하여 자동으로 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 제어 명령을 수신하는 단계(S130) 이후에 임의의 적절한 시간에 수행될 수 있다. 처리 시스템은 바람직하게는 제어 명령들에 기초하여 리프트 메커니즘들 및/또는 다른 항공 시스템 모듈들을 동작시키지만, 추가적으로 또는 대안적으로, 임의의 다른 적절한 시스템이 항공 시스템을 동작시킬 수 있다. 제1 변형예에서, 제어 명령들은 자동 비행 명령들을 오버라이드한다. 제2 변형예에서, 제어 명령들은 자동 비행 명령들(예를 들어, 여기서 프로세서는 센서 데이터 및 수신된 제어 명령들에 기초하여 결정되는 자동 비행 명령들에 기초한 제3의 세트의 비행 명령들을 생성함)에 의해 증대된다. 제3 변형예에서, 제어 명령들은 미리 결정된 비행 상태가 도달된 후에 실행된다. 제3 변형예의 일 예에서, 제어 명령들은 항공 시스템이 안정화된 후에(예를 들어, 실질적으로 횡단을 중단하였고/하였거나 호버링하고 있는 중에) 실행된다. 그러나, 제어 명령들은 임의의 적절한 방식으로 임의의 적절한 시간에 실행될 수 있다. S140을 수행한 후에, 항공 시스템은 이전 모드(예를 들어, 호버 모드와 같은, S140을 수행하기 직전의 동작 모드)에서 동작을 재개할 수 있고/있거나, 상이한 비행 모드에서 동작을 시작할 수 있고/있거나, 대기 모드로 진입할 수 있고/있거나, 임의의 다른 적절한 모드에서 동작할 수 있다.
제1 실시예에서, 제어 명령은 비행 명령을 포함하고, S140은 비행 명령에 따라 동작하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고도를 증가시키고 좌측으로 팬하는(pan) 명령을 수신하는 것에 응답하여, S140은 명령들을 따르고, 그 다음 새로운 위치에서 항공 시스템 호버링을 재개하기 위해 리프트 메커니즘을 자동으로 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 제2 예에서, 로터 속도를 증가시키기 위한 명령을 수신하는 것에 응답하여, S140은 로터 속도를 적절하게 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
제2 실시예에서, 제어 명령은 랜딩 영역을 포함하는 랜딩 명령이고, S140은 랜딩 영역에 대한 비행 경로를 자동으로 생성하는 단계, 생성된 비행 경로를 따르기 위해 리프트 메커니즘 동작 명령들을 생성하는 단계, 및 명령들을 실행하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 리프트 메커니즘을 자동으로 랜딩하기 위해 기능할 수 있다. 비행 경로는 (예를 들어, 전향 또는 하향 카메라에 의해 기록되는 이미지들의 시각 및/또는 이미지 처리에 기초하여 결정되는 바와 같은) 항공 시스템과 랜딩 영역 사이의 개재된 물리적 볼륨에 기초하여 생성되거나, 미리 결정된 비행 경로이거나, 달리 결정될 수 있다. 일 예에서, 비행 경로 및/또는 리프트 메커니즘 동작 명령들을 결정하는 단계는 다음 단계들을 포함한다: 항공 시스템과 랜딩 영역 사이의 거리를 결정하는 단계(예를 들어, LIDAR, 시야 내의 기준 객체 또는 포인트의 상대 크기 등에 기초함), 및 순간 로터 속도, 대기 로터 속도, 및 거리에 기초하여 로터 스풀 다운 속도(spool down rate)를 결정하는 단계. 제2 예에서, 비행 경로 및/또는 리프트 메커니즘 동작 명령들을 결정하는 단계는 랜딩 영역을 추적하는 단계(예를 들어, 랜딩 영역을 향해 비행 프로세스를 추적하고, 이동 랜딩 영역의 현재 위치를 추적하는 것 등) 및 랜딩 영역에 랜딩하기 위해 항공 시스템을 자동으로 제어하는 단계를 포함한다. 그러나, 리프트 메커니즘 동작 명령들은 달리 생성될 수 있다.
랜딩 영역이 개방된 손인 제1 특정 예에서, S140은 개방된 손을 검출하는 것에 응답하여 (예를 들어, 개방된 손 상으로 항공 시스템을 느리게 낮추기 위해, 리프트 메커니즘을 동작시켜, 예컨대 로터 속도들을 감소시킴으로써) 개방된 손 상에 랜딩하기 위해 항공 시스템을 자동으로 제어하는 단계를 포함한다. 랜딩 영역이 "레디-투-그립" 손인 제2 특정 예에서, S140은 손을 검출하는 것에 응답하여(예를 들어, 손을 검출한 직후, 손을 검출한 후의 일정 기간, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150) 및/또는 대기 모드를 동작시키는 단계(S160) 이전 등) 손의 근위(예를 들어, 손의 도달 내, 손과 접촉, 1 in, 3 in, 또는 1 foot와 같은 손의 임계 거리 내 등)로 비행하기 위해 항공 시스템을 자동으로 제어하는 단계를 포함한다. 그러나, 항공 시스템은 임의의 적절한 방식으로 제어 명령에 따라 동작될 수 있다(S140).
대기 이벤트를 검출하는 단계(S150)는 항공 시스템이 대기 절차를 시작해야 한다는 것을 나타내기 위해 기능한다. 대기 이벤트(예를 들어, 비행 중지 이벤트)는 바람직하게는 항공 시스템이 비행 모드(예를 들어, 호버 모드, 랜딩 모드 등)에서 동작하고 있는 동안 검출되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 항공 시스템이 임의의 다른 적절한 모드에서 및/또는 임의의 다른 적절한 시간에서 동작하고 있는 동안에 검출될 수 있다. 대기 이벤트는 바람직하게는 (예를 들어, 항공 시스템의) 처리 시스템에 의해 검출되지만, 대안적으로 원격 컴퓨팅 시스템, 사용자 디바이스에 의해, 또는 임의의 다른 적절한 시스템에 의해 자동으로 검출될 수 있다.
대기 이벤트를 검출하는 단계(S150)는 바람직하게는 그립 표시(예를 들어, 항공 시스템이 인간의 손과 같은 유지 메커니즘에 의해 캡처 및 점유되었다는 표시) 및/또는 홀딩 표시(예를 들어, 항공 시스템이 사용자와 장기 접촉하고 있다는 표시, 항공 시스템이 도킹 스테이션에 도킹되어 있다는 표시 등)를 검출하는 단계를 포함하고, 추가적으로 또는 대안적으로 랜딩 표시(예를 들어, 항공 시스템이 랜딩 영역에 랜딩했고/했거나 이에 의해 지지되는 것을 표시), 근접 표시(예를 들어, 사용자 근접, 랜딩 영역 근접 등), 및/또는 임의의 다른 적절한 대기 표시를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 대기 이벤트는 바람직하게는 센서들, 더욱 바람직하게는 온 보드 항공 시스템 센서들(예를 들어, 관성 측정 유닛, 카메라, 고도계, GPS, 온도 센서 등)에 의해 샘플링되는 데이터에 기초하여 검출된다. 예를 들어, 대기 이벤트는 항공 시스템의: 방향(예를 들어, 중력, 방향 변화 및/또는 변화율 등에 대한 방향), 고도(예를 들어, 고도 변화 및/또는 변화율; 즉 고도계 판독값들, 이미지 처리 등에 의해 결정됨), 온도(예를 들어, 증가한 항공 시스템 온도, 항공 시스템의 영역들 사이의 온도 등), 및/또는 힘(예를 들어, 항공 시스템 압축)의 값 및/또는 값의 변화에 기초하여 결정될 수 있다. 그러나, 대기 이벤트는 추가적으로 또는 대안적으로 (예를 들어, 사용자 디바이스의 클라이언트와 같은 원격 제어로부터의) 전송값들 및/또는 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여 검출될 수 있다.
대기 이벤트는 분류, 회귀, 패턴 매칭, 휴리스틱(heuristics), 신경망들, 및/또는 임의의 다른 적절한 기술들을 사용하여 검출될 수 있다. 대기 이벤트를 검출하기 위해 데이터를 감시 및 분석하는 단계는 바람직하게는 대기 이벤트들(예를 들어, 그랩 이벤트들 등)과 다른 이벤트들(예를 들어, 바람 이벤트들, 충돌 이벤트들 등) 사이를 구별하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 방법은 비행 모드에서 동작하는 동안 항공 시스템 센서 데이터를 모니터링하는 단계, 제1 변칙 이벤트를 검출하고 그것을 바람 이벤트(예를 들어, 바람으로 인한 비행 교란)로 분류하는 단계, 그 다음 제2 변칙 이벤트를 검출하는 단계 및 그것을 그랩 이벤트로 분류하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 변형예에서, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150)는 예상치 못한 공간 센서 신호 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 예상치 못한 공간 센서 신호 변화는 사용자가 비행중 또는 공중의 항공 시스템을 그랩하는 하는 것을 나타내거나, 임의의 다른 적절한 이벤트를 나타낼 수 있다. 예상치 못한 공간 센서 신호 변화는 다른 공간 센서 신호(예를 들어, 공간 센서로부터의 이전 신호, 상이한 공간 센서로부터의 이전 또는 동시 신호 등)에 대한 변화, 예상된 공간 센서 신호(예를 들어, 리프트 메커니즘 제어 등에 기초한, 목표 또는 원하는 항공 시스템 방향, 속도, 및/또는 다른 공간 파라미터에 대응함)에 대한 변화, 및/또는 임의의 다른 적절한 공간 센서 신호 변화일 수 있다. 이러한 변형예의 제1 실시예에서, 예상치 못한 공간 센서 신호 변화를 검출하는 단계는 자동 생성된 및/또는 원격 수신된 제어 명령들에 기초하여 결정되는 예상된 공간 센서 신호들과 상이한 공간 센서 신호 변화(예를 들어, 자이로스코프 신호 변화, 가속도계 변화, IMU 변화, 고도계 변화 등)를 검출하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예의 제1 예에서, 센서 융합 모델(예를 들어, 확장형 칼만 필터, 신경망 모델, 회기 모델, 분류 모델 등을 포함하는 모델)은 센서 신호들에 기초하여 대기 이벤트를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 변형예의 제2 실시예에서, 예상치 못한 공간 센서 신호 변화를 검출하는 단계는 미리 결정된 임계 값 이상으로 공간 센서 신호 변화(예를 들어, IMU 변화)를 검출하는 단계를 포함한다. 공간 센서 신호는 축을 따른 가속도, 축을 따른 속도, 각도 변화(예를 들어, 요(yaw), 피치, 롤 등)를 나타내거나, 임의의 다른 적절한 항공 시스템 모션 및/또는 위치를 나타낼 수 있다. 이러한 실시예의 제1 예에서(도 11에 도시됨), 예상치 못한 방향 센서 신호 변화는 항공 시스템 피치가 (예를 들어, 가속도계 및/또는 자이로스코프 신호들로부터 결정되는 바와 같은) 임계 변화율 또는 임계 각도 변화를 초과할 때 검출된다. 이러한 실시예의 제2 예에서, 미리 결정된 임계 값 아래의 제1 예상치 못한 공간 센서 신호 변화는 대기 이벤트로서 인식되지 않고, 오히려 바람 섭동 이벤트로서 인식되고, 리프트 메커니즘은 바람 섭동을 보정하기 위해 제어된다. 이러한 제2 예에서, 제2 예상치 못한 공간 센서 신호 변화는 미리 결정된 임계 값 이상이고, 대기 이벤트로서 인식된다. 이러한 실시예의 제3 예에서, 대기 이벤트는 미리 결정된 임계 값 이상의 예상치 못한 공간 센서 신호 변화 및 보충 신호(예를 들어, 임계 양만큼 주변 환경 온도를 초과하는 온도, 임계 힘을 초과하는 항공 시스템 몸체 상의 압축력 등)의 조합에 기초하여 대기 이벤트가 검출된다(S150). 이러한 실시예의 제4 예에서, 대기 이벤트는 공간 센서 신호 변화의 패턴이 대기 이벤트와 연관되는 미리 결정된 패턴과 실질적으로 일치하고/하거나 다른 비행 이벤트들(예를 들어, 바람 섭동)과 연관되는 미리 결정된 패턴들과 실질적으로 일치하지 않을 때 검출된다(S150). 그러나, 대기 이벤트는 달리 검출될 수 있다.
제2 변형예에서, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150)는 항공 시스템이 미리 결정된 기간(예를 들어, 100 ms, 350 ms, 1s, 2s 등보다 더 큼) 동안 중력 벡터 및/또는 예상된 방향 벡터(예를 들어, 35°, 45°, 60°이상 수평으로 및/또는 예상된 항공 시스템 방향 등으로부터 경사됨)로부터 임계 각도 범위 내에 남는지를 결정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 대기 이벤트는 항공 시스템(예를 들어, 항공 시스템의 주 평면)이 1초 초과 동안에 수평으로부터 및/또는 목표 항공 시스템 방향으로부터 45°초과 경사되었을 때 검출될 수 있다. 그러나, 대기 이벤트는 달리 검출될 수 있다.
제3 변형예에서, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150)는 (예를 들어, 사용자가 항공 시스템 공중의 항공 시스템을 그랩하는 것 등을 나타내는) 항공 시스템에 대한 사용자 및/또는 유지 메커니즘 근접을 검출하는 단계를 포함한다. 사용자 및/또는 유지 메커니즘 근접은 항공 시스템의 근접 센서, 터치 센서, 온도 센서(예를 들어, 온도의 증가), 통신 모듈(예를 들어, 단거리 연결이 항공 시스템과 사용자 디바이스 사이에 설정될 때), 스위치들을 사용하여 검출되거나, 달리 검출될 수 있다. 예를 들어, S150은 하우징에 기계적으로 결합되는 스위치의 작동을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 스위치는 버튼(예를 들어, 상단 또는 하단 하우징 표면, 하우징 둘레 근위, 또는 항공 시스템이 인간의 손에 의해 보유될 때 손가락끝 아래와 같은, 유지 메커니즘에 대해 편리하게 위치되는 버튼), 유지 메커니즘의 전도성 요소에 의해 전기적으로 연결될 수 있는 몸체 외부 상의 전기적 접촉들, 및/또는 임의의 다른 적절한 스위치일 수 있다.
제4 변형예에서, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150)는 원격 제어(예를 들어, 사용자 디바이스)로부터 명령(예를 들어, 대기 명령)을 수신하는 단계를 포함한다. 그러나, 대기 이벤트는 임의의 다른 적절한 방식으로 검출될 수 있다(S150).
대기 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 단계(S160)는 항공 시스템 비행 제어를 중지시키기 위해 기능한다. 항공 시스템은 바람직하게는 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150)(예를 들어, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150) 직후, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150) 이후 미리 결정된 시간, 대기 이벤트를 검출하는 단계(S150) 및 추가적인 기준을 충족한 이후 등)에 자동으로 응답하여 대기 모드에서 동작된다(S160). S160은 바람직하게는 항공 시스템 프로세서에 의해 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 다른 항공 시스템 구성요소들, 원격 컴퓨팅 시스템, 사용자 디바이스, 및/또는 임의의 다른 적절한 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
S160은 바람직하게는 리프트 메커니즘에 의해 생성되는 공기 역학적 힘을 항공 시스템 비행을 위해 요구되는 힘보다 더 작은 힘으로 감소시키는 단계를 포함한다(예를 들어, 제로 힘으로; 요구되는 힘의 일부, 즉 1%, 5%, 10%, 50%, 75%, 1-10%, 5-25% 등으로; 요구되는 힘 바로 아래로; 등으로 감소됨). 리프트 메커니즘이 한 세트의 로터들을 포함하는 변형예에서, 로터들은 정지되거나 전력이 공급되지 않을 수 있고/있거나(예를 들어, 제로 또는 최소 각속도에서 회전하도록 제어되고, 그들을 구동하는 모터들에 의해 제공된 제로 또는 최소 전력 등), 비행 모드 때보다 더 느린 각속도(예를 들어, 비행 모드 각속도의 일부 또는 비행을 위해 요구되는 최소 각속도, 예컨대 1%, 5%, 10%, 50%, 75%, 1-10%, 5-25% 등)로 회전할 수 있고/있거나, 비행 모드에 있을 때보다(예를 들어, 감소된 로터 블레이드 각) 더 작은 공기 역학적 힘을 협력적으로 생성하기 위해 달리 변경될 수 있고/있거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 비행 모드 공기 역학적 힘보다 더 작은 공기 역학적 힘을 협력적으로 생성하기 위한 로터들의 세트의 로터 각각을 동작시키는 단계는 각각의 로터에 제공되는 전력을 항공 시스템 비행을 위해 요구되는 전력 임계값보다 더 작게(예를 들어, 요구되는 전력의 일부, 예컨대 1%, 5%, 10%, 50%, 75%, 1-10%, 5-25% 등) 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 리프트 메커니즘에 의해 생성되는 공기 역학적 힘은 감소되지만, 항공 시스템 비행을 위해 요구되는 힘 아래가 될 수 없거나, 감소되지 않은 채 남아있을 수 있거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 변화될 수 있다.
리프트 메커니즘 이외의 항공 시스템 구성요소들은 바람직하게는 대기 모드에서 계속 동작하지만, 대안적으로 턴 오프되거나(예를 들어, 전력이 공급되지 않음), 대기 상태에서 동작되거나, 달리 동작될 수 있다. 예를 들어, 센서들 및 프로세서는 항공 시스템 동작 파라미터들을 계속 검출 및 분석하고/하거나 항공 시스템 동작 상태(예를 들어, 공간 상태, 비행 상태, 전력 상태 등)을 결정할 수 있고, 통신 시스템은 데이터(예를 들어, 비디오 스트림, 센서 데이터, 항공 시스템 상태 등)를 항공 시스템으로부터 (예를 들어, 사용자 디바이스, 원격 컴퓨팅 시스템 등으로) 계속 송신할 수 있다. 항공 시스템 상태를 계속 검출 및 분석하는 단계는 대기 모드에서 동작하는 단계(S160) 동안에 시스템이 비행 이벤트를 검출하는 단계(S110)를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 이것은 항공 시스템이 그랩되고 유지된 후에 해제된 때(예를 들어, 그리고 응답으로 대기 모드로 진입한 때) 방법의 반복(예를 들어, 비행 모드로 재진입 등)을 가능하게 한다. 게다가, 이것은 이벤트가 대기 이벤트로서 잘못 식별될 때 비행 모드 복구를 가능하게 할 수 있다. 객체와의 바람 섭동 또는 충돌이 그랩 이벤트로서 오인되는 특정 예에서, 항공 시스템은 대기 모드로 진입하고 (그것이 유지 메커니즘에 의해 실제로 지지되지 않음에 따라) 자유낙하를 시작할 수 있다. 이러한 특정 예에서, 그 다음, 자유낙하는 검출될 수 있고, 항공 시스템은 자유낙하 검출에 응답하여 비행 모드에서의 동작 단계(S120)를 재개할 수 있다. 대안적으로, 대기 모드에서 항공 시스템을 동작시키는 단계(S160)는 다른 항공 시스템 구성요소들 중 일부 또는 전부의 전력 소비를 턴 오프하고/하거나 감소시키는 단계, 임의의 적절한 방식으로 임의의 적절한 전력 소비 레벨로 항공 시스템 구성요소들을 동작시키는 단계를 포함할 수 있고/있거나, S160이 임의의 다른 적절한 방식으로 수행될 수 있다.
간결성을 위해 생략되었지만, 바람직한 실시예들은 다양한 시스템 구성요소들 및 다양한 방법 프로세스들의 모든 조합 및 치환을 포함하며, 여기서 방법 프로세스들은 순차적으로 또는 동시에, 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다.
당업자가 이전의 상세한 설명으로부터 그리고 도면들 및 청구항들로부터 인식하는 바와 같이, 수정들 및 변경들은 아래 청구항들에서 정의되는 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것 없이 본 발명의 바람직한 실시예들에 이루어질 수 있다.
Claims (24)
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- 로터를 포함하는 항공 시스템을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
ㆍ비행 모드에서 로터를 동작시키는 단계로서, 상기 로터는 상기 항공 시스템의 하우징에 의해 둘러싸이고 로터 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 상기 단계;
ㆍ상기 비행 모드에서 상기 로터를 동작시키는 동안, 상기 항공 시스템이 그랩된 것을 나타내는 그랩 이벤트(grab event)를 검출하는 단계; 및
ㆍ상기 항공 시스템의 상기 하우징에 장착되는 프로세서에서, 상기 그랩 이벤트를 검출하는 것에 응답하여, 대기 모드에서 상기 로터를 자동으로 동작시키는 단계를 포함하고,
상기 그랩 이벤트는 상기 하우징에 장착되는 센서로부터의 측정값에 기초하여 검출되고,
상기 대기 모드에서 상기 로터를 동작시키는 단계는 로터 회전을 중단시키는 단계를 포함하며,
상기 방법은
ㆍ 상기 대기 모드에서 상기 로터를 동작시킨 후, 제2 비행 모드에서 상기 로터를 동작시키는 단계;
ㆍ 상기 제2 비행 모드에서 상기 로터를 동작시키는 동안, 상기 하우징에 기계적으로 결합되는 스위치의 작동을 검출하는 단계; 및
ㆍ 작동을 검출하는 단계에 응답하여, 제2 대기 모드에서 상기 로터를 동작시키는 단계를 더 포함하는 방법. - 로터를 포함하는 항공 시스템을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
ㆍ비행 모드에서 로터를 동작시키는 단계로서, 상기 로터는 상기 항공 시스템의 하우징에 의해 둘러싸이고 로터 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 상기 단계;
ㆍ상기 비행 모드에서 상기 로터를 동작시키는 동안, 상기 항공 시스템이 그랩된 것을 나타내는 그랩 이벤트(grab event)를 검출하는 단계; 및
ㆍ상기 항공 시스템의 상기 하우징에 장착되는 프로세서에서, 상기 그랩 이벤트를 검출하는 것에 응답하여, 대기 모드에서 상기 로터를 자동으로 동작시키는 단계를 포함하고,
상기 그랩 이벤트는 상기 하우징에 장착되는 센서로부터의 측정값에 기초하여 검출되고,
상기 그랩 이벤트를 검출하는 단계는 상기 측정값에 기초하여, 상기 항공 시스템이 그랩된 것을 나타내는 것으로서 상기 그랩 이벤트를 분류하는 단계를 포함하는 방법. - 로터를 포함하는 항공 시스템을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
ㆍ비행 모드에서 로터를 동작시키는 단계로서, 상기 로터는 상기 항공 시스템의 하우징에 의해 둘러싸이고 로터 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 상기 단계;
ㆍ상기 비행 모드에서 상기 로터를 동작시키는 동안, 상기 항공 시스템이 그랩된 것을 나타내는 그랩 이벤트(grab event)를 검출하는 단계; 및
ㆍ상기 항공 시스템의 상기 하우징에 장착되는 프로세서에서, 상기 그랩 이벤트를 검출하는 것에 응답하여, 대기 모드에서 상기 로터를 자동으로 동작시키는 단계를 포함하고,
상기 로터는 스웹 영역(swept area)을 정의하고, 상기 항공 시스템은 유지 영역을 정의하고, 상기 로터 축에 수직인 로터 평면 상으로의 상기 유지 영역의 돌출부는 상기 로터 평면 상으로의 상기 스웹 영역의 돌출부와 중첩하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 로터 축에 수직인 로터 평면 상으로의 상기 유지 영역의 돌출부는 상기 로터 평면 상으로의 상기 스웹 영역의 돌출부의 절반 이상과 중첩하는 방법. - 항공 시스템의 횡 평면에 수직으로 연장되는 중심 축을 포함하는 상기 항공 시스템을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
ㆍ상기 항공 시스템의 로터들의 세트로 제1 공기 역학적 힘을 생성하는 단계로서, 상기 로터들의 세트의 각각의 로터는 상기 항공 시스템의 하우징에 의해 둘러싸이며, 상기 제1 공기 역학적 힘은 상기 항공 시스템에 의해 생성되는 총 공기 역학적 힘과 실질적으로 동일한 상기 단계;
ㆍ상기 제1 공기 역학적 힘을 생성한 후, 상기 항공 시스템에서, 상기 중심 축과 중력 벡터 사이의 예각이 35°보다 더 큰 것을 검출하는 단계; 및
ㆍ상기 예각이 35°보다 더 큰 것을 검출한 것에 응답하여, 상기 로터들의 세트와 함께 상기 제1 공기 역학적 힘보다 더 작은 제2 공기 역학적 힘을 협력적으로 생성하기 위해 상기 로터들의 세트의 각각의 로터를 동작시키는 단계를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
제2 공기 역학적 힘을 협력적으로 생성하기 위해 상기 로터들의 세트의 로터를 각각을 동작시키는 단계는 상기 로터들의 세트에 제공되는 전력을 항공 시스템 비행을 위해 요구되는 전력 임계값 보다 더 작게 감소시키는 단계를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 항공 시스템에서, 항공 시스템 자유 낙하를 나타내는 시작 이벤트를 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 공기 역학적 힘을 생성하는 단계는 상기 시작 이벤트를 검출하는 것에 응답하여 자동으로 수행되는 방법. - 제15항에 있어서,
상기 시작 이벤트를 검출하는 단계는 상기 하우징에 기계적으로 결합되는 가속도계로 제로와 실질적으로 동일한 크기를 갖는 고유 가속도를 검출하는 단계를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 항공 시스템에서:
ㆍ상기 제1 공기 역학적 힘을 생성한 후, 유지 메커니즘을 광학적으로 검출하는 단계; 및
ㆍ유지 메커니즘을 검출하는 것에 응답하고 상기 예각이 35°보다 더 크다는 것을 검출하기 전에, 상기 유지 메커니즘 근위에 비행하기 위해 상기 항공 시스템을 자동으로 제어하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제17항에 있어서,
상기 유지 메커니즘은 인간의 손인 방법. - 제13항에 있어서,
상기 세트의 각각의 로터의 직경의 제곱의 합은 상기 횡 평면 상으로의 상기 항공 시스템의 돌출부의 볼록 선체의 영역의 50% 보다 더 큰 방법. - 제19항에 있어서,
상기 항공 시스템은 유지 영역을 포함하며, 상기 횡 평면 상으로의 상기 로터들의 세트의 총 스웹 영역의 돌출부는 상기 횡 평면 상으로의 상기 유지 영역의 돌출부와 중첩되는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 하우징은 각각의 로터를 주변 환경에 유체적으로 연결시키는 다수의 공기흐름 개구부들을 포함하며, 각각의 개구부는 임계 크기보다 더 작은 방법. - 제13항에 있어서,
상기 항공 시스템에서, 임계 시간 간격 보다 더 큰 시간 간격에 걸쳐 실질적으로 수평 방향에서 항공 시스템 지지를 나타내는 시작 이벤트를 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 공기 역학적 힘을 생성하는 단계는 상기 시작 이벤트를 검출하는 것에 응답하여 자동으로 수행되는 방법. - 로터를 포함하는 항공 시스템을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은:
ㆍ임계 시간 간격보다 더 큰 시간 간격 동안 실질적 수평 방향에서 항공 시스템 지지를 나타내는 시작 이벤트를 검출하는 단계; 및
ㆍ상기 항공 시스템의 하우징에 장착되는 프로세서에서, 상기 시작 이벤트를 검출한 것에 응답하여, 비행 모드로 상기 로터를 자동으로 동작시키는 단계로서, 상기 로터는 상기 항공 시스템의 상기 하우징에 의해 둘러싸이고 로터 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 상기 단계를 포함하는 방법. - 제23항에 있어서,
ㆍ상기 비행 모드에서 상기 로터를 동작시키는 동안, 상기 항공 시스템이 그랩된 것을 나타내는 그랩 이벤트를 검출하는 단계; 및
ㆍ상기 프로세서에서, 상기 그랩 이벤트를 검출하는 것에 응답하여, 대기 모드에서 상기 로터을 자동으로 동작시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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