TWI628113B - 無人飛行器、判斷無人飛行器降落狀況的系統與方法 - Google Patents
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Abstract
一種無人飛行器、判斷無人飛行器降落狀況的系統與方法，一無人飛行器向一表面降落，無人飛行器的起落架包含複數個感測器；以及，根據在一接觸判斷時段內之該些感測器曾經接觸過該表面之數量是否達到一接觸判斷數量判斷是否完成降落。
Description
本發明有關於一種無人飛行器、判斷無人飛行器降落狀況的系統與方法，尤指一種可妥善降落之無人飛行器、判斷無人飛行器降落狀況的系統與方法。
當無人飛行器(UAV，Unmanned Aerial Vehicle)欲降落時，可能因各種狀況導致無法妥善降落。例如，欲降落於崎嶇地面時，容易因重心不穩而傾覆；或者，若欲降落於平台時，有可能因為降落於平台邊緣，造成起落架未完全落於降落平台上，也可能導致無人飛行器重心不穩而傾覆。
因此，如何能有一種可妥善降落之無人飛行器、判斷無人飛行器降落狀況的系統與方法，係相關技術領域亟需解決之課題之一。
於一實施例中，本發明提出一種判斷無人飛行器降落狀況的系統，其包含：一無人飛行器，其包含一起落架，於此起落架設有複數個感測器；一表面，用於使此無人飛行器降落於其上；以及一處理單元，與此些感測器耦接，用以於此無人飛行器向此表
面降落時，判斷在一接觸判斷時段內是否有一接觸判斷比例之此些感測器曾經接觸過此表面或是在一停妥判斷時段內是否有一停妥判斷比例之此些感測器與此表面接觸。
於一實施例中，本發明提出一種無人飛行器，其包含：一起落架；複數個感測器，設置於此起落架；以及一處理單元，與此複數個感測器耦接，用以於此無人飛行器向一表面降落時，判斷在一接觸判斷時段內是否有一接觸判斷比例之此些感測器曾經接觸過此表面或是在一停妥判斷時段內是否有一停妥判斷比例之此些感測器與此表面接觸。
於一實施例中，本發明提出一種判斷無人飛行器降落狀況的方法，其包含：一無人飛行器向一表面降落，此無人飛行器的起落架包含複數個感測器；以及根據在一接觸判斷時段內之此些感測器曾經接觸過此表面之數量是否達到一接觸判斷數量判斷是否完成降落。
於一實施例中，本發明提出一種判斷無人飛行器降落狀況的方法，其包含：一無人飛行器向一表面降落，此無人飛行器的起落架包含複數個感測器；根據在一停妥判斷時段內之此些感測器同時接觸此表面之數量是否達到一停妥判斷數量判斷是否完成降落。
100‧‧‧判斷無人飛行器降落狀況的系統
10‧‧‧無人飛行器
11‧‧‧起落架
111‧‧‧第一腳架
112‧‧‧第二腳架
12A~12D‧‧‧感測器
20‧‧‧表面
30‧‧‧處理單元
200‧‧‧本發明之實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程
202~204‧‧‧本發明之實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程的步驟
300‧‧‧本發明另一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程
302~312‧‧‧本發明另一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程的步驟
400‧‧‧本發明再一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程
402~404‧‧‧本發明再一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程的步驟
500‧‧‧本發明又一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程
502~512‧‧‧本發明又一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程的步驟
圖1為本發明之實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的系統實施例之架構示意圖。
圖2為本發明之實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程圖。
圖3為本發明另一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程圖。
圖4為本發明再一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程圖。
圖5為本發明又一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程圖。
請參閱圖1所示實施例，本發明提供之一種判斷無人飛行器降落狀況的系統100，其包含一無人飛行器(UAV，Unmanned Aerial Vehicle)10、一表面20及一處理單元30。
無人飛行器10包含一起落架11，於起落架11設有複數個感測器12A~12D。於本實施例中，起落架11具有二細長型且大致相互平行之第一腳架111、第二腳架112，於第一腳架111之軸向相對二端各設有一感測器12A、12B，於第二腳架112之軸向相對二端各設有一感測器12C、12D。但是本發明之起落架及感測器之設置方式並不限於以上所示，例如，腳架與腳架之間不需要平行，感測器的數量也不限於四個，例如每端的感測器可以是各兩個，或是每端配置的數量也可以不一樣；感測器的位置也不限於在軸向相對二端。此外感測器12A~12D之態樣不限，例如可為輕觸開關、微動開關等機械式感測器，或可為電子式感測器。
表面20可用以提供無人飛行器10降落於其上。表面20之態樣不限，例如可為地面、一降落平台或一可充電之降落平台，如本實施例為一降落平台(無論是否具有可充電功能)且為一整個平面，然除此之外，表面20也可呈網狀，或是表面20也可以是
一降落平台中包含孔洞。
在一實施例中，感測器12A~12D為電子式感測器(例如感測器12A~12D可以為一導體(例如為金屬))，表面20為一導電材質(例如為金屬)，藉此，當感測器12A~12D任一、部分或全部與表面20接觸時，可偵測電壓及/或電流之變化以判斷是否與表面接觸。在上述實施例中，電子式感測器可以同時是充電電極，表面20可以提供充電電壓，當完成降落時，表面20即可對無人飛行器10進行充電。
處理單元30與感測器12A~12D耦接，處理單元30可以是處理器、微處理器、數位信號處理器(digital signal processor，DSP)、特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit，ASIC)等等，用以判斷當無人飛行器10向表面20降落時，判斷在一接觸判斷時段內是否有一接觸判斷比例之感測器12A~12D曾經接觸過表面20或是在一停妥判斷時段內是否有一停妥判斷比例之感測器12A~12D與表面20接觸。處理單元30的設置方式不限，例如本實施例所示設置於無人飛行器10上，處理單元30與感測器12A~12D可以無線或有線方式耦接。在一實施例中，處理單元30可設置於表面20(例如降落平台)中或與表面20耦接，例如若是感測器12A~12D為電子式感測器時，可由表面20偵測電壓及/或電流之變化使處理單元30判斷感測器12A~12D是否與表面20接觸。
請參閱圖1及圖2所示，說明本發明之實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程200，其包含下列步驟：步驟202：一無人飛行器10向一表面20降落，該無人飛行器
10的起落架11包含複數個感測器12A~12D；以及步驟204：根據在一接觸判斷時段內之該些感測器12A~12D曾經接觸過該表面20之數量是否達到一接觸判斷數量判斷是否完成降落。
請參閱圖1及圖3所示，說明本發明又一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程300，其包含下列步驟：
步驟302：一無人飛行器10向一表面20降落，該無人飛行器10的起落架11包含複數個感測器12A~12D；
步驟304：當感測器12A~12D其中之一與表面20接觸時開始計時；如圖1所示，由於感測器12A~12D與一處理單元30耦接，因此當任一感測器12A~12D與表面20接觸時，可觸動處理單元30進行計時；
步驟306：判斷是否尚未達到一接觸判斷時段，達到接觸判斷時段可以是等於接觸判斷時段或是超過接觸判斷時段；若已達到接觸判斷時段，則執行重飛(步驟308)，重飛後可決定是否重新進行降落，例如回到步驟302重新進行降落，也可決定降落在另一表面上；若尚未達到接觸判斷時段，則進入步驟310；該接觸判斷時段視實際需要而設定，例如可設定為0.2秒。
步驟310：判斷與表面20接觸過之感測器12A~12D之數量是否達到一接觸判斷數量，達到接觸判斷數量例如是達到一接觸判斷比例之感測器12A~12D之數量，達到接觸判斷比例可以是等於接觸判斷比例或是超過接觸判斷比例；若否，則回到判斷是否尚未達到接觸判斷時段之步驟306；若是，即進入步驟312，結束流程。上述接觸判斷比例視實際所設置的感測器的數量而定，例如
可為至少75%，亦即在四個感測器中有三個感測器與表面接觸過即可。在一實施例中，上述接觸判斷比例也可設為超過50%，或是設為100%。接觸判斷比例的設定也可與感測器之位置及/或數量相關。
就圖3所示流程，舉例而言，操控無人飛行器10進行降落於表面20(步驟302)；當感測器12A與表面20接觸後，處理單元30開始計時(步驟304)；於步驟306中，若已達到於0.2秒內，則執行重飛(步驟308)，而若尚未達到0.2秒，則執行步驟310，在步驟310中，若是判斷未達75%的比例，則重複執行步驟306、310，直至計時至0.2秒，或是在0.2秒內感測器12A~12D中有任意三個曾經與表面20接觸(例如當感測器12A和表面20接觸後，在0.1秒時感測器12B和表面20接觸，在0.15秒時感測器12C和表面20接觸，但在0.15秒時例如因為彈跳導致感測器12A並未和表面20接觸，此時仍判斷為感測器12A~12D中有任意三個曾經與表面20接觸)，即完成降落。
此流程可偵測無人飛行器10於降落過程中，藉由判斷是否有特定比例數量之感測器皆接觸過表面，以判斷是否有部分起落架懸空於表面20外(例如若是超過一定比例(例如25%或是50%)之起落架降落於表面20的邊緣，可能導致翻覆)，同時可避免因為降落過程中與表面20接觸後的彈跳，導致處理單元30誤判斷為降落狀況不佳。接觸判斷時段若是設定太長，可能導致降落失敗而翻覆，接觸判斷時段若是設定太短，則可能導致在可能降落成功的情形下重飛次數過多。
請參閱圖1及圖4所示，說明本發明再一實施例所揭露之判
斷無人飛行器降落狀況的方法的流程400，其包含下列步驟：步驟402：一無人飛行器10向一表面20降落，該無人飛行器10的起落架11包含複數個感測器12A~12D；以及步驟404：根據在一停妥判斷時段內之該些感測器12A~12D同時接觸該表面20之數量是否達到一停妥判斷數量判斷是否完成降落。
請參閱圖1及圖5所示，說明本發明另一實施例所揭露之判斷無人飛行器降落狀況的方法的流程500，其包含下列步驟：
步驟502：一無人飛行器10向一表面20降落，該無人飛行器10的起落架11包含複數個感測器12A~12D；
步驟504：當感測器12A~12D其中之一與表面20接觸時開始計時；如圖1所示，由於感測器12A~12D與一處理單元30耦接，因此當任一感測器12A~12D與表面20接觸時，可觸動處理單元30進行計時；
步驟506：判斷是否尚未達到一停妥判斷時段，達到停妥判斷時段可以是等於停妥判斷時段或是超過停妥判斷時段；若尚未達到停妥判斷時段，則進入步驟508；若是已達到停妥判斷時段，則執行重飛(步驟510)，重飛後可決定是否重新進行降落，例如回到步驟502重新進行降落，也可決定降落在另一表面上；停妥判斷時段視實際需要而設定，例如可設定為2秒。
步驟508：判斷同時與表面20接觸之感測器12A~12D之數量是否達到一停妥判斷數量，達到停妥判斷數量例如是達到一停妥判斷比例之感測器12A~12D之數量，達到停妥判斷比例可以是等於停妥判斷比例或是超過停妥判斷比例；若否，則回到步驟506；
若是，即進入步驟512，結束流程。上述停妥判斷比例視實際所設置的感測器的數量而定，例如可為至少75%，亦即在四個感測器中有三個感測器與表面接觸即可視為達到可完成降落的標準。在一實施例中，上述停妥判斷比例也可設為超過50%，或是設為100%。停妥判斷比例的設定也可與感測器之位置及/或數量相關。
就圖5所示流程，舉例而言，操控無人飛行器10進行降落於表面20(步驟502)；當感測器12A與表面20接觸後，處理單元30開始計時(步驟504)；於步驟506中，若是已達到2秒，則執行重飛(步驟510)，而若是尚未達到2秒，則進入步驟508，在步驟508若是判斷已達75%的比例的感測器同時與表面20接觸，則可進入步驟512完成降落；然而，若是於步驟508中判斷同時與表面20接觸的感測器的比例未達75%，則回到步驟506(例如當感測器12A和表面20接觸後，在0.1秒時感測器12B和表面20接觸，在0.15秒時感測器12C和表面20接觸，但在0.15秒時例如因為彈跳導致感測器12A並未和表面20接觸，因此若是在0.15秒時執行步驟508，由於在0.15秒時感測器12B和感測器12B與表面20接觸，感測器12A並未和表面20接觸，和表面20接觸的感測器比例小於75%，因此回到步驟506)，繼續判斷是否達到2秒。
此流程之可判斷無人飛行器10最後是否停妥，若有超過某特定比例之感測器同時接觸表面20，則無人飛行器10處於可接受的降落位置。
在一實施例中，圖3之流程與圖5之流程可獨立執行，例如執行完圖3之流程即可判斷完成降落流程，或是執行完圖5之流
程即可判斷完成降落流程。在一實施例中，圖3之流程與圖5之流程可同時(或先後)執行，例如同時執行圖3及圖5之流程，當圖3及圖5之流程皆執行完畢才判斷完成降落流程。在一實施例中，可先執行圖3之流程再執行圖4之流程，在執行完圖4之流程後方視為完成降落流程。在一實施例中，圖3之流程與圖5之流程可合併執行，例如將步驟302與步驟502合併，步驟304與步驟504合併，步驟306、310、308與步驟506、508、510平行執行，在判斷接觸判斷時段內達到接觸判斷數量之感測器12A~12D曾經接觸過表面20，而且停妥判斷時段內達到停妥判斷數量之感測器12A~12D同時與表面20接觸後，才完成降落流程。
綜上所述，本發明提供之無人飛行器、判斷無人飛行器降落狀況的系統與方法，於無人飛行器起落架設置複數個感測器，利用該複數個感測器與表面接觸之時段判斷起落架是否完全落於表面(例如地面、降落平台或可充電之降落平台等等)上，因此可避免無人飛行器因重心不穩而傾覆之狀況，使無人飛行器妥善降落。
惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。
Claims (17)
- 一種判斷無人飛行器降落狀況的系統，其包含：一無人飛行器，其包含一起落架，於該起落架設有複數個感測器；一表面，用於使該無人飛行器降落於其上；以及一處理單元，與該些感測器耦接，用以於該無人飛行器向該表面降落時，判斷在一接觸判斷時段內是否有一接觸判斷比例之該些感測器曾經接觸過該表面或是在一停妥判斷時段內是否有一停妥判斷比例之該些感測器與該表面接觸；其中該處理單元判斷在該接觸判斷時段內是否有該接觸判斷比例之該些感測器曾經接觸過該表面包括：當該些感測器其中之一與該表面接觸時開始計時；判斷是否尚未達到該接觸判斷時段；若尚未達到該接觸判斷時段，判斷與該表面接觸過之該些感測器之數量是否達到一接觸判斷數量；以及若是與該表面接觸過之該些感測器之數量達到該接觸判斷數量，則完成降落；其中該處理單元判斷在該停妥判斷時段內是否有該停妥判斷比例之該些感測器與該表面接觸包括：當該些感測器其中之一與該表面接觸時開始計時；判斷是否尚未達到該停妥判斷時段；若尚未達到該停妥判斷時段，判斷與該表面同時接觸之該些感測器之數量是否達到一停妥判斷數量；以及若是與該表面同時接觸之該些感測器之數量達到該停妥判斷 數量，則完成降落。
- 如申請專利範圍第1項所述之判斷無人飛行器降落狀況的系統，其中該些感測器為機械式感測器或電子式感測器。
- 如申請專利範圍第2項所述之判斷無人飛行器降落狀況的系統，其中該電子式感測器為導體，該表面為導電材質，該電子式感測器與該表面接觸時，該處理單元偵測電壓或電流之變化以判斷該電子式感測器是否與該表面接觸。
- 如申請專利範圍第3項所述之判斷無人飛行器降落狀況的系統，其中該電子式感測器為充電電極，當該無人飛行器完成降落時，該表面對該無人飛行器充電。
- 一種無人飛行器，其包含：一起落架；複數個感測器，設置於該起落架；以及一處理單元，與該複數個感測器耦接，用以於該無人飛行器向一表面降落時，判斷在一接觸判斷時段內是否有一接觸判斷比例之該些感測器曾經接觸過該表面或是在一停妥判斷時段內是否有一停妥判斷比例之該些感測器與該表面接觸；其中該處理單元判斷在該接觸判斷時段內是否有該接觸判斷比例之該些感測器曾經接觸過該表面包括：當該些感測器其中之一與該表面接觸時開始計時；判斷是否尚未達到該接觸判斷時段；若尚未達到該接觸判斷時段，判斷與該表面接觸過之該些感測器之數量是否達到一接觸判斷數量；以及 若是與該表面接觸過之該些感測器之數量達到該接觸判斷數量，則完成降落；其中該處理單元判斷在該停妥判斷時段內是否有該停妥判斷比例之該些感測器與該表面接觸包括：當該些感測器其中之一與該表面接觸時開始計時；判斷是否尚未達到該停妥判斷時段；若尚未達到該停妥判斷時段，判斷與該表面同時接觸之該些感測器之數量是否達到一停妥判斷數量；以及若是與該表面同時接觸之該些感測器之數量達到該停妥判斷數量，則完成降落。
- 如申請專利範圍第5項所述之無人飛行器，其中該複數感測器為機械式感測器或電子式感測器。
- 如申請專利範圍第6項所述之無人飛行器，其中該電子式感測器為導體，該表面為導電材質，該電子式感測器與該表面接觸時，該處理單元偵測電壓或電流之變化以判斷該電子式感測器是否與該表面接觸。
- 如申請專利範圍第7項所述之無人飛行器，其中該電子式感測器為充電電極，當該無人飛行器完成降落時，該表面對該無人飛行器充電。
- 一種判斷無人飛行器降落狀況的方法，其包含：一無人飛行器向一表面降落，該無人飛行器的起落架包含複數個感測器；以及根據在一接觸判斷時段內之該些感測器曾經接觸過該表面之數量是否達到一接觸判斷數量判斷是否完成降落，其中根據 在該接觸判斷時段內之該些感測器曾經接觸過該表面之數量是否達到該接觸判斷數量判斷是否完成降落之步驟包括：當該些感測器其中之一與該表面接觸時開始計時；判斷是否尚未達到該接觸判斷時段；若尚未達到該接觸判斷時段，判斷與該表面接觸過之該些感測器之數量是否達到該接觸判斷數量；以及若是與該表面接觸過之該些感測器之數量達到該接觸判斷數量，則完成降落。
- 如申請專利範圍第9項所述之判斷無人飛行器降落狀況的方法，其中根據在該接觸判斷時段內之該些感測器曾經接觸過該表面之數量是否達到該接觸判斷數量判斷是否完成降落之步驟更包括：若達到該接觸判斷時段，該無人飛行器執行重飛。
- 如申請專利範圍第9項所述之判斷無人飛行器降落狀況的方法，其中根據在該接觸判斷時段內之該些感測器曾經接觸過該表面之數量是否達到該接觸判斷數量判斷是否完成降落之步驟更包括：若是與該表面接觸過之該些感測器之數量未達到該接觸判斷數量，則再次判斷是否尚未達到該接觸判斷時段。
- 一種判斷無人飛行器降落狀況的方法，其包含：一無人飛行器向一表面降落，該無人飛行器的起落架包含複數個感測器；根據在一停妥判斷時段內之該些感測器同時接觸該表面之數量是否達到一停妥判斷數量判斷是否完成降落，其中根據在 該停妥判斷時段內之該些感測器同時接觸該表面之數量是否達到該停妥判斷數量判斷是否完成降落之步驟包括：當該些感測器其中之一與該表面接觸時開始計時；判斷是否尚未達到該停妥判斷時段；若尚未達到該停妥判斷時段，判斷與該表面同時接觸之該些感測器之數量是否達到該停妥判斷數量；以及若是與該表面同時接觸之該些感測器之數量達到該停妥判斷數量，則完成降落。
- 如申請專利範圍第12項所述之判斷無人飛行器降落狀況的方法，其中根據在該停妥判斷時段內之該些感測器同時接觸該表面之數量是否達到該停妥判斷數量判斷是否完成降落之步驟更包括：若達到該停妥判斷時段，該無人飛行器執行重飛。
- 如申請專利範圍第12項所述之判斷無人飛行器降落狀況的方法，其中根據在該停妥判斷時段內之該些感測器同時接觸該表面之數量是否達到該停妥判斷數量判斷是否完成降落之步驟更包括：若是與該表面同時接觸之該些感測器之數量未達到該停妥判斷數量，則再次判斷是否尚未達到該停妥判斷時段。
- 如申請專利範圍第12項所述之判斷無人飛行器降落狀況的方法，其中該些感測器為機械式感測器或電子式感測器。
- 如申請專利範圍第15項所述之判斷無人飛行器降落狀況的方法，其中該電子式感測器為導體，該表面為導電材質，該電子式感測器與該表面接觸時，該處理單元偵測電壓或電流之變化 以判斷該電子式感測器是否與該表面接觸。
- 如申請專利範圍第15項所述之判斷無人飛行器降落狀況的方法，其中該電子式感測器為充電電極，當該無人飛行器完成降落時，該表面對該無人飛行器充電。
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