系留式无人空中运载工具的稳定性系统的制作方法

背景技术：

包含远程领航及自主无人驾驶飞机的无人空中运载工具(uav)用于各种各样的应用中，例如监视、拍摄及探索。在一些情形中，无人空中运载工具经由电缆系留到对象以收集所述对象周围的区域中的数据。举例来说，无人空中运载工具可系留到汽车以在发生碰撞时收集汽车周围的区域的图片、音频及视频。当无人空中运载工具穿过空气时，阵风或其它干扰可导致非预期移动，这阻碍无人空中运载工具收集数据的能力。举例来说，非预期移动可导致车载相机变得偏离中心且相机的图像或记录变得模糊或不清楚。因此，需要一种当无人空中运载工具在飞行中时维持无人空中运载工具与经附接电缆之间的对准的系统。

技术实现要素：

本发明提供一种无人空中运载工具。在一个实施例中，所述无人空中运载工具包含：主体、平台、转子、系缆及致动系统。所述平台耦合到所述主体使得所述平台可相对于所述主体围绕第一水平旋转轴线旋转。所述转子刚性地耦合到所述平台使得所述转子与所述平台围绕所述第一水平旋转轴线一起旋转。所述系缆延伸远离所述主体且耦合到所述主体使得所述系缆可相对于所述主体围绕第二水平旋转轴线旋转。所述第一水平旋转轴线及所述第二水平旋转轴线法向于延伸穿过所述主体的竖直平面。所述致动系统经配置以当所述系缆在逆时针方向上围绕所述第二水平旋转轴线旋转时使所述平台在顺时针方向上围绕所述第一水平旋转轴线旋转。

本发明还提供一种无人空中运载工具。在一个实施例中，所述无人空中运载工具包含：主体、平台、转子、系缆及滑轮系统。所述平台耦合到所述主体使得所述平台可相对于所述主体围绕第一水平旋转轴线旋转。所述转子刚性地耦合到所述平台使得所述转子与所述平台围绕所述第一水平旋转轴线一起旋转。所述系缆延伸远离所述主体且耦合到所述主体使得所述系缆可相对于所述主体围绕第二水平旋转轴线旋转。所述第一水平旋转轴线及所述第二水平旋转轴线法向于延伸穿过所述主体的竖直平面。所述滑轮系统经配置以当所述系缆在逆时针方向上围绕所述第二水平旋转轴线旋转时使所述平台在顺时针方向上围绕所述第一水平旋转轴线旋转。

本发明进一步提供一种无人空中运载工具。在一个实施例中，所述无人空中运载工具包含：主体、平台、电子致动器、转子、系缆及电子控制器。所述平台耦合到所述主体。所述电子致动器经配置以使所述平台相对于所述主体围绕第一水平旋转轴线旋转。所述转子刚性地耦合到所述平台使得所述转子与所述平台围绕所述第一水平旋转轴线一起旋转。所述系缆延伸远离所述主体且耦合到所述主体使得所述系缆可相对于所述主体围绕第二水平旋转轴线旋转。所述第一水平旋转轴线及所述第二水平旋转轴线法向于延伸穿过所述主体的竖直平面。所述电子控制器经配置以确认所述系缆相对于所述主体的移动。所述电子控制器还经配置以驱动所述电子致动器以当所述系缆在逆时针方向上围绕所述第二水平旋转轴线旋转时使所述平台在顺时针方向上围绕所述第一水平旋转轴线旋转。

通过对详细说明及附图的考量，其它方面及实施例将变得显而易见。

附图说明

图1是根据一些实施例经由系缆系留到卡车的无人空中运载工具。

图2是根据一些实施例包含滑轮系统及在静止状态中沿着参考轴线的系缆的无人空中运载工具的部分截面图。

图3是根据一些实施例的图2的无人空中运载工具围绕z轴线旋转90度的部分截面图。

图4是根据一些实施例的图2的无人空中运载工具在系缆旋转而远离参考轴线之后的部分截面图。

图5是根据一些实施例的图3的无人空中运载工具在系缆旋转而远离参考轴线之后的部分截面图。

图6是根据一些实施例包含电子致动器的无人空中运载工具的框图。

图7是根据一些实施例包含在静止状态中沿着参考轴线的系缆的图6的无人空中运载工具的部分截面图。

图8是根据一些实施例的图7的无人空中运载工具围绕z轴线旋转90度的部分截面图。

图9是根据一些实施例的图7的无人空中运载工具在系缆旋转而远离参考轴线之后的部分截面图。

图10是根据一些实施例的图8的无人空中运载工具在系缆旋转而远离参考轴线之后的部分截面图。

图11是根据一些实施例包含可变转子推力稳定系统的无人空中运载工具的框图。

图12是根据实施例的图11的无人空中运载工具的底侧的透视图。

图13是根据实施例的图11的无人空中运载工具的顶侧的透视图。

图14是根据一些实施例包含在静止状态中沿着参考轴线的系缆的图11的无人空中运载工具的部分截面图。

图15是根据一些实施例的图14的无人空中运载工具围绕z轴线旋转90度的部分截面图。

图16是根据一些实施例的图14的无人空中运载工具在系缆旋转而远离参考轴线之后的部分截面图。

图17是根据一些实施例的图15的无人空中运载工具在系缆旋转而远离参考轴线之后的部分截面图。

所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为有助于改进对所图解说明实施例的理解，图中的元件中的一些元件的尺寸可相对于其它元件放大。

设备及方法组件在适当的情况下已由图式中常规符号来表示，从而仅展示与理解各种实施例有关的那些特定细节以便不因所属领域的技术人员在受益于本文中的说明之后将易于明了的细节而使本发明模糊。

具体实施方式

在详细阐释本发明的任何实施例之前，应理解，实施例未必将其应用限制于以下说明中所陈述或以下图式中所图解说明的组件的构造及布置的细节。其它实施例是可能的且所描述实施例能够以各种方式实践或执行。

还应注意，多个不同结构组件可用于实施本发明。此处，且如后续段落中所描述，图示中所图解说明的特定配置打算例示某些实施例。替代配置是可能的。

图1是无人空中运载工具(uav)105的一个实例实施例的图式。无人空中运载工具105包含系缆110，其将无人空中运载工具105耦合到一对象。在图1中所图解说明的实施例中，系缆110将无人空中运载工具105耦合到贴附到卡车120的耦合件115。在其它实施例中，系缆110可将无人空中运载工具105系留到固定结构(举例来说，建筑)。在其它实施例中，系缆110可经由例如别针的可穿戴装置将无人空中运载工具105系留到用户。另一选择是，用户可握持系缆110。

图2到5是无人空中运载工具200的一个实例实施例的图式。在图2到5中，无人空中运载工具200包含：系缆110、主体205、平台210、轴215、多个转子220及滑轮系统225。主体205包含第一端230及第二端235。主体205的第二端235与主体205的第一端230相对。

在图2到5中，平台210定位成接近于主体205的第一端230且至少部分地暴露。平台210耦合到主体205使得平台210可相对于主体205围绕第一水平旋转轴线240旋转(图3及5中所图解说明)。系缆110耦合到主体205使得系缆110可相对于主体205围绕第二水平旋转轴线242旋转(图3及5中所图解说明)。第一水平旋转轴线240及第二水平旋转轴线242都法向于延伸穿过主体205的第一竖直平面244。平台210也可相对于主体205围绕第三水平旋转轴线246旋转(图2及4中所图解说明)。系缆110也可相对于主体205围绕第四水平旋转轴线248旋转(图2及4中所图解说明)。第三水平旋转轴线246及第四水平旋转轴线248都法向于延伸穿过主体205的第二竖直平面250。第二竖直平面250正交于第一竖直平面244。第一水平旋转轴线240正交于第三水平旋转轴线246。第二水平旋转轴线242正交于第四水平旋转轴线248。

多个转子220刚性地耦合到平台210(经由轴215)，使得多个转子220、轴215及平台210围绕第一水平旋转轴线240及第三水平旋转轴线246一起旋转。

在图2到5中，滑轮系统225主要安置于主体205内，且(除其它之外)包含：第一滑轮255a、第二滑轮255b、第三滑轮255c、第四滑轮255d、第一电缆260a、第二电缆260b、第三电缆260c及第四电缆260d。如图2中所图解说明，第一电缆260a由第一滑轮255a支撑。第一电缆260a缠绕在第一滑轮255a上且耦合到平台210。第二电缆260b由第二滑轮255b支撑。第二电缆260b缠绕在第二滑轮255b上且耦合到平台210。第一电缆260a与第二电缆260b布置成“x”形状。换句话说，第一滑轮255a定位成接近平台210的第一侧265a，且第二滑轮255b定位成接近平台210的第二侧265b。平台210的第二侧265b与平台210的第一侧265a相对。第一电缆260a缠绕在第一滑轮255a上且耦合到平台210的第二侧265b的边缘。第二电缆260b缠绕在第二滑轮255b上且耦合到平台210的第一侧265a的边缘。

如图3中所图解说明，第三电缆260c由第三滑轮255c支撑。第三电缆260c缠绕在第三滑轮255c上且耦合到平台210。第四电缆260d由第四滑轮255d支撑。第四电缆260d缠绕在第四滑轮255d上且耦合到平台210。第三电缆260c与第四电缆260d布置成“x”形状。换句话说，第三滑轮255c定位成接近平台210的第三侧265c，且第四滑轮255d定位成接近平台210的第四侧265d。平台210的第四侧265d与平台210的第三侧265c相对。第三电缆260c缠绕在第三滑轮255c上且耦合到平台210的第四侧265d的边缘。第四电缆260d缠绕在第四滑轮255d上且耦合到平台210的第三侧265c的边缘。

系缆110、第一电缆260a、第二电缆260b、第三电缆260c及第四电缆260d在连接点270处连结在一起。在图2到5中图解说明的实施例中，连接点270定位在主体205外部且接近于第二端235。另一选择是，连接点270可定位在主体205内部。系缆110在与转子220的提升方向大体上相对的方向上延伸远离主体205(及连接点270)。在静止状态中，系缆110沿着第一竖直平面244与第二竖直平面250的交叉点延伸远离主体205，如图2及3中所图解说明。在下文中，第一竖直平面244与第二竖直平面250的交叉点称为参考轴线(未展示)。当无人空中运载工具200穿过空气、阵风或其它干扰(举例来说，系缆110所附接到的对象的移动)时导致系缆110旋转脱离与参考轴线的对准。

在一些情形中，在干扰期间，系缆110可围绕第二水平旋转轴线242旋转，如图4中所图解说明。另一选择是或另外，系缆110可围绕第四水平旋转轴线248旋转，如图5中所图解说明。由于系缆110将无人空中运载工具200耦合到另一对象，所以围绕第二水平旋转轴线242或第四水平旋转轴线248旋转增加了第一电缆260a、第二电缆260b、第三电缆260c及第四电缆260d中的至少一者的张力。在干扰之后，滑轮系统225将系缆110与参考轴线重新对准。

如图4中所图解说明，系缆110可在第一方向275上围绕第二水平旋转轴线242(举例来说，逆时针方向)旋转。系缆110在第一方向275上的旋转增加系缆110及第一电缆260a中的张力。第一电缆260a中的经增加张力将张紧力提供到平台210的第二侧265b，这使平台210在第二方向280上围绕第一水平旋转轴线240(举例来说，顺时针方向)旋转。第二方向280与第一方向275相对。另一选择是，系缆110在第二方向280上围绕第二水平旋转轴线242的旋转增加系缆110及第二电缆260b中的张力。第二电缆260b中的经增加张力将张紧力提供到平台210的第一侧265a，这使平台210在第一方向275上围绕第一水平旋转轴线240旋转。

如图5中所图解说明，系缆110可在第三方向285上围绕第四水平旋转轴线248(举例来说，顺时针方向)旋转。系缆110在第三方向285上的旋转增加系缆110及第四电缆260d中的张力。第四电缆260d中的经增加张力将张紧力提供到平台210的第三侧265c，这使平台210在第四方向290上围绕第三水平旋转轴线246(举例来说,逆时针方向)旋转。第四方向290与第三方向285相对。另一选择是，系缆110在第四方向290上围绕第四水平旋转轴线248的旋转增加系缆110及第三电缆260c中的张力。第三电缆260c中的经增加张力将张紧力提供到平台210的第四侧265d，这使平台210在第三方向285上围绕第三水平旋转轴线246旋转。

在一些实施例中，系缆110与平台210旋转相同角距离，而不管主体205旋转的方向。作为第一实例，如图4中所图解说明，系缆110在第一方向275上旋转约15度，且平台210在第二方向280上旋转约15度。作为第二实例，如图5中所图解说明，系缆110在第三方向285上旋转约20度且平台210在第四方向290上旋转约20度。

平台210相对于主体205的旋转改变轴215及多个转子220相对于主体205的定向。多个转子220在平台210旋转之后的定向形成空气流，所述空气流将系缆110与参考轴线重新对准。换句话说，在平台210已旋转多个转子220的定向之后，主体205朝向耦合件(未展示)纵向地移动，以便减小系缆110与参考轴线之间的相对角度。当系缆110与参考轴线之间的相对角度减小时，平台210在相反方向上旋转使得平台210再次正交于第一竖直平面244及第二竖直平面250。无人空中运载工具200在系缆110与参考轴线重新对准时返回到平衡位置，且平台210竖直于第一竖直平面244及第二竖直平面250。

在一些实施例中，马达耦合到滑轮系统225以将系缆110带回到平衡位置。举例来说，耦合到第一滑轮255a的马达在第一滑轮255a上施加旋转扭矩，以当系缆110围绕第二水平旋转轴线242旋转时将无人空中运载工具200的主体205拉回到平衡位置。作为进一步实例，耦合到第三滑轮255c的马达在第三滑轮255c上施加旋转扭矩，以当系缆110围绕第四水平旋转轴线248旋转时将无人空中运载工具200的主体205拉回到平衡位置。

当在飞行中时，风可吹向无人空中运载工具200。在一些实施例中，为了限制阵风使主体205相对于参考轴线枢转，将一或多个配重(未展示)定位成接近于主体205的第二端235。配重给无人空中运载工具200提供较大惯性矩，从而增加旋转无人空中运载工具200的主体205所需的力。另一选择是或另外，主体205包含接近于主体205的第二端235的质心。

图2到5中所图解说明及本文中所描述的无人空中运载工具200提供为此系统的一个实例。与图2到5中所图解说明的无人空中运载工具200相比，无人空中运载工具200可在不同配置中包含更少、额外或不同组件。举例来说，在一些实施例中，滑轮系统225包含额外滑轮及电缆以控制围绕两个以上水平旋转轴线的旋转。另一选择是，在一些实施例中，滑轮系统225包含更少滑轮及电缆以控制围绕仅一个水平旋转轴线的旋转。

此外，图2到5中所图解说明及本文中所描述的滑轮系统225为无人空中运载工具105的机械致动系统的仅一个实例。图6到10是包含电子致动系统的无人空中运载工具300的一个实例实施例的图式。图6中图解说明的无人空中运载工具300包含：推进系统302、电子控制器305、电力供应模块310、通信模块315、用户接口320、第一电子致动器325、第二电子致动器330及多个传感器335。与图6到10中所图解说明的无人空中运载工具300相比，图6到10中所图解说明及本文中所描述的无人空中运载工具300可在不同配置中包含更少、额外或不同组件。举例来说，在一些实施例中，无人空中运载工具300包含一个以上电子控制器。

推进系统302提供无人空中运载工具300的持续飞行。图6中图解说明的推进系统302包含：提升马达340、齿轮345及多个转子220。提升马达340产生经由齿轮345递送到多个转子220的扭矩。多个转子220旋转以提供无人空中运载工具300的持续飞行。

除其它之外，电子控制器305包含：电子处理器350(举例来说，微处理器)、存储器355、输入/输出接口360及总线。总线将电子控制器305的包含存储器355的各种组件连接到电子处理器350。存储器355包含：只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、其它非暂时性计算机可读媒体或其任何组合。电子处理器350经配置以从存储器355检索程序指令及数据，且(除其它之外)执行指令以执行本文中所描述的方法。另一选择是或另外，存储器355包含在电子处理器350中。输入/输出接口360包含用于在电子控制器305内的组件与无人空中运载工具300内部及外部的其它组件之间传送信息的例程。在一些实施例中，除其它之外，电子控制器305包含多个额外无源或有源组件，例如电阻器、电容器、电感器、集成电路及放大器。这些组件经布置且经连接以将多个电功能(除其它之外，包含滤波、信号调整、电压调节或其组合)提供到电子控制器305。

电力供应模块310将标称ac或dc电压供应到无人空中运载工具300。在一些实施例中，电力供应模块310由包含在无人空中运载工具300中的一或多个电池或电池组(举例来说，可再充电电池)供电。另一选择是或另外，电力供应模块310由具有举例来说100伏特ac与240伏特ac之间的标称线电压及大约50赫兹到60赫兹的频率的主电源供电。另一选择是或另外，系缆110可包含将电力传输到电力供应模块310的一或多个电导管。在一些实施例中，电力供应模块310经配置以供应较低电压以操作无人空中运载工具300内的电路及组件。

通信模块315经配置以在无人空中运载工具300与无人空中系统(举例来说，远程服务器)内的其它组件之间提供通信。通信模块315将信号传输到一或多个通信网络，且无线地、经由电线、经由光纤或其组合从通信网络接收信号。在一些实施例中，举例来说，信号包含数据、数据包或其组合。通信网络可使用各种网络来实施，举例来说，蜂窝式网络、因特网、蓝牙^tm网络、无线局域网(举例来说，wi-fi)、无线辅助个人区域网(pan)、电缆、以太网、卫星、机器对机器(m2m)自主网络及公共交换电话网。在一些实施例中，通信模块315经由系缆110接收及传输数据。举例来说，系缆110可包含电线、光纤或两者。

用户接口320经包含以控制无人空中运载工具300的操作。用户接口320可包含实现无人空中运载工具300的所期望控制水平所需的数字及模拟输入装置的任何组合。举例来说，用户接口320可包含触摸屏显示器、多个旋钮、拨号盘、开关、按钮等等。

如图7中所图解说明，无人空中运载工具300进一步包含：系缆110、主体205、平台210及轴215。也如图7中所图解说明，第一电子致动器325包含第一马达365及第一多个臂370。第一多个臂370耦合到第一马达365及平台210的第一侧265a，使得第一马达365的旋转导致平台210围绕第一水平旋转轴线240旋转。电子控制器305驱动第一电子致动器325以改变平台210围绕第一水平旋转轴线240的位置。举例来说，电子控制器305将一或多个控制信号发送到第一电子致动器325，所述第一电子致动器导致第一马达365旋转。

第二电子致动器330包含第二马达375及第二多个臂380。第二多个臂380耦合到第二马达375及平台210的第三侧265c，使得第二马达375的旋转导致平台210围绕第三水平旋转轴线246旋转。电子控制器305驱动第二电子致动器330以改变平台210围绕第三水平旋转轴线246的位置。举例来说，电子控制器305将一或多个控制信号发送到第二电子致动器330，所述第二电子致动器导致第二马达375旋转。

系缆110耦合到主体205使得系缆110可相对于主体205围绕第五水平旋转轴线385旋转(图8及10中所图解说明)。第五水平旋转轴线385法向于第一竖直平面244。系缆110也可相对于主体205围绕第六水平旋转轴线390旋转(图7及9中所图解说明)。第六水平旋转轴线390法向于第二竖直平面250。

多个传感器335包含用于确定系缆110相对于主体205的移动的传感器。在一些实施例中，多个传感器335包含用于确定系缆110与主体205之间的相对角度的一或多个传感器(举例来说，旋转编码器、倾斜传感器及角位置传感器)。另一选择是或另外，多个传感器335包含举例来说定位成接近于主体205的第二端235(未展示)的一或多个应变计。在一些实施例中，系缆110耦合到主体205的第二端235上的可变形部分。当系缆110中的张力改变时(举例来说，归因于系缆110的移动)，主体205的第二端235上的可变形部分变形。一或多个应变计确认变形的测量。电子处理器350基于一或多个应变计的测量确认系缆110相对于参考轴线的角位移。

在一些实施例中，多个传感器335包含用于确定系缆110的张力的传感器。举例来说，多个传感器335可包含电缆张力计、测力计、应变计或其组合。

在一些实施例中，多个传感器335包含用于确定无人空中运载工具300的地点、位置、运动及定向的传感器。举例来说，多个传感器335可包含全球定位系统(gps)传感器、气压计、加速度计、陀螺仪、磁力计、距离传感器(举例来说，超声波传感器、雷达传感器及lidar传感器)或其组合。

在一些实施例中，多个传感器335包含用于记录无人空中运载工具300周围的环境的传感器。举例来说，多个传感器335可包含图像传感器(举例来说，相机)及音频传感器(举例来说，麦克风)或两者。在一些实施例中，由传感器335捕获的图像及/或音频数据可使用存储器355来存储以供将来存取。另一选择是或另外，由传感器335捕获的图像及/或音频数据可传输到外部电子装置(举例来说，经由系缆110)。注意地或另外，由传感器335捕获的图像及/或音频数据可传输到紧急应答器以辅助紧急操作。举例来说，当无人空中运载工具300在碰撞之后从汽车展开时，紧急应答器可使用由传感器335捕获的图像及/或音频数据来确认汽车的乘坐者的受伤程度。

在静止状态中，系缆110沿着参考轴线(即，沿着第一竖直平面244与第二竖直平面250的交叉点)延伸远离主体205，如图7及8中所图解说明。当系缆110变得与参考轴线不对准时，电子控制器305驱动第一电子致动器325及第二电子致动器330以使平台210旋转，使得多个转子220的定向形成空气流，这使系缆110与参考轴线重新对准。电子控制器305至少部分地基于来自多个传感器335的数据确认系缆110的移动。

如图9中所图解说明，系缆110可在第一方向275上围绕第五水平旋转轴线385(举例来说，逆时针方向)旋转。响应于检测到系缆110在第一方向275上围绕第五水平旋转轴线385的旋转，电子控制器305驱动第一电子致动器325以使平台210在第二方向280上围绕第一水平旋转轴线240(举例来说，顺时针方向)旋转。系缆110也可在第二方向280上围绕第五水平旋转轴线385旋转。响应于检测到系缆110在第二方向280上围绕第五水平旋转轴线385的旋转，电子控制器305驱动第一电子致动器325以使平台210在第一方向275上围绕第一水平旋转轴线240旋转。

如图10中所图解说明，系缆110可在第三方向285上围绕第六水平旋转轴线390(举例来说，顺时针方向)旋转。响应于检测到系缆110在第三方向285上围绕第六水平旋转轴线390的旋转，电子控制器305驱动第二电子致动器330以使平台210在第四方向290上围绕第三水平旋转轴线246(举例来说,逆时针方向)旋转。系缆110也可在第四方向290上围绕第六水平旋转轴线390旋转。响应于检测到系缆110在第四方向290上围绕第六水平旋转轴线390的旋转，电子控制器305驱动第二电子致动器330以使平台210在第三方向285上围绕第三水平旋转轴线246旋转。

在一些实施例中，电子控制器305驱动第一电子致动器325及第二电子致动器330以使平台210旋转与系缆110相同的角距离。作为第一实例，如图9中所图解说明，当系缆110在第一方向275上旋转约15度时，电子控制器305使平台210在第二方向280上旋转约15度。作为第二实例，如图10中所图解说明，当系缆110在第三方向285上旋转约10度时，电子控制器305使平台210在第四方向290上旋转约10度。

主体205与外部耦合件之间的系缆110的松弛可导致系缆110的一部分在障碍物(举例来说，电力线杆)上卡住。因此，在一些实施例中，电子控制器305调整多个转子220的角速度(举例来说，每分钟转数(rpm))以使系缆110保持拉紧(即，笔直)。举例来说，电子控制器305可使用多个传感器335确认系缆110中的张力，且当系缆110的张力减小时增加多个转子220的角速度。此外，当系缆110的张力增加时，电子控制器305可减小多个转子220的角速度。在一些实施例中，电子控制器305调整多个转子220的角速度以使系缆110的张力保持在预定范围内。举例来说，电子控制器305可增加多个转子220的角速度以使系缆110的张力保持在系缆110可变得松弛的预定最小张力量以上。此外，电子控制器305可减小多个转子220的角速度以使系缆110的张力保持在系缆110可断裂的预定最大张力量以下。

在一些实施例中，图2到5中所图解说明的无人空中运载工具200包含图6到10中所图解说明的无人空中运载工具300的组件中的所有或一些组件。举例来说，无人空中运载工具200可包含经配置以执行本文中描述为由电子控制器305及多个传感器335执行的功能中的所有或一些功能的电子控制器及传感器。在一些实施例中，无人空中运载工具200通过使用举例来说扭矩传感器测量第一滑轮255a、第二滑轮255b、第三滑轮255c及第四滑轮255d上的扭矩来确认系缆110中的张力。

图11及17是包含可变转子推力稳定系统的无人空中运载工具400的一个实例实施例的图式。图11中图解说明的无人空中运载工具400包含推进系统402、电子控制器405、电力供应模块410、通信模块415、用户接口420及多个传感器425。与图11及17中所图解说明的无人空中运载工具400相比，图11及17中所图解说明及本文中所描述的无人空中运载工具400可在不同配置中包含更少、额外或不同组件。举例来说，在一些实施例中，无人空中运载工具400包含一个以上电子控制器。

推进系统402提供无人空中运载工具400的持续飞行。图11中图解说明的推进系统402包含四个提升马达(举例来说，第一提升马达430、第二提升马达432、第三提升马达434及第四提升马达436)及四个转子(举例来说，第一转子440、第二转子442、第三转子444及第四转子446)。四个提升马达430到436中的每一者产生递送到四个转子440到446中的一者的扭矩。举例来说，第一提升马达430产生递送到第一转子440的扭矩。四个转子440到446旋转以提供无人空中运载工具400的持续飞行。

除其它之外，电子控制器405包含电子处理器450(举例来说，微处理器)、存储器455、输入/输出接口460及总线。总线将电子控制器405的包含存储器455的各种组件连接到电子处理器450。存储器455包含只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、其它非暂时性计算机可读媒体或其任何组合。电子处理器450经配置以从存储器455检索程序指令及数据，且(除其它之外)执行指令以执行本文中所描述的方法。另一选择是或另外，存储器455包含在电子处理器450中。输入/输出接口460包含用于在电子控制器405内的组件与无人空中运载工具400内部及外部的其它组件之间传送信息的例程。在一些实施例中，除其它之外，电子控制器405包含多个额外无源或有源组件，例如电阻器、电容器、电感器、集成电路及放大器。这些组件经布置且经连接以将多个电功能(除其它之外，包含滤波、信号调整、电压调节或其组合)提供到电子控制器405。

电力供应模块410将标称ac或dc电压供应到无人空中运载工具400。在一些实施例中，电力供应模块410由包含在无人空中运载工具400中的一或多个电池或电池组(举例来说，可再充电电池)供电。另一选择是或另外，电力供应模块410由具有举例来说100伏特ac与240伏特ac之间的标称线电压及大约50赫兹到60赫兹的频率的主电源供电。另一选择是或另外，系缆110可包含将电力传输到电力供应模块410的一或多个电导管。在一些实施例中，电力供应模块410经配置以供应较低电压以操作无人空中运载工具400内的电路及组件。

通信模块415经配置以在无人空中运载工具400与无人空中系统内的其它组件(举例来说，远程服务器)之间提供通信。通信模块415将信号传输到一或多个通信网络，并无线地、经由电线、经由光纤或其组合从通信网络接收信号。在一些实施例中，举例来说，信号包含数据、数据包或其组合。通信网络可使用各种网络来实施，举例来说，蜂窝式网络、因特网、蓝牙^tm网络、无线局域网(举例来说，wi-fi)、无线辅助个人区域网(pan)、电缆、以太网、卫星、机器对机器(m2m)自主网络及公共交换电话网。在一些实施例中，通信模块415经由系缆110接收及传输数据。举例来说，系缆110可包含电线、光纤或两者。

用户接口420经包含以控制无人空中运载工具400的操作。用户接口420可包含实现无人空中运载工具400的所期望控制水平所需的数字及模拟输入装置的任何组合。举例来说，用户接口420可包含触摸屏显示器、多个旋钮、拨号盘、开关、按钮等等。

如图12及13中所图解说明，无人空中运载工具400进一步包含系缆110、主体462及凹槽464。此外，如图12及13中所图解说明，四个转子440到446中的每一者定位在主体462的不同象限中。

主体462可围绕第一水平旋转轴线466旋转(图14及16中所图解说明)。系缆110耦合到主体462使得系缆110可相对于主体462围绕第二水平旋转轴线468旋转(图14及16中所图解说明)。第一水平旋转轴线466及第二水平旋转轴线468法向于延伸穿过主体462的第一竖直平面470。

主体462也可围绕第三水平旋转轴线472旋转(图15及17中所图解说明)。系缆110也可相对于主体462围绕第四水平旋转轴线474旋转(图15及17中所图解说明)。第三水平旋转轴线472及第四水平旋转轴线474法向于延伸穿过主体462的第二竖直平面476。第二竖直平面476正交于第一竖直平面470。第一水平旋转轴线466正交于第三水平旋转轴线472。第二水平旋转轴线468正交于第四水平旋转轴线474。

在所图解说明的实施例中，凹槽464为圆顶状的且系缆110耦合在凹槽464的顶部附近。此配置使得系缆110能够尽可能靠近主体462的重心耦合到主体462。换句话说，最小化第一水平旋转轴线466与第二水平旋转轴线468之间的偏移。此外，此配置最小化第三水平旋转轴线472与第四水平旋转轴线474之间的偏移。

当在飞行中时，第一转子440及第三转子444在与第二转子442及第四转子446的旋转方向相反的方向上旋转。举例来说，第一转子440及第三转子444顺时针旋转且第二转子442及第四转子446逆时针旋转。此外，当盘旋时(如在图14及15中所图解说明)，四个转子440到446中的每一者的角速度彼此相等。

在静止状态中，系缆110沿着参考轴线(即，沿着第一竖直平面470与第二竖直平面476的交叉点)延伸远离主体462，如图14及15中所图解说明。当系缆110变得与参考轴线不对准时，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使主体462旋转，使得四个转子440到446的定向形成空气流，所述空气流使系缆110与参考轴线重新对准。电子控制器405至少部分地基于来自多个传感器425的数据确认系缆110的移动。多个传感器425包含例如上文关于多个传感器335所描述的传感器的任何组合的一或多个传感器。举例来说，多个传感器可包含用于确定系缆110相对于主体462的移动及系缆110的张力的传感器。

如图16中所图解说明，系缆110可在第一方向478上围绕第二水平旋转轴线468(举例来说，逆时针方向)旋转。响应于检测到系缆110在第一方向478上围绕第二水平旋转轴线468的旋转，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使主体462在第二方向480上围绕第一水平旋转轴线466(举例来说，顺时针方向)旋转。举例来说，电子控制器405驱动第一提升马达430及第四提升马达436以增加第一转子440及第四转子446的角速度，且驱动第二提升马达432及第三提升马达434以减小第二转子442及第三转子444的角速度。

在一些实施例中，电子控制器405调整四个转子440到440的角速度使得总推力保持为恒定。举例来说，电子控制器405减小第二转子442及第三转子444的角速度达基本上等于第一转子440及第四转子446的角速度的增加量的量。

系缆110也可在第二方向480上围绕第二水平旋转轴线468旋转。响应于检测到系缆110在第二方向480上围绕第二水平旋转轴线468的旋转，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使主体462在第一方向478上围绕第一水平旋转轴线466旋转。举例来说，电子控制器405驱动第一提升马达430及第四提升马达436以减小第一转子440及第四转子446的角速度，且驱动第二提升马达432及第三提升马达434以增加第二转子442及第三转子444的角速度。

如图17中所图解说明，系缆110可在第三方向482上围绕第四水平旋转轴线474(举例来说，顺时针方向)旋转。响应于检测到系缆110在第三方向482上围绕第四水平旋转轴线474的旋转，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使主体462在第四方向484上围绕第三水平旋转轴线472(举例来说，逆时针方向)旋转。举例来说，电子控制器405驱动第一提升马达430及第二提升马达432以减小第一转子440及第二转子442的角速度，且驱动第三提升马达434及第四提升马达436以增加第三转子444及第四转子446的角速度。

系缆110也可在第四方向484上围绕第四水平旋转轴线474旋转。响应于检测到系缆110在第四方向484上围绕第四水平旋转轴线474的旋转，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使主体462在第三方向482上围绕第三水平旋转轴线472旋转。举例来说，电子控制器405驱动第一提升马达430及第二提升马达432以增加第一转子440及第二转子442的角速度，且驱动第三提升马达434及第四提升马达436以减小第三转子444及第四转子446的角速度。

在一些实施例中，电子控制器405部分地基于系缆110的旋转量调整四个转子440到446的角速度。换句话说，当系缆110旋转而更远离参考轴线时，电子控制器405将四个转子440到446的角速度调整为更大。举例来说，当系缆110与参考轴线之间的角度小时，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度达小量，且当系缆110与参考轴线之间的角度大时调整四个转子440到446的角速度达大量。

在一些实施例中，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使主体462旋转与系缆110相同的角距离。作为第一实例，如图16中所图解说明，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以当系缆110在第一方向478上旋转约15度时使主体462在第二方向480上旋转约15度。作为第二实例，如图17中所图解说明，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以当系缆110在第三方向482上旋转约20度时使主体462在第四方向484上旋转约20度。

在一些实施例中，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使系缆110保持拉紧(即，笔直)。举例来说，电子控制器405可使用多个传感器425确认系缆110中的张力且当系缆110的张力减小时增加四个转子440到446的角速度。此外，当系缆110的张力增加时，电子控制器405可减小四个转子440到446的角速度。在一些实施例中，电子控制器405调整四个转子440到446的角速度以使系缆110的张力保持在预定范围内。举例来说，电子控制器405可增加四个转子440到446的角速度以使系缆110的张力保持在系缆110可变得松弛的预定最小张力量以上。此外，电子控制器405可减小四个转子440到446的角速度以使系缆110的张力保持在系缆110可断裂的预定最大张力量以下。

尽管参考某些优选实施例详细描述若干方面，但变化形式及修改存在于如所描述的一或多个独立方面的范围及精神内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除