無人飛行器起飛及降落方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]多年以來，無論是業余操作者還是專業操作者，掌握無人飛行器(包括多旋翼飛行器)的控制需要花費大量時間來練習及訓練。尤其地，降落與起飛仍然是操作無人飛行器面臨的最大挑戰。當遇到表面不平、強風及其他影響無人飛行器操作的環境因素時，降落與起飛所面臨的挑戰加劇。因此，需要提供簡便或改進的起飛及降落方法，還需要提供無人飛行器的新的設計方案，使得即使是經過少量訓練的業余操作者也可以比較容易地控制無人飛行器降落及起飛。
【發明內容】
[0002]本發明滿足了上述需要并且提供了相關的優點。
[0003]本發明的一個方面是一種無人飛行器起飛方法。在一個實施例中，該方法包括:(a)檢測所述無人飛行器的方位變化；及(b)根據檢測的方位變化，驅使所述無人飛行器產生升力及/或推力。
[0004]在另一個實施例中，本發明提供一種旋翼無人飛行器起飛方法，該旋翼無人飛行器包括視覺傳感器及一個或多個螺旋槳，該方法包括:(a)所述旋翼無人飛行器檢測該旋翼無人飛行器的操作者發出的可視信號；及(b)根據檢測的可視信號，驅使所述一個或多個螺旋槳產生升力及/或推力。
[0005]在另一個實施例中，本發明提供一種旋翼無人飛行器起飛方法，該旋翼無人飛行器包括一個或多個螺旋槳及至少一個傳感器，該傳感器用于檢測所述旋翼無人飛行器從手中的釋放，該方法包括:(a)所述傳感器檢測所述旋翼無人飛行器從手中的釋放；及(b)根據檢測的所述旋翼無人飛行器從手中的釋放產生驅動信號，用以驅使所述一個或多個螺旋槳產生升力及/或推力。
[0006]在采用上述任意一種方法時，所述檢測的方位變化可以是無人飛行器的速度變化、加速度變化、方向變化、相對于參照物的位置變化。在某些實施例中，所述方位變化因所述無人飛行器離開其支撐物而發生。根據需要，所述支撐物可以是部分的機械體或者生物體的身體。所述生物體的身體包括但不限于人體(例如人手)。在某些實施例中，可以由視覺傳感器、慣性傳感器、GPS接收器、磁力計、指南針或高度計檢測所述方位變化。根據需要，所述傳感器可以設置在所述無人飛行器上也可以設置在所述無人飛行器外。在某些實施例中，所述傳感器是視覺傳感器。該視覺傳感器包括但不限于相機，該視覺傳感器可以設置在所述無人飛行器上也可以設置在所述無人飛行器外。當選用所述無人飛行器外的傳感器時，該傳感器可以與所述無人飛行器的控制器通信，以控制所述無人飛行器產生所述升力及/或推力。
[0007]在某些實施例中，所述可視信號的檢測可以包括檢測人體的姿勢或運動。
[0008]在某些實施例中，所述無人飛行器從手(例如機械或人手)中的釋放產生如下一項或多項結果:沿弧形軌跡運動、投擲到空中、彈射到空中及使得所述旋翼無人飛行器落向地面。對所述無人飛行器的任意部位的釋放可以產生所述無人飛行器的釋放。根據所述無人飛行器的外部結構部件，所述釋放可以包括釋放所述無人飛行器上的掛鉤、桿、繩子、凸起、洞、起落架、外延結構或環。可以由一個或多個傳感器檢測所述釋放。所述一個或多個傳感器可以包括但不限于觸控傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、光電傳感器及磁鐵。
[0009]在采用本發明的任意方法控制無人飛行器起飛時，所述檢測的方位變化、可視信號及/或無人飛行器的釋放可以驅使所述無人飛行器產生升力及/或推力。在某些實施例中，當檢測到所述方位變化、可視信號及/或所述無人飛行器的釋放時，可以在小于大約60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.01秒的時間內產生所述升力及/或推力。驅使所述無人飛行器可以包括驅使無人飛行器的一個或多個螺旋槳運動。在某些實施例中，當所述無人飛行器的豎直方向的速度為零時，可以驅使所述無人飛行器產生所述升力及/或推力。在某些實施例中，當產生所述升力及/或推力時，所述無人飛行器在指定位置盤旋。
[0010]在一個獨立但是相關的方面，本發明提供了無人飛行器的替代設計方案。
[0011]在一個實施例中，本發明提供一種旋翼無人飛行器，該旋翼無人飛行器包括:一個或多個螺旋槳；傳感器，用于檢測所述無人飛行器的方位變化；控制器，用于根據檢測的方位變化提供用于驅動所述無人飛行器的驅動信號；及致動器，用于根據所述驅動信號驅使所述一個或多個螺旋槳運動并產生升力及/或推力。
[0012]在另一個實施例中，本發明提供一種旋翼無人飛行器，該旋翼無人飛行器包括:視覺傳感器，用于檢測所述旋翼無人飛行器的操作者發出的可視信號；控制器，用于根據檢測的可視信號提供用于驅動所述無人飛行器的驅動信號；及致動器，用于根據所述驅動信號驅使所述無人飛行器的螺旋槳運動并產生升力及/或推力。
[0013]在另一個實施例中，本發明提供一種旋翼無人飛行器，該旋翼無人飛行器包括一個或多個螺旋槳，該旋翼無人飛行器還包括:傳感器，用于檢測所述旋翼無人飛行器從手中的釋放；控制器，用于根據檢測的釋放提供用于驅動所述無人飛行器的驅動信號；及致動器，用于根據所述驅動信號驅使所述螺旋槳運動并產生升力及/或推力。
[0014]上述實施例中的無人飛行器可以是旋翼飛行器，該旋翼飛行器可以包括但不限于多旋翼飛行器。
[0015]上述無人飛行器的傳感器可以用于檢測所述無人飛行器的方位變化、可視信號及/或所述無人飛行器從手中的釋放。在某些實施例中，用于檢測所述方位變化的傳感器可以是視覺傳感器、慣性傳感器(包括但不限于陀螺儀與加速度計)、GPS接收器、磁力計、指南針或高度計。可以采用上述一種或多種傳感器單獨或者共同感測一種或者多種變化，如速度變化、加速度變化、所述無人飛行器的方向變化及相對于參照物的位置變化。在某些實施例中，所述傳感器用于檢測因所述無人飛行器離開其支撐物而發生的方位變化。根據需要，所述支撐物可以是部分的機械體或者生物體的身體。所述生物體的身體包括但不限于人體(例如人手)。在某些實施例中，所述傳感器可以用于檢測可視信號。所述可視信號包括但不限于人體的動作或運動。在某些實施例中，所述傳感器可以設置在所述無人飛行器上也可以設置在所述無人飛行器外。在某些實施例中，所述傳感器是視覺傳感器。該視覺傳感器包括但不限于相機，該視覺傳感器可以設置在所述無人飛行器上也可以設置在所述無人飛行器外。當選用所述無人飛行器外的傳感器時，該傳感器可以與所述無人飛行器的控制器通信，以控制所述無人飛行器產生所述升力及/或推力。
[0016]在某些實施例中，用于檢測所述無人飛行器從一只手(機械或人手)中的釋放的傳感器是觸控傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器或其組合。
[0017]在某些實施例中，所述無人飛行器的控制器與所述無人飛行器上或無人飛行器外的傳感器通信，以根據檢測的方位變化及/或可視信號提供用于驅動所述無人飛行器的驅動信號。
[0018]在某些實施例中，所述致動器包括但不限于直流無刷電機、直流有刷電機及開關磁阻電機。在某些實施例中，所述致動器根據所述驅動信號，驅使所述一個或多個螺旋槳在小于大約60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.0I秒的時間內運動并產生升力及/或推力。當檢測到所述方位變化、可視信號及/或所述無人飛行器的釋放時，又產生所述驅動信號。
[0019]本發明的另一方面是提供無人飛行器減速方法。在有些方面，本發明還提供無人飛行器降落的可選的方法。
[0020]在一個實施例中，一種無人飛行器減速方法包括:所述無人飛行器上的傳感器檢測所述無人飛行器在空中飛行時作用于該無人飛行器上的外部接觸；及所述無人飛行器根據檢測的外部接觸產生減速信號，使得所述無人飛行器減速。在某些實施例中，所述無人飛行器包括連接于其上的手持部件。所述手持部件可以是把手、桿、繩子、起落架、外延結構、掛鉤、環或者任意可以由機械或人手握住的結構部件。上述方法在實際使用過程中，可以利用傳感器檢測所述外部接觸。所述傳感器可以是觸控傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、光電傳感器、磁鐵或其組合。例如，用手抓住所述手持部件產生所述外部接觸，所述傳感器檢測該外部接觸。根據需要，該方法還可以包括:當人手抓住所述無人飛行器的時間超過預定閾值時，使所述無人飛行器停下來。
[0021]在某些實施例中，采用無人飛行器執行所述方法，所述無人飛行器為旋翼飛行器，所述旋翼飛行器包括一個或多個螺旋槳，所述減速使得所述一個或多個螺旋槳減慢速度、失速或完全停止。在某些實施例中，所述無人飛行器根據所述減速信號在指定位置降落。所述減速可以包括但不限于:使得所述無人飛行器的高度降低、使得所述無人飛行器的姿勢改變、使得所述無人飛行器的速度降低及使得所述無人飛行器的加速度改變。在某些情況下，所述無人飛行器上的控制器產生所述減速信號。在某些情況下，從檢測到所述外部接觸開始，在小于60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.01秒的時間內產生所述減速信號。
[0022]所述無人飛行器的減速方法可以包括:檢測方位變化，根據檢測的外部接觸與方位變化產生所述無人飛行器的減速信號。所述方位變化可以是速度變化、加速度變化、所述無人飛行器的方向變化及相對于參照物的位置變化。或者，所述無人飛行器減速方法還可以包括:檢測來自于視覺傳感器(例如光電傳感器)的可視信號，基于檢測到手抓住所述手持部件及所述可視信號產生所述減速信號。
[0023]在另一個實施例中，本發明提供一種無人飛行器降落方法，該方法包括:(a)當所述無人飛行器在空中飛行時，檢測所述無人飛行器的方位變化；及(b)根據檢測的方位變化，產生所述無人飛行器的減速信號，使得所述無人飛行器停下來。
[0024]在另一個實施例中，本發明提供一種無人飛行器降落方法，該方法包括:(a)檢測所述無人飛行器的操作者發出的可視信號?’及(b)根據檢測的可視信號，產生所述無人飛行器的減速信號，使得所述無人飛行器停下來。
[0025]上述方法在實際使用過程中，所述方位變化可以是速度變化、加速度變化、所述無人飛行器的方向變化及所述無人飛行器相對于參照物的位置變化。所述方位變化可以因所述無人飛行器整個或部分被機械或人手抓住而產生。可以使用視覺傳感器、慣性傳感器、GPS接收器、磁力計、指南針或高度計檢測所述方位變化。
[0026]檢測的可視信號包括但不限于人體的動作或運動。所述無人飛行器上或所述無人飛行器外的視覺傳感器(包括但不限于相機)可以檢測所述可視信號。在某些實施例中，所述視覺傳感器可以與所述無人飛行器的控制器通信，所述控制器產生所述減速信號，使得所述無人飛行器停下來。
[0027]在某些實施例中，從檢測到所述方位變化或可視信號開始，所述無人飛行器在小于大約60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.01秒的時間內停下來。
[0028]本發明的另一方面是一種無人飛行器，該無人飛行器可以執行本說明書揭露的一種或多種功能。在一個實施例中，本發明提供一種無人飛行器，該無人飛行器包括:傳感器，用于檢測所述無人飛行器發生的方位變化或所述無人飛行器的操作者發出的可視信號；控制器，用于根據檢測的方位變化及/或可視信號產生用于使所述無人飛行器減速的減速信號；及致動器，用于根據所述減速信號驅使所述無人飛行器減速。用于檢測所述方位變化的傳感器可以是視覺傳感器、慣性傳感器、GPS接收器、磁力計、指南針或高度計或其組合。可以用任意的視覺傳感器檢測所述可視信號(包括但不限于人的動作)。例如，可以采用能夠感測光線波長在可見光范圍、紅外線范圍或紫外線范圍的任意傳感器檢測所述可視信號。根據需要，所述視覺傳感器可以與所述控制器通信，使得所述控制器根據檢測的可視信號產生所述減速信號。
[0029]在某些情況下，所述無人飛行器是旋翼飛行器，該旋