具有倾斜螺旋桨的无人机以及相关系统和方法技术方案

本文公开了具有倾斜螺旋桨的无人机以及相关的系统和方法。代表性的无人机(UAV)设备包括机身(110)、由机身(110)承载的多个球形电机(120)、以及多个可旋转的螺旋桨(163)，其中单独螺旋桨(163)由相应的单独球形电机(120)承载。球形电机(120)可包括相对于机身(110)由多个定子(122)支撑的球形或部分球形的转子(126)。球形电机(120)可用于使螺旋桨轴倾斜而不使无人机的机身倾斜。

UAV with tilted propeller and related systems and methods

This paper discloses the UAV with tilted propeller and the related system and method. Representational UAV equipment includes fuselage (110), multiple spherical motors (120) supported by fuselage (110), and multiple rotatable propellers (163), in which a single propeller (163) is supported by a corresponding single spherical motor (120). A spherical motor (120) may include a spherical or partially spherical rotor (126) supported by a plurality of stators (122) relative to the fuselage (110). The spherical motor (120) can be used to tilt the propeller shaft without tilting the UAV fuselage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有倾斜螺旋桨的无人机以及相关系统和方法
本技术总体上涉及具有倾斜螺旋桨的无人机，以及相关的系统和方法。
技术介绍
无人机(UAV)可以自主操作，或者在场外人工控制器的控制下操作。相应地，无人机可以进行各种各样的任务，这些任务对载人飞行器的性能而言是危险的、昂贵的和/或其他令人反感的。代表性的任务包括作物监测、房地产摄像、建筑物和其他结构检查、消防和安全任务、边境巡逻和产品交付等。一个代表性任务包括通过无人机承载的相机或其他图像传感器获取图像。用无人机获取这种图像的挑战在于，由于无人机是空中飞行的，因此至少在某些条件(包括无人机进行演习的条件)下可能难以稳定图像。相应地，仍然需要改进的技术和系统用于控制无人机和无人机承载的有效载荷。
技术实现思路
提供以下的
技术实现思路
以方便读者并显示所公开的技术的几个代表性实施例。根据代表性实施例的无人机(UAV)设备包括机身、由机身承载的多个球形电机和多个可旋转的螺旋桨，其中单独螺旋桨由相应的单独球形电机承载。在特定实施例中，单独球形电机中的至少一个可以包括转子和至少一个定子，其中转子和至少一个定子中的至少一个可相对于另一个围绕两个或三个相交轴线旋转。在特定实施例中，相交轴线可以是正交的。在任何前述实施例中，单独球形电机可以包括转子和三个定子，和/或可以包括超声波球形电机。在任何前述实施例中，球形电机可以包括多个相对于机身具有固定位置的定子，和承载相应的单独螺旋桨并可相对于多个定子旋转的转子。转子可以包括具有轴线并且承载相应的单独螺旋桨的螺旋桨轴，并且转子围绕轴线的旋转使螺旋桨围绕轴线旋转。在任何前述实施例中，转子可以承载具有螺旋桨轴的电动机，螺旋桨轴承载相应的单独螺旋桨，其中电动机的启动使螺旋桨轴和螺旋桨围绕轴线旋转。例如，电动机可以包括无刷直流电机。在另一代表性实施例中，转子可以具有相对于机身的固定位置，并且定子可以承载单独螺旋桨，并可作为一个单元相对于转子旋转。在任何前述实施例中，机身可以包括中心部和至少三个从中心部向外定位的外部。例如，每个单独外部可以承载单个螺旋桨，并且在特定实施例中，每个外部可以包括支臂，支臂的至少一部分与相邻的支臂分离。在任何前述实施例中，设备还可以包括由机身承载的成像装置。成像装置可以包括相机，并且在特定实施例中，设备可以进一步包括连接在机身和成像装置之间的云台。在任何前述实施例中，设备可以进一步包括由用于控制无人机的指令编程的控制器。例如，代表性指令在被执行时接收改变机身的行进方向的请求，并且响应于该请求，引导多个球形电机中的至少一个以使相应的单独螺旋桨倾斜。在任何前述实施例中，指令在被执行时可以引导至少一个球形电机以使相应的单独螺旋桨倾斜，而不引导机身倾斜。在特定实施例中，指令可引导第一螺旋桨在第一方向倾斜，并引导第二螺旋桨在与第一方向相反的第二方向倾斜。在又一些实施例中，指令可引导至少一个球形电机使对应的单独螺旋桨倾斜而不改变无人机承载的成像装置的取向。在又一特定实施例中，指令可以引导至少一个球形电机倾斜而不导致成像装置将机身成像(例如，捕捉图像)。指令可引导至少一个球形电机使相应螺旋桨的推力轴线远离机身向外倾斜，例如以避免或减小由螺旋桨驱动的空气撞击机体的程度。在任何前述实施例中，控制器可以包括由机身承载并且具有第一无线通信装置的第一控制器，并且设备可以进一步包括具有配置为与第一无线通信装置无线通信的第二无线通信装置的远程第二控制器。在其他实施例中，用于无人机的推进设备包括具有转子和成形为与转子旋转接触的多个定子的球形电机。轴由转子或至少一个定子承载，并且螺旋桨由轴承载。转子、定子和螺旋桨的布置可以具有任何上述配置。在又一些实施例中，无人机控制设备可以包括控制器和由控制器承载并用指令编程的计算机可读介质，所述指令在被执行时接收改变无人机的行进方向的请求，并且响应于所述请求，引导多个球形电机中的至少一个以使无人机的对应螺旋桨倾斜。指令在被执行时可以引导球形电机以任何上述方式操作。又一实施例包括一种用于配置无人机控制器的方法，包括用指令编程计算机可读介质，所述指令当被执行时接收改变无人机的行进方向的请求，并且响应于该请求，引导多个球形电机中的至少一个以使无人机的对应螺旋桨倾斜。指令可以引导球形电机以任何上述方式操作。又一实施例包括一种使无人机飞行的计算机实现方法，包括接收改变无人机的行进方向的请求，并且响应于所述请求，引导多个球形电机中的至少一个以使无人机的对应螺旋桨倾斜。所述计算机实现方法可以引导球形电机以任何上述方式操作。附图说明图1是根据本技术的代表性实施例的具有定位为控制多个螺旋桨的球形电机的无人机的部分示意等距图。图2是根据本技术的代表性实施例的配置为使螺旋桨绕多个轴线旋转的代表性球形电机的部分示意放大视图。图3A是根据本技术的实施例的承载多个球形电机的无人机的部分示意侧视图。图3B是根据本技术的代表性实施例的承载在无人机上并配置为控制无人机的控制器的部分示意图。图4是根据本技术的一个实施例的多个螺旋桨在相同方向倾斜的图3A所示的无人机的部分示意图。图5是根据本技术的一个实施例的多个螺旋桨在相反方向倾斜的图3A所示的无人机的部分示意图。图6是根据本技术的一个实施例的承载具有固定转子和可旋转定子的球形电机的无人机的部分示意等距图。图7是根据本技术的一个实施例的承载电动螺旋桨电机的球形电机的部分示意等距图。图8是根据本技术的代表性实施例的示出用于控制无人机的过程的流程图。具体实施方式1.概述本技术总体上涉及具有倾斜螺旋桨的无人机(UAV)、以及相关的系统和方法。在特定实施例中，无人机包括支撑一个或多个旋转螺旋桨的球形电机。球形电机可用于使螺旋桨轴倾斜而不使无人机的机身倾斜。螺旋桨轴本身可以由球形电机驱动，或者由球形电机的一个或多个部件承载的附加螺旋桨电机驱动。与传统的无人机推进系统相比，这种布置有望提供几个优点，下面将进一步描述。为清楚起见，在下面的描述没有阐述若干细节，所述细节描述众所周知的并且经常与无人机及相应的系统和子系统相关联的结构或过程，但可能不必要地掩盖所公开的技术的一些重要方面。此外，尽管以下公开内容阐述了本技术的不同方面的若干实施例，但是若干其他实施例可以具有与本部分所描述的那些不同的配置或不同的部件。相应地，所述技术可具有其他实施例，其具有附加元件和/或没有以下参考图1-8描述的若干元件。提供图1-8以说明所公开的技术的代表性实施例。除非另有规定，否则附图不意图限制本申请中权利要求的范围。下面描述的技术的许多实施例可以采取计算机可执行或控制器可执行指令的形式，包括由可编程计算机或控制器执行的例程。相关领域的技术人员将理解，所述技术可以在与下面所示和描述的那些不同的计算机或控制器系统上执行。所述技术可以体现在专用计算机或数据处理器中，其被特别地编程、配置或构造为进行下面描述的计算机可执行指令中的一个或多个。相应地，本文通常使用的术语“计算机”和“控制器”指代任何数据处理器，并且可以包括互联网设备和手持设备(包括掌上电脑、可穿戴计算机、蜂窝或移动电话、多处理器系统、基于处理器的或可编程的消费电子产品、网络计算机、微型计算机等)。由这些计算机和控制器处理的信息可以呈现在任何合适的显示介质上，包括CRT显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机(UAV)设备，包括：机身；由机身承载的多个球形电机；和多个可旋转的螺旋桨，其中单独螺旋桨由相应的单独球形电机承载。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无人机(UAV)设备，包括：机身；由机身承载的多个球形电机；和多个可旋转的螺旋桨，其中单独螺旋桨由相应的单独球形电机承载。2.根据权利要求1所述的设备，其中，单独球形电机中的至少一个包括转子和至少一个定子，并且其中转子和至少一个定子中的至少一个可相对于另一个围绕两个相交轴线旋转。3.根据权利要求1所述的设备，其中，单独球形电机中的至少一个包括转子和至少一个定子，并且其中转子和至少一个定子中的至少一个可相对于另一个围绕三个相交轴线旋转。4.根据权利要求3所述的设备，其中，相交轴线正交。5.根据权利要求1所述的设备，其中，单独球形电机中的至少一个包括转子和三个定子。6.根据权利要求1所述的设备，其中，单独球形电机中的至少一个定位为使相应的单独螺旋桨围绕三个相交轴线旋转。7.根据权利要求1所述的设备，其中，单独球形电机中的至少一个包括超声波球形电机。8.根据权利要求7所述的设备，其中，超声波球形电机包括多个相对于机身具有固定位置的定子，和承载相应的单独螺旋桨的转子，转子可相对于多个定子旋转。9.根据权利要求8所述的设备，其中，转子包括具有轴线并且承载相应的单独螺旋桨的螺旋桨轴，并且其中转子围绕轴线的旋转使螺旋桨围绕轴线旋转。10.根据权利要求7所述的设备，其中，转子承载电动机，电动机具有承载相应的单独螺旋桨并可围绕轴线旋转的螺旋桨轴，并且其中电动机的启动使螺旋桨轴和螺旋桨围绕轴线旋转。11.根据权利要求10所述的设备，其中，电动机包括无刷直流(BLDC)电机。12.根据权利要求7所述的设备，其中，超声波球形电机包括相对于机身具有固定位置的转子，和承载相应的单独螺旋桨的多个定子，多个定子可作为一个单元相对于转子旋转。13.根据权利要求1所述的设备，其中，机身包括：中心部；和至少三个从中心部向外定位的外部。14.根据权利要求13所述的设备，其中，每个单独外部承载单个螺旋桨。15.根据权利要求13所述的设备，其中，每个单独外部是支臂，支臂的至少一部分与相邻的支臂分离。16.根据权利要求1所述的设备，还包括由机身承载的成像装置。17.根据权利要求16所述的设备，其中，成像装置包括相机。18.根据权利要求16所述的设备，还包括连接在机身和成像装置之间的云台。19.根据权利要求1所述的设备，还包括用指令编程的控制器，所述指令在被执行时：接收改变机身的行进方向的请求，以及响应于所述请求，引导多个球形电机中的至少一个以使相应的单独螺旋桨倾斜。20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述指令在被执行时引导至少一个球形电机以使相应的单独螺旋桨倾斜，而不引导机身倾斜。21.根据权利要求19所述的设备，其中，引导多个球形电机中的至少一个以使相应的螺旋桨倾斜包括：引导第一螺旋桨在第一方向倾斜，以及引导第二螺旋桨在与第一方向相反的第二方向倾斜。22.根据权利要求19所述的设备，还包括由机身承载的成像装置，并且其中所述指令在被执行时：引导至少一个球形电机以使相应的单独螺旋桨倾斜，而不改变成像装置的取向。23.根据权利要求22所述的设备，其中，引导至少一个球形电机包括引导至少一个球形电机倾斜而不导致成像装置将机身成像。24.根据权利要求19所述的设备，其中，引导至少一个球形电机包括引导至少一个球形电机以使相应螺旋桨的推力轴线向外远离机身倾斜。25.根据权利要求19所述的设备，其中，控制器包括由机身承载并且具有第一无线通信装置的第一控制器，并且其中设备还包括具有第二无线通信装置的远程第二控制器，第二无线通信装置配置为与第一无线通信装置无线通信。26.根据权利要求1所述的设备，其中：机身包括至少四个支臂；多个球形电机包括四个超声波球形电机，每个超声波球形电机由相应的一个支臂承载，其中每个球形电机包括：相对于相应的支臂具有固定位置的多个定子；转子，所述转子与所述定子接触，并且可相对于相应的支臂围绕至少第一轴线和与第一轴线相交的第二轴线旋转；和螺旋桨轴，所述螺旋桨轴由转子承载并可相对于相应的支臂围绕与第一轴线和第二轴线相交的第三轴线旋转；并且其中多个可旋转的螺旋桨包括四个螺旋桨，每个螺旋桨由螺旋桨轴中的单独一个承载；并且其中所述设备还包括：用指令编程的控制器，所述指令在被执行时：接收请求以改变机身的行进方向；响应于所述请求，引导四个超声波球形电机中的至少一个以使相应的螺旋桨倾斜。27.一种无人机(UAV)设备，包括：机身，具有中心部；从中心部向外延伸的四个支臂；四个超声波球形电机，每个超声波球形电机由相应的一个支臂承载，其中每个球形电机包括：相对于相应的支臂具有固定位置的多个定子；转子，所述转子与所述定子接触，并且可相对于相应的支臂围绕至少第一轴线和与第一轴线相交的第二轴线旋转；和螺旋桨轴，所述螺旋桨轴由转子承载并可相对于相应的支臂围绕与第一轴线和第二轴线相交的第三轴线旋转；四个螺旋桨，每个螺旋桨由螺旋桨轴中的单独一个承载；以及用指令编程的控制器，所述指令在被执行时：接收请求以改变机身的行进方向；...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿宗耀，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44