用于UAV和其他自主车辆的室内测绘和模块化控制以及相关系统和方法技术方案

UAV和其他自主驾驶车辆的室内测绘和模块化控制、以及相关的系统和方法。代表性的无人驾驶飞行器系统包括主体、由主体携带的推进系统、由主体承载的传感器系统，以及至少部分地由主体携带并可操作地耦合到推进系统和传感器系统的控制器。控制器被编程有指令，当被执行时，指令在第一自主模式和第二自主模式下操作。在第一自主模式中，指令自主地引导推进系统沿着室内环境内的第一路线传送主体。当主体沿着第一路线行进时，指令接收来自传感器系统的与室内环境的特征相对应的输入。这些特征存储为3‑D地图的一部分。在第二自主模式中，指令引导推进系统至少部分地基于3‑D地图沿着室内环境内的第二路线传送主体，并且引导第二路线上的操作的执行。

Indoor mapping and modular control and related systems and methods for UAV and other autonomous vehicles

Indoor mapping and modular control of UAV and other autonomous vehicles, as well as related systems and methods. The representative UAV system includes the main body, the propulsion system carried by the main body, the sensor system carried by the main body, and the controller carried by the main body and operatively coupled to the propulsion system and the sensor system at least in part. The controller is programmed with instructions that operate in the first autonomous mode and the second autonomous mode when executed. In the first autonomous mode, the command independently guides the propulsion system to transmit the main body along the first route in the indoor environment. When the subject travels along the first route, the instruction receives the input from the sensor system corresponding to the characteristics of the indoor environment. These features are stored as part of the 3 \u2011 D map. In the second autonomous mode, the command guided propulsion system transmits the subject along the second route in the indoor environment at least partially based on the 3 \u2011 D map, and guides the execution of the operation on the second route.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于UAV和其他自主车辆的室内测绘和模块化控制以及相关系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月19日提交的待审美国临时专利申请第62/488,365号的优先权；以及2017年6月2日提交的美国临时专利申请第62/514,549号的优先权；这两篇文献都通过引用方式整体并入本文。
本技术总体上涉及用于UAV和其他自主车辆的室内测绘和模块化控制、以及相关的系统和方法。
技术介绍
已经开发出无人驾驶飞行器(UAV)和其他机器人车辆以执行无数的功能。为了增加这种车辆的自主性，该行业继续开发允许车辆感测和避免其操作的障碍物并且与用户和其他相关人员通信的系统。然而，仍然需要继续开发这样的系统，并且需要用于开发、测试和实现这种系统的改进技术。附图说明图1是配置成根据本技术的一些实施方案操作的代表性无人系统的部分示意性等轴视图。图2是示出根据本技术的实施方案配置的无人系统的代表性功能特征的框图。图3是示出根据本技术的实施方案的用于测绘室内环境的代表性过程的流程图。图4是示出用于在测绘的室内环境中操作无人驾驶车辆的技术的框图。图5是示出根据本技术的实施方案的用于测绘和定位无人驾驶车辆的过程的流程图。图6A是根据本技术的一些实施方案配置的模块化控制单元的部分示意性等轴视图。图6B是根据本技术的实施方案的代表性模块化控制单元的俯视图，示出了多个传感器视野和重叠的传感器视野。图7是根据本技术的实施方案配置的模块化控制单元的部分示意性分解图示。图8A-8D示出了根据本技术的实施方案的安装在多种不同类型的无人驾驶车辆上的代表性模块化控制单元。专利技术详述1.0概述随着无人驾驶车辆、系统和/或机器人的使用持续增长，在相对空间中，特别是在室内环境中定义物理部件的精确位置的要求变得越来越重要。用于获得对象的精确位置信息的当前方法可能是昂贵的并且可能需要提前在感兴趣的环境中建立外部基础设施或传感器。当前的方法还可能需要潜在的连续精确校准和人机交互。因此，本技术的一些方面包括使用紧凑的，移动的，外观的视觉系统来提供和传送不需要外部硬件或基础设施来实现的空间信息。这可以允许将技术无缝地实现到任何各种新环境中。具有精确定义物体在3-D空间中的相对位置的能力允许具有不同灵活性的机器(例如，基于动态互联网或“IOT”装置、机器人、无人驾驶车辆和/或其他自主或半自主装置)具有精确，有意义的运动。通过观察周围的动态环境，以高精度定义物体在空间中的相对位置的能力还可以从特定的有利位置实现巨大的分析潜力。本技术的各方面还涉及允许两个或更多个机器人或其他自主装置重用先前创建的地图以安全地导航环境。重新使用地图的机器人可能不需要复杂的测绘能力(例如深度感测技术)，因此简化了这种装置的设计和成本，使更复杂的测绘留给其他分布式装置。该技术的其他方面涉及促进两方或更多方之间通过因特网实时通信。可能不在物理上位于飞行器附近的一方(例如，“主叫”方)具有远程控制飞行器的能力，该飞行器可以在另一方(例如，“被叫”方)附近，不关心飞行器的安全和有效操作。可以物理上位于车辆附近的被叫方还可以通过安装在飞行器上的屏幕和/或其他通信装置观看可能不在车辆附近的主叫方并与之交互。本技术的又一些方面涉及一种紧凑的模块化控制单元，其具有带有本地计算能力的集成传感器和保护壳体。因此，该单元可以包括处理功能(计算能力)，感测功能(例如，相机)，其他传感和/或通信装置(例如，麦克风和/或扬声器)和/或表达特征。代表性表达特征包括眼睛(例如，人眼)的图形表示，其指示携带模块化控制单元的无人系统将在何处移动。模块化控制单元的通常紧凑的设计和低重量使其能够安装在各种平台上，包括但不限于飞行器、地面车辆和/或水上交通工具。下面参考一个或多个代表性系统和/或装置来描述本技术的若干实施方案的具体细节，以提供对这种系统和/或装置的透彻理解。在其他实施方案中，系统和/或装置可以具有其他配置。在更进一步的实施方案中，可以结合本文未明确示出的装置配置来实践该技术。描述结构或过程的若干细节是众所周知的并且通常与自主系统相关联，但是可能不必要地模糊了本技术的一些重要方面，为了清楚起见，在以下描述中没有阐述这些细节。此外，尽管以下公开内容阐述了所公开技术的不同方面的若干实施方案，但是若干其他实施方案可具有与本文描述的那些不同的配置和/或不同的组件。因此，本技术可以具有带有附加元件的其他实施方案，和/或没有下面参考图1-8D描述的若干元件的其他实施方案。所公开技术的一些实施方案可以采取计算机可执行指令的形式，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，该技术可以在除了这里示出和描述的计算机或控制器系统之外的计算机或控制器系统上实施。该技术可以体现在专用计算机、控制器或数据处理器中，其专门编程，配置或构造成执行下面描述的一个或多个计算机可执行指令。因此，这里通常使用的术语“计算机”和“控制器”包括合适的数据处理器，并且可以包括互联网装置和手持装置，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、基于处理器的可编程消费电子产品、网络计算机、膝上型计算机、小型计算机等。由这些计算机处理的信息可以在任何合适的显示介质上呈现，包括液晶显示器(LCD)和/或触摸屏。如本领域所公知的，这些计算机和控制器通常具有各种处理器、存储器(例如，非暂时性计算机可读介质)、输入/输出装置和/或其他合适的特征。本技术还可以在分布式环境中实践，其中任务或模块由通过通信网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中，程序模块或子例程可以位于本地和远程存储器存储装置中。下面描述的技术的各方面可以存储或分布在计算机可读介质上，包括磁性或光学可读或可移动的计算机磁盘，以及通过网络电子分布。特定于本技术的各方面的数据的数据结构和传输也包含在本技术的一些实施方案中。出于组织的目的，以下在特定标题下描述了若干前述主题。在下面的任何一个标题下描述的本技术的各方面可以以许多合适的方式结合和/或结合在剩余标题下描述的任何合适的方面来实现。下面还描述了所选择的组合，而不限于其他合适组合的覆盖范围。2.0测绘和操作图1是根据本技术的一些实施方案的被配置为在室内环境105a中操作的无人驾驶车辆系统100的部分示意性等轴视图。如下面将进一步描述的，无人驾驶车辆系统100可以包括无人驾驶车辆110，该无人驾驶车辆110被配置为测绘室内环境105a并在室内环境105a内操作以完成各种合适任务中的任何任务。任务可以包括，例如，感测环境的热量或其他特性，向环境内部或外部的人员提供关于环境的视觉信息，提供环境与环境外部的人员之间的通信链路，和/或其他任务。可以自主地执行测绘室内环境和在室内环境中执行操作的过程。如本文所使用的，术语“自主地”是指由无人驾驶车辆110执行而没有来自操作者的直接输入的操作。自主操作的示例是从环境内的一个点移动到另一个点，同时避开环境内的对象并且没有操作者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无人驾驶飞行器系统，包括：/n主体；/n由主体携带的推进系统；/n由主体携带的传感器系统；以及/n控制器至少部分地由主体携带，并且可操作地耦合到推进系统和传感器系统，所述控制器被编程有指令，当执行时：/n所述指令以第一自主模式运行，在此期间所述指令：/n自主地引导推进系统沿着室内环境中的第一路线传送所述主体；/n当所述主体沿第一路线行进时，接收来自所述传感器系统的对应于室内环境的特征的输入；以及/n将室内环境的特征存储为三维地图的一部分；并且/n所述指令以第二自主模式运行，在此期间所述指令：/n引导推进系统至少部分地基于3-D地图沿着室内环境内的第二路线传送所述主体；以及/n引导第二路线上的操作的执行。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170119 US 62/448,365;20170602 US 62/514,5491.无人驾驶飞行器系统，包括：
主体；
由主体携带的推进系统；
由主体携带的传感器系统；以及
控制器至少部分地由主体携带，并且可操作地耦合到推进系统和传感器系统，所述控制器被编程有指令，当执行时：
所述指令以第一自主模式运行，在此期间所述指令：
自主地引导推进系统沿着室内环境中的第一路线传送所述主体；
当所述主体沿第一路线行进时，接收来自所述传感器系统的对应于室内环境的特征的输入；以及
将室内环境的特征存储为三维地图的一部分；并且
所述指令以第二自主模式运行，在此期间所述指令：
引导推进系统至少部分地基于3-D地图沿着室内环境内的第二路线传送所述主体；以及
引导第二路线上的操作的执行。


2.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述传感器系统和所述控制器包含在模块化单元中，所述模块化单元作为一个单元能从所述主体移除。


3.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中所述推进系统包括多个螺旋桨。


4.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述传感器系统包括彩色相机、深度传感器、惯性测量单元或GPS单元中的至少一个。


5.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，还包括由主体携带的触摸屏显示器。


6.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，还包括由所述主体携带的显示屏，并且其中所述指令在被执行时在所述显示屏上呈现指示所述主体的即将到来的行进方向的图像。


7.如权利要求6所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述指示包括眼睛的描绘。


8.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，还包括由所述主体承载的麦克风。


9.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述传感器系统包括麦克风。


10.如权利要求所述的无人驾驶车辆系统，其中，所述传感器系统包括相机，并且其中所述操作包括激活所述相机。


11.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述控制器是第一控制器，并且其中，所述系统还包括第二控制器，所述第二控制器配置成经由无线通信链路可操作地耦合到所述推进系统和所述传感器系统。


12.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述控制器被配置为自主地覆盖用户输入。


13.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器系统，其中，所述第一自主模式下的指令：
在用所述数据更新3-D地图之前，将在多个关键帧处接收输入的去噪。


14.无人驾驶飞行器系统，包括：
主体；
由所述主体承载的推进系统，所述推进系统包括多个螺旋桨；
由所述主体携带的传感器系统；以及
控制器，至少部分地由所述主体承载，并且可操作地耦合到推进系统和传感器系统，所述控制器被编程有指令，当执行时：
所述指令以第一自主模式运行，在此期间所述指令：
在室内环境中接收目的地；
确定所述目的地是否可达；
如果所述目的地可达：
自主地引导所述推进系统将主体传送到所述目的地；
在到达目的地的同时，接收来自传感器系统的输入以识别障碍物；
如果检测到障碍物，则引导推进系统输送所述主体以避开障碍物；
在到达目的地的同时，接收来自传感器的与室内位置的特征相对应的输入；并且
将所述室内位置的特征存储为3-D地图的一部分；并且
所述指令以第二自主模式运行，在此期间所述指令：
获得一系列航点；
连续和自主地引导所述推进系统将主体传送到航路点；以及
在各个航路点，引导传感器系统进行操作。


15.如权利要求14所述的系统，其中所述指令引导所述传感器系统的相机捕获视觉图像。


16.用于操作无人驾驶飞行器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·F·萨拉斯·莫雷诺，C·R·桑切斯，J·D·兰诺夫，
申请(专利权)人：维趣斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US