用于航空包裹拾取和递送的系统和方法技术方案

本申请涉及用于航空包裹拾取和递送的系统和方法，其中提供了基于飞行器的对象操纵系统和方法。所述系统包括能够飞行的机体。多个传感器被配置为识别对象的物理特性。对象操纵系统被配置为调整对象的位置，并且将对象固定到所述机体。处理器被通信地配置为基于来自多个传感器的信息控制对象操纵系统的操作。

Systems and methods for pick-up and delivery of air parcels

【技术实现步骤摘要】
用于航空包裹拾取和递送的系统和方法
在独立权利要求中进行限定各个方面。各方面的可选特征在从属权利要求中进行限定。本公开大体涉及飞行器系统，并且更具体涉及能够识别、获取、运输和安放对象的飞行器和飞行器系统。
技术介绍
航空包裹递送(APD)的普及是许多领域中的生长区，包括商用和国防。在当前实践中，包裹递送一般用人类操作者来执行。例如，需要人类操作者操作运输的装置(例如，运输包裹的运载工具，诸如飞行运载工具或卡车)，并且在地面上装载包裹(例如，运送和固定包裹)。相比之下，无人驾驶航空运载工具(UAV)已经在商用和国防市场中得到普及。实际上，商用低成本UAV开发是活跃且发展中的行业，其中UAV技术证明是用于涉及情报、监视、侦察、以及有效载荷获取和递送的任务剖面图的有价值工具。UAV公司继续引进具有更大能力的UAV，并且最近，已经采用UAV来操纵和运输对象。例如，UAV系统正在被设计为将包裹递送给消费者。当前代的低成本商用现货(COTS)UAV(即，消费UAV)已经能够执行相对安全的小规模操作。然而，现有的消费UAV遭受空气动力学不稳定性和不准确性，这使得这种UAV不能精确抓紧和安放对象。时间上，绝大部分的UAV被差地装备用于对象运输。因此，存在对于能够在多种情况下高精确操纵、运输和安放对象的航空运载工具(例如，UAV)的需要。还存在对于具有改善的空气动力学稳定性和准确性以提供增加的对象运输服务的对象操纵系统的需要。
技术实现思路
本文公开了能够操纵、固定运输和安放对象的飞行器和飞行器系统，尤其包括用于这种飞行器的对象操纵系统。在一些实施例中，所述飞行器是垂直起飞和降落(VTOL)飞行器。在一些实施例中，所述飞行器是自主的无人驾驶航空运载工具(UAV)。根据第一方面，一种用于经由飞行器操纵对象的航空操纵系统包含：多个传感器，其被配置为识别所述对象的物理特性；对象操纵系统，其被耦接到所述飞行器的机体，并且被配置为将所述对象固定到所述机体；以及处理器，其与所述多个传感器通信地耦接，并且被配置为至少部分地基于来自所述多个传感器的信息控制所述对象操纵系统的操作，其中所述处理器被进一步配置为控制所述对象与所述机体之间的对准。在某些方面中，所述多个传感器包含光学模块。在某些方面中，所述光学模块包含RGB(红/绿/蓝)摄像机。在某些方面中，所述对象操纵系统包含一个或更多个机器人臂，以对准所述机体与所述对象，并且相对于所述机体固定所述对象。在某些方面中，所述一个或更多个机器人臂被配置为经由安装结构可移除地耦接到所述机体。在某些方面中，所述一个或更多个机器人臂被配置为考虑所述飞行器的移动，由此允许所述飞行器移动同时维持至少一个机器人臂与所述对象之间的接触。在某些方面中，所述一个或更多个机器人臂被配置为响应于来自操作者的命令而操作。在某些方面中，所述操作者被远程地安置，并且来自所述操作者的所述命令经过无线链路被所述处理器接收。在某些方面中，所述对象操纵系统包含被耦接到所述机体的闭锁机构，所述一个或更多个机器人臂被配置为相对于所述闭锁机构定位所述对象，以便将所述对象固定到所述机体。在某些方面中，所述一个或更多个机器人臂被配置为相对于所述机体将所述对象固定在所述飞行器的所述质心处或附近的位置中。在某些方面中，所述飞行器被配置为与地基降落结构协作来促进对象操纵。在某些方面中，所述地基降落结构被配置为支撑所述对象。在某些方面中，所述地基降落结构包含被定尺寸并且被成形为接受所述飞行器的一个或更多个降落支撑件。在某些方面中，所述一个或更多个降落支撑件被配置为在所述飞行器的降落操作期间至少部分地基于所述对象或所述飞行器的特性朝向所述对象引导所述对象操纵系统。在某些方面中，被定尺寸的所述一个或更多个降落支撑件以漏斗类型布置方式进行布置。在某些方面中，所述地基降落结构包括轮子和驱动系统，以在所述飞行器的降落操作期间相对于所述飞行器或所述对象操纵系统移动所述对象。在某些方面中，所述地基降落结构被配置为在所述飞行器的所述降落操作期间动态地考虑所述飞行器的未预期的或不必要的移动。在某些方面中，所述一个或更多个机器人臂被配置为拾取所述对象。在某些方面中，所述飞行器是垂直起飞和降落(VTOL)飞行器。在某些方面中，所述VTOL飞行器是无人驾驶航空运载工具(UAV)。在某些方面中，所述UAV是多旋翼UAV飞行器具有从所述机体径向地延伸的多个旋翼吊杆，所述多个旋翼吊杆中的每一个具有与其耦接的推进器。在某些方面中，所述UAV是直升机。在某些方面中，所述飞行器是包含起落架的VTOL飞行器，所述起落架被耦接到所述机体，其中所述起落架被配置为在对象获取期间缩回，并且在所述飞行器的降落操作期间展开。在某些方面中，所述起落架包含轮子或起落撬。在某些方面中，所述对象操纵系统包含一个或更多个反馈传感器，以当与所述对象相互作用时为所述处理器提供反馈数据。在某些方面中，所述一个或更多个反馈传感器包含光学传感器或压力传感器。在某些方面中，所述对象包含代码或基准标记以帮助确定所述对象的物理特性。在某些方面中，所述对象是静止的，并且所述处理器被配置为根据来自所述多个传感器的输入控制所述飞行器的飞行控制器，以通过调整所述飞行器的位置和取向来对准所述机体与所述对象。在某些方面中，所述对象是可移动的，并且所述处理器被配置为控制所述对象操纵系统对准所述对象与所述机体。根据第二方面，一种使用飞行器的航空操纵系统操纵对象的方法包含：经由第一传感器识别与用于运输的目标对象相关联的特性；将所述飞行器定位为在所述对象上方盘旋，使得所述对象可接近对象操纵系统；对准所述对象与闭锁机构；以及经由所述闭锁机构将所述对象固定到所述飞行器。在某些方面中，所述方法可以进一步包含：通过起落架系统将所述飞行器降落在表面上，所述起落架系统被附接到所述飞行器的机体；经由所述起落架调整所述飞行器的位置以对准所述闭锁机构与所述对象，其中所述起落架系统在调整期间维持与所述表面的接触；以及带着所固定的对象起飞。在某些方面中，所述物理特性是所述对象的高度、长度、宽度、重量或形状中的一个。根据第三方面，一种使用被耦接到飞行器的对象操纵系统来促进对象的操纵的地基降落结构包含：支撑所述对象的对象支撑元件；以及在降落后支撑所述飞行器的降落支撑元件，其中所述降落支撑元件被配置为在所述飞行器的降落操作期间引导所述飞行器，以朝向所述对象引导所述对象操纵系统。在某些方面中，所述地基降落结构被配置为至少部分地基于所述对象或所述飞行器的特性调整所述对象支撑元件。在某些方面中，所述地基降落结构被配置为在所述飞行器的所述降落操作期间动态地调整所述对象支撑元件。在某些方面中，所述地基降落结构被配置为至少部分地基于所述对象或所述飞行器的特性调整所述降落支撑元件。在某些方面中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于经由飞行器(100)操纵对象(120、120a、120b)的航空操纵系统(104、160)，所述航空操纵系统(104、160)包含：/n多个传感器(166、118、124)，其被配置为识别所述对象(120、120a、120b)的物理特性；/n对象(120、120a、120b)操纵系统(104、160)，其被耦接到所述飞行器(100)的机体(102)，并且被配置为将所述对象(120、120a、120b)固定到所述机体(102)；以及/n处理器(168)，其与所述多个传感器(166、118、124)通信地耦接，并且被配置为至少部分地基于来自所述多个传感器(166、118、124)的信息控制所述对象(120、120a、120b)操纵系统(104、160)的操作，其中所述处理器(168)被进一步配置为控制所述对象(120、120a、120b)与所述机体(102)之间的对准。/n

【技术特征摘要】
20181113 US 16/188,9471.一种用于经由飞行器(100)操纵对象(120、120a、120b)的航空操纵系统(104、160)，所述航空操纵系统(104、160)包含：
多个传感器(166、118、124)，其被配置为识别所述对象(120、120a、120b)的物理特性；
对象(120、120a、120b)操纵系统(104、160)，其被耦接到所述飞行器(100)的机体(102)，并且被配置为将所述对象(120、120a、120b)固定到所述机体(102)；以及
处理器(168)，其与所述多个传感器(166、118、124)通信地耦接，并且被配置为至少部分地基于来自所述多个传感器(166、118、124)的信息控制所述对象(120、120a、120b)操纵系统(104、160)的操作，其中所述处理器(168)被进一步配置为控制所述对象(120、120a、120b)与所述机体(102)之间的对准。


2.根据权利要求1所述的航空操纵系统(104、160)，其中所述多个传感器(166、118、124)包含光学模块(172)。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的航空操纵系统(104、160)，其中所述对象(120、120a、120b)操纵系统(104、160)包含一个或更多个机器人臂(206b)，以(1)对准所述机体(102)与所述对象(120、120a、120b)，并且(2)相对于所述机体(102)固定所述对象(120、120a、120b)。


4.根据权利要求3所述的航空操纵系统(104、160)，其中所述一个或更多个机器人臂(206b)被配置为考虑所述飞行器(100)的移动，由此允许所述飞行器(100)移动，同时维持至少一个机器人臂(206b)与所述对象(120、120a、120b)之间的接触。


5.根据上面的权利要求中的任一项所述的航空操纵系统(104、160)，其中所述飞行器(100)被配置为与地基降落结构(228)协作来促进对象(120、120a、120b)操纵。


6.根据权利要求5所述的航空操纵系统(104、160)，其中所述地基降落结构(228)包含被定尺寸并且被成形为接受所述飞行器(100)的一个或更多个降落支撑件(232)。


7.根据权利要求6所述的航空操纵系统(104、160)，其中一个或更多个降落支撑件(232)被配置为在所述飞行器(100)的降落操作期间至少部分地基于所述对象(120、120a、120b)或所述飞行器(100)的特性朝向所述对象(120、120a、120b)引导所述对象(120、120a、120b)操纵系统(104、160)。


8.根据上面的权利要求中的任一项所述的航空操纵系统(104、160)，其中所述一个或更多个机器人臂(206b)被配置为拾取所述对象(120、120a、120b)。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·R·博世沃斯，M·K费斯彻，
申请(专利权)人：极光飞行科学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US