绳钩的主动位置控制制造技术

示例系统包括飞行器、传感器和绞盘系统。绞盘系统包括设置在线轴上的系绳、可操作以向该系绳施加扭矩的马达、以及耦合到该系绳并配置为机械地耦合到有效载荷的有效载荷耦合装置。该系统还包括配置为在至少水平方向上重新定位有效载荷耦合装置的重新定位设备。控制系统被配置为控制飞行器通过从线轴解开系绳来部署有效载荷耦合装置；当飞行器悬停在有效载荷上方时，从传感器接收指示有效载荷耦合装置相对于有效载荷的位置的数据；以及使用该重新定位设备并基于所述数据，在水平方向上重新定位有效载荷耦合装置，以使该有效载荷耦合装置机械地耦合到有效载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】绳钩的主动位置控制
技术介绍
无人驾驶运载工具，也可以称为自动运载工具，是能够在没有实际的人类操作员的情况下行驶的运载工具。无人驾驶运载工具可以在遥控模式、自动模式或部分自动模式下操作。当无人驾驶运载工具在遥控模式下操作时，在远程地点的飞行员或驾驶员可以经由通过无线链路发送给无人驾驶运载工具的命令来控制无人驾驶运载工具。当无人驾驶运载工具在自动模式下操作时，无人驾驶运载工具通常基于预编程的导航航路点(waypoint)、动态自动化系统或这些的组合来移动。此外，一些无人驾驶运载工具可以在遥控模式和自动模式两者下操作，并且在一些情况下可以在两种模式下并行操作。例如，远程飞行员或驾驶员可能希望将导航留给自动系统，同时手动地执行另一任务，诸如操作机械系统来拾取物体。各种类型的无人驾驶运载工具存在于各种不同的环境中。例如，无人驾驶运载工具存在于用于空中、地面、水下和太空中的操作。示例包括四轴飞行器(quad-copter)和尾坐式(tail-sitter)UAV等。无人驾驶运载工具也存在于混合操作中，其中多环境操作是可能的。混合无人驾驶运载工具的示例包括既能在陆地上也能在水上操作的两栖飞行器，或者既能在水上也能在陆地上着陆的浮筒飞机。其他示例也是可能的。此外，无人驾驶运载工具可能需要(多个)物理着陆结构来拾取或放下有效载荷(payload)、给电池充电或完成其他任务。
技术实现思路
在示例实施例中，无人机(UAV)可以配置为拾取、运输和放下有效载荷。该UAV可以包括绞盘(winch)系统，该绞盘系统具有设置在线轴(spool)上的系绳、由马达驱动、并且被配置为部署耦合到系绳的有效载荷耦合装置，以便在拾取之前接合(engage)有效载荷或者在放下之前脱离(disengage)有效载荷。当拾取有效载荷时，UAV的控制系统可以使用与其耦合的一个或多个传感器来识别环境中的有效载荷，并通过从线轴解开(unwind)系绳来部署有效载荷耦合装置。可以与绞盘系统协同地重新定位UAV，以便将有效载荷耦合装置带到有效载荷的阈值距离内。然后，UAV的位置可以固定在有效载荷的上方，以使UAV的移动不会引起悬挂在其下的系绳上的有效载荷耦合装置的振荡或其他移动。重新定位设备或装置可以用于在至少水平方向上重新定位有效载荷耦合装置，以使用有效载荷耦合装置将有效载荷机械地耦合到系绳。重新定位设备和有效载荷耦合装置之间的距离可以小于UAV和有效载荷耦合装置之间的距离。因此，重新定位设备可以提供对有效载荷耦合装置更直接的控制，允许有效载荷更快地机械耦合到系绳，且具有更少的有效载荷耦合装置的振荡或不希望的移动。可以与绞盘系统协同地控制重新定位设备，以同时控制有效载荷耦合装置的水平和垂直位置两者。在第一实施例中，提供了一种系统，该系统包括飞行器、耦合到该飞行器的传感器以及耦合到该飞行器的绞盘系统。该绞盘系统包括设置在线轴上的系绳、可操作以向该系绳施加扭矩(torque)的马达、以及耦合到该系绳的前端并配置为机械地耦合到有效载荷的有效载荷耦合装置。该系统还包括配置为在至少水平方向上重新定位有效载荷耦合装置的重新定位设备和控制系统。该控制系统配置为识别环境中要由飞行器拾取的有效载荷。该控制系统还配置为控制飞行器悬停在有效载荷上方。该控制系统还配置为控制绞盘系统通过从线轴解开系绳来部署有效载荷耦合装置。该控制系统还配置为，当飞行器悬停在有效载荷上方时，从传感器接收指示有效载荷耦合装置相对于有效载荷的位置的传感器数据。该控制系统还配置为，当飞行器悬停在有效载荷上方时，使用重新定位设备并基于传感器数据，在水平方向上重新定位有效载荷耦合装置，以使该有效载荷耦合装置机械地耦合到有效载荷。在第二实施例中，提供了一种系统，该系统包括由控制系统识别环境中要由飞行器拾取的有效载荷。绞盘系统耦合到飞行器。该绞盘系统包括设置在线轴上的系绳、可操作以向该系绳施加扭矩的马达、以及耦合到该系绳的前端并配置为机械地耦合到有效载荷的有效载荷耦合装置。该方法还包括由控制系统控制飞行器悬停在有效载荷上方。该方法还包括由控制系统控制绞盘系统，以通过从线轴解开系绳来部署有效载荷耦合装置。该方法还包括当飞行器悬停在有效载荷上方时，由控制系统从飞行器上的传感器接收指示有效载荷耦合装置相对于有效载荷的位置的传感器数据。该方法还包括，当飞行器悬停在有效载荷上方时，由控制系统提供指令，以基于传感器数据，使用配置为在至少水平方向上重新定位有效载荷耦合装置的重新定位设备来在水平方向上重新定位有效载荷耦合装置，以使该有效载荷耦合装置机械地耦合到有效载荷。在第三实施例中，提供了一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当由计算设备执行时，指令使得计算设备执行操作。这些操作包括识别环境中要由飞行器拾取的有效载荷。绞盘系统耦合到飞行器。该绞盘系统包括设置在线轴上的系绳、可操作以向该系绳施加扭矩的马达、以及耦合到该系绳的前端并配置为机械地耦合到有效载荷的有效载荷耦合装置。操作还包括控制飞行器悬停在有效载荷上方。操作还包括控制绞盘系统通过从线轴解开系绳来部署有效载荷耦合装置。操作还包括当飞行器悬停在有效载荷上方时，从飞行器上的传感器接收指示有效载荷耦合装置相对于有效载荷的位置的传感器数据。操作还包括，当飞行器悬停在有效载荷上方时，提供指令以基于传感器数据，使用配置为在至少水平方向上重新定位有效载荷耦合装置的重新定位设备来在水平方向上重新定位有效载荷耦合装置，以使该有效载荷耦合装置机械地耦合到有效载荷。在第四实施例中，提供了一种系统，该系统包括飞行器、耦合到该飞行器的传感器以及耦合到该飞行器的绞盘系统。该绞盘系统包括设置在线轴上的系绳、可操作以向该系绳施加扭矩的马达、以及耦合到该系绳的前端并配置为机械地耦合到有效载荷的有效载荷耦合装置。该系统还包括配置为在至少水平方向上重新定位有效载荷耦合装置的重新定位设备。该系统还包括用于识别环境中要由飞行器拾取的有效载荷的装置。该系统还另外包括用于控制飞行器悬停在有效载荷上方的装置，以及用于控制绞盘系统通过从线轴解开系绳来部署有效载荷耦合装置的装置。该系统还包括用于在飞行器悬停在有效载荷上方时，从传感器接收指示有效载荷耦合装置相对于有效载荷的位置的传感器数据的装置。该系统还包括，当飞行器悬停在有效载荷上方时，使用重新定位设备并基于传感器数据，在水平方向上重新定位有效载荷耦合装置，以使该有效载荷耦合装置机械地耦合到有效载荷。通过阅读以下详细描述，并参考适当的附图，这些以及其他实施例、方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员来说将变得清晰。此外，应当理解，此处提供的本概述和其他描述以及附图旨在仅通过示例的方式示出实施例，因此，多种变化是可能的。例如，结构元件和过程步骤可以被重新排列、组合、分布、消除或以其他方式改变，同时保持在所要求保护的实施例的范围内。附图说明图1A是根据示例实施例的UAV的图示。图1B是根据示例实施例的UAV的简化图示。图1C是根据示例实施例的UAV的简化图示。图1D是根据示例实施例的UAV的简化图示。...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n飞行器；/n耦合到所述飞行器的传感器；/n耦合到所述飞行器的绞盘系统，其中所述绞盘系统包括设置在线轴上的系绳、可操作以向所述系绳施加扭矩的马达、以及耦合到所述系绳的前端并配置为机械地耦合到有效载荷的有效载荷耦合装置；/n重新定位设备，配置为在至少水平方向上重新定位所述有效载荷耦合装置；以及/n控制系统，配置为：/n识别环境中要由所述飞行器拾取的所述有效载荷；/n控制所述飞行器悬停在所述有效载荷上方；/n控制所述绞盘系统通过从所述线轴解开系绳以部署所述有效载荷耦合装置；/n当所述飞行器悬停在所述有效载荷上方时，从所述传感器接收指示所述有效载荷耦合装置相对于所述有效载荷的位置的传感器数据；以及/n当所述飞行器悬停在所述有效载荷上方时，使用所述重新定位设备并基于所述传感器数据，在水平方向上重新定位所述有效载荷耦合装置，以机械地耦合到所述有效载荷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 US 15/851,6541.一种系统，包括：
飞行器；
耦合到所述飞行器的传感器；
耦合到所述飞行器的绞盘系统，其中所述绞盘系统包括设置在线轴上的系绳、可操作以向所述系绳施加扭矩的马达、以及耦合到所述系绳的前端并配置为机械地耦合到有效载荷的有效载荷耦合装置；
重新定位设备，配置为在至少水平方向上重新定位所述有效载荷耦合装置；以及
控制系统，配置为：
识别环境中要由所述飞行器拾取的所述有效载荷；
控制所述飞行器悬停在所述有效载荷上方；
控制所述绞盘系统通过从所述线轴解开系绳以部署所述有效载荷耦合装置；
当所述飞行器悬停在所述有效载荷上方时，从所述传感器接收指示所述有效载荷耦合装置相对于所述有效载荷的位置的传感器数据；以及
当所述飞行器悬停在所述有效载荷上方时，使用所述重新定位设备并基于所述传感器数据，在水平方向上重新定位所述有效载荷耦合装置，以机械地耦合到所述有效载荷。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统被配置为通过以下方式控制所述飞行器悬停在所述有效载荷上方，并控制所述绞盘系统部署所述有效载荷耦合装置：
与所述绞盘系统协同地控制所述飞行器的位置，以操纵所述有效载荷耦合装置到所述有效载荷的阈值距离内；以及
基于所述有效载荷耦合装置被操纵到所述有效载荷的阈值距离内，使所述飞行器悬停在所述有效载荷上方的固定位置，以将所述有效载荷耦合装置保持在所述有效载荷的阈值距离内。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统还被配置为：
确定所述有效载荷耦合装置遵循以机械地耦合到所述有效载荷的轨迹，其中在至少水平方向上定义所述轨迹，并且其中所述轨迹的末端与所述有效载荷耦合装置在所述有效载荷上的附接点重合；以及
致动所述重新定位设备，以根据所述轨迹重新定位所述有效载荷耦合装置。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制系统还被配置为：
当所述有效载荷耦合装置接近所述轨迹的末端时，抑制所述有效载荷耦合装置的振荡，以减小由所述轨迹指示的位置和所述有效载荷耦合装置的实际位置之间的差。


5.根据权利要求3所述的系统，其中所述轨迹定义了所述有效载荷耦合装置相对于所述有效载荷上的附接点的方位，并且其中所述有效载荷耦合装置在所述轨迹末端的方位与所述有效载荷上的附接点的方位相匹配，以使所述有效载荷耦合装置与所述附接点匹配。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述重新定位设备包括耦合到所述有效载荷耦合装置并由额外的相应马达驱动的轮子，并且其中，所述控制系统被配置为控制所述飞行器悬停在所述有效载荷上方，并且通过以下方式控制所述绞盘系统来部署所述有效载荷耦合装置：
与所述绞盘系统协同地控制所述飞行器的位置，以将所述有效载荷耦合装置及所述有效载荷耦合装置的轮子放置在所述有效载荷附近环境的表面上。


7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制系统被配置为在水平方向上重新定位所述有效载荷耦合装置，以通过以下方式机械地耦合到所述有效载荷：
基于所述传感器数据，识别所述有效载荷上机械地耦合所述有效载荷耦合装置的附接点；以及
使得所述额外的相应马达驱动轮子经过所述表面并朝向所述附接点，以使用所述有效载荷耦合装置机械地耦合所述有效载荷。


8.根据权利要求6所述的系统，其中所述轮子包括两个轮子，并且其中所述控制系统还被配置为：
当所述飞行器悬停在所述有效载荷上方时，控制所述绞盘系统的马达在在水平方向上重新定位所述有效载荷耦合装置的同时保持所述系绳上的张力以保持所述有效载荷耦合装置在所述两个轮子上直立。


9.根据权利要求6所述的系统，其中所述轮子包括两个轮子，其中所述有效载荷耦合装置包括耦合到其上的一个或多个陀螺仪，并且其中所述控制系统还被配置为：
从所述一个或多个陀螺仪接收指示所述有效载荷耦合装置的倾斜的数据；以及
基于指示所述有效载荷耦合装置的倾斜的数据，致动一个或多个额外的相应马达，以保持所述有效载荷耦合装置在所述两个轮子上直立。


10.根据权利要求1所述的系统，其中所述重新定位设备包括所述有效载荷耦合装置上的多个可调整的空气动力学特征，并且其中所述控制系统被配置为通过以下方式在水平方向上重新定位所述有效载荷耦合装置：
调整所述有效载荷耦合装置上的所述可调整的空气动力学特征，使用在所述飞行器悬停在所述有效载荷上方时、由所述飞行器生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：A普拉格，T香农，A伍德沃思，
申请(专利权)人：WING航空有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US