[發(fā)明專利]用于穩(wěn)定負(fù)載的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680035573.5
• 申請(qǐng)日: 2016-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107922056B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳子寒;潘大虎;王競(jìng)元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市大疆靈眸科技有限公司
• 主分類號(hào): B64D47/00
• 分類號(hào): B64D47/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 余婧娜

本公開(kāi)提供了用于支撐可移動(dòng)物體的負(fù)載的載體的控制和操作相關(guān)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。在一個(gè)方面，提供了一種用于控制負(fù)載的姿態(tài)的方法，所述方法包括：基于輸入角度和負(fù)載的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)特性來(lái)確定輸入力矩，其中所述輸入角度與負(fù)載的期望姿態(tài)相關(guān)聯(lián)；基于與所述負(fù)載連接的載體的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)特性來(lái)確定估計(jì)干擾力矩，其中，所述估計(jì)干擾力矩與對(duì)所述載體的干擾相關(guān)聯(lián)；以及基于所述輸入力矩和所述估計(jì)干擾力矩來(lái)計(jì)算輸出力矩，其中，所述輸出力矩用于引起所述載體的移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)所述負(fù)載的期望姿態(tài)。

背景技術(shù)

無(wú)人飛行器(UAV)等無(wú)人載運(yùn)工具可用于針對(duì)各種民用、商業(yè)和軍事應(yīng)用執(zhí)行監(jiān)視、偵察和勘探任務(wù)。UAV可以由遠(yuǎn)程用戶手動(dòng)控制，或者可以以半自主或完全自主的方式操作。這種UAV可以包括用于支持負(fù)載(例如用于獲得目標(biāo)物體的圖像數(shù)據(jù)的相機(jī))的載體。

用于控制由UAV承載的負(fù)載的現(xiàn)有方法在某些情況下可能不是最佳的。例如，用于穩(wěn)定負(fù)載的現(xiàn)有方法可能不適于補(bǔ)償對(duì)載體和負(fù)載的外部干擾，并且可能不考慮載體的特定機(jī)械特性，這會(huì)降低負(fù)載控制的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)提供了用于支撐諸如無(wú)人飛行器(UAV)的可移動(dòng)物體的負(fù)載的載體的控制和操作相關(guān)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。在一些實(shí)施例中，使用載體來(lái)將負(fù)載與可移動(dòng)物體機(jī)械地連接，并控制負(fù)載相對(duì)于可移動(dòng)物體的位置和/或朝向。然而，在操作期間，載體可能受到外部干擾(例如，風(fēng)、溫度變化、外部撞擊等)的影響，這可能影響載體配置。此外，不同類型的載體和負(fù)載的運(yùn)動(dòng)特性可能影響其對(duì)驅(qū)動(dòng)的響應(yīng)。本文公開(kāi)的實(shí)施例可以估計(jì)和補(bǔ)償這些因素，從而提高使用載體控制負(fù)載位置和/或朝向的精度。

一方面，提供了一種用于控制負(fù)載的姿態(tài)的方法，所述方法包括：基于輸入角度和負(fù)載的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)特性來(lái)確定輸入力矩，其中所述輸入角度與負(fù)載的期望姿態(tài)相關(guān)聯(lián)；基于與所述負(fù)載連接的載體的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)特性來(lái)確定估計(jì)干擾力矩，其中，所述估計(jì)干擾力矩與對(duì)所述載體的干擾相關(guān)聯(lián)；以及基于所述輸入力矩和所述估計(jì)干擾力矩來(lái)計(jì)算輸出力矩，其中，所述輸出力矩用于引起所述載體的移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)所述負(fù)載的期望姿態(tài)。

在一些實(shí)施例中，載體與用于支撐載體的可移動(dòng)物體可旋轉(zhuǎn)地連接。

在一些實(shí)施例中，載體是多軸云臺(tái)。

在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)物體是UAV。

在一些實(shí)施例中，載體被配置為相對(duì)于可移動(dòng)物體圍繞一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。輸出力矩可以圍繞一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)軸施加。

在一些實(shí)施例中，載體包括多個(gè)框架，所述多個(gè)框架至少包括第一框架和第二框架。負(fù)載可以固定到第一框架。第二框架可以與可移動(dòng)物體可旋轉(zhuǎn)地連接。第二框架可以被配置為圍繞航向軸旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施例中，第二框架經(jīng)由減震元件與可移動(dòng)物體連接。

在一些實(shí)施例中，負(fù)載通過(guò)第一框架和第二框架與可移動(dòng)物體串接。第二框架可以連接在可移動(dòng)物體和第一框架之間。

在一些實(shí)施例中，載體的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)特性至少包括第二框架的線加速度或角加速度。第二框架的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)特性可以使用位于第二框架附近的一個(gè)或多個(gè)傳感器來(lái)測(cè)量。該一個(gè)或多個(gè)傳感器可以包括加速度計(jì)或陀螺儀中的至少一個(gè)。

在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器還被配置為：當(dāng)經(jīng)由減震元件與所述可移動(dòng)物體連接時(shí)，測(cè)量所述第二框架的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)特性。減震元件可以被配置為減小干擾對(duì)第二框架的影響。減震元件可以被配置為吸收第二框架的振動(dòng)。所述一個(gè)或多個(gè)傳感器可以被直接設(shè)置在將減震元件與第二框架連接的連接結(jié)構(gòu)上。所述一個(gè)或多個(gè)傳感器可以被設(shè)置在附接在所述連接結(jié)構(gòu)上的柔性印刷電路(FPC)上。所述一個(gè)或多個(gè)傳感器可以沿著第二框架的轉(zhuǎn)軸放置。

在一些實(shí)施例中，輸出力矩經(jīng)由與第二框架連接的驅(qū)動(dòng)器來(lái)施加。驅(qū)動(dòng)器可以是包括轉(zhuǎn)子和定子的電機(jī)。轉(zhuǎn)子可以與第二框架連接，而定子可以與可移動(dòng)物體連接。