[發(fā)明專利]棲息式無人飛行器的基于推進(jìn)器的運(yùn)動

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880055770.2
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN111032509A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P.卡拉斯科扎尼尼;H.特里圭
• 申請（專利權(quán)）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王冉

一種用于在結(jié)構(gòu)表面上著陸和運(yùn)動的系統(tǒng)包括具有多個可獨(dú)立控制的推進(jìn)器的無人飛行器，以及起落架，包括在拐角處具有輪子的機(jī)架。所述起落架還包括多根桿，所述多根桿在相應(yīng)的第一端樞轉(zhuǎn)聯(lián)接至所述機(jī)架，并且在相應(yīng)的第二端聯(lián)接至所述無人飛行器；其中所述無人飛行器可操作地以不同方式致動所述多個推進(jìn)器，以便相對于所述起落架的機(jī)架傾斜，并在所述起落架上產(chǎn)生凈合力以在所述結(jié)構(gòu)的表面上運(yùn)動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人飛行器(UAV)，尤其涉及一種用于使UAV能夠保持與結(jié)構(gòu)表面接觸并且在表面上移動的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無人飛行器(UAV)，也稱為無人機(jī)，正成為普適技術(shù)，這種技術(shù)已用于許多應(yīng)用中。UAV現(xiàn)已廣泛用于娛樂、業(yè)余愛好、競賽、電影攝影、攝影、航空測量和制圖等。一種較常見的UAV類型使用多個旋翼，并以類似于直升機(jī)的方式飛行和盤旋。根據(jù)其特定配置，UAV可以在半空中提供極高的敏捷性，并且能夠?qū)⒏鞣N儀器和傳感器帶到原本難以到達(dá)的位置。UAV的尺寸往往會在電池容量和有效載荷方面施加一些限制。例如，很少市場上可買到的UAV可以保持飛行一小時以上，并且它們攜帶的儀器越多，它們在飛行中消耗的能量就越多，從而導(dǎo)致了在有效載荷和最大飛行時間之間的權(quán)衡。

為了節(jié)省電池容量，使UAV在固定或棲息在表面上的同時執(zhí)行盡可能多的任務(wù)是有利的。為UAV提供一旦棲息就可以在表面上運(yùn)動的能力，可以大大拓寬無人機(jī)的應(yīng)用范圍，因?yàn)閁AV可能會到達(dá)原本無法到達(dá)的地方，并受益于依賴于基于接觸的傳感器和儀器的應(yīng)用，而不是只有遠(yuǎn)程設(shè)備(例如超聲波管道檢查)。

雖然許多機(jī)構(gòu)的研究實(shí)驗(yàn)室在混合動力汽車領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，混合動力汽車可以實(shí)現(xiàn)飛行、陸地運(yùn)動和/或爬升的組合，但是迄今為止，沒有任何技術(shù)既提供飛行能力，又提供在任何定向(例如垂直、水平、傾斜或倒置水平)的表面上運(yùn)動的能力。

因此，有利的是提供一種用于使UAV能夠在任何定向的表面上運(yùn)動的系統(tǒng)和方法，尤其是提供一種除了標(biāo)準(zhǔn)UAV中提供的致動器以外不需要附加致動器的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例包括一種用于在結(jié)構(gòu)表面上著陸和運(yùn)動的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括無人飛行器，該無人飛行器具有多個獨(dú)立可控的推進(jìn)器和起落架，起落架包括機(jī)架，聯(lián)接至所述機(jī)架的一組輪子以及多根桿，所述多根桿在相應(yīng)的第一端樞轉(zhuǎn)聯(lián)接至所述機(jī)架并在相應(yīng)的第二端樞轉(zhuǎn)聯(lián)接至所述無人飛行器。無人飛行器可操作地以不同方式致動所述多個推進(jìn)器，以便相對于所述起落架的機(jī)架傾斜，并在所述起落架上施加使所述起落架在所述結(jié)構(gòu)的表面上運(yùn)動的凈合力。

在一些實(shí)施方式中，所述多根桿包括以X形排列配置的四根桿。在一些實(shí)施方式中，所述起落架的所述一組輪子包括四個輪子，并且所述起落架包括可操作以指示所述一組輪子與所述結(jié)構(gòu)表面之間的接觸力的壓力傳感器。無人飛行器可以包括光學(xué)傳感器，并且所述處理器配置有用于圖像處理和識別的程序代碼。

所述無人飛行器包括可以配置有程序代碼的處理器，所述程序代碼用于根據(jù)各種動力學(xué)模式(包括飛行模式、運(yùn)動模式和棲息模式)來控制所述無人飛行器的動力學(xué)行為。在飛行模式的一些實(shí)施方式中，所述處理器確定所述結(jié)構(gòu)表面相對于所述無人飛行器的位置和定向，并且計算a)用于根據(jù)所確定的位置和定向使所述無人飛行器從機(jī)載位置著陸到所述結(jié)構(gòu)表面上的目標(biāo)位置的軌跡，以及b)為了按計算的軌跡移動而啟動和停用所述推進(jìn)器的順序。在棲息模式的一些實(shí)施方式中，所述處理器確定所述起落架相對于重力和所述結(jié)構(gòu)表面的定向，并且啟動所述推進(jìn)器，以便保持所述起落架的輪子與所述結(jié)構(gòu)表面接觸。在運(yùn)動模式的一些實(shí)施方式中，所述處理器確定所述起落架相對于重力和所述結(jié)構(gòu)表面的位置和定向，并計算用于根據(jù)所確定的位置和定向使所述無人飛行器在所述結(jié)構(gòu)表面上運(yùn)動到所述結(jié)構(gòu)上的目標(biāo)位置的軌跡。

所述起落架和所述無人飛行器中的至少一個包括用于檢查所述結(jié)構(gòu)表面的設(shè)備。在一些實(shí)施例中，為了簡化運(yùn)動，起落架的輪子可以包括全向輪或麥克納姆輪。