[发明专利]具有倾斜螺旋桨的无人机以及相关系统和方法

说明书

本文公开了具有倾斜螺旋桨的无人机以及相关的系统和方法。代表性的无人机(UAV)设备包括机身(110)、由机身(110)承载的多个球形电机(120)、以及多个可旋转的螺旋桨(163)，其中单独螺旋桨(163)由相应的单独球形电机(120)承载。球形电机(120)可包括相对于机身(110)由多个定子(122)支撑的球形或部分球形的转子(126)。球形电机(120)可用于使螺旋桨轴倾斜而不使无人机的机身倾斜。

技术领域

本技术总体上涉及具有倾斜螺旋桨的无人机，以及相关的系统和方法。

背景技术

无人机(UAV)可以自主操作，或者在场外人工控制器的控制下操作。相应地，无人机可以进行各种各样的任务，这些任务对载人飞行器的性能而言是危险的、昂贵的和/或其他令人反感的。代表性的任务包括作物监测、房地产摄像、建筑物和其他结构检查、消防和安全任务、边境巡逻和产品交付等。一个代表性任务包括通过无人机承载的相机或其他图像传感器获取图像。用无人机获取这种图像的挑战在于，由于无人机是空中飞行的，因此至少在某些条件(包括无人机进行演习的条件)下可能难以稳定图像。相应地，仍然需要改进的技术和系统用于控制无人机和无人机承载的有效载荷。

发明内容

提供以下的发明内容以方便读者并显示所公开的技术的几个代表性实施例。

根据代表性实施例的无人机(UAV)设备包括机身、由机身承载的多个球形电机和多个可旋转的螺旋桨，其中单独螺旋桨由相应的单独球形电机承载。在特定实施例中，单独球形电机中的至少一个可以包括转子和至少一个定子，其中转子和至少一个定子中的至少一个可相对于另一个围绕两个或三个相交轴线旋转。在特定实施例中，相交轴线可以是正交的。在任何前述实施例中，单独球形电机可以包括转子和三个定子，和/或可以包括超声波球形电机。在任何前述实施例中，球形电机可以包括多个相对于机身具有固定位置的定子，和承载相应的单独螺旋桨并可相对于多个定子旋转的转子。转子可以包括具有轴线并且承载相应的单独螺旋桨的螺旋桨轴，并且转子围绕轴线的旋转使螺旋桨围绕轴线旋转。在任何前述实施例中，转子可以承载具有螺旋桨轴的电动机，螺旋桨轴承载相应的单独螺旋桨，其中电动机的启动使螺旋桨轴和螺旋桨围绕轴线旋转。例如，电动机可以包括无刷直流电机。在另一代表性实施例中，转子可以具有相对于机身的固定位置，并且定子可以承载单独螺旋桨，并可作为一个单元相对于转子旋转。

在任何前述实施例中，机身可以包括中心部和至少三个从中心部向外定位的外部。例如，每个单独外部可以承载单个螺旋桨，并且在特定实施例中，每个外部可以包括支臂，支臂的至少一部分与相邻的支臂分离。在任何前述实施例中，设备还可以包括由机身承载的成像装置。成像装置可以包括相机，并且在特定实施例中，设备可以进一步包括连接在机身和成像装置之间的云台。

在任何前述实施例中，设备可以进一步包括由用于控制无人机的指令编程的控制器。例如，代表性指令在被执行时接收改变机身的行进方向的请求，并且响应于该请求，引导多个球形电机中的至少一个以使相应的单独螺旋桨倾斜。在任何前述实施例中，指令在被执行时可以引导至少一个球形电机以使相应的单独螺旋桨倾斜，而不引导机身倾斜。在特定实施例中，指令可引导第一螺旋桨在第一方向倾斜，并引导第二螺旋桨在与第一方向相反的第二方向倾斜。在又一些实施例中，指令在被执行时可引导至少一个球形电机以使对应的单独螺旋桨倾斜，而不改变无人机承载的成像装置的取向。在又一特定实施例中，指令可以引导至少一个球形电机倾斜而不导致成像装置将机身成像(例如，捕捉图像)。指令可引导至少一个球形电机使相应螺旋桨的推力轴线远离机身向外倾斜，例如以避免或减小由螺旋桨驱动的空气撞击机体的程度。

在任何前述实施例中，控制器可以包括由机身承载并且具有第一无线通信装置的第一控制器，并且设备可以进一步包括具有配置为与第一无线通信装置无线通信的第二无线通信装置的远程第二控制器。

在其他实施例中，用于无人机的推进设备包括具有转子和成形为与转子旋转接触的多个定子的球形电机。轴由转子或至少一个定子承载，并且螺旋桨由轴承载。转子、定子和螺旋桨的布置可以具有任何上述配置。