[发明专利]绳钩的主动位置控制

说明书

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。

技术领域

本申请一般地涉及飞行器，并且更具体地，涉及绳钩的主动位置控制。

背景技术

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。

发明内容

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。