本發(fā)明涉及諸如無人機(jī)之類的機(jī)動(dòng)飛行機(jī),特別是四旋翼直升機(jī)類型的旋翼無人機(jī)。
背景技術(shù):
法國(guó)巴黎Parrot SA的AR.Drone 2.0或Bebop Drone是這種四旋翼直升機(jī)的典型示例。它們配備有一系列傳感器(加速度計(jì)、3軸陀螺儀、高度計(jì))且可包括至少一個(gè)相機(jī)。這些無人機(jī)具有由相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的若干旋翼,發(fā)動(dòng)機(jī)被適配成以差別化的方式被控制以便操縱無人機(jī)的姿態(tài)和速度。這些無人機(jī)可包括捕捉無人機(jī)所朝向的場(chǎng)景的圖像的前置攝像機(jī)。
前置攝像機(jī)可以用于無人機(jī)的“沉浸模式”駕駛,即,其中操作人員如同他自己就在無人機(jī)上一樣的方式使用相機(jī)的圖像。其還可以用于捕捉無人機(jī)所朝向的場(chǎng)景的圖像序列,操作人員可以如相機(jī)由無人機(jī)攜帶的方式而不是手持的方式那樣使用無人機(jī)。所收集的圖像可以被記錄、放在網(wǎng)站上、發(fā)送給其他因特網(wǎng)用戶、共享在社交網(wǎng)絡(luò)上,等等。
WO2010/061099A2、EP2364757A1和EP2450862A1(Parrot)描述了通過具有集成加速度計(jì)的觸摸屏多媒體電話或平板(例如iPhone類型的智能電話或iPad類型(注冊(cè)商標(biāo))的平板)來駕駛無人機(jī)的原理。
在下面的描述中,術(shù)語“平板”一般地用于表示這一設(shè)備,但這個(gè)術(shù)語不必須以其狹義的含義理解;相反,其還包括功能相同的設(shè)備,特別是配備有至少一個(gè)可視化屏幕以及無線數(shù)據(jù)交換裝置的所有便攜式設(shè)備,諸如智能電話、不具有電話功能的多媒體播放器、游戲控制臺(tái),等等。
該平板合并有經(jīng)由直接與無人機(jī)建立的Wi-Fi(IEEE 802.11)或藍(lán)牙無線局域網(wǎng)類型的無線電鏈路來檢測(cè)駕駛命令以及雙向交換數(shù)據(jù)所需要的各種控制元件。其觸摸屏顯示由無人機(jī)的前置相機(jī)捕獲的圖像,并且在該圖像上疊加有某一數(shù)量的符號(hào),從而允許通過操作人員手指在這個(gè)觸摸屏上的簡(jiǎn)單接觸來控制飛行以及激活命令。
雙向無線無線電鏈路包括用于傳送數(shù)據(jù)幀的上行鏈路(從平板到無人機(jī))以及下行鏈路(從無人機(jī)到平板),數(shù)據(jù)幀包含:
(從平板到無人機(jī))以固定間隔并在系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)送的駕駛命令,下面簡(jiǎn)單地稱為“命令”;
(從無人機(jī)到平板)來自相機(jī)的視頻流;以及
(從無人機(jī)到平板)當(dāng)需要時(shí),由無人機(jī)確立的飛行數(shù)據(jù)或狀態(tài)指示符,諸如:電池水平、飛行階段(起飛、自動(dòng)穩(wěn)定、著陸、等等)、高度、檢測(cè)到的錯(cuò)誤、等等。
為了允許這樣的通信,無人機(jī)包括連接到天線以允許與駕駛設(shè)備通信的通信裝置。
該天線例如是Wi-Fi天線。
然而,為了允許無人機(jī)和控制設(shè)備之間的通信的天線是高效的且其性能被最大化,需要該天線被幾乎垂直地布置,遠(yuǎn)離存在于無人機(jī)機(jī)體內(nèi)的金屬元件和電池。
為此,將天線定位在無人機(jī)支撐腳之一上并通過粘合劑固定它是已知的。
這一天線固定方式具有缺點(diǎn)。特別地,在無人機(jī)腿震動(dòng)的情況下,天線可能很容易分離或甚至受損且其沒有提供這個(gè)天線可容易地更換。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目標(biāo)是通過提出一種天線被安裝在其中以在機(jī)械上對(duì)震動(dòng)穩(wěn)健的無人機(jī)來彌補(bǔ)這些各種的缺點(diǎn)。此外,這個(gè)整合是輕質(zhì)的,以便能夠保持或甚至改進(jìn)無人機(jī)自主性。此外,其允許在故障的情況下容易地更換天線。
為此,本發(fā)明提出一種旋翼無人機(jī),其包括包含控制無人機(jī)的駕駛的電子板的無人機(jī)機(jī)體、無線通信裝置以及多個(gè)連接臂,所述無線通信裝置連接到通信天線,安裝在相應(yīng)連接臂的端部的多個(gè)推進(jìn)單元,以及無人機(jī)機(jī)體的被適配成維持無人機(jī)機(jī)體遠(yuǎn)離地面的至少一個(gè)支撐。
其特征在于,無人機(jī)機(jī)體支撐包括設(shè)置有用于保持通信天線的裝置的天線殼體。
根據(jù)各個(gè)輔助特征:
該保持裝置是天線通過平移滑入其中的滑動(dòng)連接裝置。
無人機(jī)機(jī)體支撐被緊固到連接臂并處于面向地面的方向上。
無人機(jī)機(jī)體支撐被緊固在連接臂端部,在推進(jìn)單元下方。
天線滑入無人機(jī)機(jī)體支撐內(nèi),基本上垂直于無人機(jī)機(jī)體。
天線殼體包括給定形狀的防錯(cuò)裝置,天線具有互補(bǔ)形狀的防錯(cuò)裝置。
防錯(cuò)裝置位于天線殼體內(nèi),和推進(jìn)單元相對(duì)。
無人機(jī)機(jī)體支撐包括適于連接天線的連接裝置,該天線設(shè)置有互補(bǔ)連接裝置。
無人機(jī)機(jī)體支撐是可移除的,從而允許天線插入所述天線殼體內(nèi)。
附圖說明
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的示例實(shí)施例,參考附圖,在其中相同的或功能相似的元件在所有的附圖中使用同樣的附圖標(biāo)記。
圖1是示出無人機(jī)和允許其遠(yuǎn)程駕駛的相關(guān)聯(lián)的遙控設(shè)備的總體視圖。
圖2是無人機(jī)的分解透視圖,示出其彼此分離的不同內(nèi)部元件。
圖3是無人機(jī)的一區(qū)域的部分放大圖,示出根據(jù)本發(fā)明的合并有天線的無人機(jī)機(jī)體支撐。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的連接臂端部和無人機(jī)機(jī)體支撐的分解視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)。
在圖1中,附圖標(biāo)記10一般表示無人機(jī),其例如是四旋翼直升機(jī),諸如法國(guó)巴黎Parrot SA的Bebop Drone。這一無人機(jī)包括四個(gè)共面旋翼12,它們的發(fā)動(dòng)機(jī)通過導(dǎo)航和姿態(tài)控制的集成系統(tǒng)而被彼此獨(dú)立地操縱。其還具有使其可能獲得無人機(jī)所朝向的場(chǎng)景的圖像的前置相機(jī)14。
該無人機(jī)還包括面向下的俯視相機(jī)(未示出),其適于捕捉飛過的地面的連貫圖像,并且尤其用于評(píng)估無人機(jī)相對(duì)于地面的速度。慣性傳感器(加速度計(jì)和陀螺儀)允許以某一精度來測(cè)量無人機(jī)的角速度和姿態(tài)角,即描述無人機(jī)相對(duì)于固定陸地參考系的水平面的傾斜度的歐拉角(俯仰滾轉(zhuǎn)θ和偏航ψ)。此外,布置在無人機(jī)下方的超聲測(cè)距儀提供相對(duì)于地面的高度測(cè)量。
無人機(jī)10由遙控設(shè)備16來操縱,遙控設(shè)備16具有觸摸屏18,其顯示前置相機(jī)14捕獲的圖像,疊加了允許通過用戶手指20在觸摸屏18上的簡(jiǎn)單接觸來激活操縱命令的某一數(shù)量的符號(hào)。設(shè)備16具有用于連接到無人機(jī)的無線電鏈接裝置,例如Wi-Fi(IEEE 802.11)局域網(wǎng)類型,用于從無人機(jī)10到設(shè)備16的雙向數(shù)據(jù)交換,尤其用于由相機(jī)14捕捉的圖像的傳輸以及用于從設(shè)備16向無人機(jī)10發(fā)送操縱指令。
在圖2中,無人機(jī)10被示為具有無人機(jī)機(jī)體10,它在下部分包括與四個(gè)鏈接臂34集成在一起的框架32,鏈接臂34從框架輻射。每一臂在其末端配備有推進(jìn)單元36,該推進(jìn)單元包括驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器12旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)。在下部分,該推進(jìn)單元36通過無人機(jī)機(jī)體支撐38來延伸,該無人機(jī)機(jī)體支撐形成無人機(jī)在停止時(shí)可支撐在地面上的腳。
根據(jù)另一實(shí)施例,一個(gè)或多個(gè)無人機(jī)機(jī)體支撐38被緊固到無人機(jī)機(jī)體10的框架32。
根據(jù)又一實(shí)施例,一個(gè)或多個(gè)無人機(jī)機(jī)體支撐38被緊固到連接臂34。
無人極極體包括板40,其旨在用于接收電子板42并用于接收無線通信裝置,該電子板42承載無人機(jī)的幾乎全部電子元件(包括無人機(jī)的慣性單元)。板40是由輕質(zhì)金屬材料制成的單片元件的形式,并用作用于排出生成大量熱量的一些組件(例如主處理器,無線電芯片、馬達(dá)開關(guān)MOSFET、等等)的過量卡路里的冷卻器。
根據(jù)本發(fā)明,至少一個(gè)無人機(jī)機(jī)體支撐38包括天線殼體44,天線46尤其經(jīng)由連接電纜連接到電子板42的無線通信裝置。此外,天線殼體44設(shè)置有用于保持通信天線的裝置,從而將天線牢固地保持在無人機(jī)機(jī)體支撐38上。
圖3是推進(jìn)單元36和無人機(jī)機(jī)體支撐38的放大圖,這些無人機(jī)機(jī)體支撐安裝在連接臂34的端部。無人機(jī)機(jī)體支撐38被示出,其在其天線殼體44內(nèi)合并有通信天線46,這一子單元在推進(jìn)單元36下方緊固到連接臂34。通信天線46包括位于推進(jìn)單元36下方的凹口48,以允許推進(jìn)單元36的馬達(dá)的電纜50通過。這樣,與無人機(jī)機(jī)體支撐38內(nèi)的整合有關(guān)的體積被優(yōu)化。
如圖3中所示,通信天線保持裝置是滑動(dòng)連接裝置52,天線46通過平移滑入其中?;瑒?dòng)連接確保單軸自由度,即,滑動(dòng)連接方向上的平移運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)圖3和圖4中示出的實(shí)施例,滑動(dòng)連接裝置48包括允許作出滑動(dòng)的擋塊區(qū)域53。根據(jù)示出的實(shí)施例,示出了四個(gè)擋塊區(qū)域53,然而,滑動(dòng)連接裝置46也通過至少兩個(gè)擋塊區(qū)域53來制成。
然而,也可使用其他保持裝置以將天線牢固地鎖在天線殼體44內(nèi)。
無人機(jī)機(jī)體支撐38被緊固到連接臂上并處于基本上垂直面向地面的方向上。
根據(jù)特定實(shí)施例,無人機(jī)機(jī)體支撐38被定位成基本上垂直于連接臂34。
根據(jù)另一特定實(shí)施例,無人機(jī)機(jī)體支撐38被定位成相對(duì)于連接臂34的方向基體上呈60°到90°角。
通信天線46基本上垂直于無人極機(jī)體滑入無人機(jī)機(jī)體支撐38內(nèi)。的確,為了優(yōu)化由葉片形成的天線輻射,有利將通信天線基本上垂直地定位,特別地相對(duì)于連接臂34呈70°到90°角。
天線殼體44包括給定形狀的防錯(cuò)裝置54,天線具有互補(bǔ)形狀的防錯(cuò)裝置56。防錯(cuò)裝置是一元件,例如突出部,使得可能避免安裝過程中的組裝錯(cuò)誤。
如圖3和4中所示,防錯(cuò)裝置定位在天線殼體44內(nèi),與推進(jìn)單元36相對(duì)。
圖4是連接臂34、無人機(jī)機(jī)體支撐38以及天線46的分解圖,以示出將天線46組裝到無人機(jī)的方法。
特別地,為了允許替換通信天線,無人機(jī)機(jī)體支撐38是可移除元件,其包括天線殼體44和滑動(dòng)連接裝置52??梢瞥裏o人機(jī)機(jī)體支撐38允許通信天線46滑入天線殼體44內(nèi),隨后將包含天線的無人機(jī)機(jī)體支撐組裝到連接臂34,如圖所示。一旦組裝,連接臂關(guān)閉天線殼體從而將通信天線46牢固地緊固在無人機(jī)機(jī)體支撐的殼體44內(nèi)。
無人機(jī)機(jī)體支撐38包括適于連接天線的連接裝置,并且天線設(shè)置有互補(bǔ)的連接裝置。
這些連接裝置允許在天線故障情況下容易地更換天線。
作為替換方案,無線通信裝置的連接電纜焊接到天線46。
根據(jù)本發(fā)明,天線被整合進(jìn)無人機(jī)機(jī)體支撐的剛性結(jié)構(gòu)中,無人機(jī)機(jī)體支撐在震動(dòng)的情況下保護(hù)天線。