无人飞行载具及其降落方法 |
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| 申请号 | CN201610152609.X | 申请日 | 2016-03-17 | 公开(公告)号 | CN105775150B | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
| 申请人 | 英华达(上海)科技有限公司; 英华达股份有限公司; 英华达(上海)电子有限公司; | 发明人 | 蔡培伦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种无人飞行载具及其降落方法。降落方法包括以下步骤。取得场景的深度影像。根据深度影像决定降落 位置 。取得降落位置的高度信息。根据高度信息，调整无人飞行载具的多个 起落架 相对于降落位置的多个相对距离，以使此些相对距离实质上为相同。使无人飞行载具降落至降落位置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种无人飞行载具的降落方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 无人飞行载具及其降落方法技术领域[0001] 本发明是有关于一种无人飞行载具及其降落方法，且特别是有关于一种即使于地形相对险峻的环境中，亦能稳定降落的无人飞行载具及其降落方法。 背景技术[0002] 无人飞行载具(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)指的是无驾驶员在机内的飞行设备，其可经由操控或自动飞行，并降落于各种不同的环境，以执行多项任务。然而，若欲降落的场所是属于地形相对险峻的环境，例如阶梯、崎岖不平的地面、陡峭的悬崖边等高低落差较大的场所，降落时常因地形的高低落差的影响而造成无人飞行载具倾倒，甚至有掉落及摔坏的可能。 发明内容[0003] 本发明有关于一种无人飞行载具及其降落方法，其先找寻无人飞行载具合适的降落位置后才进行降落，避免降落位置高低差过大而倾倒。 [0004] 根据本发明的一方面，提出一种用于无人飞行载具的降落方法。降落方法包括以下步骤。取得场景的深度影像。根据深度影像决定降落位置。取得降落位置的高度信息。根据高度信息，调整无人飞行载具的多个起落架相对于降落位置的多个相对距离，以使此些相对距离实质上为相同。使无人飞行载具降落至降落位置。 [0005] 根据本发明的另一方面，提出一种无人飞行载具。无人飞行载具包括机身、多个起落架、三维影像辨识系统、处理单元以及多个距离传感单元。起落架设置于机身上。三维影像辨识系统设置于机身底部，用以取得场景的深度影像。处理单元耦接于三维影像辨识系统，用以根据深度影像决定降落位置。距离传感单元分别设置于起落架上，用以取得降落位置的高度信息。其中，处理单元根据高度信息，调整起落架相对于降落位置的多个相对距离，以使此些相对距离实质上为相同，并使无人飞行载具降落至降落位置。 附图说明[0007] 图1绘示本发明实施例的无人飞行载具的立体图。 [0008] 图2绘示本发明实施例的无人飞行载具的方块图。 [0009] 图3绘示本发明实施例的无人飞行载具的降落方法的流程图。 [0010] 图4绘示本发明另实施例的无人飞行载具的降落方法的部分流程图。 [0011] 图5绘示本发明另实施例的二维影像的示意图。 [0012] 图6A至6C绘示本发明实施例的无人飞行载具的降落示意图。 [0013] 【符号说明】 [0014] 10：降落位置 [0015] 100：无人飞行载具 [0016] 110：机身 [0017] 121、122、12 3、124：起落架 [0018] 130：旋翼结构 [0019] 140：三维影像辨识系统 [0020] 150：距离传感单元 [0021] 202：处理单元 [0022] 206：存储单元 [0023] A1～A4：区块 [0025] H1、H3、H4：对地高度 [0026] L1、L3、L4：长度 [0027] S1～S5、S11～S14、S21～S24：流程步骤 具体实施方式[0028] 以下提出各种实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略部份组件，以清楚显示本发明的技术特点。 [0029] 请参照图1，其绘示本发明实施例的无人飞行载具100的立体图。 [0030] 无人飞行载具100包括机身110、多个起落架121、122、123及124、多个旋翼结构130、三维影像辨识系统140与多个距离传感单元150。三维影像辨识系统140可设置于机身 110的底部，用以取得场景的深度影像，其含有能够拍摄场景的二维影像的功能。起落架 121、122、123及124与旋翼结构130组装并设置于机身110上，且起落架121、122、123及124可各对应一个旋翼结构130。距离传感单元150用以取得降落位置的高度信息，例如是红外线传感器，其分别设置于起落架121、122、123及124上。起落架121、122、123及124具备伸缩功能，其具体设计可为螺杆、套筒等构造，并利用步进马达等组件进行伸缩控制。图1中所示的无人飞行载具100的起落架、旋翼结构与距离传感单元的数量皆为四个，然本发明的数量并不限于此，起落架、旋翼结构与距离传感单元的数量可为三个或四个以上。 [0031] 请参照图2，其绘示本发明实施例的无人飞行载具100的方块图。 [0032] 无人飞行载具100更包括处理单元202及存储单元206。存储单元206用以存储距离传感单元150所取得的降落位置的高度信息，例如是内存。处理单元202耦接于三维影像辨识系统140及存储单元206，用以根据三维影像辨识系统140所取得的深度影像决定降落位置，此外，更可根据存储单元206所存储的高度信息，控制并调整各起落架121、122、123及124的长度。处理单元202例如是微处理器或微控制器。 [0033] 请参照图3，其绘示本发明实施例的无人飞行载具的降落方法的流程图。在本实施例中，以图1及2的无人飞行载具100为例来说明此流程步骤。 [0034] 在步骤S1中，三维影像辨识系统140取得场景的深度影像。三维影像辨识系统140可拍摄各个不同场景的二维影像，并对二维影像作处理，以取得二维影像的深度信息，得到场景的深度影像。 [0035] 请参照图4及图5，图4绘示本发明另实施例的无人飞行载具的降落方法的部分流程图，图5绘示本发明另实施例的二维影像的示意图。 [0036] 举例来说，于步骤S11中，三维影像辨识系统140中的影像撷取单元(例如是照相机或摄影机)拍摄场景的二维影像I。影像撷取单元可依照不同的取向角度(例如是旋转镜头)及取像范围(例如是以变焦的功能来控制放大或缩小取像范围)，拍摄场景的二维影像I。 [0037] 接着，于步骤S12中，三维影像辨识系统140将二维影像I分割为多个区块，例如分割为区块A1、区块A2、区块A3及区块A4。在实施例中，所分割的区块数量可对应于无人飞行载具的起落架的数量。 [0038] 于步骤S13中，三维影像辨识系统140取得各区块A1、A2、A3及A4中所有像素的深度值。以区块A1为例，区块A1中具有像素A11、A12、…、A1n，三维影像辨识系统140可依照各像素A11、A12、…、A1n中的颜色深浅，辨别并取得所有像素A11、A12、…、A1n所对应的深度值D1n，其中n为1以上的整数。 [0039] 于步骤S14中，三维影像辨识系统140各别计算各区块A1、A2、A3及A4所对应的平均深度值，以取得深度影像。以区块A1为例，计算所有深度值D1n的平均值，以取得区块A1的平均深度值D1。依此类推，分别计算区块A2、A3及A4的平均深度值D2、D3及D4，以取得所拍摄的场景的深度影像。 [0040] 请参照图3，于取得场景的深度影像的步骤S1后，执行步骤S2。在步骤S2中，处理单元202根据深度影像决定降落位置。 [0041] 例如，请参照图4，于步骤S21中，处理单元202由区块A1、A2、A3及A4所对应的各平均深度值D1、D2、D3及D4中，取得最大平均深度值DMAX及最小平均深度值DMIN。举例而言，于这四个区块A1、A2、A3及A4中，区块A3所对应的平均深度值D3最大，区块A1所对应的平均深度值D1最小，因此DMAX为D3，DMIN为D1。 [0042] 接着如步骤S22，处理单元202计算最大平均深度值DMAX及最小平均深度值DMIN之间的差值DDIFF＝D3-D1。 [0043] 然后如步骤S23，处理单元202进行判断差值DDIFF是否小于门槛值的步骤。当判断差值DDIFF小于门槛值时，执行步骤S24，处理单元202判定可于此降落位置降落；当差值DDIFF大于门槛值时，处理单元202指示三维影像辨识系统140重新执行取得场景的深度影像的步骤S1，以决定适合的降落位置。 [0044] 在实施例中，步骤S23的门槛值可为各起落架121、122、123及124可伸缩的最大长度。也就是说，无人飞行载具于降落前将先寻找合适且能保持无人飞行载具稳定降落的降落位置。假如原先找寻的降落位置高低落差过大，且大于各起落架121、122、123及124可伸缩的最大长度，而有使无人飞行载具降落时无法保持平衡、甚至有倾倒的疑虑时，无人飞行载具将继续找寻其它合适的降落位置。 [0045] 请参照图2，于根据深度影像决定降落位置的步骤S2后，执行步骤S3。在步骤S3中，距离传感单元150取得降落位置的高度信息，并可将高度信息存储于存储单元206中。 [0046] 在实施例中，当确定无人飞行载具可于降落位置降落时，处理单元202使无人飞行载具移动至降落位置上方，并使各起落架121、122、123及124分别对应至各区块A1、A2、A3及A4的位置。在此实施例中，距离传感单元150例如是用以感测距离的红外线传感器，分别装设于各起落架121、122、123及124上，以取得对应至各区块A1、A2、A3及A4的降落位置的高度信息。红外线传感器具有发射端及接收端，发射端发射出红外线光波至地面，红外线光波经由地面反射后至接收端的过程中，将产生能量衰减。红外线传感器通过能量衰减，便可分别得到目前各个起落架121、122、123及124的对地高度，以取得降落位置的高度信息，并将高度信息存储于存储单元206中。 [0047] 接着，于取得降落位置的高度信息的步骤S3后，执行步骤S4。在步骤S4中，处理单元202根据高度信息，调整无人飞行载具100的多个起落架121、122、123及124相对于降落位置的各别相对距离，以使这些相对距离实质上为相同。 [0048] 于实施例中，处理单元202可根据存储单元206中所存储的高度信息，分别伸长或缩短各起落架121、122、123及124的长度，以使起落架121、122、123及124相对于降落位置的相对距离实质上为相同。 [0049] 接着，于调整无人飞行载具100的多个起落架121、122、123及124相对于降落位置的各别相对距离的步骤S4后，执行步骤S5。在步骤S5中，处理单元202使无人飞行载具100降落至降落位置。由于在步骤S4中，已使起落架121、122、123及124相对于降落位置的各别相对距离实质上为相同，处理单元202可控制无人飞行载具100以直下式、且起落架121、122、123及124同时落地的方式降落，以保持降落时的平衡。 [0050] 第6A、6B及6C图绘示本发明实施例的无人飞行载具的降落示意图，举例说明步骤S3至步骤S5的降落流程。在本实施例中，以图1及2的无人飞行载具100为例来说明此降落流程。 [0051] 请参照图6A，当无人飞行载具100确认降落位置10之后，分别设置于起落架121、122(因遮蔽而未示出)、123及124上的距离传感单元150取得起落架121、122、123及124于降落位置10的高度信息。以附图为例，起落架121、123及124上的距离传感单元150测量各起落架121、123及124的对地高度H1、H3及H4分别为140厘米、200厘米及160厘米，作为降落位置 10的高度信息。 [0052] 请参照图6B，在取得降落位置10的高度信息后，处理单元202根据高度信息，将起落架121的长度L1缩短10厘米，并将起落架123及124的长度L3及L4伸长50厘米及10厘米，以使起落架121、123及124相对于降落位置10的相对距离实质上为相同，皆为150厘米。 [0053] 请参照图6C，在调整完起落架121、123及124相对于降落位置10的相对距离后，处理单元202使无人飞行载具100往下150厘米降落至降落位置10。藉此，起落架121、123及124可同时落地，而不会导致无人飞行载具100在降落时失去平衡。 [0054] 本发明上述实施例所揭露的无人飞行载具及其降落方法，是于降落前事先找寻合适的降落位置，避免等到降落时才发现所述区高低差过大而导致无人飞行载具倾倒。由于本发明在找到合适的降落位置后，是先取得降落位置的高度信息，再根据高度信息对应调整起落架才进行降落，避免无人飞行载具因来不及计算重力而倾倒。另外，本发明于根据高度信息对应进行起落架的调整时，使起落架相对于降落位置的相对距离皆为相同，如此一来，控制无人飞行载具以直下式降落时，起落架将同时落地而保持平衡，避免于降落时有起落架尚未碰地而导致无人飞行载具倾倒的情况发生。 [0055] 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的为准。 |
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