変形可能な航空機

(相互参照) 本出願は、2013年1月10日に出願された中国出願第201310008317.5号の利益を主張する。上記出願の開示内容は、参照することによって全体として本明細書において援用される。

(背景) 無人機は、軍事および民間用途のための監視、偵察、および探索任務を果たすために使用することができる。無人機は、周辺環境からデータを収集するためのセンサ等の機能的ペイロードが装備されてもよい。例えば、固定翼航空機および回転翼航空機を含む、遠隔制御された無人機は、そうでなければ近づき難い環境の航空画像を提供するために使用することができる。

そのような無人機の設計は、航空機のサイズ、重量、ペイロード容量、エネルギー消費量、および費用の間のトレードオフを伴う。加えて、航空機設計は、ペイロードが動作するために十分な機能空間を提供するべきである。場合によっては、既存の無人機設計は、視覚空間が航空機フレームによって遮られるとき等、ペイロードカメラの遮るものがない視野角を提供するためには理想的とは言えなくなり得る。

(要約) 無人機等の航空機の構造および設計に改良の必要性が存在する。本発明は、c。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法は、連結されたペイロードの機能空間を増加させるために、第1の構成から第2の構成へ変形することが可能な航空機を提供する。有利には、開示されたシステム、デバイス、および方法は、航空機のサイズを増加させる必要性、またはペイロードがペイロード機能空間を増加させるための付加的な載置構造を提供する必要性を未然に防ぐ。

本開示の一側面では、変形可能な航空機が説明される。変形可能な航空機は、中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に枢動可能に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、中心体に対する複数の異なる垂直角まで少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように構成された作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットとを含む。

本開示の別の側面では、変形可能な航空機が説明される。変形可能な航空機は、中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを変形させるように構成された作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットであって、第1の構成は、推進ユニットが中心体より上側に位置付けられていることを含み、第2の構成は、推進ユニットが中心体より下側に位置付けられていることを含む、推進ユニットとを含む。

本開示の別の側面では、変形可能な航空機が説明される。変形可能な航空機は、ペイロードに連結された中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを変形させるように構成された作動アセンブリであって、第1の構成は、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリが、表面上に静置する変形可能な航空機を支持することを可能にし、第2の構成は、ペイロードの機能空間を増加させる、作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットとを含む。

いくつかの実施形態では、変形可能な航空機は、無人機である。

いくつかの実施形態では、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリは、一次シャフトと、一次シャフトと平行に延在する少なくとも1つの二次シャフトとを含み、一次シャフトおよび少なくとも1つの二次シャフトはそれぞれ、中心体に枢動可能に連結され、一次シャフトおよび少なくとも1つの二次シャフトは、作動アセンブリによる一次シャフトの作動が、少なくとも1つの二次シャフトの対応する作動を生じるように、相互に連結される。

いくつかの実施形態では、作動アセンブリは、線形アクチュエータを含み、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれの一部分は、線形アクチュエータに連結される。線形アクチュエータは、ねじおよびナット機構を含むことができ、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれの一部分は、ナットに連結することができる。

いくつかの実施形態では、複数の推進ユニットのそれぞれは、回転翼を含む。回転翼は、変形可能な航空機に対して水平に配向されることができる。

いくつかの実施形態では、変形可能な航空機はさらに、受信機を含み、受信機は、作動アセンブリおよび複数の推進ユニットのうちの1つ以上を制御するためのユーザコマンドを受信するように構成される。ユーザコマンドは、遠隔端末から伝送されることができる。

いくつかの実施形態では、変形可能な航空機はさらに、中心体に連結されたペイロードを含む。ペイロードは、画像捕捉デバイスを含むことができる。

いくつかの実施形態では、作動アセンブリは、第1の垂直角と第2の垂直角との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように構成される。第1の垂直角において、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリは、中心体に対して下向きに角度を成してもよく、第2の垂直角において、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリは、中心体に対して上向きに角度を成してもよい。

いくつかの実施形態では、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリは、変形可能な航空機の第1の動作段階中に第1の構成に変形され、変形可能な航空機の第2の動作段階中に第2の構成に変形される。第1の動作段階は、変形可能な航空機が空中で飛行することを含んでもよく、第2の動作段階は、変形可能な航空機が表面から離陸し、および/または表面上に着陸することを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ペイロードは、画像捕捉デバイスを含み、機能空間は、画像捕捉デバイスの遮るものがない視野を含む。

いくつかの実施形態では、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリはそれぞれ、表面上に静置する変形可能な航空機を支持するように構成された支持部材を含む。

いくつかの実施形態では、第1の構成では、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリは、中心体に対して下向きに角度を成し、第2の構成角度では、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリは、中心体に対して上向きに角度を成す。

別の側面では、変形可能な航空機を制御するための方法が提供される。本方法は、前述の変形可能な航空機を提供することと、中心体に対する複数の異なる垂直角まで少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように、中心体の上に載置された作動アセンブリを駆動することとを含む。

別の側面では、変形可能な航空機を制御するための方法が提供される。本方法は、前述の変形可能な航空機を提供することと、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを変形させるように、中心体の上に載置された作動アセンブリを駆動することとを含む。

本発明の異なる側面を、個別に、集合的に、または相互と組み合わせて認識できることを理解されたい。本明細書で説明される本発明の種々の側面は、以下に記載される特定の用途のうちのいずれかに、または任意の他の種類の可動オブジェクトに適用されてもよい。本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法は、概して、航空機との関連で提示されるが、以下の実施形態を任意の好適な可動オブジェクトに適用することができるため、これは限定的であることを目的としていない。航空機の本明細書での任意の説明は、任意の車両等の任意の可動オブジェクトに適用され、使用されてもよい。加えて、空中運動(例えば、飛行)との関連において本明細書で開示されるシステム、デバイス、および方法はまた、地上または水上での移動、水中運動、または宇宙での運動等の他の種類の運動との関連で適用されてもよい。

本発明の他の目的および特徴は、本明細書、請求項、および添付図の精査によって明白となるであろう。

(参照による組み込み) 本明細書で記述される全ての出版物、特許、および特許出願は、各個別出版物、特許、または特許出願が、参照することにより組み込まれるように特異的かつ個別に示された場合と同一の程度に、参照することにより本明細書に組み込まれる。

本発明の新規の特徴が、添付の請求項で詳細に記載される。本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態、ならびに添付図面を参照することにより、本発明の特徴および利点のより良い理解が得られるであろう。

図1は、実施形態による、飛行構成での変形可能な無人機を図示する。

図2は、実施形態による、図1の領域IIの接近図である。

図3は、実施形態による、着陸構成での図1の変形可能な無人機を図示する。

図4は、実施形態による、着陸構成での図1の変形可能な無人機の側面図である。

図5は、実施形態による、飛行構成での変形可能な無人機の別の実施例を図示する。

図6は、実施形態による、図5の領域VIの接近図である。

図7は、実施形態による、飛行構成での図5の変形可能な無人機の側面図である。

図8は、実施形態による、着陸構成での図5の変形可能な無人機を図示する。

図9もまた、実施形態による、着陸構成での図5の変形可能な無人機を図示する。

図10は、実施形態による、着陸構成での図5の変形可能な無人機の側面図である。

図11は、実施形態による、着陸構成での変形可能な無人機のさらに別の実施例を図示する。

図12は、実施形態による、図11の領域XIの接近図である。

図13もまた、実施形態による、着陸構成での図11の変形可能な無人機を図示する。

図14は、実施形態による、着陸構成での図11の変形可能な無人機の側面図である。

図15は、実施形態による、キャリアおよびペイロードを含む航空機を図示する。

図16は、実施形態による、航空機を制御するためのシステムのブロック図としての概略図である。

本発明は、変形可能な航空機のためのシステム、デバイス、および方法を提供する。本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法は、複数の異なる構成の間で航空機を変形させるために使用することができる。各構成は、航空機の特定機能のために最適化することができる。例えば、構成は、航空機の上に載置されたカメラの増加した視野等の航空機に連結されたペイロードの増加した機能空間を提供してもよい。所望される場合、構成は、航空機の本体を地面から持ち上げるように構成される支持部材を用いること等によって、表面上に静置するときに航空機に支持を提供してもよい。

一側面では、本発明は、以下で開示される独特な特徴のうちの1つ以上を有する変形可能な航空機を提供する。一実施形態では、変形可能な航空機は、中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に枢動可能に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、中心体に対する複数の異なる垂直角まで少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように構成された作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットとを備える。

本発明の変形可能な航空機は、中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリとを含むことができる。複数の推進ユニットは、変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、それにより、中心体に連結されることができる。推進ユニットは、変形可能な航空機が、平行移動の最大で3自由度、および回転の最大で3自由度に対して、離陸し、着陸し、ホバリングし、および空中で移動することを可能にするために使用することができる。推進ユニットは、例えば、変形可能なフレームアセンブリの遠位部分で、またはその付近で、変形可能なフレームアセンブリの任意の好適な部分の上に載置されることができる。

変形可能なフレームアセンブリの近位部分は、中心体に枢動可能に連結されることができ、したがって、中心体に対して摺動することによって、変形可能なフレームアセンブリが変形することを可能にする。例えば、いくつかの実施形態では、変形可能なフレームアセンブリは、中心体に対する複数の垂直角(例えば、図4で描写されるように、線51から測定される垂直角50)を通して枢動させられることができる。変形可能なフレームアセンブリの変形は、中心体の上に載置され、変形可能なフレームアセンブリに連結される好適な作動アセンブリによって、作動させることができる。有利には、このアプローチは、変形可能なフレームアセンブリの垂直角が、変形可能な航空機の動作中に必要に応じて調整されることを可能にする。

別の実施形態では、本発明は、以下の特徴を有する代替的な変形可能な航空機を提供する。変形可能な航空機は、ペイロードに連結された中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に枢動可能に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように構成された作動アセンブリであって、第1の構成は、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリが、表面上に静置する変形可能な航空機を支持することを可能にし、第2の構成は、ペイロードの機能空間を増加させる、作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットとを備える。

上記で開示される中心体、変形可能なフレームアセンブリ、推進ユニット、および作動アセンブリは、この実施形態に等しく適用可能である。所望される場合、そのような変形可能なフレームアセンブリは、表面(例えば、地面)上に静置する変形可能な航空機を支持する第1の構成に変形可能であるように修正されることができる。例えば、変形可能なフレームアセンブリは、中心体が表面に接触しないように、変形可能な航空機を支持するために好適な複数の支持部材を含むことができる。

しかしながら、場合によっては、代替的な構成が、より有用であり得る。例えば、変形可能な航空機の中心体は、ペイロードを載置するように修正されることができる。ペイロードは、中心体の最上部、下、表、裏、または側面上等の中心体の任意の好適な部分に連結されることができる。ペイロードは、機能または動作を果たすように構成されることができる。ペイロードの機能または動作は、ある量の機能空間を必要とし得る。機能空間は、例えば、その動作中にペイロードによって占有され、影響を及ぼされ、操作され、または別様に使用される空間であり得る。しかしながら、場合によっては、機能空間は、変形可能な航空機の一部によって遮られ得る。例えば、第1の構成であるとき、変形可能なフレームアセンブリは、機能空間の中へ延在し、それにより、ペイロードの動作に干渉し得る。

したがって、変形可能なフレームアセンブリは、連結されたペイロードの機能空間を増加させ、したがって、ペイロードがその機能を果たす能力を可能にするか、または増進する、第2の構成に変形可能であるように修正されることができる。さらに、作動アセンブリは、第1および第2の構成の間で変形可能なフレームアセンブリを変形させ、それにより、変形可能な航空機の構造が複数の機能性のために最適化されることを可能にするように修正されることができる。

別の実施形態では、本発明は、以下の特徴を有する別の代替的な変形可能な航空機を提供する。変形可能な航空機は、ペイロードに連結された中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に枢動可能に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを駆動させるように構成された作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットであって、第1の構成は、推進ユニットが中心体より上側に位置付けられていることを含み、第2の構成は、推進ユニットが中心体より下側に位置付けられていることを含む、推進ユニットとを備える。

上記で開示される中心体、変形可能なフレームアセンブリ、推進ユニット、および作動アセンブリは、この実施形態に等しく適用可能である。所望される場合、変形可能なフレームアセンブリは、推進ユニットが第1の構成で中心体より上側に、および第2の構成で中心体より下側に位置付けられるように、第1の構成と第2の構成との間で変形可能であるように修正されることができる。有利には、このアプローチは、推進ユニットの高さが、変形可能な航空機の動作中に必要に応じて調整されることを可能にする。

別個の側面では、本発明は、変形可能な航空機を制御するための方法を提供する。一実施形態では、本方法は、変形可能な航空機を提供することを含み、変形可能な航空機は、中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に枢動可能に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、中心体に対する複数の異なる垂直角まで少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように構成された作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットとを備える。本方法は、中心体に対する複数の異なる垂直角まで少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように、中心体の上に載置される作動アセンブリを駆動することを含む。

変形可能な航空機を制御する方法は、上記で説明されるように、中心体に枢動可能に連結され、複数の異なる垂直角の間で変形可能である変形可能なフレームアセンブリを有する変形可能な航空機を提供することを含むことができる。本方法は、複数の異なる垂直角の間で変形可能なフレームアセンブリを変形させるように、好適な駆動ユニット(例えば、モータまたはエンジン)で作動アセンブリを駆動することを含むことができる。作動アセンブリの駆動は、自動的に(例えば、高度、経度、または緯度等の変形可能な航空機の状態に基づいて)、またはユーザコマンドに応答して起こることができる。本方法は、例えば、変形可能な航空機の動作中に変形可能なフレームアセンブリの垂直角を調整するように適用されることができる。

別の実施形態では、本発明は、以下のステップを有する変形可能な航空機を制御するための代替的な方法を提供する。本方法は、変形可能な航空機を提供することを含み、変形可能な航空機は、ペイロードに連結された中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に枢動可能に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように構成された作動アセンブリであって、第1の構成は、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリが、表面上に静置する変形可能な航空機を支持することを可能にし、第2の構成は、ペイロードの機能空間を増加させる、作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットとを備える。本方法は、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを変形させるように、中心体の上に載置された作動アセンブリを駆動することを含む。

変形可能な航空機を制御する方法は、上記で開示されるように、表面上で変形可能な航空機を支持する第1の構成と、ペイロードの機能空間を増加させる第2の構成との間で変形可能である変形可能なフレームアセンブリを有する変形可能な航空機を提供することを含むことができる。本方法は、第1および第2の構成の間で変形可能なフレームアセンブリを変形させるように、好適な駆動ユニットで作動アセンブリを駆動することを含むことができる。例えば、作動アセンブリは、変形可能な航空機が表面から離陸しているか、または表面上に着陸しているときに、変形可能なフレームアセンブリを第1の構成に変形させるように駆動されることができる。作動アセンブリは、飛行中等の、変形可能な航空機がペイロードを操作するために好適な状態であるときに、第2の構成への変形を駆動することができる。

別の実施形態では、本発明は、以下のステップを有する変形可能な航空機を制御するための別の代替的な方法を提供する。本方法は、変形可能な航空機を提供することを含み、変形可能な航空機は、ペイロードに連結された中心体と、それぞれ中心体の上に配置された少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリであって、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリのそれぞれは、中心体に枢動可能に連結された近位部分、および遠位部分を有する、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリと、中心体の上に載置され、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを枢動させるように構成された作動アセンブリと、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリの上に載置され、変形可能な航空機を動かすように動作可能である複数の推進ユニットであって、第1の構成は、推進ユニットが中心体より上側に位置付けられていることを含み、第2の構成は、推進ユニットが中心体より下側に位置付けられていることを備える。本方法は、第1の構成と第2の構成との間で少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリを変形させるように、中心体の上に載置された作動アセンブリを駆動することを含む。

変形可能な航空機を制御する方法は、上記で説明されるように、推進ユニットが中心体より上側に位置付けられる第1の構成と、推進ユニットが中心体より下側に位置付けられる第2の構成との間で変形可能である変形可能なフレームアセンブリを有する変形可能な航空機を提供することを含むことができる。本方法は、第1および第2の構成の間で変形可能なフレームアセンブリを変形させるように、好適な駆動ユニットで作動アセンブリを駆動することを含むことができる。以前に説明されたように、作動アセンブリの駆動は、自動的に、またはユーザコマンドに応答して起こることができる。本方法は、例えば、変形可能な航空機の動作中に推進ユニットの高さを調整するように適用されることができる。

ここで図1−4を参照すると、変形可能な無人機(UAV)100は、中心体10と、それぞれ中心体10の上に配置される変形可能なフレームアセンブリ20とを含むことができる。複数の推進ユニット30が、それぞれ、変形可能なフレームアセンブリ20の上に載置される。「推進支持フレーム」、「推進支持アセンブリ」、「変形可能なアセンブリ」、および「変形可能な構造」という用語もまた、変形可能なフレームアセンブリ20を指すために使用されてもよい。

UAV100の中心体10は、本明細書の他の場所でさらに詳細に説明されるように、キャリアおよび/またはペイロード等の積み荷を支持するために使用されることができる。積み荷は、中心体10の底部または裏面等の中心体10の任意の好適な部分に連結することができる。連結は、剛性連結であり得るか、または中心体に対して積み荷の運動を可能にすることができる。

連結された積み荷は、センサ、エミッタ、ツール、器具、マニュピレータ、または任意の他の機能デバイス等の機能を果たすように構成されるペイロードであり得る。例えば、ペイロードは、画像捕捉デバイスであってもよい。場合によっては、画像捕捉デバイスは、中心体10に対して下向きのカメラであってもよい。カメラは、複数の視野角から画像を捕捉するために、(例えば、キャリアまたは他の載置プラットフォームを介して)中心体10に対して回転するように構成されることができる。カメラペイロードの本明細書での任意の説明は、他の種類のペイロードデバイスに適用することができる。

ペイロードは、機能空間と関連付けることができる。機能空間は、本明細書で以前に説明されたように、その動作中にペイロードによって占有され、影響を及ぼされ、操作され、または別様に使用される空間であり得る。例えば、センサの機能空間は、そこからセンサがデータを収集することができる、空間であり得る。場合によっては、カメラまたは他の画像捕捉デバイスの機能空間は、カメラの遮るものがない視野または視野角であり得る。ツール、器具、またはマニュピレータ機構について、機能空間は、遮るものがない作業範囲または移動範囲であり得る。例えば、エミッタ(例えば、照明源)の機能空間は、エミッタから発光(例えば、照明)を受容し得る、遮るものがない領域であってもよい。ペイロードの機能空間は、固定サイズまたは可変サイズであり得る。いくつかの実施形態では、機能空間は、増加または減少させることができる。例えば、機能空間は、以下でさらに詳細に説明されるように、UAV100の変形によって増加または減少させられてもよい。

推進ユニット30は、平行移動の最大で3自由度、および回転の最大で3自由度に対して、UAV100が離陸し、着陸し、ホバリングし、および空中で移動することを可能にするために使用されることができる。いくつかの実施形態では、推進ユニット30は、1つ以上の回転翼を含むことができる。回転翼は、シャフトに連結された1つ以上の回転翼の羽根を含むことができる。回転翼の羽根およびシャフトは、モータ等の好適な駆動機構によって回転するように駆動されることができる。無人機100の推進ユニット30は、4つの回転翼として描写されているが、任意の好適な数、種類、および/または配列の推進ユニットを使用されることができる。例えば、回転翼の数は、1、2、3、4、5、6、7、8以上であってもよい。回転翼は、垂直に、水平に、またはUAV100に対して任意の他の好適な角度で配向されてもよい。回転翼の角度は、固定され、または可変であり得る。反対の回転翼のシャフト間の距離は、2m以下、5m以下等の任意の好適な距離であり得る。随意に、距離は、40cmから1m、10cmから2m、または5cmから5mの範囲内であり得る。推進ユニット30は、直流モータ(例えば、ブラシ付きまたはブラシレス)または交流モータ等の任意の好適なモータによって駆動されることができる。いくつかの実施形態では、モータは、回転翼の羽根を載置して駆動するように適合されることができる。

変形可能なフレームアセンブリ20は、推進ユニット30を中心体10に連結するために使用されることができる。各変形可能なフレームアセンブリ20の近位部分は、中心体10に連結されることができ、推進ユニット30は、変形可能なフレームアセンブリ20の遠位部分で、またはその付近で等、変形可能なフレームアセンブリ20の任意の好適な部分の上に載置されることができる。代替として、推進ユニット30は、近位端で、またはその付近で載置されることができる。推進ユニット30は、遠位端から測定されるような変形可能なフレームアセンブリ20の長さに沿って、約1/10、1/5、1/4、1/3、1/2、3/4、2/3、4/5、または9/10以内の点で、またはその付近で載置されることができる。UAV100は、1、2、3、4以上等の任意の好適な数の変形可能なフレームアセンブリ20を含むことができる。いくつかの実施形態では、UAV100は、少なくとも2つの変形可能なフレームアセンブリ20を含む。変形可能なフレームアセンブリ20は、中心体10の周囲で対称または非対称に位置することができる。各変形可能なフレームアセンブリ20は、単一の推進ユニットまたは複数の推進ユニットを支持するために使用されることができる。推進ユニット30は、変形可能なフレームアセンブリ20の間で均等に分配されることができる。代替として、各変形可能なフレームアセンブリ20は、異なる数の推進ユニット30を有することができる。

いくつかの実施形態では、変形可能なフレームアセンブリ20は、クロスバーまたは他の類似支持構造を介して使用して、推進ユニットを支持することができる。例えば、変形可能なフレームアセンブリ20は、変形可能なフレームアセンブリ20の遠位端に、または遠位端の付近に位置するクロスバーを含むことができる。クロスバーは、変形可能なフレームアセンブリ20と垂直またはほぼ垂直に延在する等、変形可能なフレームアセンブリ20に対する好適な角度で配列されてもよい。クロスバーは、クロスバーの中間点で、またはその付近で等、クロスバーの任意の好適な部分を介して変形可能なフレームアセンブリ20に連結されることができる。クロスバーは、複数の推進ユニット30(例えば、1つ、2つ、3つ、4つ以上の推進ユニット)を支持するように構成されることができる。推進ユニット30は、クロスバーの任意の好適な部分の上に載置されてもよい。例えば、推進ユニット30は、クロスバーの端部のそれぞれの上、またはその付近に配置されてもよい。推進ユニット30は、クロスバーの各端部に1つの推進ユニットを伴う等、クロスバー上で対称に分配されてもよい。代替として、推進ユニット30は、クロスバー上で非対称に分配されてもよい。

随意に、変形可能なフレームアセンブリ20のうちの1つ以上は、支持部材40を含むことができる。支持部材40は、線形、湾曲、または曲線構造であり得る。場合によっては、変形可能なフレームアセンブリ20のそれぞれは、対応する支持部材40を有する。支持部材40は、(例えば、離陸前または離陸後に)表面上でUAV10を支持するために使用されることができる。例えば、各支持部材40は、1つ、2つ、3つ、4つ以上の接触点で表面に接触することができる。随意に、支持部材40は、変形可能なフレームアセンブリ20および中心体10の他の部分が表面に触れないように、着陸時または離陸前に表面上でUAV100を支持するように構成される。支持部材40は、遠位端または近位端で、またはその付近で等、変形可能なフレームアセンブリ20の任意の好適な場所に位置することができる。支持部材40は、遠位端から測定されるような変形可能なフレームアセンブリ20の長さに沿って、約1/10、1/5、1/4、1/3、1/2、3/4、2/3、4/5、または9/10以内の点で、またはその付近で載置されることができる。いくつかの実施形態では、支持部材40は、推進ユニット30の下等の推進ユニット30の付近で変形可能なフレームアセンブリ20の上に位置することができる。支持部材40は、推進ユニット30に連結されてもよい。支持部材40は、静止し得る。代替として、支持部材40は、摺動すること、回転すること、伸縮すること、折り畳むこと、枢動すること、拡張すること、収縮すること、および同等物によって等、変形可能なフレームアセンブリ20に対して移動可能であり得る。

変形可能なフレームアセンブリ20は、2、3、4、5、6以上の間等の複数の異なる構成の間で変形するように構成されることができる。UAV100は、固定順序で複数の異なる構成の間で変形するように設計されることができる。代替として、UAV100はまた、任意の順番で複数の異なる構成の間で変形することが可能であってもよい。第1の構成から第2の構成へ変形することは、複数の中間または遷移構成を通して変形することを伴ってもよい。UAV100は、中間構成で変形を止めることができてもよく、またはいったん終端構成に達したときのみ変形を止めることができてもよい。構成は、無限に、または設定された時間量のみにわたって、UAV100によって維持されることができる。いくつかの構成は、UAV100のある動作段階中に(例えば、UAV100が地上にあるとき、離陸中、着陸中、または飛行中に)のみ使用可能であり得る。代替として、いくつかの構成は、任意の動作段階中に使用可能であり得る。例えば、変形可能なフレームアセンブリ20が、第1の動作段階中に第1の構成(例えば、離陸前および/または着陸後の着陸構成)、および第2の動作段階中に第2の構成(例えば、飛行中の飛行構成)を成すことが最適であり得る。任意の数の構成を、UAV100の動作中に使用されることができる。

いくつかの実施形態では、複数の構成のそれぞれが、異なる機能性をUAV100に提供する。例えば、第1の構成は、UAV100が支持部材40によって表面上で支持されることを可能にすることができる。場合によっては、第1の構成は、ペイロードまたは中心体10が表面に接触せずに、UAV100が表面上で支持され得る、着陸または表面接触構成であってもよい。第2の構成は、中心体10に連結されたペイロードの機能空間を増加させることができる。例えば、第2の構成は、ペイロードの機能へのUAV100の1つ以上の構成要素の干渉を低減させる、飛行構成であってもよい。第2の構成へのUAV100の変形は、遮るものがない視野角(例えば、360°視野角)を提供するか、または視野を増加させるために、ペイロードカメラの視野の外へ変形可能なフレームアセンブリ20を移動させるように使用されることができる。別の実施例では、第2の構成へのUAV100の変形が、変形可能なフレームアセンブリ20を移動させることを含んでもよいため、それらは、1つ以上の種類のセンサまたはエミッタを遮断せず、あるいは1つ以上の種類のセンサまたはエミッタへの干渉を低減させる。代替として、または組み合わせて、第2の構成への変形は、中心体10の裏面に連結されたロボットアームのための利用可能な操縦空間を増加させることができる。機能空間は、機能空間から障害物を除去すること、機能空間の形状を変化させること、UAV100の一部分の形状を変化させること、あるいはペイロードの位置および/または配向を変化させることのうちの1つ以上を達成する、変形によって増加させられてもよい。場合によっては、ペイロードの機能空間は、第1の構成では、UAV100によって(例えば、変形可能なフレームアセンブリ20によって)少なくとも部分的に遮られ得、障害物は、第2の構成に変形することによって除去されることができる。

変形可能なフレームアセンブリ20の変形は、平行移動、回転、折り畳み、展開、伸縮、拡張、または収縮運動等の変形可能なフレームアセンブリ20の1つ以上の部分の運動を伴うことができる。変形は、単一の種類の運動、または複数の異なる種類の運動を含むことができる。変形可能なフレームアセンブリ20は、同時に変形させられるように相互に連結されてもよく、または独立して変形させられるように構成されてもよい。変形は、変形可能なフレームアセンブリ20の全て、または変形可能なフレームアセンブリ20のうちのいくつかのみを変形させることを伴うことができる。

いくつかの実施形態では、変形可能なフレームアセンブリ20は、中心体10に枢動可能に連結され、それにより、変形可能なフレームアセンブリ20が、中心体10に対する(最大で3つの回転軸の周囲での)回転によって変形することを可能にする。例えば、変形可能なフレームアセンブリ20は、中心体10に対する複数の垂直角を通して枢動させられることができる。垂直角は、図4で描写されるように、線51から測定されるような変形可能なフレームアセンブリ20の一部分によって形成される角度50として画定されることができる。変形可能なフレームアセンブリ20は、遠位部分がほぼ中心体10より上側に(以降では「上向きに」、例えば、図1)位置付けられるように、90°未満の垂直角まで枢動させられることができる。場合によっては、変形可能なフレームアセンブリ20は、遠位部分がほぼ中心体10より下側に(以降では「下向きに」、例えば、図3および4)位置付けられるように、90°よりも大きい垂直角まで枢動させられることができる。変形可能なフレームアセンブリ20は、遠位部分がほぼ中心体10と均等であるように、90°の垂直角まで枢動させられることができる。中心体10より上側、下側、およびそれと同じ高さにあるとは、中心体10の垂直質量中心または(例えば、線51に沿った)中心体10の垂直中間点より上側、下側、およびそれと同じ高さにあるものとして画定されることができる。それを通して変形可能なフレームアセンブリ20を枢動させることができる垂直角は、0°から180°、0°から90°、90°から180°、15°から165°、20°から160°、30°から150°、または45°から135°の範囲内であり得る。変形可能なフレームアセンブリ20は、範囲内の任意の垂直角へ、または範囲内のある垂直角のみへ変形させられることが可能であり得る。垂直角は、本明細書で以前に説明されたように、変形可能なフレームアセンブリ20が、表面上に静置するUAV100を支持することを可能にする垂直角、および/または連結されたペイロードの機能空間を増加させる垂直角を含むことができる。

場合によっては、遠位部分の位置(例えば、中心体10より上側、下側、およびそれと同じ高さ)は、遠位部分が中心体10に対して任意の構成で位置することができるように、上記で説明されるように変形可能なフレームアセンブリ20の垂直角から潜在的に独立して、異なる構成を通して変化させられることができる。例えば、遠位部分は、第1の構成では中心体10よりほぼ上側に位置付け、第2の構成では中心体10よりほぼ下側に位置付けされることができる。これは、変形可能なフレームアセンブリ20の垂直角から独立し得る。逆に、変形可能なフレームアセンブリ20は、第1の構成では90°未満の垂直角まで、第2の構成では90°より大きい垂直角まで枢動させられることができる。そのような配列では、変形可能なフレームアセンブリ20の遠位部分は、中心体10より上側、下側、それと同じ高さ、または中心体10に対してそれらの任意の組み合わせで位置付けられてもよい。場合によっては、第1の構成から第2の構成へ変形することが、変形可能なフレームアセンブリ20の遠位部分を中心体10に対してより高く位置付けさせてもよい一方で、線51から測定されるような変形可能なフレームアセンブリ20の垂直角は、増加させられてもよい。逆に、第1の構成から第2の構成へ変形することが、変形可能なフレームアセンブリ20の遠位部分を中心体10に対してより低く位置付けさせてもよい一方で、線51から測定されるような変形可能なフレームアセンブリ20の垂直角は、減少させられてもよい。

さらに、変形可能なフレームアセンブリ20は、中心体10に対して(最大で3つの平行移動軸に沿って)平行移動すること、折り畳むこと、展開すること、伸縮すること、拡張すること、または収縮することによって、変形するように構成されることができる。例えば、変形可能なフレームアセンブリ20は、中心体10に対して上向きまたは下向きに、あるいは内向きまたは外向きに摺動するように構成されてもよい。場合によっては、変形可能なフレームアセンブリ20は、変形可能なフレームアセンブリ20の1つ以上の部分の長さ、幅、および/または高さを拡張または収縮するために、拡張または後退させられることができる、1つ以上の伸縮要素を含んでもよい。上記で説明されるように、変形可能なフレームアセンブリ20の変形は、相互から完全に独立して起こってもよい。代替として、1つの変形が対応する第2の変形を生じるように、1つ以上の変形が結合されてもよい。

いくつかの実施形態では、変形可能なフレームアセンブリ20の1つ以上の部分は、変形可能なフレームアセンブリ20の他の部分から独立して変形させられることができる。例えば、遠位部分は、近位部分から独立して変形させられてもよく、その逆も同様である。異なる種類の変形(例えば、回転すること、平行移動すること、折り畳むこと、展開すること、伸縮すること、拡張すること、または収縮すること)を、変形可能なフレームアセンブリ20の異なる部分に適用されることができる。変形可能なフレームアセンブリ20の異なる部分は、同時に、または連続的に変形させられてもよい。ある構成は、変形可能なフレームアセンブリ20の全ての部分を変形させることを必要としてもよい。代替として、ある構成は、変形可能なフレームアセンブリ20の部分のうちのいくつかのみを変形させることを必要としてもよい。

UAV100の変形は、UAV100上に(例えば、中心体10上に)載置された好適な制御システム(例えば、システム300)によって制御されることができる。いくつかの実施形態では、制御システムは、UAVの位置、UAVの配向、UAVの現在の構成、時間、またはUAVのセンサによって、あるいはペイロードによって取得される感知データのうちの1つ以上に基づいて、UAV100の変形を自動的に制御するように構成されることができる。例えば、UAV100は、(例えば、位置、速度、および/または加速度データに基づいて)UAV100が着陸しようとしているときを感知するように適合される、1つ以上のセンサを含むことができ、制御システムは、自動的にUAV100を着陸構成に変形させられることができる。同様に、UAV100は、UAV100が航空写真撮影のために好適な高度にあるときを感知するように適合される、1つ以上のセンサを含むことができ、制御システムは、本明細書で説明されるように、自動的にUAV100を飛行構成に変形させ、カメラペイロードの機能空間を増加させることができる。

代替として、または組み合わせて、制御システムは、本明細書の他の場所で説明されるように、遠隔端末等からユーザコマンドを受信するためのUAV100上に載置された受信機または他の通信モジュールを含むことができる。受信機によって受信されるユーザコマンドは、(例えば、以下でさらに詳細に説明される駆動ユニット11等の好適な駆動ユニットの制御を介して)変形可能なフレームアセンブリ20を作動させるように構成される作動アセンブリを制御するために使用されることができる。例えば、コマンドは、駆動ユニットをオンまたはオフにする、(例えば、時計回りまたは反時計回りに)駆動ユニットで作動アセンブリを駆動する、または作動アセンブリの現在の状態を維持するコマンドを含むことができる。コマンドは、UAV100を特定構成へ変形させるか、または現在の構成を維持させることができる。いくつかの実施形態では、UAV100の変形は、UAVの別の機能を対象としたユーザコマンドによって間接的にトリガされることができる。例えば、UAV100が着陸するためのユーザコマンドは、自動的にUAV100を着陸構成に変形させてもよい。随意に、カメラペイロードが画像を記録し始めるためのユーザコマンドは、本明細書で説明されるように、自動的にカメラの機能空間を増加させる構成にUAV100を変形させてもよい。

UAV100は、本明細書で説明される変形のうちの1つ以上を可能にするために好適である、変形可能なフレームアセンブリ20および中心体10の任意の構成を利用することができる。例えば、変形可能なフレームアセンブリ20の変形は、好適な作動アセンブリ(変形作動アセンブリとしても知られている)を介して、中心体10の駆動ユニット11によって作動させられることができる。駆動ユニット11および作動アセンブリは、中心体10の固定アセンブリ17に連結されることができる。UAV100の全ての変形可能なフレームアセンブリ20を同時に変形させるために、単一の駆動ユニットおよび作動アセンブリを使用されることができる。例えば、UAV100の複数のまたは全ての変形可能なフレームアセンブリ20を変形させるために、単一のモータまたは他の好適なアクチュエータを使用されることができる。代替として、変形可能なフレームアセンブリ20のそれぞれを別々に変形させるために、複数の駆動ユニットおよび作動アセンブリを使用されることができる。直流モータ(例えば、ブラシ付きまたはブラシレス)、交流モータ、ステッピングモータ、サーボモータ、および同等物等の任意の好適な駆動機構を、駆動ユニット11に使用されることができる。作動アセンブリは、UAV100を変形させるために、任意の好適な作動要素または作動要素の組み合わせを使用することができる。好適な作動機構の実施例は、歯車、シャフト、滑車、ねじ、ナット、スピンドル、ベルト、ケーブル、車輪、車軸、および同等物を含む。いくつかの実施形態では、作動アセンブリは、駆動ユニット11に対する線形往復運動で駆動ユニット11によって駆動される、線形アクチュエータを含むことができる。例えば、図2で図示されるように、作動アセンブリは、ねじ13およびナット15を含む、ねじおよびナット機構であり得る。ナット15は、ねじ13のシャフトを取り囲み、(例えば、ねじの螺合または締まり嵌めを介して)ねじ13に連結されることができる。駆動ユニット11は、ねじ13の一方の端部に添着されることができる。したがって、駆動ユニット11は、ねじ13の回転(例えば、時計回りまたは反時計回り)を駆動し、それにより、ナット15をねじ13の長さに沿って上または下に移動させることができる。

代替として、または組み合わせて、作動アセンブリは、ウォームおよびウォーム歯車(図示せず)を含む、ウォーム駆動機構を利用することができる。ウォームは、駆動ユニット11によって作動させられるウォームの回転が、ウォーム歯車の対応する回転を生じるように、ウォーム歯車に連結されることができる。ウォーム歯車は、ねじ13に連結されることができ、(例えば、ウォーム歯車の内部螺合を介して)ねじ13を駆動するように動作可能であり得る。有利には、本明細書で説明されるようなウォーム駆動機構の使用は、より円滑な駆動伝達を提供し、駆動の信頼性を向上させることができる。

固定アセンブリ17は、フレーム、半フレーム、または中空構造等の駆動ユニット11および作動アセンブリを収容するために好適な任意の構造であり得る。固定アセンブリ17は、ねじ13およびナット15によってほぼ二等分される六角アセンブリとして図1−4で描写されているが、固定アセンブリ17は、任意の好適な2次元または3次元形状であり得る。いくつかの実施形態では、固定アセンブリ17は、上部分171および下部分173を含み、上部分171は、駆動ユニット11の付近でねじ13の上端に連結されて配置され、下部分173は、駆動ユニット11から離れてねじ13の下端に連結される。随意に、上および下部分171、173は、ねじ13が(例えば、駆動ユニット11によって駆動されたときに)固定アセンブリ17に対して回転することができるように、好適な軸受(例えば、角度接触玉軸受)または回転継手でねじ13に連結されることができる。

変形可能なフレームアセンブリ20の任意の好適な構成を、上記で説明されるように、固定アセンブリ17、駆動ユニット11、および作動アセンブリの好適な実施形態と併せて使用されることができる。いくつかの実施形態では、図1−4で図示されるように、変形可能なフレームアセンブリ20はそれぞれ、一次シャフト21および二次シャフト23を含む。随意に、二次シャフト23は、一次シャフト21と平行に、またはほぼ平行に配列されることができる。作動アセンブリは、一次シャフト21および/または二次シャフト23に動作可能に連結されることができ、それにより、一次シャフト21および/または二次シャフト23の作動によって、変形可能なフレームアセンブリ20の変形を可能にする。

いくつかの実施形態では、一次シャフト21の近位端は、1つ以上のコネクタ27を用いて、作動アセンブリのナット15に連結される。例えば、2つのコネクタ27を、一次シャフト21の近位端の反対側に枢動可能に連結し、ナット15に固定して連結されることができる。コネクタ27は、曲線形状または直線形状等の任意の好適な幾何学形状を有することができる。一次シャフト21の近位端はまた、ねじ13と垂直に延在する継手211等によって、固定アセンブリ17に連結されることもできる。継手211は、一次シャフト21に枢動可能に連結し、駆動ユニット11の付近で固定アセンブリ17に固定して連結されることができる。したがって、変形可能なフレームアセンブリ20の各一次シャフト21は、継手211の周囲で中心体10に対して枢動することができる。さらに、ナット15がねじ13に沿って上または下に移動するにつれて、コネクタ27を通して一次シャフト21に及ぼされる、対応する力が、それぞれ中心体10に対して上向きまたは下向きに一次シャフト21を枢動させる。

二次シャフト23の近位端231は、(例えば、連結点175を通して)固定アセンブリ17の下部分173に連結されることができる。随意に、変形可能なフレームアセンブリ20の各二次シャフト23の近位端231は、連結点175で相互に連結される。近位端231は、二次シャフト23が中心体10に対して枢動することができるように、枢動可能に連結されることができる。

いくつかの実施形態では、一次シャフト21は、(例えば、作動アセンブリによって)一次シャフト21の作動が、二次シャフト23の対応する作動を生じるように、二次シャフト23に連結される。一次シャフト21および二次シャフト23は、相互に直接的に連結されるか、または相互に間接的に連結されることができる。例えば、一次シャフト21および二次シャフト23は、コネクタ25を通して相互に連結されることができる。コネクタ25は、例えば、2つの上端が一次シャフト21の遠位端に枢動可能に連結され、下端が二次シャフト23の遠位端233に枢動可能に連結されている、Y字形構造であり得る。Y字形コネクタ25は、増加した安定性を変形可能なフレームアセンブリ20に提供することができる。代替として、コネクタ25は、直線シャフト、曲線シャフト、および同等物等の一次シャフト21および二次シャフト23を連結するために好適な任意の形状であり得る。この構成で、一次シャフト21が(例えば、上記で説明されるようなナット15の作動によって駆動されて)中心体10に対して枢動するにつれて、コネクタ25によって二次シャフト23に及ぼされる力が、二次シャフト23の対応する枢動運動を生じさせる。

いくつかの実施形態では、クロスバー29が、一次シャフト21の遠位端に添着される。クロスバー29は、一次シャフト21および/またはねじ13と垂直な方向に延在することができる。一次シャフト21は、枢動連結器等の好適な連結器によって、(例えば、クロスバー29の中間点において)クロスバー29に連結されることができる。場合によっては、コネクタ25は、Y字形構造の上端の上に位置する好適な開口部を用いて、クロスバー29に連結される。クロスバー29は、推進ユニット30および支持部材40を載置するために使用されることができる。例えば、推進ユニット30および支持部材40は、クロスバー29の端部に、またはクロスバー29の任意の他の好適な部分において連結されることができる。

変形可能なフレームアセンブリ20および中心体10の要素は、任意の好適な幾何学形状で配列されてもよい。例えば、図3で図示されるように、変形可能なフレームアセンブリ20および中心体10は、平行四辺形または平行四辺形のような形状を形成することができる。この実施形態では、(例えば、その近位および遠位連結器の間で測定されるような)一次シャフト21の長さは、(例えば、その近位および遠位連結器の間で測定されるような)二次シャフト23の長さに等しいか、またはほぼ等しく、(例えば、その上または下連結器の間で測定されるような)コネクタ25の長さは、(例えば、ヒンジ211へのその連結器と連結点175との間で測定されるような)固定アセンブリ17の長さに等しいか、またはほぼ等しい。しかしながら、他の幾何学形状も使用されることができる。場合によっては、変形可能なフレームアセンブリ20の要素(例えば、一次シャフト21、二次シャフト23、コネクタ25)および中心体10(例えば、固定アセンブリ17、ねじ13)は、三角形、正方形、長方形、および他の多角形を形成するように連結されることができる。要素は、線形であり得、または要素のうちの1つ以上は、丸みを帯びた、湾曲、または曲線形状が形成されるように、湾曲し得る。

UAV100は、本明細書で説明される中心体10および変形可能なフレームアセンブリ20の要素を使用して変形させられることができる。いくつかの実施形態では、UAV100は、駆動ユニット11が外れ、ナット15が二次シャフト23の近位端231に最も近いねじ13の上の底部位置にある、第1の構成(例えば、離陸/着陸構成)を成すことができる。第1の構成では、変形可能なフレームアセンブリ20は、中心体10に対して下向きに角度を成し、それにより、支持部材40が表面に接触し、UAV100を支持することを可能にする。

UAV100を第2の構成(例えば、飛行構成)に変形させるために、駆動ユニット11は、第1の方向(例えば、時計回り)にねじ13の回転を駆動するようにオンにされることができる。結果として、ナット15は、駆動ユニット11に向かってねじ13に沿って上向きに移動し、それにより、一次シャフト21を上向きに枢動させる上向きの力を、コネクタ27を通して一次シャフト21に伝達する。一次シャフト21および二次シャフト23が、本明細書で以前に説明されたようにコネクタ25を用いて連結されると、二次シャフト23もまた、上向きに枢動させられ、中心体10に対する変形可能なアセンブリ20の垂直角が変化させられる。ナット15の移動は、いったんねじ13の上の最上位置に達すると止められ、それにより、変形可能なフレームアセンブリ20が中心体10に対して上向きに角度を成す、第2の構成でUAV100を維持する。

第2の構成では、変形可能なアセンブリ20の上向きの傾転が、中心体10の下の空間を増加させる。したがって、第2の構成は、本明細書で以前に説明されたように、中心体10の下に位置する機能的ペイロードのための機能空間を増加させることができる。

UAV100を第1の構成に戻すために、ナット15が駆動ユニット11から離れて下向きに移動するように、反対方向(例えば、反時計回り)に回転するようにねじ13を駆動するために、駆動ユニット11を使用されることができる。したがって、下向きの力が、コネクタ27を通して一次シャフト21に、後に、コネクタ25を通して二次シャフト23に及ぼされる。結果として、変形可能なフレームアセンブリ20は、表面上でUAV100を支持するように、中心体10に対して下向きに枢動させられる。

図5−10は、実施形態による、別の例示的な変形可能なUAV100aを図示する。UAV100aの設計原理は、UAV100のものと根本的に同一であり、本明細書で具体的に説明されていないUAV100aの任意の要素は、UAV100と同一であると仮定されることができる。UAV100aは、主に、固定アセンブリ17aの構造、ならびに一次および二次シャフト21a、23aの配列において、UAV100とは異なる。

いくつかの実施形態では、UAV100aの固定アセンブリ17aは、第1の側面171a、第2の側面173a、第3の側面175a、第4の側面177a、および第5の側面179aを有する、五角形を形成する。第1の側面171aは、第2の側面173aと垂直であり得、ねじ13の下端に連結されることができる。第3の側面175aは、第2の側面173aと垂直であり得、ねじ13の上端に連結されることができる。第4の側面177aは、第5の側面179aに対して鈍角で配向されることができ、第5の側面179aは、第1の側面171aに対して鈍角で配向されることができる。拡張部18は、例えば、第1の側面171aと平行に延在する方向に、第3の側面175aを伴って形成されることができる。拡張部18は、複数の界面181(例えば、カード界面)を含むことができる。界面181は、ペイロード(例えば、カメラまたはロボットアーム)またはバッテリを解放可能に連結するために使用されることができる。

いくつかの実施形態では、UAV100aは、それぞれ一次シャフト21aおよび二次シャフト23aを有する、一対の変形可能なフレームアセンブリを含む。各一次シャフト21aの近位端は、UAV100の構成と同様に、作動アセンブリおよび固定アセンブリ17aに連結されることができる。二次シャフト23bの近位端231aは、固定アセンブリ17aに、および固定アセンブリ17aの連結点172において相互に連結されることができる。連結点172は、第1および第2の側面171aおよび173aの交差点に位置するものとして図6で描写されているが、連結点172は、固定アセンブリ17aの任意の好適な部分の上に位置することができる。

一次シャフト21aおよび二次シャフト23aは、コネクタ25aによって相互に連結されることができる。UAV100の実施形態と同様に、コネクタ25aはまた、推進ユニットおよび/または支持部材を載置するためのクロスバーに枢動可能に連結されることもできる。この実施形態では、一次シャフト21aの遠位端は、コネクタ25aの上端に連結され、二次シャフト23aの遠位端233aは、コネクタの下端251に連結される。二次シャフト23aの遠位端233aが、一次シャフト21aの遠位端の一側面にオフセットされるように、下端251は、コネクタ25aの中心線からオフセットされ、例えば、コネクタ25aの角に位置付けされることができる。場合によっては、遠位端233aは、一次シャフト21aの一側面上に位置付けられ、近位端231aは、反対の側面上に位置付けられ、それにより、一次シャフト21aおよび二次シャフト23aを相互に対して水平に傾斜させる。一次シャフト21aおよび二次シャフト23aは、(例えば、図7および10で描写されるように)依然として垂直面に対して平行であり得る。この傾斜構成は、一次シャフト21aと二次シャフト23aとの間の垂直距離を減少させ、それにより、UAV100aのより小型の設計を可能にする。

UAV100と同様に、UAV100aの変形可能なフレームアセンブリおよび中心体は、平行四辺形または平行四辺形のような形状を形成することができる。この実施形態では、(例えば、その近位および遠位連結器の間で測定されるような)一次シャフト21aの長さは、(例えば、その近位および遠位連結器の間で測定されるような)二次シャフト23aの長さに等しいか、またはほぼ等しく、(例えば、その上または下連結器の間で測定されるような)コネクタ25aの長さは、(例えば、一次シャフト21aへのその連結器と連結点172との間で測定されるような)固定アセンブリ17の長さに等しいか、またはほぼ等しい。しかしながら、本明細書で以前に説明されたように、他の好適な幾何学形状も使用されることができる。

UAV100aは、UAV100と同様に変形させられることができ、本明細書で具体的に説明されていな変形の任意の側面は、UAV100と同一であると仮定されることができる。要するに、UAV100aの作動アセンブリは、中心体に対して上向きに角度を成す(例えば、図5、7)か、または中心体に対して下向きに角度を成す(例えば、図8−10)ように、連結された一次および二次シャフト21aおよび23aを作動させることができる。連結されたペイロードの機能空間を増加させるために、上向きの構成を使用されることができる一方で、表面上に静置するときに支持をUAV100aに提供するために、下向きの構成を使用されることができる。

図11−14は、実施形態による、別の例示的な変形可能なUAV100bを図示する。UAV100bの設計原理は、UAV100のものと根本的に同一であり、本明細書で具体的に説明されていないUAV100bの任意の要素は、UAV100と同一であると仮定されることができる。UAV100bは、主に固定アセンブリ17bの構造、ならびに一次および二次シャフト21b、23bの配列において、UAV100とは異なる。具体的には、UAV100bの各変形可能なフレームアセンブリ20bは、三角柱または三角柱のような形状を形成するように配列されることができる、一次シャフト21bおよび2つの二次シャフト23bを含む。

いくつかの実施形態では、固定アセンブリ17bは、最上側面171b、底側面173b、および対向外側面175bを有する、ほぼ長方形のアセンブリを形成する。一対の一次シャフト21bのそれぞれの近位端は、固定アセンブリ17bに、または(例えば、連結点177bにおいて)最上側面171bにおいて相互に枢動可能に連結されることができる。近位端はまた、UAV100に関して本明細書で以前に説明されたように、1つ以上のコネクタによって固定アセンブリ17b内で作動アセンブリに連結されることもできる。

二次シャフト23bの近位端231bは、外側面175bを接合する、底側面173bの2つの端部において固定アセンブリ17b内に位置する連結点179bにおいて等、固定アセンブリ17bの任意の好適な部分にそれぞれ枢動可能に連結されることができる。いくつかの実施形態では、各一対の二次シャフト23bの近位端231bは、対応する一次シャフト21bの近位端の反対側で対称に位置する。

各一次シャフト21bは、コネクタ25bおよびクロスバー29を用いて、対応する一対の二次シャフト23bに連結される。コネクタ25bは、コネクタ25bの長さおよび幅が固定アセンブリ17bの対応する長さおよび幅よりも小さい、ほぼ長方形であり得る。コネクタ25bは、底側面251b、および2つの平行な対向外側面253bを含むことができる。外側面253bは、底側面251bと垂直な方向に沿って上向きに延在することができる。コネクタ25bは、外側面253bの上向きの端部の上に位置するリング255bを通過する、クロスバー29に枢動可能に連結されることができる。一次シャフト21bの遠位端は、例えば、リング255bの間でクロスバー29の一部分の上に載置されたヒンジ291を用いて、クロスバー29bに枢動可能に連結されることができる。二次シャフト23bの遠位端233bは、底側面251bの端部にそれぞれ枢動可能に連結されることができる。いくつかの実施形態では、各一対の二次シャフト23bの遠位端233bは、対応する一次シャフト21bの遠位端の反対側で対称に位置する。遠位端233bの間の分離が、近位端231bの間の分離よりも小さいように、底側面251bの長さは、底側面173bの長さよりも小さくあり得る。代替として、二次シャフト23bの遠位および近位端233b、231bの間の分離が等しいか、またはほぼ等しいように、長さは、等しいか、またはほぼ等しくあり得る。

クロスバー29は、推進ユニットおよび/または支持部材を載置するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、クロスバー29は、コネクタ25bの底側面251bと平行である。随意に、補強棒293が、コネクタ25bの外側面253bを通過して、クロスバー29の下でそれと平行に位置することができる。補強棒293の端部は、クロスバー29のそれぞれの端部の上に載置された推進ユニットに連結されることができ、それにより、推進ユニットのための安定性および支持を増加させる。

UAV100と同様に、UAV100bの変形可能なフレームアセンブリおよび中心体は、平行四辺形または平行四辺形のような形状を形成することができる。この実施形態では、(例えば、その近位および遠位連結器の間で測定されるような)一次シャフト21bの長さは、(例えば、その近位および遠位連結器の間で測定されるような)二次シャフト23bの長さに等しいか、またはほぼ等しく、(例えば、その上または下連結器の間で測定されるような)コネクタ25bの長さは、(例えば、連結点177bおよび179bの間で測定されるような)固定アセンブリ17の長さに等しいか、またはほぼ等しい。しかしながら、本明細書で以前に説明されたように、他の好適な幾何学形状も使用されることができる。

UAV100bは、UAV100と同様に変形させられることができ、本明細書で具体的に説明されていな変形の任意の側面は、UAV100と同一であると仮定されることができる。要するに、UAV100bの作動アセンブリは、中心体に対して上向きまたは下向きに角度を成すように、連結された一次および二次シャフト21bおよび23bを作動させることができる。連結されたペイロードの機能空間を増加させるために、上向きの構成を使用されることができる一方で、表面上に静置するときに支持をUAV100aに提供するために、下向きの構成を使用されることができる(例えば、図11、13、および14)。

本明細書で説明される変形可能な航空機のうちのいずれかの好適な要素は、任意の他の実施形態からの好適な要素と組み合わせられ、または置換されてもよい。本明細書で説明される変形可能な航空機の要素は、可撓性要素または剛性要素であってもよく、任意の好適な材料または材料の組み合わせを使用して製造されることができる。好適な材料は、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウム)、プラスチック(例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン)、木材、複合材料(例えば、炭素繊維)、および同等物を含むことができる。変形可能な航空機の材料は、強度、重量、耐久性、剛性、費用、加工特性、および他の性質のうちの1つ以上に基づいて選択されることができる。本明細書で説明される要素の間の連結器は、締まり嵌め、隙間嵌め、中間嵌め、およびそれらの好適な組み合わせを伴ってもよい。枢動連結器は、玉軸受、ヒンジ、および他の好適な回転継手を含むことができる。固定連結器は、釘、ねじ、ボルト、クリップ、紐、および同等物等の1つ以上の締結具を利用してもよい。いくつかの実施形態では、材料および連結器は、安定性を増進し、動作中に変形可能な航空機の振動を低減させるように構成されることができる。

本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法は、多種多様の可動オブジェクトに適用されることができる。前述のように、航空機の本明細書での任意の説明は、任意の可動オブジェクトに適用され、使用されてもよい。本発明の可動オブジェクトは、空中(例えば、固定翼航空機または回転翼航空機)、水中(例えば、船または潜水艦)、地上(例えば、動力車または列車)、地下(例えば、地下鉄)、宇宙空間(例えば、宇宙飛行機、衛星、または宇宙探査機)、またはこれらの環境の任意の組み合わせ等の任意の好適な環境内で移動するように構成されることができる。可動オブジェクトは、6自由度(例えば、平行移動の3自由度および回転の3自由度)に対して環境内で自由に移動することが可能であり得る。代替として、可動オブジェクトの移動は、所定の経路、進路、または配向によって等、1つ以上の自由度に対して制約されることができる。移動は、エンジンまたはモータ等の任意の好適な作動機構によって作動させられることができる。可動オブジェクトの作動機構は、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風力エネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、またはそれらの任意の好適な組み合わせ等の任意の好適なエネルギー源によって動力供給されることができる。

場合によっては、可動オブジェクトは、車両であり得る。航空機に加えて、好適な車両は、水上車両、宇宙船、または地上車両を含んでもよい。本明細書で開示されるシステム、デバイス、および方法は、表面(例えば、海底等の水中表面、小惑星等の地球外表面)から離陸すること、および表面上に着陸することが可能な任意の車両に使用されることができる。車両は、空中で、水上または水中で、宇宙空間で、あるいは地上または地下で自走式である等、自走式であり得る。自走式車両は、1つ以上のエンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、回転翼、プロペラ、羽根、ノズル、またはそれらの任意の好適な組み合わせを含む、推進システム等の推進システムを利用することができる。

本開示の航空機は、固定翼航空機(たとえば、飛行機、グライダー)、回転翼航空機(例えば、ヘリコプター、回転翼機)、固定翼および回転翼の両方を有する航空機、またはいずれも持たない航空機(例えば、小型飛行船、熱気球)を含むことができる。航空機は、6自由度(例えば、平行移動の3自由度および回転の3自由度)に対して環境内で自由に移動することが可能であり得る。代替として、航空機の移動は、所定の経路または進路によって等、1つ以上の自由度に対して制約されることができる。移動は、エンジンまたはモータ等の任意の好適な作動機構によって作動させられることができる。いくつかの実施形態では、航空機は、自走式航空機であり得る。自走式航空機は、本明細書で以前に説明されたように、推進システムによって駆動されることができる。推進システムは、航空機が表面から離陸し、表面上に着陸し、その現在の位置および/または配向を維持し(例えば、ホバリングし)、配向を変化させ、および/または位置を変化させることを可能にするために、使用されることができる。

例えば、推進システムは、1つ以上の回転翼を含むことができる。回転翼は、中央シャフトに添着された1つ以上の羽根(例えば、1つ、2つ、3つ、4つ以上の羽根)を含むことができる。羽根は、中央シャフトの周囲で対称または非対称に配置されることができる。羽根は、好適なモータまたはエンジンによって駆動されることができる、中央シャフトの回転によって旋回させられることができる。羽根は、時計回りおよび/または反時計回りに回転するように構成されることができる。回転翼は、水平回転翼(水平回転面を有する回転翼を指し得る)、垂直に配向された回転翼(垂直回転面を有する回転翼を指し得る)、または水平および垂直位置の間の中間角度で傾転された回転翼であり得る。いくつかの実施形態では、水平に配向された回転翼は、回転して揚力を航空機に提供してもよい。垂直に配向された回転翼は、回転して推力を航空機に提供してもよい。水平および垂直位置の間の中間角度で配向された回転翼は、回転して、揚力および推力の両方を航空機に提供してもよい。1つ以上の回転翼は、別の回転翼の回転によって生じさせられるトルクに対抗するトルクを提供するために使用されてもよい。

航空機は、ユーザによって遠隔で制御されるか、または航空機内あるいは上の乗員によって局所的に制御されることができる。いくつかの実施形態では、航空機は、UAVである。UAVには、航空機の機内に乗員がいなくてもよい。航空機は、人間または自律制御システム(例えば、コンピュータ制御システム)、あるいはそれらの任意の好適な組み合わせによって制御されることができる。航空機は、人工知能を伴って構成されたロボット等の自律または半自律ロボットであり得る。

航空機は、任意の好適なサイズおよび/または寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、航空機は、航空機内または上に人間の乗員を有するためのサイズおよび/または寸法であってもよい。代替として、航空機は、航空機内または上に人間の乗員を有することが可能であるものよりも小さいサイズおよび/または寸法であってもよい。航空機は、人間によって持ち上げられるか、または運搬されるために好適なサイズおよび/または寸法であってもよい。代替として、航空機は、人間によって持ち上げられるか、または運搬されるために好適なサイズおよび/または寸法より大きくてもよい。場合によっては、航空機は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10m以下の最大寸法(例えば、長さ、幅、高さ、直径、対角線)を有してもよい。最大寸法は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10m以上であってもよい。例えば、航空機の反対の回転翼のシャフト間の距離は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10m以下であってもよい。代替として、反対の回転翼のシャフト間の距離は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10m以上であってもよい。

いくつかの実施形態では、航空機は、100cm×100cm×100cm未満、50cm×50cm×30cm未満、または5cm×5cm×3cm未満の体積を有してもよい。航空機の全体積は、約1cm³、2cm³、5cm³、10cm³、20cm³、30cm³、40cm³、50cm³、60cm³、70cm³、80cm³、90cm³、100cm³、150cm³、200cm³、300cm³、500cm³、750cm³、1000cm³、5000cm³、10,000cm³、100,000cm³、1m³、または10m³以下であってもよい。逆に、航空機の全体積は、約1cm³、2cm³、5cm³、10cm³、20cm³、30cm³、40cm³、50cm³、60cm³、70cm³、80cm³、90cm³、100cm³、150cm³、200cm³、300cm³、500cm³、750cm³、1000cm³、5000cm³、10,000cm³、100,000cm³、1m³、または10m³以上であってもよい。

いくつかの実施形態では、航空機は、約32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²、または5cm²以下の設置面積(航空機によって包含される側方断面積を指し得る)を有してもよい。逆に、設置面積は、約32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²、または5cm²以上であってもよい。

場合によっては、航空機は、1000kgに満たない重さがあってもよい。航空機の重量は、約1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg、または0.01kg以下であってもよい。逆に、重量は、約1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg、または0.01kg以上であってもよい。

いくつかの実施形態では、航空機は、航空機によって運搬される積み荷に対して小さくあり得る。積み荷は、以下でさらに詳細に説明されるように、ペイロードおよび/またはキャリアを含んでもよい。いくつかの実施例では、積み荷の重量に対する航空機の重量の比は、約1:1より大きく、それ未満、またはそれに等しくあり得る。場合によっては、積み荷の重量に対する航空機の重量の比は、約1:1より大きく、それ未満、またはそれに等しくあり得る。随意に、積み荷の重量に対するキャリアの重量の比は、約1:1より大きく、それ未満、またはそれに等しくあり得る。所望される場合、積み荷の重量に対する航空機の重量の比は、1:2、1:3、1:4、1:5、1:10、またはさらにそれ以下であってもよい。逆に、積み荷の重量に対する航空機の重量の比はまた、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、またはさらにそれより大きくあり得る。

いくつかの実施形態では、航空機は、低いエネルギー消費量を有してもよい。例えば、航空機は、約5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h未満、またはそれ以下を使用してもよい。場合によっては、航空機のキャリアは、低いエネルギー消費量を有してもよい。例えば、キャリアは、約5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h未満、またはそれ以下を使用してもよい。随意に、航空機のペイロードは、約5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h未満、またはそれ以下等の低いエネルギー消費量を有してもよい。

いくつかの実施形態では、航空機は、積み荷を運搬するように構成されることができる。積み荷は、乗客、貨物、機器、器具、および同等物のうちの1つ以上を含むことができる。積み荷は、筐体内に提供されることができる。筐体は、航空機の筐体とは別個であり得るか、または航空機用の筐体の一部であってもよい。代替として、積み荷に筐体を提供されることができる一方で、航空機は筐体を持たない。代替として、積み荷の複数部分または積み荷全体を筐体内に提供されることができる。積み荷は、航空機に対して堅く固定されることができる。随意に、積み荷は、航空機に対して移動可能(例えば、航空機に対して平行移動可能または回転可能)であり得る。

いくつかの実施形態では、積み荷は、ペイロードを含む。ペイロードは、いなかなる動作または機能も果たさないように構成されることができる。代替として、ペイロードは、機能的ペイロードとしても知られている、動作または機能を果たすように構成されるペイロードであり得る。例えば、ペイロードは、1つ以上の標的を調査するための1つ以上のセンサを含むことができる。画像捕捉デバイス(例えば、カメラ)、音声捕捉デバイス(例えば、パラボラマイクロホン)、赤外線撮像デバイス、または紫外線撮像デバイス等の任意の好適なセンサをペイロードに組み込むことができる。センサは、静的センサデータ(例えば、写真)または動的センサデータ(例えば、ビデオ)を提供することができる。いくつかの実施形態では、センサは、ペイロードの標的のセンサデータを提供する。代替として、または組み合わせて、ペイロードは、信号を1つ以上の標的に提供するための1つ以上のエミッタを含むことができる。照明源または音源等の任意の好適なエミッタを使用されることができる。いくつかの実施形態では、ペイロードは、航空機から遠隔にあるモジュールと通信するため等に1つ以上の送受信機を含む。随意に、ペイロードは、環境または標的と相互作用するように構成されることができる。例えば、ペイロードは、ロボットアーム等のオブジェクトを操作することが可能なツール、器具、または機構を含むことができる。

随意に、積み荷は、キャリアを含むことができる。キャリアは、ペイロードのために提供されることができ、ペイロードは、直接的(例えば、航空機に直接接触する)または間接的(例えば、航空機に接触しない)のいずれかで、キャリアを介して航空機に連結されることができる。逆に、ペイロードは、キャリアを必要とすることなく航空機上に載置されることができる。ペイロードは、キャリアと一体的に形成されることができる。代替として、ペイロードは、キャリアに解放可能に連結されることができる。いくつかの実施形態では、ペイロードは、1つ以上のペイロード要素を含むことができ、ペイロード要素のうちの1つ以上は、上記で説明されるように、航空機および/またはキャリアに対して移動可能であり得る。

キャリアは、航空機と一体的に形成されることができる。代替として、キャリアは、航空機に解放可能に連結されることができる。キャリアは、直接的または間接的に航空機に連結されることができる。キャリアは、支持をペイロードに提供する(例えば、ペイロードの重量の少なくとも一部を運搬する)ことができる。キャリアは、ペイロードの移動を安定させること、および/または方向付けることが可能である好適な載置構造(例えば、ジンバルプラットフォーム)を含むことができる。いくつかの実施形態では、キャリアは、航空機に対してペイロードの状態(例えば、位置および/または配向)を制御するように適合されることができる。例えば、キャリアは、航空機の移動にかかわらず、ペイロードが好適な参照フレームに対してその位置および/または配向を維持するように、航空機に対して(例えば、1、2、または3平行移動度、および/または1、2、または3回転度に対して)移動するように構成されることができる。参照フレームは、固定された参照フレーム(例えば、周囲環境)であり得る。代替として、参照フレームは、移動参照フレーム(例えば、航空機、ペイロード標的)であり得る。

いくつかの実施形態では、キャリアは、キャリアおよび/または航空機に対するペイロードの移動を可能にするように構成されることができる。移動は、(例えば、1、2、または3つの軸に沿った)最大で3自由度に対する平行移動、または(例えば、1、2、または3つの軸の周囲の)最大で3自由度に対する回転、あるいはそれらの任意の好適な組み合わせであり得る。

場合によっては、キャリアは、キャリアフレームアセンブリおよびキャリア作動アセンブリを含むことができる。キャリアフレームアセンブリは、構造支持をペイロードに提供することができる。キャリアフレームアセンブリは、個々のキャリアフレーム構成要素を含むことができ、そのうちのいくつかは、相互に対して移動可能であり得る。キャリア作動アセンブリは、個々のキャリアフレーム構成要素の移動を作動させる、1つ以上のアクチュエータ(例えば、モータ)を含むことができる。アクチュエータは、同時に複数のフレーム構成要素の移動を可能にすることができるか、または一度に単一のキャリアフレーム構成要素の移動を可能にするように構成されてもよい。キャリアフレーム構成要素の移動は、ペイロードの対応する移動を生じることができる。例えば、キャリア作動アセンブリは、1つ以上の回転軸(例えば、ロール軸、ピッチ軸、またはヨー軸)の周囲で1つ以上のキャリアフレーム構成要素の回転を作動させることができる。1つ以上のキャリアフレーム構成要素の回転は、ペイロードを航空機に対して1つ以上の回転軸の周囲で回転させることができる。代替として、または組み合わせて、キャリア作動アセンブリは、1つ以上の平行移動軸に沿って1つ以上のキャリアフレーム構成要素の平行移動を作動させ、それにより、航空機に対して1つ以上の対応する軸に沿ったペイロードの平行移動を生じることができる。

いくつかの実施形態では、固定された参照フレーム(例えば、周辺環境)および/または相互に対する航空機、キャリア、およびペイロードの移動は、端末によって制御されることができる。端末は、航空機、キャリア、および/またはペイロードから遠い場所にある遠隔制御デバイスであり得る。端末は、支持プラットフォームの上に配置されるか、またはそれに添着されることができる。代替として、端末は、手持ち式または装着型デバイスであり得る。例えば、端末は、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロホン、またはそれらの好適な組み合わせを含むことができる。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、またはディスプレイ等のユーザインターフェースを含むことができる。(例えば、端末の移動、場所、または傾転を介して)端末と相互作用するために、手動で入力されたコマンド、音声制御、ジェスチャ制御、または位置制御等の任意の好適なユーザ入力を使用されることができる。

端末はまた、航空機、キャリア、および/またはペイロードの任意の好適な状態を制御するために使用されることもできる。例えば、端末は、相互からおよび/または相互への固定参照に対する航空機、キャリア、および/またはペイロードの位置および/または配向を制御するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、端末は、キャリアの作動アセンブリ、ペイロードのセンサ、またはペイロードのエミッタ等の航空機、キャリア、および/またはペイロードの個々の要素を制御するために使用されることができる。端末は、航空機、キャリア、またはペイロードのうちの1つ以上と通信するように適合される、無線通信デバイスを含むことができる。

端末は、航空機、キャリア、および/またはペイロードの情報を視認するための好適な表示ユニットを含むことができる。例えば、端末は、位置、平行移動速度、平行移動加速度、配向、角速度、角加速度、またはそれらの任意の好適な組み合わせに関する航空機、キャリア、および/またはペイロードの情報を表示するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、端末は、機能的ペイロードによって提供されるデータ(例えば、カメラまたは他の画像捕捉デバイスによって記録される画像)等のペイロードによって提供される情報を表示することができる。

図15は、実施形態による、キャリア202およびペイロード204を含む航空機200を図示する。代替として、ペイロード204は、キャリア202を必要とすることなく航空機200上に提供されてもよい。航空機200は、推進機構206と、感知システム208と、送受信機210とを含んでもよい。推進機構206は、本明細書で以前に説明されたように、回転翼、プロペラ、羽根、エンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、またはノズルのうちの1つ以上を含むことができる。航空機は、1つ以上、2つ以上、3つ以上、または4つ以上の推進機構を有してもよい。推進機構は、全て同一の種類であってもよい。代替として、1つ以上の推進機構は、異なる種類の推進機構であり得る。いくつかの実施形態では、推進機構206は、航空機200のいかなる水平移動も必要とすることなく(例えば、滑走路を進むことなく)航空機200が表面から垂直に離陸すること、または表面上に垂直に着陸することを可能にすることができる。随意に、推進機構206は、航空機200が特定位置および/または配向において空中でホバリングすることを可能にするように動作可能であり得る。

例えば、航空機200は、揚力および/または推力を航空機に提供することができる、複数の水平に配向された回転翼を有することができる。複数の水平に配向された回転翼は、垂直離陸、垂直着陸、およびホバリング能力を航空機200に提供するように作動させられることができる。いくつかの実施形態では、水平に配向された回転翼のうちの1つ以上が、時計回り方向に回転してもよい一方で、水平回転翼のうちの1つ以上は、反時計回り方向に回転してもよい。例えば、時計回りの回転翼の数は、反時計回りの回転翼の数に等しくあり得る。水平に配向された回転翼のそれぞれの回転速度は、各回転翼によって生じさせられる揚力および/または推力を制御し、それにより、(例えば、最大で3平行移動度および最大で3回転度に対して)航空機200の空間的配置、速度、および/または加速度を調整するために、独立して変化させられることができる。

感知システム208は、(例えば、最大で3平行移動度および最大で3回転度に対して)航空機200の空間的配置、速度、および/または加速度を感知し得る、1つ以上のセンサを含むことができる。1つ以上のセンサは、全地球測位システム(GPS)センサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、または画像センサを含むことができる。感知システム208によって提供される感知データは、(例えば、以下で説明されるように、好適な処理ユニットおよび/または制御モジュールを使用して)航空機200の空間的配置、速度、および/または向を制御するために使用されることができる。代替として、感知システム208は、気象条件、潜在的な障害物への近接性、地理的特徴の場所、人工構造の場所、および同等物等の航空機を包囲する環境に関するデータを提供するために使用されることができる。

送受信機210は、無線信号216を介した、送受信機214を有する端末212との通信を可能にする。いくつかの実施形態では、通信は、端末212が、制御コマンドを航空機200、キャリア202、およびペイロード204のうちの1つ以上に提供し、航空機200、キャリア202、およびペイロード204のうちの1つ以上から情報(例えば、航空機、キャリア、またはペイロードの位置および/または運動情報、ペイロードカメラによって捕捉される画像データ等のペイロードによって感知されるデータ)を受信する、双方向通信を含むことができる。場合によっては、端末からの制御コマンドは、航空機、キャリア、および/またはペイロードの相対位置、移動、作動、または制御のための命令を含んでもよい。例えば、制御コマンドは、(例えば、推進機構206の制御を介した)航空機の場所および/または配向の修正、あるいは(例えば、キャリア202の制御を介した)航空機に対するペイロードの移動をもたらしてもよい。端末からの制御コマンドは、カメラまたは他の画像捕捉デバイスの動作の制御等のペイロードの制御をもたらしてもよい(例えば、静止画像または動画を撮影する、ズームインまたはアウトする、スイッチをオンまたはオフにする、撮像モードを切り替える、画像解像度を変更する、焦点を変更する、被写界深度を変更する、露光時間を変更する、視野角または視野を変更する)。場合によっては、航空機、キャリア、および/またはペイロードからの通信は、(例えば、感知システム208の、またはペイロード204の)1つ以上のセンサからの情報を含んでもよい。通信は、1つ以上の異なる種類のセンサ(例えば、GPSセンサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、または画像センサ)からの感知された情報を含んでもよい。そのような情報は、航空機、キャリア、および/またはペイロードの位置(例えば、場所、配向)、移動、または加速度に関してもよい。ペイロードからのそのような情報は、ペイロードによって捕捉されるデータ、またはペイロードの感知された状態を含んでもよい。端末212によって伝送されて提供される制御コマンドは、航空機200、キャリア202、またはペイロード204のうちの1つ以上の状態を制御するように構成されることができる。代替として、または組み合わせて、キャリア202およびペイロード204はまた、端末が、航空機200、キャリア202、およびペイロード204のそれぞれと独立して通信し、それを制御することができるように、端末212と通信するように構成される送受信機を含むこともできる。

図16は、実施形態による、航空機を制御するためのシステム300のブロック図としての概略図である。システム300は、本明細書で開示されるシステム、デバイス、および方法の任意の好適な実施形態と組み合わせで使用されることができる。システム300は、感知モジュール302と、処理ユニット304と、非一過性のコンピュータ可読媒体306と、制御モジュール308と、通信モジュール310とを含むことができる。

感知モジュール302は、異なる方法で航空機に関する情報を収集する、異なる種類のセンサを利用することができる。異なる種類のセンサは、異なる種類の信号または異なる発信源からの信号を感知してもよい。例えば、センサは、慣性センサ、GPSセンサ、近接センサ(例えば、ライダ)、または視覚/画像センサ(例えば、カメラ)を含むことができる。感知モジュール302は、複数のプロセッサを有する処理ユニット304に動作可能に連結されることができる。いくつかの実施形態では、感知モジュールは、感知データを好適な外部デバイスまたはシステムに直接伝送するように構成される、伝送モジュール312(例えば、Wi−Fi画像伝送モジュール)に動作可能に連結されることができる。例えば、伝送モジュール312は、感知モジュール302のカメラによって捕捉される画像を遠隔端末に伝送するために使用されることができる。

処理ユニット304は、プログラム可能なプロセッサ(例えば、中央処理装置(CPU))等の1つ以上のプロセッサを有することができる。処理ユニット304は、非一過性のコンピュータ可読媒体306に動作可能に連結されることができる。非一過性のコンピュータ可読媒体306は、1つ以上のステップを行うために処理ユニット304によって実行可能である、論理、コード、および/またはプログラム命令を記憶することができる。非一過性のコンピュータ可読媒体は、1つ以上のメモリユニット(例えば、SDカード、ランダムアクセスメモリ(RAM)等の可撤性媒体または外部記憶装置)を含むことができる。いくつかの実施形態では、感知モジュール302からのデータは、非一過性のコンピュータ可読媒体306のメモリユニットに直接伝達され、その内側に記憶されることができる。非一過性のコンピュータ可読媒体306のメモリユニットは、本明細書で説明される方法の任意の好適な実施形態を行うように処理ユニット304によって実行可能である、論理、コード、および/またはプログラム命令を記憶することができる。例えば、処理ユニット304は、感知モジュールによって生成される感知データを処理ユニット304の1つ以上のプロセッサに分析させる、命令を実行するように構成されることができる。メモリユニットは、処理ユニット304によって処理される、感知モジュールからの感知データを記憶することができる。いくつかの実施形態では、非一過性のコンピュータ可読媒体306のメモリユニットは、処理ユニット304によって生成された処理結果を記憶するために使用されることができる。

いくつかの実施形態では、処理ユニット304は、航空機の状態を制御するように構成される制御モジュール308に動作可能に連結されることができる。例えば、制御モジュール308は、航空機の推進機構を制御して、6自由度に対して可動オブジェクトの空間的配置、速度、および/または加速度を調整するように構成されることができる。代替として、または組み合わせて、制御モジュール308は、キャリア、ペイロード、または感知モジュールの状態のうちの1つ以上を制御することができる。

処理ユニット304は、1つ以上の外部デバイス(例えば、端末、表示デバイス、または他の遠隔コントローラ)からデータを伝送および/または受信するように構成される通信モジュール310に動作可能に連結されることができる。有線通信または無線通信等の任意の好適な通信の手段を使用されることができる。例えば、通信モジュール310は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、広域ネットワーク(WAN)、赤外線、無線、WiFi、ピアツーピア(P2P)ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信、および同等物のうちの1つ以上を利用することができる。随意に、電波塔、衛星、または移動局等の中継局を使用されることができる。無線通信は、近接性依存型または近接性独立型であり得る。いくつかの実施形態では、見通し線が、通信のために必要とされる場合もあり、必要とされない場合もある。通信モジュール310は、感知モジュール302からの感知データ、処理ユニット304によって生成された処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔コントローラからのユーザコマンド、および同等物のうちの1つ以上を伝送および/または受信することができる。

システム300の構成要素は、任意の好適な構成で配列されることができる。例えば、システム300の構成要素のうちの1つ以上は、航空機、キャリア、ペイロード、端末、感知システム、または上記のうちの1つ以上と通信している付加的な外部デバイスの上に位置することができる。加えて、図16は、単一の処理ユニット304および単一の非一過性のコンピュータ可読媒体306を描写するが、当業者であれば、これは限定的であることを目的とせず、システム300は、複数の処理ユニットおよび/または非一過性のコンピュータ可読媒体を含むことができると理解するであろう。いくつかの実施形態では、複数の処理ユニットおよび/または非一過性のコンピュータ可読媒体のうちの1つ以上は、可動オブジェクト、キャリア、ペイロード、端末、感知モジュール、上記のうちの1つ以上と通信している付加的な外部デバイス、またはそれらの好適な組み合わせ等の異なる場所に位置することができるため、システム300によって行われる処理および/またはメモリ機能の任意の好適な側面は、前述の場所のうちの1つ以上で起こり得る。

本発明の好ましい実施形態が本明細書で示され、説明されているが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが当業者に明白となるであろう。多数の変形例、変更、および置換が、本発明から逸脱することなく、当業者に思い浮かぶであろう。本明細書で説明される本発明の実施形態の種々の代替案が、本発明を実践する際に採用されてもよいことを理解されたい。以下の請求項は、本発明の範囲を定義し、それにより、これらの請求項およびそれらの同等物の範囲内の方法および構造が対象となることが意図される。