(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人機（ＵＡＶ）を発射するための方法であって、
１つ以上のセンサを介して、前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出するステップと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根の回転により揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するように前記ＵＡＶを起動するステップと、を含み、
前記揚力及び前記推力のうち少なくとも１つを生成するステップは、前記ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに行われる、方法。
【請求項２】
前記検出するステップは、前記ＵＡＶに搭載されるセンサによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位置変化は、速度の変化、加速度の変化、前記ＵＡＶの配向の変化及び参照オブジェクトに対する場所の変化、から成る群より選択される１つの要素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記位置変化は、視覚センサ、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、磁力計、コンパス及び高度計のうち少なくとも１つによって検出される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記位置変化は、前記ＵＡＶを支持する支持体からの着脱によって引き起こされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記揚力及び前記推力のうち少なくとも１つを生成するステップは、前記少なくとも１つのセンサと通信する機内コントローラによって達成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＵＡＶは、回転翼航空機である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
無人機（ＵＡＶ）を発射するための方法であって、
１つ以上のセンサを介して、前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出するステップと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根の回転により揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するように前記ＵＡＶを起動するステップと、を含み、
前記ＵＡＶを起動するステップは、前記ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに行われる、方法。
【請求項９】
無人機（ＵＡＶ）を発射するための方法であって、
１つ以上のセンサを介して、前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出するステップと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根の回転により揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するように前記ＵＡＶを起動するステップと、を含み、
前記ＵＡＶは、１つ以上のセンサを有する保持部材を備え、
前記センサは、外部接触を検出する、方法。
【請求項１０】
無人機（ＵＡＶ）であって、
１つ以上の回転翼の羽根と、
前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出する１つ以上のセンサと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するコントローラと、
前記作動信号に応じて、前記１つ以上の回転翼の羽根を回転させて揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータは、前記ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに、前記揚力及び前記推力のうち少なくとも１つを生成する、ＵＡＶ。
【請求項１１】
前記１つ以上のセンサは、前記ＵＡＶに搭載される、請求項１０に記載のＵＡＶ。
【請求項１２】
前記位置変化は、速度の変化、加速度の変化、前記ＵＡＶの配向の変化及び参照オブジェクトに対する場所の変化、から成る群より選択される１つの要素を含む、請求項１０に記載のＵＡＶ。
【請求項１３】
前記位置変化は、視覚センサ、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、磁力計、コンパス及び高度計のうち少なくとも１つによって検出される、請求項１０に記載のＵＡＶ。
【請求項１４】
前記位置変化は、前記ＵＡＶを支持する支持体からの着脱によって引き起こされる、請求項１０に記載のＵＡＶ。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記少なくとも１つのセンサと通信する機内コントローラである、請求項１０に記載のＵＡＶ。
【請求項１６】
回転翼航空機である、請求項１０に記載のＵＡＶ。
【請求項１７】
無人機（ＵＡＶ）であって、
１つ以上の回転翼の羽根と、
前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出する１つ以上のセンサと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するコントローラと、
前記作動信号に応じて、前記１つ以上の回転翼の羽根を回転させて揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するアクチュエータと、を備え、
前記コントローラは、前記ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供する、ＵＡＶ。
【請求項１８】
無人機（ＵＡＶ）であって、
１つ以上の回転翼の羽根と、
前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出する１つ以上のセンサと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するコントローラと、
前記作動信号に応じて、前記１つ以上の回転翼の羽根を回転させて揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するアクチュエータと、
１つ以上のセンサを有する保持部材と、を備え、
前記センサは、外部接触を検出する、ＵＡＶ。
【請求項１９】
１つ以上のセンサを介して、無人機（ＵＡＶ）の位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出するステップと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根の回転により揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するように前記ＵＡＶを起動するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読媒体であって、
前記ＵＡＶを起動するステップは、前記ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに行われる、コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
無人機（ＵＡＶ）を発射させるためのシステムであって、
前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出する１つ以上のセンサと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するコントローラと、
前記作動信号に応じて、前記ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根を回転させて揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータは、前記ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに、前記揚力及び前記推力のうち少なくとも１つを生成する、システム。
【請求項２１】
無人機（ＵＡＶ）を発射させるためのシステムであって、
前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出する１つ以上のセンサと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するコントローラと、
前記作動信号に応じて、前記ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根を回転させて揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するアクチュエータと、を備え、
前記コントローラは、前記ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供する、システム。
【請求項２２】
無人機（ＵＡＶ）を発射させるためのシステムであって、
前記ＵＡＶの位置変化と、機械又は人間の手による前記ＵＡＶの解放と、を検出する１つ以上のセンサと、
前記検出された位置変化及び前記ＵＡＶの解放に応じて、前記ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するコントローラと、
前記作動信号に応じて、前記ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根を回転させて揚力及び推力のうち少なくとも１つを生成するアクチュエータと、
１つ以上のセンサを有する保持部材と、を備え、
前記センサは、外部接触を検出する、システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
長年にわたって、アマチュアおよびプロの両方のオペレータは、多重回転翼航空機を含む無人機（ＵＡＶ）の制御を習得するために何時間も練習および訓練に費やす必要がある。具体的には、着陸および離陸は、ＵＡＶの操作の２つの最も困難な側面のままである。そのような課題は、不均等な表面、強い風、およびＵＡＶの操作に影響を及ぼす他の環境要因に遭遇したときに悪化する。したがって、簡略化または改良型方法、ならびに訓練または練習をあまり受けていないアマチュアＵＡＶユーザにとっても着陸および離陸をより容易にするであろう、ＵＡＶの新しい設計の必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明は、この必要性に対処し、関連利点も提供する。
【０００３】
一側面では、本発明は、無人機（ＵＡＶ）を発射する代替的な方法を提供する。一実施形態では、本方法は、（ａ）ＵＡＶの位置変化を検出するステップと、（ｂ）検出された位置変化に応答して、揚力および／または推力を生成するようにＵＡＶを起動するステップとを含む。
【０００４】
別の実施形態では、本発明は、視覚センサと、１つ以上の回転翼の羽根とを備える、無人回転翼機を発射する方法であって、（ａ）回転翼機によって、該回転翼機のオペレータによって生成される視覚信号を検出するステップと、（ｂ）検出された視覚信号に応答して、揚力および／または推力を生成するように１つ以上の回転翼の羽根を起動するステップとを含む、方法を提供する。
【０００５】
さらに別の実施形態では、本発明は、１つ以上の回転翼の羽根と、手による該回転翼機のグリップの解放を検出するように構成される少なくとも１つのセンサとを備える、無人回転翼機を発射するための方法であって、（ａ）センサによって、該手によるグリップの解放を検出するステップと、（ｂ）グリップの検出された解放に応答して、回転翼機の１つ以上の回転翼の羽根を作動させて揚力および／または推力を生成するように起動信号を生成するステップとを含む、方法を提供する。
【０００６】
開示された方法のうちのいずれかを実践する際に、検出される位置変化として、速度の変化、加速度の変化、ＵＡＶの配向の変化、および参照オブジェクトに対する場所の変化から成る群より選択される、１つの要素を含む。いくつかの実施形態では、位置変化は、ＵＡＶを支持する支持体からの着脱によって引き起こされる。所望される場合、支持体は、制限ではないが人体（例えば、人間の手）を含む、機械本体または生物の身体の一部であり得る。いくつかの実施形態では、位置変化は、視覚センサ、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、磁力計、コンパス、または高度計によって検出される。所望される場合、センサは、ＵＡＶの機内または機外にあるカメラである。いくつかの実施形態では、センサは、機内または機外に位置するカメラを含むが、それに限定されない、視覚センサである。機外センサを選択するとき、センサは、ＵＡＶのコントローラと通信して、揚力および／または推力をもたらすＵＡＶの起動を達成するように構成されてもよい。
【０００７】
いくつかの実施形態では、視覚信号の検出は、人体のジェスチャまたは運動を検出するステップを伴うことができる。
【０００８】
いくつかの実施形態では、手（例えば、機械または人間の手）によるＵＡＶのグリップの解放を検出するステップは、アーチ形軌道で運動を始めること、空中に投げ上げること、空中に投げ出すこと、および該回転翼機を後退させること、または地面に向かって落下させることのうちの１つ以上をもたらす。解放は、ＵＡＶの任意の部分を解放することによって達成することができる。ＵＡＶの外部構造構成要素に応じて、解放は、ＵＡＶ上のフック、ロッド、ロープ、突起、穴、着陸脚、構造拡張部、またはループの解放を伴うことができる。解放の検出は、制限ではないが、触覚センサ、圧力センサ、温度センサ、光センサ、および磁石を含む、センサのうちの１つ以上によって行うことができる。
【０００９】
ＵＡＶを発射するための対象方法のうちのいずれかを実践する際に、検出された位置変化、視覚信号、および／またはＵＡＶのグリップの解放が、揚力および／または推力をもたらす、ＵＡＶの起動をトリガしてもよい。いくつかの実施形態では、揚力および／または推力は、位置変化、視覚信号、および／またはＵＡＶへのグリップの解放を検出することを検出すると、約６０秒、３０秒、１０秒、８秒、６秒、５秒、４秒、３秒、２秒、１秒、０．５秒、０．１秒、またはさらに０．０１秒未満で生成される。ＵＡＶの起動は、ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根を起動するステップを伴うことができる。いくつかの実施形態では、ＵＡＶの起動は、ＵＡＶがゼロの垂直速度に達したときに行われる。いくつかの実施形態では、揚力および／または推力を生成すると、ＵＡＶが指定場所の上でホバリングする。
【００１０】
別個であるが関連する側面では、本発明は、ＵＡＶの代替的な設計を提供する。
【００１１】
一実施形態では、本発明は、１つ以上の回転翼の羽根と、ＵＡＶの位置変化を検出するように構成されるセンサと、検出された位置変化に応答して、ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するように構成されるコントローラと、作動信号に応答して、ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根を移動させて揚力および／または推力を生成させるように構成されるアクチュエータとを備える、無人回転翼機を提供する。
【００１２】
別の実施形態では、本発明は、該回転翼機のオペレータによって生成される視覚信号を検出するように構成される視覚センサと、検出された視覚信号に応答して、ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するように構成されるコントローラと、作動信号に応答して、ＵＡＶの回転翼の羽根を移動させて揚力および／または推力を生成させるように構成されるアクチュエータとを備える、無人回転翼機を提供する。
【００１３】
さらに別の実施形態では、本発明は、無人回転翼機上への手によるグリップの解放を検出するように構成されるセンサと、検出された解放に応答して、ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するように構成される、コントローラと、作動信号に応答して、ＵＡＶの回転翼の羽根を移動させて揚力および／または推力を生成させるように構成される、アクチュエータとを備える、１つ以上の回転翼の羽根を備える無人回転翼機を提供する。
【００１４】
前述の実施形態のうちのいずれかのＵＡＶは、複数の回転翼の羽根を伴う種類（多重回転翼航空機）を含むが、それに限定されない回転翼機であり得る。
【００１５】
先述のＵＡＶのセンサは、ＵＡＶの位置変化、視覚信号、および／または手によるＵＡＶのグリップの解放を検出するように構成することができる。いくつかの実施形態では、位置変化を検出するためのセンサは、視覚センサ、慣性センサ（ジャイロスコープおよび加速度計を含むが、それらに限定されない）、ＧＰＳ受信機、磁力計、コンパス、または高度計である。速度の変化、加速度の変化、ＵＡＶの配向の変化、および参照オブジェクトに対する場所の変化のうちのいずれか１つまたは組み合わせを感知するために、他の種類のセンサのうちの１つ以上を、単独で、または集合的に利用することができる。いくつかの実施形態では、センサは、ＵＡＶを支持する支持体からの着脱によって引き起こされる位置変化を感知するように構成される。所望される場合、支持体は、制限ではないが人体（例えば、人間の手）を含む、機械本体または生物の身体の一部であり得る。いくつかの実施形態では、センサは、人体のジェスチャまたは運動を含むが、それに限定されない視覚信号を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、センサは、ＵＡＶの機内または機外にあり得る。いくつかの実施形態では、センサは、機内または機外に位置するカメラを含むが、それに限定されない、視覚センサである。機外センサを選択するとき、センサは、ＵＡＶのコントローラと通信して、揚力および／または推力をもたらすＵＡＶの起動を達成するように構成されてもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、手（機械または人間の手）によるＵＡＶのグリップの解放を検出するためのセンサは、触覚センサ、圧力  センサ、温度センサ、またはそれらの任意の組み合わせである。
【００１７】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶのコントローラは、検出された位置変化および／または視覚信号に応答して、ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するように、機内または機外のセンサと通信している。
【００１８】
いくつかの実施形態では、アクチュエータは、制限ではないが、直流ブラシレスモータ、直流ブラシモータ、およびスイッチドリラクタンスモータを含む。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、位置変化、視覚信号、および／またはＵＡＶへのグリップの解放が検出されたときに逐次生成される、作動信号に応答して、１つ以上の回転翼の羽根を移動させ、揚力および／または推力を約６０秒、３０秒、１０秒、８秒、６秒、５秒、４秒、３秒、２秒、１秒、０．５秒、０．１秒、またはさらに０．０１秒未満で生成させるように構成される。
【００１９】
別の側面では、本発明は、ＵＡＶを減速する方法を提供する。いくつかの側面では、本発明は、ＵＡＶを着陸させる代替的な方法を提供する。
【００２０】
一実施形態では、無人機（ＵＡＶ）を減速する方法は、該ＵＡＶが飛行している間に、ＵＡＶ上のセンサによって、該ＵＡＶに及ぼされる外部接触を検出するステップと、検出された外部接触に応答して、該ＵＡＶによって減速信号を生成し、それにより、該ＵＡＶを減速するステップとを含む。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、それに取り付けられた保持部材を備える。そのような保持部材は、ハンドル、ロッド、ロープ、着陸脚、構造拡張部、フック、ループ、あるいは機械または人間の手によって保持されるように改造可能である任意の構造構成要素であり得る。本方法を実践する際に、外部接触は、触覚センサ、圧力センサ、温度センサ、光センサ、磁石、またはそれらの組み合わせから成る群より選択されるセンサによって検出することができる。例えば、センサは、手で該保持部材を捕捉することにより及ぼされる外部接触を検出するように構成することができる。所望される場合、本方法はさらに、ＵＡＶが所定の閾値を超える期間にわたって人間の手によって捕捉されていることを判定し、該判定に基づいてＵＡＶを停止させるステップを含んでもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、この方法を実践することは、１つ以上の  回転翼の羽根を含む回転翼機である、ＵＡＶを利用し、該減速するステップは、１つ以上の回転翼の羽根を徐行させ、失速させ、または完全に停止させる。いくつかの実施形態では、減速信号は、指定場所で該ＵＡＶの着陸を達成する。減速するステップは、制限ではないが、ＵＡＶの高度の減少を引き起こすステップ、ＵＡＶの姿勢の変化を引き起こすステップ、ＵＡＶの速度の低減を引き起こすステップ、およびＵＡＶの加速度の負の変化を引き起こすステップのうちの１つ以上を含むことができる。場合によっては、減速信号は、該ＵＡＶの中に位置するコントローラによって生成される。場合によっては、減速信号は、該外部接触を検出するステップから約６０秒、３０秒、１０秒、８秒、６秒、５秒、４秒、３秒、２秒、１秒、０．５秒、０．１秒、またはさらに０．０１秒、１秒未満で生成される。
【００２２】
ＵＡＶを減速する対象方法は、位置変化を検出し、検出された外部接触および位置変化の両方に応答して、ＵＡＶへの減速信号を生成するステップと結び付けることができる。所望される場合、位置変化は、速度の変化、加速度の変化、ＵＡＶの配向の変化、および参照オブジェクトに対する場所の変化から成る群より選択される。代替として、ＵＡＶを減速する対象方法はさらに、視覚センサ（例えば、光センサ）から視覚信号を検出するステップを含むことができ、該減速信号は、検出された捕捉および検出された視覚信号の両方に基づいて生成される。
【００２３】
別の実施形態では、本発明は、（ａ）ＵＡＶによって、該ＵＡＶが飛行している間のＵＡＶの位置変化を検出するステップと、（ｂ）検出された位置変化に応答して、該ＵＡＶを停止させるように該ＵＡＶへの減速信号を生成するステップとを含む、無人機（ＵＡＶ）を着陸させるための方法を提供する。
【００２４】
さらに別の実施形態では、本発明は、（ａ）ＵＡＶのオペレータの視覚信号を検出するステップと、（ｂ）検出された視覚信号に応答して、該ＵＡＶを停止させるように該ＵＡＶへの減速信号を生成するステップとを含む、無人機（ＵＡＶ）を着陸させるための方法を提供する。
【００２５】
前述の方法を実践する際に、位置変化は、速度の変化、加速度の変化、ＵＡＶの配向の変化、および参照オブジェクトに対する該ＵＡＶの場所の変化から成る群より選択される。位置変化は、全体的または部分的に機械または人間の手によってＵＡＶを捕捉することによって引き起こすことができる。位置変化は、視覚センサ、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、磁力計、コンパス、または高度計によって検出することができる。
【００２６】
検出されている視覚信号は、人体のジェスチャまたは運動を含むが、それに限定されない。所望される場合、視覚信号は、ＵＡＶの機内または機外に位置する視覚センサ（カメラを含むが、それに限定されない）によって検出することができる。いくつかの実施形態では、視覚センサは、該ＵＡＶのコントローラと通信するように構成され、該コントローラは、該ＵＡＶを停止させるように減速信号を生成する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、該位置変化または該視覚信号を検出するステップから約６０秒、３０秒、１０秒、８秒、６秒、５秒、４秒、３秒、２秒、１秒、０．５秒、０．１秒、またはさらに０．０１秒未満で停止させられる。
【００２８】
なおもさらに別の側面では、本発明は、本明細書で開示される機能のうちの１つ以上を果たすことが可能なＵＡＶを提供する。一実施形態では、本発明は、ＵＡＶによって経験される位置変化またはＵＡＶのオペレータによって生成される視覚信号を検出するように構成される、センサと、検出された位置変化および／または視覚信号に応答して、ＵＡＶを減速するための動作停止信号を提供するように構成される、コントローラと、動作停止信号に応答して、ＵＡＶを減速させるように構成される、アクチュエータとを備える、ＵＡＶを提供する。位置変化を検出するために、センサは、視覚センサ、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、磁力計、コンパス、高度計、またはそれらの組み合わせであり得る。視覚信号（人間のジェスチャを含むが、それに限定されない）を検出するためには、任意の視覚センサであり得る。例えば、可視範囲あるいは赤外線または紫外線領域内の光波長を感知することが可能な任意のセンサを利用することができる。所望される場合、視覚センサは、検出された視覚信号に応答して、ＵＡＶを減速するための該動作停止信号を提供することを達成するよう、該コントローラと通信するように構成される。
【００２９】
場合によっては、ＵＡＶは、１つ以上の回転翼の羽根を含む回転翼機であり、該減速信号は、１つ以上の回転翼の羽根を徐行させ、失速させ、または完全に停止させる。
【００３０】
単独で、または組み合わせて、対象方法で参照される任意の構造構成要素を、本明細書で開示される対象ＵＡＶにおいて、単独で、または組み合わせて利用することができる。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る例示的な無人機（ＵＡＶ）を図示する。
【図２】図２は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図３】図３は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図５】図５は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図６】図６は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図７】図７は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図８】図８は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図９Ａ】図９は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図９Ｂ】図９は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得る別の例示的なＵＡＶを図示する。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による、ＵＡＶを発射するための方法を図示する。
【図１１Ａ】図１１Ａ−Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、ＵＡＶを着陸させるための方法を図示する。
【図１１Ｂ】図１１Ａ−Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、ＵＡＶを着陸させるための方法を図示する。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による、ＵＡＶを着陸させるための方法を図示する。
【図１３】図１３−１５は、本発明のいくつかの実施形態による、ＵＡＶを発射または着陸させるための方法を図示する。
【図１４】図１３−１５は、本発明のいくつかの実施形態による、ＵＡＶを発射または着陸させるための方法を図示する。
【図１５】図１３−１５は、本発明のいくつかの実施形態による、ＵＡＶを発射または着陸させるための方法を図示する。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態による、本発明を実装するためのＵＡＶを利用する例示的な設定を図示する。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による、本発明を実装するためのＵＡＶを利用する例示的な設定を図示する。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用されるシステムの例示的な構成要素を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、無人機（ＵＡＶ）を発射または減速する（着陸させることも包含する）ための方法および装置を提供する。本発明の側面によれば、ＵＡＶを発射する簡略化方法が提供される。対象方法は、概して、使い勝手が良く、ＵＡＶ操作について訓練をあまり受けていないアマチュアによる自動発射のためにも設計され、したがって、ユーザ経験およびアクセス可能性を向上させる。対象方法は、不均等な表面または起伏の多い地形での離陸および／または着陸を可能にし、したがって、従来はＵＡＶ操作に適していない幅広い環境条件に適応することもできる。
【００３５】
したがって、一実施形態では、無人機（ＵＡＶ）を発射するための方法は、（ａ）ＵＡＶの位置変化を検出するステップと、（ｂ）検出された位置変化に応答して、揚力および／または推力を生成するようにＵＡＶを起動するステップとを含む。
【００３６】
位置変化は、（例えば、高度、緯度、および／または経度の）平行移動変化または回転変化を含んでもよい。位置変化はまた、ＵＡＶの速度、加速度、および／または配向の変化を含んでもよい。位置変化はさらに、参照フレームまたは参照オブジェクトに対するＵＡＶの場所の変化を含んでもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態では、位置変化または位置状態は、本明細書で論議されるような機内および／または機外センサによって検出されてもよい。例えば、位置変化は、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、コンパス、磁力計、高度計、近接センサ（例えば、赤外線センサ、ＬＩＤＡＲセンサ）、視覚または画像センサ（カメラまたはビデオカメラ等）、光センサ、運動検出器、および同等物によって検出されてもよい。例えば、ＵＡＶによって経験される加速度および／または配向の変化を検出するために、機内慣性センサ（１つ以上のジャイロスコープおよび／または加速度計を含む）が使用されてもよい。例えば、慣性センサは、ＵＡＶが自由落下運動を経験していることを示して、ＵＡＶの加速度が地球の重力に近いことを検出するために使用されてもよい。同様に、慣性センサおよび／または視覚センサは、例えば、ＵＡＶが放物線様軌道の垂直最高点の付近にあることを示して、ＵＡＶの垂直速度がゼロに近いことを判定するために使用されてもよい。同様に、ＵＡＶの場所の変化を検出するために、機内ＧＰＳ受信機および／または視覚センサが使用されてもよい。
【００３８】
いくつかの実施形態では、位置変化または位置状態を検出するステップは、センサから得られるセンサデータを分析するステップを含んでもよい。そのような分析は、ＵＡＶのコントローラ、遠隔デバイスまたはステーションにおけるコンピュータまたはプロセッサによって行われてもよい。場合によっては、得られたセンサデータは、閾値および／または所定の値に対して比較される。そのような場合において、ＵＡＶは、内蔵閾値限界を伴う種々の異なるセンサを利用してもよい。閾値は、判定される特定の位置変化に応じて、絶対または相対値を含んでもよい。例えば、閾値は、絶対または相対速度、加速度、配向、位置座標（例えば、高度、緯度、および／または経度）、および同等物を含んでもよい。例えば、検出された直線加速度が、ｇ（重力）の絶対値と比較されてもよい。別の実施例として、検出された速度は、（ＵＡＶが発射軌道の頂点に達した、または通過したとき等に）速度がゼロに達した、ゼロに近い、またはマイナスになったかどうかを判定するように、ゼロの絶対値と比較されてもよい。
【００３９】
場合によっては、センサデータを閾値および／または所定の値と比較する代わりに、またはそれに加えて、得られたセンサデータは、以前に得られたセンサデータと比較されてもよい。例えば、前回センサデータが得られてからのＵＡＶの速度および／または場所の変化、および／またはＵＡＶの現在の速度および／または場所を判定するように、視覚センサから得られる画像データのフレームが比較されて分析されてもよい。
【００４０】
センサデータの分析に基づいて、ＵＡＶが起動、始動、または発射されるべきかどうかが判定されてもよい。そのような判定は、機内コントローラ、遠隔コンピュータまたはプロセッサ、あるいはそれらの組み合わせによって行われてもよい。判定に応答して、ＵＡＶの１つ以上の回転翼を作動させ、それにより、１つ以上の回転翼の羽根を回転させ、ＵＡＶのための好適な揚力を生成させるように、例えば、機内コントローラまたは遠隔コンピュータによって、加速度または起動信号が生成されてもよい。生成された揚力は、ＵＡＶが飛行状態を維持することを可能にするように十分であり得る。いくつかの実施形態では、生成された揚力は、ＵＡＶが指定場所の上でホバリングすることを可能にする。いくつかの他の実施形態では、生成された揚力は、ＵＡＶが上昇を獲得することを可能にする。さらにいくつかの他の実施形態では、生成された揚力はまた、ＵＡＶがその横位置および／または配向を変化させることを可能にしてもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、位置変化または位置状態は、人間によって直接引き起こされてもよい。図８は、本発明の実施形態による、ＵＡＶを発射するための方法を図示する。図示されるように、個人８０１が、円弧状の軌道８０３で、回転していない回転翼の羽根を伴うＵＡＶ８０２を空中に投げるか、または投げ上げる。軌道８０３の頂点で、またはその付近で、ＵＡＶの垂直速度がゼロになるか、またはゼロに近くなる。そのようなゼロまたはゼロに近い垂直速度は、機内または機外センサによって検出することができる。実施形態では、ゼロまたはゼロに近い垂直速度は、ＵＡＶ８０２の慣性センサおよび／または視覚センサによって検出されてもよい。センサは、例えば、有線または無線リンクを介して、ＵＡＶの機内コントローラまたは遠隔コントローラに検出されたデータを提供してもよい。コントローラは、検出された位置変化または状態に応答して、ＵＡＶの１つ以上の回転翼に提供する好適な作動信号を判定してもよい。作動信号は、機内コントローラ、遠隔デバイス、またはそれらの組み合わせによって生成されてもよい。作動信号は、１つ以上の回転翼の作動を引き起こし、それにより、それぞれの回転翼の羽根８０１の回転に、ＵＡＶを自律的に飛行させるのに十分な所望の揚力８０７を生成させてもよい。例えば、ＵＡＶは、軌道の頂点の上をホバリングしてもよい。
【００４２】
実施形態では、上記で論議されるＵＡＶの位置変化の代わりに、またはそれに加えて、人間の手によるＵＡＶの解放が検出されてもよい。
【００４３】
したがって、別の実施形態では、本発明は、（１）１つ以上の回転翼の羽根と、（２）手による該回転翼機のグリップの解放を検出するように構成される少なくとも１つのセンサとを有する、無人回転翼機を発射するための方法を提供する。本方法は、典型的には、（ａ）ＵＡＶ上のセンサによって、該手によるグリップの解放を検出するステップと、（ｂ）グリップの検出された解放に応答して、ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根を作動させて揚力および／または推力を生成するように起動信号を生成するステップとを伴う。
【００４４】
例証として、ＵＡＶは、本明細書で論議されるような１つ以上の保持部材８１０を介して、図８の個人８０１によって解放されてもよい。保持部材は、保持部材との接触またはその欠如を検出するように、触覚センサ、圧力センサ、温度センサ、および同等物等の１つ以上のセンサが提供されてもよい。実施形態では、機械または人間の手からのＵＡＶの解放は、そのようなセンサによって、検出された解放に応答して検出されてもよい。機械または人間の手によるグリップの検出された解放に応答して、次いで、ＵＡＶの機内または遠隔コントローラが、本明細書で説明されるようにＵＡＶの起動を引き起こす作動信号を生成する。
【００４５】
いくつかの実施形態では、作動信号は、検出するステップから約１秒未満以内に生成されてもよい。他の実施形態では、起動信号は、検出するステップからわずか約０．８秒から、０．５秒、０．３秒、０．１秒、０．０５秒、約０．００１秒以下までの範囲内で生成される。場合によっては、揚力および／または推力を生成するように１つ以上の回転翼の羽根を起動するステップは、検出するステップから約１秒未満以内に行われる。他の実施形態では、起動信号は、検出するステップからわずか約０．８秒から、０．５秒、０．３秒、０．１秒、０．０５秒、約０．００１秒以下までの範囲内で生成される。
【００４６】
いくつかの実施形態では、位置変化または位置状態は、機械デバイスによって引き起こされてもよい。図９Ａは、本発明の実施形態による、ＵＡＶを発射するための機械デバイス例を図示する。機械デバイスは、一方の端部に機械の手９０６、および他方の端部にアクチュエータ９１１を備える、機械の腕９００を含む。機械の手９０６は、ＵＡＶ９０２を保持および／または解放するように構成されてもよい。アクチュエータ９１１は、機械モータ、電気モータ、バネアセンブリ、または任意の他の好適なアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータ９１１は、コントローラまたはコンピュータによって局所的に、または遠隔で制御されてもよい。実施形態では、アクチュエータ９１１は、図８に関連して上記で論議されるように、人間の手による発射と同様に、機械の腕および／または手によってＵＡＶ９０２を空中に発射させてもよい。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、図８に関連して論議されるのと同様に、ＵＡＶの検出された位置変化および／または機械の手９０６からのＵＡＶの検出された解放に応答して、回転翼および回転翼の羽根を自律的に始動または起動してもよい。例えば、ＵＡＶが軌道９０３の頂点に達した、または達しようとしている（例えば、検出された垂直速度がゼロである、またはゼロに近い）という検出、および／またはＵＡＶが（例えば、保持部材９１０上のセンサを介して）機械の手９０６から解放されたという検出に応答して、ＵＡＶの機内コントローラは、１つ以上の回転翼に、対応する回転翼の羽根９０１を起動させ、それにより、ＵＡＶを自律的に飛行させる所望の揚力および／または推力９０７を生成してもよい。
【００４７】
ＵＡＶを発射する付加的な方法が提供される。図１０Ａ−Ｃは、本発明の実施形態による、ＵＡＶ１００２を発射するための別の方法を図示する。図１０Ａによって図示されるように、ＵＡＶ１００２は、最初に、人間１００１の手１００３によって保持される。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、人体または人間の手によって支持されてもよい。ＵＡＶは、着陸スタンドまたは脚部等の１つ以上の支持部材によって支持されてもよい。代替として、ＵＡＶは、いかなる支持部材も用いることなく、人体または手によって直接配置されてもよい。いくつかの他の実施形態では、ＵＡＶは、本明細書で論議されるような１つ以上の保持部材１００５を介して、手によって保持されてもよい。いくつかの実施形態では、人間の手によって保持または支持されるよりもむしろ、ＵＡＶは、可撤性硬表面等の任意の他の物体によって支持されてもよい。典型的な実施形態では、ＵＡＶがそのようにして保持または支持されるとき、ＵＡＶの回転翼は作動させられず、回転翼の羽根は動いていない。
【００４８】
図１０Ｂによって図示されるように、ＵＡＶを発射するために、個人は、ＵＡＶから手の支持を取り去る、または単純に上昇位置からＵＡＶを落下させてもよい。個人が最初に手のひらの上でＵＡＶを保持する場合、手がＵＡＶの下から取り去られてもよい。個人が最初に保持部材１００５を介してＵＡＶを保持する場合、保持部材が解放されてもよく、したがって、ＵＡＶを解放する。どのようにしてＵＡＶが解放されるかにかかわらず、ＵＡＶの加速度は、典型的には、ゼロまたはゼロ近くからほぼｇ（地球の重力）まで変化し、したがって、自由落下を受ける。そのような加速度の変化は、ＵＡＶによって、例えば、慣性センサによって、検出されてもよい。いくつかの実施形態では、自由落下を感知する代わりに、またはそれに加えて、ＵＡＶはまた、例えば、接触センサ（例えば、触覚センサ、圧力センサ、または温度センサ）によって、ＵＡＶの解放を検出してもよい。検出された位置変化および／またはＵＡＶの解放に応答して、ＵＡＶは、所望の揚力および／または推力１０３５を生成するように、回転翼（および対応する回転翼の羽根）を自発的および自律的に作動させてもよい。
【００４９】
図１０Ｃで図示されるように、所望の揚力および／または推力１０３５は、図１０ＡにおいてＵＡＶが最初に保持された場所の上でＵＡＶをホバリングさせ、またはその場所に対してＵＡＶに上昇を獲得させてもよい。他の実施形態では、ＵＡＶの解放後高度は、元の高度よりも小さくてもよい。ＵＡＶの解放後位置にかかわらず、ＵＡＶは、自律的に（すなわち、外部支持を伴わずに）飛行する。
【００５０】
いくつかの実施形態では、視覚センサが、ＵＡＶを発射するための外部信号を検出するために使用されてもよい。したがって、別個の実施形態では、視覚センサおよび１つ以上の回転翼の羽根を有する、ＵＡＶ（無人回転翼機を含む）を発射するための方法が提供され、その方法は、（ａ）回転翼機によって、該回転翼機のオペレータによって生成される視覚信号を検出するステップと、（ｂ）検出された視覚信号に応答して、揚力および／または推力を生成するように１つ以上の回転翼の羽根を起動するステップとを含む。視覚センサの変形例として、本方法は、ＵＡＶを発射するためのコマンドであり得る、音声信号を検出するように構成される音響センサを伴ってもよい。
【００５１】
多種多様の視覚センサが、ＵＡＶを発射するための外部信号を検出するために有用である。例えば、偏光であろうと、高強度光および／または他の種類の光波長であろうと、裸眼の可視スペクトル内の可視光、赤外線、または紫外線波長範囲を検出することが可能な任意の視覚センサが、対象方法を実践するために適している。所望される場合、センサは、ＵＡＶの機内または機外に配置されたカメラまたはビデオカメラであり得る。いくつかの実施形態では、機内センサのうちのいくつかが、センサデータを機内コントローラに伝送してもよく、順に、機内コントローラが、センサデータを遠隔コントローラに提供する。いくつかの他の実施形態では、機内センサのうちのいくつかが、例えば、図１７の１７２０で示されるように、センサデータを遠隔制御デバイスに直接伝送してもよい。感知および制御機能性の種々の側面が、機内システム、機外システム、またはそれらの組み合わせによって実装されてもよい。
【００５２】
検出されている外部信号は、視覚信号、音声コマンド、身体部分等のオブジェクトのジェスチャまたは運動であり得る。図１３−１５は、本発明のこの実施形態による、ＵＡＶを発射するための例示的な方法を図示する。図１３で図示されるように、ジェスチャ１３１０が、機内センサ１３０５によって検出され、本明細書で論議されるようなＵＡＶの発射をトリガするために使用されてもよい。ジェスチャは、手、腕、頭、顔の特徴、眼、および同等物等の任意の身体部分によって行われてもよい。例えば、ジェスチャは、手または腕を振ること、頭を回すこと、眼の運動、および同等物を含んでもよい。図１４によって図示されるように、認識可能な視覚標識、記号、またはパターン１４１０が、機内センサ１４０５によって検出され、ＵＡＶの発射をトリガするために使用されてもよい。そのような所定の視覚標識、記号、またはパターンは、所定の色、形状、寸法、サイズ、および同等物であってもよい。図１５で図示されるように、光源１５１０が、機内センサ１５０５によって検出され、本明細書で論議されるようなＵＡＶの発射をトリガするために使用されてもよい。光源１５１０は、光の三原色（ＲＧＢ）、紫外線（ＵＶ）、近紫外線（ＮＵＶ）、赤外線（ＩＲ）、偏光、高強度光、および／または他の種類の光を提供するよう、任意の光源を含んでもよい。光は、種々の波長であり、経時的に出力が変調されてもよい。
【００５３】
ＵＡＶを発射するためのジェスチャまたは運動は、ＵＡＶを空中に投げること、上昇位置からＵＡＶを解放すること、または落下させること、あるいは所定の外部信号をＵＡＶに提供すること、および同等物を含んでもよい。そのような発射方法は、人間、機械デバイス、またはそれらの組み合わせによって実装されてもよい。そのような実施例では、種々の機内および／または機外センサが、ＵＡＶの位置変化、または外部信号（視覚信号を含むがそれに限定されない）、あるいはＵＡＶのグリップの解放を検出するために使用されてもよい。検出された変化または信号に基づいて、ＵＡＶの１つ以上の回転翼を作動させ、それにより、１つ以上の回転翼の羽根を回転させ、ＵＡＶのための好適な揚力を生成させるように、例えば、機内コントローラまたは遠隔コンピュータによって起動信号が生成されてもよい。
【００５４】
生成された揚力は、ＵＡＶが飛行状態を維持することを可能にするように十分であり得る。いくつかの実施形態では、生成された揚力は、ＵＡＶが指定場所の上でホバリングすることを可能にする。いくつかの他の実施形態では、生成された揚力は、ＵＡＶが上昇を獲得することを可能にする。さらにいくつかの他の実施形態では、生成された揚力はまた、ＵＡＶがその横位置および／または配向を変化させることを可能にしてもよい。
【００５５】
別個の側面では、本発明はまた、ＵＡＶ操作について訓練をあまりまたは全く受けていないＵＡＶユーザによって容易に採用することができる、ＵＡＶを減速する簡略化方法も提供する。いくつかの実施形態では、減速方法は、ＵＡＶユーザによって、少しの練習により指定場所でのＵＡＶの着陸を達成することができる。
【００５６】
したがって、一実施形態では、ＵＡＶを着陸させる方法は、（ａ）ＵＡＶが飛行している間に、該ＵＡＶ上のセンサによって、該ＵＡＶに及ぼされる外部接触を検出するステップと、（ｂ）検出された外部接触に応答して、該ＵＡＶによって減速信号を生成し、それにより、該ＵＡＶを減速するステップとを伴う。
【００５７】
接触は、ＵＡＶが飛行している間に及ぼされてもよい。外部接触は、触覚センサ、圧力センサ、温度センサ、光センサ、磁石、視覚センサ、またはそれらの組み合わせ等の１つ以上の機内および／または機外センサによって検出されてもよい。検出された外部接触に応答して、回転翼を徐行させるか、または完全に停止させるための１つ以上の減速または動作停止信号がある。そのような信号は、機内コントローラまたは遠隔デバイスによって生成されてもよい。いくつかの実施形態では、そのような信号は、ＵＡＶを指定場所に着陸させてもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、そのような外部接触は、人間の手によって課されてもよい。個人は、ＵＡＶが飛行している間にＵＡＶの一部分（例えば、保持部材）に接触し、それを把持し、または別様に保持してもよい。例えば、ＵＡＶが個人の付近をホバリングするか、または個人のそばを通り過ぎるにつれて、個人は、手を差し伸べて、手によって、またはフック、留め金、機械の腕／手、あるいは同等物等の任意の他の好適なデバイスによって、ＵＡＶをつかんでもよい。ＵＡＶは、本明細書で説明されるもの等の機内センサによって、そのような接触を検出してもよく、自律的にＵＡＶの回転翼（したがって回転翼の羽根）を徐行または停止させ、ＵＡＶを減速または停止させる。
【００５９】
図９Ｂは、本発明の実施形態による、ＵＡＶを着陸させるための機械デバイス例を図示する。機械デバイスは、図９Ａに関連して説明されるものに類似し得る。例えば、機械デバイスは、機械の腕９００、機械の手９０６、およびアクチュエータ９１１を含んでもよい。アクチュエータ９１１は、機械の腕および／または機械の手を制御して、所定の範囲内にあるＵＡＶ９０２を捕捉するように構成されてもよい。例えば、機械の手は、制御されてもよく、ＵＡＶを捕捉するようＵＡＶの１つ以上の保持部材９１０を把持するか、または別様にそれらと係合する。機内センサ９０５は、機械の手の接触を検出するように構成されてもよく、結果として、自律的に１つ以上の回転翼の羽根９０１の回転を徐行または停止させる。代替実施形態では、ＵＡＶは、着陸表面（例えば、地面またはテーブルの表面）等の他の外部オブジェクトとの接触を検出するように構成されてもよく、それに応答して、ＵＡＶを徐行または停止させる。
【００６０】
同様に、ＵＡＶは、人間の手による接触を検出するように構成されてもよい。例えば、機内温度センサは、人間の手の保持の結果として、保持部材上の人間の体温を検出し、それにより、ＵＡＶの着陸をトリガするように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、指紋センサ等の他のバイオメトリックセンサが、人間の接触を検出するために使用されてもよい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、減速または動作停止信号は、接触が所定の期間にわたって持続された後のみ生成される。これは、一時的または意図しない外部接触により、ＵＡＶが停止させられることを防止するために有用であり得る。同様に、いくつかの実施形態では、外部接触は、ＵＡＶを着陸させるかどうかを判定するために、位置変化および／または視覚信号等の他のセンサ入力と組み合わせて使用されてもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態では、外部信号を検出するステップから約１秒未満以内に、減速信号が生成される。他の実施形態では、減速信号は、外部信号が検出された時点からわずか約０．８秒から、０．５秒、０．３秒、０．１秒、０．０５秒、約０．００１秒以下までの範囲内で生成される。場合によっては、ＵＡＶを減速するステップは、外部信号が検出された時点から約１秒未満以内に行われる。他の実施形態では、ＵＡＶを減速するステップは、検出するステップからわずか約０．８秒から、０．５秒、０．３秒、０．１秒、０．０５秒、約０．００１秒以下までの範囲内で行われる。
【００６３】
いくつかの実施形態では、位置変化は、ＵＡＶとの外部接触に加えて、またはその代わりに、ＵＡＶの自動着陸をトリガするために使用されてもよい。したがって、本発明は、（ａ）ＵＡＶによって、該ＵＡＶが飛行している間のＵＡＶの位置変化を検出するステップと、（ｂ）検出された位置変化および／または視覚信号に応答して、該ＵＡＶを停止させるように該ＵＡＶへの減速信号を生成するステップとを伴う、着陸方法が提供される。
【００６４】
そのような位置変化は、ＵＡＶの発射と関連して論議されるものと類似し得る。例えば、位置変化は、（例えば、高度、緯度、および／または経度の）平行移動変化または回転変化を含んでもよい。位置変化は、ＵＡＶの速度、加速度、および／または配向の変化を含んでもよい。位置変化はまた、参照フレームまたは参照オブジェクトに対する場所の変化を含んでもよい。種々の実施形態では、位置変化は、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、コンパス、磁力計、高度計、赤外線センサ、視覚または画像センサ（カメラまたはビデオカメラ等）、光センサ、運動検出器、および同等物によって検出されてもよい。種々の実施形態では、位置変化は、人間または機械デバイスによって引き起こされてもよい。
【００６５】
図１１Ａ−Ｂおよび１２は、いくつかの実施形態による、ＵＡＶを着陸させるための例示的な方法を図示する。図１１Ａで図示されるように、回転する回転翼の羽根を伴う飛行中のＵＡＶ１１０２が、ＵＡＶの保持部材１１０４を介して人間１１０１の手によって捕捉される。いくつかの実施形態では、保持部材を保持するという単なる行為によって、ＵＡＶを減速または停止させてもよい。いくつかの他の実施形態では、ＵＡＶの保持のほかに、ＵＡＶの付加的な位置変化が必要とされる。そのような付加的な位置変化は、特定の回転軸に沿って、ある角度１１５２だけＵＡＶを傾転または旋回させること等による、ＵＡＶの配向の変化を含んでもよい。そのような回転変化は、例えば、ＵＡＶの慣性センサまたは視覚センサ１１０５によって検出されてもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、位置変化は、外力（例えば、人間）によって引き起こされる、急加速または減速を含んでもよい。例えば、ＵＡＶを保持している間に、個人は、ある方向に向かってＵＡＶを急に投げ飛ばし、ＵＡＶの急加速を引き起こしてもよい。そのような加速または減速は、慣性センサ等の機内センサによって検出され、ＵＡＶの減速をトリガするために使用されてもよい。
【００６７】
図１２は、本発明の実施形態による、ＵＡＶの位置変化の別の実施例を図示する。図示されるように、ＵＡＶ１２０２は、保持部材１２０４を介して人間１２０１によって保持されるだけでなく、実質的に円形のパターンで、左右に、数字「８」のパターンで、または任意の他の好適なパターンで等、所定パターン１２０６で移動させられる。運動パターンは、慣性センサ、視覚センサ、運動センサ、および同等物等の本明細書で説明される１つ以上のセンサによって検出されてもよい。いくつかの実施形態では、検出された外部接触および検出された位置変化の組み合わせが、ＵＡＶの回転翼の羽根の徐行または停止をトリガする。
【００６８】
いくつかの実施形態では、外部接触および／または位置変化に加えて、またはその代わりに、外部信号が、ＵＡＶの着陸をトリガするために使用されてもよい。そのような外部信号は、視覚信号、音響信号、ジェスチャ信号、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。一実施形態では、対象着陸方法は、（ａ）該ＵＡＶのオペレータによって生成される視覚信号を検出するステップと、（ｂ）検出された位置変化および／または視覚信号に応答して、該ＵＡＶを停止させるように該ＵＡＶへの減速信号を生成するステップとを伴う。
【００６９】
例えば、図１３−１５に関連して論議される方法が、ＵＡＶを着陸させるために同様に使用されてもよい。図１３で図示されるように、ジェスチャ１３１０は、機内センサ１３０５によって検出され、本明細書で論議されるようにＵＡＶの着陸をトリガするために使用されてもよい。ジェスチャは、手、腕、頭、顔の特徴、眼、および同等物等の任意の身体部分によって行われてもよい。図１４によって図示されるように、認識可能な視覚標識、記号、またはパターン１４１０が、機内センサ１４０５によって検出され、ＵＡＶの着陸をトリガするために使用されてもよい。そのような所定の視覚標識、記号、またはパターンは、所定の色、形状、寸法、サイズ、および同等物であってもよい。図１５で図示されるように、光源１５１０が、機内センサ１５０５によって検出され、本明細書で論議されるようなＵＡＶの着陸をトリガするために使用されてもよい。
【００７０】
種々の実施形態では、ＵＡＶの着陸は、外部接触、位置変化、外部信号、任意の他の感知機構、またはそれらの組み合わせによってトリガされてもよい。例えば、図１３−１５で図示されるように、外部信号が、ＵＡＶの着陸を引き起こすために、ＵＡＶとの検出された外部接触（それぞれ、図１３、１４、または１５の保持部材１３０４、１４０４、または１５０４の保持）と併せて使用される。図１１−１２で図示されるように、位置変化が、ＵＡＶの着陸をトリガするために外部接触と併せて使用される。いくつかの他の実施形態では、位置変化が、ＵＡＶの着陸をトリガするために外部信号と組み合わせて使用されてもよい。いくつかの他の実施形態では、外部接触、位置変化、および外部信号が、ＵＡＶの着陸をトリガするためにともに使用されてもよい。
【００７１】
種々の実施形態では、センサおよびコントローラは、ＵＡＶの機内および／または機外に位置してもよい。例えば、実施形態では、センサおよびコントローラの両方は、ＵＡＶの機内に位置する。別の実施形態では、センサおよびコントローラの両方は、ＵＡＶの機外に位置することができる。いくつかの実施形態では、いくつかのセンサが、ＵＡＶの機内に位置する一方で、他のセンサは、ＵＡＶの機外に位置する。別の実施形態では、いくつかのコントローラが、ＵＡＶの機内に位置する一方で、他のコントローラは、ＵＡＶの機外に位置する。
【００７２】
対象発射および減速方法は、広範囲のＵＡＶによって実装することができる。対象ＵＡＶは、本明細書で説明されるような１つ以上の独特の特徴を示す。
【００７３】
一実施形態では、本発明は、（ａ）１つ以上の回転翼の羽根と、（ｂ）（１）ＵＡＶの位置変化、（２）該ＵＡＶのオペレータによって生成される視覚信号、または（３）該ＵＡＶ上への手によるグリップの解放を検出するように構成される、センサと、（ｃ）検出された位置変化または視覚信号に応答して、ＵＡＶを起動するための作動信号を提供するように構成される、コントローラと、（ｄ）作動信号または視覚信号に応答して、１つ以上の回転翼の羽根を移動させて揚力および／または推力を生成させるように構成される、アクチュエータとを備える、無人機（ＵＡＶ）を提供する。
【００７４】
別の実施形態では、本発明は、ＵＡＶによって経験される位置変化および／または該ＵＡＶのオペレータによって生成される視覚信号を検出するように構成される、センサと、検出された位置変化および／または視覚信号に応答して、ＵＡＶを減速するための動作停止信号を提供するように構成される、コントローラと、動作停止信号に応答して、該ＵＡＶを減速させるように構成される、アクチュエータとを備える、無人機（ＵＡＶ）を提供する。
【００７５】
本発明はさらに、本明細書で開示されるＵＡＶを発射または減速する方法を実装するためのシステムを提供する。図１６は、例示的な設定を図示する。オペレータ１６０１によって操作される遠隔制御デバイス１６２０は、ＵＡＶ１６０２の機内センサ１６０５および機外感知システム１６３０の両方と無線通信している。機外感知システム１６３０は、ポール、建造物、車両、人間または動物、および同等物等の外部構造（固定された、または移動可能である）上に載置された１つ以上のセンサを含んでもよい。
【００７６】
いくつかの実施形態では、機外感知システムおよび／または機内センサからのセンサデータが、遠隔制御デバイス１６２０、（基地局内等の）遠隔コンピュータまたはプロセッサ、あるいは同等物によって実装され得る、遠隔または機外コントローラに提供されてもよい。遠隔コントローラは、ＵＡＶの自動発射または着陸をトリガするかどうかを判定してもよく、結果として、対応するコマンドまたは信号をＵＡＶに提供してもよい。いくつかの他の実施形態では、機外感知システムおよび／または機内センサからのセンサデータが、遠隔コントローラの代わりに、またはそれに加えて、機内コントローラに提供されてもよい。種々の実施形態では、本明細書で論議されるコントローラ機能性の側面は、機内コントローラ、機外コントローラ、またはそれらの組み合わせによって実装されてもよい。いくつかの実施形態では、自律着陸が、機外コントローラによって実装される一方で、自律発射は、機内コントローラによって実装される。いくつかの他の実施形態では、自律発射が、機外コントローラによって実装される一方で、自律着陸は、機内コントローラによって実装される。いくつかの他の実施形態では、自律発射および着陸の両方が、機内コントローラによって実装される。いくつかの他の実施形態では、自律発射および着陸の両方が、機外コントローラによって実装される。
【００７７】
図１７は、実施形態による、本発明を実装するための別の例示的な設定を図示する。図示されるように、オペレータ１７０１によって操作される遠隔制御デバイス１７２０は、ＵＡＶ１７０２の種々の機内センサ１７０５および１７３０と無線通信している。例えば、センサ１７０５は、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、磁力計、または同等物等の位置センサであってもよい。センサ１７３０は、カメラまたはビデオカメラ等の視覚センサであってもよい。いくつかの実施形態では、機内センサのうちのいくつかは、センサデータを機内コントローラに伝送してもよく、順に、機内コントローラがセンサデータを遠隔コントローラに提供する。いくつかの他の実施形態では、機内センサのうちのいくつかは、センサデータを遠隔制御デバイス１７２０に直接伝送してもよい。上記で論議されるように、感知および制御機能性の種々の側面が、機内システム、機外システム、またはそれらの組み合わせによって実装されてもよい。
【００７８】
図１８は、実施形態による、本発明を実装するために使用されるシステム１８００の例示的な構成要素を図示する。図示されるように、システム１８００は、有線または無線接続を介して１つ以上のセンサまたは感知システム１８０１ａ−ｃに動作可能に連結されるコントローラ１８１０を含む。例えば、センサは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）を介してコントローラに接続されてもよい。コントローラ１８１０はまた、ＵＡＶの状態を制御するために１つ以上のアクチュエータ１８２０に動作可能に連結することもできる。
【００７９】
センサは、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、コンパス、磁力計、高度計、近接センサ（例えば、赤外線センサ、ＬＩＤＡＲセンサ）、視覚または画像センサ（カメラまたはビデオカメラ等）、光センサ、運動検出器、触覚センサ、圧力センサ、温度センサ、光センサ、磁気センサ、および同等物等の本明細書で論議される任意のセンサを含んでもよい。
【００８０】
いくつかの実施形態では、いくつかのセンサ（視覚センサ等）が、随意に、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ、図示せず）に連結されてもよい。ＦＰＧＡは、（例えば、汎用メモリコントローラ（ＧＰＭＣ）接続を介して）コントローラに動作可能に連結することができる。いくつかの実施形態では、いくつかのセンサ（視覚センサ等）および／またはＦＰＧＡは、随意に、伝送モジュールに連結することができる。伝送モジュールは、センサによって捕捉されるデータ（例えば、画像データ）を、本明細書で説明されるような端末または遠隔デバイス等の任意の好適な外部デバイスまたはシステムに伝送するために使用することができる。
【００８１】
コントローラは、１つ以上のプログラム可能なプロセッサ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ））を含むことができる。コントローラは、非一過性のコンピュータ可読媒体１８３０に動作可能に連結することができる。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、センサ（例えば、カメラ）からのデータは、（例えば、直接メモリアクセス（ＤＭＡ）接続を通して）非一過性のコンピュータ可読媒体のメモリユニットに直接伝達され、その内側に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コントローラによって実行可能である、コードおよび／またはプログラム命令を含むことができる。例えば、コントローラは、本明細書で説明されるように、ＵＡＶの位置および／または運動情報、検出された外部接触情報、および／または検出された外部信号情報を判定するように、１つ以上のセンサまたは感知システムによって生成されるデータをコントローラの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することができる。別の実施例として、コントローラは、ＵＡＶを自律的に発射するか着陸させるかをコントローラの１つ以上のプロセッサに判定させる、命令を実行するように構成することができる。
【００８２】
非一過性のコンピュータ可読媒体１８３０のメモリユニットは、コントローラによって処理される、１つ以上の感知システムからのセンサデータを記憶する。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のメモリユニットは、ＵＡＶの位置および／または運動情報、検出された外部接触情報、および／または検出された外部信号情報を記憶することができる。代替として、または組み合わせて、非一過性のコンピュータ可読媒体のメモリユニットは、ＵＡＶを制御するための所定または事前記憶データ（例えば、センサデータの所定の閾値、アクチュエータを制御するためのパラメータ、ＵＡＶの所定の飛行経路、速度、加速度、または配向）を記憶することができる。
【００８３】
上記で論議されるように、コントローラ１８１０は、１つ以上のアクチュエータ１８２０を介してＵＡＶの状態を調整するために使用することができる。例えば、コントローラは、最大で６つの自由度（（Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に沿った）３つの平行移動および（ロール、ピッチ、およびヨー軸に沿った）３つの回転移動）に対してＵＡＶまたはその構成要素の空間的配置（例えば、ペイロード、ペイロードのキャリア）を調整するよう、ＵＡＶの回転翼（例えば、回転翼の回転速度）を制御するために使用されてもよい。代替として、または組み合わせて、コントローラは、６自由度に対してＵＡＶの速度または加速度を調整するように構成することができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、本明細書で説明されるように、１つ以上の感知システムからのデータを処理することによって得られる、ＵＡＶの所定の制御データ、または位置、外部接触、あるいは外部信号情報に基づいて、ＵＡＶを制御することができる。例えば、コントローラは、発射または着陸が必要されるかどうかという判定に基づいて、加速または減速信号をアクチュエータに提供してもよい。
【００８４】
種々の実施形態では、アクチュエータは、電気モータ、機械アクチュエータ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、および同等物を含むことができる。電気モータは、磁気、静電、または圧電モータを含むことができる。例えば、実施形態では、アクチュエータは、ブラシ付きまたはブラシレス直流ＤＣ電気モータを含む。
【００８５】
コントローラは、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１８４０に動作可能に連結することができる。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することができる。例えば、通信モジュールは、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することができる。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。通信モジュールは、感知システムからのセンサデータ、センサデータ、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のコマンド、および同等物を処理することによって判定される、位置および／または運動情報、外部接触情報、および／または外部信号情報のうちの１つ以上を伝送および／または受信することができる。
【００８６】
本システムの構成要素は、任意の好適な構成で配列することができる。例えば、本システムの構成要素のうちの１つ以上は、ＵＡＶ、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任意の他の遠隔デバイスあるいはシステムの上に位置することができる。加えて、図１８は、単一のコントローラおよび単一の非一過性のコンピュータ可読媒体を描写するが、当業者であれば、これは限定的であることを目的とせず、本システムは、複数のコントローラおよび／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、複数のコントローラおよび／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、ＵＡＶ、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任意の他の遠隔デバイスあるいはシステム、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、本システム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。
【００８７】
対象ＵＡＶは、単独で、または本明細書で開示されるようなシステムとの関連で操作するために、制限ではないが、単一回転翼航空機、多重回転翼航空機、および回転翼航空機を含む。回転翼航空機は、典型的には、マストまたはシャフトの周囲で周回する、回転翼の羽根によって生成される揚力を利用する。そのような回転翼機の実施例は、ヘリコプター、サイクロコプター、オートジャイロ、ジャイロダイン、および同等物を含んでもよい。そのような回転翼機は、１つよりも多くの場所で航空機の周囲に固定された、１つよりも多くの回転翼を有してもよい。例えば、対象ＵＡＶは、クアッドコプター、ヘキサコプター、オクトコプター、および同等物を含んでもよい。
【００８８】
種々の実施形態では、ＵＡＶは、最大で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）に対して自由に移動してもよい。代替として、ＵＡＶの移動は、所定の経路または進路等によって、１つ以上の自由度に対して制約されてもよい。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ることができる。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、推進システムによって駆動されてもよい。推進システムの実施例は、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んでもよい。ＵＡＶの移動は、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てもよい。
【００８９】
種々の実施形態では、対象ＵＡＶは、異なるサイズ、寸法、および／または構成を採用してもよい。例えば、実施形態では、対象ＵＡＶは、対向回転翼のシャフト間の距離がある閾値を超えない、多重回転翼ＵＡＶであってもよい。そのような閾値は、約５メートル、４メートル、３メートル、２メートル、１メートル、または同等物であってもよい。例えば、対向回転翼のシャフト間の距離の値は、３５０ミリメートル、４５０ミリメートル、８００ミリメートル、９００ミリメートル、および同等物であってもよい。
【００９０】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、ＵＡＶ内または上に人間の乗員を収容するために十分なサイズおよび／または寸法であってもよい。代替として、ＵＡＶは、ＵＡＶ内または上に人間の乗員を有することが可能な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。場合によっては、ＵＡＶは、５ｍ、４ｍ、３ｍ、２ｍ、１ｍ、０．５ｍ、または０．１ｍに満たない最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、直径、対角線）を有してもよい。例えば、対向回転翼のシャフト間の距離は、５ｍ、４ｍ、３ｍ、２ｍ、１ｍ、０．５ｍ、または０．１ｍに満たなくてもよい。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、１００ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍ未満の体積を有してもよい。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、５０ｃｍ×５０ｃｍ×３０ｃｍ未満の体積を有してもよい。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、５ｃｍ×５ｃｍ×３ｃｍ未満の体積を有してもよい。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、約３２，０００ｃｍ２未満、約２０，０００ｃｍ２未満、約ｌ０，０００ｃｍ２未満、約１，０００ｃｍ２未満、約５００ｃｍ２未満、約１００ｃｍ２未満、またはさらにそれ以下の設置面積（ＵＡＶ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。場合によっては、ＵＡＶは、ｌ０００ｋｇに満たない、５００ｋｇに満たない、１００ｋｇに満たない、１０ｋｇに満たない、５ｋｇに満たない、１ｋｇに満たない、または０．５ｋｇに満たない重さであってもよい。
【００９１】
種々の実施形態では、ＵＡＶは、積み荷を運搬するように構成されてもよい。積み荷は、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、筐体内に提供することができる。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することができる。積み荷は、ＵＡＶに対して堅く固定することができる。代替として、積み荷は、ＵＡＶに対して移動可能（例えば、ＵＡＶに対して平行移動可能または回転可能）であり得る。
【００９２】
いくつかの実施形態では、積み荷は、ペイロード７０８と、ペイロード用のキャリア７０９とを含む。キャリアは、ＵＡＶと一体的に形成することができる。代替として、キャリアは、ＵＡＶに解放可能に連結することができる。キャリアは、直接または間接的にＵＡＶに連結することができる。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、ＵＡＶ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することができる。例えば、キャリアは、ＵＡＶ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、ＵＡＶ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することができる。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、ＵＡＶ、ペイロード標的）であり得る。
【００９３】
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ＵＡＶに対するペイロードの移動を可能にするように構成することができる。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。例えば、キャリアは、フレームアセンブリおよび作動アセンブリを含むことができる。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。フレームアセンブリは、個々の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。
【００９４】
フレームアセンブリおよび／またはその個々の構成要素は、フレームアセンブリの移動を促進する、作動アセンブリに連結することができる。作動アセンブリは、個々の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、または単一のフレーム構成要素の移動を１つずつ可能にするように構成されてもよい。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、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つ以上のフレーム構成要素の回転は、ペイロードをＵＡＶ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、作動アセンブリは、１つ以上の平行移動軸に沿って１つ以上のフレーム構成要素の平行移動を作動させ、それにより、ＵＡＶ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。
【００９５】
ペイロードは、直接的（例えば、ＵＡＶに直接接触する）または間接的（例えば、ＵＡＶに接触しない）のいずれかで、キャリアを介してＵＡＶに連結することができる。随意に、ペイロードは、キャリアを必要とすることなくＵＡＶ上に載置することができる。ペイロードは、キャリアと一体的に形成することができる。代替として、ペイロードは、キャリアに解放可能に連結することができる。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、ＵＡＶおよび／またはキャリアに対して移動可能であり得る。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することができる。いくつかの実施形態では、ペイロードは、ＵＡＶ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。
【００９６】
図１は、本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得るＵＡＶ例１００を図示する。無人機１００は、１つ以上の回転翼１０２を有する、推進システムを含むことができる。任意の数の回転翼（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ以上）が提供されてもよい。回転翼は、それぞれの回転翼の羽根１０１に回転可能に連結されるように構成されてもよい。使用中であるとき、回転翼は、回転翼の羽根を同一または異なる速度にて回転マストまたはシャフトの周囲で回転させ、それにより、ＵＡＶをホバリングさせ／位置を維持させ、配向を変化させ、および／または場所を変化させることができる。反対の回転翼のシャフト間の距離は、任意の好適な長さであり得る。例えば、長さは、２ｍ以下、または５ｍ以下であり得る。いくつかの実施形態では、長さは、４０ｃｍから１ｍ、１０ｃｍから２ｍ、または５ｃｍから５ｍの範囲内であり得る。
【００９７】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、電気構成要素等のＵＡＶの種々の構成要素を収納または運搬するために使用され得る、本体１０４を含んでもよい。そのような構成要素は、本体の内側で、または本体の外面上で運搬されてもよい。本体によって運搬される構成要素の実施例は、飛行制御ユニット、プロセッサ、回路基板、モータ等のアクチュエータ、通信ユニット、センサ、および同等物を含んでもよい。
【００９８】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶの本体は、それに取り付けられた１つ以上の拡張部材１０３を有してもよい。拡張部材は、ＵＡＶが飛行していないときに、全体的または部分的に、ＵＡＶの重量を支持するように適合される支持部材を含んでもよい。例えば、支持部材は、図１で図示されるような着陸スタンドを含んでもよい。着陸スタンドは、例えば、着陸中に及ぼされる外力に耐えるように構成される、長方形または類似形状の構造を形成してもよい。
【００９９】
いくつかの実施形態では、拡張部材１０３は、人間の手、ロボットアーム、および同等物等の外部オブジェクトによって触れられ、把持され、または別様に接触させられるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、そのような接触は、（例えば、拡張部材上に位置する触覚センサを介して）ＵＡＶによって検出されてもよい。検出された外部接触に応答して、ＵＡＶは、ＵＡＶの減速を自律的に引き起こしてもよい。例えば、検出された外部接触は、回転翼と関連付けられる１つ以上のアクチュエータ（モータ）への減速信号を生成し、それにより、回転翼（したがって関連する回転翼の羽根）を徐行させ、失速させ、および／または完全に停止させる、ＵＡＶのコントローラによって受信されてもよい。
【０１００】
種々の実施形態では、ＵＡＶは、１つ以上のセンサ１０５および１０６を機内に搭載することができる。センサの実施例は、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、コンパス、磁力計、高度計、赤外線センサ、視覚または画像センサ（カメラまたはビデオカメラ等）、光センサ、音響センサ（例えば、マイクロホン）、運動検出器、触覚センサ、圧力センサ、温度センサ、磁石、および同等物を含んでもよいが、それらに限定されない。
【０１０１】
種々の実施形態では、機内センサは、ＵＡＶ上の任意の好適な場所に位置してもよい。例えば、いくつかのセンサ１０５は、ＵＡＶの本体の外面上に、または本体の内側に位置してもよい。別の実施例として、いくつかのセンサ１０６は、ＵＡＶの本体に連結された拡張部材上に位置してもよい。
【０１０２】
機内センサは、種々の目的で使用されてもよい。例えば、センサは、監視、調査、写真撮影、捜索救助、遠隔感知、サンプル収集、科学研究、および同等物に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、センサのうちのいくつかは、本明細書で説明される技法を使用して、ＵＡＶの発射および／または着陸を促進するために使用されてもよい。例えば、センサ（例えば、慣性センサ、ＧＰＳ受信機、および／または視覚センサ）は、ＵＡＶの位置変化（場所、速度、加速度、および／または配向の変化等の平行移動または回転移動を含む）を検出するために使用されてもよい。別の実施例として、センサ（例えば、視覚センサ、音響センサ、または運動検出器）が、視覚信号、音声コマンド、身体部分等のオブジェクトのジェスチャまたは運動等の外部信号を検出するために使用されてもよい。そのような検出された位置変化および／または外部信号は、例えば、ＵＡＶに上昇を獲得または維持させるために必要な揚力を生成するように、回転翼の始動および／または加速度（したがって回転翼の羽根の回転）を引き起こすことによって、ＵＡＶを自律的に発射させ始める信号としてＵＡＶによって使用されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるようなＵＡＶの発射は、本明細書で論議されるセンサのうちの１つ、２つ、３つ以上からの入力に基づいてもよい。
【０１０３】
別の実施例として、センサ（例えば、触覚センサ、圧力センサ、光センサ、運動センサ）は、ＵＡＶが飛行している間にＵＡＶとの外部接触を検出するために使用されてもよい。検出された外部接触に基づいて、ＵＡＶは、回転翼（および関連する回転翼の羽根）の減速を自律的に引き起こしてもよい。例えば、ＵＡＶのコントローラは、検出された外部接触を受信し、１つ以上のアクチュエータ（例えば、モータ）への１つ以上の減速または失速信号を生成して、回転翼の羽根を徐行させ、または回転を停止させてもよい。外部接触の代わりに、またはそれに加えて、上記で論議されるような位置変化および／または外部信号（音響／視覚／運動）が、ＵＡＶによって検出され、本明細書で論議されるような自律着陸に従事する信号として使用されてもよい。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、本明細書で論議されるセンサのうちのいくつかまたは全ては、機外に位置してもよい。そのようなセンサは、ＵＡＶが動作する環境内に位置してもよい。例えば、センサは、部屋の内壁（例えば、ＵＡＶが屋内で動作するとき）、建造物、木、または他の固定構造（例えば、ＵＡＶが屋外で動作するとき）、および／または可動オブジェクトの上に載置され、またはそれに搭載されてもよい。可動オブジェクトは、航空機、水上車両、地上車両、宇宙船、またはそれらの任意の組み合わせ等の車両を含んでもよい。いくつかの実施形態では、可動オブジェクトは、人間または動物等の生体であり得る。
【０１０５】
上記で論議されるように、ＵＡＶは、ＵＡＶとの検出された外部接触に基づいて、自動着陸動作に従事することが可能であり得る。そのような外部接触を促進するために、いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、外部オブジェクトによって触れられ、把持され、または別様に接触させられ、あるいは外部オブジェクトと係合するように構成される、保持部材または構造が提供されてもよい。いくつかの実施形態では、そのような保持部材は、他の機能性も提供する構造を含んでもよい。例えば、図１で図示されるような着陸脚１０３は、人間またはロボットの手によって把持可能であるように構成することができる。換言すれば、着陸脚は、保持部材である。同時に、着陸脚１０３はまた、ＵＡＶが飛行していないときに、全体的または部分的に、表面上でＵＡＶの重量を支持するために使用することもできる。したがって、保持部材はまた、他の目的（例えば、着陸支持）で使用することもできる。他の実施形態では、保持部材は、外部オブジェクトによって接触させられるという唯一の目的で提供される構造を含んでもよい。
【０１０６】
種々の実施形態では、保持部材は、ハンドル、留め金、ロッド、ロープ、脚部、スタンド、構造拡張部、空洞、穴、隆起、磁石、フック、ループ、または同等物、あるいはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。図２−６は、いくつかの実施形態による、そのような保持部材を伴ういくつかのＵＡＶ例を図示する。いくつかの実施形態では、保持部材のサイズ、形状、および寸法は、人間の手、機械の腕または手、あるいは任意の他の好適な把持または握持デバイスまたは構造によって保持され、把持され、握持され、または触れられるように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、保持部材は、保持部材が手またはデバイスによって保持され、または触れられ、手またはデバイスと、ＵＡＶの１つ以上の回転翼の羽根、あるいは手またはデバイスに負傷または損傷を引き起こし得るＵＡＶの任意の他の部分との間に十分な距離があるように、ＵＡＶに対して位置してもよい。いくつかの実施形態では、保持部材は、外部接触を検出するための１つ以上のセンサを含んでもよい。そのようなセンサは、例えば、触覚センサ、温度センサ、圧力センサ、光センサ、視覚センサ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、そのようなセンサのうちのいくつかまたは全ては、保持部材に埋め込まれ、ＵＡＶの他の部分の上に、および／またはＵＡＶの外に位置してもよい。センサは、有線または無線通信方法を使用して、ＵＡＶのコントローラと通信するように構成されてもよい。
【０１０７】
図２は、本発明の実施形態による、別のＵＡＶ例２００を図示する。ＵＡＶ２００は、図１と関連して説明されるＵＡＶ１００に類似し得る。例えば、ＵＡＶ２００は、図１のＵＡＶ１００の中の対応する構成要素に類似する、回転翼２００、回転翼の羽根２０１、本体２０４、センサ２０５、および着陸スタンド２０３を含んでもよい。しかしながら、ＵＡＶ１００と異なって、ＵＡＶ２００はまた、本明細書で論議される自動着陸を促進するように（例えば、人間の手または機械デバイスによって）保持または接触させられ得る、１つ以上の保持ロッドまたはハンドル２０６も含む。保持ロッドは、ＵＡＶの本体の側面から外向きに延在し、または放射状に延びてもよい。ＵＡＶの保持部材は、保持ロッド２０６と、随意に、着陸スタンド２０３とを含んでもよい。
【０１０８】
図３は、本発明の実施形態による、別のＵＡＶ例３００を図示する。ＵＡＶ３００は、図１−２に関連して説明されるＵＡＶ１００および２００に類似し得る。しかしながら、着陸スタンド２０３または保持ロッド２０６の代わりに、ＵＡＶ３００は、本明細書で論議される自動着陸を促進するように（例えば、人間の手または機械デバイスによって）保持または接触させられ得る、１つ以上の実質的に垂直な保持脚部３０３を含む。いくつかの実施形態では、保持脚部３０３は、随意に、ＵＡＶが飛行していないときに、全体的または部分的に、表面上でＵＡＶの重量を支持するための着陸脚として機能してもよい。
【０１０９】
図４は、本発明の実施形態による、別のＵＡＶ例４００を図示する。ＵＡＶ４００は、図３に関連して上記で説明されるＵＡＶ３００に類似し得る。例えば、ＵＡＶ４００は、４本の実質的に垂直な保持ロッド４０６を含む。保持ロッドは、本明細書で論議される自動着陸を促進するように（例えば、人間の手または機械デバイスによって）保持または接触させられてもよい。保持ロッド４０６のそれぞれは、ロッドとの外部接触を検出するためのセンサ４０７を含んでもよい。上記で論議されるように、そのようなセンサは、触覚センサ、温度センサ、圧力センサ、光センサ、視覚センサ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。さらに、ＵＡＶに対する保持ロッド４０６の場所は、保持脚部３０４の場所とは異なり得る。例えば、保持ロッド４０６が、ＵＡＶの回転翼のそれぞれからさらに離れて、および／またはその真下に位置してもよい一方で、保持脚部３０６は、ＵＡＶの本体により近くに離れて、および／またはそれより下側に位置してもよい。いくつかの実施形態では、保持ロッド４０６は、随意に、ＵＡＶが飛行していないときに、全体的または部分的に、表面上でＵＡＶの重量を支持するための着陸脚として機能してもよい。
【０１１０】
図５は、本発明の実施形態による、別のＵＡＶ例５００を図示する。ＵＡＶ５００は、図４に関連して上記で説明されるＵＡＶ４００に類似し得る。しかしながら、４本の実質的に垂直の保持ロッドの代わりに、ＵＡＶ５００は、二脚様式でＵＡＶの本体から延在する、２本だけの保持ロッド５０６を含んでもよい。保持ロッド５０６のそれぞれは、上記で論議されるようなロッドとの外部接触を検出するためのセンサ５０７を含んでもよい。いくつかの実施形態では、任意の好適な数の保持ロッドが提供されてもよい。例えば、ＵＡＶは、１、２、３、４、５本以上の保持ロッドを含んでもよい。
【０１１１】
図６は、本発明の実施形態による、別のＵＡＶ例６００を図示する。ＵＡＶ６００は、図５に関連して上記で説明されるＵＡＶ５００に類似し得る。しかしながら、２本の二脚様保持ロッドの代わりに、ＵＡＶ６００は、ＵＡＶの本体から実質的に垂直に延在する、１本だけの保持ロッド６０６を含んでもよい。保持ロッド６０６は、上記で論議されるようなロッドとの外部接触を検出するためのセンサ６０７を含んでもよい。種々の実施形態では、ＵＡＶは、本明細書で論議される保持部材またはそれらの変形例の任意の組み合わせを有してもよい。例えば、実施形態では、ＵＡＶは、３つの保持部材を有してもよく、２つは図２で図示されるようにＵＡＶの側面から延在し、１つは図６で図示されるように本体の真下に延在する。
【０１１２】
図７は、本発明の実施形態のＵＡＶの別の実施例を図示する。本発明の実施形態による、本発明を実装するために使用され得るＵＡＶ７００である。ＵＡＶ７００は、図３に関連して上記で説明されるＵＡＶ３００に類似する。しかしながら、図示されるように、ＵＡＶはまた、積み荷を運搬するように構成されてもよい。積み荷は、ペイロード７０８と、ペイロード用のキャリア７０９とを含んでもよい。キャリアは、ＵＡＶと一体的に形成することができる。代替として、キャリアは、ＵＡＶに解放可能に連結することができる。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、ＵＡＶ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することができる。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ＵＡＶに対するペイロードの移動を可能にするように構成することができる。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。例えば、キャリアは、フレームアセンブリおよび作動アセンブリを含むことができる。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。フレームアセンブリは、個々の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。作動アセンブリは、個々の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。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、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つ以上のフレーム構成要素の回転は、ペイロードをＵＡＶ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、作動アセンブリは、１つ以上の平行移動軸に沿って１つ以上のフレーム構成要素の平行移動を作動させ、それにより、ＵＡＶ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。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、積み荷（ペイロードデバイスおよび／またはキャリアを備える）に対して小さくあり得る。いくつかの実施例では、積み荷の重量に対するＵＡＶ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、ペイロードの重量に対するＵＡＶ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ＵＡＶの重量の比は、１：２、１：３、１：４、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ＵＡＶの重量の比はまた、２：１、３：１、４：１、５：１、またはさらにそれより高く設計することもできる。随意に、ペイロード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、ペイロードの重量に対するキャリアの重量の比は、１：２、１：３、１：４、またはさらにそれ以下であってもよい。逆に、ペイロードの重量に対するキャリアの重量の比は、２：１、３：１、４：１、５：１、またはさらにそれより高くあり得る。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、低いエネルギー消費量を有してもよい。例えば、ＵＡＶは、２ｗ／ｈ未満を使用してもよい。場合によっては、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、２ｗ／ｈ未満を使用してもよい。
【０１１４】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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