(57)【要約】  本開示は、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのデバイス及び方法について記載する。本明細書中に記載されるジンバル機構は少なくとも２つの異なる軸線を中心とした搭載物の回転を提供することができ、２つの軸線を中心とした回転は互いに別個に動作可能な２つのアクチュエータによって制御される。２つのアクチュエータは、いずれのアクチュエータも他方のアクチュエータによって駆動されないように位置及び姿勢を互いに固定することができる。従って、ジンバル機構は２つの自由度に関する搭載物の運動を同時に制御することができる。本明細書中に記載されるジンバル機構は、ジンバル機構によって提供される運動の安定性を向上させる一方でジンバル機構の体積及び重量の最小化を可能にする小型の構成を有し得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するジンバル機構であって、
第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合し、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用し、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする第１の結合器と、
前記第２のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合し、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用し、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする第２の結合器とを含むジンバル機構。
【請求項２】
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項３】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に直接結合されており、前記第２の結合器が前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に直接結合されている請求項２に記載のジンバル機構。
【請求項４】
前記第１のアクチュエータの動作が前記第２のアクチュエータの位置又は姿勢に影響せず、前記第２のアクチュエータの動作が前記第１のアクチュエータの位置又は姿勢に影響する請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項５】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとがそれぞれの位置及び姿勢において互いに固定されている請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項６】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作する請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項７】
前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供する請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項８】
前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供する請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項９】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項１０】
前記第１の接合部材は、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供する第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材は、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供する第２の接合部材軸線を含む請求項９に記載のジンバル機構。
【請求項１１】
前記搭載物は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転可能であり、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなる、請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項１２】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となり、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項１３】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となり、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項１４】
前記第２のカンチレバー部材は複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている請求項９に記載のジンバル機構。
【請求項１５】
前記第２のカンチレバー構成要素は、第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジはヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供する請求項１４に記載のジンバル機構。
【請求項１６】
支持構造を更に含み、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは前記支持構造に結合されている請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項１７】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項１６に記載のジンバル機構。
【請求項１８】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている請求項１６に記載のジンバル機構。
【請求項１９】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている請求項１８に記載のジンバル機構。
【請求項２０】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれは前記支持構造に直接結合されている請求項１６に記載のジンバル機構。
【請求項２１】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とは互いに請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項２２】
前記角度が９０度である、請求項２１に記載のジンバル機構。
【請求項２３】
前記搭載物はカメラである請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項２４】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項２３に記載のジンバル機構。
【請求項２５】
前記カメラの光軸は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している請求項２３に記載のジンバル機構。
【請求項２６】
前記カメラの光軸は前記第１のアクチュエータ軸線に平行である請求項２３に記載のジンバル機構。
【請求項２７】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である請求項２３に記載のジンバル機構。
【請求項２８】
第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項２９】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている請求項２８に記載のジンバル機構。
【請求項３０】
前記第３のアクチュエータ軸線は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している請請求項２８に記載のジンバル機構。
【請求項３１】
前記搭載物は前記第３のアクチュエータに結合されている請求項２８に記載のジンバル機構。
【請求項３２】
無人航空機に結合されている請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項３３】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項３２に記載のジンバル機構。
【請求項３４】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法であって、
第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップであって、前記第１のアクチュエータが第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、前記第２のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第１の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第２の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの１つ又は複数を作動させるステップとを含み、
前記第１の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にするように構成されており、
前記第２の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にするように構成されている、方法。
【請求項３５】
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に直接結合されており、前記第２の結合器が前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に直接結合されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１のアクチュエータの作動が前記第２のアクチュエータの位置又は姿勢に影響せず、前記第２のアクチュエータの作動が前記第１のアクチュエータの位置又は姿勢に影響する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが位置及び姿勢において互いに固定されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して作動される、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
前記ジンバル機構が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１の接合部材が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第２の接合部材軸線を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記搭載物が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転するように、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなるように構成されている、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記第２のカンチレバー部材が複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記第２のカンチレバー構成要素が第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジが、ヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供するように構成されている、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが支持構造に結合されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項５０】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれが前記支持構造に直接結合されている、請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項５５】
前記角度が９０度である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記搭載物がカメラである、請求項３４に記載の方法。
【請求項５７】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線に平行である、請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である、請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
前記ジンバル機構が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、作動させるステップが、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記第３のアクチュエータの１つ又は複数を作動させるステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項６２】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
前記ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項６６】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構であって、
第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器であって、前記第１の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、第１の結合器と、
前記第２のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器であって、前記第２の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、第２の結合器とを含み、
前記第２のアクチュエータの位置又は姿勢が前記第１のアクチュエータの動作に影響されず、
前記第１のアクチュエータの位置又は姿勢が前記第２のアクチュエータの動作に影響されない、ジンバル機構。
【請求項６８】
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項６９】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に直接結合されており、前記第２の結合器が前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に直接結合されている、請求項６８に記載のジンバル機構。
【請求項７０】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが位置及び姿勢において互いに固定されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項７１】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項７２】
当該ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項７３】
当該ジンバル機構が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項７４】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項７５】
前記第１の接合部材が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第２の接合部材軸線を含む、請求項７４に記載のジンバル機構。
【請求項７６】
前記搭載物が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転するように、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなるように構成されている、請求項７５に記載のジンバル機構。
【請求項７７】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項７５に記載のジンバル機構。
【請求項７８】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項７５に記載のジンバル機構。
【請求項７９】
前記第２のカンチレバー部材が複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている、請求項７４に記載のジンバル機構。
【請求項８０】
前記第２のカンチレバー構成要素が第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジが、ヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供するように構成されている、請求項７９に記載のジンバル機構。
【請求項８１】
支持構造を更に含み、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが前記支持構造に結合されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項８２】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項８１に記載のジンバル機構。
【請求項８３】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている、請求項８１に記載のジンバル機構。
【請求項８４】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項８３に記載のジンバル機構。
【請求項８５】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれが前記支持構造に直接結合されている、請求項８１に記載のジンバル機構。
【請求項８６】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項８７】
前記角度が９０度である、請求項８６に記載のジンバル機構。
【請求項８８】
前記搭載物がカメラである、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項８９】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項８８に記載のジンバル機構。
【請求項９０】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項８８に記載のジンバル機構。
【請求項９１】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線に平行である、請求項８８に記載のジンバル機構。
【請求項９２】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である、請求項８８に記載のジンバル機構。
【請求項９３】
第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項９４】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている、請求項９３に記載のジンバル機構。
【請求項９５】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項９３に記載のジンバル機構。
【請求項９６】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項９３に記載のジンバル機構。
【請求項９７】
前記ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項６７に記載のジンバル機構。
【請求項９８】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項９７に記載のジンバル機構。
【請求項９９】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法であって、
第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップであって、前記第１のアクチュエータが第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、前記第２のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第１の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第２の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップとを含み、
前記第２のアクチュエータの位置又は姿勢が前記第１のアクチュエータの動作に影響されず、
前記第１のアクチュエータの位置又は姿勢が前記第２のアクチュエータの動作に影響されない、方法。
【請求項１００】
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に直接結合されており、前記第２の結合器が前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に直接結合されている、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが位置及び姿勢において互いに固定されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０３】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０４】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０５】
前記ジンバル機構が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０６】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０７】
前記第１の接合部材が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第２の接合部材軸線を含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記搭載物が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転するように、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなるように構成されている、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１０】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１１】
前記第２のカンチレバー部材が複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１２】
前記第２のカンチレバー構成要素が第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジが、ヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供するように構成されている、請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが支持構造に結合されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１１４】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１６】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれが前記支持構造に直接結合されている、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１８】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１１９】
前記角度が９０度である、請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記搭載物がカメラである、請求項９９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２３】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線に平行である、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２４】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２５】
前記ジンバル機構が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、動作させるステップが、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記第３のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１２６】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２７】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２８】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２９】
前記ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項９９に記載の方法。
【請求項１３０】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構であって、
第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器であって、前記第１の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、第１の結合器と、
前記第２のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器であって、前記第２の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、第２の結合器とを含み、
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている、ジンバル機構。
【請求項１３２】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に結合されており、前記第２の結合器が前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に結合されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１３３】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが位置及び姿勢において互いに固定されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１３４】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１３５】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１３６】
前記ジンバル機構が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１３７】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１３８】
前記第１の接合部材が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第２の接合部材軸線を含む、請求項１３７に記載のジンバル機構。
【請求項１３９】
前記搭載物が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転するように、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなるように構成されている、請求項１３８に記載のジンバル機構。
【請求項１４０】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１３８に記載のジンバル機構。
【請求項１４１】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１３８に記載のジンバル機構。
【請求項１４２】
前記第２のカンチレバー部材が複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている、請求項１３７に記載のジンバル機構。
【請求項１４３】
前記第２のカンチレバー構成要素が第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジが、ヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供するように構成されている、請求項１４２に記載のジンバル機構。
【請求項１４４】
支持構造を更に含み、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが前記支持構造に結合されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１４５】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項１４４に記載のジンバル機構。
【請求項１４６】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている、請求項１４４に記載のジンバル機構。
【請求項１４７】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項１４６に記載のジンバル機構。
【請求項１４８】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれが前記支持構造に直接結合されている、請求項１４４に記載のジンバル機構。
【請求項１４９】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１５０】
前記角度が９０度である、請求項１４９に記載のジンバル機構。
【請求項１５１】
前記搭載物がカメラである、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１５２】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項１５１に記載のジンバル機構。
【請求項１５３】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項１５１に記載のジンバル機構。
【請求項１５４】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線に平行である、請求項１５１に記載のジンバル機構。
【請求項１５５】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である、請求項１５１に記載のジンバル機構。
【請求項１５６】
第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１５７】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている、請求項１５６に記載のジンバル機構。
【請求項１５８】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項１５６に記載のジンバル機構。
【請求項１５９】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項１５６に記載のジンバル機構。
【請求項１６０】
当該ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項１３１に記載のジンバル機構。
【請求項１６１】
当該ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項１６０に記載のジンバル機構。
【請求項１６２】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法であって、
第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップであって、前記第１のアクチュエータが第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、前記第２のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第１の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第２の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップとを含み、
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている、方法。
【請求項１６３】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に結合されており、前記第２の結合器が前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に結合されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６４】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが位置及び姿勢において互いに固定されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６５】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６６】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６７】
前記ジンバル機構が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６８】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６９】
前記第１の接合部材が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第２の接合部材軸線を含む、請求項１６８に記載の方法。
【請求項１７０】
前記搭載物が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転するように、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなるように構成されている、請求項１６９に記載の方法。
【請求項１７１】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１６９に記載の方法。
【請求項１７２】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１６９に記載の方法。
【請求項１７３】
前記第２のカンチレバー部材が複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている、請求項１６８に記載の方法。
【請求項１７４】
前記第２のカンチレバー構成要素が第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジが、ヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供するように構成されている、請求項１７３に記載の方法。
【請求項１７５】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが支持構造に結合されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１７６】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項１７５に記載の方法。
【請求項１７７】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている、請求項１７５に記載の方法。
【請求項１７８】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項１７７に記載の方法。
【請求項１７９】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれが前記支持構造に直接結合されている、請求項１７５に記載の方法。
【請求項１８０】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１８１】
前記角度が９０度である、請求項１８０に記載の方法。
【請求項１８２】
前記搭載物がカメラである、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１８３】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８４】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８５】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線に平行である、請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８６】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である、請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８７】
前記ジンバル機構が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、動作させるステップが、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記第３のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを含む、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１８８】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている、請求項１８７に記載の方法。
【請求項１８９】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項１８７に記載の方法。
【請求項１９０】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項１８７に記載の方法。
【請求項１９１】
前記ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１９２】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項１９１に記載の方法。
【請求項１９３】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構であって、
第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器であって、前記第１の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、第１の結合器と、
前記第２のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器であって、前記第２の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、第２の結合器とを含み、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、（１）互いに対して及び（２）前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの少なくとも１つを支持するように構成された支持構造に対して位置及び姿勢が固定されている、ジンバル機構。
【請求項１９４】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項１９５】
当該ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項１９６】
当該ジンバル機構が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項１９７】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項１９８】
前記第１の接合部材が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第２の接合部材軸線を含む、請求項１９７に記載のジンバル機構。
【請求項１９９】
前記搭載物が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転するように、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなるように構成されている、請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項２００】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１９９に記載のジンバル機構。
【請求項２０１】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項１９９に記載のジンバル機構。
【請求項２０２】
前記第２のカンチレバー部材が複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている、請求項１９７に記載のジンバル機構。
【請求項２０３】
前記第２のカンチレバー構成要素が第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジが、ヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供するように構成されている、請求項２０２に記載のジンバル機構。
【請求項２０４】
支持構造を更に含み、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが前記支持構造に結合されている、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項２０５】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項２０４に記載のジンバル機構。
【請求項２０６】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている、請求項２０４に記載のジンバル機構。
【請求項２０７】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項２０６に記載のジンバル機構。
【請求項２０８】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれが前記支持構造に直接結合されている、請求項２０４に記載のジンバル機構。
【請求項２０９】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項２１０】
前記角度が９０度である、請求項２０９に記載のジンバル機構。
【請求項２１１】
前記搭載物がカメラである、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項２１２】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項２１１に記載のジンバル機構。
【請求項２１３】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項２１１に記載のジンバル機構。
【請求項２１４】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線に平行である、請求項２１１に記載のジンバル機構。
【請求項２１５】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である、請求項２１１に記載のジンバル機構。
【請求項２１６】
第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項２１７】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている、請求項２１６に記載のジンバル機構。
【請求項２１８】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項２１６に記載のジンバル機構。
【請求項２１９】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項２１６に記載のジンバル機構。
【請求項２２０】
当該ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項１９３に記載のジンバル機構。
【請求項２２１】
当該ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項２２０に記載のジンバル機構。
【請求項２２２】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法であって、
第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップであって、前記第１のアクチュエータが第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、前記第２のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第１の結合器が前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に前記搭載物を結合するステップであって、前記第２の結合器が前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用するように構成されている、ステップと、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップとを含み、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、（１）互いに対して及び（２）前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの少なくとも１つを支持するように構成された支持構造に対して位置及び姿勢が固定されている、方法。
【請求項２２３】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２４】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２５】
前記ジンバル機構が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供するように構成されている、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２６】
前記第１の結合器が第１のカンチレバー部材及び第１の接合部材を含み、前記第２の結合器が第２のカンチレバー部材及び第２の接合部材を含み、前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータによって発生したトルクを前記第１の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第１のカンチレバー部材が前記第１のアクチュエータに結合されており、前記第１の接合部材が前記搭載物に結合されており、前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータによって発生したトルクを前記第２の接合部材を介して前記搭載物に伝達するように前記第２のカンチレバー部材が前記第２のアクチュエータに結合されており、前記第２の接合部材が前記搭載物に結合されている、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２２７】
前記第１の接合部材が、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材が、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供するように構成されている第２の接合部材軸線を含む、請求項２２６に記載の方法。
【請求項２２８】
前記搭載物が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転するように、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とが互いに直交したままとなるように構成されている、請求項２２７に記載の方法。
【請求項２２９】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３０】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸となるように構成されており、それによって、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする、請求項２２７に記載の方法。
【請求項２３１】
前記第２のカンチレバー部材が複数のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材の姿勢の調整を可能にするために、前記複数のカンチレバー構成要素が１つに可動的に結合されている、請求項２２６に記載の方法。
【請求項２３２】
前記第２のカンチレバー構成要素が第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とがヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジが、ヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供するように構成されている、請求項２３１に記載の方法。
【請求項２３３】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが支持構造に結合されている、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２３４】
前記支持構造が固定構成を有する、請求項２３３に記載の方法。
【請求項２３５】
前記第１のアクチュエータが第１の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記支持構造に結合されている、請求項２３３に記載の方法。
【請求項２３６】
前記第１の位置が第１の面に配置されており、前記第２の位置が前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項２３５に記載の方法。
【請求項２３７】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれが前記支持構造に直接結合されている、請求項２３３に記載の方法。
【請求項２３８】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２３９】
前記角度が９０度である、請求項２３８に記載の方法。
【請求項２４０】
前記搭載物がカメラである、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２４１】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項２４０に記載の方法。
【請求項２４２】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項２４０に記載の方法。
【請求項２４３】
前記カメラの光軸が前記第１のアクチュエータ軸線に平行である、請求項２４０に記載の方法。
【請求項２４４】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に平行である、請求項２４０に記載の方法。
【請求項２４５】
前記ジンバル機構が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、動作させるステップが、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記第３のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを含む、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２４６】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている、請求項２４５に記載の方法。
【請求項２４７】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に直交している、請求項２４５に記載の方法。
【請求項２４８】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項２４５に記載の方法。
【請求項２４９】
前記ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項２２２に記載の方法。
【請求項２５０】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第１の結合器、前記第２の結合器及び前記搭載物を支持する支持構造を介して無人航空機に結合されている、請求項２４９に記載の方法。
【請求項２５１】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構であって、
中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を第１のアクチュエータ速度で提供する第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと同軸の第２のアクチュエータであって、前記中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を第２のアクチュエータ速度で提供する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータに動作可能に結合された差動歯車と、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとの間に延在するシャフトであって、前記シャフトが前記差動歯車に結合された入力端及び前記搭載物に結合された出力端を有するシャフトと、を含む、差動部材とを含み、
前記差動部材が差動部材軸線を中心として自由に回転するように構成されており、前記差動部材軸線が前記シャフトの長さに沿って延在し、
前記搭載物が、前記第１のアクチュエータ速度及び前記第２のアクチュエータ速度に基づき前記中心アクチュエータ軸線、前記差動部材軸線又はその両方を中心に回転するように構成されている、ジンバル機構。
【請求項２５２】
前記シャフトが前記中心アクチュエータ軸線を横断する、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２５３】
当該ジンバル機構が、前記中心アクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の全回転を提供するように構成されている、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２５４】
前記ジンバル機構が、前記差動部材軸線を中心とした前記搭載物の全回転を提供するように構成されている、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２５５】
当該ジンバル機構が航空機に結合されている、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２５６】
前記差動部材軸線を中心とした前記差動部材の角回転速度が前記第１のアクチュエータ速度と前記第２のアクチュエータ速度との間の差に直線的に関係する、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２５７】
前記中心アクチュエータ軸線と前記差動部材軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２５８】
前記角度が９０度である、請求項２５７に記載のジンバル機構。
【請求項２５９】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２６０】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが位置及び姿勢において互いに固定されている、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２６１】
中心フレームを更に含み、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記差動部材が前記中心フレームによって支持される、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２６２】
前記中心フレームの長手方向の軸線が前記中心アクチュエータ軸線と同軸である、請求項２６１に記載のジンバル機構。
【請求項２６３】
前記中心フレームが、前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線を中心とした自由回転を提供する中心接合部材を含む、請求項２６１に記載のジンバル機構。
【請求項２６４】
前記中心接合部材が、前記中心アクチュエータ軸線を中心とした自由回転を提供するアクチュエータ接続構成要素と、前記差動部材軸線を中心とした自由回転を提供する差動接続構成要素とを含む、請求項２６３に記載のジンバル機構。
【請求項２６５】
前記アクチュエータ接続構成要素と前記差動接続構成要素とが互いに対し直交している、請求項２６４に記載のジンバル機構。
【請求項２６６】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、前記差動歯車に係合するように構成された係合機構に固定的に結合されているロータを含む、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２６７】
前記係合機構がアクチュエータギヤ又は摩擦ホイールを含む、請求項２６６に記載のジンバル機構。
【請求項２６８】
前記係合機構がテーパ状である、請求項２６６に記載のジンバル機構。
【請求項２６９】
前記第１のアクチュエータ速度と前記第２のアクチュエータ速度とが同一の場合、前記搭載物が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の１つのみを中心に回転する、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２７０】
前記第１のアクチュエータ速度と前記第２のアクチュエータ速度とが異なる場合、前記搭載物が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の両方を中心に回転する、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２７１】
前記搭載物がカメラを含む、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２７２】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項２７１に記載のジンバル機構。
【請求項２７３】
前記カメラの光軸が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の両方に直交している、請求項２７１に記載のジンバル機構。
【請求項２７４】
前記カメラの光軸が前記中心アクチュエータ軸線に平行である、請求項２７１に記載のジンバル機構。
【請求項２７５】
前記カメラの光軸が前記差動部材軸線に平行である、請求項２７１に記載のジンバル機構。
【請求項２７６】
第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、前記第３のアクチュエータ軸線が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線とは異なる、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２７７】
前記第３のアクチュエータが前記シャフトの前記出力端に結合されている、請求項２７６に記載のジンバル機構。
【請求項２７８】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の両方に直交している、請求項２７６に記載のジンバル機構。
【請求項２７９】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項２７６に記載のジンバル機構。
【請求項２８０】
当該ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２８１】
当該ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記差動部材及び前記搭載物を支持する中心フレームを介して無人航空機に結合されている、請求項２８０に記載のジンバル機構。
【請求項２８２】
当該ジンバル機構が航空機に結合されており、前記中心アクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の全回転及び前記差動部材軸線を中心とした前記搭載物の全回転を提供するように構成されている、請求項２５１に記載のジンバル機構。
【請求項２８３】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法であって、
第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、差動部材とを含むジンバル機構を提供するステップであって、前記差動部材が、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータに動作可能に結合された差動歯車と、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとの間に延在するシャフトであって、前記シャフトが入力端において前記差動歯車に結合されているシャフトとを含む、ステップと、
前記搭載物を前記シャフトの出力端に結合するステップと、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップとを含み、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、前記差動部材が差動部材軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、
前記搭載物が、前記第１のアクチュエータ速度及び前記第２のアクチュエータ速度に基づき前記中心アクチュエータ軸線、前記差動部材軸線又はその両方を中心に回転するように構成されている、方法。
【請求項２８４】
前記シャフトが前記中心アクチュエータ軸線を横断する、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２８５】
前記ジンバル機構が、前記中心アクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の全回転を提供するように構成されている、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２８６】
前記ジンバル機構が、前記差動部材軸線を中心とした前記搭載物の全回転を提供するように構成されている、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２８７】
前記ジンバル機構が航空機に結合されている、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２８８】
前記差動部材軸線を中心とした前記差動部材の角回転速度が前記第１のアクチュエータ速度と前記第２のアクチュエータ速度との間の差に直線的に関係する、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２８９】
前記中心アクチュエータ軸線と前記差動部材軸線とが互いに対し非ゼロ角度で配置されている、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２９０】
前記角度が９０度である、請求項２８９に記載の方法。
【請求項２９１】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作される、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２９２】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが位置及び姿勢において互いに固定されている、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２９３】
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記差動部材が中心フレームによって支持される、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２９４】
前記中心フレームの長手方向の軸線が前記中心アクチュエータ軸線と同軸である、請求項２９３に記載の方法。
【請求項２９５】
前記中心フレームが、前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線を中心とした自由回転を提供する中心接合部材を含む、請求項２９３に記載の方法。
【請求項２９６】
前記中心接合部材が、前記中心アクチュエータ軸線を中心とした自由回転を提供するアクチュエータ接続構成要素と、前記差動部材軸線を中心とした自由回転を提供する差動接続構成要素と、を含む、請求項２９５に記載の方法。
【請求項２９７】
前記アクチュエータ接続構成要素と前記差動接続構成要素とが互いに対し直交している、請求項２９６に記載の方法。
【請求項２９８】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、前記差動歯車に係合するように構成された係合機構に固定的に結合されているロータを含む、請求項２８３に記載の方法。
【請求項２９９】
前記係合機構がアクチュエータギヤ又は摩擦ホイールを含む、請求項２９８に記載の方法。
【請求項３００】
前記係合機構がテーパ状である、請求項２９８に記載の方法。
【請求項３０１】
前記第１のアクチュエータ速度と前記第２のアクチュエータ速度とが同一の場合、前記搭載物が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の１つのみを中心に回転する、請求項２８３に記載の方法。
【請求項３０２】
前記第１のアクチュエータ速度と前記第２のアクチュエータ速度とが異なる場合、前記搭載物が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の両方を中心に回転する、請求項２８３に記載の方法。
【請求項３０３】
前記搭載物がカメラを含む、請求項２８３に記載の方法。
【請求項３０４】
前記カメラの光軸が調整可能である、請求項３０３に記載の方法。
【請求項３０５】
前記カメラの光軸が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の両方に直交している、請求項３０３に記載の方法。
【請求項３０６】
前記カメラの光軸が前記中心アクチュエータ軸線に平行である、請求項３０３に記載の方法。
【請求項３０７】
前記カメラの光軸が前記差動部材軸線に平行である、請求項３０３に記載の方法。
【請求項３０８】
前記ジンバル機構が、前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線とは異なる第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、動作させるステップが、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ及び前記第３のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを含む、請求項２８３に記載の方法。
【請求項３０９】
前記第３のアクチュエータが前記シャフトの前記出力端に結合されている、請求項３０８に記載の方法。
【請求項３１０】
前記第３のアクチュエータ軸線が前記中心アクチュエータ軸線及び前記差動部材軸線の両方に直交している、請求項３０８に記載の方法。
【請求項３１１】
前記搭載物が前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項３０８に記載の方法。
【請求項３１２】
前記ジンバル機構が無人航空機に結合されている、請求項２８３に記載の方法。
【請求項３１３】
前記ジンバル機構が、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記差動部材及び前記搭載物を支持する中心フレームを介して無人航空機に結合されている、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３１４】
前記ジンバル機構が航空機に結合されており、前記中心アクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の全回転及び前記差動部材軸線を中心とした前記搭載物の全回転を提供するように構成されている、請求項２８３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
監視、探索及び救助作業、探査及び他の分野を含む広範な用途のために地上車両、空中車両、水上車両、水中車両及び宇宙機などの無人車両が開発されてきた。場合によっては、無人車両は飛行中にデータを収集するように構成された搭載物を備えてもよい。例えば、無人航空機（ＵＡＶ：ｕｎｍａｎｎｅｄ  ａｅｒｉａｌ  ｖｅｈｉｃｌｅｓ）は空中写真用のカメラを備えてもよい。搭載物は、搭載物の１つ又は複数の自由度における運動を提供するジンバル機構を介して無人車両に結合してもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
しかしながら、無人車両に結合される搭載物用の既存のジンバル機構は理想に満たないものとなる場合がある。場合によっては、ジンバル機構が、１つのステージのモータが別の次のステージの負荷になる直列機構を含む場合があるが、これはジンバル機構の体積及び重量の最小化にとって最適でない場合がある。場合によっては、ジンバル機構は搭載物に対し理想に満たない安定性を付与する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
改良された、搭載物を支持するためのジンバル機構に対する需要がある。改良されたジンバル機構は、搭載物に対し運動の安定性を付与する一方で、減少した体積及び重量を有する。本開示は、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのデバイス及び方法について記載する。本明細書中に記載されるジンバル機構は少なくとも２つの異なる軸線を中心とした搭載物の回転を提供することができ、２つの軸線を中心とした回転は互いに別個に動作可能な２つのアクチュエータによって制御される。２つのアクチュエータは、いずれのアクチュエータも他方のアクチュエータによって駆動されないように位置及び姿勢を互いに固定することができる。従って、ジンバル機構は２つの自由度に関する搭載物の運動を同時に制御することができる。本明細書中に記載されるジンバル機構は、ジンバル機構によって提供される運動の安定性を向上させる一方で、ジンバル機構の体積及び重量の最小化又は低減を可能にする小型の構成を有し得る。
【０００４】
本開示の一態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構が記載されている。ジンバル機構は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータとを含む。ジンバル機構は、第１のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器であって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第１の結合器を更に含む。ジンバル機構は、第２のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器であって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第２の結合器を更に含む。第１の結合器は、第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の自由回転を可能にするように構成されており、第２の結合器は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の自由回転を可能にするように構成されている。
【０００５】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法が記載されている。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップを含み、第１のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、第２のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている。方法は、第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に搭載物を結合するステップであって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に搭載物を結合するステップであって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを更に含む。第１の結合器は、第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の自由回転を可能にするように構成されており、第２の結合器は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の自由回転を可能にするように構成されている。
【０００６】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構が記載されている。ジンバル機構は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータとを含む。ジンバル機構は、第１のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器であって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第１の結合器を更に含む。ジンバル機構は、第２のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器であって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第２の結合器を更に含む。第２のアクチュエータの位置又は姿勢は第１のアクチュエータの動作に影響されず、第１のアクチュエータの位置又は姿勢は第２のアクチュエータの動作に影響されない。
【０００７】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法が記載されている。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップを含み、第１のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、第２のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている。方法は、第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に搭載物を結合するステップであって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に搭載物を結合するステップであって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを更に含む。第２のアクチュエータの位置又は姿勢は第１のアクチュエータの動作に影響されず、第１のアクチュエータの位置又は姿勢は第２のアクチュエータの動作に影響されない。
【０００８】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構が記載されている。ジンバル機構は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータとを含む。ジンバル機構は、第１のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器であって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第１の結合器を更に含む。ジンバル機構は、第２のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器であって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第２の結合器を更に含む。第１の結合器及び第２の結合器の双方が搭載物に直接結合されている。
【０００９】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法が記載されている。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップを含み、第１のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、第２のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている。方法は、第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に搭載物を結合するステップであって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に搭載物を結合するステップであって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを更に含む。第１の結合器及び第２の結合器の双方が搭載物に直接結合されている。
【００１０】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構が記載されている。ジンバル機構は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータとを含む。ジンバル機構は、第１のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器であって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第１の結合器を更に含む。ジンバル機構は、第２のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器であって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されている、第２の結合器を更に含む。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、（１）互いに対して及び（２）第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの少なくとも１つを支持するように構成された支持構造に対して位置及び姿勢が固定されている。
【００１１】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法が記載されている。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを含むジンバル機構を提供するステップを含み、第１のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、第２のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されている。方法は、第１のアクチュエータに動作可能に結合されている第１の結合器に搭載物を結合するステップであって、第１の結合器が第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第２のアクチュエータに動作可能に結合されている第２の結合器に搭載物を結合するステップであって、第２の結合器が第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成されているステップを更に含む。方法は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップを更に含む。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、（１）互いに対して及び（２）第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータの少なくとも１つを支持するように構成された支持構造に対して位置及び姿勢が固定されている。
【００１２】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構が記載されている。ジンバル機構は、中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を第１のアクチュエータ速度で提供する第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータと同軸の第２のアクチュエータであって、中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を第２のアクチュエータ速度で提供する第２のアクチュエータとを含む。ジンバル機構は差動部材を更に含み、差動部材は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに動作可能に結合された差動歯車と、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に延在するシャフトであって、シャフトが差動歯車に結合されている入力端と、搭載物に結合された出力端とを有するシャフトとを含む。差動部材は差動部材軸線を中心として自由に回転するように構成されており、差動部材軸線はシャフトの長さに沿って延在する。搭載物は、第１のアクチュエータ速度及び第２のアクチュエータ速度に基づき中心アクチュエータ軸線、差動部材軸線又はその両方を中心として回転するように構成されている。
【００１３】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法が記載されている。方法は、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、差動部材とを含むジンバル機構を提供するステップであって、差動部材は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに動作可能に結合された差動歯車と、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に延在するシャフトであって、シャフトが入力端において差動歯車に結合されているシャフトとを含む、ジンバル機構を提供するステップを含む。方法は、シャフトの出力端に搭載物を結合するステップと、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップとを更に含む。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、差動部材は差動部材軸線を中心とした回転を提供するように構成されている。搭載物は、第１のアクチュエータ速度及び第２のアクチュエータ速度に基づき中心アクチュエータ軸線、差動部材軸線又はその両方を中心として回転するように構成されている。
【００１４】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構が記載されている。ジンバル機構は、中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を第１のアクチュエータ速度で提供する第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータと同軸の第２のアクチュエータであって、中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を第２のアクチュエータ速度で提供する第２のアクチュエータとを含む。ジンバル機構は差動部材を更に含み、差動部材は、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに動作可能に結合された差動歯車と、差動歯車に結合された入力端及び搭載物に結合された出力端を有するシャフトとを含む。差動部材は差動部材軸線を中心として自由に回転するように構成されており、差動部材軸線はシャフトの長さに沿って延在する。搭載物は、第１のアクチュエータ速度及び第２のアクチュエータ速度に基づき中心アクチュエータ軸線、差動部材軸線又はその両方を中心として回転するように構成されている。ジンバル機構は航空機に結合されており、中心アクチュエータ軸線を中心とした搭載物の全回転及び差動部材軸線を中心とした搭載物の全回転を提供するように構成されている。
【００１５】
本開示の別の態様においては、少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するための方法が記載されている。方法は、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、差動部材とを含むジンバル機構を提供するステップであって、差動部材が、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに動作可能に結合された差動歯車と、入力端において差動歯車に結合されているシャフトとを含む、ジンバル機構を提供するステップを含む。方法は、シャフトの出力端に搭載物を結合するステップと、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの１つ又は複数を動作させるステップとを更に含む。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは中心アクチュエータ軸線を中心とした回転を提供するように構成されており、差動部材は差動部材軸線を中心とした回転を提供するように構成されている。搭載物は、第１のアクチュエータ速度及び第２のアクチュエータ速度に基づき中心アクチュエータ軸線、差動部材軸線又はその両方を中心として回転するように構成されている。ジンバル機構は航空機に結合されており、中心アクチュエータ軸線を中心とした搭載物の全回転及び差動部材軸線を中心とした搭載物の全回転を提供するように構成されている。
【００１６】
本発明の種々の態様は個々に、集合的に又は互いに組み合わせて解釈され得ることは理解されよう。本明細書中に記載される本発明の種々の態様は以下に説明する特定の用途又は任意の他の種類の可動物体のいずれに適用してもよい。本明細書中における航空機に関するあらゆる記載は任意の車両などの任意の可動物体に当てはまるものであってもよく、且つそのために使用されてもよい。加えて、空中運動（例えば、飛行）という状況で本明細書中に開示されるデバイス及び方法は、地上又は水上での運動、水中運動又は宇宙空間での運動などの他の種類の運動という状況にも適用してよい。
【００１７】
本発明の他の目的及び特徴は明細書、特許請求の範囲及び添付の図の考察によって明らかとなろう。
【００１８】
参照による組み込み
本明細書で言及される全ての刊行物、特許及び特許出願はそれぞれ個々の刊行物、特許又は特許出願は、具体的且つ個々に参照により組み込まれることを示すような程度と同程度まで参照により本明細書中に組み込まれる。
【００１９】
本発明の新規な特徴を添付の特許請求の範囲で詳細に説明する。本発明の特徴及び利点のより良好な理解は、本発明の原理を用いる例証的な実施形態を説明する以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することにより得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態による２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構の一例を示す。
【図２】アクチュエータの１つを取り外した図１のジンバル機構を示す。
【図３】アクチュエータの別の１つを取り外した図１のジンバル機構を示す。
【図４】図１のジンバル機構の動作を複数段階（例えば、段階Ａ〜Ｆ）で示す。
【図５】実施形態による２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するためのジンバル機構の別の例を示す。
【図６】実施形態によるジンバル機構を制御するためのシステム６００のブロック図による概略図である。
【図７】実施形態による無人航空機を示す。
【図８】実施形態による可動物体を示す。
【図９】実施形態による可動物体を制御するためのシステムのブロック図による概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
詳細な説明
本明細書中に記載されるデバイス及び方法は、キャリアに結合された搭載物の運動を、少なくとも２つの自由度に関して提供する。キャリアはジンバル機構であってもよい。本明細書中のジンバル機構についてのあらゆる記載は、搭載物を支持するために用いられてもよく且つキャリアを担持している支持構造に対する搭載物の運動を提供してもよい任意の種類のキャリアに関連し得る。本明細書中に記載されるジンバル機構は少なくとも２つの異なる軸線を中心とした搭載物の回転を提供することができ、２つの軸線を中心とした回転は互いに別個に動作可能な２つのアクチュエータによって制御される。２つ以上のアクチュエータは、いずれのアクチュエータも他方のアクチュエータによって駆動されないように位置及び姿勢を互いに固定することができる。ジンバル機構は複数の軸線（例えば、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上等）を中心とした搭載物の回転を提供してもよい。各軸線においては、ジンバル機構は対応するジンバル構成要素を含んでもよく、対応するジンバル構成要素はアクチュエータ及び／又はフレーム構成要素を含んでもよい。従って、ジンバル機構は少なくとも２つの自由度に関する搭載物の運動を同時に制御することができる。本明細書中に記載されるジンバル機構は、ジンバル機構によって提供される運動の安定性を向上させる一方でジンバル機構の体積及び／又は重量の最小化又は低減を可能にする小型の構成を有することができる。
【００２２】
無人航空機（ＵＡＶ：ｕｎｍａｎｎｅｄ  ａｅｒｉａｌ  ｖｅｈｉｃｌｅ）などの航空機は空中写真用のカメラなどの搭載物を備えてもよい。そのような搭載物は、１つ又は複数の自由度に関する搭載物の運動を提供するジンバル機構などの構造によって支持され得る。通常、体積及び重量が制限されているＵＡＶに搭載物が結合される場合、搭載物は小型及び軽量であることが好ましい。従って、搭載物の支持のためにＵＡＶに結合されるジンバル機構は、好ましくは、少なくとも２つの自由度に関する搭載物の安定的な動きを提供する一方で、最小の体積及び重量を有する。これにより、カメラなどの搭載物が多くの異なる位置及び姿勢から像を捕捉することを可能にしてもよい。
【００２３】
本明細書中の搭載物についての任意の記載はカメラなどの任意の種類の搭載物に当てはまってもよく、逆もまた同様である。搭載物は周囲環境に関する情報を捕捉及び／又は検出してもよい（例えば、視覚情報、熱情報、音声情報、音響情報、超音波情報、動作関連情報、慣性情報、磁気情報、電気情報又は通信情報を検出する）。搭載物は、任意選択的に、光、音、振動などの放出又は任意の他の種類の放出を提供してもよい。搭載物は周囲環境（例えばロボットアーム）との相互作用のためＵＡＶと協働してもしなくてもよい。カメラについての任意の記載は任意の画像捕捉デバイスに当てはまってもよい。カメラは動的画像（例えばビデオ）及び／又は静止（例えばスナップショット）画像を捕捉するように構成してもよい。
【００２４】
本明細書中に記載される例示的ジンバル機構は、１つのモータが他方のモータによって従動される負荷にならないように、互いを駆動しない少なくとも２つのアクチュエータ又はモータを含む。モータは互いに独立して動作してもよい。例えば、２つのモータは互いに独立して被支持カメラの姿勢を同時に制御してもよい。従って、本開示のジンバル機構は、モータの重量及びジンバル機構の体積を最小化する一方で、被支持カメラのヨー、ロール及び／又はピッチなどの任意の２つの自由度の安定性を増加することができる。
【００２５】
ここで図面を参照すると、図１は、実施形態による、少なくとも２つの自由度に関する搭載物１０の運動を提供するためのジンバル機構１００の一例を示す。ジンバル機構１００は、第１のアクチュエータ軸線１１５を中心とした回転を提供するように構成されている第１のアクチュエータ１１０と、第２のアクチュエータ軸線１５５を中心とした回転を提供するように構成されている第２のアクチュエータ１５０とを含む。第１のアクチュエータ軸線１１５は第２のアクチュエータ軸線１５５とは異なり得る。例えば、図１に示すように、第１のアクチュエータ軸線と第２のアクチュエータ軸線は互いに対し９０°の角度などの任意の非ゼロ角度で配置され得る。第１のアクチュエータ軸線及び第２のアクチュエータ軸線は互いに対して非平行角度にあってもよい。第１のアクチュエータ軸線と第２のアクチュエータ軸線は互いに対し実質的に直交していてもよい。第１のアクチュエータ軸線及び第２のアクチュエータ軸線は互いに対して又は周囲に対して固定されていてもよい。或いは、第１のアクチュエータ軸線及び第２のアクチュエータ軸線は周囲に対して又は互いに対して動いてもよい。１つの例では、第１のアクチュエータ軸線はＵＡＶの姿勢に対して実質的に垂直であってもよい。第２のアクチュエータ軸線はＵＡＶの姿勢に対して実質的に水平であってもよい。
【００２６】
ジンバル機構１００は、第１のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第１の結合器１２０と、第２のアクチュエータと搭載物とを動作可能に結合する第２の結合器１６０とを更に含む。第１の結合器は、任意選択的に、第１のアクチュエータに直に接しても、１つ又は複数の中間構造を介して搭載物に間接的に接してもよい。中間構造は、任意選択的に、第１のアクチュエータに対して固定されていてもよい。第１の結合器は、任意選択的に、搭載物に直に接しても、１つ又は複数の中間構造を介して搭載物に間接的に接してもよい。中間構造は、任意選択的に、搭載物に対して固定されていてもよい。第２の結合器は、任意選択的に、第２のアクチュエータに直に接しても、１つ又は複数の中間構造を介して搭載物に間接的に接してもよい。中間構造は、任意選択的に、第２のアクチュエータに対して固定されていてもよい。第２の結合器は、任意選択的に、搭載物に直に接しても、１つ又は複数の中間構造を介して搭載物に間接的に接してもよい。中間構造は、任意選択的に、搭載物に対して固定されていてもよい。第１の結合器及び／又は第２の結合器は単一の一体部品から形成されてもよい。或いは、第１の結合器及び／又は第２の結合器はそれぞれ、複数の個々の部品から形成されてもよい。複数の個々の部品は互いに対し固定されていてもよい。或いは、複数の個々の部品は互いに対し可動であってもよい。個々の部品は回転及び／又は変位により互いに対し可動であってもよい。
【００２７】
第１の結合器は第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成され得る一方で、第２の結合器は第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転に作用するように構成され得る。従って、ジンバル機構１００によって支持されるカメラなどの搭載物は２つの自由度に関して動くことができる。１つの自由度は第１のアクチュエータ軸線１１５を中心とした回転を含み、別の自由度は第２のアクチュエータ軸線１５５を中心とした回転を含む。例えば、図１に示される姿勢にあるカメラを含む搭載物においては、ジンバル機構１００はカメラのヨー及びピッチを制御することができる。例えば、カメラのヨーは第１のアクチュエータ軸線を中心とした第１のアクチュエータの回転によって直接作用されてもよく。カメラのピッチは第２のアクチュエータ軸線を中心とした第２のアクチュエータの回転によって直接作用されてもよい。場合によっては、第１及び第２のアクチュエータはカメラのロールに作用しなくてもよい。或いは、第１及び第２のアクチュエータはカメラによって捕捉された画像のロールに間接的に作用してもよい。第１及び第２のアクチュエータの動きは共に、カメラによって捕捉された画像内におけるロールに作用してもしなくてもよい。
【００２８】
図１に示すようなジンバル機構は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした及び／又は第２のアクチュエータ軸線を中心とした、搭載物の９０°以下の回転を提供するように構成され得る。ジンバル機構は、第１のアクチュエータ軸線を中心とした及び／又は第２のアクチュエータ軸線を中心とした１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、９０°、１０５°、１２０°、１３５°、１５０°、１６５°又は１８０°以下の回転を提供するように構成してもよい。場合によっては、ジンバル機構は記載したいずれの角度値を超える回転を提供するように構成してもよい。ジンバル機構は、記載した値の任意の２つの間の角度範囲内の回転を可能にしてもよい。
【００２９】
図１に示される構成では、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは、第１のアクチュエータも第２のアクチュエータも他方によって駆動されないように空間的位置及び姿勢において互いに対し固定されている。第１のアクチュエータの動作は第２のアクチュエータ又は第２の結合器の位置又は姿勢に影響しない。同様に、第２のアクチュエータの動作は第１のアクチュエータ又は第１の結合器の位置又は姿勢に影響しない。従って、ジンバル機構１００は２つの自由度を同時に制御することができる。例えば、搭載物のヨーは搭載物のピッチに影響することなく影響を受けてもよく、又はこの逆であってもよい。これは第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとが別個に又は協調して動作する場合に発生してもよい。任意選択的に、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとが同時に動作する場合、搭載物のヨーは搭載物のピッチに影響してもよく、又はこの逆であってもよい。第１のアクチュエータ１１０と第２のアクチュエータ１５０は、例えば、各アクチュエータを独立して駆動する別個の電気接続部１４５及び電気接続部１９５により独立して動作してもよい。場合によっては、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを駆動するための１つ又は複数の信号を発生させてもよい制御部が提供されてもよい。制御部は電気接続部を介して１つ又は複数のアクチュエータと通信してもよい。電気接続部は１つ若しくは複数の電線、コネクタ、プリント回路又は通信回線を含んでもよい。制御部は第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを互いに独立制御してもよい。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、従って、これら２つの自由度の安定性を向上することができるように搭載物の姿勢を同時に集合的に制御することができる。加えて、第１及び第２のアクチュエータの小型の構成はジンバル機構１００の体積を最小化する又は低減するのを補助し得る。
【００３０】
ジンバル機構１００は支持構造２００を更に含んでもよく、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは支持構造に結合されてもよい。支持構造２００は図１に示されるフレームの固定Ｌ字形などの固定構成を含んでもよい。第１のアクチュエータ１１０は第１の位置２０５において支持構造に結合することができ、第２のアクチュエータ１５０は第１の位置とは異なる第２の位置２１０において支持構造に結合され得る。例えば、示されるように、第１の位置２０５は第１の面に配置されてもよく、第２の位置２１０は第２の面に配置されてもよい。第２の面は第１の面に実質的に直交してもよい。第２の面は第１の面に対して任意の平行でない角度にあってもよい。第１及び第２のアクチュエータは支持構造の内部表面又は領域内の第１及び第２の位置において支持されてもよい。第１及び第２のアクチュエータは直接的、又は例えば、１つ若しくは複数のアダプタを介して間接的に支持構造に結合され得る。第１及び第２のアクチュエータは位置及び姿勢が支持構造に対して固定されてもよい。第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは位置及び姿勢が互いに固定されてもよい。第１の面と第２の面は互いに対し固定されていてもよい。
【００３１】
図２は、第２のアクチュエータ１５０を取り外した図１のジンバル機構１００を示す。第１の結合器１２０は第２のアクチュエータ軸線１５５を中心とした搭載物の自由回転を可能にするように構成され得る。搭載物１０を第１のアクチュエータ１１０に結合する第１の結合器１２０は第１のカンチレバー部材１２５及び第１の接合部材１４０を含んでもよい。
【００３２】
第１のカンチレバー部材１２５は第１のアクチュエータ１１０に結合されてもよく、第１の接合部材１４０は搭載物１０に結合されてもよい。第１のカンチレバー部材は第１のアクチュエータによって発生したトルクを第１の接合部材を介して搭載物に伝達するように構成してもよい。第１のカンチレバー部材は第１のアクチュエータ軸線１１５に平行な方向に延びる長さを有する突出部を有してもよい。第１のカンチレバーの突出部は第１のアクチュエータ軸線の周りを動いてもよい。任意選択的に、第１のアクチュエータ軸線は突出部に交差しない。第１のカンチレバー部材は、任意選択的に、回転する基部部分を有してもよい。回転する基部部分は第１のアクチュエータ軸線を中心に回転してもよい。第１のアクチュエータ軸線は回転する基部部分に交差してもよい。突出部は回転する基部部分に結合しても、回転する基部部分と一体形成してもよい。突出部は回転する基部部分に対して静止したままであっても、回転する基部部分に対して可動であってもよい。
【００３３】
第１の接合部材は第１のカンチレバー部材によって支持されてもよい。第１の接合部材は第１のカンチレバー部材に結合してもよく、且つ第１の接合部材の第１の接合部材軸線１４２を中心に回転してもよい。第１の接合部材は第１のカンチレバー部材の突出部に結合してもよい。第１のアクチュエータ軸線を中心とした第１のカンチレバー部材の回転により、第１の接合部材は同様に第１のアクチュエータ軸線を中心に回転してもよい。第１のアクチュエータ軸線は第１の接合部材に交差してもしなくてもよい。第１の接合部材の長さは第１のアクチュエータ軸線に実質的に直交してもよい。
【００３４】
第１の接合部材は搭載物が第１の接合部材軸線１４２を中心に自由に回転するように搭載物に結合され得る。第１の接合部材は、搭載物に結合されてもよい１つ又は複数の中間構造又はアダプタに結合してもよい。搭載物は、第１の接合部材が第１のカンチレバー部材に対して回転することなく、第１の接合部材に対して第１の接合部材軸線を中心に回転してもよい。第１の接合部材は、搭載物が第１の接合部材に対して回転することなく第１のカンチレバー部材に対して第１の接合部材軸線を中心に回転してもよい。或いは、搭載物及び第１のカンチレバー部材に対する第１の接合部材の両回転を、第１の接合部材軸線を中心として可能としてもよい。第１の接合部材は第１の接合部材軸線を中心とした搭載物の回転を可能にしてもよい。第１の接合部材は第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転を可能にしてもよい。第２のアクチュエータの動作時、第１の接合部材軸線１４２は第２のアクチュエータ軸線１５５と同軸になるように構成することができ、それによって、第２のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の自由回転を可能にする。第１の接合部材軸線の姿勢が変化するように第１のアクチュエータが動作される場合、第２のアクチュエータの動作時、搭載物が少なくとも第２のアクチュエータ軸線の成分を中心に自由に回転したままとなるように、第１の接合部材軸線は第２のアクチュエータ軸線の成分を含む軸線と同軸のままとなるように構成され得る。ジンバル機構１００の動作原理は、図４に関して本明細書中に更に詳細に記載される。
【００３５】
図３は、第１のアクチュエータ１１０を取り外した図１Ａのジンバル機構１００を示す。第２の結合器１６０は第１のアクチュエータ軸線１１５を中心とした搭載物の自由回転を可能にするように構成され得る。搭載物１０を第２のアクチュエータ１５０に結合する第２の結合器１６０は第２のカンチレバー部材１６５及び第２の接合部材１９０を含んでもよい。
【００３６】
第２のカンチレバー部材１６５は第２のアクチュエータ１５０に結合されてもよく、第２の接合部材は搭載物に結合されてもよい。第２のカンチレバー部材は第２のアクチュエータによって発生したトルクを第２の接合部材を介して搭載物に伝達するように構成してもよい。第２のカンチレバー部材１６５は、第１のカンチレバー構成要素１８０及び第２のカンチレバー構成要素１８５などの２つ以上のカンチレバー構成要素を含んでもよい。第１のカンチレバー構成要素１８０は第２のアクチュエータ１５０の面から垂直に延出してもよい。第１のカンチレバー構成要素は第２のアクチュエータ軸線１５５に平行な方向に延びる長さを有する突出部を有してもよい。第１のカンチレバー構成要素の突出部は第２のアクチュエータ軸線の周りを動いてもよい。任意選択的に、第２のアクチュエータ軸線は突出部に交差しない。第１のカンチレバー構成要素は、任意選択的に、回転する基部部分を有してもよい。回転する基部部分は第２のアクチュエータ軸線を中心に回転してもよい。第２のアクチュエータ軸線は回転する基部部分に交差してもよい。突出部は回転する基部部分に結合しても回転する基部部分と一体形成してもよい。突出部は回転する基部部分に対して静止したままであっても、回転する基部部分に対して可動であってもよい。
【００３７】
第２のカンチレバー構成要素１８５は、第１のカンチレバー構成要素１８０に結合された第１の側１８７と、第２の接合部材１９０に結合された第２の側１８９とを有するＬ字形部材を含んでもよい。第１の側の面は第１のカンチレバー構成要素の突出部の面に平行してもよい。第１の側はヒンジ１９５を介して突出部に結合してもよい。任意選択的に、第１の側はヒンジのヒンジ軸線１９７を中心に自由に回転してもよい。ヒンジ軸線は第１の側の面に直交してもよい。第１の側が第２の側に対して動かないように第１の側は第２の側に固定された姿勢で結合してもよい。例えば、第１の側は、第１の側の面が第２の側の面に直交するように第２の側に固定的に結合してもよい。第２の側の面は第１のアクチュエータ軸線１１５に直交してもよい。第２の側の面は第２の接合部材軸線１９２に直交してもよい。第２の接合部材は、第２の接合部材が第２の接合部材軸線を中心に自由に回転するように第２の側に結合してもよい。第２の接合部材は第２の側の回転に影響することなく第２の接合部材軸線を中心に自由に回転してもよい。第２の側は第２の接合部材の回転に影響することなく第２の接合部材軸線を中心に自由に回転してもよい。任意選択的に、第１の側と第２の側は１つ又は複数の中間構造を介して間接的に結合してもよい。１つ又は複数の中間構造には、更なる自由度を提供する１つ又は複数の更なるリンクを含んでもよい。
【００３８】
第２の接合部材１９０は第２のカンチレバー部材１６５の第２のカンチレバー構成要素１８５によって支持されてもよい。第２のアクチュエータ軸線を中心とした第２のカンチレバー部材の回転により、第２の接合部材は同様に第２のアクチュエータ軸線を中心に回転してもよい。第２のアクチュエータ軸線は第２の接合部材と交差してもしなくてもよい。第２の接合部材の長さは第２のアクチュエータ軸線に直交してもよい。
【００３９】
第２の接合部材は、搭載物が第２の接合部材軸線１９２を中心に自由に回転するように搭載物に結合され得る。第２の接合部材は、搭載物に結合されてもよい１つ又は複数の中間構造又はアダプタに結合されてもよい。第２の接合部材が第２のカンチレバー部材に対して回転することなく搭載物は第２の接合部材に対して第２の接合部材軸線を中心に回転してもよい。搭載物が第２の接合部材に対して回転することなく第２の接合部材は第２のカンチレバー部材に対して第２の接合部材軸線を中心に回転してもよい。或いは、搭載物及び第２のカンチレバー部材に対する第２の接合部材の両回転を、第２の接合部材軸線を中心として可能としてもよい。第２の接合部材は第２の接合部材軸線を中心とした搭載物の回転を可能にしてもよい。第２の接合部材は第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転を可能にしてもよい。図３に示すように、第２のカンチレバー部材１６５の構成では、第１のアクチュエータの動作時、第２の接合部材軸線１９２が第１のアクチュエータ軸線１１５と同軸となり、それによって、第１のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の自由回転を可能にするように第２の接合部材１９０を配置し得る。
【００４０】
第１のアクチュエータ軸線１１５に対する搭載物の任意の姿勢において、第２のアクチュエータ軸線１５５を中心に搭載物が自由に回転することを可能とするために、第２のカンチレバー部材１６５は調節可能に構成され得る。例えば、第２のカンチレバー部材１６５の２つ以上のカンチレバー構成要素は、２つ以上のカンチレバー構成要素がマルチバーリンク（ｍｕｌｔｉ−ｂａｒ  ｌｉｎｋａｇｅ）を形成するように互いに対して可動的に結合され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、第１のカンチレバー構成要素１８０と第２のカンチレバー構成要素１８５は第２のカンチレバー構成要素がヒンジ軸線１９７を中心として自由に回転することを可能にするためにヒンジ１９６において接合され、従って、マルチバーリンクを形成する。第２の接合部材軸線１９２を第１の接合部材軸線１４２に対し直交した状態に維持するために、マルチバーリンクは、第２のアクチュエータ１５０の動作時、第２の接合部材１９０の位置及び姿勢の調整を可能にすることができる。第２の接合部材軸線を第１の接合部材軸線に対して直交姿勢に維持すると、第１の接合部材軸線と第２のアクチュエータ軸線との間のアライメントをずらすために第１のアクチュエータが動作されている場合であっても、搭載物が第１の接合部材軸線、故に、第２のアクチュエータ軸線を中心に自由に回転することを可能にすることができる。
【００４１】
図１〜３は、特定の形状を有し、特定の空間的位置及び姿勢で配置された第１の結合器１２０及び第２の結合器１６０を有するジンバル機構１００を示すが、そのような形状、空間的位置及び姿勢は単に例として提供されることは当業者には明らかであろう。第１の結合器及び／又は第２の結合器の形状は干渉を避けるために搭載物の特定の形状に適応させるためどのように変更してもよい。加えて、第１の結合器又は第２の結合器は、第１の結合器又は第２の結合器に結合されたアクチュエータによって発生したトルクを伝達する一方で、もう一方のアクチュエータの回転軸線を中心とした搭載物の自由回転を可能にするのに好適な任意の空間的位置又は姿勢を含んでもよい。
【００４２】
搭載物１０は第１の結合器１２０及び第２の結合器１６０に直接結合してもよい。例えば、第１の結合器は搭載物の第１の位置１２において第１の接合部材１４０を介して搭載物１０に直接結合され得る。第２の結合器は搭載物の第２の位置１４において第２の接合部材１９０を介して搭載物に直接結合され得る。図１〜３に示されるカメラ２０では、第１の位置１２は第２のアクチュエータ１５０に隣接するカメラの側面上の位置とされ得る一方で、第２の位置１４はカメラの下面上の位置とされ得る。搭載物の第１の位置及び第２の位置は互いに対し直交している又は互いに対して非平行角度の表面上であってもよい。或いは、搭載物１０は第１の結合器及び第２の結合器に例えばアダプタ３０を介して間接的に結合されてもよい。アダプタは、第１の結合器と第２の結合器とを結合するためのジンバル結合機構と、搭載物に結合するための搭載物結合機構とを含み得る。例えば、ジンバル結合機構は、第１の接合部材１４０の１つ若しくは複数を第１の位置に、又は第２の接合部材１９０を第１の位置とは異なる第２の位置に受け入れるように構成された１つ若しくは複数のキャビティを含み得る。搭載物結合機構は、アダプタ上に搭載物を固定するように構成された１つ若しくは複数の機械的締結具、又は搭載物の表面に付着するように構成された１つ若しくは複数の接着面を含み得る。或いは又は併せて、搭載物結合機構はアダプタに結合された取付構造を含み得る。取付構造は、例えば、機械的締結具、接着剤、又は１つ若しくは複数の嵌合連結具により搭載物にしっかりと結合されるように構成されている。或いは又は併せて、搭載物結合機構はアダプタに結合された収容構造を含み得る。搭載物結合機構は搭載物をしっかりと係合するために内部に搭載物を収容するように構成されている。
【００４３】
図１に示すように、搭載物１０は光軸２５を有するカメラ２０を含んでもよい。カメラは、光軸に沿って集束してもよい１つ又は複数のレンズを有してもよい。光軸はカメラの視野の中心にあってもよい。カメラは光軸が調整可能となるようにジンバル機構に結合してもよい。場合によっては、光軸は第１のアクチュエータ軸線１１５及び第２のアクチュエータ軸線１５５の両方に直交するように構成してもよい。そのような姿勢はカメラの姿勢の起点であってもよい。そのような構成では、ジンバル機構１００はカメラ２０のヨー及びピッチを制御することができる。或いは、光軸は第１のアクチュエータ軸線に平行となるように構成してもよい。そのような構成では、ジンバル機構１００はカメラのロール及びピッチを制御することができる。或いは、光軸は第２のアクチュエータ軸線に平行となるように構成してもよい。そのような構成では、ジンバル機構１００はカメラのヨー及びロールを制御することができる。カメラの光軸の他の配向も可能である。
【００４４】
図１〜３に示されるジンバル機構１００は２つの自由度を提供するように構成されているが、この機構は１つ又は複数の更なる自由度を提供するように更に修正してもよい。例えば、ジンバル機構は、第１のアクチュエータ軸線及び第２のアクチュエータ軸線とは異なる第３のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転を提供するように構成された第３のアクチュエータを含んでもよい。図１〜３に示される実施形態では、第３のアクチュエータ軸線は、例えば、第１のアクチュエータ軸線１１５及び第２のアクチュエータ軸線１５５の両方に直交する軸線であってもよい。第３のアクチュエータ軸線は、第３のアクチュエータがカメラのロールを制御することができるようにカメラ２０の光軸２５に平行であってもよい。１つの例では、第１及び第２のアクチュエータはカメラのヨー及びピッチを制御してもよく、第３のアクチュエータはカメラのロールを制御してもよい。或いは、第１及び第２のアクチュエータはカメラのヨー及びロールを制御してもよく、第３のアクチュエータはカメラのピッチを制御してもよい。別の実装形態においては、第１及び第２のアクチュエータはカメラのピッチ及びロールを制御してもよく、第３のアクチュエータはカメラのヨーを制御してもよい。第３のアクチュエータは、第３のアクチュエータが第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータと直列となるように第１のアクチュエータ又は第２のアクチュエータに結合され得る。搭載物は、搭載物が第１、第２及び第３のアクチュエータ軸線を中心に回転することができるように第３のアクチュエータに結合され得る。
【００４５】
第１のアクチュエータ軸線及び／又は第２のアクチュエータ軸線に対する光軸の方向は経時的に変更してもよい。１つの例では、カメラの初期位置ではカメラの光軸を第１のアクチュエータ軸線及び第２のアクチュエータ軸線に直交させてもよい。カメラの位置は、第１のアクチュエータ軸線に対する光軸の角度が変化する及び／又は第２のアクチュエータ軸線に対する光軸の角度が変化するように変化させてもよい。第１のアクチュエータを用いてカメラを回転させることにより、光軸が第２のアクチュエータ軸線に対して角度を変化させてもよい。第２のアクチュエータを用いてカメラを回転させることにより、光軸が第１のアクチュエータ軸線に対して角度を変化させてもよい。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは順次及び／又は同時に動作してもよい。任意の第３のアクチュエータは順次及び／又は第１及び第２のアクチュエータと同時に動作してもよい。
【００４６】
図４は、ジンバル機構１００の動作を複数段階Ａ〜Ｆで示す。カメラ２０を含む搭載物に結合されたジンバル機構が示される。ジンバル機構は支持構造に対する搭載物の姿勢を２つ以上の自由度に関して制御するために用いてもよい。
【００４７】
段階Ａは、カメラの光軸が第１のアクチュエータ軸線１１５及び第２のアクチュエータ軸線１５５の両方に直交する既定位置及び姿勢にあるカメラ２０を示す。第１のアクチュエータ軸線は第２の接合部材軸線１９２と同軸であり、第２のアクチュエータ軸線１５５は第１の接合部材軸線１４２と同軸である。幾つかの実施形態では、カメラは、ＵＡＶ、ジンバル機構又はカメラの電源が切られると既定位置に移動してもよい。カメラは、ＵＡＶ、ジンバル機構又はカメラの電源が切られると別の位置から既定位置に戻ってもよい。ＵＡＶ、ジンバル機構又はカメラの電源が入れられているときには、カメラは既定位置にあっても、即座に既定位置をとってもよい。場合によっては、カメラ位置は、ＵＡＶ、カメラ及び／又はジンバル機構に電源が入れられている間は既定位置から変化してもよい。ＵＡＶが飛行中又はＵＡＶが着陸状態にある間、カメラ位置は変化してもよい。
【００４８】
段階Ｂは、第１のアクチュエータ軸線１１５（ヨー）に対して搭載物の姿勢を変化させるために第１のアクチュエータ１１０を動作させた後のカメラを示す。具体的には、矢印４０によって示されるようにカメラは反時計回り方向にパンしている状態で示される。第１のアクチュエータが動作されると、搭載物は第１のアクチュエータ軸線と同軸の第２の接合部材軸線１９２を中心に自由に回転する。しかしながら、第１のアクチュエータの動作により第１の接合部材１４０の位置、故に、第１の接合部材軸線の姿勢が変化するため、第１の接合部材軸線１４２はもはや第２のアクチュエータ軸線１５５と同軸ではない。
【００４９】
段階Ｃは、第１のアクチュエータ１１０を更に動作させた後、及び第２のアクチュエータ１５０も動作させた後のカメラを示す。第１のアクチュエータ軸線１１５（ヨー）及び第２のアクチュエータ軸線１５５（ピッチ）両方に対する搭載物の姿勢は変化している。具体的には、カメラは更に反時計回り方向にパンし、下方に傾いた状態で示される。第２のアクチュエータ軸線を中心としたカメラの回転に適応するために、第２のアクチュエータが動作すると、第２の接合部材軸線１９２を第１の接合部材軸線１４２に対して直交に配向するために第２のカンチレバー構成要素１８５の位置が調整される（例えば、ヒンジ１９６を中心に枢動する）。そのような第２のカンチレバー構成要素の位置の調整により、第２のアクチュエータの動作に応じてカメラが第１の接合部材軸線を中心に自由に回転することが可能になる。従って、カメラのピッチは第２のアクチュエータの動作により制御することができる。カメラの回転（第１の接合部材軸線と同軸の軸線を中心とした）は、第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転の成分を含む。
【００５０】
段階Ｄ及び段階Ｅは、カメラを更に反時計回り方向にパンするため、及びカメラを更に下方に傾けるために第１のアクチュエータ１１０及び第２のアクチュエータ１５０両方を更に動作させた後のカメラを示す。第１のアクチュエータ軸線１１５に対するカメラの姿勢が更に変化するにつれて、第２のカンチレバー構成要素１８５の位置は、第２の接合部材軸線１９２を第１の接合部材軸線１４２に対して直交姿勢に維持するように更に調整される。
【００５１】
段階Ｆは、カメラを上方に傾けるために第２のアクチュエータ１５０を動作させた後のカメラを示す。再度、第２のアクチュエータが動作されると、第１の接合部材と第２の接合部材を適切なアライメントに維持するために第２のカンチレバー構成要素１８５の位置が自動的に調整される。
【００５２】
図４は、ジンバル機構１００が搭載物の運動を２つの自由度に関して同時に制御することができることを示す。第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは、少なくとも２つの自由度に関する搭載物の全体的な運動に作用するために独立制御されてもよい。２つの自由度における搭載物の回転の独立制御を可能にする機構の構成により、無人航空機への組み込みに特に適した小型で安定性のあるジンバル機構を提供することができる。
【００５３】
本明細書中のいずれかの場所に記載されているジンバル構成及び実施形態は、小型ジンバルを用いた２つ以上の自由度に関するカメラの制御を可能にしてもよい。場合によっては、ジンバル機構の高さのカメラの高さに対する比は、３：１、２：１、１．５：１、１．４：１、１．３：１、１．２：１、１．１：１又は１：１以下であってもよい。場合によっては、ジンバル機構の高さのカメラの高さに対する比は本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。ジンバル機構の高さのカメラの高さに対する比は本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。
【００５４】
場合によっては、ジンバル機構の長さのカメラの長さに対する比は、３：１、２：１、１．９：１、１．８：１、１．７：１、１．６：１、１．５：１、１．４：１、１．３：１、１．２：１、１．１：１又は１：１以下であってもよい。ジンバル機構の長さのカメラの長さに対する比は、本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。場合によっては、ジンバル機構の長さのカメラの長さに対する比は本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。
【００５５】
場合によっては、ジンバル機構の体積のカメラの体積に対する比は１０：１、７．５：１、５：１、２．５：１又は１：１以下であってもよい。ジンバル機構の体積のカメラの体積に対する比は本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。場合によっては、ジンバル機構の体積のカメラの体積に対する比は本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。
【００５６】
場合によっては、ジンバル機構の重量のカメラの重量に対する比は、３：１、２：１、１．９：１、１．８：１、１．７：１、１．６：１、１．５：１、１．４：１、１．３：１、１．２：１又は１：１以下であってもよい。ジンバル機構の重量のカメラの重量に対する比は本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。場合によっては、ジンバル機構の重量のカメラの重量に対する比は本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。
【００５７】
ジンバル機構は小型サイズのものであってもよい。場合によっては、ジンバル機構の高さは、１５ｃｍ、１０ｃｍ、７ｃｍ、６ｃｍ、５ｃｍ、４．５ｃｍ、４ｃｍ、３．５ｃｍ、３ｃｍ、２ｃｍ、又は１ｃｍ以下であってもよい。場合によっては、ジンバル機構の高さは本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。ジンバル機構の高さは本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。
【００５８】
場合によっては、ジンバル機構の長さは、１０ｃｍ、７ｃｍ、５ｃｍ、４ｃｍ、３．５ｃｍ、３ｃｍ、２．５ｃｍ、２ｃｍ、又は１ｃｍ以下であってもよい。ジンバル機構の長さは本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。場合によっては、ジンバル機構の長さは本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。
【００５９】
場合によっては、ジンバル機構は、１０００ｃｍ３、５００ｃｍ３、２００ｃｍ３、１００ｃｍ３、９０ｃｍ３、８０ｃｍ３、７０ｃｍ３、６０ｃｍ３、５０ｃｍ３、４０ｃｍ３、３０ｃｍ３、２０ｃｍ３又は１０ｃｍ３以下の体積を有してもよい。ジンバル機構の体積は本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。場合によっては、ジンバル機構の体積は本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。
【００６０】
ジンバル機構は軽量であってもよい。場合によっては、ジンバル機構は、３００ｇ、２００ｇ、１５０ｇ、１２０ｇ、１１０ｇ、１００ｇ、９０ｇ、８０ｇ、７０ｇ、６０ｇ、４０ｇ、３０ｇ、２０ｇ又は１０ｇ以下の重量を有してもよい。ジンバル機構の重量は本明細書中に記載される値の任意の２つの間の範囲内にあってもよい。場合によっては、ジンバル機構の重量は本明細書中に記載されるいずれの値を超えてもよい。
【００６１】
本明細書中のいずれかの場所に記載されているジンバル構成及び実施形態は、ジンバルの動きに同時に作用する１つより多いアクチュエータ又はモータがあり得ることが理由で、ジンバルの位置決めに対するより迅速な応答時間を有するという利点を有し得る。加えて、本明細書中に記載されるジンバル構成はより重い搭載物を支持することができるが、これは小型並列機構が、直列で取り付けられた複数のモータを含む機構と比較してより高い剛性及び安定性を提供することが理由である。
【００６２】
図５は、実施形態による、２つの自由度に関する搭載物１０の運動を提供するためのジンバル機構３００の別の例を示す。ジンバル機構３００は、中心アクチュエータ軸線３３０を中心とした搭載物の回転を第１の速度にて提供するように構成された第１のアクチュエータ３１０を含む。ジンバル機構３００は、中心アクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転を第２の速度にて提供するように構成された、第１のアクチュエータと同軸の第２のアクチュエータ３２０を更に含む。第１の速度と第２の速度は同じであっても異なっていてもよい。第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは互いに独立して回転してもよい。第１のアクチュエータの回転は、任意選択的に、第２のアクチュエータに作用しなくてもよく、その逆であってもよい。第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは独立制御されてもよい。第１のアクチュエータの回転方向と第２のアクチュエータの回転方向は同じであっても異なっていてもよい。
【００６３】
第１のアクチュエータは第１のアクチュエータ軸線を中心に回転してもよい。第２のアクチュエータは第２のアクチュエータ軸線を中心に回転してもよい。第１のアクチュエータ軸線と第２のアクチュエータ軸線は互いに平行であってもよい。第１のアクチュエータ軸線と第２のアクチュエータ軸線は中心軸線３３０などの同じ軸線であってもよい。第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは同軸であってもよい。
【００６４】
ジンバル機構３００は差動部材３６０を更に含む。差動部材は差動歯車３４５及びシャフト３５０を含む。差動歯車は第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータに動作可能に結合され得る。シャフトは第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に延在し得るものであり、差動歯車に結合された入力端３５２と、搭載物に結合された出力端３５４とを含む。差動部材は、シャフト３５０の長手方向に延在する差動部材軸線３６０を中心とした搭載物の回転を提供するように構成され得る。シャフトは差動部材によって発生したトルクを搭載物に伝達することができる。差動歯車を介して第１及び第２のアクチュエータに動作可能に結合されたシャフトもまた、第１及び第２のアクチュエータによって発生したトルクを搭載物に伝達することができる。
【００６５】
第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータのそれぞれは、係合機構３２５に固定的に結合されたロータ３１５を含んでもよい。係合機構は、ロータと差動歯車の動きを結合するために差動歯車と係合する又はつぶす（ｍａｓｈ）ように構成されている。係合機構は、例えば、アクチュエータギヤ又は摩擦ホイールを含んでもよい。係合機構のテーパ状の表面が差動歯車のテーパ状の表面に係合するように係合機構及び差動歯車は両方ともテーパ状であってもよい。
【００６６】
ジンバル機構３００は中心フレーム４００を更に含んでもよい。第１のアクチュエータ３１０、第２のアクチュエータ３２０及び差動部材３４０は中心フレーム４００によって支持され得る。例えば、第１のアクチュエータは中心フレームの第１端部に結合されてもよく、第２のアクチュエータは第１端部の反対側の、中心フレームの第２端部に結合されてもよい。中心フレームの長手方向の軸線４０５は中心アクチュエータ軸線３３０と同軸であってもよい。中心フレームは、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に延在する、シャフト３５０の部分３５６を受け入れるように構成された中心接合部材４１０を含んでもよい。中心接合部材は、シャフト３５０及びシャフト３５０に結合された搭載物１０の、中心アクチュエータ軸線３３０及び差動部材軸線３６０両方を中心とした自由回転を提供するように構成され得る。例えば、中心接合部材は、中心アクチュエータ軸線と同軸であり、且つ中心アクチュエータ軸線を中心とした自由回転を提供するアクチュエータ接続構成要素４１５と、差動部材軸線と同軸であり、且つ差動部材軸線を中心とした自由回転を提供する差動接続構成要素４２０とを含んでもよい。１つの例示的な構成においては、シャフトの部分３５６は差動接続構成要素内に受け入れられ得る。差動接続構成要素は、更に、アクチュエータ接続構成要素内に受け入れられる。示されるように、アクチュエータ接続構成要素と差動接続構成要素は互いに直交してもよい。
【００６７】
差動部材軸線３６０は中心アクチュエータ軸線３３０とは異なり得る。例えば、図５に示すように、第１のアクチュエータ軸線と第２のアクチュエータ軸線は互いに対し９０°の角度などの任意の非ゼロ角度で配置され得る。従って、ジンバル機構３００によって支持されるカメラ２０などの搭載物は２つの自由度、中心アクチュエータ軸線３３０を中心とした回転を含む１つの自由度、及び差動部材軸線３６０を中心とした回転を含む別の自由度に関して動くことができる。カメラはジンバル機構に多くの姿勢で結合されてもよい。例えば、図５に示すように、カメラは、カメラの光軸２５が中心アクチュエータ軸線及び差動部材軸線の両方に直交するように配向されてもよい。この姿勢においては、ジンバル機構は、中心アクチュエータ軸線を中心としたカメラの回転によりカメラのヨーを、及び差動部材軸線を中心としたカメラの回転によりカメラのピッチを制御することができる。或いは、カメラは、カメラの光軸が中心アクチュエータ軸線に平行となるようにジンバル機構に結合されてもよい。この姿勢においては、ジンバル機構は、中心アクチュエータ軸線を中心としたカメラの回転によりカメラのロールを、及び差動部材軸線を中心としたカメラの回転によりカメラのピッチを制御することができる。或いは、カメラは、カメラの光軸が差動部材軸線に平行となるようにジンバル機構に結合されてもよい。この姿勢においては、ジンバル機構は、中心アクチュエータ軸線を中心としたカメラの回転によりカメラのヨーを、及び差動部材軸線を中心としたカメラの回転によりカメラのロールを制御することができる。
【００６８】
搭載物は、第１のアクチュエータ速度及び第２のアクチュエータ速度に基づき、中心アクチュエータ軸線、差動部材軸線、又はその両方を中心に回転するように構成してもよい。例えば、差動部材軸線を中心とした差動部材の角回転速度は第１のアクチュエータ速度と第２のアクチュエータ速度との間の差に直線的に関係してもよい。第１のアクチュエータ速度と第２のアクチュエータ速度とが同一であり、且つ第１のアクチュエータと第２のアクチュエータがジンバル機構の一方の側から見た場合に中心アクチュエータ軸線を中心として同じ方向に動作される場合、搭載物は差動部材軸線を中心に回転することなく中心アクチュエータ軸線を中心に回転するように構成され得る。第１のアクチュエータ速度と第２のアクチュエータ速度とが同一であり、且つ第１のアクチュエータと第２のアクチュエータがジンバル機構の一方の側から見た場合に中心アクチュエータ軸線を中心として反対方向に動作される場合、搭載物は中心アクチュエータ軸線を中心に回転することなく差動部材軸線を中心に回転するように構成され得る。第１のアクチュエータ速度と第２のアクチュエータ速度とが異なる場合、搭載物は中心アクチュエータ軸線及び差動部材軸線の両方を中心に回転するように構成され得る。差動部材軸線を中心とした搭載物の角回転速度と、第１及び第２のアクチュエータ速度との間の関係は、以下の等式によりモデル化することができる。
ωＰ＝（ω１＋ω２）／２
式中、ωＰは差動部材軸線を中心に回転する搭載物の角速度、ω１は第１のアクチュエータの角速度、及びω２は第２のアクチュエータの角速度である。同様に、中心アクチュエータ軸線を中心とした搭載物の角回転速度間の関係は以下の等式によりモデル化することができる。
ωＹ＝（｜ω１−ω２｜／２）*（Ｄ／ｄ）
式中、ωＹは中心アクチュエータ軸線を中心に回転する搭載物の角速度、ω１は第１のアクチュエータの角速度、ω２は第２のアクチュエータの角速度、（Ｄ／ｄ）が速度伝達比を示すように、Ｄはアクチュエータに結合されたロータの直径（又は歯数）、及びｄは差動部材の直径（又は歯数）である。
【００６９】
図５に示すように、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは第１のアクチュエータも第２のアクチュエータも他方によって駆動されないように位置及び姿勢において互いに固定されてもよい。そのような構成では、第１のアクチュエータの動作は第２のアクチュエータの位置又は姿勢に影響せず、第２のアクチュエータの動作は第１のアクチュエータの位置又は姿勢に影響しない。第１のアクチュエータと第２のアクチュエータは、例えば、別個の電気接続部を介し、独立して動作されてもよい。従って、第１のアクチュエータ速度と第２のアクチュエータ速度は互いに独立し得る。２つの速度間の差によって差動部材軸線を中心とした搭載物の運動を駆動することができる。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータは、従って、２つの自由度における安定性が向上し得るように搭載物の姿勢を同時に集合的に制御することができる。
【００７０】
ジンバル機構３００の構成要素は小型構成を有するように構成することができ、それによって、ジンバル機構の体積を最小にし、且つジンバル機構の安定性を向上させる。例えば、図５に示すように、シャフト３５０は、中心アクチュエータ軸線３３０を横断するように第１のアクチュエータ３１０と第２のアクチュエータ３２０との間に延在するように構成され得る。このような構成では、差動歯車３４５は中心アクチュエータ軸線の一方の側に配置されている一方で、搭載物は中心アクチュエータ軸線の反対側に配置されている。この構成では、中心アクチュエータ軸線３３０及び差動部材軸線３６０の両方を中心とした搭載物１０の回転運動に、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に延在するシャフトの部分３５６を受け入れるように構成された中心接合部材４１０によって対応する。このような構成は、シャフトが第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとの間に延在しないように差動歯車及び搭載物が両方とも中心アクチュエータ軸線の同じ側に配置されている構成に比べて小さな体積を有するより小型のジンバル機構を提供することができる。更に、このような構成により、中心アクチュエータ軸線及び差動部材軸線３６０の両方を中心とした搭載物の運動の安定性を向上することができる。体積最小化及び安定性向上は航空機におけるジンバル機構の使用にとって有利となり得る。
【００７１】
図５に示すように、ジンバル機構３００は、中心アクチュエータ軸線３３０を中心とした及び／又は差動部材軸線３６０を中心とした搭載物１０の全回転を提供することができる。例えば、ジンバル機構は中心アクチュエータ軸線及び差動部材軸線を中心とした搭載物の少なくとも３６０°回転を提供することができてもよい。ジンバル機構は中心アクチュエータ軸線及び／又は差動部材軸線を中心とした無限数の全回転を提供するように構成され得る。ジンバル機構は中心アクチュエータ軸線を中心としたいずれかの方向又は両方向の回転を提供するように構成してもよい。ジンバル機構は差動部材軸線を中心としたいずれかの方向又は両方向の回転を提供するように構成してもよい。両軸線を中心とした搭載物の全回転を支持するために、第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ、差動部材及び中心フレームなどのジンバル機構３００の構成要素は、どの構成要素もいずれかの軸線を中心とした搭載物の全回転運動を妨げることがないように構成してもよい。２つの異なる軸線を中心とした全回転を提供する機能は、ジンバルが航空機に結合され、且つジンバルによって支持される搭載物が空中写真用のカメラを含む空中写真においてジンバル機構を適用するにあたり特に有利となり得る。
【００７２】
搭載物１０は、例えば、機械的締結具、接着剤、又は１つ若しくは複数の嵌合連結具によりシャフト３５０に直接結合してもよい。或いは、搭載物は、例えば、アダプタを介してシャフトに間接的に結合してもよい。アダプタは、アダプタ上に搭載物を固定するように構成された１つ若しくは複数の機械的締結具、又は搭載物の表面に付着するように構成された１つ若しくは複数の接着面を含み得る。或いは又は併せて、アダプタは、アダプタに結合された取付構造を含み得る。取付構造は、例えば、機械的締結具、接着剤、又は１つ若しくは複数の嵌合連結具により搭載物にしっかりと結合されるように構成されている。或いは又は併せて、アダプタはアダプタに結合され、搭載物をしっかりと係合するために内部に搭載物を収容するように構成されている収容構造を含み得る。
【００７３】
図５に示すように、搭載物１０は光軸２５を有するカメラ２０を含んでもよい。カメラは光軸が調整可能となるようにジンバル機構に結合してもよい。光軸は、示されるように、中心アクチュエータ軸線３３０及び差動部材軸線３６０の両方に直交するように構成してもよい。このような構成では、ジンバル機構３００はカメラ２０のヨー及びピッチを制御することができる。或いは、ジンバル機構がカメラのロール及びヨー又はロール及びピッチを制御できるように光軸２５は中心アクチュエータ軸線又は差動部材軸線に平行となるように構成してもよい。カメラの光軸の他の配向も可能である。
【００７４】
図５に示されるジンバル機構３００は２つの自由度を提供するように構成されているが、この機構は１つ又は複数の更なる自由度を提供するように更に修正してもよい。例えば、ジンバル機構は、中心アクチュエータ軸線３３０及び差動部材軸線３６０とは異なる第３のアクチュエータ軸線を中心とした搭載物の回転を提供するように構成された第３のアクチュエータを含んでもよい。図５に示される実施形態では、第３のアクチュエータ軸線は、例えば、中心アクチュエータ軸線及び差動部材軸線の両方に直交し、且つ第３のアクチュエータがカメラのロールを制御することができるようにカメラ２０の光軸２５に平行な軸線であってもよい。第３のアクチュエータは、第３のアクチュエータが第１及び第２のアクチュエータと差動歯車とに直列となるようにシャフト３５０の出力端３５４に結合され得る。搭載物が中心アクチュエータ軸線、差動部材軸線及び第３のアクチュエータ軸線を中心に回転することができるように搭載物は第３のアクチュエータに結合され得る。
【００７５】
本明細書中に記載されるジンバル機構の全実施形態においては、アクチュエータは、電気モータなどの自動駆動式又は機械駆動式構成要素を含んでもよい。或いは又は併せて、アクチュエータはレバー、ハンドル、ノブ又は傾斜機構などの手動操作式構成要素を含んでもよい。
【００７６】
図６は、実施形態によるジンバル機構を制御するためのシステム６００のブロック図による概略図である。本明細書中に記載されるジンバル機構は、ジンバル機構の１つ又は複数のアクチュエータの動作を制御するための信号を発生させるように構成された制御部６０５により自動的に制御してもよい。制御部は制御部をジンバル機構に動作可能に結合することができる任意の位置に配置してもよい。例えば、制御部はジンバル機構及び搭載物を担持するＵＡＶの一部に結合してもよい。制御部は、本明細書中に記載される支持構造の一部などのジンバル機構の一部に結合してもよい。制御部は入力システム６１０から入力信号を受信してもよい。入力信号には、ジンバル機構に結合された搭載物の位置若しくは姿勢を変更するための命令、又は１つ若しくは複数のアクチュエータを駆動するための命令を含んでもよい。入力システムは、ユーザ入力システムを含んでもよく、このユーザ入力システムにより、ジンバル機構の動作を制御するための命令をユーザが直接提供してもよい。或いは又は併せて、入力システムはオートパイロットシステムなどのコンピュータ制御式入力システムを含んでもよい。制御部に提供される入力信号の性質に応じて、制御部は、１つ又は複数のアクチュエータに伝送される制御信号を発生させるための１つ又は複数の動作を提供してもよい。例えば、入力信号が搭載物の姿勢を特定の方向に変化するための命令を含む場合、制御部は、搭載物の姿勢の所望の変化を集合的に実現するのに必要なジンバル機構の各アクチュエータの動作角度を計算するように構成してもよい。制御部の出力には、１つ又は複数のアクチュエータのそれぞれを特定の方向に且つ特定の角度で駆動するための命令を含んでもよい。例えば、ジンバル機構が第１のアクチュエータ６１５及び第２のアクチュエータ６２０を含む場合、制御部は、第１のアクチュエータに対する別個の制御信号及び第２のアクチュエータに対する別個の制御信号を発生させてもよい。制御信号は別個の接続部を介して各アクチュエータに伝送してもよく、例えば、図１に示すように、第１の電気接続部１４５から第１のアクチュエータに、及び第２の電気接続部１９５から第２のアクチュエータに伝送してもよい。制御部は、従って、各アクチュエータの動作がシステム内の他のアクチュエータの動作から独立するように各アクチュエータの動作を独立制御することができる。
【００７７】
本明細書中に記載されるジンバル機構は、航空機に結合された搭載物の運動を提供するために無人航空機（ＵＡＶ）などの航空機に結合してもよい。ジンバル機構は支持構造（例えば、支持構造２００、中心フレーム４００）を介して航空機に結合され得る。支持構造は、第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ、第１の結合器、第２の結合器及び／又はアダプタなどのジンバル機構の構成要素を支持する。搭載物を支持構造及び航空機に結合するために搭載物は本明細書中に記載されるジンバル機構に結合してもよい。
【００７８】
本明細書中に記載されるジンバル機構は多くの手法でＵＡＶに結合してもよい。ジンバル機構はＵＡＶ本体の一部に直接固定してもよい。ジンバル機構は１つ又は複数の中間構造を介してＵＡＶの一部に間接的に固定してもよい。例えば、ジンバル機構は、ＵＡＶからジンバル機構に伝達される振動を低減するように構成されたアイソレータを介してＵＡＶに固定してもよい。
【００７９】
本明細書中に記載されるジンバル機構は、直接的に又は例えばアイソレータを介して間接的にＵＡＶの多くの位置の１つに結合されてもよい。例えば、ジンバル機構は、ＵＡＶの頂面、ＵＡＶの底面、ＵＡＶの前面又はＵＡＶの側面に結合されてもよい。ジンバル機構は、ジンバル機構の重心がＵＡＶの本体の中心軸線と整列するようにＵＡＶに対して中心に結合されてもよい。例えば、ジンバル機構がＵＡＶのアームの中心接合点に配置されるようにジンバル機構はＵＡＶの頂面又は底面に結合されてもよい。ジンバル機構がＵＡＶの着陸スタンド間の領域内に配置されるようにジンバル機構はＵＡＶの底面に結合されてもよい。
【００８０】
図７は、本発明の実施形態による無人航空機（ＵＡＶ）８００を示す。ＵＡＶは本明細書中に記載される可動物体の一例であってもよい。ＵＡＶ８００は４つのロータ８０２、８０４、８０６及び８０８を有する推進システムを含み得る。任意の数のロータを提供してもよい（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ以上）。無人航空機のロータ又は他の推進システムは、無人航空機が空中停止する／位置を維持する、姿勢を変化する、及び／又は位置を変化することを可能にしてもよい。対向するロータのシャフト間の距離は任意の適切な長さ８１０とされ得る。例えば、長さ８１０は２ｍ以下又は５ｍ以下とされ得る。幾つかの実施形態では、長さ８１０は４０ｃｍ〜７ｍ、７０ｃｍ〜２ｍ、又は５ｃｍ〜５ｍの範囲内とされ得る。本明細書中のＵＡＶについての任意の記載は異なるタイプの可動物体などの可動物体に適用してもよく、この逆もまた同じである。
【００８１】
幾つかの実施形態では、可動物体は荷重を運搬するように構成され得る。荷重には、乗客、貨物、設備、機器等の１つ又は複数を含み得る。荷重はハウジング内に提供され得る。このハウジングは可動物体のハウジングとは別個のものであっても、可動物体のハウジングの一部であってもよい。或いは、荷重にハウジングを提供することができる一方で、可動物体はハウジングを有しない。或いは、荷重の一部又は荷重全体がハウジングなしで提供され得る。荷重は可動物体にしっかりと固定することができる。任意選択的に、荷重は可動物体に対して動かすことが可能である（例えば、可動物体に対して並進可能又は回転可能である）。
【００８２】
幾つかの実施形態では、荷重は搭載物を含む。搭載物は任意の動作又は機能を実施しないように構成することができる。或いは、搭載物は、機能的搭載物としても知られる、動作又は機能を実施するように構成された搭載物とすることができる。例えば、搭載物は１つ又は複数の目標を調査するための１つ又は複数のセンサを含み得る。任意の適切なセンサを、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、放物面マイクロホン）、赤外線撮像デバイス又は紫外線撮像デバイスなどの搭載物に組み込むことができる。センサは静的検出データ（例えば写真）又は動的検出データ（例えばビデオ）を提供することができる。幾つかの実施形態では、センサは搭載物の目標の検出データを提供する。或いは又は併せて、搭載物は１つ又は複数の目標に信号を提供するための１つ又は複数のエミッタを含み得る。照明源又は音源などの任意の適切なエミッタを使用することができる。幾つかの実施形態では、搭載物は、可動物体から離れているモジュールとの通信用などの１つ又は複数のトランシーバを含む。任意選択的に、搭載物は周囲又は目標と相互作用するように構成することができる。例えば、搭載物は、ロボットアームなどの、物体を操作することができるツール、機器又は機構を含み得る。
【００８３】
任意選択的に、荷重にはキャリアを含んでもよい。キャリアは搭載物のために提供することができ、搭載物は、キャリアを介して直接的（例えば、可動物体に直に接する）又は間接的（例えば、可動物体に接しない）のいずれかにおいて可動物体に結合され得る。逆に、搭載物はキャリアを要することなく可動物体に取り付けることができる。搭載物はキャリアと一体形成することができる。或いは、搭載物はキャリアに着脱可能に結合することができる。幾つかの実施形態では、搭載物は１つ又は複数の搭載物要素を含むことができ、上述のように、搭載物要素の１つ又は複数は可動物体及び／又はキャリアに対して動かすことができる。
【００８４】
キャリアは可動物体と一体形成することができる。或いは、キャリアは可動物体に着脱可能に結合することができる。キャリアは可動物体に直接的又は間接的に結合することができる。キャリアは搭載物に対し支持を提供することができる（例えば、搭載物の重量の少なくとも一部を支持する）。キャリアは、搭載物の運動を安定させる及び／又は案内することが可能な適切な取付構造（例えば、ジンバル用の台）を含み得る。幾つかの実施形態では、キャリアは、可動物体に対する搭載物の状態（例えば、位置及び／又は姿勢）を制御するように構成され得る。例えば、可動物体の運動に関係なく搭載物がその位置及び／又は姿勢を適切な基準座標系に対して維持するように、キャリアは可動物体に対して（例えば、１つ、２つ又は３つの並進度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）及び／又は１つ、２つ又は３つの回転度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）に関して）動くように構成することができる。基準座標系は固定基準座標系（例えば周囲環境）とすることができる。或いは、基準座標系は移動基準座標系（例えば、可動物体、搭載物の目標）とすることができる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、キャリアは、キャリア及び／又は可動物体に対する搭載物の運動を可能にするように構成することができる。この運動は、３自由度以下に関する並進（例えば、１つ、２つ又は３つの軸線に沿った）又は３自由度以下に関する回転（例えば、１つ、２つ又は３つの軸線の周り）又はその任意の適切な組み合わせとすることができる。
【００８６】
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及びキャリア動作アセンブリを含み得る。キャリアフレームアセンブリは搭載物に対し構造支持を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、その幾つかは互いに対して動かすことができる。キャリア動作アセンブリは、個々のキャリアフレーム構成要素の運動を動作させる１つ又は複数のアクチュエータ（例えばモータ）を含み得る。アクチュエータは複数のキャリアフレーム構成要素の運動を同時に可能にすることができ、或いは、一度に１つのキャリアフレーム構成要素の運動を可能にするように構成してもよい。キャリアフレーム構成要素の運動は搭載物の対応する運動を生成し得る。例えば、キャリア動作アセンブリは１つ又は複数の回転軸線（例えば、ロール軸線、ピッチ軸線又はヨー軸線）を中心とした１つ又は複数のキャリアフレーム構成要素の回転を駆動することができる。１つ又は複数のキャリアフレーム構成要素の回転により、搭載物が可動物体に対して１つ又は複数の回転軸線を中心に回転することができる。或いは又は併せて、キャリア動作アセンブリは、１つ又は複数のキャリアフレーム構成要素の、１つ又は複数の並進軸線に沿った並進を駆動することができ、それによって、可動物体に対して１つ又は複数の対応する軸線に沿う搭載物の並進を生じさせる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、固定基準座標系（例えば周囲環境）及び／又は互いに対する可動物体、キャリア及び搭載物の運動は端末によって制御され得る。端末は、可動物体、キャリア及び／又は搭載物から離れた位置にあるリモート制御装置とされ得る。端末は支持台に配置することも固定することもできる。或いは、端末は手持型デバイスとすることも着用可能なデバイスとすることもできる。例えば、端末は、スマートフォン、タブレット、ノート型パソコン、コンピュータ、眼鏡、グローブ、ヘルメット、マイクロホン又はそれらの適切な組み合わせを含み得る。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン又はディスプレイなどのユーザインターフェースを含み得る。端末との相互作用のため、手動入力コマンド、音声制御、ジェスチャー制御又は位置制御（例えば、端末の運動、位置又は傾きによる）などの任意の適切なユーザ入力が使用され得る。
【００８８】
端末は、可動物体、キャリア及び／又は搭載物の任意の適切な状態を制御するために使用され得る。例えば、端末は、可動物体、キャリア及び／又は搭載物の、互いから及び／又は互いへの固定基準に対する位置及び／又は姿勢を制御するために使用され得る。幾つかの実施形態では、端末は、キャリアの動作アセンブリ、搭載物のセンサ又は搭載物のエミッタなどの、可動物体、キャリア及び／又は搭載物の個々の要素を制御するために使用され得る。端末は、可動物体、キャリア又は搭載物の１つ又は複数と通信するように構成された無線通信デバイスを含み得る。
【００８９】
端末は、可動物体、キャリア及び／又は搭載物に関する情報を見るための適切なディスプレイユニットを含み得る。例えば、端末は、位置、並進速度、並進加速度、姿勢、角速度、角加速度又はこれらの任意の適切な組み合わせに関する可動物体、キャリア及び／又は搭載物の情報を表示するように構成され得る。幾つかの実施形態では、端末は、機能的搭載物によって提供されるデータ（例えば、カメラ又は他の画像捕捉デバイスによって記録された画像）などの、搭載物によって提供される情報を表示することができる。
【００９０】
任意選択的に、同じ端末が、可動物体、キャリア及び／若しくは搭載物、又は可動物体、キャリア及び／若しくは搭載物の状態の制御、並びに可動物体、キャリア及び／又は搭載物からの情報の受信及び／又は表示の両方を行ってもよい。例えば、ある端末は、搭載物によって捕捉された画像データ又は搭載物の位置に関する情報を表示する一方で、周囲に対する搭載物の位置を制御してもよい。或いは、異なる機能に対して異なる端末を使用してもよい。例えば、第１の端末は可動物体、キャリア及び／又は搭載物の運動又は状態を制御してもよく、第２の端末は可動物体、キャリア及び／又は搭載物からの情報を受信及び／又は表示してもよい。例えば、第１の端末は周囲に対する搭載物の位置を制御するために使用してもよく、第２の端末は搭載物によって捕捉された画像データを表示する。可動物体と、可動物体の制御及びデータの受信の両方を行う一体型端末との間において、又は可動物体と、可動物体の制御及びデータの受信の両方を行う複数の端末との間において様々な通信モードを用いてもよい。例えば、可動物体と、可動物体の制御及び可動物体からのデータの受信の両方を行う端末との間において少なくとも２つの異なる通信モードを形成してもよい。
【００９１】
図８は、実施形態による、キャリア９０２及び搭載物９０４を含む可動物体９００を示す。可動物体９００は航空機として示されるが、この表示は限定を意図するものではなく、本明細書中に上記したように、任意の好適なタイプの可動物体を使用することができる。当業者であれば、本明細書中に航空機システムという状況で記載されるいずれの実施形態も任意の適切な可動物体（例えば、ＵＡＶ）に適用することができることは理解するであろう。
【００９２】
場合によっては、搭載物９０４はキャリア９０２を要することなく可動物体９００上に設けてもよい。可動物体９００は、推進機構９０６と、検出システム９０８と、通信システム９１０とを含んでもよい。推進機構９０６は、本明細書中に上記したように、ロータ、プロペラ、ブレード、エンジン、モータ、車輪、アクスル、磁石又はノズルのうち１つ又は複数を含み得る。可動物体は、１つ以上、２つ以上、３つ以上、又は４つ以上の推進機構を有してもよい。推進機構は全て同じタイプのものであってもよい。或いは、１つ又は複数の推進機構を異なるタイプの推進機構とすることができる。幾つかの実施形態では、推進機構９０６は可動物体９００の任意の水平運動を要することなく（例えば、滑走路を走行することなく）可動物体９００が表面から垂直に浮上すること、又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。任意選択的に、推進機構９０６は可動物体９００が特定位置及び／又は姿勢にて空中停止することを可能とするように動作することができる。
【００９３】
例えば、可動物体９００は、可動物体に揚力及び／又は推力を付与することができる複数の水平配向ロータ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｒｏｔｏｒｓ）を有し得る。複数の水平配向ロータは可動物体９００に垂直離陸、垂直着陸及びホバリング能力を付与するために動作され得る。幾つかの実施形態では、水平配向ロータの１つ又は複数は時計回り方向に回転してもよく、水平ロータの１つ又は複数は反時計回り方向に回転してもよい。例えば、時計回り方向のロータの数は反時計回り方向のロータの数に等しくてもよい。各ロータによって生成される揚力及び／又は推力を制御し、それによって、（例えば、３並進度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）以下及び３回転度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）以下に関する）可動物体９００の空間的配置、速度及び／又は加速度を調整するために、水平配向ロータそれぞれの回転速度は個々に変更することができる。
【００９４】
検出システム９０８は、（例えば、３並進度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）以下及び３回転度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）下に関する）可動物体９００の空間的配置、速度及び／又は加速度を検出し得る１つ又は複数のセンサを含み得る。１つ又は複数のセンサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、モーションセンサ、慣性センサ、近接センサ又は画像センサを含み得る。検出システム９０８によって提供される検出データは（例えば、以下に記載されるように適切な処理ユニット及び／又は制御モジュールを使用して）可動物体９００の空間的配置、速度及び／又は姿勢を制御するために使用され得る。或いは、検出システム９０８は、天候条件、潜在的障害物への近接、地理的特徴の位置、人工構造物の位置等のような可動物体の周囲環境に関するデータを提供するために使用され得る。
【００９５】
通信システム９１０により、無線信号９１６を介した通信システム９１４を有する端末９１２との通信が可能になる。通信システム９１０、９１４は、無線通信に好適な任意の数の送信機、受信機及び／又はトランシーバを含んでもよい。通信はデータを一方向のみに伝送することができるように片方向通信であってもよい。例えば、片方向通信には、端末９１２にデータを送信する又はその逆に送信する可動物体９００のみを含んでもよい。データは通信システム９１０の１つ又は複数の送信機から通信システム９１２の１つ又は複数の受信機へと、又はその逆に伝送してもよい。或いは、通信はデータを可動物体９００と端末９１２との間において両方向に伝送することができるように両方向通信であってもよい。両方向通信には、通信システム９１０の１つ又は複数の送信機から通信システム９１４の１つ又は複数の受信機へと、及びその逆にデータを送信することを含み得る。
【００９６】
幾つかの実施形態では、端末９１２は、可動物体９００、キャリア９０２及び搭載物９０４の１つ又は複数に制御データを提供することができ、可動物体９００、キャリア９０２及び搭載物９０４の１つ又は複数から情報（例えば、可動物体、キャリア又は搭載物の位置及び／又は運動情報、搭載物によって検出された、搭載物カメラによって捕捉された画像データなどのデータ）を受け取ることができる。場合によっては、端末から制御データには、可動物体、キャリア及び／又は搭載物の相対位置、運動、動作又は制御のための命令を含んでもよい。例えば、制御データにより、可動物体の位置及び／若しくは姿勢の変更（例えば、推進機構９０６の制御を通じて）又は可動物体に対する搭載物の運動（例えば、キャリア９０２の制御を通じて）が生じてもよい。端末からの制御データにより、カメラ又は他の画像捕捉デバイスの動作の制御（例えば、静止画又は動画の撮影、ズームイン又はズームアウト、電源のオン又はオフ、画像モードの切り換え、画像解像度の変更、焦点の変更、被写界深度の変更、撮影時間の変更、視野角又は視野の変更）などの搭載物の制御が発生してもよい。場合によっては、可動物体、キャリア及び／又は搭載物からの通信には、（例えば、検出システム９０８又は搭載物９０４の）１つ又は複数のセンサからの情報を含んでもよい。通信には、１つ又は複数の異なるタイプのセンサ（例えば、ＧＰＳセンサ、モーションセンサ、慣性センサ、近接センサ又は画像センサ）により検出された情報を含んでもよい。そのような情報は、可動物体、キャリア及び／又は搭載物の位置（例えば、位置、姿勢）、運動又は加速度に関するものであってもよい。搭載物からのそのような情報には、搭載物によって捕捉されたデータ又は検出された搭載物の状態を含んでもよい。端末９１２によって伝送され提供された制御データは可動物体９００、キャリア９０２又は搭載物９０４の１つ又は複数の状態を制御するように構成され得る。或いは又は併せて、端末が可動物体９００、キャリア９０２及び搭載物９０４のそれぞれと別個に通信することができ、且つそれらを別個に制御することができるように、キャリア９０２及び搭載物９０４は、また、それぞれ、端末９１２と通信するように構成された通信モジュールを含み得る。
【００９７】
幾つかの実施形態では、可動物体９００は端末９１２に加えて又は端末９１２の代わりに別のリモートデバイスと通信するように構成することができる。端末９１２は、また、別のリモートデバイス及び可動物体９００と通信するように構成してもよい。例えば、可動物体９００及び／又は端末９１２は別の可動物体又は別の可動物体のキャリア若しくは搭載物と通信してもよい。所望であれば、リモートデバイスは第２の端末であっても他のコンピューティングデバイス（例えば、コンピュータ、ノート型パソコン、タブレット、スマートフォン又は他のモバイル機器）であってもよい。リモートデバイスは、可動物体９００にデータを送信する、可動物体９００からデータを受信する、端末９１２にデータを送信する及び／又は端末９１２からデータを受信するように構成することができる。任意選択的に、リモートデバイスは、可動物体９００及び／又は端末９１２から受信したデータをウェブサイト又はサーバにアップロードすることができるようにインターネット又は他の情報通信ネットワークに接続することができる。
【００９８】
図９は、実施形態による可動物体を制御するためのシステム１０００のブロック図による概略図である。システム１０００は本明細書中に開示されるシステム、デバイス及び方法の任意の適切な実施形態と組み合わせて使用され得る。システム１０００は、検出モジュール１００２と、処理ユニット１００４と、非一時的コンピュータ可読媒体１００６と、制御モジュール１００８と、通信モジュール１０１０とを含み得る。
【００９９】
検出モジュール１００２は可動物体に関する情報を様々な手法で収集する様々なタイプのセンサを用いることができる。様々なタイプのセンサは様々なタイプの信号又は様々なソースからの信号を検出してもよい。例えば、センサには、慣性センサ、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えば、ライダー）又は視覚／画像センサ（例えばカメラ）を含み得る。検出モジュール１００２は複数のプロセッサを有する処理ユニット１００４に動作可能に接続することができる。幾つかの実施形態では、検出モジュールは、検出データを適切な外部デバイス又はシステムに直接送信するように構成された送信モジュール１０１２（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ画像送信モジュール）に動作可能に接続することができる。例えば、送信モジュール１０１２は検出モジュール１００２のカメラによって捕捉された画像をリモート端末に送信するために使用され得る。
【０１００】
処理ユニット１００４はプログラム可能プロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ））などの１つ又は複数のプロセッサを有し得る。処理ユニット１００４は非一時的コンピュータ可読媒体１００６に動作可能に接続することができる。非一時的コンピュータ可読媒体１００６は、１つ又は複数のステップを実行するために処理ユニット１００４によって実行可能な論理演算命令、コード命令及び／又はプログラム命令を記憶することができる。非一時的コンピュータ可読媒体には、１つ又は複数のメモリユニット（例えば、リムーバブルメディア又はＳＤカード若しくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの外部記憶装置）を含み得る。幾つかの実施形態では、検出モジュール１００２からのデータは非一時的コンピュータ可読媒体１００６のメモリユニットへと直接送られ、非一時的コンピュータ可読媒体１００６のメモリユニット内に記憶され得る。非一時的コンピュータ可読媒体１００６のメモリユニットは、本明細書中に記載される方法の任意の適切な実施形態を実行するために処理ユニット１００４によって実行可能な論理演算命令、コード命令及び／又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１００４は処理ユニット１００４の１つ又は複数のプロセッサが検出モジュールによって生成された検出データを分析する命令を実行するように構成することができる。メモリユニットは処理ユニット１００４によって処理される検出モジュールからの検出データを記憶することができる。幾つかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体１００６のメモリユニットは処理ユニット１００４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得る。
【０１０１】
幾つかの実施形態では、処理ユニット１００４は可動物体の状態を制御するように構成されている制御モジュール１００８に動作可能に接続することができる。例えば、制御モジュール１００８は可動物体の空間的配置、速度及び／又は加速度を６自由度に関して調整するために可動物体の推進機構を制御するように構成することができる。或いは又は併せて、制御モジュール１００８はキャリア、搭載物又は検出モジュールの状態の１つ又は複数を制御することができる。
【０１０２】
処理ユニット１００４は、データを１つ又は複数の外部デバイス（例えば、端末、表示デバイス又は他のリモートコントローラ）に送信する及び／又は１つ又は複数の外部デバイス（例えば、端末、表示デバイス又は他のリモートコントローラ）から受信するように構成された通信モジュール１０１０に動作可能に接続することができる。以下に更に詳細に記載されるように有線通信又は無線通信などの任意の適切な通信手段が使用され得る。通信モジュール１０１０は検出モジュール１００２からの検出データの１つ又は複数を送信及び／又は受信することができ、処理ユニット１００４によって生成された結果、既定の制御データ、端末又はリモートコントローラからのユーザコマンド等を処理する。幾つかの実施形態では、本明細書中の別の箇所に記載されるように、通信モジュール１０１０は適応通信モード切換（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を実行するように構成することができる。
【０１０３】
システム１０００の構成要素は任意の適切な構成で配置され得る。例えば、システム１０００の構成要素の１つ又は複数は、可動物体、キャリア、搭載物、端末、検出システム又は上記の１つ若しくは複数と通信する更なる外部デバイスに配置することができる。加えて、図１０では１つの処理ユニット１００４及び１つの非一時的コンピュータ可読媒体１００６を示すが、当業者であれば、これは限定を意図するものではなく、システム１０００は複数の処理ユニット及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体を含み得ることは理解するであろう。幾つかの実施形態では、システム１０００によって実行される処理機能及び／又は記憶機能の任意の適切な態様が上述の位置の１つ又は複数において行われ得るように、複数の処理ユニット及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体の１つ又は複数は、可動物体、キャリア、搭載物、端末、検出モジュール、上記の１つ又は複数と通信する更なる外部デバイス、又はその適切な組み合わせなどの様々な位置に配置することができる。
【０１０４】
本発明の好適な実施形態を本明細書中に示すとともに記載してきたが、そのような実施形態が単に例として提供されることは当業者には明らかであろう。当業者には本発明から逸脱することなく多くの変形、変更及び置換が想起されよう。本発明の実施において、本明細書中に記載される本発明の実施形態の種々の代替を用いてもよいことは理解すべきである。以下の特許請求の範囲は本発明の範囲を定義し、これら特許請求の範囲の範囲内の方法及び構造並びにそれらの均等物はそれによって包含されるものとする。
【図１】
2017535797.tif 000003
【図２】
2017535797.tif 000004
【図３】
2017535797.tif 000005
【図４Ａ】
2017535797.tif 000006
【図４Ｂ】
2017535797.tif 000007
【図４Ｃ】
2017535797.tif 000008
【図４Ｄ】
2017535797.tif 000009
【図４Ｅ】
2017535797.tif 000010
【図４Ｆ】
2017535797.tif 000011
【図５】
2017535797.tif 000012
【図６】
2017535797.tif 000013
【図７】
2017535797.tif 000014
【図８】
2017535797.tif 000015
【図９】
2017535797.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月6日(2016.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するジンバル機構であって、
第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合し、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用し、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする第１の結合器と、
前記第２のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合し、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用し、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする第２の結合器とを含むジンバル機構。
【請求項２】
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項３】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に直接結合されており、前記第２の結合器が前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に直接結合されている請求項１又は請求項２に記載のジンバル機構。
【請求項４】
前記第１のアクチュエータの動作が前記第２のアクチュエータの位置又は姿勢に影響せず、前記第２のアクチュエータの動作が前記第１のアクチュエータの位置又は姿勢に影響する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項５】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとがそれぞれの位置及び姿勢において互いに固定されている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項６】
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとが独立して動作する請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項７】
前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供する請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項８】
前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供する請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項９】
前記第１の結合器は、前記搭載物と結合される第１の接合部材及び前記第１のアクチュエータと結合される第１のカンチレバー部材を含み、前記第２の結合器は、前記搭載物と結合される第２の接合部材及び前記第２のアクチュエータと結合される第２のカンチレバー部材を含む請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１０】
前記第１の接合部材は、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供する第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材は、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供する第２の接合部材軸線を含む請求項９に記載のジンバル機構。
【請求項１１】
前記搭載物は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転可能であり、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線は互いに交わる請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項１２】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となる請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項１３】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線と同軸となる請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項１４】
前記第２のカンチレバー部材は複数のカンチレバー構成要素を含む請求項９乃至請求項１３の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１５】
前記複数のカンチレバー構成要素は、第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素はヒンジを介して互いに対し可動的に結合されており、前記ヒンジは前記ヒンジのヒンジ軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供する請求項１４に記載のジンバル機構。
【請求項１６】
支持構造を更に含み、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは前記支持構造に結合されている請求項１乃至請求項１５の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１７】
前記第１のアクチュエータが第３の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが前記第３の位置とは異なる第４の位置において前記支持構造に結合されている請求項１６に記載のジンバル機構。
【請求項１８】
前記第３の位置が前記支持構造の第１の面に配置されており、前記第４の位置が前記支持構造の前記第１の面に直交する第２の面に配置されている請求項１７に記載のジンバル機構。
【請求項１９】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれは前記支持構造に直接結合されている請求項１６乃至請求項１８の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項２０】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線は互いに交わる請求項１乃至請求項１９の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項２１】
前記搭載物はカメラである請求項１乃至請求項２０の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項２２】
前記カメラの光軸は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に交わる請求項２１に記載のジンバル機構。
【請求項２３】
前記カメラの光軸は前記第１のアクチュエータ軸線に沿う請求項２１に記載のジンバル機構。
【請求項２４】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に沿う請求項２１に記載のジンバル機構。
【請求項２５】
第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる請求項１乃至請求項２４の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項２６】
前記第３のアクチュエータが前記第１のアクチュエータ又は前記第２のアクチュエータに結合されている請求項２５に記載のジンバル機構。
【請求項２７】
前記第３のアクチュエータ軸線は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に交わる請求項２５に記載のジンバル機構。
【請求項２８】
前記搭載物は前記第３のアクチュエータに結合されている請求項２５乃至請求項２７の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項２９】
前記支持構造は無人航空機に結合されている請求項１６乃至請求項２８の何れか１項に記載のジンバル機構。
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月26日(2017.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの自由度に関して搭載物の運動を提供するジンバル機構であって、
第１のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第１のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータ軸線とは異なる第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転を提供する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合し、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用し、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする第１の結合器と、
前記第２のアクチュエータと前記搭載物とを動作可能に結合し、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の回転に作用し、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を可能にする第２の結合器とを含み、
前記第１の結合器は、前記搭載物と結合される第１の接合部材及び前記第１のアクチュエータと結合される第１のカンチレバー部材を含み、前記第２の結合器は、前記搭載物と結合される第２の接合部材及び前記第２のアクチュエータと結合される第２のカンチレバー部材を含み、
前記第２のカンチレバー部材は第１のカンチレバー構成要素及び第２のカンチレバー構成要素を含み、前記第１のカンチレバー構成要素と前記第２のカンチレバー構成要素とは軸部を介して互いに対し可動的に結合されており、前記軸部は、前記第２のアクチュエータ軸線に交差する前記軸部の軸線を中心として前記第２のカンチレバー構成要素の自由回転を提供する、ジンバル機構。
【請求項２】
前記第１の結合器及び前記第２の結合器の双方が前記搭載物に直接結合されている、請求項１に記載のジンバル機構。
【請求項３】
前記第１の結合器が第１の位置において前記搭載物に直接結合されており、前記第２の結合器が、前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記搭載物に直接結合されている、請求項１又は請求項２に記載のジンバル機構。
【請求項４】
前記第１のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供する、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項５】
前記第２のアクチュエータ軸線を中心として前記搭載物の９０度以下の回転を提供する、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項６】
前記第１の接合部材は、前記第２のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供する第１の接合部材軸線を含み、前記第２の接合部材は、前記第１のアクチュエータ軸線を中心とした前記搭載物の自由回転を提供する第２の接合部材軸線を含む、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項７】
前記搭載物は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方を中心として自由に回転可能であり、前記第１の接合部材軸線と前記第２の接合部材軸線とは互いに交わる、請求項６に記載のジンバル機構。
【請求項８】
前記第１のアクチュエータの動作時、前記第２の接合部材軸線が前記第１のアクチュエータ軸線と同軸となる、請求項６に記載のジンバル機構。
【請求項９】
前記第２のアクチュエータの動作時、前記第１の接合部材軸線が前記第２のアクチュエータ軸線又は前記第２のアクチュエータ軸線と同軸となる、請求項６に記載のジンバル機構。
【請求項１０】
支持構造を更に含み、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは前記支持構造に結合されている、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１１】
前記第１のアクチュエータが第３の位置において前記支持構造に結合されており、前記第２のアクチュエータが、前記第３の位置とは異なる第４の位置において前記支持構造に結合されている、請求項１０に記載のジンバル機構。
【請求項１２】
前記第３の位置が前記支持構造の第１の面に配置されており、前記第４の位置が前記支持構造の前記第１の面に直交する第２の面に配置されている、請求項１１に記載のジンバル機構。
【請求項１３】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータのそれぞれは前記支持構造に直接結合されている、請求項１０乃至請求項１２の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１４】
前記第１のアクチュエータ軸線と前記第２のアクチュエータ軸線とは互いに交わる、請求項１乃至請求項１３の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１５】
第３のアクチュエータ軸線を中心に回転を提供する第３のアクチュエータを更に含み、前記第３のアクチュエータ軸線が前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線とは異なる、請求項１乃至請求項１４の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１６】
前記第３のアクチュエータ軸線は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に交わる、請求項１５に記載のジンバル機構。
【請求項１７】
前記搭載物は前記第３のアクチュエータに結合されている、請求項１５又は１６に記載のジンバル機構。
【請求項１８】
前記支持構造は無人航空機に結合されている、請求項１０乃至請求項１７の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項１９】
前記搭載物はカメラである、請求項１乃至請求項１８の何れか１項に記載のジンバル機構。
【請求項２０】
前記カメラの光軸は前記第１のアクチュエータ軸線及び前記第２のアクチュエータ軸線の両方に交わる、請求項１９に記載のジンバル機構。
【請求項２１】
前記カメラの光軸は前記第１のアクチュエータ軸線に沿う、請求項１９に記載のジンバル機構。
【請求項２２】
前記カメラの光軸が前記第２のアクチュエータ軸線に沿う、請求項１９に記載のジンバル機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
第２のカンチレバー構成要素１８５は、第１のカンチレバー構成要素１８０に結合された第１の側１８７と、第２の接合部材１９０に結合された第２の側１８９とを有するＬ字形部材を含んでもよい。第１の側の面は第１のカンチレバー構成要素の突出部の面に平行してもよい。第１の側は軸部１９６を介して突出部に結合してもよい。任意選択的に、第１の側は軸部１９６の軸線１９７を中心に自由に回転してもよい。軸線１９７は第１の側の面に直交してもよい。第１の側が第２の側に対して動かないように第１の側は第２の側に固定された姿勢で結合してもよい。例えば、第１の側は、第１の側の面が第２の側の面に直交するように第２の側に固定的に結合してもよい。第２の側の面は第１のアクチュエータ軸線１１５に直交してもよい。第２の側の面は第２の接合部材軸線１９２に直交してもよい。第２の接合部材は、第２の接合部材が第２の接合部材軸線を中心に自由に回転するように第２の側に結合してもよい。第２の接合部材は第２の側の回転に影響することなく第２の接合部材軸線を中心に自由に回転してもよい。第２の側は第２の接合部材の回転に影響することなく第２の接合部材軸線を中心に自由に回転してもよい。任意選択的に、第１の側と第２の側は１つ又は複数の中間構造を介して間接的に結合してもよい。１つ又は複数の中間構造には、更なる自由度を提供する１つ又は複数の更なるリンクを含んでもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第１のアクチュエータ軸線１１５に対する搭載物の任意の姿勢において、第２のアクチュエータ軸線１５５を中心に搭載物が自由に回転することを可能とするために、第２のカンチレバー部材１６５は調節可能に構成され得る。例えば、第２のカンチレバー部材１６５の２つ以上のカンチレバー構成要素は、２つ以上のカンチレバー構成要素がマルチバーリンク（ｍｕｌｔｉ−ｂａｒ  ｌｉｎｋａｇｅ）を形成するように互いに対して可動的に結合され得る。図１Ｃの例示的な実施形態では、第１のカンチレバー構成要素１８０と第２のカンチレバー構成要素１８５は第２のカンチレバー構成要素が軸線１９７を中心として自由に回転することを可能にするために軸部１９６において接合され、従って、マルチバーリンクを形成する。第２の接合部材軸線１９２を第１の接合部材軸線１４２に対し直交した状態に維持するために、マルチバーリンクは、第２のアクチュエータ１５０の動作時、第２の接合部材１９０の位置及び姿勢の調整を可能にすることができる。第２の接合部材軸線を第１の接合部材軸線に対して直交姿勢に維持すると、第１の接合部材軸線と第２のアクチュエータ軸線との間のアライメントをずらすために第１のアクチュエータが動作されている場合であっても、搭載物が第１の接合部材軸線、故に、第２のアクチュエータ軸線を中心に自由に回転することを可能にすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
段階Ｃは、第１のアクチュエータ１１０を更に動作させた後、及び第２のアクチュエータ１５０も動作させた後のカメラを示す。第１のアクチュエータ軸線１１５（ヨー）及び第２のアクチュエータ軸線１５５（ピッチ）両方に対する搭載物の姿勢は変化している。具体的には、カメラは更に反時計回り方向にパンし、下方に傾いた状態で示される。第２のアクチュエータ軸線を中心としたカメラの回転に適応するために、第２のアクチュエータが動作すると、第２の接合部材軸線１９２を第１の接合部材軸線１４２に対して直交に配向するために第２のカンチレバー構成要素１８５の位置が調整される（例えば、軸部１９６を中心に枢動する）。そのような第２のカンチレバー構成要素の位置の調整により、第２のアクチュエータの動作に応じてカメラが第１の接合部材軸線を中心に自由に回転することが可能になる。従って、カメラのピッチは第２のアクチュエータの動作により制御することができる。カメラの回転（第１の接合部材軸線と同軸の軸線を中心とした）は、第２のアクチュエータ軸線を中心とした回転の成分を含む。
【国際調査報告】
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