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特許7523822吊荷制御システム、サスペンションケーブル上の荷を制御するための装置、サスペンションケーブル上の吊荷制御システムの位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えるための方法、及びコンピュータ可読媒体
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-19
(45)【発行日】2024-07-29
(54)【発明の名称】吊荷制御システム、サスペンションケーブル上の荷を制御するための装置、サスペンションケーブル上の吊荷制御システムの位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えるための方法、及びコンピュータ可読媒体
(51)【国際特許分類】
F04D 13/12 20060101AFI20240722BHJP
B64B 1/26 20060101ALI20240722BHJP
B64C 29/00 20060101ALI20240722BHJP
B64D 27/24 20240101ALI20240722BHJP
F04D 27/00 20060101ALI20240722BHJP
F04D 29/051 20060101ALI20240722BHJP
F16H 31/00 20060101ALI20240722BHJP
【ＦＩ】
F04D13/12 Z
B64B1/26
B64C29/00 A
B64D27/24
F04D27/00 P
F04D27/00 101Y
F04D29/051
F16H31/00 A
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2022530316
(86)(22)【出願日】2020-11-25
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-06
(86)【国際出願番号】 US2020062425
(87)【国際公開番号】W WO2021108714
(87)【国際公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】62/940,550
(32)【優先日】2019-11-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】523245229
【氏名又は名称】ビタ インクリナータ アイピー ホールディングス エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Ｖｉｔａ Ｉｎｃｌｉｎａｔａ ＩＰ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】２９５ Ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｅｎ Ｂｌｖｄ， Ｓｕｉｔｅ １００， Ｂｒｏｏｍｆｉｅｌｄ， ＣＯ ８００２１ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002295
【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｐａｒｔｎｅｒｓ
(72)【発明者】
【氏名】シコラ デリック
(72)【発明者】
【氏名】グッドリッチ ローガン
【審査官】丹治 和幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０２３１４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１７５５００（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０８９３８３２５（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】登録実用新案第３１６６８０２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平１０－０３２９６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０３７０９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３１２５８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－２８０４８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７０３７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ １／００－１３／１６、
１７／００－１９／０２、
２１／００－２５／１６、
２９／００－３５／００
Ｆ０４Ｄ ２７／００－２７／０２
Ｂ６６Ｃ １３／１８－１３／３８、
１３／４６－１３／５０、
１５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のモータと、第１の両端ドライブシャフトと、第１のファンと、第２のファンからなる第１の双方向スラストアセンブリであって、前記第１のモータは前記モータから前記第１のファン又は前記第２のファンのいずれかにトルクを伝達し、前記第１のファン及び前記第２のファンはいずれも一方向ファンであり、前記第１のファン及び前記第２のファンはスラスト流体を推進して反対方向に推力を発現するように構成され、前記一方向ファンは非対称プロファイルを有するブレードを備え、前記第１のモータは前記第１のモータから前記第１のファン又は前記第２のファンのいずれかにトルクを伝達し、前記第１のモータは熱伝達構造を備え、前記熱伝達構造は、前記第１のファン及び前記第２のファンによって生成されたスラスト流体の流れの中で前記第１のモータの周りに放射状に配列され、
少なくとも前記第１のモータは第１の回転方向及び第２の回転方向に動作可能であり、前記第１の回転方向において、前記第１のモータは、前記第１のモータから前記第１のファンへトルクを伝達させ、前記第２の回転方向において、前記第１のモータは、前記第１のモータから前記第２のファンへトルクを伝達させる、
第１の双方向スラストアセンブリと、
第２のモータと、第２の両端ドライブシャフトと、第３のファンと、第４のファンからなる第２の双方向スラストアセンブリであって、前記第３のファン及び前記第４のファンは一方向ファンであり、前記第３のファン及び前記第４のファンはスラスト流体を推進して反対方向に推力を発現するように構成され、前記一方向ファンは非対称プロファイルを有するブレードを備え、前記第２のモータは前記第２のモータから前記第３のファン又は前記第４のファンのいずれかにトルクを伝達する、第２の双方向スラストアセンブリと、
少なくとも前記第１の双方向スラストアセンブリを取り囲むケースであって、前記第１のファン及び前記第２のファンによって推力が生成されるスラスト流体の流れを収容し、前記第１のファンと前記第２のファンとの間の中央に配置されたスラスト流体入口を含むケースと、
を備え、
さらに、センサ群と、コンピュータプロセッサと、メモリと、を備える吊荷制御システムであって、前記メモリは推力制御モジュールを備え、前記推力制御モジュールは、前記コンピュータプロセッサによって実行されると、現在の状態を決定するために、非線形フィルタを通して前記センサ群からのセンサデータを組み合わせることによって、前記センサ群からの前記センサデータに基づいて前記吊荷制御システムの位置、向き、又は運動を決定し、前記第１のモータを制御して前記第１のファン及び前記第２のファンにより生成されたスラスト流体の流れによって推力を選択的に出力し、前記第２のモータを制御して前記第３のファン及び前記第４のファンから推力を選択的に出力し、それにより前記吊荷制御システムの上に水平推力ベクトル及びトルクを付与し、それにより前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与える、吊荷制御システム。
【請求項2】
第１のフリーホイールアセンブリが前記第１の両端ドライブシャフトと前記第１のファンとの間にトルクを伝達し、第２のフリーホイールアセンブリが前記第１の両端ドライブシャフトと前記第２のファンとの間にトルクを伝達する、請求項１に記載の吊荷制御システム。
【請求項3】
前記第１のフリーホイールアセンブリ及び前記第２のフリーホイールアセンブリは、前記第１のモータの回転方向に基づいて、前記第１のモータと係合又は係合解除して前記第１のモータに前記第１のモータから前記第１のファン又は前記第２のファンのいずれかにトルクを伝達させる、請求項２に記載の吊荷制御システム。
【請求項4】
前記第１のフリーホイールアセンブリは、爪とラチェット歯とを備え、前記爪は、前記第１のモータの第１の方向への回転に応答して、前記ラチェット歯と選択的に係合し、前記爪は、前記モータの第２の方向への回転に応答して、前記ラチェット歯と選択的に係合解除する、請求項２に記載の吊荷制御システム。
【請求項5】
前記第１の両端ドライブシャフトは前記第１のモータの中心を通過し、前記第１の両端ドライブシャフトの第１の端部は、第１のクラッチ又は差動トランスミッションと係合し、前記第１のクラッチ又は差動トランスミッションは次に前記第１のファンと係合し、前記両端ドライブシャフトの第２の端部は、第２のクラッチ又は差動トランスミッションと係合し、前記第２のクラッチ又は差動トランスミッションは前記第２のファンと係合する、請求項１に記載の吊荷制御システム。
【請求項6】
前記非対称プロファイルは、一方向に回転したときに、より大きな推力を生成し、前記第１の双方向スラストアセンブリ及び前記第２の双方向スラストアセンブリは互いに平行であり、通常の重力場へ水平であり、前記吊荷制御システムの両端部にある、請求項１に記載の吊荷制御システム。
【請求項7】
前記推力制御モジュールは、さらに、機能モード又はコマンド状態、推力及び方向マッピング、又はファンマッピングのうちの少なくとも１つからのフィードバックで、現在の状態に基づいて近未来運動を予測する、請求項１に記載の吊荷制御システム。
【請求項8】
前記第１のモータは、前記第１の両端ドライブシャフトに近接する磁石と、前記第１の両端ドライブシャフトに遠位する巻線とを備え、前記巻線において生成された熱が、前記熱伝達構造及び前記第１のモータを囲むスラスト流体の流れに伝達する、請求項１に記載の吊荷制御システム。
【請求項9】
ブレーキをさらに備え、前記ブレーキは前記第１のファン又は前記第２のファンのうちの少なくとも１つの動きに抵抗するものであり、第１の選択的動力伝達機構が前記第１のモータから前記第１のファン又は前記第２のファンのうちの第１のものへトルクを伝達し、前記ブレーキは前記第１のファン又は前記第２のファンのうちの第２のものの動きを阻止する、請求項１に記載の吊荷制御システム。
【請求項10】
キャリアの下のサスペンションケーブル上の吊荷制御システムの位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えるための方法であって、センサ群からセンサデータを取得することと、
前記センサ群からの前記センサデータを非線形フィルタに組み合わせて前記吊荷制御システムの位置、向き、又は運動からなる現在の状態を決定することと、
前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動からなる前記決定された現在の状態に応答して、第１のモータを第１の回転方向に選択的に動作させて前記第１のモータから第１の両端ドライブシャフトを介して第１の一方向ファンへトルクを伝達し、前記第１のモータを第２の回転方向に選択的に動作させて前記第１のモータから前記第１の両端ドライブシャフトを介して第２の一方向ファンへトルクを伝達し、第２のモータを前記第１の回転方向に選択的に動作させて前記第２のモータから第２の両端ドライブシャフトを介して第３の一方向ファンへトルクを伝達し、前記第２のモータを前記第２の回転方向に選択的に動作させて前記第２のモータから前記第２の両端ドライブシャフトを介して第４の一方向ファンへトルクを伝達して、
少なくとも前記第１のモータは熱伝達構造を備え、前記熱伝達構造は、前記第１の一方向ファン及び前記第２の一方向ファンによって生成されたスラスト流体の流れの中で前記モータの周りに放射状に配列され、
少なくとも前記第１のモータ、前記第１の一方向ファン、及び前記第２の一方向ファンはいずれもケースによって取り囲まれており、前記ケースは前記第１の一方向ファン及び前記第２の一方向ファンによって推力が生成されるスラスト流体の流れを収容し、前記第１の一方向ファンと前記第２の一方向ファンとの間の中央に配置されたスラスト流体入口を備え、
それにより前記吊荷制御システムの上に水平推力ベクトル及びトルクを付与して前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えることと、を含む方法。
【請求項11】
前記第１のモータから前記第１の両端ドライブシャフトを介してトルクを伝達することは、前記第１のモータを前記第１の回転方向に動作させて第１のフリーホイールアセンブリを前記第１の両端ドライブシャフトに係合させて前記第１のモータから前記第１の一方向ファンへトルクを伝達し、前記第１のモータを前記第２の回転方向に動作させて第２のフリーホイールアセンブリを前記第１の両端ドライブシャフトに係合させて前記第１のモータから前記第２の一方向ファンへトルクを伝達することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記吊荷制御システムは前記キャリアの下の前記サスペンションケーブル上に吊られている、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
キャリアの下のサスペンションケーブル上の荷を制御するための装置であって、センサ群からセンサデータを取得する手段と、
前記センサ群からの前記センサデータを非線形フィルタに組み合わせて吊荷制御システムの位置、向き、及び運動からなる現在の状態を決定する手段と、
前記吊荷制御システムの前記位置、向き、及び運動からなる前記決定された現在の状態に応答して、前記吊荷制御システムの上に水平推力ベクトル及びトルクを付与して前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与える手段であって、前記吊荷制御システムの上に前記水平推力ベクトル及び前記トルクを付与して前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与える手段は、さらに、第１のモータを第１の回転方向に動作させて前記第１のモータから第１の両端ドライブシャフトを介して第１の一方向ファンへトルクを伝達する手段、及び前記第１のモータを第２の回転方向に動作させて前記第１のモータから前記第１の両端ドライブシャフトを介して第２の一方向ファンへトルクを伝達する手段を備える、手段と、
第２のモータを前記第１の回転方向に動作させて前記第２のモータから第２の両端ドライブシャフトを介して第３の一方向ファンへトルクを伝達する手段と、前記第２のモータを前記第２の回転方向に動作させて前記第２のモータから前記第２の両端ドライブシャフトを介して第４の一方向ファンへトルクを伝達する手段とを備え、それにより前記第１の一方向ファン、前記第２の一方向ファン、前記第３の一方向ファン及び前記第４の一方向ファンから、スラスト流体の流れによって、推力を選択的に出力する手段と、を備え、
少なくとも前記第１のモータは熱伝達構造を備え、前記熱伝達構造は、前記第１の一方向ファン及び前記第２の一方向ファンによって生成されたスラスト流体の流れの中で前記第１のモータの周りに放射状に配列され、
少なくとも前記第１のモータ、前記第１の一方向ファン、及び前記第２の一方向ファンはいずれもケースによって取り囲まれており、前記ケースは前記第１の一方向ファン及び前記第２の一方向ファンに対するスラスト流体の流れを収容し、前記第１の一方向ファンと記第２の一方向ファンとの間の中央に配置されたスラスト流体入口を備える、装置。
【請求項14】
前記第１の両端ドライブシャフトと前記第１の一方向ファンとの間の第１のフリーホイールアセンブリ及び前記第１の両端ドライブシャフトと前記第２の一方向ファンとの間の第２のフリーホイールアセンブリのための手段をさらに備え、前記第１のフリーホイールアセンブリのための手段は、前記第１のモータが前記第１の回転方向に動作すると前記第１の両端ドライブシャフトと係合して前記第１のモータから前記第１の一方向ファンへトルクを伝達するための手段を備え、前記第２のフリーホイールアセンブリは、前記第１のモータが前記第２の回転方向に動作すると前記第１の両端ドライブシャフトと係合して前記第１のモータから前記第２の一方向ファンへトルクを伝達する手段を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項15】
キャリアの下のサスペンションケーブル上に前記装置を吊る手段をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項16】
ブレーキで前記第１の一方向ファン又は前記第２の一方向ファンのうちの少なくとも１つの動きに抵抗する手段をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項17】
吊荷制御システムコンピュータデバイスのプロセッサによる命令の実行に応答して、前記吊荷制御システムコンピュータデバイスに、センサ群からセンサデータを取得することと、
前記センサ群からの前記センサデータを非線形フィルタに組み合わせて吊荷制御システムの位置、向き、及び運動からなる現在の状態を決定することと、
前記吊荷制御システムの前記決定された位置、向き、及び運動に応答して、前記吊荷制御システムの上に水平推力ベクトル及びトルクを付与してそれにより前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えることと、を行わせる命令を含む１つ又は複数のコンピュータ可読媒体であって、前記吊荷制御システムの上に前記水平推力ベクトル及び前記トルクを付与してそれにより前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えるために、前記命令は、前記吊荷制御システムコンピュータデバイスの前記プロセッサによる前記命令の実行に応答して、前記吊荷制御システムコンピュータデバイスにさらに、
第１のモータを第１の回転方向に動作させて前記第１のモータから第１の両端ドライブシャフトを介して第１の一方向ファンへトルクを伝達し、前記第１のモータを第２の回転方向に動作させて前記第１のモータから前記第１の両端ドライブシャフトを介して第２の一方向ファンへトルクを伝達してそれにより前記第１の一方向ファンと前記第２の一方向ファンとの間で前記第１のモータからトルクを選択的に伝達させることと、
第２のモータを前記第１の回転方向に動作させて前記第２のモータから第２の両端ドライブシャフトを介して第３の一方向ファンへトルクを伝達し、前記第２のモータを前記第２の回転方向に動作させて前記第２のモータから前記第２の両端ドライブシャフトを介して第４の一方向ファンへトルクを伝達させ、それにより前記第３の一方向ファンと前記第４の一方向ファンとの間で前記第２のモータからトルクを選択的に伝達させ、スラスト流体の流れによって前記吊荷制御システムの上に前記水平推力ベクトル及び前記トルクを付与して前記吊荷制御システムの前記位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えることと、を行わせるものであり、
少なくとも前記第１のモータは熱伝達構造を備え、前記熱伝達構造は、前記第１の一方向ファン及び前記第２の一方向ファンによって生成されたスラスト流体の流れの中で前記第１のモータの周りに放射状に配列され、
少なくとも前記第１のモータ、前記第１の一方向ファン、及び前記第２の一方向ファンはいずれもケースによって取り囲まれており、前記ケースは前記第１の一方向ファン及び前記第２の一方向ファンに対するスラスト流体の流れを収容し、前記第１の一方向ファンと記第２の一方向ファンとの間の中央に配置されたスラスト流体入口を備える、
ことを特徴とする、
コンピュータ可読媒体。
【請求項18】
前記第１の両端ドライブシャフトと前記第１の一方向ファンとの間の第１のフリーホイールアセンブリと、前記第１の両端ドライブシャフトと前記第２の一方向ファンとの間の第２のフリーホイールアセンブリとをさらに備え、前記命令は、前記吊荷制御システムコンピュータデバイスの前記プロセッサに、さらに、前記第１のモータを前記第１の回転方向に動作させることによって前記第１のフリーホイールアセンブリを前記第１の両端ドライブシャフトに係合させて前記第１のモータから前記第１の一方向ファンへトルクを伝達し、前記第１のモータを前記第２の回転方向に動作させることによって前記第２のフリーホイールアセンブリを前記第１の両端ドライブシャフトに係合させて前記第１のモータから前記第２の一方向ファンへトルクを伝達することを行わせる、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項19】
前記吊荷制御システムは、さらに、前記プロセッサ、メモリ、前記第１のモータ、前記第１の両端ドライブシャフト、前記第１の一方向ファン及び前記第２の一方向ファンのハウジングを備え、前記吊荷制御システムはキャリアの下のサスペンションケーブルに固定され、荷は前記ハウジングへ固定される、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、２０１９年１１月２６日に出願され、「ＢＩＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ ＦＡＮ」と題する米国仮特許出願６２／９４０，５５０の非仮出願であり、その一部継続であり、その利益を主張してこの参照により組み入れられる。また、本出願は、２０２０年８月７日に出願された「ＳＵＳＰＥＮＤＥＤ ＬＯＡＤ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する米国特許出願１６／９８８，３７３の一部継続出願であり、その利益を主張してこの参照により組み入れられる。本出願は、２０１９年１月１５日に出願された特許協力条約特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１９／１３６０３の継続出願であり、２０１８年２月８日に出願され、「ＳＵＳＰＥＮＤＥＤ ＬＯＡＤ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＲＯＵＧＨ ＳＥＬＦ ＰＯＷＥＲＥＤ ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＤＵＣＴ ＦＡＮ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国仮特許出願６２／６２７，９２０、並びに２０１８年１１月８日に出願され、「ＬＯＡＤ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＳＵＳＰＥＮＤＥＤ ＬＯＡＤ ＣＨＡＯＴＩＣ ＭＯＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願６２／７５７，４１４の利益を主張すると共に参照に組み入れられる。
本出願は、２０１９年１１月２６日に出願され、「ＢＩＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ ＦＡＮ」と題する米国仮特許出願６２／９４０，５５０の非仮出願であり、その一部継続であり、その利益を主張してこの参照により組み入れられる。また、本出願は、２０２０年８月７日に出願された「ＳＵＳＰＥＮＤＥＤ ＬＯＡＤ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する米国特許出願１６／９８８，３７３の一部継続出願であり、その利益を主張してこの参照により組み入れられる。本出願は、２０１９年１月１５日に出願された特許協力条約特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１９／１３６０３の継続出願であり、２０１８年２月８日に出願され、「ＳＵＳＰＥＮＤＥＤ ＬＯＡＤ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＲＯＵＧＨ ＳＥＬＦ ＰＯＷＥＲＥＤ ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＤＵＣＴ ＦＡＮ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国仮特許出願６２／６２７，９２０、並びに２０１８年１１月８日に出願され、「ＬＯＡＤ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＳＵＳＰＥＮＤＥＤ ＬＯＡＤ ＣＨＡＯＴＩＣ ＭＯＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願６２／７５７，４１４の利益を主張すると共に参照に組み入れられる。
【0002】
本開示は、２つのファンと１つのモータとを含むファンアセンブリのための、及びそれに関連する改良された装置（１つ又は複数）、システム（１つ又は複数）、及び方法（１つ又は複数）に向けられる；ファンは一方向であってよく、対向する方向に配置されてよく、ファンアセンブリは、例えば、キャリア下のサスペンションケーブル（吊りケーブル）に吊荷を制御するために使用されてもよい。
【発明の概要】
【0003】
翼型（エアホイル）は、例えば、翼、ブレード、フィン、又は帆の断面形状である。流体（例えば空気又は水）中を移動する翼形状の物体は、物体に対して、揚力、推力、又は抗力などの力を発生させることがある。以下では、例えばプロペラのように回転軸の周りに１つの構造で放射状に配列された翼形体を「ファン」と呼ぶことがある。
【0004】
ファンは、その回転軸を中心に２つの方向、例えば、時計回りと反時計回りに回転してもよい。ファンは、どちらの方向にも回転し、どちらの方向にも等しい推力が生じるように設計されてもよい。例えば、対称翼を有するファンは、どちらの方向に回転したときにも等しい推力を生じさせることができる。このようなファンを本明細書では「双方向ファン」と呼ぶことがある。双方向ファンと比較して、代替的に、ファンは、一方向に回転したときに大きな推力、大きな揚力、低減された抗力、又は騒音を提供するように設計されている場合がある。このようなファンを本明細書では「一方向ファン」と呼ぶ。一方向ファン（単方向ファン）は、非対称な翼を有するブレードを有することができる。
【0005】
一方向ファンは、モータからの仕事をストラスト流体（推力流体）の加速に変換する際に、双方向ファンよりも効率的であると広く理解されており、ストラスト流体の加速は、揚力又は推力を提供するか、あるいは仕事を実行するものである。揚力又は推力が方向を有する場合、それは推力ベクトルと呼ばれることがある。
【0006】
システムが異なる推力ベクトルを出力することが望ましい状況がある；望ましい推力ベクトルは、１８０度離れているなど、反対である場合がある。例えば、多くのボートのプロペラは、（ボートの船首に対して）前方推力ベクトルを提供するために第１の方向に、又は逆推力ベクトルを提供するために第２の方向に操作される場合がある。
【0007】
しかしながら、また、指摘したように、プロペラ／ファンが一方向である場合、プロペラの動作は、方向のうちの１つにおいて効率が悪くなる；プロペラが双方向である場合、それは両方の方向において等しく効率が良くなるが、プロペラが一方向で主に動作する場合、それは一方向のプロペラよりも全体的に効率が悪くなるであろう。
【0008】
このような状況で単一の双方向ファンを使用することの代替案は、２つの別個のモータによって駆動される２つの一方向ファンを使用することである。しかし、２つのモータは、システムの重量及び複雑さを増加させる可能性があり、そのいずれか又は両方が、システム全体の効率に悪影響を及ぼす可能性がある。
【0009】
反対の推力ベクトルを出力するシステム又は装置が望ましい状況は、人及び／又は装置（「荷」）が、ホイストシステムを使用して、ヘリコプター、飛行機、又はクレーンからケーブルで吊られた荷としてある場所に又はある場所から搬送されるときに発生する。クレーン、ヘリコプター、固定翼機、及びホイストシステムで荷を運ぶことができる他の構造物を、本明細書では「キャリア」と呼ぶことがある。このような操作の間、荷は、荷を不安定な、望ましくない、又は危険な状態で動かす原因となり得る風及び他の外部及び内部要因にさらされる。このような操作の間、荷をキャリアの下方の最低エネルギーの吊り位置以外の場所に移動させることが望ましい場合がある。そのような操作の間、１つ以上の推力ベクトル源から可変推力を出力するシステムを使用することが望ましい場合があり、ここで、推力ベクトル源は、互いに固定の幾何学的関係を有する場合がある。このような操作において、複数の推力ベクトル源は、「ベクトル推力制御」の原理で動作して、互いに対向することができる。
【0010】
ホイスト、スリング、及び他のキャリア操作において、吊られた荷の観察される運動は、以下の成分を含む：Ｙ軸に沿った垂直（鉛直）方向の並進（上下の運動）（本明細書では「垂直方向の並進」と呼ぶ）、Ｘ軸及びＺ軸のいずれか又は両方に沿った水平方向の並進、及びＹ軸の周りの回転すなわち「ヨー」である。ロール（Ｘ軸を中心とした回転）及びピッチ（Ｙ軸を中心とした回転）も発生する可能性があるが、浮力がない状態でケーブルによって荷が吊り下げられている場合、典型的な運動は垂直移動、水平移動、及びヨーになる。垂直及び水平方向の移動は、キャリアの移動、サスペンション（吊り）ケーブルの引き込み・払い出し、荷の移動、荷とキャリアの運動量の違いや、風（プロップウォッシュ（ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ ｗａｓｈ）を含む）、外力などによるサスペンション（吊り）ケーブルの移動で発生することがある。水平方向の移動は、横方向の動きとして、又はケーブルがキャリアに固定されている場所を振り子の枢軸点とする、荷の円錐形の振れ運動（「振り子運動」）として現れることがある；振り子運動は、荷が前後に加えて上下に揺れるので、一般に、垂直（鉛直）方向の移動の成分も含む。
【0011】
ヨー、横方向の動き、及び振り子運動は、リフト作業を複雑にし、遅れを生じさせ、航空機乗務員、クレーンオペレータ、及び地上の人々の死亡又は負傷につながる可能性がある。ヨーは人間にめまいや方向感覚の喪失をもたらすことがある。また、ヨーや横揺れや振り子運動は、荷の搬入や搬出にも支障をきたすことがある。例えば、船の甲板への荷の搬入は、甲板が安定しており、ヒーブ、ロール、又はピッチも受けない場合であっても、荷の振り子運動又はヨーによって著しく複雑になる可能性がある。
例えば、担架に乗せた人をヘリコプターに運び込んだり、ヘリコプターのストラットに乗せたりすることは、担架がヘリコプターに引き寄せられる際にヨーや振り子運動を受けると危険な場合がある。荷の望ましくない運動の１つ以上の成分は、荷がキャリアに引き寄せられ、サスペンションケーブルが短くなるにつれて、加速されるか、より顕著になる可能性がある。また、荷の水平運動及び振り子運動は、キャリアと相互作用して、キャリアに危険な又は望ましくない反応又は同調運動を生じさせる可能性がある。
例えば、担架に乗せた人をヘリコプターに運び込んだり、ヘリコプターのストラットに乗せたりすることは、担架がヘリコプターに引き寄せられる際にヨーや振り子運動を受けると危険な場合がある。荷の望ましくない運動の１つ以上の成分は、荷がキャリアに引き寄せられ、サスペンションケーブルが短くなるにつれて、加速されるか、より顕著になる可能性がある。また、荷の水平運動及び振り子運動は、キャリアと相互作用して、キャリアに危険な又は望ましくない反応又は同調運動を生じさせる可能性がある。
【0012】
さらに、いくつかの吊荷作業には、地表、崖壁、建物、橋、木の枝、張り出し、狭い通路などの障害物や、キャリア、荷、及び／又はサスペンションケーブルの１つ以上と干渉する可能性のある他の障害物がある場合がある。そのような障害物に対して、又は他の理由から、荷をキャリアより下の最低エネルギー位置で吊り下げない方法で、移動させることが望ましい場合がある。
【0013】
ドローン又は海洋船舶を利用するものなどの他の操作も、動きを制御するためにファン及びモータを利用することができる。ドローンは、典型的には、揚力のためにその上方に位置するプロペラを有し、狭い空間において横方向に操縦することによっても利益を得ることができる。船舶は、船首スラスタや船尾スラスタなどの横型推進装置を用いて、船首や船尾を主推進スラスタとは異なる方向に向けることが多い。これらの装置は、しばしばトンネルスラスタと呼ばれ、小型の可逆性電気モータによって駆動される１つ又は複数のプロペラを有して、いずれかの方向に推力を提供することができる。しかし、これらの装置は、各方向のためのモータ及びファンを有するか、又は単一のモータ及び単一の双方向ファンを使用することができる。追加のモータの使用は、追加のシステム重量をもたらす可能性があり、双方向ファンの使用は、効率が悪くなる可能性がある。
【0014】
操縦が必要なシステムの性能は、システムのファンが出力できる推力ベクトルの大きさ、推力ベクトルが方向を切り替えることができる速度、及び希少で高価なバッテリー電力をそのような推力ベクトルに変換するシステムの効率によって制限される場合がある。これらの要因から、それぞれが独自のモーターを持つ一方向のファンを使用するインセンティブが生まれる。しかしながら、複数のモータは、重量及びシステムの複雑さを増加させる可能性がある。
【0015】
従って、利用可能な電力で最大の力ベクトルを依然として出力しながら、操縦装置の電力消費、サイズ、及び重量を低減する必要性が存在する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
１つの双方向ファンと１つのモータは、それぞれが独自のモータを有する２つの一方向ファンと比較すると、効率は落ちるが、対向する推力ベクトルに沿って双方向スラストを提供するために使用され得る。しかしながら、２つの一方向ファンに動力を供給するための２つのモータの使用は、単一の双方向ファン及び単一のモータと比較して、重量、システムの複雑さ、及びより多くの物理的スペースを増加させる。
【0018】
本開示は、これらの問題に対処し、各ファンのためのモータを必要とする代わりに、いずれかの回転方向で２つの一方向ファンを駆動するために単一のモータを使用してデバイス操縦の成功に必要な推力を提供し得る双方向スラストアセンブリ（双方向推力アセンブリ）に関するものである。このように、開示されたアセンブリは、よりコンパクトなソリューションを提供し、例えば、１つのモータと１つの双方向ファン又は２つのモータと２つの一方向ファンからなるシステムよりも少ない電力を消費し、従って、ここに開示された双方向スラストアセンブリを組み込む操縦システムの電池寿命を延長させることができる。
【0019】
本明細書に開示されるような双方向スラストアセンブリから利益を得ることができる状況の一例は、吊荷制御システムである。吊荷制御システム又は荷安定システム（共に「ＳＬＣＳ」と称す）は、荷の位置又はその付近で電気ダクトファンに見られるようなスラスタ、ファン、又はプロペラから力ベクトルを出力することによって、キャリアから独立して、荷を制御し得る。スラスタ、ファン、プロペラ、及び電動ダクト式ファンは、本明細書では「ＥＤＦ」と呼ばれ、又は「ファン」と呼ばれることがある。ＳＬＣＳのＥＦＳは、対向する一対のファンで構成されてもよい。ＥＤＦによって生成される力ベクトルは、ヨー及び振り子運動を打ち消すために使用されてもよく、障害物を回避するため、又は通常の最低エネルギー吊り下げ位置に対してオフセット位置に荷を移動させるためなど、荷を水平に並進させるために使用されてもよく、それ以外に、キャリアから独立して、荷の細かい位置及びヨーを制御するために使用されてもよい。その結果、ＳＬＣＳは、キャリア（運搬装置）の動きとは別に、荷の細かい位置とヨーを動的に制御するため、ミッションの安全性を高め、キャリアと荷の操作の性能を向上させることができる。
【0020】
ＳＬＣＳは大量の電力を消費するため、ＳＬＣＳの電力はバッテリパックによって提供されることがある。バッテリパックの電力が限られていると、ＳＬＣＳの任務(ミッション)と操作の有効性が制限される可能性がある。さらに、ＳＬＣＳは、力ベクトルの急激な変化から恩恵を受けるか、又は、力ベクトルの急激な変化を必要とする場合がある。また、ＳＬＣＳは、力ベクトルの生成の高い効率から恩恵を受けるか、又はそれを必要とする場合がある。さらに、ＳＬＣＳと荷を運搬するキャリアは、限られた吊り上げ能力を持つ可能性があるため、 ＳＬＣＳは、軽量化から恩恵を受けるか、又は軽量化を必要とする場合もある。
【0021】
垂直離着陸機（ＶＴＯＬ）や軽量航空機（”ｌｉｇｈｔｅｒｔｈａｎ－ａｉｒ ａｉｒｃｒａｆｔ”：空気より軽い航空機）も、移動中に横方向に操縦するため、又は離着陸中に安定化するために、反対方向の推力ベクトルを出力することができるスラスタから利益を得ることができる。ＶＴＯＬ構成は、固定翼機、ヘリコプター、ロケット、シクロコプター、ティルトローターなど、ドローンから乗客及び貨物機までの乗り物に見られることがある。軽量航空機には、飛行船、熱気球、及び類似の乗り物が含まれることがある。これらの機体は、横方向の推力を提供するためにファン及びモータを使用することができ、また、反対方向の推力ベクトルを出力することができるスラスタシステムから利益を得ることができる。
【0022】
下向きの推力又は浮力は、ＶＴＯＬや軽量航空機の機体を地面から持ち上げる揚力を提供するが、追加のスラスタは、所望のコースに沿って機体を方向付けるために、又は機体のヨーを引き起こすためのトルクを提供するために、横方向の力を提供することが必要となる場合がある。ファン及びモータの構成は、この操縦及び原動力を付与するために使用され得るが、複数の一方向モータに電力を供給する複数のモータの使用は、重量、システムの複雑さを増し、当該航空機にスペースを必要とする。そのような航空機は、本明細書に開示された軽量、小フットプリント、低電力の双方向スラスタシステムによって付与された、強化された敏捷性からの利益を得ることができる。
【0023】
開示されたシステム及び方法は、操縦される物体の少なくとも一部を必要とするあらゆる操作において使用され得る。例示的な操作は、ホイスト操作、ドローン配送システム、及び海洋船舶のトンネルスラスタを含むことができるが、これらに限定されるものではない。従って、システムが動作する媒体は、空気又は水などの任意の流体であってよいが、これに限定されるものではなく、流体は、「スラスト流体」と呼ばれてもよい。例えば、流体入口へのいかなる言及も、空気入口に置き換えてもよいし、その逆でもよい。以下の実施例におけるシステム及び方法は、当業者によって、過度の実験や負担なしに他の用途に適合させることができる。
【0024】
双方向スラストアセンブリは、モータと、選択的動力伝達機構と、複数の一方向ファンとを含んでいてもよい。
【0025】
モータは、両端ドライブシャフト（ダブルエンドドライブシャフト）を含んでいてもよく、モータは、両端ドライブシャフトを時計回り方向又は反時計回り方向のいずれかに回転させるように構成されていてもよい。
【0026】
選択的動力伝達機構は、例えば、複数のフリーホイールアセンブリ、複数のクラッチアセンブリ、及び又は双方向ドライブトレインを含んでいてもよい。複数のフリーホイールアセンブリは、それぞれ、爪車とラチェットホイール（ラチェット車）とを含んでいてもよい。爪車は、爪と、爪をラチェットホイールに係合させる爪係合機構と、を含んでもよい。ラチェットホイールは、ラチェットホイールのハブの内径に沿った歯を含み、歯は、爪が歯と一方向にのみ係合できるように構成されてもよい。選択的動力伝達機構は、両端ドライブシャフトの第１の端部と第１のファンとの間の第１のフリーホイールアセンブリと、両端ドライブシャフトの第２の端部と第２のファンとの間の第２のフリーホイールアセンブリとを含んでいてもよい。第１のフリーホイールアセンブリは、モータが第１の方向（例えば時計回り）に駆動されるときに、トルクなどの動力をモータから第１のファンに伝達するように構成されてもよく、第２のフリーホイールアセンブリは、モータが第２の方向（例えば反時計回り）に駆動されるときに、トルクをモータから第２のファンに伝達するように構成されてもよい。このように、選択的動力伝達機構は、モータの回転方向に基づいて、第１のファン又は第２のファンのいずれかに選択的に動力を供給してもよい。
【0027】
双方向スラストアセンブリのステータは、ファンの下流に存在してもよい。ステータは、ファンによって生成された推力を方向付けるか又は増強するように構成された複数の固定フィンを含んでいてもよい。
【0028】
双方向スラストアセンブリのケース又はそれを含むケースは、ストラスト流体入口と２つの出力ポートを含んでもよい。双方向スラストアセンブリのモータ、選択的動力伝達機構、及びファンは、ケース内にあってもよい。各ファンは、出力ポートに近接して、又は出力ポート内に配置されてもよい。
【0029】
実施形態では、各ケースは、双方向スラストアセンブリの中心部分又はその近くに配置されたメッシュ状又はスクリーン状のスラスト流体入口を含んでいてもよい。中央のメッシュ状スラスト流体入口構成が、例として図に示されているが、スラスト流体がファンに流れることを可能にする任意の開口部が使用されてもよい。
【0030】
双方向スラストアセンブリは、コントローラによって制御されてもよい。実施形態では、回路、モジュール、ソフトウェアで具現化されたアルゴリズム、又は他のシステム（「推力制御モジュール（スラスト制御モジュール）」）は、双方向スラストアセンブリを制御して、双方向スラストアセンブリが出力する推力の方向（例えば、出力推力ベクトルを制御するために）及び双方向スラストアセンブリのファンによって出力する推力ベクトルの大きさを制御してもよい。１つ以上の双方向スラストアセンブリは、推力制御モジュールによって、横方向の力又はトルクを出力し、それによって、荷を安定させる、荷の経路を制御する、航空機を操縦する、などのように、荷を制御するために使用されてもよい。ＳＬＣＳに組み込まれる双方向スラストアセンブリの例は、図１６、図１７、及び図１８に関連して図示され、詳述される。推力制御モジュールに入力を提供するために使用され得るリモートペンダントの例は、図１２に関連して図示され、詳述されている。推力制御モジュール及び又はリモートペンダントを実装するための論理的構成要素の例を、図１３に図示して説明する。推力制御モジュールの例は、図１４及び図１５に関連して図示され、詳述されている。
【0031】
両端ドライブシャフトの両端にファンを有する両端ドライブシャフトを有するモータを含む実施形態では、モータは、いずれかの方向に回転させられてもよく、選択的動力伝達機構は、モータの回転方向に応じてファンが推力ベクトルを生成するようにしてもよい。
【0032】
実施形態では、双方向推力アセンブリは、第２のファンがモータから動力を受け取るときなど、第１のファンが回転するのを防止するためのブレーキを含んでいてもよい。実施形態において、ブレーキは、図９及び図１０に関連して詳述されるように、磁石からなる摩擦のないブレーキであってもよい。ブレーキは、双方向スラストアセンブリが推力ベクトルをより迅速に変更することを可能にし、双方向スラストアセンブリがより効率的に動作することを可能にし、双方向スラストアセンブリを通るスラスト流体の流れを安定させてもよい。
【0033】
図１は、実施形態に従った双方向スラストアセンブリ１００を図示している。双方向スラストアセンブリ１００のいくつかの構成要素又はすべての構成要素は、ケース１０２内に収容されてもよい。ケース１０２は、流体入口１０４及び２つのインライン出力ポート１０６（直列出力ポート）を含むことができる。
【0034】
流体入口１０４は、ケース１０２の円周の周りに、ケース１０２の長さに沿って実質的に中間に位置してもよい。流体入口１０４は、物体がケースに入り、双方向スラストアセンブリ１００の機能を損傷又は阻害することを防ぐために、メッシュ、又は他のタイプの開口部によって保護されてもよい。ケース１０２のプロファイルは、スラスト流体の流れを最大化しつつ、スラスト流体をファンの方に向けるように設計してもよい。
【0035】
ケース１０２の各端部において、ファンの回転軸によって画定される線に沿って、ケース１０２は出力ポート１０６を有してもよい。ケース１０２は、軸方向及び半径方向の中心位置にモータを取り付けるための構造、並びにステータ８００を取り付けるための構造を有していてもよい。ステータ（複数可）８００は、出力ポート（複数可）１０６内に配置されてもよい。
【0036】
図２は、実施形態による、双方向スラストアセンブリ構成要素２００の例を示している。この例では、双方向スラストアセンブリ構成要素２００は、ケース１０２、モータ４００、複数のフリーホイールアセンブリ２０８Ａ及び２０８Ｂ、複数のファン７００Ａ及び７００Ｂ（これらは「ファンブレードアセンブリ」とも呼ばれ得る）、及び複数のステータ８００Ａ及び８００Ｂを含んでいてもよい。ケース１０２内では、モータ４００は、モータ４００の回転軸が、図２に破線で示されるように、ケースの長い（長手方向の）中心軸に沿うように、中心位置（軸方向及び径方向の両方）に取り付けられてもよい。モータ４００内には、軸４０２Ａ及び４０２Ｂがあり、これらは両端ドライブシャフト（ダブルエンドシャフト）の２つの端部（エンド）であってもよい（「軸」、「ドライブ－シャフト」、及び「ドライブシャフト」は、本明細書では、同義語であってよい）。
【0037】
各フリーホイールアセンブリ２０８Ａ及び２０８Ｂは、モータ４００の各端部から突出した軸４０２Ａ及び４０２Ｂに固定されてもよい。各フリーホイールアセンブリ２０８は、図５及び図６に関連して図示され、さらに詳述される、爪車５００及びラチェットホイール６００を含んでいてもよい。爪車５００は、モータ４００に固定されてもよく、本明細書でさらに論じるように、モータ４００の回転方向に応じて、駆動力又はトルクをモータ４００からラチェットホイール６００、次いでファン７００に選択的に伝達するように構成されてもよい。
【0038】
実施形態において、フリーホイールアセンブリ２０８は、例えば、軸４０２を介してモータ４００からトルクなどの動力を伝達するか又は伝達しないように係合又は解除され得るクラッチであってもよく、又はそれらを含んでいてもよい。
フリーホイールアセンブリ２０８がクラッチである又はクラッチを含む実施形態では、クラッチは、ソレノイドなどによるクラッチ作動機構によって能動的に係合または解除されてもよい。このような能動的係合機構は、例えば、軸４０２上のスリップリングなどを介した電気的接続から電力を得てもよい。
フリーホイールアセンブリ２０８がクラッチである又はクラッチを含む実施形態では、クラッチは、クラッチ作動機構によって、、例えば回転方向及び慣性（例えば、遠心クラッチのように）などにより、油圧クラッチ作動機構などを介した、爪係合機構５０６、ポケット５１０、および爪車５００と同様の方法で、、受動的に係合又は解除されてもよい。
フリーホイールアセンブリ２０８がクラッチである又はクラッチを含む実施形態では、クラッチは、ソレノイドなどによるクラッチ作動機構によって能動的に係合または解除されてもよい。このような能動的係合機構は、例えば、軸４０２上のスリップリングなどを介した電気的接続から電力を得てもよい。
フリーホイールアセンブリ２０８がクラッチである又はクラッチを含む実施形態では、クラッチは、クラッチ作動機構によって、、例えば回転方向及び慣性（例えば、遠心クラッチのように）などにより、油圧クラッチ作動機構などを介した、爪係合機構５０６、ポケット５１０、および爪車５００と同様の方法で、、受動的に係合又は解除されてもよい。
【0039】
フリーホイールアセンブリ２０８がクラッチである又はクラッチからなる実施形態では、フリーホイールアセンブリ２０８は、例えば、爪車５００及びラチェットホイール６００を有しなくてもよく、代わりに、例えば、駆動列（ドライブトレイン）の二つの面、クラッチパッドとクラッチ面とを、一緒にロックするために係合するソレノイドを有し、クラッチパッドとクラッチ面間との間に摩擦を生じさせ、それによってクラッチパッドの第１の面からクラッチ面を有する第２の面へトルクを伝達するために、アクチュエータを備えていても良い。
【0040】
ファン７００は、図示されている以外の向きの個々の翼型を有していてもよい。図示された翼は非対称であり、これは、ファン７００が一方向ファンである例を説明することを意図しており、双方向ファンの対称翼よりも大きな推力を提供し得る。実施形態において、ファン７００の翼形は、ファン７００Ａ及び７００Ｂの各個体が双方向性である場合のように、対称的であってもよい。
ファン７００に図示された翼形は、本明細書の図面上、誤った方向に向いているかもしれない；翼形は、より適切には、スラスト流体がモータ４００及びファン７００によってケース１０２から推進されるように、翼形のより厚い端がファンの先端となるように、流体入口１０４に近接して方向付けられてもよい。
ファン７００に図示された翼形は、本明細書の図面上、誤った方向に向いているかもしれない；翼形は、より適切には、スラスト流体がモータ４００及びファン７００によってケース１０２から推進されるように、翼形のより厚い端がファンの先端となるように、流体入口１０４に近接して方向付けられてもよい。
【0041】
モータ４００からのトルクが爪車５００によってラチェットホイール６００に伝達され、ファン７００の回転と、ケース１０２及び出力ポート１０６からのスラスト流体の加速とが引き起こされるように、ファン７００はラチェットホイール６００に固定されてもよい。
【0042】
実施形態では、ラチェットホイール６００又は双方向スラストアセンブリ１００の他の部分は、１つ又は複数の制動手段で構成されてもよい。制動手段は、摩擦ベースの制動装置又は無摩擦の制動装置を含んでいてもよい。摩擦ベースの制動手段は、例えば、ディスクブレーキ又はドラムブレーキを含んでいてもよい。摩擦なしブレーキ装置の一例が、図９及び図１０に関連して図示され、説明される。概要において、ハブ磁石２１２は、例えば、ファン７００、ラチェットホイール６００などに取り付けられてもよい。ソレノイド２１０は、モータ４００、ケース１０２、又は双方向スラストアセンブリ１００の他の非回転部分に取り付けられてもよい。ソレノイド２１０は、磁石又は強磁性材料から構成されてもよい。ソレノイド２１０は、ソレノイド２１０の磁石又は強磁性材料がハブ磁石２１２に近接するように、電流などによって係合又は伸長（延展）されてもよい。そのように係合又は伸長されると、ソレノイド２１０の磁石は、ハブ磁石２１２に引力を加え、それによってフリーホイールアセンブリ２０８及びファン７００の回転を減速又は防止し、それによって対応するファン７００の摩擦のない制動を提供することができる。ファン７００の制動は、無摩擦であろうとなかろうと、例えば、ファン７００からの推力ベクトルを急速に減少又は除去するため、ストラスト流体の流れを滑らかにするため、音を低減するため、無線障害の生成を低減するため、等に実行されてもよい。これは一例であり、ファン７００の摩擦ベース又は摩擦なしの制動を提供するために、他の手段を提供してもよい。
【0043】
ファン７００は、ステータ（固定子）８００の、又はステータ８００の方へ延びる、固定シャフトなどのシャフトに結合されてもよい。ベアリング２１４は、ステータ８００のシャフトの周りでファン７００を半径方向に支持し、それによって、モータ４００によって駆動されるときにファン７００が回転するときの摩擦を低減することができる。
【0044】
ステータ８００は、回転するファン７００によって推進される空気流又は移動するスラスト流体の空気力学的制御を提供し得る。ファン７００によって推進されるスラスト流体が回転成分を有する場合、固定子８００は、かかる回転成分の一部又は全部を除去してもよく、これは、乱流を低減してもよく、騒音を低減してもよく、かかる回転エネルギーの成分を追加のスラストとして回復してもよく、又はそれ以外に、双方向スラストアセンブリ１００の効率的又は望ましい動作特性を向上させてもよい。
【0045】
図３は、実施形態による、双方向スラストアセンブリ１００の断面３００を示す。この実施形態では、（図３の見る人の視点から）モータ４００の左側にあるアセンブリは、モータ４００が反時計回り方向３０２（固定子８００Ａを見て、双方向ファンアセンブリ１００を覗く人に対して時計回り及び反時計回り）に回転するとき、モータ４００から離れる方向に推力及び推力ベクトルを提供するように構成される。モータ４００の右側にあるアセンブリは、モータ４００が時計回り方向３０４に回転するとき、モータ４００から離れる反対方向の推力及び推力ベクトルを提供するように構成される。
【0046】
モーター４００が、推力制御モジュール（その例は、吊荷制御システム操作モジュール１４００及び又は吊荷制御システム決定及び推力制御モジュール１５００に関連して図示及び詳述される）などにより、反時計回り方向３０２に回転するとき、フリーホイール２０８Ａは、ファン７００Ａへトルクを伝達し、それによってファン７００Ａを回転させるために噛み合う（係合する）ことができる。ソレノイド２１０は、ファン７００Ａに対してブレーキ効果を有しないように、作動しないようにされてもよい。ソレノイドの解除及び係合は、図９及び図１０により詳細に図示されている。前述のように、ファン７００Ａの回転は、流体入口１０４から出口ポート１０６Ａの外にスラスト流体の流れを発生させ、その方向にモータ４００から離れる推力ベクトルを形成することができる。そのような状況下で、フリーホイールアセンブリ２０８Ｂは、モータ４００からのトルクがファン７００Ｂに伝達されないように、ファン７００Ｂから離脱（解除）することができる。本明細書で論じるように、フリーホイールアセンブリ２０８Ｂは、独立して動力を与えられるアクチュエータを用いずに、モータ４００の回転方向のみに基づいて、受動的に解除してもよい。そのような状況下で、ファン７００Ｂが回転するのを防止するために、代わりにソレノイド２１０Ｂが、推力制御モジュールなどにより係合されてもよい。ソレノイド２１０の係合された構成は、図１０に関連して図示され、詳述される。
【0047】
モータ４００が、推力制御モジュール（その例は、吊荷制御システム操作モジュール１４００及び又は吊荷制御システム決定及び推力制御モジュール１５００に関連して図示され詳述される）などにより、時計回り方向３０４に回転するように切り替えられると、フリーホイールアセンブリ２０８Ａが離脱（解除）し、従ってファン７００Ａへのトルク伝達を停止させてもよい。ソレノイド２１０Ａは、推力制御モジュールなどにより係合されて摩擦のない制動力でファン７００Ａの運動を減速又は停止させてもよい。モータ４００が、推力制御モジュールなどにより時計回り方向３０４に回転するように切り替えられると、フリーホイールアセンブリ２０８Ａは、もはやファン７００Ａにトルクを伝達しないように係合を解除してもよく、フリーホイールアセンブリ２０８Ｂは、係合してトルクをファン７００Ｂに伝達してもよい。本明細書で詳述したように、フリーホイールアセンブリ２０８Ａ又は２０８Ｂのいずれかに作用する独立に動力を与えられたアクチュエータなしに、モータ４００の回転方向のみに基づいて、フリーホイールアセンブリ２０８Ａは受動的に離脱（解除）し、フリーホイールアセンブリ２０８Ｂは受動的に係合することができる。そのような状況下で、ソレノイド２１０Ｂは、ソレノイド２１０Ｂがファン７００Ｂに制動力を及ぼさないように、推力制御モジュールなどにより、係合を解除されてもよい。そのような状況下で、モータ４００からのトルクによるファン７００Ｂの回転は、流体入口１０４から出口ポート１０６Ｂの外にスラスト流体の流れを発生させ、その方向にモータ４００から離れる推力ベクトルを形成し得る。
【0048】
モータ４００がオフのときはソレノイド２１０Ａ及び２１０Ｂの一方又は両方が作動してもよい。
【0049】
本明細書で詳述したように、ファン７００Ａ及び７００Ｂによって生成される２つの推力ベクトル（の向き）は、反対であってもよい。２つの推力ベクトルの間の交替、又は推力ベクトルの停止は、モータ４００の回転方向を変更することによって、又はモータ４００をオフにすることによって、達成されてもよい。双方向推力アセンブリ１００のファン７００Ａ及びファン７００Ｂによって生成される推力ベクトルは、単一の双方向ファンによって生成される推力ベクトルよりも効率的であり得る。１つのモータだけで、双方向推力アセンブリ１００は、それぞれが別々のモータによって駆動される２つの一方向ファンを有するアセンブリよりも少ない部品を有し、より単純であり、より軽量であり得る。
【0050】
図４は、実施形態に従ったモータ４００を示す。モータ４００は、いくつかの実施形態においてモータ４００を貫通する連続した軸又は両端ドライブシャフト４０４の両端である軸４０２Ａ及び４０２Ｂを有してもよい。このように、モータ４００は、双方向回転４０８の２つのモード（軸４０２Ａに近接し、軸４０２Ｂに向かって見ている者に対して、時計回り及び反時計回り）のうちの１つで、単一の回転軸４０６の周りに両端ドライブシャフト４０４を駆動してもよい。
【0051】
ドライブシャフトの各端部が別個のファンを駆動するように、両端ドライブシャフトが使用されてもよい。モータ４００は、いずれの方向にも回転することができるようにしてもよい。実施形態におけるモータ４００は、ブラシ付き電気モータであっても、ブラシレス電気モータであってもよい。モータ４００の回転方向は、例えば、電子速度制御器、整流子、及び制御システムの他の論理構成要素と相互作用してモータ４００の回転方向を制御することができる推力制御モジュールによって制御されてもよい。
【0052】
図３に示されるように、モータ４００は、アセンブリの軸方向長さとアセンブリの半径方向幅の両方に関して、双方向スラストアセンブリ１００のケース１０２内の中心に配置されてもよい。支持フレームワーク又は複数の支持構造体が、モータ４００をこの場所に保持し、又は安定させてもよい。このような支持体は、モータ４００、ソレノイド、又はケース１０２内の他の電気部品のための電力又は制御信号を伝送するケーブルのための取り付け又は導管（コンジット）を提供することもできる。
【0053】
モータ４００は、ヒートシンク、熱伝達構造、ラジエーターなどを含んでいてもよい。実施形態では、１つ以上のラジエータフィン４１０が、モータ４００から、ケース１０２内に引き込まれるスラスト流体の流れに突出してもよい。モータ４００の巻線は、ラジエータフィン４１０に近接してもよく、モータ４００の永久磁石は、軸４０２に近接してもよく、ラジエータフィン４１０に近接した巻線において発生した熱は、ラジエータフィン４１０からスラスト流体などの周囲の流体に放射又は他の方法で伝導されてもよい。
【0054】
モータに関連するヒートシンクと支持フレームワークの追加実施形態が、図２０に関連して図示され、詳述されている。
【0055】
図５は、実施形態による爪車５００を示す。爪車５００は、フリーホイールアセンブリ２０８の一部であってもよい。ファン７００Ａ及び７００Ｂにトルクを伝達するためのフリーホイール２０８Ａ及び２０８Ｂの係合又は離脱（解除）は、モータ４００の回転方向に依存し得る。フリーホイール２０８は、それぞれが独立して一度に（同時に）１つずつ係合するように構成されてもよく、モータ４００の回転方向に基づいてファンが係合又は解除されることを可能にし、それによって、荷を安定化又は制御するために使用され得る双方向推力ベクトルを生成することができる。爪車５００は、フリーホイール２０８の駆動部分であってよく、そのようなものとして、軸４０２に直接固定されてもよい。
【0056】
図５に示される例では、爪車５００は、ベースホイール５０２、複数の爪５０４、及び複数の爪係合機構５０６を含む。いくつかの実施形態において、複数の爪５０４の各々は、ヒンジ５０８を有してもよく；ヒンジ５０８は、ヒンジ肩部５０３に固定してもよい。実施形態において、複数の爪係合機構５０６は、ボール又はロッドであってもよく、これらの各々は、爪５０４が引っ込められたときにベースホイール５０２のポケット５１０内に位置する。
実施形態において、ポケット５１０は、爪車５００が（図５を見ている者に対して）時計回り方向に回転するとき、慣性力が爪係合機構５０６をポケット５１０の隅に押し下げ、爪車５００が（図５を見ている者に対して）反時計回り方向に回転するとき、慣性力は、爪係合機構５０６を爪５０４に向かって駆動し、爪５０４をヒンジ５０８の周りで回転させ、外側５１２に移動させ、（図６に例示される）ラチェットホイール６００の歯６０２と係合させる。実施形態において、ばね荷重又は別の力は、複数の爪係合機構５０６を、関連する爪の下側に対して、ポケット５１０から外側に押圧させ、爪５０４を、ヒンジ５０８の周りで回転させ、外側５１２に移動させ、（図６に例示される）ラチェットホイール６００の歯６０２と係合させ得るか又はさらに起こし得る。
実施形態において、ポケット５１０は、爪車５００が（図５を見ている者に対して）時計回り方向に回転するとき、慣性力が爪係合機構５０６をポケット５１０の隅に押し下げ、爪車５００が（図５を見ている者に対して）反時計回り方向に回転するとき、慣性力は、爪係合機構５０６を爪５０４に向かって駆動し、爪５０４をヒンジ５０８の周りで回転させ、外側５１２に移動させ、（図６に例示される）ラチェットホイール６００の歯６０２と係合させる。実施形態において、ばね荷重又は別の力は、複数の爪係合機構５０６を、関連する爪の下側に対して、ポケット５１０から外側に押圧させ、爪５０４を、ヒンジ５０８の周りで回転させ、外側５１２に移動させ、（図６に例示される）ラチェットホイール６００の歯６０２と係合させ得るか又はさらに起こし得る。
【0057】
図６は、実施形態に従ったラチェットホイール６００を示す。ラチェットホイール６００は、フリーホイール２０８の駆動部分であってよく、そのようなものとして、ファン７００に直接取り付けられてもよい。ラチェットホイール６００は、ラチェットホイール６００内の内径又は開口部に切り込まれた、又はその周りに配置された１つ以上の歯６０２を含んでよく、歯６０２は、モータのトルク方向などに応じて、爪車５００の爪５０４に、又はそれに対して、係合、又は解除されてもよい。
【0058】
歯６０２の各々は、長歯面６０４及び短歯面６０６を有してもよく、爪係合機構５０６によって駆動される爪５０４は、短歯面６０６に接触し、ベースホイール５０２からヒンジ肩５０３、歯６０２を経由して、ラチェットホイール６００へ、そしてファン７００へと、トルクを伝達してもよい。このようにして、爪車５００は、モータ４００が一方向に回転するときにのみ、ラチェットホイール６００内で回転することができる。図６に示される例では、ラチェットホイール６００の底部歯を見ると、長歯面６０４は、右から左へ緩やかな角度で傾斜している。
【0059】
爪車５００がラチェットホイール内で反時計回りに回転すると、長歯面６０４の緩やかな傾斜は、爪５０４を押し下げ、爪係合機構５０６をポケット５１０内に維持するように作用し得る。これは、爪車５００が、短歯面６０と係合することなく、ラチェットホイール６００内で回転することを可能にし、従って、ラチェットホイール６００及び関連するファンには、トルク又は回転力を全く伝達しないか、又は最小限しか伝達されない。
【0060】
この動作モードでは、ラチェットホイール６００は、磁石スロット６０８内に位置することができるハブ磁石又は強磁性材料に、磁気的引力を及ぼすように係合される１つ又は複数のソレノイド磁石などの制動手段によって、所定の位置に保持されることができる。
【0061】
モータ４００の方向が逆になって、爪車５００が時計回りに回転し始めると、短歯面６０６の急角度が爪５０４の先端を捉えるように作用して、爪車５００をラチェットホイール６００の歯６０２に結合させることができる。モータ４００によって駆動される爪車５００の回転及びトルクは、ラチェットホイール６００、従って関連するファン７００に伝達され、ファン７００を回転させ、スラスト流体を加速させ、ケース１０２及びケース１０２に固定されたより大きな構造体に力ベクトルを付与する。
【0062】
図７は、実施形態によるファン７００の一例を示す。ファン７００は、ブレード７０４によって囲まれ、中央に位置する軸方向開口部７０６を備えるファンハブ７０２を含んでいてもよい。
【0063】
ファン７００のブレード７０４は、スラスト流体へのエネルギーの伝達及びそれによって推力ベクトルの出力を最適化するように設計されてもよい。各ブレード又は翼の断面プロファイル、各ブレードの長さに沿った曲率、及び各ブレードがファンハブ７０２に接する角度は、変化させてもよい。変化は、一方向ファンのように一方向に回転させたときの推力を改善してもよいし、いずれの回転方向でもファン７００の動作を可能にしてもよい。一方向ファンは、非対称の断面を有していてもよく、一方、双方向ファンは、対称の断面を有していてもよい。いくつかの実施形態では、ファンブレード７０４は、所望の推力性能に基づいて自動的にフェザリングする（すなわち、曲率及び角度を調整する）ように構成されてもよい。
本明細書で指摘したように、ファン７００に図示された翼は、誤った方向に向いている場合があり、翼は、モータ４００及びファン７００によってケース１０２から推進されるときに、翼のより厚い端部がファンの先端であるように、流体入口１０４に近接してより適切に方向づけられてもよい。
本明細書で指摘したように、ファン７００に図示された翼は、誤った方向に向いている場合があり、翼は、モータ４００及びファン７００によってケース１０２から推進されるときに、翼のより厚い端部がファンの先端であるように、流体入口１０４に近接してより適切に方向づけられてもよい。
【0064】
軸方向開口部７０６は、図２に関連して図示され詳述されるように、ファン７００が、例えば、ケース１０２及び又はステータ８００のシャフトに固定された構造体に、ベアリングによって結合されることを可能にし得る。軸方向開口部７０６内に位置するベアリングは、ファン７００を出口フィンシャフト８０６及び又はステータ８００上で安定させ支持し、ファン７００が回転する際の摩擦を低減させることができる。
【0065】
ラチェットホイール６００は、ファンハブ７０２に固定されてもよい。この態様において、モータ４００からのトルクは、フリーホイールアセンブリ２０８を駆動し、ファン７００を回転させ、スラスト流体を加速させ、ケース１０２、及びＳＬＣＳ又は他の操縦物体又はクラフト（船舶、航空機などの乗り物の意）などのケース１０２に固定された物体に力ベクトルを付与し得る。
【0066】
図８は、実施形態に従ったステータ８００を示す。各出力ポート１０６は、その内部に、ステータ８００を含んでいてもよい。ステータ８００は、複数のステータフィン８０２と、フェアリング８０４と、出口フィンシャフト８０６とを含んでいてもよい。
【0067】
ファンとは異なり、ステータ８００のフィンは、固定され剛性であってもよい。いくつかの実施形態では、ステータフィン８０２の外縁は、ケース１０２に固定されてもよい。ファンブレードは、スラスト流体の加速を通じてスラスト（推力）を生成するのに不可欠であり得るが、スラスト（推力）は、ステータフィン８０２によって達成され得るように、出口を通る乱流が最小化されると、より効率的かつ有効であり得る。代替実施形態又は理論において、ファン７００からのスラスト流体の回転コンポーネント（回転成分）はステータフィン８０２に力を伝え得る。代替実施形態又は理論において、ステータフィン８０２は、空力フェアリング８０４に沿うなどの、所望の方向にファンからのスラスト流体を集中するように設計されても良い。
【0068】
固定子８００は、従って、所望の方向における力ベクトルの双方向推力アセンブリによる生成を強化し得る。
【0069】
固定子８００がケース１０２内に剛性的に固定されている状態で、出口フィンシャフト８０６は、図２及び図７に関連して図示及び説明したように、ファン７００に対して安定的かつ静止したマウントを提供することができる。
【0070】
図９は、実施形態による、係合解除されたソレノイド９００を示す。摩擦ベースのブレーキ又は摩擦なしのブレーキなどのブレーキは、一方又は両方のファンに対して実施されてもよく、他方が回転している間に一方に対して作動されてもよく、又は非作動にされてもよい。ファンにブレーキをかけると、そのようなファンによる推力ベクトルを停止させることができ、気流をスムーズ（流線形）にし、騒音を低減するなどができる。ブレーキ手段の一例を図９及び図１０に示す。図示の例では、例えばフリーホイールアセンブリ２０８及び又はファン７００によって形成されたハブ９０２の外周に１つ又は複数のハブ磁石２１２が装着されてもよい。例えば、磁石又は強磁性体は、図６に図示されているように、ラチェットホイール６００上のスロット又は同等物に嵌め込まれてもよい。
【0071】
ファンがモータ４００からトルクを受け、回転し、推力制御モジュールの動作中など、図３に関連して詳述したように推力ベクトルを生成することが望まれる場合、図９に図示したように、ソレノイド２１０を切り離す（解除する）ことができる。この非係合（解除）状態において、ソレノイド２１０に結合されたソレノイド磁石９０４は、ハブ磁石２１２とソレノイド磁石９０４との間の磁気引力がハブ９０２の回転に干渉しないように、ハブ磁石２１２から離れた距離で静止してもよい。
【0072】
実施形態において、ソレノイド２１０は、ハブ磁石２１２又はハブ９０２を囲む（複数の）ハブ磁石２１２のセットによって提供され得るような移動磁場が、ソレノイド２１０のコイル又は同様の磁気的及び又は電気的活性部品の反対磁場を生成し、それによって、ハブ９０２の回転によって電力が供給されて磁気ブレーキを作り出すように、コイル又は同様の磁気及び又は電気的活性部品を備えてもよい。１つ以上のソレノイド２１０が、磁気ブレーキをハブ磁石２１２との係合に移動させたり、係合から外したりしてもよい。
【0073】
ソレノイド２１０は、図示されているように、いくつかの実施形態においてモータ４００に取り付けられてもよく、あるいは、ハブ９０２の回転に対して静止し、図１０に関して説明したように係合できる近接内にあるように、その他の方法で取り付けられてもよい。
【0074】
図１０は、実施形態による、係合されたソレノイド１０００を示す。推力制御モジュールの動作中に起こり得るように、また図３に関連して説明したように、ファンが係合解除されること、もはや推力を生成しないこと、又はファンによる推力生成が停止されることが望まれる場合、モータ４００の方向が反転され、フリーホイールアセンブリ２０８が係合解除されることがある。これは、ファンアセンブリ７００がハブ９０２の周りを回転したままになることがあり、残留推力、ストラスト流体の乱流、騒音、又は双方向推力アセンブリ１００の性能に悪影響を与える他の特性のためなど、望ましくない場合がある。そのような状況下では、摩擦ベースのブレーキ或いは図示されているようなソレノイド２１０を係合させた摩擦なしのブレーキが採用され得る。
【0075】
ソレノイド２１０を係合させるために、電気信号がソレノイド２１０に送られ、ソレノイド２１０がアームを伸ばすか、さもなければ、ハブ９０２に貼り付けられたハブ磁石２１２に整合し近接するようにソレノイド磁石９０４の位置を変更させることができる。別の実施形態において、ソレノイド２１０は、係合したときにアームを所定の位置にピボット（軸上に位置）させるか、さもなければ、ハブ磁石２１２に近づけるように移動させることができる。ソレノイド２１０の磁石（又は強誘電体材料）がハブ磁石２１２に近接するようになると、ファン７００の回転が減速又は停止され得る。
【0076】
図１１は、実施形態に従ったブレードフェザリング１１００を図示している。図７に関して詳述したように、ファンのブレードは、例えば単方向のファン又はブレードとなるように、単一方向に推力を生成する能力を最適化する、ハブに適合したプロファイル、曲率、又は角度に設計され得る。いくつかの実施形態では、双方向スラストアセンブリに使用されるファンは、所望の推力の方向に基づいて、自動的に又は受動的にフェザリング、すなわち、ハブ又はストラスト流体に対してその曲率及び／又は迎え角を変更し得るように構成され得る。この能力により、モータ４００は、同時に回転する両方のファンを使用して、対向する推力ベクトルで推力を生成し得る。このような構成は、より小さなプロファイル（外形）及びより低い電力消費を維持しながら、推力をさらに改善し得る。
【0077】
そのような実施形態では、両方のファンが、例えば、時計回りに回転してもよい。ブレード形状、曲率、及び／又は迎え角は、空気を押し、従って、第１の方向（例えば、図１１に図示されるように、紙面の内側へ）に推力ベクトルを生成するように最適化されてもよい。これは、第１の方向１１０２に物体を操縦するための図示された構成に見ることができる。
【0078】
制御信号に応答して、ファンブレードがフェザリングする実施形態では、モータ４００は方向１１０４を反転させてもよい。ブレード７０４は、同じ信号に応答して、及び／又は回転方向に応答して、形状、湾曲、及び／又は迎え角を変化させてもよい。
【0079】
その結果、ブレード７０４は、第２の方向１１０６に物体を操縦するための構成にフェザリングすることができる。すなわち、ブレード形状、曲率、及び／又は迎え角は、反時計回り方向に回転しながら、スラスト流体を推進するファンの能力を最適化するように反転するか、さもなければ変更され、それによって第２の方向（例えば、図１１に示されるように、紙面の外側へ）に発生するスラストを改善することができる。
【0080】
双方向スラストアセンブリ１００は、例えば、船舶（ウォータークラフト）、航空機（エアークラフト）、又はＶＴＯＬクラフト（垂直離着陸機）などのクラフト、及び独立飛行が可能ではない別の吊荷制御システム又は荷安定システム（これらすべてをまとめて「ＳＬＣＳ」と呼ぶことがある）の推力制御モジュールに見られ、それによって使用されてもよい。本明細書で説明するように、ＳＬＣＳは、荷の位置又はその近傍のファンから力ベクトルを出力することによって、キャリアから独立して荷を制御することができる。
【0081】
ＳＬＣＳの推力制御モジュールの例が本明細書に図示され詳述されているが、同様の推力制御モジュールが、船舶、航空機、又は ＶＴＯＬ機などの他のクラフト（船舶、航空機）で見られ、又は使用され得ることを理解されたい。
【0082】
図１２Ａは、例えば、起動コントローラ（アクティベーションコントローラ）１２４０を含むリモートペンダント１２３５の一実施形態を示す図である。図１２Ｂは、リモートペンダント１２３５の一実施形態の別の図を図示する。図１２Ｃは、例えば、オン／オフスイッチ１２４５、状態セレクタ１２５０、及び手動／回転制御１２５１を備えるリモートペンダント１２３５の一実施形態の別の図を示す。オン／オフスイッチ１２４５は、リモートペンダント１２３５をオンにするために使用されてもよい。状態セレクタ１２５０は、図１４に関連して詳述され得るように、コマンド状態操作モジュール１４００を選択するために使用されてもよい。起動コントローラ１２４０は、選択されたコマンド状態において又はそれに関連してＳＬＣＳを起動又は非活性化（停止）するために使用されてもよい。手動／回転制御１２５１は、荷を回転又は並進させるためにファンを手動で作動させるために使用されてもよい。
【0083】
図１２Ａは、例えば、起動コントローラ１２４０を含むリモートペンダント１２３５の一実施形態を示す図である。図１２Ｂは、リモートペンダント１２３５の一実施形態の別の図を図示する。図１２Ｃは、例えば、オン／オフスイッチ１２４５、状態セレクタ１２５０、及び手動／回転制御１２５１を備えるリモートペンダント１２３５の一実施形態の別の図を示す。オン／オフスイッチ１２４５は、リモートペンダント１２３５をオン又はオフにするために使用されてもよい。状態セレクタ１２５０は、図１４に関連して詳述され得るように、操作モジュール１４００のコマンド状態を選択するために使用されてもよい。起動コントローラ１２４０は、状態セレクタ１２５０によって選択又は指示されたコマンド状態において又はそれに関連して、操作モジュール１４００を作動又は非作動化するために用いられてもよい。手動／回転制御１２５１は、状態セレクタ１２５０が、例えば、直接制御モード１４２７を選択するために使用されたとき、荷を回転又は並進させるためにファンを手動で作動させるために使用されてもよい。
【0084】
図１３は、一実施形態による、吊荷制御システム論理構成要素１３０１及びリモートインターフェース論理構成要素１３５０を模式的に示している。吊荷制御システム論理構成要素１３０１内には、位置センサ１３０６、方位センサ１３０７、慣性センサ１３０８、近接センサ１３０９、基準位置センサ１３１０、推力センサ１３１１、及びカメラを含んでもよいセンサスイート（センサ群）１３０５がある。ＳＬＣＳ処理能力１３２０は、コンピュータプロセッサ及びマイクロコントローラを含んでいてもよい。ＳＬＣＳメモリ１３２５は、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、或いはソリッドステートドライブなどの永久非一時的大容量記憶装置から構成されてよく、ナビゲーションシステム１３２６、ターゲットデータ１３２７、モード又はコマンド状態情報１３２８、及び操作モジュール１４００及び吊荷制御決定及び推力制御モジュール１５００の１以上のためのソフトウェア又はファームウェアコード、命令、又は論理を含んでいてもよい。通信システム１３３０は、無線トランシーバなどの無線システム１３３１、及び有線システム１３３２を含んでいてもよい。ＳＬＣＳ出力１３１５は、電力コントローラ又はＥＳＣを介して推力制御１３１６を含んでいてもよい。電力管理システム１３４０は、例えばバッテリからの電力供給を調整し分配する。データバスは、吊荷制御システム論理構成要素１３０１の様々な内部システム及び論理構成要素を結合する。
【0085】
対話型ディスプレイ、リモートインターフェース、リモート位置決めユニット、又はターゲットノードは、リモートインターフェース論理構成要素１３５０の１つ又は複数からなる計算ユニットであってもよく、そのようなユニットは、自己発電型であっても、機体にハードワイヤで接続（組み込み）されていてもよい。リモートインターフェース論理構成要素１３５０は、例えば無線で、ＳＬＣＳからデータを受信し、及び／又はＳＬＣＳにデータを送信する。ＳＬＣＳからのデータは、リモートインターフェース論理構成要素１３５０のディスプレイ１３６１に表示されてもよく、計算データは解析され、視覚的な合図に変換される。リモートインターフェース論理構成要素１３５０は、後述するように、ＳＬＣＳオペレータの所望のコマンド状態及び操作指示を伝達することもできる。
【0086】
リモートインターフェース論理構成要素１３５０は、無線１３７１又は有線１３７２であり得る通信システム１３７０を介して、吊荷制御システム論理構成要素１３０１と通信してよい。リモートインターフェース論理構成要素１３５０からの出力１３６０は、スクリーン又はディスプレイ１３６１上に表示される情報、及び音声出力１３６２を介した聴覚的合図又はリモート音声（荷内のセンサによって検出された音声など）へのアクセスを含んでいてもよい。ＳＬＣＳを制御するためのリモートインターフェース論理構成要素１３５０への入力１３６５は、タッチスクリーン１３６６又はジョイスティック１３６７又は他の入力インターフェースを介したコマンドで構成されてもよい。様々な実施形態において、リモートインターフェース論理構成要素１３５０は、本明細書に記載される機能性を集合的に提供する１つ以上の物理的及び／又は論理的デバイスを含んでいてもよい。
【0087】
本システムの態様は、適切なメモリと組み合わせて、本明細書で詳細に説明する１つ以上のコンピュータ実行可能命令を実行するように特にプログラムされ、構成され、又は構築された特殊（専用）又は特別な目的のコンピューティング装置又はデータプロセッサにおいて具現化されてもよい。本システムの態様は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、又はインターネットなどの通信ネットワークを介してリンクされるリモート処理デバイス及びメモリによってタスク又はモジュールが実行される分散コンピューティング環境でも実施され得る。分散コンピューティング環境では、モジュールは、ローカル及びリモートの両方のメモリ記憶装置に配置されてもよい。図１３に模式的に示すように、吊荷制御システム論理構成要素１３０１及びリモートインターフェース論理構成要素１３５０は、有線又は無線ネットワークによって結合される。
【0088】
吊荷制御システム論理構成要素１３０１は、一実施形態に従って、１つ以上のリモート（遠隔）インターフェース論理構成要素１３５０を含むリモート（遠隔）位置決めユニット、リモートインターフェース、又はターゲットノードと協働することができる。リモート位置決めユニット、リモートインターフェース、又はターゲットノードは、位置基準として吊荷制御システム論理構成要素１３０１と無線などで通信するように構成された、センサー１３６８などの内部又は外部センサー群（センサスイート）を含んでいてもよい。センサ１３６８は、センサ１３０５と同様であってよい。センサ１３０５が一次センサスイートとみなされる場合、二次センサスイート位置は、吊りケーブルが吊り下げられているプラットフォーム又はキャリア、リモートインターフェース論理構成要素１３５０の又はそれと通信するセンサ１３６８、及び三次センサスイート位置は、荷に対する関心位置（例えば、荷を取得又は配送するための位置決め）であってもよい。リモートインターフェース論理構成要素１３５０は、プロセッサ１３２０及びメモリ１３２５と同様であってもよい、プロセッサ１３６９及びメモリ１３７３をさらに備えてもよい。メモリ１３７３は、リモートインターフェースモジュール１３７４などの、リモート位置決めユニット、リモートインターフェース、又はターゲットノードによって使用される１つ又は複数のモジュールのソフトウェア又はファームウェアコード、命令、又はロジックを含んでいてもよい。例えば、リモートインターフェースモジュール１３７４は、リモート位置決めユニット、リモートインターフェース、又はターゲットノードに対して、オン／オフを可能にする、ＳＬＣＳとペアリングする、命令を入力する、などの制御及びインターフェースを提供してもよい。
【0089】
リモート位置決めユニットは、無線トランシーバを介して吊荷制御システム論理構成要素１３０１と通信し、位置基準を提供するように構成されたトランシーバを含んでいてもよい。例えば、リモート位置決めユニットは、下方に荷が吊り下げられ得るヘリコプターの自機又はクレーンに固定されてもよく、リモート位置決めユニットが荷に固定されてもよく、又はリモート位置決めユニットが目標位置に配置されてもよい。
【0090】
いくつかの実施形態では、リモート位置決めユニット、リモートインタフェース、又はターゲットノードは、手に収まる大きさの耐久性のあるポリマー又はプラスチックで作られてもよい。リモート位置決めユニット、リモートインターフェース、又はターゲットノードは、外部アンテナを有していてもよい。リモート位置決めユニット、リモートインターフェース、又はターゲットノードは、磁石、ボルト、又は他の任意の固定機構によって、例えば、ヘリコプター、固定翼キャリア、運搬される対象物に固定されてもよい。リモート位置決めユニット、リモートインターフェース、又はターゲットノードは、地上の場所に投下されてもよいし、例えば、救命具又は他の浮遊装置、救助者、ピックアップされるべき荷、配送されるべき荷の場所、又は操作上の特定の場所に固定されてもよい。
【0091】
吊荷制御システム論理構成要素１３０１及び／又はリモートインターフェース論理構成要素１３５０の態様は、本明細書で詳細に説明する１つ又は複数のコンピュータ実行可能命令を実行するように特にプログラムされ、構成され、又は構築された特殊（専用）又は特別目的の演算装置又はデータプロセッサにおいて具現化されてもよい。吊荷制御システム論理構成要素１３０１及び／又はリモートインターフェース論理構成要素１３５０の態様は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、又はインターネットなどの通信ネットワークを介してリンクされるリモート処理デバイスによってタスク又はモジュールが実行される分散コンピューティング環境でも実施され得る。分散コンピューティング環境では、モジュールは、ローカル及びリモートの両方のメモリ記憶装置に配置されてもよい。図１３に模式的に示されるように、吊荷制御システム論理構成要素１３０１及びリモートインターフェース論理構成要素１３５０は、有線又は無線ネットワークによって結合されてもよい。
【0092】
図１４は、一実施形態による複数のモード又はコマンド状態モジュールを含む吊荷制御システム（「ＳＬＣＳ」）の操作モジュール１４００の一例を示す図である。決定及び操作モジュール１４００の、又はそれを具体化する命令は、例えばメモリ１３２５に格納されてもよく、例えばプロセッサ１３２０、ならびに操作モジュール１４００が相互作用し得るＳＬＣＳの電気回路、ファームウェア、及び他のコンピュータ及び論理ハードウェアによって実行又は実行され得る。実施形態では、操作モジュール１４００の一部又は全部を実行するためのコンピュータプロセッサ及びメモリは、例えばキャリア内の補助コンピュータのように、ＳＬＣＳから遠隔であってもよい。
【0093】
ブロック１４０５において、吊荷制御システム装置は、荷及び／又は荷が吊り下げられるケーブルに設置されてもよい。吊荷制御システム装置は、設置のために電源が投入される必要はない。
【0094】
ブロック１４１０において、装置内の吊荷制御システム（「ＳＬＣＳ」）は、起動され、操作モジュール１４００が起動されてもよい。いくつかの実施形態では、操作モジュール１４００は、ＳＬＣＳの制御モジュールの面上に配置されたボタンの押下によって初期化されてもよい。操作モジュール１４００を初期化し得るアクセス可能な外部ボタンの近くに、押されたときに即時シャットダウンを可能にする別のボタンが存在してもよい。センター又は制御モジュール上の初期化インターフェースに加えて、操作モジュール１４００は、システムに直接隣接していないオペレータによって初期化されてもよい。ケーブルの端にいる救助者を含むがこれに限定されない１人以上の外部オペレータは、操作モジュール１４００に無線でリンクされた１つ以上のリモートインターフェースのボタンを押すことによって、操作モジュール１４００を初期化してもよい。物理的に分離された制御ユニット、ファンユニットなどの完全なＳＬＣＳの１つ以上のモジュール（例えば、図２７に示されるように）は、ブロック１４１０において起動されてもよく、一緒に機能するようにペアリングされてもよい。ブロック１４１０の間、操作モジュール１４００は、操作モジュール１４００が制御することになるファンユニットの相対的な向きを決定してもよい。この決定は、各ファンユニットからサンプリングされたコンパスの方位など、ファンユニットからのセンサ情報に基づいてもよい。この決定は、モジュラーＳＬＣＳがロープ又はウェビングで囲まれた荷などの不規則な荷に展開され、ファンユニットが平行でない場合のように、互いに平行でないファンユニットを調整するために実行されてもよい。この決定は、ファンマッピングに関して、ブロック１５３０で使用されてもよい。ＳＬＣＳが剛体フレーム内にあり、ファンユニットが互いに平行であると推定され得る場合、この判定は必要でない場合がある。この判定は、ファンユニットが許容可能な方向範囲内にない場合、エラー状態を生成する可能性がある。
【0095】
ブロック１４１５において、操作モジュール１４００は、オペレータによって選択された機能モード又はコマンド状態において起動され、及び／又は受信される。ブロック１４２０において、操作モジュール１４００は、機能モード又はコマンド状態を実施するために、サブルーチン又はサブモジュールとして、吊荷制御決定及び推力制御モジュール１５００を実行又は呼び出すことができる。システムの機能モード又はコマンド状態は、以下のように構成されてもよい。
【0096】
アイドルモード１４２１：ＳＬＣＳの内部システムは動作しているが（例えば、操作モジュール１４００はＳＬＣＳの動きを観察し、是正措置を計算する）、スラスタは停止しているかアイドル速度のみを維持し、荷の動きに影響を与える作用はない。
【0097】
対自機相対位置維持モード１４２２：吊り下げられた原点に対してＳＬＣＳを安定させる。例えば、ＳＬＣＳがヘリコプターの下方に荷を吊り下げている場合、ＳＬＣＳはヘリコプターの真下に留まる。対自機相対位置維持モード（自機に対する相対的位置を維持するモード）１４２２は、自機の動きを定位し、他の吊荷の動きを決定的に減衰させるために必要な修正アクションを実行する。自機が低速で移動している場合、対自機相対位置維持モード１４２２は、２つのエンティティが一体となって移動するように、速度をカップリングさせる。荷に外乱が発生すると、対自機相対位置維持モード１４２２は、外乱を打ち消すように外乱の方向に推力を与え、揺れをなくす。
【0098】
位置移動／停止モード１４２３：ＳＬＣＳを固定位置に安定させ、天候の影響やヘリや他の吊り下げプラットフォームの小さな動きを打ち消すことになる。このモードは、すべての動きを停止させる効果がある。オペレーターは、リモートインターフェイスを介してＳＬＣＳに希望する目標位置を送信することができる。これは、少なくとも２つの方法で達成することができる。
【0099】
ターゲットノード位置１４２４：オペレータは、基準位置センサ１３６８を所望の位置又はターゲットに配置してもよい。基準位置センサ１３６８は、ターゲットノード位置１４２４モジュールとワイヤレスで通信して所望の位置を示してもよく、ターゲットノード位置１４２４モジュールは、ＳＬＣＳを所望の位置に操縦することによって応答する。リモートインターフェースディスプレイ１３６１は、両エンティティ（物体）の位置情報を受信し、表示してもよい。
【0100】
ユーザ指定位置／方位１４２５：オペレータは、リモートインターフェースディスプレイ１３６１を使用して、ユーザ指定位置／方位１４２５モジュールに指令された位置として指定位置（例えば、緯度と経度の座標）又は方位を送信してもよい。その後、システムは、吊られた荷を所望の位置又は所望の方位に着実に向ける。システムは、同時に、位置、距離、及び方位情報に関して、リモートインターフェース論理構成要素１３５０にフィードバックを送ることになる。
【0101】
ホールドポジションモード１４２６：ＳＬＣＳのすべての動きに抵抗（対抗）し、自機の動きとは無関係に現在の位置及び／又は向きを維持する。このモジュールは、すべての動きを殺す効果を有する。このモジュールは、自機の速度、安全係数、及び物理的制約に対してそれぞれ条件付き応答を有する。
【0102】
直接制御モード１４２７：３自由度でのＳＬＣＳのジョイスティック操作。操作モジュール１４００は完全に閉ループであり、動作中に外部制御を必要としないが、ユーザ制御のためのオプションが存在する。オペレータは、位置決め、回転、スラスタ出力レベルを直接制御するために、直接制御モード１４２７モジュールに入力を提供することが可能である。
【0103】
障害物回避モジュール３８００モジュール：ｉ）ファンユニットなどのセンサー位置と、環境中で感知された障害物などの物体との距離を等しくする、又はｉｉ）荷の形状を測定又は受信し、環境中で感知された障害物の形状を測定し、荷の位置、向き、動きを決定又は受信し、障害物に対して荷を切り抜けるなどのためのセンサー情報を受信及び処理する。例えば、図３８００及び障害物回避モジュール３８００の詳述を参照されたい。
【0104】
ブロック１４３０において、オペレータは、操作を完了し、ＳＬＣＳを回収する。
【0105】
ブロック１４３５において、対話型ディスプレイのボタンを押すことによって、又はＳＬＣＳ装置の中心（センター）モジュールのボタンを押すことによって、操作モジュール１４００が停止され得る。ＳＬＣＳ装置が折り畳み可能なフレーム、推進アーム又はファンユニットを含む場合、それらは折り畳まれてもよい。ＳＬＣＳ装置が、ファンユニット、ハウジング、電源ハウジングなどの取り外し可能なモジュールを含む場合、モジュールは、分解されて、荷から取り外されてもよい。荷を荷掛けフック等から取り外し、荷及び／又は ＳＬＣＳの上部にある吊り輪から吊りケーブルを取り外してもよい。ＳＬＣＳは、その後、充電器及び／又は任意の適切な場所に収納され、又は電気的に結合されるかもしれません。
【0106】
図１５は、一実施形態による吊荷制御システムの決定及び推力制御モジュール１５００を示す図である。決定及び推力制御モジュール１５００の、又はそれを具体化する命令は、例えばメモリ１３２５に格納されてもよく、例えばプロセッサ１３２０、ならびに決定及び推力制御モジュール１５００が相互作用し得るＳＬＣＳの電気回路、ファームウェア、及び他のコンピュータ及び論理ハードウェアによって実行又は実行され得る。実施形態では、決定及び推力制御モジュール１５００の一部又は全部を実行するためのコンピュータプロセッサ及びメモリは、例えば、キャリア内の補助コンピュータのように、ＳＬＣＳから遠隔であってもよい。
【0107】
決定及び推力制御モジュール１５００は、閉ループで動作して、ほぼリアルタイムでその位置及び動きを理解し、最も望ましいシステム応答を決定し、望ましい応答（複数可）を空気推進システムスラスタアレイに送信してケーブルの揺れを緩和し、又は他の方法で動作中に荷を制御してもよい。
【0108】
ブロック１５０５において、決定及び推力制御モジュール１５００は、例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、ＧＰＳ、ライダー／レーダー、マシンビジョン、及び／又は距離計などのセンサー１３０５などのセンサーからデータを取得してもよい。
【0109】
ブロック１５１０において、決定及び推力制御モジュール１５００は、センサーからのデータを結合して、ＳＬＣＳ装置の位置、向き、動き、及び環境を記述するデータ融合（データフュージョン）を得る。
【0110】
センサーデータは、システムの状態の正確な表現を得るために、カルマンフィルターの非線形フレーバーを通してＳＬＣＳによって融合され、フィルタリングされる。ファジー調整された比例、積分、及び微分フィードバックコントローラを含む閉ループ制御方法は、深層学習ニューラルネット及び未来伝播カルマンフィルタを含む高度制御方法と双方向通信し、さらなるリアルタイムシステム識別を可能にする。
【0111】
ブロック１５１５において、決定及び推力制御モジュール１５００は、データ融合に基づいて、及び決定及び制御エンジンから状態推定器へのフィードバックに基づいて、近未来運動（近い将来の運動）を予測するために非線形状態推定器を使用して状態推定を実行する。
【0112】
ブロック１５１７において、決定・推力制御モジュール１５００は、ユーザ入力に従うなどして、機能モード選択を受信する。
【0113】
ブロック１５２０において、決定及び推力制御モジュール１５００は、ユーザが選択した機能モード又はコマンド状態１５１７によって知らされた状態推定１５１５、並びに推力及び方向マッピング１５２５及び出力制御１５３５からの追加のフィードバックを受け、ＳＬＣＳの所望の運動又は回転の方向が決定される。
【0114】
アルゴリズム出力は、ＥＳＣなどの運動又は電力コントローラに送られ、ＥＳＣは、例えばパルス変調電力信号の位相制御を介して、ＥＤＦに所望の推力応答を送ることになる。正味の推力出力は、エンコーダ及びロードセルを介してリアルタイムでマッピングされ、その後、閉ループ制御のために決定及び制御ブロック１５２０に送り返され、その後進む。
【0115】
ブロック１５２５において、決定及び推力制御モジュール１５００は、ＥＤＦからの推力ベクトルで所望の向き（方向付け）をマッピングし、ＳＬＣＳ装置の決定された推力及び向きを達成するために推力及び向きマッピングを生成する。
【0116】
ブロック１５３０において、決定及び推力制御モジュール１５００は、推力及び方向マッピングをファン推力ベクトルにマッピングし、ＳＬＣＳの所望の推力及び向き（方向付け）を達成するためにＥＤＦを制御するファンマッピングを発生させる。
【0117】
ファンマッピングは、回転しないファンを構成してもよい。回転させないファンは、ソレノイド２１０の係合などを通じて制動されてもよい。
【0118】
ＥＤＦを制御し、ファンマッピングを生成する際に、決定及び推力制御モジュール１５００は、ＥＤＦから出力されることが望まれる推力ベクトルをマッピングしてもよい。
【0119】
ブロック１５３５において、決定及び推力制御モジュール１５００は、ファンマッピングを適用して、ＳＬＣＳ装置の決定された推力及び向きを達成するためにファン又はスラスタ（又はこれらを制御する電子構成要素）に電力制御信号を出力し、命令された制御出力を発揮し、ファンからの推力の形態で動的応答を実施する。ファンが双方向スラストアセンブリの一部である場合、モータ４００などのモータへの出力電力制御信号は、ブロック１５３０でマッピングされたファンに選択的にトルクを伝達するために、モータの回転方向を含んでもよい。
【0120】
完了ブロック１５９９で、決定及び推力制御モジュール１５００は、それを呼び出したモジュールに戻るか、又は終了することができる。
【0121】
決定及び推力制御モジュール１５００は、高レベルのオペレータが選択した機能制御モードを除けば、無人であり、自動化されてもよい。正味出力は、吊り下げられた荷を移動又は安定させるための制御力（コントロール力）であり、力は、１つ又は複数の双方向スラストアセンブリの活性化を通じて達成されてもよい。
【0122】
双方向スラストアセンブリの使用を示す例は、図１６、図１７、及び図１８に見出すことができるが、これらの例は網羅的なものではない。追加の実施形態は、ウォータークラフト（船舶）、軽量飛行機、及び同様のものにおける双方向スラストアセンブリを有する。
【0123】
図１６に示される例では、ＳＬＣＳ１６０５は、双方向スラストアセンブリ１６０１Ａ及び双方向スラストアセンブリ１６０１Ｂを有し、例えばクレーンであってよいキャリア１６１５の下のサスペンションケーブル１６１０にぶら下がっている。１つ以上の双方向スラストアセンブリからなるＳＬＣＳ１６０５は、スラスト制御モジュールの使用を通じてなど、荷１６２０を制御するために使用されてもよい。
【0124】
図１７に示される例では、ＳＬＣＳ１７０５は、双方向スラストアセンブリ１７０１Ａ及び双方向スラストアセンブリ１７０１Ｂからなり、例えばヘリコプターであってもよいキャリア１７１５の下のサスペンションケーブル１７１０にぶらさがっている。１つ以上の双方向スラストアセンブリからなるＳＬＣＳ１７０５は、推力制御モジュールの使用を通じてなど、荷１７２０を制御するために使用されてもよい。
【0125】
図１８に示される例では、ＳＬＣＳ１８０５は、双方向スラストアセンブリ１８０１Ａ及び双方向スラストアセンブリ１８０１Ｂを有し、キャリア１８１５の下のサスペンションケーブル１８１０に掛かり、このキャリアは、例えば、垂直離着陸機、空中ドローン等であってもよい。キャリア１８１５は、双方向スラストアセンブリ１８０２Ａ及び双方向スラストアセンブリ１８０２Ｂを含んでいてもよい。
【0126】
１つ以上の双方向スラストアセンブリを有するＳＬＣＳ１８０５は、荷１８２０を制御するために使用されてもよく、一方、キャリア１８１５などの乗り物は、推力制御モジュールの使用を通じてなど、操縦及び又は推力目的のために１つ以上の双方向スラストアセンブリを含んでいてもよい。
【0127】
図１９は、いくつかの実施形態による双方向スラストアセンブリ１９００の追加の例を示しており、これは差動トランスミッション（差動変速機）として理解され得る。
【0128】
図１９において、モータ１９１０は、ある方向へのシャフト１９１５の回転を介して出力され得る、トルクのような動力を生成する。ドライブピニオン１９２０は、ケースリングギア１９２１に動力を伝達する。ケースリングギア１９２１は、ギアケース１９３５と連続しているか、又はギアケース１９３５と一体の部分である。ケースリングギア１９２１の回転は、ケース１９３５を回転させる。内部ピニオン１９３０Ａ及び１９３０Ｂは、ケース１９３５に固定するベアリングの周りに自由に動くことができる。
【0129】
出力シャフト（出力軸）１９４０Ａ及び１９４０Ｂは、ベアリング上でケース１９３５を貫通して出ており、ケース１９３５とは別に回転することができる。出力シャフト１９４０Ａ及び１９４０Ｂは、クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂに固定されている。クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂは、ファン７００Ａ及び７００Ｂのような一方向ファンなどのファン１９４５Ａ及び１９４５Ｂに固定されている。
【0130】
モータ１９１０からのトルクなどによるケース１９３５の回転は、内部ピニオン１９３０Ａ及び１９３０Ｂを、出力シャフト１９４０Ａ及び１９４０の中心軸を中心に回転させる。仮に出力シャフト１９４０Ａと１９４０Ｂの負荷が等しいとすると、内部ピニオン１９３０Ａと１９３０Ｂは、ケース１９３５に固定しているベアリングを中心に回転せず、出力シャフト１９４０Ａと１９４０の中心軸を中心に回転し、出力シャフト１９４０Ａと１９４０Ｂを同じ方向に回転させることになる。出力シャフト１９４０Ａ及び１９４０Ｂの両方が回転することは望ましくない場合があるので、例えば、両方のファン１９４５Ａ及び１９４５Ｂが同時に回転して推力を発現することが望ましくない場合、クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂは、一方又は両方のファン１９４５Ａ及び１９４５Ｂへの動力伝達を選択的に防止又は許容する。
【0131】
実施形態において、クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂは、例えば、フリーホイールアセンブリ２０８のような、反対方向に自由に回転することができるフリーホイールアセンブリであってもよく；例えば、クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａは時計回り方向への回転を可能にし、一方クラッチ又はフリーホイール１９０５Ｂは反時計回り方向（出力シャフト１９４０を下に一方から見た場合）への回転を可能にしてもよい。この実施形態では、モータ１９１０の第１の方向への回転は、差動トランスミッションを介してトルクを第１のファンに受動的に伝達し、第１のファンを回転させて推力を発現させ、第２のファンへの動力伝達はバイパス（回避）させる；この実施形態では、モータ１９１０の第２の方向への回転は、差動トランスミッションを介してトルクを第２のファンへ受動的に伝達し、第２のファンを回転させると共に推力を発現させて、第１のファンに動力伝達はバイパス（回避）させる。
【0132】
実施形態において、クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂは、例えば、出力シャフト１９４０Ａ又は１９４０Ｂの一方、ファン１９４５Ａ又は１９４５Ｂの一方に、モータ１９１０からの、トルクなどの、動力を伝達するか、又は伝達しないように、係合又は非係合（解除）されるクラッチであってもよい。クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂがクラッチである実施形態では、クラッチは、ソレノイドなどによるクラッチ作動機構によって能動的に係合又は非係合（解除）されてもよい。このような能動的係合機構は、例えば、出力軸１９４０Ａ及び又は１９４０Ｂ上のスリップリングなどを介した電気的接続から電力を得てもよい。クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂがクラッチである実施形態では、クラッチは、油圧クラッチ作動機構などを介した爪係合機構５０６、ポケット５１０、及び爪車５００と同様に、回転方向及び慣性によって、クラッチ作動機構によって受動的に係合又は解除することができる。
【0133】
実施形態では、モータ１９１０は、回転方向を変更することなく、一方向に回転してもよい。そのような実施形態では、クラッチ又はフリーホイール１９０５Ａ及び１９０５Ｂは、ファン１９４５Ａ及び１９４５Ｂの一方又は両方への、一部又は全ての動力伝達を防止するために、能動的に係合することができる。
【0134】
ファン１９４５Ａ及び又は１９４５Ｂは、例えば、反対方向に推力ベクトルを出力するように構成された一方向ファンであってもよい。ファン１９４５Ａ及び又は１９４５Ｂは、同じ方向又は反対方向に回転したときに、反対方向の推力ベクトルを出力するように構成されてもよい。
【0135】
図２０は、本明細書に開示されるような双方向推力（スラスト）装置、システム、及び方法の一部であり得る、出口ポート２０２０内のファンに固定されたモータ２００５の一例を示す図である。出口ポート２０２０内のファンは、例えば、一方向ファンであってもよい。ヒートシンクは、出口ポート２０２０内のファンに引き込まれるスラスト流体などの流体中に、モータから突出するベーン２０１０を含んでいてもよい。フレーム１０１５Ａ及び１０１５Ｂは、流体入口１０４と同様の流体入口を含んでもよい。フレーム１０１５Ａ及び１０１５Ｂは、出口ポート２０２０の間、及び／又は、流体入り口１０４と同様の流体入り口を含み得るケース１０２と同様のケース内で、モータ２００５を支持してもよい。フレーム１０１５Ａ及び１０１５Ｂは、ベーン２０１０と連続していてもよく、又はベーン２０１０に固定されていてもよい。ケース１０２と同様のケースは、ベーン２０１０の外部縁に固定されてもよい。ベーン２０１０は、ラジエータフィン４１０に類似していてもよい。モータ２００５は、モータ４００と同様であってもよい。モータ２００５の巻線は、ベーン２０１０に近接してもよく、モータ２００５の永久磁石は、出口ポート２０２０内のファンにつながる軸に近接してもよく、ベーン２０１０に近接する巻線で発生した熱は、モータ２００５からスラスト流体などの周囲の流体に、放射又はその他の方法で伝導されてもよい。出口ポート２０２０内のファンに固定されたモータ２００５が、本明細書で論じるように、双方向スラストアセンブリとして動作するように、フリーホイールアセンブリ２０８と同様のフリーホイールアセンブリが存在してもよい。。ベーン２０１０は、水、プロピレングリコールを含む水などの液体を含む内部チャネル又は導管（コンジット）を有してもよく、液体は、ケースの外側のラジエーターに受動的又は能動的に流れ、モータ２００５から離れるように熱を輸送することができる。
【0136】
このように、ヒートシンクは、モータから熱を排出することができ、特に、本書では、モータは、１つではなく２つのファンを駆動しているため、高いデューティサイクルで動作する可能性がある。
【0137】
本開示における装置及び方法は、いくつかの好ましい実施形態に基づいて前述されている。異なる変形例の異なる側面は、本書に基づいて当該分野の当業者が読んだときに、本開示の概念内で読まれるとみなされ得るすべての組み合わせが、互いに組み合わせて説明されると考えられる。好ましい実施形態は、本書の保護の範囲を限定するものではない。
【0138】
本明細書に記載された動作の実施形態は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、その方法を実行する命令をその上に格納したコンピュータ可読記憶装置において実施されてもよい。プロセッサは、例えば、処理装置及び／又はプログラマブル回路を含んでもよい。記憶装置は、任意のタイプの有形の非一過性の記憶装置を含む機械読み取り可能な記憶装置を含んでもよい。例えば、フロッピーディスク、光ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク書き換え可能（ＣＤ－ＲＷ）、及び光磁気ディスクを含む任意のタイプのディスクや、半導体デバイス：ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリや、磁気カード、光カード、又は電子命令格納に適したあらゆるタイプのストレージデバイス。
ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）は、ユニバーサルシリアルバス組織（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）によって２０００年４月２７日に発行されたユニバーサルシリアルバス仕様、リビジョン２．０、及び／又はこの仕様のより後のバージョン、例えば、ユニバーサルシリアルバス仕様、リビジョン３．１、２０１３年７月２６日発行に準拠又は互換性があってもよい。ＰＣＩｅは、Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ（ＰＣＩ－ＳＩＧ）により２０１０年１１月に発行されたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ ３．０ Ｂａｓｅ仕様、リビジョン３．０、及び／又はこの仕様のより後又は関連バージョンに準拠又は互換性があってもよい。
ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）は、ユニバーサルシリアルバス組織（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）によって２０００年４月２７日に発行されたユニバーサルシリアルバス仕様、リビジョン２．０、及び／又はこの仕様のより後のバージョン、例えば、ユニバーサルシリアルバス仕様、リビジョン３．１、２０１３年７月２６日発行に準拠又は互換性があってもよい。ＰＣＩｅは、Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ（ＰＣＩ－ＳＩＧ）により２０１０年１１月に発行されたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ ３．０ Ｂａｓｅ仕様、リビジョン３．０、及び／又はこの仕様のより後又は関連バージョンに準拠又は互換性があってもよい。
【0139】
本明細書の任意の実施形態で使用されるように、「ロジック」という用語は、前述の操作のいずれかを実行するためのアプリ、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの命令のロジック、及び／又は構成ビットストリームによってプログラマブル回路に具現化されるロジックを指す場合がある。ソフトウェアは、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット及び／又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリデバイスにハードコード（例えば、不揮発性）されたコード、命令又は命令セット及び／又はデータとして具現化されてもよい。
【0140】
本明細書の任意の実施形態で使用される「回路」は、例えば、単独で又は任意の組み合わせで、ハードワイヤード回路、ＦＰＧＡなどのプログラマブル回路を含んでいてもよい。ロジックは、集合的に又は個別に、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなど、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化されてもよい。
【0141】
いくつかの実施形態では、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）を使用して、本明細書に記載される様々な論理及び／又は回路のための回路及び／又は論理実装（複数可）を指定することができる。例えば、一実施形態では、ハードウェア記述言語は、本明細書に記載される１つ以上の回路及び／又は論理の半導体製造を可能にし得る超高速集積回路（ＶＨＳＩＣ）ハードウェア記述言語（ＶＨＤＬ）に準拠するか又は互換性を有することができる。ＶＨＤＬは、ＩＥＥＥ標準１０７６－１９８７、ＩＥＥＥ標準１０７６．２、ＩＥＥＥ１０７６．１、ＩＥＥＥ Ｄｒａｆｔ ３．０ ｏｆ ＶＨＤＬ－２００６、ＩＥＥＥ Ｄｒａｆｔ ４．０ ｏｆ ＶＨＤＬ－２００８及び／又はＩＥＥＥ ＶＨＤＬ標準の他のバージョン及び／又は他のハードウェア記述標準に準拠してもよいし互換性を有していてもよい。
【0142】
本明細書で使用する場合、用語「モジュール」（又は「ロジック」）は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、電子回路、プログラマブル回路（ＦＰＧＡなど）、プロセッサ（共有、専用、グループ）、メモリ（共有、専用、グループ）を指す、一部である、又は含み得る。又は他のコンピュータハードウェア構成要素又は装置において、実行可能な機械命令（アセンブラ及び／又はコンパイラから生成）又はその組み合わせを有する１つ又は複数のソフトウェア又はファームウェアプログラム、組合せ論理回路、及び／又は説明した機能を提供する論理を有する他の適切な構成要素が実行される。モジュールは、データの共有又は受け渡しによって統合された別個の独立した構成要素であってもよいし、モジュールは、単一のモジュールのサブ構成要素であってもよいし、複数のモジュールに分割されてもよい。構成要素は、図中のフロー図と関連してより完全に説明されるように、単一の計算ノード上で実行されるプロセスであってもよく、又は単一の計算ノード上で実装されてもよく、又は並行して、同時に、順次、又はその組み合わせで実行される複数の計算ノード間に分散されてもよい。
【0143】
本明細書で使用する場合、プロセスは、プロセッサ上で実行されるプログラム（例えば、アプリケーション・プログラム）のインスタンスに対応し、スレッドは、プロセスの一部に対応する。プロセッサは、１つ以上の実行コア（複数可）を含んでもよい。プロセッサは、それぞれが１つ又は複数の実行コアを含むことができる１つ又は複数のソケット（複数可）として構成されてもよい。
【0144】
本明細書で使用される「解放可能」、「接続」、「接続可能」、「切断」、及び「切断可能」は、一般に、工具（ドライバー、ペンチ、ドリル、のこぎり、溶接機、トーチ、アイロン、及び他の熱源などの工具の例）を使用せずに、又は工具を使用するが繰り返し可能な方法で（ナット及びボルト又はねじの使用など）接続又は切断され得る２以上の構造物をいう。 本明細書で使用される場合、「取り付ける」、「取り付けられた」、又は「取り付け可能な」は、工具の使用又は化学的もしくは物理的結合によって取り付けられるが、構造又は構成要素が一般に繰り返し可能な方法で解放又は再接続されない２つ以上の構造又は構成要素をいう。本明細書で使用される場合、「固定された」、「確保された」、又は「確保可能な」は、接続又は取り付けられる２つ以上の構造又は構成要素を指す。
【0145】
このようにして、本願の開示の実施形態を詳細に、かつその例示的な実施形態を参照して説明したが、本開示の範囲から逸脱することなく、修正及び変形が可能であることは明らかであろう。
【0146】
以下は、非限定的な例である。
【0147】
例１．モータと、ドライブシャフトと、第１のファン及び第２のファンと、選択的動力伝達機構と、を備え、選択的動力伝達機構は、モータから第１のファン又は第２のファンのいずれかにトルクを伝達することである、双方向スラストアセンブリ。
【0148】
例２．モータは、第１の回転方向及び第２の回転方向に動作可能であり、第１の回転方向は、選択的動力伝達機構にモータから第１のファンへトルクを伝達させ、第２の回転方向は、選択的動力伝達機構にモータから第２のファンへトルクを伝達させる、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0149】
例３．第１の回転方向と第２の回転方向との間のモータの回転方向の変更は、選択的動力伝達機構に第１のファンと第２のファンとの間のトルク伝達を変更させることを受動的に引き起こすことである、例２に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0150】
例４．第１のファン及び第２のファンは、スラスト流体を推進し、反対方向にスラスト（推力）を発現するように構成された一方向ファンである、例２に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0151】
例５．選択的動力伝達機構に第１のファンと第２のファンとの間のトルク伝達を変更させることを受動的に引き起こすことは、独立的に動力を与えられたアクチュエータなしで選択的動力伝達機構に第１のファンと第２のファンとの間のトルク伝達を変更させることである、例３に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0152】
例６．選択的動力伝達機構のための動力は、モータによって排他的に提供される、例２に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0153】
例７．動力伝達機構が、ドライブシャフトと第１のファンとの間の第１のフリーホイールアセンブリと、ドライブシャフトと第２のファンとの間の第２のフリーホイールアセンブリとを備える、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0154】
例８．第１のフリーホイールアセンブリ及び第２のフリーホイールアセンブリは、モータの回転方向に基づいて、モータと係合又は解除して、選択的動力伝達機構にモータから第１のファン又は第２のファンのいずれかにトルクを伝達させる、例７に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0155】
例９．第１のフリーホイールアセンブリは、爪とラチェット歯とを備える、例７に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0156】
例１０．前記爪は、前記モータの第１の方向への回転に応答して、前記ラチェット歯と選択的に係合するようになっている、例９に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0157】
例１１．前記爪は、前記モータの第２の方向への回転に応答して、前記ラチェット歯と選択的に係合解除するようになっている、例１０に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0158】
例１２．第１のフリーホイールアセンブリは、爪係合機構を備える、例９に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0159】
例１３．爪係合機構は、ばねを備え、ばねは、モータの回転方向の回転に応答して爪をラッチ歯に駆動し、ラッチ歯は、爪からドライブシャフトにトルクを伝達する、例１２に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0160】
例１４．爪係合機構の慣性及び第１のフリーホイールアセンブリ内の爪係合機構のための経路が、爪係合機構を爪と係合又は解除させ、それによって爪をラッチ歯と係合又は解除させる、例１２に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0161】
例１５．モータの回転方向が、爪係合機構の慣性及び第１のフリーホイールアセンブリ内の爪係合機構のための経路と相互作用して、爪係合機構を爪と係合又は解除させ、それによって爪をラチェット歯と係合又は解除する、例１４に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0162】
例１６．ドライブシャフトは、両端ドライブシャフトであり、両端ドライブシャフトは、モータの中心を通過する、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0163】
例１７．例１６による双方向スラストアセンブリであって、両端ドライブシャフトの第１の端部は、選択的動力伝達機構の第１の端部と係合するようになっており、選択的動力伝達機構の第１の端部は、第１のファンと係合するようになっており、両端ドライブシャフトの第２の端部は、選択的動力伝達機構の第２の端部と係合するようになっており、選択的動力伝達機構の第２の端部は、第２のファンと係合するようになっている、双方向スラストアセンブリ。
【0164】
例１８．モータの回転方向の変化が、選択的動力伝達機構内の遠心力の変化を引き起こし、選択的動力伝達機構内の遠心力の変化が、選択的動力伝達機構に第１のファンと第２のファンとの間のトルク伝達を変更させる、例１による双方向スラストアセンブリ。
【0165】
例１９．第１のファン及び第２のファンは、共通の回転軸を中心に回転することになる、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0166】
例２０．第１のファン及び第２のファンは、反対方向にスラスト流体を推進するようになっている、例１による双方向スラストアセンブリ。
【0167】
例２１．例１による双方向スラストアセンブリであって、第１のファン及び第２のファンは、一方向ファンであり、一方向ファンは、非対称プロファイルを有するブレードを含み、非対称プロファイルは、一方向に回転したときに大きなスラストを生成する、双方向スラストアセンブリ。
【0168】
例２２．ケースをさらに備え、ケースは、第１のファン、第２のファン、ドライブシャフト、及び選択的動力伝達機構を囲む、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0169】
例２３．ケースは、スラスト流体入口を備える、例２２に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0170】
例２４．コンピュータプロセッサとメモリとをさらに備え、メモリは、コンピュータプロセッサによって実行されると、モータを制御して、第１のファン及び第２のファンを介して推力を選択的に出力して、双方向スラストアセンブリの運動に作用するようにする推力制御モジュールを備える、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0171】
例２５．センサ群をさらに備え、推力制御モジュールは、コンピュータプロセッサによって実行されるとき、センサ群からのセンサデータに基づいて、双方向推力アセンブリの位置、向き、又は運動を決定し、双方向スラストアセンブリの位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えるために、位置、向き、又は運動に従って第１のファン及び第２のファンを介して推力を選択的に出力するようにモータを制御する、例２４による双方向スラストアセンブリ。
【0172】
例２６．例２４による双方向スラストアセンブリであって、双方向スラストアセンブリは第１の双方向スラストアセンブリであり、モータは第１のモータであり、第２の双方向スラストアセンブリをさらに備え、第２の双方向スラストアセンブリは第２のモータを備え、スラスト制御モジュールは、コンピュータプロセッサによって実行されると、第１のモータ及び第２のモータを制御して第１の双方向スラストアセンブリ及び第２の双方向スラストアセンブリ上に水平推力ベクトル又はトルクのうちの少なくとも１つを付与する、双方向スラストアセンブリ。
【0173】
例２７．推力制御モジュールは、現在の状態を決定するために、非線形フィルタを通してセンサ群からのセンサデータを組み合わせることによって、位置、向き、又は動きを決定する、例２５に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0174】
例２８．推力制御モジュールは、さらに、動作モジュールの機能モード又はコマンド状態、推力及び方向マッピング、又はファンマッピングのうちの少なくとも１つからのフィードバックで、現在の状態に基づいて近未来運動を予測する、例２７による双方向スラストアセンブリ。
【0175】
例２９．非線形フィルタはカルマンフィルタである、例２７に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0176】
例３０．機能モード又はコマンド状態が、アイドル、キャリアに対する相対位置又は場所の維持、位置の移動、位置の保持、障害物回避、又は直接制御のうちの少なくとも１つを含む、例２８による双方向スラストアセンブリ。
【0177】
例３１．モータは、熱伝達構造を含む、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0178】
例３２．熱伝達構造は、スラスト流体の流れの中でモータの周りに半径方向に配列される、例３１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0179】
例３３．モータが、ドライブシャフトに近接する磁石と、ドライブシャフトに遠位する巻線と、を備え、巻線において生成された熱が、熱伝達構造及びモータを囲むスラスト流体に伝達する、例３１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0180】
例３４．例１に記載の双方向スラストアセンブリであって、ブレーキをさらに備え、ブレーキは、第１のファン又は第２のファンのうちの少なくとも１つの動きに抵抗するものである、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0181】
例３５．選択的動力伝達機構が、モータから第１のファン又は第２のファンのうちの第１のもの（一方）にトルクを伝達し、ブレーキが、第１のファン又は第２のファンのうちの第２のもの（他方）の動きを阻止する、例３４に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0182】
例３６．ブレーキは、磁気ブレーキ又は摩擦ブレーキの少なくとも１つにより、第１のファン又は第２のファンの第２の動きを阻止する、例３５に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0183】
例３７．選択的動力伝達機構は、クラッチをさらに備え、クラッチは、選択的動力伝達機構が、モータから第１ファン又は第２ファンの第１のもの（一方）にトルクを伝達させ、第１ファン又は第２ファンの第２のもの（他方）へのトルクの伝達を防止する、例１による双方向性スラストアセンブリ。
【0184】
例３８．選択的動力伝達機構は、差動トランスミッションをさらに備える、例１に記載の双方向スラストアセンブリ。
【0185】
例３９．モータから第１の一方向ファン又は第２の一方向ファンのいずれかに選択的にトルクを伝達する方法であって、モータを第１の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第１の一方向ファンにトルクを伝達し、モータを第２の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第２の一方向ファンにトルクを伝達することを含む、方法。
【0186】
例４０．モータを第１の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第１の一方向ファンにトルクを受動的に伝達し、モータを第２の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第２の一方向ファンにトルクを受動的に伝達することを更に含む、例３９に記載の方法。
【0187】
例４１．モータからトルクを受動的に伝達することは、選択的動力伝達機構において独立して動力を与えられるアクチュエータを用いずに、第１の回転方向及び第２の回転方向のみに基づいて第１の一方向ファンと第２の一方向ファンの間のトルク伝達を変更することを含む、例４０に記載の方法。
【0188】
例４２．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンは、スラスト流体を推進し、反対方向に推力を発現するように構成される、例３９に記載の方法。
【0189】
例４３．選択的動力伝達機構は、ドライブシャフトと第１の一方向ファンの間の第１のフリーホイールアセンブリと、ドライブシャフトと第２の一方向ファンの間の第２のフリーホイールアセンブリとを備える、例３９に記載の方法。
【0190】
例４４．モータが第１の回転方向に動作し、第１のフリーホイールアセンブリ（組立体）がドライブシャフトと係合してモータから第１の一方向ファンにトルクを伝達し、モータが第２の回転方向に動作し、第２のフリーホイールアセンブリ（組立体）がドライブシャフトと係合してモータから第２の一方向ファンにトルクを伝達する、例４３に係る方法。
【0191】
例４５．第１のフリーホイールアセンブリは、爪とラチェット歯とを備える、例４３に記載の方法。
【0192】
例４６．モータを第１の方向に回転させることによって、爪をラチェット歯に係合させることをさらに含む、例４５に記載の方法。
【0193】
例４７．モータを第２の方向に回転させることによって、ラチェット歯と爪を係合解除することをさらに含む、例４５による方法。
【0194】
例４８．ドライブシャフトが両端ドライブシャフトであり、両端ドライブシャフトがモータの中心を通過している、例３９による方法。
【0195】
例４９．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンは、共通の回転軸を中心に回転する、例３９に記載の方法。
【0196】
例５０．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンでスラスト流体を反対方向に推進することを更に含む、例３９による方法。
【0197】
例５１．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンは、非対称プロファイルを有するブレードからなる、例３９による方法。
【0198】
例５２．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンのためのスラスト流体をケースに引き込むことをさらに含み、ケースが、第１の一方向ファン、第２の一方向ファン、ドライブシャフト、及び選択的動力伝達機構を囲む、例３９に従う方法。
【0199】
例５３．第１の一方向ファンと第２の一方向ファンのためのスラスト流体をケースのスラスト流体入口に引き込むことをさらに含み、スラスト流体入口は、第１の一方向ファンと第２の一方向ファンの間に中心に位置する半径方向の入口である、例５２に記載の方法。
【0200】
例５４．例３９による方法であって、コンピュータプロセッサによりモータを制御することをさらに含み、コンピュータプロセッサは、メモリから命令を取得し、命令及びコンピュータプロセッサにより、モータを制御して、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンを介して推力を選択的に出力して、ハウジングに固定された荷の運動に影響を与え、ハウジングは、コンピュータプロセッサ、メモリ、モータ、ドライブシャフト、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンに固定されている、例３９による方法。
【0201】
例５５．命令とコンピュータプロセッサとで、センサスイートからのセンサデータで荷の位置、向き、又は動きを決定することと、位置、向き、又は動きに応じて第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンを介して推力を選択的に出力して荷の位置、向き、又は運動のうちの少なくとも１つに影響を与えるようにモータを制御することとを更に含む、例５４に記載の方法。
【0202】
例５６．命令とコンピュータプロセッサとで、現在の状態を決定するために、非線形フィルタを通してセンサスイートからのセンサデータを組み合わせることによって、荷の位置、向き、又は動きを決定することをさらに含む、例５５に記載の方法。
【0203】
例５７．非線形フィルタは、カルマンフィルタである、例５６に記載の方法。
【0204】
例５８．命令及びコンピュータプロセッサを用いて、操作モジュールの機能モード又はコマンド状態、推力及び方向マッピング、又はファンマッピングのうちの少なくとも１つからのフィードバックで、現在の状態に基づいて近未来運動を予測することをさらに含む、例５６に従う方法。
【0205】
例５９．機能モード又はコマンド状態が、アイドル、キャリアに対する相対位置又は場所の維持、位置の移動、位置の保持、障害物回避、又は直接制御の少なくとも１つを備える、例５８に記載の方法。
【0206】
例６０．モータが第１のモータであり、第３の一方向ファンと第４の一方向ファンの間に第２のモータをさらに備え、命令及びコンピュータプロセッサにより、第１のモータ及び第２のモータを制御して、荷に水平推力ベクトル又はトルクの少なくとも一方を付与することをさらに備える、例５４に記載の方法。
【0207】
例６１．熱伝達構造でモータから熱を排出することをさらに含み、熱伝達構造は、スラスト流体の流れの中でモータの周りに放射状に配列されたベーンを含む、例３９に記載の方法。
【0208】
例６２．モータが、ドライブシャフトに近接する磁石と、ドライブシャフトに遠位する巻線と、を備え、巻線において熱を生成し、巻線の熱を熱伝達構造体に伝達することをさらに含む、例６１に記載の方法。
【0209】
例６３．第１ファン又は第２ファンの少なくとも１つの動きにブレーキで抵抗することを更に含む、例３９に記載の方法。
【0210】
例６４．第１の一方向ファン又は第２の一方向ファンの第１のもの（一方）との間でトルクを選択的に伝達し、ブレーキで第１のファン又は第２のファンの第２のもの（他方）の移動（運動）を阻止することをさらに含む、例６３に記載の方法。
【0211】
例６５．ブレーキは、磁気ブレーキ又は摩擦ブレーキのうちの少なくとも１つを備える、例６４に記載の方法。
【0212】
例６６．選択的動力伝達機構がクラッチを含み、モータから第１ファン又は第２ファンのうちの第１のもの（一方）にトルクを伝達し、クラッチで第１ファン又は第２ファンのうちの第２のもの（他方）へのトルクの伝達を防止することを更に含む、例３９に記載の方法。
【0213】
例６７．選択的動力伝達機構が差動トランスミッションからなり、モータから第１ファン又は第２ファンのうちの第１のもの（一方）にトルクを伝達し、差動トランスミッションで第１ファン又は第２ファンのうちの第２のもの（他方）へのトルクの伝達を防止することを更に含む、例３９に記載の方法。
【0214】
例６８．モータから第１の一方向ファン又は第２の一方向ファンのいずれかに選択的にトルクを伝達する装置であって、モータを第１の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第１の一方向ファンにトルクを伝達する手段と、モータを第２の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第２の一方向ファンにトルクを伝達する手段とを備える装置。
【0215】
例６９．モータを第１の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第１の一方向ファンにトルクを受動的に伝達する手段と、モータを第２の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第２の一方向ファンにトルクを受動的に伝達する手段を更に備える、例６８に記載の装置。
【0216】
例７０．モータからトルクを受動的に伝達する手段が、選択的動力伝達機構において独立して動力を与えられるアクチュエータを用いずに、第１の回転方向及び第２の回転方向のみに基づいて第１の一方向ファンと第２の一方向ファンの間のトルク伝達を変更する手段からなる、例６９に記載の装置。
【0217】
例７１．第１の一方向ファンと第２の一方向ファンがスラスト流体を推進し、反対方向に推力を発現するための手段をさらに備える、例６８に記載の装置。
【0218】
例７２．選択的動力伝達機構が、ドライブシャフトと第１の一方向ファンの間の第１のフリーホイールアセンブリと、ドライブシャフトと第２の一方向ファンの間の第２のフリーホイールアセンブリのための手段を含む、例６８に記載の装置。
【0219】
例７３．第１のフリーホイールアセンブリは、モータが第１の回転方向に動作するときにモータから第１の一方向ファンにトルクを伝達するためにドライブシャフトと係合する手段を備え、第２のフリーホイールアセンブリは、モータが第２の回転方向に動作するときにモータから第２の一方向ファンにトルクを伝達するためにドライブシャフトと係合する手段を備える、例７２に記載の装置。
【0220】
例７４．第１のフリーホイールアセンブリが、爪とラチェット歯のための手段を備える、例７２に記載の装置。
【0221】
例７５．モータを第１の方向に回転させることによって、爪をラチェット歯に係合させる手段をさらに備える、例７４による装置。
【0222】
例７６．モータを第２の方向に回転させることによって、ラチェット歯と爪を係合解除する手段をさらに備える、例７４による装置。
【0223】
例７７．ドライブシャフトが両端ドライブシャフトであり、両端ドライブシャフトがモータの中心を通過している、例６８による装置。
【0224】
例７８．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンが共通の回転軸を中心に回転するための手段をさらに備える、例６８による装置。
【0225】
例７９．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンでスラスト流体を反対方向に推進する手段を更に備える、例６８による装置。
【0226】
例８０．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンは、非対称のプロファイルを有するブレードからなる、例６８による装置。
【0227】
例８１．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンのためのスラスト流体をケースに引き込む手段をさらに備え、ケースは、第１の一方向ファン、第２の一方向ファン、ドライブシャフト、及び選択的動力伝達機構を囲む、例６８に記載の装置。
【0228】
例８２．第１の一方向ファンと第２の一方向ファンのためのスラスト流体をケース内のスラスト流体入口に引き込む手段をさらに備え、スラスト流体入口は第１の一方向ファンと第２の一方向ファンの間に中心に位置する半径方向の入口である、例８１に記載の装置。
【0229】
例８３．コンピュータプロセッサによりモータを制御する手段をさらに備え、コンピュータプロセッサは、メモリから命令を取得する手段を備え、命令は、コンピュータプロセッサに、ハウジングに固定された荷の運動に影響を与えるために第１の一方向ファンと第２の一方向ファンを介して選択的に推力を出力するようにモータを制御させる手段を備え、ハウジングは、コンピュータプロセッサ、メモリ、モータ、ドライブシャフト、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンに固定される例６８に係る装置。
【0230】
例８４．荷の位置、向き、又は運動をセンサスイートからのセンサデータで決定する手段と、荷の位置、向き、又は運動の少なくとも１つに影響を与えるために、位置、向き、又は運動に従って第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンを介して推力を選択的に出力するようにモータを制御する手段とを更に備える、例８３に記載の装置。
【0231】
例８５．現在の状態を決定するために、センサ群からのセンサデータを非線形フィルタで組み合わせることによって、荷の位置、向き、又は動きを決定する手段をさらに備える、例８４に記載の装置。
【0232】
例８６．非線形フィルタは、カルマンフィルタである、例８５に記載の装置。
【0233】
例８７．操作モジュールの機能モード又はコマンド状態、推力及び方向マッピング、又はファンマッピングのうちの少なくとも１つからのフィードバックで、現在の状態に基づいて近未来運動を予測する手段をさらに備える、例８５に従う装置。
【0234】
例８８．機能モード又はコマンド状態が、アイドル、キャリアに対する相対位置又は場所の維持、位置の移動、位置の保持、障害物回避、又は人間からの直接制御の取得、の少なくとも１つを行う手段を備える、例８７に記載の装置。
【0235】
例８９．モータが第１のモータであり、第３の一方向ファンと第４の一方向ファンの間に第２のモータをさらに備え、第１のモータと第２のモータを制御して荷に水平推力ベクトル又はトルクの少なくとも一方を付与する手段をさらに備える、例８３に記載の装置。
【0236】
例９０．熱伝達構造を有するモータから熱を排出する手段をさらに備え、熱伝達構造は、スラスト流体の流れの中でモータの周りに放射状に配列されたベーンを含む、例６８に記載の装置。
【0237】
例９１．モータが、ドライブシャフトに近接する磁石と、ドライブシャフトから遠位にある巻線と、を備え、巻線の熱を生成する手段と、巻線の熱を熱伝達構造体に伝達する手段と、を更に備える、例９０に記載の装置。
【0238】
例９２．第１ファン又は第２ファンの少なくとも一方の動きにブレーキで抵抗する手段を更に備える、例６８に記載の装置。
【0239】
例９３．第１の一方向ファン又は第２の一方向ファンの第１もの（一方）との間で選択的にトルクを伝達する手段と、ブレーキで第１のファン又は第２のファンの第２のもの（他方）の動きを阻止する手段とを更に備える、例９２による装置。
【0240】
例９４．ブレーキが、磁気ブレーキ又は摩擦ブレーキの少なくとも１つのための手段を備える、例９３に記載の装置。
【0241】
例９５．選択的動力伝達機構がクラッチからなり、モータから第１のファン又は第２のファンのうちの第１のもの（一方）にトルクを伝達する手段と、クラッチで第１のファン又は第２のファンのうちの第２のもの（他方）にトルクを伝達することを防止する手段とをさらに備える、例６８に記載の装置。
【0242】
例９６．選択的動力伝達機構が差動トランスミッションからなり、差動トランスミッションで、モータから第１ファン又は第２ファンの第１のもの（一方）にトルクを伝達する手段と、第１ファン又は第２ファンの第２のもの（他方）へのトルクの伝達を防止する手段とをさらに備える、例６８に記載の装置。
【0243】
例９７．コンピュータデバイスのプロセッサによる命令の実行に応答して、コンピュータデバイスに以下を行わせる命令を含む１つ又は複数のコンピュータ可読媒体。モータを第１の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第１の一方向ファンにトルクを伝達し、モータを第２の回転方向に動作させて、モータからドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介して第２の一方向ファンにトルクを伝達し、それによってモータから第１の一方向ファンと第２の一方向ファンの間で選択的にトルクを伝達する、ステップ。
【0244】
例９８．命令は、さらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、第１の回転方向でモータを動作させて、ドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介してモータから第１の一方向ファンにトルクを受動的に伝達し、第２の回転方向でモータを動作させて、ドライブシャフト及び選択的動力伝達機構を介してモータから第２の一方向ファンにトルクを受動的に伝達させる、例９７に従うコンピュータ可読媒体。
【0245】
例９９．モータからトルクを受動的に伝達することは、選択的動力伝達機構において独立して動力を与えられるアクチュエータを用いずに第１の回転方向及び第２の回転方向のみに基づいて第１の一方向ファンと第２の一方向ファンの間のトルク伝達を変更することを含む、例９８によるコンピュータ読取可能な媒体。
【0246】
例１００．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンは、スラスト流体を推進し、反対方向に推力を発現するように構成される、例９７に記載のコンピュータ可読媒体。
【0247】
例１０１．選択的動力伝達機構は、ドライブシャフトと第１の一方向ファンの間の第１のフリーホイールアセンブリと、ドライブシャフトと第２の一方向ファンの間の第２のフリーホイールアセンブリとを備える、例９７によるコンピュータ読取可能媒体。
【0248】
例１０２．前記命令は、前記コンピュータデバイスのプロセッサに、前記第１のフリーホイールアセンブリを前記ドライブシャフトと係合させて、前記モータを第１の回転方向に動作させることによって前記モータから前記第１の一方向ファンにトルクを伝達し、前記第２のフリーホイールアセンブリを前記ドライブシャフトと係合させて、前記モータを前記第２の回転方向に動作させることによって前記モータから前記第２の一方向ファンにトルクを伝達することをさらに行わせる、例１０１によるコンピュータ読取可能な媒体。
【0249】
例１０３．第１のフリーホイールアセンブリは、爪とラチェット歯とを備える、例１０１に記載のコンピュータ読取可能媒体。
【0250】
例１０４．前記命令は、前記コンピュータデバイスのプロセッサに、前記モータを第１の方向に回転させることによって前記爪を前記ラチェット歯と係合させることをさらに行わせる、例１０３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【0251】
例１０５．前記命令は、前記コンピュータデバイスのプロセッサに、前記モータを第２の方向に回転させることによって前記爪を前記ラチェット歯から解除させることをさらに引き起こす、例１０３に記載のコンピュータ読取可能媒体。
【0252】
例１０６．ドライブシャフトは、両端ドライブシャフトであり、両端ドライブシャフトは、モータの中心を通過する、例９７に記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【0253】
例１０７．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンは、共通の回転軸を中心に回転する、例９７に記載のコンピュータ読取可能な媒体。
【0254】
例１０８．命令は、さらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンでスラスト流体を反対方向に推進させる、例９７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【0255】
例１０９．第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンは、非対称のプロファイルを有するブレードを備える、例９７に記載のコンピュータ可読媒体。
【0256】
例１１０．命令がさらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンのためのスラスト流体をケースに引き込ませ、ケースが、第１の一方向ファン、第２の一方向ファン、ドライブシャフト、及び選択的動力伝達機構を囲む、例９７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【0257】
例１１１．命令がさらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンのためのスラスト流体をケースのスラスト流体入口に引き込ませ、スラスト流体入口が、第１の一方向ファンと第２の一方向ファンの間に中心に位置する半径方向の入口である、例１１０によるコンピュータ読取可能な媒体。
【0258】
例１１２．命令がさらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、コンピュータプロセッサによりモータを制御させ、コンピュータプロセッサがメモリから命令を取得し、命令で、モータを制御して、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンを介して推力を選択的に出力して、ハウジングに固定された荷の運動に影響を与え、ハウジングが、コンピュータプロセッサ、メモリ、モータ、ドライブシャフト、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンに固定されている、例９７によるコンピュータ読取可能な媒体。
【0259】
例１１３．命令は、さらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、センサスイートからのセンサデータで、荷の位置、向き、又は動きを決定し、位置、向き、又は動きに応じて、第１の一方向ファン及び第２の一方向ファンを介して推力を選択的に出力して、荷の位置、向き、又は動きのうちの少なくとも１つに影響を与えるようにモータを制御させる、例１１２によるコンピュータ読取可能な媒体。
【0260】
例１１４．命令は、さらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、センサスイートからのセンサデータを非線形フィルタで結合して現在の状態を決定することによって、荷の位置、向き、又は運動を決定させる、例１１３に記載のコンピュータ可読媒体。
【0261】
例１１５．非線形フィルタは、カルマンフィルタである、例１１４に記載のコンピュータ可読媒体。
【0262】
例１１６．命令は、さらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、操作モジュールの機能モード又はコマンド状態、推力及び方向マッピング、又はファンマッピングのうちの少なくとも１つからのフィードバックで、現在の状態に基づいて近未来の運動を予測させる、例１１５に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【0263】
例１１７．機能モード又はコマンド状態は、アイドル、キャリアに対する相対位置又は場所の維持、位置の移動、位置の保持、障害物回避、又は直接制御のうちの少なくとも１つを備える、例１１６に記載のコンピュータ可読媒体。
【0264】
例１１８．モータは第１のモータであり、第３の一方向ファンと第４の一方向ファンの間に第２のモータをさらに備え、命令はさらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、第１のモータと第２のモータを制御して荷に水平推力ベクトル又はトルクの少なくとも一方を付与させる、例１１２によるコンピュータ読取可能な媒体。
【0265】
例１１９．モータは、熱伝達構造を備え、熱伝達構造は、スラスト流体の流れの中でモータの周りに放射状に配列されたベーンを備える、例９７に記載のコンピュータ読取可能媒体。
【0266】
例１２０．モータが、ドライブシャフトに近接する磁石と、ドライブシャフトに遠位する巻線と、を備え、熱伝達構造が、巻線において生成される熱をスラスト流体の流れに伝達する、例１１９に記載のコンピュータ可読媒体。
【0267】
例１２１．前記命令は、前記コンピュータデバイスのプロセッサに、前記第１のファン又は前記第２のファンの少なくとも１つの動きにブレーキで抵抗することをさらに行わせる、例９７に記載のコンピュータ可読媒体。
【0268】
例１２２．前記命令は、前記コンピュータデバイスのプロセッサに、前記第１の一方向ファン又は前記第２の一方向ファンの第１のもの（一方）との間のトルクを選択的に転送し、前記第１のファン又は前記第２のファンの第２のもの（他方）の移動をブレーキで阻止することをさらに行わせる、例１２１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【0269】
例１２３．ブレーキは、磁気ブレーキ又は摩擦ブレーキのうちの少なくとも１つを備える、例１２２に記載のコンピュータ可読媒体。
【0270】
例１２４．選択的動力伝達機構はクラッチを備え、命令はさらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、モータから第１のファン又は第２のファンのうちの第１のファンへのトルクを伝達し、クラッチを用いて第１のファン又は第２のファンのうちの第２のファンへのトルクの伝達を防止させる、例９７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【0271】
例１２５．選択的動力伝達機構が差動トランスミッションを含み、命令がさらに、コンピュータデバイスのプロセッサに、モータから第１のファン又は第２のファンのうちの第１のもの（一方）にトルクを伝達し、差動トランスミッションを用いて第１のファン又は第２のファンのうちの第２のもの（他方）にトルクを伝達することを防止させる、例９７によるコンピュータ読取可能な媒体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】