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特表2023-511286折り畳み式折り畳み可能アームを有する自律型無人航空ビークル
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-17
(54)【発明の名称】折り畳み式折り畳み可能アームを有する自律型無人航空ビークル
(51)【国際特許分類】
B64C 27/08 20230101AFI20230310BHJP
B64C 27/50 20060101ALI20230310BHJP
B64D 27/24 20060101ALI20230310BHJP
B64D 47/08 20060101ALI20230310BHJP
【ＦＩ】
B64C27/08
B64C27/50
B64D27/24
B64D47/08
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022542981
(86)(22)【出願日】2021-01-13
(85)【翻訳文提出日】2022-09-01
(86)【国際出願番号】 US2021013255
(87)【国際公開番号】W WO2021146295
(87)【国際公開日】2021-07-22
(31)【優先権主張番号】62/960,592
(32)【優先日】2020-01-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＦＩＲＥＷＩＲＥ
(71)【出願人】
【識別番号】520297148
【氏名又は名称】スカイディオ，インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＫＹＤＩＯ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１１４ Ｈａｚｅｌ Ａｖｅｎｕｅ，Ｒｅｄｗｏｏｄ Ｃｉｔｙ，ＣＡ ９４０６１（ＵＳ）
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウェスト，ザッカリー アルバート
(72)【発明者】
【氏名】コズレンコ，イエブゲニー
(72)【発明者】
【氏名】オレアリー，ケビン パトリック スミス
(72)【発明者】
【氏名】トンプソン，ベンジャミン スコット
(72)【発明者】
【氏名】バクラック，アブラハム ガルトン
(72)【発明者】
【氏名】ブライ，アダム パーカー
(72)【発明者】
【氏名】ロビンス－ロスマン，アシャ メンデル
(72)【発明者】
【氏名】ランドルフ，ブレット ニコラス
(72)【発明者】
【氏名】キャラウェイ，ディラン マシュー
(72)【発明者】
【氏名】アダムス，ダニエル トーマス
(57)【要約】
本明細書に記載の技術は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、折り畳み式折り畳み可能アームを有する自律型無人航空ビークルに関する。いくつかの実施形態では、中央本体、複数のロータアーム、及び複数のヒンジ機構を含むＵＡＶが開示される。複数のロータアームの各々は、ロータアームの遠位端にロータユニットを含む。ロータユニットは、ＵＡＶに推進力を提供するように構成される。複数のヒンジ機構は、複数のロータアームの近位端を中央本体に機械的に取り付ける（又は結合する）。各ヒンジ機構は、複数のロータアームのそれぞれのロータアームを、中央本体の垂直正中面に対して斜めの角度にある回転軸を中心に回転させて、伸長状態と折り畳み状態との間で移行するように構成される。
【選択図】図３Ｃ
【選択図】図３Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人航空ビークル（ＵＡＶ）であって、中央本体と、
ロータアームの遠位端にロータユニットをそれぞれ含む複数のロータアームであって、前記ロータユニットが前記ＵＡＶに推進力を提供するように構成される、複数のロータアームと、
前記複数のロータアームの近位端を前記中央本体に機械的に取り付ける複数のヒンジ機構と、を含み、
前記各ヒンジ機構は、前記複数のロータアームのそれぞれのロータアームを、前記中央本体の垂直正中面に対して斜めの角度にある回転軸を中心に回転させて、伸長状態と折り畳み状態との間で移行するように構成される、無人航空ビークル（ＵＡＶ）。
【請求項2】
前記折り畳み状態では、前記複数のロータアームのうちのロータアームは、前記ロータアームが前記中央本体の側壁と実質的に同一平面上に整列するように、前記中央本体に沿って横方向に延在する、請求項１に記載のＵＡＶ。
【請求項3】
前記ＵＡＶは、前記複数のロータアームの各々が前記伸長状態にあるときに、飛行のための動作構成に構成される、請求項１に記載のＵＡＶ。
【請求項4】
前記ＵＡＶは、前記複数のロータアームの各々が前記折り畳み状態にあるときに、非動作折り畳み構成に構成される、請求項１に記載のＵＡＶ。
【請求項5】
前記非動作折り畳み構成では、前記ＵＡＶの全体のサイズ及び形状は、前記中央本体のサイズ及び形状よりも実質的に大きくない、請求項４に記載のＵＡＶ。
【請求項6】
前記複数のロータアームの各々は、画像キャプチャデバイスをさらに含む、請求項１に記載のＵＡＶ。
【請求項7】
前記複数のヒンジ機構の各ヒンジ機構は、前記画像キャプチャデバイスが互いに又は前記中央本体に対して実質的に移動しないように、前記それぞれのロータアームを定位置にしっかりとロックするようにさらに構成される、請求項６に記載のＵＡＶ。
【請求項8】
前記複数のロータアームは、２つの前部ロータアーム及び２つの後部ロータアームを含む、請求項１に記載のＵＡＶ。
【請求項9】
前記複数のヒンジ機構は、前記中央本体の水平正中面に対して上方又は下方に第１の方向に回転軸を中心にして前記前部ロータアームを回転させるように構成された前部ヒンジ機構と、
前記中央本体の前記水平正中面に対して上方又は下方に前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転軸を中心にして前記後部ロータアームを回転させるように構成された後部ヒンジ機構と、を含む、請求項８に記載のＵＡＶ。
【請求項10】
前記前部ロータアームの前記遠位端にある前記ロータユニットは下向きであり、前記後部ロータアームの前記遠位端にある前記ロータユニットは上向きである、請求項８に記載のＵＡＶ。
【請求項11】
無人航空ビークル（ＵＡＶ）であって、中央本体と、
複数のロータアームであって、
下向きのロータユニットと、前記ロータアームの遠位端に向けられた上向きの画像キャプチャデバイスと、を各々含むロータアームの前部セットと、
上向きのロータユニットと、前記ロータアームの遠位端に向けられた下向きの画像キャプチャデバイスと、を各々含むロータアームの後部セットと、を含む複数のロータアームと、
前記複数のロータアームを折り畳み位置と伸長位置との間で移行させるように動作可能な複数のヒンジ機構と、を含み、
該複数のヒンジ機構は、
前記第１のセットのロータアームの近位端を前記中央本体の前部分に機械的に結合する第１のセットのヒンジ機構であって、各ヒンジ機構が、前記第１のセットのロータアームのそれぞれのロータアームを、前記中央本体の垂直正中面に対して第１の斜めの角度で、かつ前記中央本体の水平正中面に対して上方に、回転軸を中心にして回転させるように構成される、第１のセットのヒンジ機構と、
前記第２のセットのロータアームの近位端を前記中央本体の後部に機械的に結合する第２のセットのヒンジ機構であって、各ヒンジ機構が、前記第２のセットのロータアームのそれぞれのロータアームを、前記中央本体の前記垂直正中面に対して第２の斜めの角度で、かつ前記中央本体の水平正中面に対して下方に、回転軸を中心にして回転させるように構成される、第２のセットのヒンジ機構と、を含む、無人航空ビークル（ＵＡＶ）。
【請求項12】
前記折り畳み位置では、前記複数のロータアームのうちのロータアームは、前記ロータアームが前記中央本体の側壁と実質的に同一平面上に整列するように、前記中央本体に沿って横方向に延在する、請求項１１に記載のＵＡＶ。
【請求項13】
前記ＵＡＶは、前記複数のロータアームの各々が前記伸長位置にあるときは飛行のための動作構成に構成され、前記複数のロータアームの各々が前記折り畳み位置にあるときは非動作折り畳み構成に構成される、請求項１１に記載のＵＡＶ。
【請求項14】
前記非動作折り畳み構成では、前記ＵＡＶの全体のサイズ及び形状は、前記中央本体のサイズ及び形状よりも実質的に大きくない、請求項１３に記載のＵＡＶ。
【請求項15】
飛行のための前記動作構成では、前記複数のヒンジ機構の各ヒンジ機構は、前記画像キャプチャデバイスが互いに又は前記中央本体に対して実質的に移動しないように、前記それぞれのロータアームを定位置にしっかりとロックするようにさらに構成される、請求項１３に記載のＵＡＶ。
【請求項16】
画像キャプチャデバイスと、機械的ジンバルに関連する１つ又は複数のモータと、を含む画像キャプチャアセンブリをさらに含む、請求項１１に記載のＵＡＶ。
【請求項17】
前記複数のヒンジ機構のうちの少なくとも１つは、ヒンジハウジングと、
ヒンジ軸受／モータと、
ロックアームと、
ロックアーム軸受／モータと、
連結ピンと、を含む、請求項１１に記載のＵＡＶ。
【請求項18】
無人航空ビークル（ＵＡＶ）であって、中央本体と、
複数の回転可能アームアセンブリと、を含み、
各回転可能アームアセンブリは、
遠位端にロータユニットを含むロータアームと、
前記ロータアームの近位端を前記中央本体に機械的に結合するためのヒンジ機構と、を含み、
前記ヒンジ機構は、前記中央本体の垂直正中面に対して斜めの角度にある回転軸を中心に前記ロータアームを回転させて、伸長状態と折り畳み状態との間で移行するように構成され、
前記折り畳み状態では、前記ロータアームが前記中央本体の側壁と実質的に同一平面上に整列するように、前記ロータアームが前記中央本体に沿って横方向に延在する、無人航空ビークル（ＵＡＶ）。
【請求項19】
前記ＵＡＶは、前記複数の回転可能アームアセンブリの各々が前記伸長状態にあるときに、飛行のための動作構成に構成され、前記ＵＡＶは、前記複数の回転可能アームアセンブリの各々が前記折り畳み状態にあるときに、非動作折り畳み構成に構成される、請求項１８に記載のＵＡＶ。
【請求項20】
前記非動作折り畳み構成では、前記ＵＡＶの全体のサイズ及び形状は、前記中央本体のサイズ及び形状よりも実質的に大きくない、請求項１９に記載のＵＡＶ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本出願は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、「Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ」と題する、２０２０年１月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６０，５９２号の優先権及び利益を主張する。
本出願は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、「Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ」と題する、２０２０年１月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６０，５９２号の優先権及び利益を主張する。
【背景技術】
【0002】
ビークルは、物理的環境を自律的にナビゲートするように構成することができる。例えば、様々な搭載センサを有する自律型ビークルは、周囲の物理的環境に基づいて知覚入力を生成するように構成することができ、その後に、物理的環境内の自律型ビークルの位置及び／又は向きを推定するために使用される。場合によっては、知覚入力は、ビークルに搭載されたカメラによってキャプチャされた周囲の物理的環境の画像を含むことができる。次いで、自律ナビゲーションシステムは、これらの位置及び／又は向きの推定値を利用して、物理的環境を通して自律型ビークルを誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【0003】
上記並びに他の利点及び特徴を得ることができる方法を説明するために、より詳細な説明が記載され、添付の図面に示されているその特定の例を参照することによって示される。これらの図面は典型的な例のみを示しており、したがってその範囲を限定するものとみなされるべきではないことを理解して、実施態様は、添付の図面を使用して追加の具体性及び詳細を伴って説明及び説明される。
【0004】
【図1】いくつかの実施形態による自律型無人航空ビークル（ＵＡＶ）の例示的な実施態様を示す図である。
【0005】
【図2】いくつかの実施形態による、ＵＡＶの一部として実装され得る例示的なナビゲーションシステムを示すブロック図である。
【0006】
【図3A】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3B】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3C】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3D】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3E】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3F】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3G】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3H】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3I】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3J】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3K】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3L】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3M】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3N】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【図3O】いくつかの実施形態による折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶを示す図である。
【0007】
【図4A】いくつかの実施形態による、例示的なＵＡＶのための例示的な画像安定化アセンブリを示す図である。
【図4B】いくつかの実施形態による、例示的なＵＡＶのための例示的な画像安定化アセンブリを示す図である。
【図4C】いくつかの実施形態による、例示的なＵＡＶのための例示的な画像安定化アセンブリを示す図である。
【図4D】いくつかの実施形態による、例示的なＵＡＶのための例示的な画像安定化アセンブリを示す図である。
【図4E】いくつかの実施形態による、例示的なＵＡＶのための例示的な画像安定化アセンブリを示す図である。
【図4F】いくつかの実施形態による、例示的なＵＡＶのための例示的な画像安定化アセンブリを示す図である。
【図4G】いくつかの実施形態による、例示的なＵＡＶのための例示的な画像安定化アセンブリを示す図である。
【0008】
【図5】いくつかの実施形態による、１つ又は複数の照明源を含む例示的なＵＡＶを示す図である。
【0009】
【図6A】いくつかの実施形態による、ＵＡＶの動きに基づく選択的照明を示す照明源を有する例示的なＵＡＶの描写を示す図である。
【図6B】いくつかの実施形態による、ＵＡＶの動きに基づく選択的照明を示す照明源を有する例示的なＵＡＶの描写を示す図である。
【図6C】いくつかの実施形態による、ＵＡＶの動きに基づく選択的照明を示す照明源を有する例示的なＵＡＶの描写を示す図である。
【図6D】いくつかの実施形態による、ＵＡＶの動きに基づく選択的照明を示す照明源を有する例示的なＵＡＶの描写を示す図である。
【0010】
【図7】いくつかの実施形態による例示的なＵＡＶからの例示的な照明パターンを示す図である。
【0011】
【図8A】いくつかの実施形態による、画像キャプチャデバイスのための例示的な保護構造要素の側面図である。
【0012】
【図8B】いくつかの実施形態による、上面画像キャプチャデバイスの対向する両側に配置された複数の保護構造要素を含む例示的なＵＡＶの詳細図である。
【0013】
【0014】
【図8D】いくつかの実施形態による、画像キャプチャデバイスに隣接する保護構造要素の例示的な配置を示す例示的なＵＡＶの先端図である。
【0015】
【図9】いくつかの実施形態による、構造ヒートシンク要素を含む例示的なＵＡＶの本体の斜視図である。
【0016】
【図10A】いくつかの実施形態による、取り外し可能な電池パックを有する例示的なＵＡＶの側面図である。
【0017】
【0018】
【0019】
【図11A】いくつかの実施形態による取り外し可能なペイロード領域を示す例示的なＵＡＶの上面図である。
【0020】
【図11B】いくつかの実施形態による、取り外し可能なペイロード用のインターフェースを示す例示的なＵＡＶの背面斜視図である。
【0021】
【図12A】いくつかの実施形態による無線モジュールを収容するように構成された例示的なＵＡＶの下面の詳細斜視図である。
【0022】
【図12B】いくつかの実施形態によるＵＡＶ用の例示的なセルフレベリング着陸装置を示す図である。
【図12C】いくつかの実施形態によるＵＡＶ用の例示的なセルフレベリング着陸装置を示す図である。
【図12D】いくつかの実施形態によるＵＡＶ用の例示的なセルフレベリング着陸装置を示す図である。
【図12E】いくつかの実施形態によるＵＡＶ用の例示的なセルフレベリング着陸装置を示す図である。
【0023】
【図13】一部の実施形態による、例示的なＵＡＶの様々な機能システム構成要素を含む例示的なシステムを示す図である。
【0024】
【図14】いくつかの実施形態による例示的なコンピュータ処理システムを示すブロック図である。
【0025】
図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。同様に、いくつかの構成要素及び／又は動作は、本技術の実施形態のいくつかを説明する目的で、異なるブロックに分離されてもよく、又は単一のブロックに組み合わされてもよい。さらに、本技術は様々な修正及び代替形態に適しているが、特定の実施形態が図面に例として示されており、以下で詳細に説明される。しかしながら、その意図は、本技術を記載された特定の実施形態に限定することではない。それどころか、本技術は、添付の特許請求の範囲によって定義される技術の範囲内に含まれるすべての変形例、均等例、及び代替例を包含することが意図されている。
【発明を実施するための形態】
【0026】
実施例を以下に詳細に説明する。特定の実施態様について説明しているが、これは例示のみを目的として行われることを理解されたい。当業者は、本開示の主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の構成要素及び構成が使用され得ることを認識するであろう。実施態様は、機械実装方法、コンピューティングデバイス、又はコンピュータ可読媒体を含むことができる。
【0027】
航空ビークルを使用して、航空調査、建物及び他の構造のマッピング及び検査を容易にし、公共の安全及び法の執行作業を支援し、並びに航空写真（例えば、不動産、マーケティングなどのため）、高解像度写真測量（例えば、構造検査のため）、スキャンニング（例えば、在庫管理のため）、拡張現実のためのマッピング、物理的インフラストラクチャ（例えば、屋根、橋、通信インフラストラクチャなど）の損傷、修理、認証などのための検査を含む他の多くの商業的用途を支援することには、かなりの関心がある。
【0028】
例えばＳｋｙｄｉｏ（商標）によって提供される自律型無人航空ビークル（ＵＡＶ）は、高度な自律性によりこの空間に独自に配置されている。従来のＵＡＶは、通常、手動操作を必要とするか、又は障害物回避をほとんど又は全く伴わずに事前に計画された走査パターンなどの準自律機能を提供する。そのような既存のＵＡＶは、運用コストを増加させる熟練した人間のオペレータを必要とする。従来のＵＡＶにおける効果的な障害物回避及びスマートモーションプランニング機構の欠如はまた、そのようなＵＡＶのオペレータの潜在的責任を増大させる可能性がある。比較すると、信頼性の高い障害物回避（人員及び財産に対するリスクを低減する）、高レベルの自律的モーションプランニング（熟練したオペレータの必要性を軽減し、他のビークルがアクセスできない視点をキャプチャすることを可能にする）、視覚ベースの位置及び／又は動作推定（他の製品では利用できないレベルの精度を可能にする）、並びに自律機能と密接に結合された直感的で強力なＵＸ（新しいユーザによる複雑なタスクの直感的な指定を可能にする）などの高度な自律機能を提供するＵＡＶの実施形態が本明細書に記載されている。
【0029】
自律型航空ビークルの例示的な実施態様
図１は、導入された技術に従って構成することができる自律型航空ビークルの例示的な実施態様を示す。具体的には、図１は、「クワッドコプタ」などのロータベースの航空機の形態の無人航空ビークル（ＵＡＶ）１００の例示的な実施態様を示す。例示的なＵＡＶ１００は、制御された飛行を維持するための推進及び制御アクチュエータ１１０ａ～ｂ（例えば、動力付きロータ及び／又は空気力学的制御面）と、飛行中に周囲の物理的環境の画像をキャプチャするための１つ又は複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｃ及び１１５と、を含む。この文脈における「画像」は、静止画像及びキャプチャされたビデオの両方を含む。図１には示されていないが、ＵＡＶ１００はまた、無線通信チャネル１１６を介して他のデバイス（例えば、モバイルデバイス１０４）と通信するための他のセンサ（例えば、音声センサ、近接センサなど）及びシステムを含むことができる。
図１は、導入された技術に従って構成することができる自律型航空ビークルの例示的な実施態様を示す。具体的には、図１は、「クワッドコプタ」などのロータベースの航空機の形態の無人航空ビークル（ＵＡＶ）１００の例示的な実施態様を示す。例示的なＵＡＶ１００は、制御された飛行を維持するための推進及び制御アクチュエータ１１０ａ～ｂ（例えば、動力付きロータ及び／又は空気力学的制御面）と、飛行中に周囲の物理的環境の画像をキャプチャするための１つ又は複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｃ及び１１５と、を含む。この文脈における「画像」は、静止画像及びキャプチャされたビデオの両方を含む。図１には示されていないが、ＵＡＶ１００はまた、無線通信チャネル１１６を介して他のデバイス（例えば、モバイルデバイス１０４）と通信するための他のセンサ（例えば、音声センサ、近接センサなど）及びシステムを含むことができる。
【0030】
図１に示す例では、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｃ及び／又は１１５は、たまたま人である物理的環境内の対象物１０２の画像をキャプチャするように示されている。場合によっては、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｃ／１１５は、ユーザ（例えば、航空ビデオプラットフォームとして）に表示するための画像をキャプチャするように構成されてもよく、及び／又は上述したように、自律ナビゲーションで使用するための画像をキャプチャするように構成されてもよい。言い換えれば、ＵＡＶ１００は、例えば、任意の１つ又は複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｃ／１１５によってキャプチャされた画像を処理することによって、物理的環境を自律的に（すなわち、直接的な人間の制御なしで）ナビゲートすることができる。自律飛行中、ＵＡＶ１００はまた、リアルタイムで表示することができ、及び／又は後で他のデバイス（例えば、モバイルデバイス１０４）で表示するために記録することができる任意の１つ又は複数の画像キャプチャデバイスを使用して画像をキャプチャすることができる。
【0031】
図１は、異なる目的のために構成された複数の画像キャプチャデバイスを有するＵＡＶ１００の例示的な構成を示す。図１に示す例示的な構成では、ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ１００の本体の周りの様々な位置に配置された複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｃを含む。例えば、図１に示すように、ＵＡＶ１００は、ロータアームの底面及び／又はＵＡＶ１００の中央本体の底面に沿って配置された１つ又は複数の下向きの画像キャプチャデバイス１１４ａを含む。ＵＡＶ１００はまた、ロータアームの上面及び／又はＵＡＶ１００の本体の上面に沿って配置された１つ又は複数の上向きの画像キャプチャデバイス１１４ｂを含む。図１に示す例では、ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ１００の周りに最大３６０度の立体画像キャプチャを提供するように構成された３つの下向き画像キャプチャデバイス１１４ａ及び３つの上向き画像キャプチャデバイスを含む。図１に示すＵＡＶ１００は、例示を目的として提供された単なる例である。他の実施形態では、そのような画像キャプチャデバイスは、代わりに、ＵＡＶ１００の外周部に配置されてもよい。いずれの場合でも、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂは、ＵＡＶ１００による自律飛行を案内する際の視覚ナビゲーションシステム及び／又は物理的環境（例えば、図２に関して説明したように）内の他の対象物を追跡するための追跡システムによる使用のための画像をキャプチャするように構成することができる。
【0032】
画像キャプチャデバイス１１４のアレイに加えて、図１に示すＵＡＶ１００はまた、自律ナビゲーションのために表示されるが必ずしも使用されるわけではない画像をキャプチャするように構成された別の画像キャプチャデバイス１１５を含む。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１１５は、キャプチャ画像がどのように利用されるかを除いて、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂと同様であってもよい。しかしながら、他の実施形態では、画像キャプチャデバイス１１５及び１１４ａ～ｂは、それぞれの役割に適合するように異なって構成されてもよい。
【0033】
多くの場合、一般に、ハードウェア及びソフトウェアの制約を考慮して、可能な限り高い解像度で見られるように意図された画像を取り込むことが好ましい。一方、視覚ナビゲーション及び／又は対象物追跡に使用される場合、処理負荷を低減し、より堅牢なモーションプランニング機能を提供するために、特定の状況では低解像度の画像が好ましい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１１５は、比較的高解像度（例えば、３８４０×２１６０超）のカラー画像をキャプチャするように構成されてもよく、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂは、比較的低解像度（例えば、３２０×２４０未満）のグレースケール画像をキャプチャするように構成されてもよい。ここでも、これらの構成は、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂ及び１１５がシステムのそれぞれの役割及び制約に応じてどのように異なり得るかを示すために提供される例である。他の実施態様は、そのような画像キャプチャデバイスを異なるように構成することができる。
【0034】
ＵＡＶ１００は、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂ及び／又は１１５を介して受信された画像に基づいて、物理的環境を通して被験者１０２などの１つ又は複数の対象物を追跡するように構成することができる。さらに、ＵＡＶ１００は、例えばフィルム撮影目的で、そのような対象物の画像キャプチャを追跡するように構成することができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１１５は、ＵＡＶ１００の本体に対する１つ又は複数の運動自由度を可能にする調整可能な機構を介してＵＡＶ１００の本体に結合される。ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ１００と対象物の両方が物理的環境を通って動いているときに対象物（例えば、被験者１０２）の画像キャプチャを追跡するように、画像キャプチャデバイス１１５の向きを自動的に調整するように構成することができる。いくつかの実施形態では、この調整可能な機構は、取り付けられた画像キャプチャデバイスを１つ又は複数の軸を中心に回転させる機械的ジンバル機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、ジンバル機構は、画像キャプチャデバイス１１５をＵＡＶ１００の本体に結合するハイブリッド機械－デジタル・ジンバル・システムとして構成されてもよい。ハイブリッド・機械－デジタル・ジンバル・システムでは、１つ又は複数の軸の周りの画像キャプチャデバイス１１５の向きは機械的手段によって調整することができ、他の軸の周りの向きはデジタル手段によって調整することができる。例えば、機械的ジンバル機構は、画像キャプチャデバイス１１５のピッチの調整を処理することができるが、ロール及びヨーの調整は、ＵＡＶ１００に対する画像キャプチャデバイス１１５の動きに少なくとも３つの自由度を効果的に提供するようにキャプチャ画像を変換する（例えば、回転、パンニングなど）ことによってデジタル的に達成される。
【0035】
図１の両方に示すモバイルデバイス１０４は、ラップトップコンピュータ、テーブルコンピュータ（例えば、Ａｐｐｌｅ ｉＰａｄ（登録商標））、携帯電話、スマートフォン（例えば、Ａｐｐｌｅ ｉＰｈｏｎｅ（登録商標））、ハンドリングされるゲームデバイス（例えば、Ｎｉｎｔｅｎｄｏ Ｓｗｉｔｃｈ（商標））、単機能遠隔制御デバイス、あるいはユーザ入力を受信し、ＵＡＶ１００に配信するための信号を送信し（例えば、ユーザ入力に基づいて）、及び／又はユーザに情報を提示する（例えば、ＵＡＶ１００によって収集されたセンサデータに基づいて）ことが可能な任意の他の種類のデバイスなどの任意の種類のモバイルデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、モバイルデバイス１０４は、タッチスクリーンディスプレイと、ユーザ入力を受信し情報を提示するための関連するグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）と、を含むことができる。いくつかの実施形態では、モバイルデバイス１０４は、センサデータを収集することができる様々なセンサ（例えば、画像キャプチャデバイス、加速度計、ジャイロスコープ、ＧＰＳ受信機など）を含むことができる。いくつかの実施形態では、そのようなセンサデータは、例えば、ＵＡＶ１００のオンボードナビゲーションシステムによる使用のために、ＵＡＶ１００に通信することができる。
【0036】
図２は、例示的なＵＡＶ１００の一部として実装され得る例示的なナビゲーションシステム１２０を示すブロック図である。ナビゲーションシステム１２０は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組合せを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム１２０及び関連するサブシステムは、メモリに格納され、１つ又は複数のプロセッサによって実行可能な命令として実装されてもよい。
【0037】
図２に示すように、例示的なナビゲーションシステム１２０は、物理的環境を介してＵＡＶ１００を自律的に操縦するためのモーションプランナ１３０（本明細書では「モーションプランニングシステム」とも呼ばれる）と、物理的環境内の１つ又は複数の対象物を追跡するための追跡システム１４０と、を含む。図２に示すシステムの配置は、例示を目的として提供された例であり、限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、追跡システム１４０は、ナビゲーションシステム１２０とは別個であってもよい。さらに、ナビゲーションシステム１２０を構成するサブシステムは、図２に示すように論理的に分離されていなくてもよく、代わりに単一の統合ナビゲーションシステムとして効果的に動作してもよい。
【0038】
いくつかの実施形態では、追跡システム１４０とは別個に又は連動して動作するモーションプランナ１３０は、例えば、画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂ及び／又は１１５から受信した画像、他のセンサ１１２（例えば、ＩＭＵ、ＧＰＳ、近接センサなど）からのデータ、並びに／あるいは１つ又は複数の制御入力１７０に基づいて、物理環境の３次元（３Ｄ）空間を介して計画された軌道を生成するように構成される。制御入力１７０は、ユーザによって操作されるモバイルデバイスなどの外部ソースからのものであってもよく、ＵＡＶ１００に搭載された他のシステムからのものであってもよい。
【0039】
いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム１２０は、モーションプランナ１３０によって生成された計画軌道に沿ってＵＡＶ１００を操縦させるように構成された制御コマンドを生成することができる。例えば、制御コマンドは、ＵＡＶ１００に計画された３Ｄ軌道に沿って操縦させるように、（例えば、動力付きロータ及び／又は制御面）１つ又は複数の制御アクチュエータ１１０を制御するように構成することができる。あるいは、モーションプランナ１３０によって生成された計画軌道は、軌道情報を処理し、１つ又は複数の制御アクチュエータ１１０を制御するように構成された適切な制御コマンドを生成するように構成された別個の飛行コントローラ１６０に出力されてもよい。
【0040】
追跡システム１４０は、別個に、又はモーションプランナ１３０と連携して動作し、例えば、画像キャプチャデバイス１１４及び／又は１１５から受信した画像、他のセンサ１１２（例えば、ＩＭＵ、ＧＰＳ、近接センサなど）からのデータ、外部ソース（例えば、遠隔ユーザ、ナビゲーションアプリケーションなど）からの１つ又は複数の制御入力１７０、並びに／あるいは１つ又は複数の指定された追跡対象物に基づいて、物理的環境内の１つ又は複数の対象物を追跡するように構成することができる。追跡目標は、例えば、物理的環境内の特定の検出された対象物を追跡するためのユーザによる指定、又は特定の分類（例えば、人々）の対象物を追跡するための標準的な目標を含むことができる。
【0041】
上記で示唆したように、追跡システム１４０は、例えば、ＵＡＶ１００自体及び物理的環境内の他の対象物の測定、推定、及び／又は予測された位置、向き、及び／又は軌道に基づいてＵＡＶ１００を操縦するために、モーションプランナ１３０と通信することができる。例えば、追跡システム１４０は、移動中の追跡された対象物までの特定の分離距離を維持するために、モーションプランナ１３０にナビゲーション目標を通信することができる。
【0042】
いくつかの実施形態では、別個に、又はモーションプランナ１３０と連携して動作する追跡システム１４０は、１つ又は複数の安定化／追跡デバイス１５２に、ＵＡＶ１００の本体に対する任意の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂ／１１５の向きを、１つ又は複数の対象物の追跡に基づいて調整させるように構成された制御コマンドを生成するようにさらに構成される。そのような安定化／追跡デバイス１５２は、前述のように、機械的ジンバル又はハイブリッド・デジタル－機械・ジンバルを含むことができる。例えば、ＵＡＶ１００に対して動いている対象物を追跡している間、追跡システム１４０は、ＵＡＶ１００が動いている間に追跡された対象物を画像キャプチャデバイス１１５の視野（ＦＯＶ）内の中心に保つように、画像キャプチャデバイス１１５の向きを調整するように構成された制御コマンドを生成することができる。同様に、追跡システム１４０は、ＵＡＶ１００が動いている間、追跡された対象物を画像キャプチャデバイス１１５のＦＯＶの中心に維持するために、画像キャプチャデバイス１１５によって取り込まれた画像を変換するためのコマンド又はデジタル画像プロセッサ（例えば、ハイブリッド・デジタル－機械・ジンバルの一部である）への出力データを生成することができる。画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂ／１１５及び関連する安定化／追跡デバイス１５２は、画像キャプチャデバイス１５０として図２に集合的に示されている。
【0043】
いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステム１２０（例えば、具体的には、モーションプランニングコンポーネント１３０）は、任意の所与の時間に複数の目標を組み込んで、ＵＡＶ１００の自律的挙動を誘導するために使用することができる計画軌道などの出力を生成するように構成される。例えば、障害物回避及びビークルの動的限界などの本明細書に記載の特定の又はすべての組み込まれた目標又は実施形態は、軌道生成プロセスの一部として他の入力目的（例えば、着陸目標）又は実施形態と組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、軌道生成プロセスは、勾配ベースの最適化、勾配なしの最適化、サンプリング、エンドツーエンド学習、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。この軌道生成プロセスの出力は、飛行コントローラ１６０によって解釈及び利用されて、ＵＡＶ１００に計画軌道に従って操縦させる制御コマンド（制御アクチュエータ１１０によって使用可能）を生成するように構成された、ある期間（例えば、１０秒）にわたる計画軌道とすることができる。モーションプランナ１３０は、新しい知覚入力（例えば、画像又は他のセンサデータ）及び目標入力が受信されると、軌跡生成プロセスを継続的に実行することができる。したがって、計画された軌道は、ある期間にわたって継続的に更新することができ、それによってＵＡＶ１００が変化する条件に動的かつ自律的に応答することを可能にする。
【0044】
折り畳みロータアーム
本明細書で説明する例は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、折り畳み式折り畳み可能アームを有する自律型無人航空ビークルに関する。
本明細書で説明する例は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、折り畳み式折り畳み可能アームを有する自律型無人航空ビークルに関する。
【0045】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶのロータアームは折り畳み可能であってもよい。具体的には、ロータアームは、飛行のためにロータアームが折り畳み状態（又は位置）と伸長状態（又は位置）との間で移動することを可能にする機構を含むことができる。折り畳み式ロータアームは、例えば、携帯性の向上、保管効率の向上、非動作中のロータ及びアーム取り付けカメラへの損傷の可能性の低減など、折り畳み式でないロータアームよりもいくつかの利点を提供する。
【0046】
図３Ａ～図３Ｈは、いくつかの実施態様による、折り畳み可能なロータアームを有する例示的なＵＡＶ３００の様々な図を示す。ＵＡＶ３００は、アームが折り畳み式又は折り畳み可能であることを除いて、図１に示すＵＡＶ１００と同様であり得る。
【0047】
図３Ａは、複数のロータアーム３１９ａ～ｂが動作飛行構成で伸長されているＵＡＶ１００の上面図を示し、図３Ｂは、複数のロータアーム３１９ａ～ｂが非動作構成で折り畳まれているＵＡＶ１００の上面図を示す。図３Ａ～図３Ｂに示すように、折り畳まれた場合、ＵＡＶ３００のアーム３１９ａ～ｂは、折り畳み状態にあるときに、ＵＡＶ３００の全体のサイズ及び形状がＵＡＶ３００の中央本体３２１のサイズ及び形状よりも実質的に大きくならないように、ＵＡＶ３００の中央本体３２１の側壁と実質的に同一平面に整列することができる。
【0048】
図３Ｃは、アーム３１９ａが伸長状態にあるＵＡＶ３００の斜視図を示す。図３Ａに示すように、伸長状態では、下向きのロータ３１０ａ及び上向きの画像キャプチャデバイス３１４ａがアーム３１９ａに結合されている。同様に、上向きのロータ３１０ｂ及び下向きの画像キャプチャデバイス３１４ｂは、アーム３１９ｂに結合されている。ロータ３１０ａ～ｂは、ＵＡＶ１００のロータ１１０に対応することができ、画像キャプチャデバイス３１４ａ～ｂは、ＵＡＶ１００の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂに対応することができる。言い換えれば、画像キャプチャデバイス３１４ａ～ｂは、ＵＡＶ３００の自律ナビゲーションに使用されるＵＡＶ３００を取り囲む環境の画像をキャプチャするために利用することができる。
【0049】
ロータアーム３１９ａ～ｂは、それぞれのヒンジ機構３２４ａ～ｂによってＵＡＶ３００の中央本体３２１に動的に結合される。図３Ｄは、例示的なヒンジ機構３２４ｂのうちの１つの詳細図を示す。ヒンジ機構３２４ａ～ｂは、それぞれのロータアーム３１９ａ～ｂを伸長状態（図３Ｃに示すように）と折り畳み状態（例えば、図３Ｂに示すように）との間で移動させるように構成される。
【0050】
特に、伸長状態にあるとき、各ヒンジ機構３２４ａ～ｂは、結合された画像キャプチャデバイス３１４ａ～ｂが互いに又はＵＡＶ３００の中央本体３２１に対して実質的に移動しないように、それぞれのロータアーム３１９ａ～ｂを定位置にしっかりとロックするように構成される。複数の画像キャプチャデバイス３１４ａ～３１４ｂ間の実質的な相対運動を防止することは、デバイス３１４ａ～３１４ｂから撮影された画像が自律ナビゲーションシステム（例えば、自律ナビゲーションシステム１２０）による知覚入力として使用されてＵＡＶ３００の自律的挙動を誘導する場合に特に重要である。
【0051】
いくつかの実施形態では、ヒンジ機構３２４ａ～ｂは、ＵＡＶ３００の中央本体３２１に対して斜めの角度にある回転軸の周りでそれぞれのアーム３１９ａ～ｂを回転させるように構成される。図３Ｅは、例示的な折り畳み構成を示すＵＡＶ３００の側面図を示す。図３Ｅに示すように、第１のヒンジ機構３２４ａは、ＵＡＶ３００の中央本体３２１に対して斜めの角度（例えば、ｘ、ｙ、及び／又はｚ軸から約４５度）にある第１の軸又は回転３２９ａの周りでロータアーム３１０ａを回転させるように構成される。したがって、折り畳み状態にあるとき、アーム３１９ａは、ロータ３１０ａが上方を向き、画像キャプチャデバイス３１４ａが下方を向くように配向される。これは、図３Ｃに示す同じアーム３１９ａの伸長状態とは対照的であり、図３Ｃは、ロータ３１０ａが下向きであり、画像キャプチャデバイス３１４ａが上向きであることを示している。同様に、第２のヒンジ機構３２４ｂは、やはりＵＡＶ３００の中央本体３２１に対して斜めの角度（例えば、ｘ、ｙ、及び／又はｚ軸から約４５度）にある第２の回転軸３２９ｂを中心にしてロータアーム３１０ｂを回転させるように構成される。したがって、折り畳み状態にあるとき、アーム３１９ｂは、ロータ３１０ａｂが下向きになり、画像キャプチャデバイス３１４ｂが上向きになるように配向される。これは、図３Ｃに示されている同じアーム３１９ｂの伸長状態とは対照的であり、図３Ｃは、ロータ３１０ｂが上向きであり、画像キャプチャデバイス３１４ｂが下向きであることを示している。折り畳み状態のロータアームを示すＵＡＶ３００の上面図が図３Ｆに示されており、折り畳み状態のロータアームを示すＵＡＶ３００の斜視図が図３Ｇに示されている。
【0052】
いくつかの実施形態では、１つ又は複数のヒンジ機構３２４ａ～ｂの各々は、それぞれのロータアーム３１９ａ～ｂに結合された１つ又は複数の構成要素と、ＵＡＶ３００に搭載された計算及び／又は電力システムと、の間の１つ又は複数の信号搬送媒体（例えば、銅ケーブル、光ファイバケーブルなど）を可能にするように構成されてもよい。図３Ｈは、例示的なＵＡＶ３００の下面の斜視図を示す。図３Ｈに示すように、特定のヒンジ機構３２４ｂは、１つ又は複数の信号ケーブル及び／又は電源ケーブル３５０ｂがＵＡＶ３００の本体３２１からロータアーム３１９ｂに通過することを可能にするように構成された内部開口部３４０ｂを含むことができる。特に、ケーブル３５０ｂは、ＵＡＶ３００の本体３２１に構造的に結合された、又はその一部である信号／電力伝送基板３９０（例えば、プリント回路基板）からロータアーム３１９ｂの内部空間まで通過することができる。ケーブル３５０ｂは、ロータアーム３１９ｂの内部空間内で、ロータ３１０ｂに関連する電動モータ（例えば、ブラシレスＤＣ電動モータ）又は画像キャプチャデバイス３１４ｂのいずれかに沿って延在し、それによって電動モータ及び／又は画像キャプチャデバイス３１４ｂを信号／電力伝送基板３９０に通信可能に及び／又は電子的に結合することができる。ロータアーム３１９ａに関連するヒンジ機構３２４ａは、関連するロータ３１０ａ及び画像キャプチャデバイス３１４ａが信号／電力伝送基板３９０に通信可能及び／又は電子的に結合されることを可能にするように同様に構成することができる。
【0053】
図３Ｉは、例示的な回転可能アームアセンブリ３７０の分解図を示す。回転可能アームアセンブリ３７０は、ロータアーム３１９（例えば、ロータアーム３１９ａ～３１９ｂのいずれかと同様である）と、ロータアーム３１９を折り畳み位置から伸長位置に回転させるように動作可能なヒンジ機構（例えば、ヒンジ機構３２４ａ～ｂと同様）に関連する様々な構成要素と、を含むことができる。図３Ｉに示すように、ヒンジ機構は、ヒンジハウジング３７１、ヒンジ軸受／モータ３７２、ロックアーム３７３、ロックアーム軸受／モータ３７４、及び連結ピン３７５を含むことができる。
【0054】
連結ピン３７５は、回転可能アームアセンブリ３７０の様々な構成要素を互いに構造的に連結することができる。例えば、連結ピン３７５は、ロータアーム３１９をヒンジハウジング３７１及びヒンジ軸受／モータ３７２に回転可能に連結する。いくつかの実施形態では、要素３７２は、モータ（例えば、ブラシレスＤＣ電動モータ）、又はロータアーム３１９を連結ピン３７５と一致する回転軸３７６の周りに回転させることができる何らかの他のタイプの駆動機構を含む。他の実施形態では、要素３７２は、他の場所に配置された駆動モータを有する軸受要素のみを含んでもよい。
【0055】
ロックアーム３７３は、ロック位置とロック解除位置との間で回転するように構成される。例えば、図３Ｊは、ロックアーム３７３がロック位置にある回転可能アームアセンブリ３７０の上面断面図を示し、図３Ｋを示す。ロック位置（例えば、図３Ｊに示すように）にあるとき、ロックアーム３７３は、ロータアーム３１９をＵＡＶ３００の本体３２１に対して定位置にしっかりと保持するように動作可能である。いくつかの実施形態では、要素３７４は、ロック位置とロック解除位置との間の回転軸を中心にロック機構３７３を回転させることができるモータ（例えば、ブラシレスＤＣ電動モータ）又は何らかの他のタイプの駆動機構を含む。他の実施形態では、要素３７４は、他の場所に配置された駆動モータを有する軸受要素のみを含んでもよい。
【0056】
図３Ｌは、折り畳み位置から伸長位置に回転する第１の後部ロータアーム（例えば、ロータアーム３１９ｂ）を示す一連の画像を示す。状態３９１ａは、関連するロックアームがロック位置にある、折り畳み位置にある第１の後部ロータアームを示す。状態３９１ｂは、回転を可能にするために関連するロックアームがロック解除位置にある、折り畳み位置にある第１の後部ロータアームを示す。状態３９１ｃは、ロック位置からの回転中に中間位置にある第１の後部ロータアームを示している。状態３９１ｄは、伸長位置にある第１の後部ロータアームを示し、関連するロックアームはロック解除位置にある。状態３９１ｅは、伸長位置にある第１の後部ロータアームを示し、関連するロックアームはロック位置にあり、第１の後部ロータアームを伸長位置の定位置にしっかりと保持する。
【0057】
図３Ｍは、折り畳み位置から伸長位置に回転する第１の前部ロータアーム（例えば、ロータアーム３１９ａ）を示す一連の画像を示す。状態３９２ａは、関連するロックアームがロック位置にある、折り畳み位置にある第１の前部ロータアームを示す。状態３９２ｂは、回転を可能にするために関連するロックアームがロック解除位置にある、折り畳み位置にある第１の前部ロータアームを示す。状態３９２ｃは、ロック位置からの回転中に中間位置にある第１の前部ロータアームを示している。状態３９２ｄは、関連するロックアームがロック解除位置にある、伸長位置にある第１の前部ロータアームを示す。状態３９２ｅは、伸長位置にある第１の前部ロータアームを示し、関連するロックアームは、伸長位置にある定位置に第１の前部ロータアームをしっかりと保持するためにロック位置にある。
【0058】
図３Ｎは、折り畳み位置から伸長位置まで回転する第２の後部ロータアーム（例えば、ロータアーム３１９ｂ）を示す一連の画像を示す。状態３９３ａは、関連するロックアームがロック位置にある、折り畳み位置にある第２の後部ロータアームを示す。状態３９３ｂは、回転を可能にするために関連するロックアームがロック解除位置にある、折り畳み位置にある第２の後部ロータアームを示す。状態３９３ｃは、ロック位置からの回転中に中間位置にある第２の後部ロータアームを示している。状態３９３ｄは、関連するロックアームがロック解除位置にある、伸長位置にある第２の後部ロータアームを示す。状態３９３ｅは、第２の後部ロータアームを伸長位置に堅固に定位置に保持するために関連するロックアームがロック位置にある、伸長位置にある第２の後部ロータアームを示す。
【0059】
図３Ｏは、折り畳み位置から伸長位置に回転する第２の前部ロータアーム（例えば、ロータアーム３１９ａ）を示す一連の画像を示す。状態３９４ａは、関連するロックアームがロック位置にある、折り畳み位置にある第２の前部ロータアームを示す。状態３９４ｂは、回転を可能にするために関連するロックアームがロック解除位置にある、折り畳み位置にある第２の前部ロータアームを示す。状態３９４ｃは、ロック位置からの回転中に中間位置にある第２の前部ロータアームを示している。状態３９４ｄは、関連するロックアームがロック解除位置にある、伸長位置にある第２の前部ロータアームを示す。状態３９４ｅは、第１の前部ロータアームを伸長位置の定位置に堅固に保持するために関連するロックアームがロック位置にある、伸長位置にある第２の前部ロータアームを示している。
【0060】
図３Ｌ～図３Ｏは、折り畳み位置から伸長位置に順次回転するアームの各々を示す。例えば、図示するように、第１の前部ロータアームは、第１の後部ロータアームが回転を完了した後に回転し、伸長位置にロックされる。これは説明を明確にするためのものであり、限定するものと解釈されるべきではない。他の実施形態では、複数のロータアームは、同時に回転してもよく、又は図３Ｌ～図３Ｏに示されているものとは異なる順序で回転してもよい。
【0061】
実施例
【0062】
本明細書に記載の技術は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、折り畳み式折り畳み可能アームを有する自律型無人航空ビークルに関する。いくつかの実施形態では、中央本体、複数のロータアーム、及び複数のヒンジ機構を含むＵＡＶが開示される。複数のロータアームの各々は、ロータアームの遠位端にロータユニットを含む。ロータユニットは、ＵＡＶに推進力を提供するように構成される。複数のヒンジ機構は、複数のロータアームの近位端を中央本体に機械的に取り付ける（又は結合する）。各ヒンジ機構は、複数のロータアームのそれぞれのロータアームを、中央本体の垂直正中面に対して斜めの角度にある回転軸を中心に回転させて、伸長状態と折り畳み状態との間で移行するように構成される。
【0063】
いくつかの実施形態では、折り畳み状態では、複数のロータアームのうちのロータアームは、ロータアームが中央本体の側壁と実質的に同一平面に整列するように、中央本体に沿って横方向に延在する。
【0064】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、複数のロータアームの各々が伸長状態にあるときに飛行のための動作構成で構成される。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、複数のロータアームの各々が折り畳み状態にあるとき、非動作折り畳み構成で構成される。いくつかの実施形態では、非動作時に折り畳まれた構成では、ＵＡＶの全体のサイズ及び形状は、中央本体のサイズ及び形状よりも実質的に大きくない。
【0065】
いくつかの実施形態では、複数のロータアームの各々は、画像キャプチャデバイスをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数のヒンジ機構の各ヒンジ機構は、画像キャプチャデバイスが互いに又は中央本体に対して実質的に移動しないように、それぞれのロータアームを定位置にしっかりとロックするようにさらに構成される。
【0066】
いくつかの実施形態では、複数のロータアームは、２つの前部ロータアーム及び２つの後部ロータアームを含む。いくつかの実施形態では、複数のヒンジ機構は、中央本体の水平正中面に対して上方又は下方に第１の方向の回転軸を中心に前部ロータアームを回転させるように構成された前部ヒンジ機構と、中央本体の水平正中面に対して上方又は下方に第１の方向とは反対の第２の方向の回転軸を中心に後部ロータアームを回転させるように構成された後部ヒンジ機構と、を含む。いくつかの実施形態では、前部ロータアームの遠位端のロータユニットは下向きであり、後部ロータアームの遠位端のロータユニットは上向きである。
【0067】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、中央本体、複数のロータアーム、及び複数のヒンジ機構を含む。いくつかの実施形態では、複数のロータアームは、ロータアームの前部セット及びロータアームの後部セットを含む。ロータアームの前部セットはそれぞれ、下向きのロータユニットと、ロータアームの遠位端に向けられた上向きの画像キャプチャデバイスと、を含む。ロータアームの後部セットはそれぞれ、上向きのロータユニットと、ロータアームの遠位端に向けられた下向きの画像キャプチャデバイスと、を含む。複数のヒンジ機構は、複数のロータアームを折り畳み位置と伸長位置との間で移行させるように動作可能である。複数のヒンジ機構は、第１のセットのヒンジ機構と、第２のセットのヒンジ機構と、を含む。第１のセットのヒンジ機構は、第１のセットのロータアームの近位端を中央本体の前部分に機械的に結合する。各ヒンジ機構は、第１のセットのロータアームのそれぞれのロータアームを、中央本体の垂直正中面に対して第１の斜めの角度で、かつ中央本体の水平正中面に対して上方に、回転軸を中心に回転させるように構成される。第２のセットのヒンジ機構は、第２のセットのロータアームの近位端を中央本体の後部分に機械的に結合する。各ヒンジ機構は、第２のセットのロータアームのそれぞれのロータアームを、中央本体の垂直正中面に対して第２の斜めの角度で、かつ中央本体の水平正中面に対して下方に、回転軸を中心に回転させるように構成される。
【0068】
いくつかの実施形態では、折り畳み位置では、複数のロータアームのうちのロータアームは、ロータアームが中央本体の側壁と実質的に同一平面に整列するように、中央本体に沿って横方向に延在する。
【0069】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、複数のロータアームの各々が伸長位置にあるときは飛行のための動作構成に、複数のロータアームの各々が折り畳み位置にあるときは非動作折り畳み構成に構成される。いくつかの実施形態では、非動作時に折り畳まれた構成では、ＵＡＶの全体のサイズ及び形状は、中央本体のサイズ及び形状よりも実質的に大きくない。いくつかの実施形態では、飛行のための動作構成では、複数のヒンジ機構の各ヒンジ機構は、画像キャプチャデバイスが互いに又は中央本体に対して実質的に移動しないように、それぞれのロータアームを定位置にしっかりとロックするようにさらに構成される。
【0070】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、画像キャプチャデバイスと、機械的ジンバルに関連する１つ又は複数のモータと、を含む画像キャプチャアセンブリをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数のヒンジ機構のうちの少なくとも１つは、ヒンジハウジング、ヒンジ軸受／モータ、ロックアーム、ロックアーム軸受／モータ、及び連結ピンを含む。
【0071】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、中央本体と、複数の回転可能アームアセンブリと、を含む。各回転可能アームアセンブリは、ロータアーム及びヒンジ機構を含む。ロータアームは、遠位端にロータユニットを有する。ヒンジ機構は、ロータアームの近位端を中央本体に機械的に結合する。ヒンジ機構は、ロータアームを、中央本体の垂直正中面に対して斜めの角度にある回転軸を中心に回転させて、伸長状態と折り畳み状態との間で移行するように構成される。折り畳み状態では、ロータアームは、ロータアームが中央本体の側壁と実質的に同一平面上に整列するように、中央本体に沿って横方向に延在する。
【0072】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、複数の回転可能アームアセンブリの各々が伸長状態にあるときに飛行のための動作構成に構成され、ＵＡＶは、複数の回転可能アームアセンブリの各々が折り畳み状態にあるときに非動作折り畳み構成に構成される。いくつかの実施形態では、非動作時に折り畳まれた構成では、ＵＡＶの全体のサイズ及び形状は、中央本体のサイズ及び形状よりも実質的に大きくない。
【0073】
画像安定化アセンブリ
本明細書で説明する例は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、自律型無人航空ビークル用の画像安定化システムに関する。
本明細書で説明する例は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、自律型無人航空ビークル用の画像安定化システムに関する。
【0074】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、ＵＡＶが飛行している間に画像キャプチャデバイスを能動的及び／又は受動的に安定化させるための画像安定化アセンブリを含むことができる。図４Ａは、例えば、図３Ｃに示すＵＡＶ３００の一部であり得る例示的な画像安定化アセンブリ４００の斜視図を示す。図４Ｂは、画像安定化アセンブリ４００の動的部分の斜視図を示し、図４Ｃは、画像安定化アセンブリ４００及び図４Ｂの動的部分の分解図を示す。
【0075】
図４Ａ～図４Ｃに示すように、画像安定化アセンブリは、ＵＡＶ３００が飛行している間にＵＡＶ３００の中央本体３２１の振動及び他の動きから画像キャプチャアセンブリを受動的に分離するための様々な構成要素を含む。画像キャプチャアセンブリは、画像キャプチャデバイス４１５と、機械的ジンバルに関連する１つ又は複数のモータ４２５ａ～４２５ｂと、を含むことができる。画像キャプチャデバイス４１５は、図１に関して説明した画像キャプチャデバイス１１５に対応することができ、１つ又は複数のカメラ（例えば、立体カメラ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス４１５は、１つ又は複数の可視光カメラ並びに１つ又は複数の前方視赤外線（ＦＬＩＲ）カメラを含むことができる。
【0076】
画像キャプチャデバイス４１５は、画像キャプチャデバイス４１５を１つ又は複数の回転軸の周りで回転させるように構成された１つ又は複数の電動モータ（例えば、ブラシレスＤＣモータ）を含む機械的ジンバルを介して画像安定化アセンブリ（例えば、要素４５２）の構成要素に結合することができる。例えば、図４Ｄ及び図４Ｅは、第１のモータ４２５ａを使用した第１の軸４８０ａ（例えば、ピッチ軸）を中心とした画像キャプチャデバイス４１５の回転を示す画像安定化アセンブリ４００の一連の斜視図を示す。同様に、図４Ｆ及び図４Ｇは、第２のモータ４２５ｂを使用した第２の軸４８０ｂ（例えば、ロール軸）を中心とした画像キャプチャデバイス４１５の回転を示す画像安定化アセンブリ４００の一連の斜視図を示す。追加の回転自由度のために追加のモータを追加することができる。
【0077】
画像安定化アセンブリは、ＵＡＶの本体３２１に結合された第１の要素４５０と、画像キャプチャアセンブリ（すなわち、画像キャプチャデバイス４１５及び関連するジンバル）に結合された第２の要素４５２と、を含む。第１の要素及び第２の要素４５２は、１つ又は複数のアイソレータ（例えば、アイソレータ４３０，４３２，４３４）を介して互いに連結されている。１つ又は複数のアイソレータ４３０，４３２，４３４の各々は、ＵＡＶ３００による特定の回転及び／又は並進運動から動的要素（例えば、要素４５２）を分離するためのばねダンパとして機能することができる。例えば、いくつかの実施形態では、各アイソレータ４３０，４３２，４３４は、ｘ、ｙ、及びｚ方向のすべての動きを分離するためのばねダンパとして機能することができる。いくつかの実施形態では、各アイソレータ４３０，４３２，４３４は、エラストマ材料（例えば、天然及び／又は合成ゴム）で形成されてもよい。いくつかの実施態様では、アイソレータは、画像キャプチャアセンブリの周りの構造的保護及び支持を維持するのに十分な剛性であるが、周波数の範囲に沿ったＵＡＶの本体内の並進運動を減衰させるのに十分な軟質でなければならない。
【0078】
図４Ａに示す特定の例では、第１の要素４５０は、第１のアイソレータ４３０を使用してＵＡＶ３００の中心線に実質的に沿った点で第２の要素４５２に結合される。要素４５０の垂直部分４５４及び４５６は、（それぞれ）第２のアイソレータ４３２及び第３のアイソレータ４３４を使用して要素４５２の両側に結合される。図示するように、第２の要素４５２は、画像キャプチャアセンブリが存在する開放領域を提供するように成形されている。要素４５２によって部分的に囲まれた開放領域は、機械的ジンバルの１つ又は複数のモータ４２５ａ～４２５ｂを使用して画像キャプチャデバイス４１５の自由な回転を可能にするような形状及び寸法にされる。特に、画像安定化アセンブリの様々な要素（例えば、４５０及び４５２）は、飛行中にＵＡＶ３００の実質的に上及び下の画像をキャプチャするように、画像キャプチャデバイス４１５が垂直に上下にピッチ／回転することを可能にするように構成され得る。
【0079】
いくつかの実施形態では、様々な要素（例えば、４５０及び４５２）は、ＵＡＶ３００の本体３２１に対する画像キャプチャアセンブリの動きを機械的に制限するための機械的ロックアウトを提供するように構成される。例えば、図４Ａに示すように、第２の要素４５２は、２つの要素間の相対運動を制限するために第１の要素４５０の一部が通過する開口部を含む。具体的には、第１の要素４５０の第１の垂直部分４５４は、第２の要素４５２の第１の側の第１の孔４６４を貫通している。同様に、第１の要素４５０の第２の垂直部分４５６は、第２の要素４５２の第２の側の第２の孔４６６を貫通している（第２の要素４５２の第１の側及び第２の側は、画像キャプチャアセンブリの実質的に対向する側にある）。
【0080】
図４Ａ～図４Ｇに示す画像安定化アセンブリ４００は、例示を目的として提供された単なる例であり、限定するものとして解釈されるべきではない。他の実施形態は、図４Ａ～図４Ｇに示されているよりも多い又は少ない構成要素を含んでもよく、及び／又は構成要素を異なって配置してもよい。
【0081】
実施例
【0082】
本明細書に記載の技術は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、自律型無人航空ビークルの画像安定化に関する。いくつかの実施形態では、中央本体、画像キャプチャアセンブリ、及び画像安定化アセンブリを含むＵＡＶが開示される。画像安定化アセンブリは、画像キャプチャアセンブリを中央本体に結合し、ＵＡＶが飛行している間に画像キャプチャアセンブリを中央本体の振動及び他の動きから受動的に隔離しながら、画像キャプチャアセンブリの周りに構造的保護及び支持を提供するように構成される。
【0083】
いくつかの実施形態では、画像安定化アセンブリは、画像キャプチャアセンブリの両側に延在することによって画像キャプチャアセンブリの周りに構造的保護及び支持を提供するように構成される。
【0084】
いくつかの実施形態では、画像安定化アセンブリは、ＵＡＶの中央本体に結合された第１の要素と、画像キャプチャアセンブリに結合された第２の要素と、を含む。いくつかの実施形態では、第１の要素及び第２の要素は、１つ又は複数のアイソレータを介して互いに結合され、１つ又は複数のアイソレータは、ＵＡＶの少なくともいくつかの回転及び／又は並進運動から第２の要素を分離するように構成される。いくつかの実施形態では、第１の要素は、第１のアイソレータを使用してＵＡＶの中心線に実質的に沿った点で第２の要素に結合される。いくつかの実施形態では、第１の要素の垂直部分は、第２のアイソレータ及び第３のアイソレータを使用して第２の要素の両側に結合される。
【0085】
いくつかの実施形態では、画像キャプチャアセンブリは、画像キャプチャデバイスと、機械的ジンバルと、機械的ジンバルに関連する１つ又は複数のモータと、を含む。１つ又は複数のモータは、１つ又は複数の回転軸を中心に画像キャプチャデバイスを回転させるように構成される。いくつかの実施形態では、第２の要素は、画像キャプチャアセンブリが存在する開放領域を提供するように成形され、開放領域は、第２の要素によって部分的に囲まれ、機械的ジンバルの１つ又は複数のモータを使用して画像キャプチャデバイスの自由な回転を可能にするように成形され寸法決めされる。
【0086】
いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイスは、１つ又は複数の可視光カメラと、１つ又は複数の前方視赤外線（ＦＬＩＲ）カメラと、を含む。
【0087】
いくつかの実施形態では、第１の要素及び第２の要素は、中央本体に対する画像キャプチャアセンブリの動きを機械的に制限するための機械的ロックアウトを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、第２の要素は、中央本体に対する画像キャプチャアセンブリの動きを制限するために第１の要素の一部が通過する開口部を含む。いくつかの実施形態では、第１の要素の第１の垂直部分は、第２の要素の第１の側の第１の孔を通過し、第１の要素の第２の垂直部分は、第２の要素の第２の側の第２の孔を通過し、第２の要素の第１及び第２の側は、画像キャプチャアセンブリの実質的に対向する側にある。
【0088】
いくつかの実施形態では、飛行中に周囲環境の安定化された画像をキャプチャすることができるＵＡＶが開示される。ＵＡＶは、中央本体、画像キャプチャアセンブリ、及び画像安定化アセンブリを含む。画像キャプチャアセンブリは、画像キャプチャデバイスと、画像キャプチャアセンブリを中央本体に結合する画像安定化アセンブリと、を含む。画像安定化アセンブリは、第１の要素と、第２の要素と、１つ又は複数のアイソレータと、を含む。第１の要素は、ＵＡＶの中央本体に結合される。第２の要素は、画像キャプチャアセンブリに結合される。１つ又は複数のアイソレータは、ＵＡＶの少なくともいくらかの回転及び／又は並進運動から第２の要素を分離するように構成され、第１の要素及び第２の要素は、１つ又は複数のアイソレータを介して互いに結合される。
【0089】
いくつかの実施形態では、画像安定化アセンブリは、ＵＡＶが飛行している間に画像キャプチャアセンブリを中央本体の振動及び他の動きから受動的に隔離しながら、画像キャプチャアセンブリの周りに構造的保護及び支持を提供するようにさらに構成される。
【0090】
いくつかの実施形態では、第１の要素は、第１のアイソレータを使用してＵＡＶの中心線に実質的に沿った点で第２の要素に結合され、第１の要素の垂直部分は、第２のアイソレータ及び第３のアイソレータを使用して第２の要素の両側に結合される。
【0091】
いくつかの実施形態では、画像キャプチャアセンブリは、機械的ジンバルと、機械的ジンバルに関連する１つ又は複数のモータと、をさらに含み、１つ又は複数のモータは、１つ又は複数の回転軸を中心に画像キャプチャデバイスを回転させるように構成される。
【0092】
いくつかの実施形態では、第２の要素は、画像キャプチャアセンブリが存在する開放領域を提供するように成形され、開放領域は、第２の要素によって部分的に囲まれ、機械的ジンバルの１つ又は複数のモータを使用して画像キャプチャデバイスの自由な回転を可能にするように成形され寸法決めされる。
【0093】
いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイスは、１つ又は複数の可視光カメラと、１つ又は複数の前方視赤外線（ＦＬＩＲ）カメラと、を含む。
【0094】
いくつかの実施形態では、無人航空ビークル（ＵＡＶ）の中央本体の振動から画像キャプチャアセンブリを分離するためのシステムが開示される。システムは、第１の要素と、第２の要素と、１つ又は複数のアイソレータと、を含む。第１の要素は、ＵＡＶの中央本体に結合される。第２の要素は、画像キャプチャアセンブリに結合される。１つ又は複数のアイソレータは、ＵＡＶの少なくともいくらかの回転及び／又は並進運動から第２の要素を分離するように構成され、第１の要素及び第２の要素は、１つ又は複数のアイソレータを介して互いに結合される。
【0095】
いくつかの実施形態では、画像安定化アセンブリは、ＵＡＶが飛行している間に画像キャプチャアセンブリを中央本体の振動及び他の動きから受動的に隔離しながら、画像キャプチャアセンブリの周りに構造的保護及び支持を提供するようにさらに構成される。
【0096】
環境照明
前述したように、ＵＡＶ１００などの自律ＵＡＶは、少なくとも部分的に、その位置／向きを推定し、計画軌道を生成し、障害物を回避するなどのために、１つ又は複数の画像キャプチャデバイス（例えば、デバイス１１４ａ～ｂ）を使用してキャプチャされた画像に依存することができる。これは、例えば夜間又は屋内で低い光レベルで動作するときに課題を提示する。この課題に対処するために、自律型ＵＡＶは、ＵＡＶが飛行している間に周囲環境に光を放射することができるＬＥＤ又は他の発光デバイスなどの１つ又は複数の電力供給された照明源を含むように構成することができる。１つ又は複数の照明源からの放射光は、周囲の物理的環境内の対象物から反射し、それによって周囲の物理的環境のキャプチャされた画像の品質を改善する。
前述したように、ＵＡＶ１００などの自律ＵＡＶは、少なくとも部分的に、その位置／向きを推定し、計画軌道を生成し、障害物を回避するなどのために、１つ又は複数の画像キャプチャデバイス（例えば、デバイス１１４ａ～ｂ）を使用してキャプチャされた画像に依存することができる。これは、例えば夜間又は屋内で低い光レベルで動作するときに課題を提示する。この課題に対処するために、自律型ＵＡＶは、ＵＡＶが飛行している間に周囲環境に光を放射することができるＬＥＤ又は他の発光デバイスなどの１つ又は複数の電力供給された照明源を含むように構成することができる。１つ又は複数の照明源からの放射光は、周囲の物理的環境内の対象物から反射し、それによって周囲の物理的環境のキャプチャされた画像の品質を改善する。
【0097】
図５は、１つ又は複数の照明源５８０を含むことを除いて、図３に示すＵＡＶ５００と同様の例示的なＵＡＶ３００を示す。１つ又は複数の照明源の各々は、ＬＥＤ又は他の何らかのタイプの発光デバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の照明源５８０は、ＵＡＶ５００の周りに、１つ又は複数の画像キャプチャデバイスに対応する位置に配置される。例えば、図５に示すように、少なくとも１つの照明源は、複数の上向きの画像キャプチャデバイス５１４ａ（例えば、図１に関して説明した画像キャプチャデバイス１１４ａと同様である）の各々の近傍（例えば、数インチ以内）に配置される。図５には示されていないが、照明源は同様に、下向きの画像キャプチャデバイス又は任意の他の画像キャプチャデバイス（例えば、前向き画像キャプチャデバイス１１５など）に近接して配置されてもよい。図５の点線は、様々な照明源５８０による照明の方向を示すことを意図しているが、照明の配置又はタイプに関して限定するものとして解釈されるべきではない。
【0098】
任意のＵＡＶ、特にキャプチャ画像を使用して自律航法用に構成されたＵＡＶでは、エネルギー消費は飛行時間に大きく影響する可能性がある。搭載電池からエネルギーを引き出す構成要素のリストに照明源（さらには比較的効率的なＬＥＤ）を追加することは、ＵＡＶが空中に留まることができる時間量にさらに影響を及ぼし得る。エネルギー消費を低減し、それによって飛行時間を増加させるために、特定の実施形態は、周囲光レベル、ＵＡＶが存在する環境のタイプ、及び／又はＵＡＶの現在の若しくは計画された動きなどの様々な条件に基づいて、１つ又は複数の照明源５８０を選択的に照明することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、障害物との衝突のより大きな危険性があるとき、例えば、屋内又は高層ビル、樹木などの周りで、１つ又は複数の照明源を選択的にオンにすることができる。逆に、ＵＡＶが一般的に広い領域で飛行している場合、障害物との衝突の危険性がほとんどなく、照明が遠くの対象物の撮像画像にほとんど影響を与えないので、ＵＡＶはエネルギーを節約するために大部分又はすべての照明源を自動的にオフにすることができる。
【0099】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、ＵＡＶが移動しているか又は移動しようとしている方向に基づいて、光源のうちの１つ又は複数を選択的に照射することができる。図６Ａ～図６Ｄは、この概念を示すＵＡＶ５００のいくつかの表現を示す。図６Ａに示すように、ＵＡＶ５００は、ＵＡＶ５００が第１の側に対応する方向に移動しているか、又は移動することを計画しているときに、一般にＵＡＶの第１の側に位置する１つ又は複数の照明源（例えば、ＬＥＤ）を選択的に照明することができる。同様に、図６Ｂに示すように、ＵＡＶ５００が第２の側に対応する方向に移動している、又は移動しようとしているとき、ＵＡＶ５００は、一般に第１の側の反対側の第２の側に位置する１つ又は複数の照明源（例えば、ＬＥＤ）を選択的に照明することができる。同様に、図６Ｃに示すように、ＵＡＶ５００が上方に移動しているか、又は移動することを計画しているとき、ＵＡＶ５００は、一般にＵＡＶ５００の上側に位置する１つ又は複数の照明源（例えば、ＬＥＤ）を選択的に照明することができる。同様に、図６Ｄに示すように、ＵＡＶ５００が下方に移動しているか、又は移動することを計画しているとき、ＵＡＶ５００は、一般にＵＡＶ５００の下側に位置する１つ又は複数の照明源（例えば、ＬＥＤ）を選択的に照明することができる。図６Ａ～図６Ｄに示すように照明源を選択的に照明することによって、ＵＡＶ５００は、衝突が最も起こりやすい（すなわち、運動方向の）周囲の物理的環境の一部を照明しながらエネルギーを節約することができる。
【0100】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、指向性光ビームのパターンを使用して環境の一部のみを照らすように構成されてもよい。例えば、図７に示すように、広い領域を照らすように構成された拡散照明源を使用する代わりに、ＵＡＶ５００は、例えばストローブなどの光７８２の１つ又は複数の指向性ビームを発するように構成された照明源を含むことができる。光の指向ビーム（又はストロボ）は、全体的なエネルギー消費を低減しながら、キャプチャされた画像を使用して深度測定値を取得するのに十分なだけ周囲の物理的環境を照らすことができる。さらに、指向性光ビームを放射する光源は、同量のエネルギーを使用して拡散光源よりも遠くの対象物を照明する傾向があり得る。いくつかの実施形態では、光源をストローブすることが利用されてもよい。
【0101】
実施例
【0102】
本明細書に記載の技術は、自律型航空ビークル技術に関し、より具体的には、自律型無人航空ビークルのための環境照明に関する。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、複数の上向き画像キャプチャデバイス、複数の下向き画像キャプチャデバイス、１つ又は複数の照明源、及びコンピュータシステム（又は他の電子回路）を含む。コンピュータシステムは、複数の上向き画像キャプチャデバイス、複数の下向き画像キャプチャデバイス、並びに１つ又は複数の照明源に通信可能に結合される。コンピュータシステムは、ＵＡＶが飛行している間に周囲の物理的環境に光を放射するように１つ又は複数の照明源に指示し、複数の上向きの画像キャプチャデバイス又は複数の下向きの画像キャプチャデバイスのいずれか１つ又は複数によってキャプチャされた画像を処理して航空ビークルの位置及び／又は向きを推定し、画像の処理に基づく物理的環境を通して航空ビークルの計画軌道を生成し、航空ビークルに計画軌道に沿って自律的に操縦させるように航空ビークルの推進システム及び／又は飛行面を制御するように構成される。１つ又は複数の照明源からの放射光は、周囲の物理的環境内の対象物に反射して、キャプチャされた画像の品質を向上させる。
【0103】
いくつかの実施形態では、１つ又は複数の照明源は、複数の上向き又は下向きの画像キャプチャデバイスのうちの１つ又は複数に対応する位置においてＵＡＶの周りに配置された複数の照明源を含む。
【0104】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの照明源は、複数の上向きの画像キャプチャデバイスの各々の近傍に配置される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの照明源は、複数の下向きの画像キャプチャデバイスの各々の近傍に配置される。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、前方を向いた画像キャプチャデバイスをさらに含み、少なくとも１つの照明源は、前方を向いた画像キャプチャデバイスの近くに配置される。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の照明源に光を放射するように指示するために、コンピュータシステムは、１つ又は複数の照明源を選択的に照明するように構成される。
【0105】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、環境条件及び／又はＵＡＶパラメータに基づいて１つ又は複数の照明源を選択的に照明するように構成される。いくつかの実施形態では、環境条件及び／又はＵＡＶパラメータは、周囲光レベル、環境のタイプ、及びＵＡＶの現在又は計画された動き又は軌道のうちの１つ又は複数を含む。
【0106】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、１つ又は複数の照明源を選択的に照明して、指向光ビームのパターンを使用して環境の一部のみを照明するように構成される。いくつかの実施形態では、指向性ビームは、キャプチャされた画像を使用して深度測定値を取得するのに十分な過渡期間にわたって周囲の物理的環境を照明する。例えば、照明源は、１０～１，０００ワットの範囲の出力電力で明るい光バーストを放射するストロボ光（又は月光）とすることができる。
【0107】
画像キャプチャデバイスの保護構造
本明細書に記載の例示的なＵＡＶ（例えば、ＵＡＶ１００，３００，５００）のいずれか１つ又は複数に示すように画像キャプチャデバイスを配置すると、ＵＡＶが飛行している間にＵＡＶが着陸するか又は他の対象物と接触するときに、画像キャプチャデバイスが地面との接触による損傷を受ける可能性がある。画像キャプチャデバイスを損傷から保護するために、保護要素を追加して、画像キャプチャデバイスを地面などの任意の表面からオフセットすることができる。図８Ａは、そのような保護要素を含む例示的なアセンブリ８１３の側面図を示す。具体的には、例示的なアセンブリ８１３は、アーム８０３と、ロータ８１０及び下向きの画像キャプチャデバイス８１４（例えば、図３Ｃの下向きの画像キャプチャデバイス３１４ｂと同様である）を収容するロータハウジング８０４と、を含む。例示的なアセンブリ８１３は、ＵＡＶが表面８８０に接触したときに画像キャプチャデバイス８１４の外面（例えば、レンズ）が表面８８０（例えば、地面）に接触しないように、ＵＡＶの表面に沿って、例えば、画像キャプチャデバイス８１４に近接するハウジング８０４及び／又はロータアーム８０３の表面に沿って配置される保護構造要素８９０をさらに含む。
本明細書に記載の例示的なＵＡＶ（例えば、ＵＡＶ１００，３００，５００）のいずれか１つ又は複数に示すように画像キャプチャデバイスを配置すると、ＵＡＶが飛行している間にＵＡＶが着陸するか又は他の対象物と接触するときに、画像キャプチャデバイスが地面との接触による損傷を受ける可能性がある。画像キャプチャデバイスを損傷から保護するために、保護要素を追加して、画像キャプチャデバイスを地面などの任意の表面からオフセットすることができる。図８Ａは、そのような保護要素を含む例示的なアセンブリ８１３の側面図を示す。具体的には、例示的なアセンブリ８１３は、アーム８０３と、ロータ８１０及び下向きの画像キャプチャデバイス８１４（例えば、図３Ｃの下向きの画像キャプチャデバイス３１４ｂと同様である）を収容するロータハウジング８０４と、を含む。例示的なアセンブリ８１３は、ＵＡＶが表面８８０に接触したときに画像キャプチャデバイス８１４の外面（例えば、レンズ）が表面８８０（例えば、地面）に接触しないように、ＵＡＶの表面に沿って、例えば、画像キャプチャデバイス８１４に近接するハウジング８０４及び／又はロータアーム８０３の表面に沿って配置される保護構造要素８９０をさらに含む。
【0108】
保護構造要素８９０は、くさび又はフィン形状を有するものとして図８Ａに示されている。しかしながら、これは例示目的で提供された例であり、限定として解釈されるべきではない。保護構造要素のサイズ及び形状は、重量、サイズ、画像キャプチャデバイスの種類などの航空機の仕様に依存する。さらに、同様の保護構造要素は、ビークルの下側にない他の画像キャプチャデバイスに近接して配置することができる。例えば、同様の保護要素をロータアセンブリ又はＵＡＶの本体の上面に配置して、上向きの画像キャプチャデバイス（例えば、ＵＡＶ３００の上向きの画像キャプチャデバイス３１４ａ）を保護することができる。
【0109】
保護構造要素８９０は、航空ビークルでの使用に適した耐久性及び軽量である任意の材料又は材料の組合せで製造することができる。例えば、いくつかの実施形態では、保護構造要素８９０は、プラスチック、金属（例えば、アルミニウム）、炭素繊維、合成繊維、又はエポキシ樹脂に埋め込まれた炭素繊維などの何らかの複合材料で作ることができる。使用される実際の材料は、所与の実施形態の性能要件に依存する。保護構造要素８９０は、選択された材料に適した任意の製造プロセスを使用して製造することができる。例えば、プラスチック材料の場合、保護構造要素８９０は、射出成形、押出成形、回転成形、ブロー成形、３次元印刷、フライス加工、プラスチック溶接、積層、又はそれらの任意の組合せを使用して製造することができる。金属材料の場合、保護構造要素８９０は、機械加工、スタンピング、鋳造、成形、金属射出成形、ＣＮＣ機械加工、又はそれらの任意の組合せを使用して製造することができる。これらは、例示目的のために提供される単なる例示的な材料及び製造プロセスであり、限定として解釈されるべきではない。
【0110】
いくつかの実施形態では、保護構造要素８９０は、ＵＡＶの外面の一部を表すことができる。例えば、ロータハウジング８０４及び／又はロータアーム８０３のいずれかの壁は、例えば図８Ａに示すように、延伸する部分を含むように製造することができる。あるいは、いくつかの実施形態では、保護構造要素８９０は、別個の部品として製造され、例えば、機械的締結具（例えば、クリップ、ねじ、ボルトなど）、接着剤（例えば、接着剤、テープなど）、溶接、又は部品を互いに固定するための任意の他の適切なプロセスを使用して、ＵＡＶの外面に取り付けられてもよい。
【0111】
いくつかの実施形態では、要素８９０と同様の保護構造要素は、ＵＡＶの１つ又は複数の画像キャプチャデバイスのそれぞれに近接して配置されてもよい。これは、例えばＵＡＶが逆さまに着地した場合にそのようなデバイスを地面との接触から、又は天井若しくは橋の下側などのＵＡＶの上の他の表面との接触から保護するための上向きの画像キャプチャデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、保護構造要素８９０は、ＵＡＶに関連する表面と同一平面上に、かつ画像キャプチャデバイスのレンズの周りに設置されたベゼル又はフレームの一部を表すことができる。
【0112】
いくつかの実施形態では、複数の保護構造要素を各画像キャプチャデバイスに配置することができる。例えば、図８Ｂは、上面画像キャプチャデバイス３１４ａの両側に配置された第１の保護構造要素８９１及び第２の保護構造要素８９２を示すＵＡＶ３００の詳細を示す。保護構造要素８９０の実際の配置は、他の実施形態では異なり得る。
【0113】
いくつかの実施形態では、図８Ａに示す要素８９０などの保護構造要素を使用して、そうでなければＵＡＶの本体から延伸し、１つ又は複数の画像キャプチャデバイスの視界を潜在的に遮るアンテナを収容することができる。具体的には、障害物を減らすために、アンテナを保護構造要素内に、又は保護構造要素の死角に配置することができる。例えば、図８Ｃは、図８Ａに示すアセンブリ８１３の詳細を示す。図８Ｃに示すように、アンテナ８９５（点線で示す）は、保護構造要素８９０によって引き起こされる死角にある表面に沿って配置されてもよい。これは既に保護構造要素８９０によって引き起こされる死角であるため、アンテナ８９５を追加しても画像キャプチャデバイス８１４による視界をさらに妨げることはない。
【0114】
いくつかの実施形態では、各画像キャプチャデバイスの１つ又は複数の保護構造要素は、複数の方向の立体視への全体的な影響を低減するように特に配向されてもよい。例えば、少なくとも３つの上向きの画像キャプチャデバイス及び３つの下向きの画像キャプチャデバイスを含むＵＡＶでは、保護構造要素の１つ又は複数は、複数の方向の立体画像キャプチャ（すなわち、３つの画像キャプチャデバイスのうちの少なくとも２つによって）を可能にするように互いに垂直に配置されてもよい。図８Ｄは、図３ＡのＵＡＶ８００と同様の例示的なＵＡＶ３００の上面図を示す。図８Ｄに示すように、ＵＡＶ８００は、複数の上向きの画像キャプチャデバイス８１４ａ、８１４ｂ、及び８１４ｃを含む。画像キャプチャデバイス８１４ａは、第１のロータアーム８１９ａの端部の上面に配置され、画像キャプチャデバイス８１４ｂは、第２のロータアーム８１９ｂの端部の上面に配置され、画像キャプチャデバイス８１４ｃは、ＵＡＶ８００の中央本体８２１の上面に配置される。各画像キャプチャデバイスは、図８Ａの保護構造要素８９０と同様の保護構造要素の対応する対を含む。具体的には、第１の対の保護構造要素８９０ａは画像キャプチャデバイス８１４ａに近接して配置され、第２の対の保護構造要素８９０ｂは画像キャプチャデバイス８１４ｂに近接して配置され、第３の対の保護構造要素８９０ｃは画像キャプチャデバイス８１４ｃに近接して配置されている。
【0115】
特に、第１の対の保護構造要素８９０ａ及び第２の対の保護構造要素８９０ｂは、互いに平行に配置され、第３の対の保護構造要素８９０ｃは、両方の要素８９０ａ及び８９０ｂに対して垂直に配置されている。同様の配置は、図８Ｄには示されていない下向きの画像キャプチャデバイスに近接した保護構造要素にも使用され得る。この配置は、保護構造要素が異なって配置された場合に不明瞭になるであろう複数の方向の立体画像キャプチャを可能にする。例えば、画像キャプチャデバイス８１４ａ及び８１４ｃは、難読化することなく方向８９８の立体画像を一緒に取り込むことができる。同様に、画像キャプチャデバイス８１４ｂ及び８１４ｃは、難読化することなく方向８９９の立体画像を一緒に取り込むことができる。特定の量の障害物は、いくつかの方向では不可避であり得るが、図８Ｄに示す構成は、３つの上向きの画像キャプチャデバイス８１４ａ～ｃの制限を考慮すると、障害物の量を最小にすることができる。ＵＡＶが３つよりも多い又は少ない上向きの画像キャプチャデバイスを有する場合、保護構造要素は、図８Ｄに示すものとは異なるように配置されてもよい。
【0116】
構造ヒートシンク
いくつかの実施形態では、ＵＡＶの中央本体の要素は、（コンピューティング要素から熱を吸収して放散するための）熱ヒートシンクとＵＡＶの本体の構造の一部の両方として動作するように構成及び配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、ＵＡＶの中央本体の要素は、（コンピューティング要素から熱を吸収して放散するための）熱ヒートシンクとＵＡＶの本体の構造の一部の両方として動作するように構成及び配置されてもよい。
【0117】
図９は、ＵＡＶ３００（例えば、図３Ｃに示すように）の斜視図を示す。図９に示すように、ＵＡＶ３００の本体３２１は、互いに締結されて中央本体３２１の構造を形成する１つ又は複数の構造要素９２１を含む。そのような構造要素は、例えば、プラスチック、金属、炭素繊維、又は任意の適切な製造プロセスを使用して任意の適切な材料から作製することができる。
【0118】
特に、ＵＡＶ３００の本体３２１はまた、構造ヒートシンク要素９５０を含む。例示的な実施形態では、この構造ヒートシンク要素９５０は、マグネシウムのプレート、又は発生した熱をコンピューティング要素（例えば、基板３９０に結合されている）から伝導するのに必要な熱特性を有する他の何らかの材料を含む。
【0119】
例示的な実施形態では、構造ヒートシンク要素９５０は、第１の構造要素９２１（例えば、第１の炭素繊維板）を第２の構造要素９２１（例えば、第２の炭素繊維板）に結合する。いくつかの実施形態では、構造ヒートシンク要素９５０は、複数のロータアーム３１９ａ～３１９ｂの各々まで延在するように寸法決めされる。言い換えれば、構造ヒートシンク要素９５０は、ＵＡＶ３００が飛行している間に本体３２１内の撓みを最小限に抑え、それによって複数のロータアーム３１９ａ～ｂ間の任意の相対運動を最小限に抑えるように、複数のロータアーム３１９ａ～ｂ（又は関連する構造要素９２１）の各々を構造的に結合する剛性スラブを形成することができる。複数のロータアーム３１９ａ～ｂの間の相対運動を最小化することは、ナビゲーション画像キャプチャデバイス３１４ａ～ｂがロータアーム３１９ａ～ｂに結合されている場合に有利であり、これは、ナビゲーション画像キャプチャデバイス３１４ａ～ｂのうちの１つ又は複数によってキャプチャされた画像に基づく深度推定値の誤差を防ぐことができるためである。
【0120】
複数の画像キャプチャデバイスに基づく多方向のデジタルパン／ズーム
図１を参照して前述したように、ＵＡＶ１００は、自律航法目的の画像をキャプチャするために通常使用される複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂと、ユーザ画像（例えば、ライブストリームビデオ、記録されたビデオ、静止画像など）をキャプチャするために通常使用される別個の画像キャプチャデバイス１１５と、を含むことができる。複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂは、ＵＡＶ１００の周囲に完全な３６０度のカバレッジを提供するようにＵＡＶ１００の周囲に配置され、画像キャプチャデバイス１１５は比較的狭いＦＯＶを有する。いくつかの実施形態では、ナビゲーション画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂのより広い範囲を利用して、複数の方向でデジタルパン及び／又はズーム機能を提供することができる。例示的な実施形態では、ユーザ画像キャプチャデバイス１１５によってキャプチャされた画像は、ナビゲーション画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂのうちの１つ又は複数からの画像と組み合わせて、ユーザの視点から、ＵＡＶ１００の周りの任意の方向にデジタルパン／ズームを提供することができる。
図１を参照して前述したように、ＵＡＶ１００は、自律航法目的の画像をキャプチャするために通常使用される複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂと、ユーザ画像（例えば、ライブストリームビデオ、記録されたビデオ、静止画像など）をキャプチャするために通常使用される別個の画像キャプチャデバイス１１５と、を含むことができる。複数の画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂは、ＵＡＶ１００の周囲に完全な３６０度のカバレッジを提供するようにＵＡＶ１００の周囲に配置され、画像キャプチャデバイス１１５は比較的狭いＦＯＶを有する。いくつかの実施形態では、ナビゲーション画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂのより広い範囲を利用して、複数の方向でデジタルパン及び／又はズーム機能を提供することができる。例示的な実施形態では、ユーザ画像キャプチャデバイス１１５によってキャプチャされた画像は、ナビゲーション画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂのうちの１つ又は複数からの画像と組み合わせて、ユーザの視点から、ＵＡＶ１００の周りの任意の方向にデジタルパン／ズームを提供することができる。
【0121】
例えば、グラフィカルユーザインターフェース（例えば、モバイルデバイス１０４に提示される）は、ＵＡＶ１００が飛行している間に画像キャプチャデバイス１１５によって取り込まれた画像（例えば、ビデオ）を提示することができる。画像キャプチャデバイス１１５が現在その方向（例えば、ＵＡＶ１００の向きに起因して）を指すことができない場合でも、ユーザが任意の方向に画像をデジタル的にパン及び／又はズームすることを可能にするオプションがＧＵＩに提示される。これは、選択された方向のビューの合成画像を生成するために、ナビゲーション画像キャプチャデバイス１１４ａ～ｂのうちの１つ又は複数によってキャプチャされた画像を用いて画像キャプチャデバイス１１５によってキャプチャされた画像を処理することによって達成することができる。
【0122】
取り外し可能な電池
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは取り外し可能な電池パックを含むことができる。図１０Ａは、ＵＡＶ３００の中央本体３２１の下側に配置された取り外し可能な電池パック１０１０を示すＵＡＶ３００の側面図（例えば、図３Ｅに示すものと同様である）を示す。これは例示的な構成であり、限定として解釈されるべきではない。他の実施形態は、取り外し可能な電池パックを中央本体３２１に対して異なる位置（例えば、上部）に配置してもよい。
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは取り外し可能な電池パックを含むことができる。図１０Ａは、ＵＡＶ３００の中央本体３２１の下側に配置された取り外し可能な電池パック１０１０を示すＵＡＶ３００の側面図（例えば、図３Ｅに示すものと同様である）を示す。これは例示的な構成であり、限定として解釈されるべきではない。他の実施形態は、取り外し可能な電池パックを中央本体３２１に対して異なる位置（例えば、上部）に配置してもよい。
【0123】
図１０Ｂは、電池パック１０１０が取り外された状態のＵＡＶ３００の背面斜視図を示す。図１０Ｂに示すように、中央本体３２１の下面は、電池パック１０１０をＵＡＶ３００の本体３２１に着脱可能に結合するように構成された１つ又は複数の構造要素を含む。図１０Ｂに示す例示的な実施形態では、構造要素は、電池パック１０１０のハウジングを収容し、電池パックが定位置に及び定位置からスライドすることを可能にするように構成された２つのレール１０３０を含む。例えば、図１０Ｃは、電池パックが部分的に定位置にあることを示すＵＡＶ３００の第２の後方斜視図を示す。特に、図１０Ｃに示すように、電池パック１０１０のハウジングは、本体３２１の下側でレール１０３０に沿ってスライドするように成形されている。ユーザは、本体３２１上の１つ又は複数の電気接点１０４０が電池パック１０１０の１つ又は複数の接点（図示せず）に結合するまで、電池パック１０１０を定位置にスライドさせるために圧力を加えることができる。
【0124】
いくつかの実施形態では、磁石を使用して、電池パック１０１０を定位置に保持し、車載構成要素に電気的に結合することができる。例えば、電気接点１０４０は、ＵＡＶ３００が使用されている間、電池パック１０１０を定位置に保持するように構成された磁気カップリングに近接して配置されてもよい。磁気的な結合は、ユーザが少量の力を加えることによって電池パック１０１０を容易に取り外すことを可能にし得る。
【0125】
取り外し可能なペイロード
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、取り外し可能なペイロードに対応するように構成されてもよい。図１１Ａは、例示的なペイロード領域を示すＵＡＶ３００の上面図を示す。図１１Ａに示すように、ペイロード領域１１１０は、ＵＡＶ３００の中央本体３２１の上部にある１つ又は複数の表面を含むことができる。いくつかの実施形態では、ペイロード領域は、ペイロード（図示せず）に着脱可能に結合するように構成された１つ又は複数の構成要素１１２０を含む。構成要素１１２０は、機械的ラッチ、磁石、又はペイロードに着脱可能に結合するための任意の他の適切な手段を含むことができる。図１１Ａは、ＵＡＶ３００の前端に近接した本体３２１の上部に配置された取り外し可能なペイロード領域１１１０を示す。他の実施形態は、例えばＵＡＶ３００の後部に近接して、本体３２１の他の場所に配置されたペイロード取り付け領域を含む。
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、取り外し可能なペイロードに対応するように構成されてもよい。図１１Ａは、例示的なペイロード領域を示すＵＡＶ３００の上面図を示す。図１１Ａに示すように、ペイロード領域１１１０は、ＵＡＶ３００の中央本体３２１の上部にある１つ又は複数の表面を含むことができる。いくつかの実施形態では、ペイロード領域は、ペイロード（図示せず）に着脱可能に結合するように構成された１つ又は複数の構成要素１１２０を含む。構成要素１１２０は、機械的ラッチ、磁石、又はペイロードに着脱可能に結合するための任意の他の適切な手段を含むことができる。図１１Ａは、ＵＡＶ３００の前端に近接した本体３２１の上部に配置された取り外し可能なペイロード領域１１１０を示す。他の実施形態は、例えばＵＡＶ３００の後部に近接して、本体３２１の他の場所に配置されたペイロード取り付け領域を含む。
【0126】
いくつかの実施形態では、ＵＡＶ３００は、取り外し可能なペイロード内の構成要素と通信するための１つ又は複数のインターフェースを含むことができる。例えば、図１１Ｂは、ＵＳＢコネクタ１１２０の形態の例示的なインターフェースを示す。取り外し可能なペイロード内の構成要素（例えば、処理構成要素、無線構成要素、メモリ構成要素など）は、ＵＳＢ接続１１２０を使用してＵＡＶ３００の内部構成要素と通信することができる。他の実施形態は、他のタイプの有線又は無線インターフェースを使用して、内部構成要素を取り外し可能なペイロード内の構成要素と通信可能に結合することができる。
【0127】
無線モジュール
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、無線モジュールを収容するように構成されてもよい。無線モジュールは、ＵＡＶの通信機能を拡張するために利用され得るＲＦ構成要素（例えば、送受信回路、プロセッサ、アンテナ、インターフェースコネクタなど）を含み得る。例えば、集積ＲＦ回路を含まないＵＡＶは、ＲＦ通信機能を提供するために無線モジュールを収容するように構成されてもよい。図１２Ａは、例示的なＵＡＶ３００（例えば、図３Ｈに示すものと同様である）の下面の詳細斜視図を示す。図１２Ａに示すように、ＵＡＶ３００の本体３２１は、無線モジュール１２１０を収容するように構成されてもよい。例示的な実施形態では、無線モジュール１２１０は、全方向性アンテナと、マルチチャネル通信用に構成された無線キャリアＰＣＢＡ１２１２と、ＵＡＶ３００に搭載されたシステムに接続するためのインターフェースコネクタ１２１３と、を含む。無線モジュール１２１０のＲＦ構成要素との通信を容易にするために、信号／電力伝送基板３９０（例えば、プリント回路基板）は、インターフェースコネクタ１２２２、１２２４、及び／又は１２２６などの１つ又は複数のインターフェースコネクタを含むことができる。いくつかの実施形態では、インターフェースコネクタの各々は、異なるタイプ（例えば、ＰＣＢ基板対基板コネクタ、ＵＳＢ、ＲＪモジュラーコネクタなど）であってもよく、少なくとも一方は、無線モジュール１２１０のインターフェースコネクタ１２１３を受け入れるように構成されたタイプである。
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、無線モジュールを収容するように構成されてもよい。無線モジュールは、ＵＡＶの通信機能を拡張するために利用され得るＲＦ構成要素（例えば、送受信回路、プロセッサ、アンテナ、インターフェースコネクタなど）を含み得る。例えば、集積ＲＦ回路を含まないＵＡＶは、ＲＦ通信機能を提供するために無線モジュールを収容するように構成されてもよい。図１２Ａは、例示的なＵＡＶ３００（例えば、図３Ｈに示すものと同様である）の下面の詳細斜視図を示す。図１２Ａに示すように、ＵＡＶ３００の本体３２１は、無線モジュール１２１０を収容するように構成されてもよい。例示的な実施形態では、無線モジュール１２１０は、全方向性アンテナと、マルチチャネル通信用に構成された無線キャリアＰＣＢＡ１２１２と、ＵＡＶ３００に搭載されたシステムに接続するためのインターフェースコネクタ１２１３と、を含む。無線モジュール１２１０のＲＦ構成要素との通信を容易にするために、信号／電力伝送基板３９０（例えば、プリント回路基板）は、インターフェースコネクタ１２２２、１２２４、及び／又は１２２６などの１つ又は複数のインターフェースコネクタを含むことができる。いくつかの実施形態では、インターフェースコネクタの各々は、異なるタイプ（例えば、ＰＣＢ基板対基板コネクタ、ＵＳＢ、ＲＪモジュラーコネクタなど）であってもよく、少なくとも一方は、無線モジュール１２１０のインターフェースコネクタ１２１３を受け入れるように構成されたタイプである。
【0128】
セルフレベリング着陸装置
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、不均一な着陸面上にＵＡＶを直立状態に保つように構成されたセルフレベリング着陸装置を含むことができる。図１２Ｂは、セルフレベリング着陸装置１２６０を備えたＵＡＶ１２５０の２つの図を示す。具体的には、図１２Ｂは、ＵＡＶ１２５０が平坦な平らな表面に着陸した第１の図１２８０ａと、ＵＡＶ１２５０が平坦でない不均一な表面（例えば、サンドバッグ）に着陸した第２の図１２８０ｂと、を示す。
いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、不均一な着陸面上にＵＡＶを直立状態に保つように構成されたセルフレベリング着陸装置を含むことができる。図１２Ｂは、セルフレベリング着陸装置１２６０を備えたＵＡＶ１２５０の２つの図を示す。具体的には、図１２Ｂは、ＵＡＶ１２５０が平坦な平らな表面に着陸した第１の図１２８０ａと、ＵＡＶ１２５０が平坦でない不均一な表面（例えば、サンドバッグ）に着陸した第２の図１２８０ｂと、を示す。
【0129】
図１２Ｃは、図１２Ｂに示されているセルフレベリング着陸装置１２６０の詳細な斜視図を示す。いくつかの実施形態では、セルフレベリング着陸装置１２６０は、着陸脚部１２６１に負荷がかかっていないときは自由に回転するが、負荷がかかったときは受動的に定位置にロックするロックスイベル要素１２６２に結合された複数の着陸脚部１２６１を含む。ロックスイベルは、ＵＡＶ１２５０の本体の底側に結合される。着陸シーケンス中、及びＵＡＶ１２５０の電源が完全にオフになる前に、ロックスイベル１２６２は、すべての脚部が接触するまでＵＡＶ１２５０が水平のままである間に、着陸脚部１２６１が地形と接触し、自由にスイベル回転することを可能にする。ＵＡＶ１２５０のロータがパワーダウンすると、（ＵＡＶ１２５０の重量のために）セルフレベリング着陸装置１２６０に負荷がかかり、それによって着陸スイベル１２６２が定位置にロックされる。
【0130】
図１２Ｄは、ロック解除位置（すなわち、負荷がほとんど又は全く加えられていない状態）にあるセルフレベリング着陸装置１２６０の側断面図を示し、図１２Ｅは、ロック位置（すなわち、全荷重が加えられた状態で）にあるセルフレベリング着陸装置１２６０の側断面図を示す。図１２Ｄ及び図１２Ｅに示すように、セルフレベリング着陸装置１２６０は、上面に加えられた荷重が、ロックスイベル要素１２６２のボール部分１２６３を着陸脚部１２６１の各々に接触させる場合に、定位置に受動的にロックすることができる。いくつかの実施形態では、各着陸脚部１２６１は、ロックスイベル要素１２６２のボール部分１２６３のためのハウジング１２６５に回転可能に結合される。ロックスイベル要素１２６２に加えられる荷重（例えば、ＵＡＶ１２５０が安定しているとき）は、ボール部分１２６３をハウジング１２６５内で下方に移動させ、それによって各着陸脚部１２６１の隣接する表面に接触させる。この接触により、着陸脚部１２６１が軸１２６４を中心にわずかに回転し、それによってボール部分１２６３が定位置にロックされる。ロックは、ＵＡＶ１２５０が離陸するときに負荷が軽減されるにつれて受動的に解除される。
【0131】
図１２Ｂ～図１２Ｅは、三脚（すなわち、３つの着陸脚部１２６１を含む）の形態のセルフレベリング着陸装置１２６０を示すことに留意されたい。これは、例示を目的として提供された単なる例である。他のセルフレベリング着陸装置は、図示されているよりも少ない又は多い着陸装置を含んでもよい。
【0132】
ＵＡＶ－例示的なシステム
図１３は、ＵＡＶ１００，３００，５００，８００などを含む前述の航空ビークルのいずれかの一部であり得る様々な機能システム構成要素を含む例示的なシステム１３００の図を示す。システム１３００は、１つ又は複数の推進システム（例えば、ロータ１３０２及びモータ１３０４）、１つ又は複数の電子速度コントローラ１３０６、飛行コントローラ１３０８、周辺機器インターフェース１３１０、プロセッサ１３１２、メモリコントローラ１３１４、メモリ１３１６（１つ又は複数のコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる）、電力モジュール１３１８、ＧＰＳモジュール１３２０、通信インターフェース１３２２、オーディオ回路１３２４、加速度計１３２６（ジャイロスコープなどの下位構成要素を含む）、ＩＭＵ１３２８、近接センサ１３３０、光センサコントローラ１３３２及び関連する光センサ１３３４、関連するインターフェースデバイス１３３８を有するモバイル・デバイス・インターフェース・コントローラ１３３６、並びに任意の他の入力コントローラ１３４０及び入力デバイス１３４２、例えば、関連するディスプレイデバイスを有するディスプレイコントローラを含むことができる。これらの構成要素は、図１３の矢印によって表されるように、１つ又は複数の通信バス又は信号線を介して通信することができる。
図１３は、ＵＡＶ１００，３００，５００，８００などを含む前述の航空ビークルのいずれかの一部であり得る様々な機能システム構成要素を含む例示的なシステム１３００の図を示す。システム１３００は、１つ又は複数の推進システム（例えば、ロータ１３０２及びモータ１３０４）、１つ又は複数の電子速度コントローラ１３０６、飛行コントローラ１３０８、周辺機器インターフェース１３１０、プロセッサ１３１２、メモリコントローラ１３１４、メモリ１３１６（１つ又は複数のコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる）、電力モジュール１３１８、ＧＰＳモジュール１３２０、通信インターフェース１３２２、オーディオ回路１３２４、加速度計１３２６（ジャイロスコープなどの下位構成要素を含む）、ＩＭＵ１３２８、近接センサ１３３０、光センサコントローラ１３３２及び関連する光センサ１３３４、関連するインターフェースデバイス１３３８を有するモバイル・デバイス・インターフェース・コントローラ１３３６、並びに任意の他の入力コントローラ１３４０及び入力デバイス１３４２、例えば、関連するディスプレイデバイスを有するディスプレイコントローラを含むことができる。これらの構成要素は、図１３の矢印によって表されるように、１つ又は複数の通信バス又は信号線を介して通信することができる。
【0133】
システム１３００は、上述の航空ビークルのいずれかの一部であり得るシステムの一例にすぎない。他の航空ビークルは、システム１３００に示されているよりも多い又は少ない構成要素を含んでもよく、機能ユニットとして２つ以上の構成要素を組み合わせてもよく、又は構成要素の異なる構成又は配置を有してもよい。図１３に示すシステム１３００の様々な構成要素のいくつかは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの両方の組合せで実装されてもよく、１つ又は複数の信号処理及び／又は特定用途向け集積回路を含む。また、航空ビークルは、本開示で説明される革新的な機能を実行するために、モジュール式アドオンデバイス（例えば、輪郭１３９０内の構成要素を含むもの）に結合された市販の航空ビークル（例えば、現在利用可能な遠隔制御ＵＡＶ）を含むことができる。
【0134】
推進システム（例えば、構成要素１３０２～１３０４を含む）は、固定ピッチロータを含んでもよい。推進システムはまた、可変ピッチロータ（例えば、ジンバル機構を用いて）、可変ピッチジェットエンジン、又は力を提供する効果を有する任意の他の推進モードを含むことができる。推進システムは、例えば、電子速度コントローラ１３０６を使用して各ロータの速度を変化させることによって、加えられる推力を変化させることができる。
【0135】
飛行コントローラ１３０８は、入力データ（例えば、画像キャプチャデバイス１３３４からのセンサデータ、自律ナビゲーションシステム１２０からの生成された軌道、又は任意の他の入力）を受信し、データを解釈し、制御コマンドを航空ビークルの推進システム１３０２～１３０６及び／又は空力表面（例えば、固定翼制御面）に出力するように構成されたハードウェア及び／又はソフトウェアの組合せを含むことができる。代替的又は追加的に、飛行コントローラ１３０８は、別の構成要素又はデバイス（例えば、プロセッサ１３１２及び／又は別個のコンピューティングデバイス）によって生成された制御コマンドを受信し、それらの制御コマンドを解釈し、航空ビークルの推進システム１３０２～１３０６及び／又は空力表面（例えば、固定翼制御面）への制御信号を生成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、前述のナビゲーションシステム１２０は、飛行コントローラ１３０８及び／又はシステム１３００の他の構成要素のいずれか１つ又は複数を含むことができる。あるいは、図１３に示す飛行コントローラ１３０８は、例えば、図２に示す飛行コントローラ１６０と同様に、ナビゲーションシステム１２０とは別個の構成要素として存在してもよい。
【0136】
メモリ１３１６は、高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、また、１つ又は複数の磁気ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリデバイス、又は他の不揮発性ソリッドステートメモリデバイスなどの不揮発性メモリを含むことができる。プロセッサ１３１２及び周辺機器インターフェース１３１０などのシステム１３００の他の構成要素によるメモリ１３１６へのアクセスは、メモリコントローラ１３１４によって制御することができる。
【0137】
周辺機器インターフェース１３１０は、システム１３００の入出力周辺機器をプロセッサ１３１２及びメモリ１３１６に結合することができる。１つ又は複数のプロセッサ１３１２は、メモリ１３１６に格納された様々なソフトウェアプログラム及び／又は命令セットをラン又は実行して、ＵＡＶ１００の様々な機能を実行し、データを処理する。いくつかの実施形態では、プロセッサ１３１２は、一般的な中央処理ユニット（ＣＰＵ）、並列処理アプリケーションに特に適したグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）などの専用処理ユニット、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの他のプログラマブル処理ユニット、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのプログラム不可能な処理ユニット、又はこれらの任意の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、周辺機器インターフェース１３１０、プロセッサ１３１２、及びメモリコントローラ１３１４は、単一の集積チップ上に実装されてもよい。いくつかの他の実施形態では、それらは別個のチップ上に実装されてもよい。
【0138】
ネットワーク通信インターフェース１３２２は、多くの場合電磁信号の形態の通信信号の送受信を容易にすることができる。電磁通信信号の送信及び受信は、銅線ケーブル又は光ファイバケーブルなどの物理媒体を介して実行されてもよく、又は例えば無線周波数（ＲＦ）トランシーバを介して無線で実行されてもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク通信インターフェースはＲＦ回路を含み得る。そのような実施形態では、ＲＦ回路は、電気信号を電磁信号に／から変換し、電磁信号を介して通信ネットワーク及び他の通信デバイスと通信することができる。ＲＦ回路は、アンテナシステム、ＲＦトランシーバ、１つ又は複数の増幅器、チューナ、１つ又は複数の発振器、デジタル信号プロセッサ、ＣＯＤＥＣチップセット、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、メモリなどを含むがこれらに限定されない、これらの機能を実行するための周知の回路を含むことができる。ＲＦ回路は、通信ネットワーク（パブリック、プライベート、ローカル、及びワイドエリアを含む）を介したデータの送信及び受信を容易にすることができる。例えば、通信は、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、又はインターネットなどのネットワークのネットワーク上であってもよい。通信は、有線伝送媒体（例えば、イーサネットを介して）又は無線で容易にすることができる。無線通信は、無線セルラ電話ネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及び／又はメトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＭＡＮ）、並びに無線通信の他のモードによるものとすることができる。無線通信は、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）、拡張データＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、広帯域符号分割多元接続（Ｗ－ＣＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、ブルートゥース（登録商標）、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ及び／又はＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ）、ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）、Ｗｉ－ＭＡＸ、又は任意の他の適切な通信プロトコルを含むが、これらに限定されない複数の通信規格、プロトコル、及び技術のいずれかを使用することができる。
【0139】
スピーカ及びマイクロフォン１３５０を含むオーディオ回路１３２４は、周囲の物理的環境と航空ビークルとの間のオーディオインターフェースを提供することができる。オーディオ回路１３２４は、周辺機器インターフェース１３１０からオーディオデータを受信し、オーディオデータを電気信号に変換し、電気信号をスピーカ１３５０に送信することができる。スピーカ１３５０は、電気信号を人間の可聴音波に変換することができる。オーディオ回路１３２４はまた、音波からマイクロフォン１３５０によって変換された電気信号を受信することができる。オーディオ回路１３２４は、電気信号をオーディオデータに変換し、オーディオデータを処理のために周辺機器インターフェース１３１０に送信することができる。オーディオデータは、周辺機器インターフェース１３１０によってメモリ１３１６及び／又はネットワーク通信インターフェース１３２２から取得され、及び／又はそれに送信されてもよい。
【0140】
Ｉ／Ｏサブシステム１３６０は、光センサシステム１３３４、モバイル・デバイス・インターフェース１３３８、及び他の入力／制御デバイス１３４２などの航空ビークルの入出力周辺機器を周辺機器インターフェース１３１０に結合することができる。Ｉ／Ｏサブシステム１３６０は、光センサコントローラ１３３２、モバイル・デバイス・インターフェース・コントローラ１３３６、及び他の入力又は制御デバイス用の他の入力コントローラ１３４０を含むことができる。１つ又は複数の入力コントローラ１３４０は、他の入力又は制御デバイス１３４２との間で電気信号を送受信する。他の入力／制御デバイス１３４２は、物理的ボタン（例えば、押しボタン、ロッカーボタンなど）、ダイヤル、タッチスクリーンディスプレイ、スライダスイッチ、ジョイスティック、クリックホイールなどを含むことができる。
【0141】
モバイル・デバイス・インターフェース・デバイス１３３８は、モバイル・デバイス・インターフェース・コントローラ１３３６と共に、航空ビークルとモバイルデバイス１０４などの他のコンピューティングデバイスとの間のデータの送信を容易にすることができる。いくつかの実施形態によれば、通信インターフェース１３２２は、航空ビークルとモバイルデバイス１０４（例えば、データがＷｉ－Ｆｉネットワークを介して転送される場合）との間のデータの送信を容易にすることができる。
【0142】
システム１３００はまた、様々な構成要素に電力を供給するための電力システム１３１８を含む。電力システム１３１８は、電力管理システム、１つ又は複数の電源（例えば、電池、交流（ＡＣ）など）、充電システム、電力障害検出回路、電力コンバータ又はインバータ、電力状態インジケータ（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））、並びにコンピュータ化された機器における電力の生成、管理、及び分配に関連する任意の他の構成要素を含むことができる。
【0143】
システム１３００はまた、１つ又は複数の画像キャプチャデバイス１３３４を含むことができる。画像キャプチャデバイス１３３４は、ＵＡＶ１００，３００，５００，８００などを含む前述の航空ビークルのいずれかに関連する画像キャプチャデバイスのいずれかと同じであってもよい。図１３は、Ｉ／Ｏサブシステム１３６０内の画像キャプチャコントローラ１３３２に結合された画像キャプチャデバイス１３３４を示す。画像キャプチャデバイス１３３４は、１つ又は複数の光センサを含むことができる。例えば、画像キャプチャデバイス１３３４は、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）フォトトランジスタを含むことができる。画像キャプチャデバイス１３３４の光センサは、１つ又は複数のレンズ（光センサとレンズの組合せは「カメラ」と呼ぶことができる）を介して投射された環境からの光を受け取り、その光を画像を表すデータに変換する。メモリ１３１６に配置された撮像モジュールと連携して、画像キャプチャデバイス１３３４は、画像（静止画像及び／又はビデオを含む）を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１３３４は、単一の固定カメラを含むことができる。他の実施形態では、画像キャプチャデバイス１３４０は、単一の調整可能なカメラ（１つ又は複数の運動軸を有するジンバル機構を使用して調整可能）を含むことができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１３３４は、より広いＦＯＶ（例えば、少なくとも１８０度）を提供する広角レンズを備えたカメラを含むことができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１３３４は、全方向で最大３６０度の視野を提供する複数のカメラのアレイを含むことができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１３３４は、立体視を提供するために、互いに隣接して配置された（本明細書に記載の任意のタイプの）２つ以上のカメラを含むことができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１３３４は、上述のように任意の組合せの複数のカメラを含むことができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイス１３３４のカメラは、少なくとも２つのカメラが航空ビークルの周りの複数の角度で重なり合うＦＯＶを含み、それによって航空ビークルの周りの複数の角度で立体（すなわち、３Ｄ）画像／ビデオキャプチャ及び深度回復（例えば、コンピュータビジョンアルゴリズムを介して）を可能にするように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、航空ビークルは、被写体の画像キャプチャ専用のいくつかのカメラと、ビジュアルナビゲーション（例えば、視覚的慣性オドメトリを介して）用の画像キャプチャ専用の他のカメラと、を含むことができる。
【0144】
ＵＡＶシステム１３００はまた、１つ又は複数の近接センサ１３３０を含むことができる。図１３は、周辺機器インターフェース１３１０に結合された近接センサ１３３０を示す。あるいは、近接センサ１３３０は、Ｉ／Ｏサブシステム１３６０内の入力コントローラ１３４０に結合されてもよい。近接センサ１３３０は、一般に、近接検出、距離測定、ターゲット識別などのためのリモートセンシング技術を含むことができる。例えば、近接センサ１３３０は、レーダ、ソナー、及びＬＩＤＡＲを含むことができる。
【0145】
システム１３００はまた、１つ又は複数の加速度計１３２６を含むことができる。図１３は、周辺機器インターフェース１３１０に結合された加速度計１３２６を示す。あるいは、加速度計１３２６は、Ｉ／Ｏサブシステム１３６０内の入力コントローラ１３４０に結合されてもよい。
【0146】
システム１３００は、１つ又は複数のＩＭＵ１３２８を含んでもよい。ＩＭＵ１３２８は、ジャイロスコープと加速度計（例えば、加速度計１３２６）の組合せを使用してＵＡＶの速度、加速度、向き、及び重力を測定及び報告することができる。
【0147】
システム１３００は、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機１３２０を含み得る。図１３は、周辺機器インターフェース１３１０に結合されたＧＰＳ受信機１３２０を示す。あるいは、ＧＰＳ受信機１３２０は、Ｉ／Ｏサブシステム１３６０内の入力コントローラ１３４０に結合されてもよい。ＧＰＳ受信機１３２０は、地球の周りの軌道にあるＧＰＳ衛星から信号を受信し、（ＧＰＳソフトウェアを使用して）各ＧＰＳ衛星までの距離を計算し、それによって航空ビークルの現在のグローバル位置を特定することができる。
【0148】
いくつかの実施形態では、メモリ１３１６に記憶されたソフトウェアコンポーネントは、オペレーティングシステム、通信モジュール（又は命令セット）、飛行制御モジュール（又は命令セット）、位置特定モジュール（又は命令セット）、コンピュータビジョンモジュール（又は命令セット）、グラフィックモジュール（又は命令セット）、及び他のアプリケーション（又は命令セット）を含むことができる。明確にするために、図１３には、１つ又は複数のモジュール及び／又はアプリケーションが示されていない場合がある。
【0149】
オペレーティングシステム（例えば、Ｄａｒｗｉｎ（商標）、ＲＴＸＣ、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ｕｎｉｘ（商標）、Ａｐｐｌｅ（商標）ＯＳ Ｘ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（商標）、又はＶｘＷｏｒｋｓ（商標）などの組み込みオペレーティングシステム）は、一般的なシステムタスク（例えば、メモリ管理、記憶デバイス制御、電力管理など）を制御及び管理するための様々なソフトウェアコンポーネント及び／又はドライバを含み、様々なハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントとの間の通信を容易にする。
【0150】
通信モジュールは、１つ又は複数の外部ポート１３４４を介した他のデバイスとの通信を容易にすることができ、ネットワーク通信インターフェース１３２２を介したデータ送信を処理するための様々なソフトウェアコンポーネントも含むことができる。外部ポート１３４４（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｆｉｒｅｗｉｒｅなど）は、他のデバイスに直接結合するように、又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮなど）を介して間接的に結合するように適合されてもよい。
【0151】
グラフィックモジュールは、グラフィックデータを処理、レンダリング、及び表示するための様々なソフトウェアコンポーネントを含むことができる。本明細書で使用される場合、「グラフィック」という用語は、テキスト、静止画像、ビデオ、アニメーション、アイコン（ソフトキーを含むユーザ・インターフェース・オブジェクトなど）などを含むがこれらに限定されない、ユーザに表示できる任意のオブジェクトを含むことができる。グラフィックモジュールは、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）１３１２と共に、光センサ１３３４及び／又は近接センサ１３３０によって取り込まれたグラフィックデータをリアルタイムで、又はほぼリアルタイムで処理することができる。
【0152】
グラフィックモジュールの構成要素であり得るコンピュータビジョンモジュールは、グラフィックデータの分析及び認識を提供する。例えば、航空ビークルが飛行している間、コンピュータビジョンモジュールは、グラフィックモジュール（別個の場合）、ＧＰＵ１３１２、及び画像キャプチャデバイス１３３４、並びに／又は近接センサ１３３０と共に、地上に位置する対象物のキャプチャ画像を認識及び追跡することができる。コンピュータビジョンモジュールは、航空ビークルの位置及び／又は向きを更新し、物理的環境を通って計画された軌道に沿って飛行するためのコース補正を提供するために、測位／ナビゲーションモジュール及び飛行制御モジュールとさらに通信することができる。
【0153】
測位／ナビゲーションモジュールは、航空ビークルの位置及び／又は向きを決定し、様々なモジュール及び用途（例えば、飛行コントローラ１３０８が使用するためのコマンドを生成するために、飛行制御モジュールに）で使用するためにこの情報を提供することができる。
【0154】
画像キャプチャデバイス１３３４は、画像キャプチャデバイスコントローラ１３３２及びグラフィックモジュールと連携して、画像（静止画像及びビデオを含む）をキャプチャし、それらをメモリ１３１６に格納するために使用され得る。
【0155】
上記の識別されたモジュール及びアプリケーションはそれぞれ、上記の１つ又は複数の機能を実行するための命令セットに対応する。これらのモジュール（すなわち、命令セット）は、別個のソフトウェアプログラム、手順又はモジュールとして実装される必要はなく、したがって、これらのモジュールの様々なサブセットは、様々な実施形態において組み合わされるか、そうでなければ再配置されてもよい。いくつかの実施形態では、メモリ１３１６は、上記で識別されたモジュール及びデータ構造のサブセットを記憶することができる。さらに、メモリ１３１６は、上述していない追加のモジュール及びデータ構造を記憶することができる。
【0156】
例示的なコンピュータ処理システム
図１４は、本開示に記載された少なくともいくつかの動作が実施され得るコンピュータ処理システム１４００の一例を示すブロック図である。例示的なコンピュータ処理システム１４００は、モバイルデバイス１０４又は前述のＵＡＶ１００，３００，５００，８００のいずれかなどを含むがこれらに限定されない前述のデバイスのいずれかの一部であってもよい。処理システム１４００は、１つ又は複数のプロセッサ１４０２（例えば、ＣＰＵ）、メインメモリ１４０６、不揮発性メモリ１４１０、ネットワークアダプタ１４１２（例えば、ネットワークインターフェース）、ディスプレイ１４１８、入力／出力デバイス１４２０、制御デバイス１４２２（例えば、キーボード及びポインティングデバイス）、記憶媒体１４２６を含むドライブユニット１４２４、及び信号生成デバイス１４３０を含むことができ、これらはバス１４１６に通信可能に接続される。バス１４１６は、適切なブリッジ、アダプタ、又はコントローラによって接続された任意の１つ又は複数の別個の物理バス、ポイントツーポイント接続、又はその両方を表す抽象化として示されている。したがって、バス１４１６は、例えば、システムバス、周辺コンポーネント相互接続（ＰＣＩ）バス若しくはＰＣＩ－Ｅｘｐｒｅｓｓバス、ハイパートランスポート若しくは業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、スモール・コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）バス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＩＣ（Ｉ２Ｃ）バス、又は電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）標準１３９４バス（「Ｆｉｒｅｗｉｒｅ」とも呼ばれる）を含むことができる。バスはまた、スイッチングファブリック、ネットワークポート、ツールポートなどのネットワーク機器の構成要素間でデータパケット（例えば、全二重又は半二重ワイヤを介して）を中継する役割を担うことができる。
図１４は、本開示に記載された少なくともいくつかの動作が実施され得るコンピュータ処理システム１４００の一例を示すブロック図である。例示的なコンピュータ処理システム１４００は、モバイルデバイス１０４又は前述のＵＡＶ１００，３００，５００，８００のいずれかなどを含むがこれらに限定されない前述のデバイスのいずれかの一部であってもよい。処理システム１４００は、１つ又は複数のプロセッサ１４０２（例えば、ＣＰＵ）、メインメモリ１４０６、不揮発性メモリ１４１０、ネットワークアダプタ１４１２（例えば、ネットワークインターフェース）、ディスプレイ１４１８、入力／出力デバイス１４２０、制御デバイス１４２２（例えば、キーボード及びポインティングデバイス）、記憶媒体１４２６を含むドライブユニット１４２４、及び信号生成デバイス１４３０を含むことができ、これらはバス１４１６に通信可能に接続される。バス１４１６は、適切なブリッジ、アダプタ、又はコントローラによって接続された任意の１つ又は複数の別個の物理バス、ポイントツーポイント接続、又はその両方を表す抽象化として示されている。したがって、バス１４１６は、例えば、システムバス、周辺コンポーネント相互接続（ＰＣＩ）バス若しくはＰＣＩ－Ｅｘｐｒｅｓｓバス、ハイパートランスポート若しくは業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、スモール・コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）バス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＩＣ（Ｉ２Ｃ）バス、又は電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）標準１３９４バス（「Ｆｉｒｅｗｉｒｅ」とも呼ばれる）を含むことができる。バスはまた、スイッチングファブリック、ネットワークポート、ツールポートなどのネットワーク機器の構成要素間でデータパケット（例えば、全二重又は半二重ワイヤを介して）を中継する役割を担うことができる。
【0157】
メインメモリ１４０６、不揮発性メモリ１４１０、及び記憶媒体１４２６（「機械可読媒体」とも呼ばれる）は単一の媒体であるように示されているが、「機械可読媒体」及び「記憶媒体」という用語は、１つ又は複数の命令セット１４２８を記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型若しくは分散型データベース、並びに／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むと解釈されるべきである。「機械可読媒体」及び「記憶媒体」という用語はまた、コンピューティングシステムによる実行のための命令セットを記憶、符号化、又は搬送することができ、コンピューティングシステムに現在開示されている実施形態の方法論のうちの任意の１つ又は複数を実行させる任意の媒体を含むと解釈されるべきである。
【0158】
一般に、本開示の実施形態を実施するために実行されるルーチンは、オペレーティングシステム又は特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、又は「コンピュータプログラム」と呼ばれる命令のシーケンスの一部として実施されてもよい。コンピュータプログラムは、典型的には、コンピュータ内の様々なメモリ及び記憶デバイスに様々な時点で設定され、１つ又は複数の処理ユニット又はプロセッサ１４０２によって読み取られ実行されると、処理システム１４００に、本開示の様々な態様を含む要素を実行する動作を実行させる、１つ又は複数の命令（例えば、命令１４０４、１４０８、１４２８）を含む。
【0159】
さらに、実施形態は、完全に機能するコンピュータ及びコンピュータシステムの文脈で説明されているが、当業者は、様々な実施形態が様々な形態のプログラム製品として配布されることが可能であり、本開示が、実際に配布を行うために使用される特定の種類の機械又はコンピュータ可読媒体に関係なく、等しく適用されることを理解するであろう。
【0160】
機械可読記憶媒体、機械可読媒体、又はコンピュータ可読（記憶）媒体のさらなる例は、揮発性及び不揮発性メモリデバイス１４１０、フロッピー及び他のリムーバブルディスク、ハードディスクドライブ、光ディスク（例えば、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））などの記録可能型媒体、並びにデジタル及びアナログ通信リンクなどの伝送型媒体を含む。
【0161】
ネットワークアダプタ１４１２は、コンピュータ処理システム１４００が、コンピュータ処理システム１４００及び外部エンティティによってサポートされる任意の既知の及び／又は便利な通信プロトコルを介して、ネットワーク機器などのコンピュータ処理システム１４００の外部にあるエンティティとネットワーク１４１４内のデータを仲介することを可能にする。ネットワークアダプタ１４１２は、ネットワークアダプタカード、無線ネットワーク・インターフェース・カード、ルータ、アクセスポイント、無線ルータ、スイッチ、多層スイッチ、プロトコルコンバータ、ゲートウェイ、ブリッジ、ブリッジルータ、ハブ、デジタルメディア受信機、及び／又はリピータのうちの１つ又は複数を含むことができる。
【0162】
ネットワークアダプタ１４１２は、いくつかの実施形態では、コンピュータネットワーク内のデータへのアクセス／プロキシデータに対する許可を管理及び／又は処理し、異なるマシン及び／又はアプリケーション間の様々なレベルの信頼を追跡することができるファイアウォールを含むことができる。ファイアウォールは、例えば、これらの様々なエンティティ間のトラフィックの流れ及びリソース共有を調整するために、特定のセットのマシンとアプリケーションとの間、マシン間、及び／又はアプリケーション間の所定のセットのアクセス権を実施することができるハードウェア及び／又はソフトウェアコンポーネントの任意の組合せを有する任意の数のモジュールとすることができる。ファイアウォールは、例えば、個人、マシン、及び／又はアプリケーションによるオブジェクトのアクセス及び操作権、並びに許可権が存在する状況を含む許可を詳述するアクセス制御リストをさらに管理及び／又はアクセスすることができる。
【0163】
上述したように、ここで紹介された技術は、例えば、ソフトウェア及び／又はファームウェアでプログラムされたプログラム可能回路（例えば、１つ又は複数のマイクロプロセッサ）によって、完全に専用ハードワイヤード（すなわち、プログラム不可能である）回路で、又は組み合わせて、又はそのような形態で実装されてもよい。専用回路は、例えば、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの形態であり得る。
【0164】
上記の実施形態のいずれも、他の実施形態と組み合わせることができることに留意されたいが、上記で別段に述べられ得る範囲、あるいは任意のそのような実施形態が機能及び／又は構造において相互に排他的であり得る範囲を除く。
【0165】
本発明を特定の例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内で修正及び変更を加えて実施することができることが認識されるであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味でみなされるべきである。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図3K】
【図3L】
【図3M】
【図3N】
【図3O】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】