用于無人飛行器電池能源備用的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于在向無人飛行器(UAV)上的至少一個系統(tǒng)提供持續(xù)電力時交換所述UAV上的電池的系統(tǒng)和方法。所述UAV能夠自主地識別能量供應(yīng)站并降落在所述能量供應(yīng)站上。所述UAV可從所述能量供應(yīng)站起飛和/或降落在所述能量供應(yīng)站上。所述UAV可與所述能量供應(yīng)站通信。所述能量供應(yīng)站可存儲供無人飛行器使用的電池以及對所述電池充電。所述UAV和/或所述能量供應(yīng)站可具有備用能源以為所述UAV提供持續(xù)電力。
【專利說明】
用于無人飛行器電池能源備用的系統(tǒng)及方法
【背景技術(shù)】
[0001]飛行器，如無人飛行器(UAV)，可以用于執(zhí)行軍事和民事應(yīng)用的監(jiān)測、偵查和探索任務(wù)。這些飛行器可以攜帶用于執(zhí)行特定功能的搭載物。
[0002]傳統(tǒng)的無人飛行器設(shè)計通常遭受一些不足。舉例來說，無人飛行器的特定電氣部件(如控制器或慣性測量單元)在部件斷電時可能丟失數(shù)據(jù)。無人飛行器可由機(jī)載可再充電電池來供電。在一些情形下，電池可以從無人飛行器移除，以進(jìn)行再充電或換成另一電池。當(dāng)電池被移除時，電氣部件斷電，斷電可導(dǎo)致電氣部件中的數(shù)據(jù)丟失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]存在如下需求:連續(xù)地向無人飛行器的特定電氣部件提供電力以防止數(shù)據(jù)丟失。存在如下的另外需求:在無人飛行器的電池因再充電或換成另一電池而被移除的同時提供電力。電池可任選地移除以為無人飛行器重新加載能量，如此可任選地為無人飛行器提供擴(kuò)大的行程范圍。當(dāng)無人飛行器用于快遞物品、向環(huán)境噴霧或者巡邏或掃描一個區(qū)域時，擴(kuò)大的行程范圍特別有用。自動化或半自動化的電池充電站可以很方便地允許無人飛行器上的電池壽命被重新加載。無人飛行器上的電池壽命可通過對無人飛行器的機(jī)載電池進(jìn)行再充電或者將機(jī)載電池?fù)Q成另一電池來重新加載。在給無人飛行器的機(jī)載電池再充電的過程中，系統(tǒng)可能沒有電力。斷電可導(dǎo)致通過無人飛行器的機(jī)載傳感器采集到的數(shù)據(jù)丟失。所述數(shù)據(jù)可包括存儲在無人飛行器的控制器或慣性測量單元上的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)對于無人飛行器的導(dǎo)航或其它功能可能有用。能夠在電池再充電的過程中向無人飛行器提供持續(xù)電力的系統(tǒng)可能有優(yōu)勢。
[0004]本發(fā)明的一個方面可包括一種無人飛行器，所述無人飛行器包括:動力單元，用于使所述無人飛行器移動；以及電力單元，所述電力單元包括:第一電池，用于為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)耗電單元供電，其中所述電力單元以在(a)第一模式與(b)第二模式之間切換，在所述第一模式下，所述第一電池向(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元提供電力，在所述第二模式下，第二電池向所述耗電單元提供電力，但不向所述動力單元提供電力。
[0005]在一些實(shí)施方式中，所述無人飛行器可具有包括一個或多個旋翼的動力單元，所述旋翼用于為所述無人飛行器產(chǎn)生升力。所述無人飛行器可具有耗電單元，其中所述耗電單元為以下各項中的一項或多項:全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器、運(yùn)動傳感器、慣性測量單元傳感器、距離傳感器和/或圖像傳感器。當(dāng)所述無人飛行器停留在表面上時，所述電力單元可切換到所述第二模式。所述電力單元可用于在所述第一電池被從所述無人飛行器移除之前或在移除的同時，從所述第一模式切換到所述第二模式，并且同時向所述耗電單元提供持續(xù)的電力。所述電力單元可用于在所述第一電池被連接到所述無人飛行器且準(zhǔn)備提供電力時，從所述第二模式切換到所述第一模式。當(dāng)所述無人飛行器不使用所述動力單元時，所述電力單元可切換到所述第二模式。所述電力單元可用于在所述第一電池的電壓降到所述第二電池的電壓以下時，在所述第一模式與所述第二模式之間切換。所述電力單元可包括阻止電流從所述第二電池流到所述耗電單元的單向二極管。所述單向二極管可具有朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端。所述電力單元可包括電氣開關(guān)，所述電氣開關(guān)在所述第一模式和所述第二模式期間處于閉合位置，以及在所述無人飛行器斷電時處于打開位置。
[0006]在一些情形下，所述無人飛行器可具有介于所述第一電池與所述第二電池之間的充電控制單元，其中所述充電控制單元用于控制所述第一電池對所述第二電池的充電。
[0007]在一些情形下，所述第一電池在所述第二模式期間可不提供電力。所述第一電池在所述第二模式期間可與所述無人飛行器斷開連接。所述第一電池在所述第一模式期間可電連接到第二電池。所述第一電池用于提供的電壓功率低于所述第一電池提供的電壓功率。
[0008]本發(fā)明的方面還可包括一種向無人飛行器提供能量的方法，所述方法包括:用第一電池為所述無人飛行器的(I)動力單元和(2)耗電單元供電；用第二電池為所述無人飛行器的所述耗電單元供電，但不用所述第二電池為所述動力單元供電；不再用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電。
[0009]在一些情形下，所述動力單元包括一個或多個旋翼，所述旋翼用于為所述無人飛行器產(chǎn)生升力。所述無人飛行器可停留在表面上，此時不再用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電。所述無人飛行器可處于飛行中，此時用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電。
[0010]所述能量供應(yīng)站可包括用于將所述第一電池與所述無人飛行器斷開連接的電池更換件。
[0011 ]在一些情形下，所述方法還可包括:在用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電的同時，對所述第二電池充電。所述方法還可包括:在所述無人飛行器處于飛行中時，用所述第一電池對所述第二電池充電。所述電力單元可包括阻止電流從所述第二電池流到所述耗電單元的單向二極管。所述單向二極管可具有朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端。所述第二電池可用于提供的電壓低于所述第一電池提供的電壓。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可提供一種向無人飛行器提供能量的方法。所述方法可包括:用第一電池為所述無人飛行器的(I)動力單元和(2)耗電單元供電；用所述第一電池對第二電池充電；用所述第二電池為所述無人飛行器的所述耗電單元供電；不再用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電。當(dāng)所述無人飛行器處于飛行中時，所述第二電池可提供電荷到第一電池。
[0013]所述動力單元可包括一個或多個旋翼，所述旋翼配置用于為所述無人飛行器產(chǎn)生升力。
[0014]所述無人飛行器可停留在表面上，此時不再用所述第一電池為所述無人飛行器的
(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電。所述表面可為能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域，所述能量供應(yīng)站用于對所述第一電池再充電和/或?qū)⑺龅谝浑姵負(fù)Q成另一電池。
[0015]在一些情形下，所述能量供應(yīng)站可包括用于將所述第一電池與所述無人飛行器斷開連接的電池更換件。
[0016]所述方法還可包括:在用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述控制器和/或所述慣性測量單元供電的同時，對所述第二電池充電。
[0017]所述電力單元可包括阻止電流從所述第二電池流到所述耗電單元的單向二極管。所述單向二極管包括朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端。
[0018]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明可包括一種向無人飛行器提供持續(xù)電力供應(yīng)的方法。所述方法可包括:提供無人飛行器，所述無人飛行器連接到向所述無人飛行器提供電力的電池;將所述電池從所述無人飛行器斷開連接，使所述電池不再向所述無人飛行器提供電力；在所列(b)項的所述斷開連接之前或同時，使用電力單元向所述無人飛行器提供電力，從而使所述無人飛行器在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前、期間及之后保留有電力。
[0019]所述方法還可包括:由能量供應(yīng)站的無人飛行器著陸區(qū)域為所述無人飛行器提供支撐。所述方法還可包括:使用電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。所述方法還可包括:將另一電池連接到所述無人飛行器，其中所述另一電池用于在連接到所述無人飛行器后即向所述無人飛行器提供電力。所述另一電池可使用電池更換件而連接到所述無人飛行器，所述電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。所述方法還可包括:在當(dāng)將所述電池與所述無人飛行器斷開連接時對所述電池充電之后，使用所述電池更換件將所述電池連接到所述無人飛行器。所述另一電池在連接到所述無人飛行器時的電荷水平高于所述電池在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時的電荷水平。
[0020]所述電池更換件可為所述能量供應(yīng)站的部分。在一些情形下，所述電池更換件可為機(jī)械臂。
[0021]所述無人飛行器可為能夠垂直地從能量供應(yīng)站起飛的旋翼飛機(jī)。所述無人飛行器可為能夠垂直地降落在所述能量供應(yīng)站上的旋翼飛機(jī)。
[0022]所述無人飛行器著陸區(qū)域可包括用于幫助所述無人飛行器著陸的可見標(biāo)識。所述可見標(biāo)識可為發(fā)光二極管(LED)燈或圖像。
[0023]在一些情形下，所述能量供應(yīng)站可為便攜式的。
[0024]所述方法還可包括:從可移動電池存儲單元移除所述另一電池，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在被連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。所述方法還可包括:在沒有電池連接到所述無人飛行器的整個期間，使用所述電力單元向所述無人飛行器提供電力。所述方法還可包括:在將所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前，將所述電力單元連接到所述無人飛行器。
[0025]所述電力單元可為來自電能來源的電線。所述電能來源可為可再生能量產(chǎn)生電源。所述電能來源可為電力網(wǎng)。所述電力單元可為另一電池。所述另一電池可裝載在支撐所述無人飛行器的能量供應(yīng)站上。所述另一電池可裝載在所述無人飛行器上。
[0026]在一些實(shí)施方式中，所述無人飛行器可具有不超過10cm的最大尺寸。所述無人飛行器可包括凹陷區(qū)域，所述電池被移到所述凹陷區(qū)域中以與所述無人飛行器斷開連接。所述無人飛行器可包括凹陷區(qū)域，所述電池被插入到所述凹陷區(qū)域中，從而耦連接到所述無人飛行器且向所述無人飛行器提供電力。所述電池或所述另一電池可用于插入到所述凹陷區(qū)域中，從而連接到所述無人飛行器，并且在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之后，向所述無人飛行器提供電力。
[0027]所述電池可在可移動電池存儲單元中，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。
[0028]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明可包括一種無人飛行器能量供應(yīng)站，所述能量供應(yīng)站可包括:無人飛行器著陸區(qū)域，用于在無人飛行器停留在所述站上時支撐所述無人飛行器，所述無人飛行器連接到向所述無人飛行器提供電力的電池；電池更換件，用于將所述電池與所述無人飛行器斷開連接，以使得所述電池不再向所述無人飛行器提供電力；電力單元，用于在所述斷開連接之前或同時，向所述無人飛行器提供電力，從而使所述無人飛行器在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前、期間及之后保留有電力。
[0029]所述無人飛行器能量供應(yīng)站還可包括支架，以使所述無人飛行器處于所述能量供應(yīng)站的所述無人飛行器著陸區(qū)域上。所述能量供應(yīng)站還可包括電池更換件。所述電池更換件可為所述能量供應(yīng)站的部分。所述電池更換件可為機(jī)械臂。
[0030]所述無人飛行器可為能夠垂直地從能量供應(yīng)站起飛的旋翼飛機(jī)。所述無人飛行器可為能夠垂直地降落在所述能量供應(yīng)站上的旋翼飛機(jī)。
[0031]所述無人飛行器著陸區(qū)域可包括用于幫助所述無人飛行器著陸的可見標(biāo)識。所述可見標(biāo)識可為發(fā)光二極管燈或圖像。
[0032]在一些情形下，所述能量供應(yīng)站可為便攜式的。
[0033]所述無人飛行器能量供應(yīng)站還可包括到所述無人飛行器的另一電池，其中所述另一電池用于在連接到所述無人飛行器后即向所述無人飛行器提供電力。所述另一電池可使用電池更換件而連接到所述無人飛行器，所述電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。所述另一電池在連接到所述無人飛行器時的電荷水平可高于所述電池在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時的電荷水平。所述無人飛行器能量供應(yīng)站還可包括可移動電池存儲單元，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。
[0034]在某些情況下，所述能量供應(yīng)站還可包括電力單元，用于在沒有電池連接到所述無人飛行器的整個期間，向所述無人飛行器提供電力。所述電力單元可為來自電能來源的電線。所述電能來源可為可再生能量產(chǎn)生電源。所述電能來源可為電力網(wǎng)。所述電力單元可為另一電池。所述另一電池可裝載在支撐所述無人飛行器的所述能量供應(yīng)站上。所述另一電池可裝載在所述無人飛行器上。
[0035]在一些情形下，所述無人飛行器可具有不超過10cm的最大尺寸。所述無人飛行器可包括凹陷區(qū)域，所述電池被移到所述凹陷區(qū)域中以與所述無人飛行器斷開連接。所述無人飛行器可包括凹陷區(qū)域，所述電池被插入到所述凹陷區(qū)域中，從而連接到所述無人飛行器且向所述無人飛行器提供電力。所述電池或所述另一電池可用于插入到所述凹陷區(qū)域中，從而連接到所述無人飛行器，并且在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之后，向所述無人飛行器提供電力。
[0036]所述電池可處于可移動存儲單元中，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。
[0037]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明可包括一種無人飛行器能量供應(yīng)站，所述能量供應(yīng)站可包括:無人飛行器著陸區(qū)域，用于在無人飛行器停留在所述能量供應(yīng)站上時，支撐所述無人飛行器，所述無人飛行器連接到(I)向所述無人飛行器提供電力的電池和(2)在所述電池未連接到所述無人飛行器時向所述無人飛行器提供電力的備用電源；以及電池更換件，用于將所述電池與所述無人飛行器斷開連接，以使得所述電池不再向所述無人飛行器提供電力，且所述備用電源用于在所述斷開連接之前或同時，向所述無人飛行器提供電力，從而使所述無人飛行器在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前、期間及之后保留有電力。
[0038]所述備用電源可為裝載在所述無人飛行器上的另一電池。所述備用電源可為裝載在所述無人飛行器上的可再生能量產(chǎn)生電源。
[0039]所述無人飛行器能量供應(yīng)站還可包括支架，以使所述無人飛行器處于所述能量供應(yīng)站的所述無人飛行器著陸區(qū)域上。所述能量供應(yīng)站還可包括電池更換件。所述電池更換件可為所述能量供應(yīng)站的部分。所述電池更換件可為機(jī)械臂。
[0040]所述無人飛行器可為能夠垂直地從能量供應(yīng)站起飛的旋翼飛機(jī)。所述無人飛行器可為能夠垂直地降落在所述能量供應(yīng)站上的旋翼飛機(jī)。
[0041]所述無人飛行器著陸區(qū)域可包括用于幫助所述無人飛行器著陸的可見標(biāo)識。所述可見標(biāo)識可為發(fā)光二極管燈或圖像。
[0042]在一些情形下，所述能量供應(yīng)站可為便攜式的。
[0043]所述無人飛行器能量供應(yīng)站還可包括連接到所述無人飛行器的另一電池，其中所述另一電池用于在連接到所述無人飛行器后即向所述無人飛行器提供電力。所述另一電池可使用電池更換件而連接到所述無人飛行器，所述電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。所述另一電池在連接到所述無人飛行器時的電荷水平可高于所述電池在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時的電荷水平。所述無人飛行器能量供應(yīng)站還可包括可移動電池存儲單元，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。
[0044]在某些情況下，所述能量供應(yīng)站還可包括電力單元，用于在沒有電池連接到所述無人飛行器的整個期間，向所述無人飛行器提供電力。所述電力單元可為來自電能來源的電線。所述電能來源可為一可再生能量產(chǎn)生電源。所述電能來源可為一電力網(wǎng)。所述電力單元可為另一電池。所述另一電池可裝載在支撐所述無人飛行器的所述能量供應(yīng)站上。所述另一電池可裝載在所述無人飛行器上。
[0045]在一些情形下，所述無人飛行器可具有不超過10cm的最大尺寸。所述無人飛行器可包括凹陷區(qū)域，所述電池被移到所述凹陷區(qū)域中以與所述無人飛行器斷開連接。所述無人飛行器可包括凹陷區(qū)域，所述電池被插入到所述凹陷區(qū)域中，從而連接到所述無人飛行器且向所述無人飛行器提供電力。所述電池或所述另一電池可用于插入到所述凹陷區(qū)域中，從而連接到所述無人飛行器，并且在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之后，向所述無人飛行器提供電力。
[0046]所述電池可在可移動電池存儲單元中，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。
[0047]在另一情形下，本發(fā)明可包括一種向無人飛行器提供能量的方法。所述方法可包括:提供無人飛行器，所述無人飛行器連接到用于為所述無人飛行器供電的電池;借助于處理器，評估以下兩者的可靠性:(I)供所述無人飛行器用的第一備用能源，用于在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時為所述無人飛行器供電，和(2)在電池與所述無人飛行器斷開連接時供所述無人飛行器用的第二備用能源;借助于處理器，基于所述評估的可靠性而選擇所述第一備用能源或所述第二備用能源。
[0048]所述方法還可包括:由能量供應(yīng)站的無人飛行器著陸區(qū)域為所述無人飛行器提供支撐。所述方法還可包括:使用所述能量供應(yīng)站的電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。所述第一備用能源可為裝載在所述無人飛行器上的另一電池。對所述第一備用能源而言，較低電量狀態(tài)可對應(yīng)于較低的評估可靠性。所述第二備用能源可為裝載在能量供應(yīng)站上的電力單元，所述能量供應(yīng)站在所述無人飛行器不在飛行中時支撐所述無人飛行器?？煽啃钥苫谒鲭娏卧峁┑碾娏﹄S時間變化的一致性來評估。對所述第二備用能源而言，較大不一致性對應(yīng)于較低的評估可靠性。當(dāng)所述第一備用能源的評估可靠性高于所述第二備用能源的評估可靠性時，可選擇所述第一備用能源，且其中當(dāng)所述第二備用能源的評估可靠性高于所述第一備用能源的評估可靠性時，選擇所述第二備用能源。當(dāng)所述第一備用能源為默認(rèn)源時，當(dāng)所述第一備用能源的評估可靠性未降到預(yù)定閾值以下時，選擇所述第一備用能源，且其中當(dāng)所述第二備用能源為默認(rèn)源時，當(dāng)所述第二備用能源的評估可靠性未降到預(yù)定閾值以下時，選擇所述第二備用能源。
[0049]所述方法還可包括:使用電池更換件將所述第二電池與所述無人飛行器斷開連接，所述電池用于在與所述無人飛行器斷開連接時不為所述無人飛行器供電；當(dāng)沒有電池連接到所述無人飛行器時，使用所述選擇的第一備用能源或第二備用能源向所述無人飛行器提供電力。
[0050]通過瀏覽說明書、權(quán)利要求書和附加諸圖，本發(fā)明的其它對象和特征會變得很容易理解。
[0051]引用合并
[0052]本案說明書中所提到的任何公開文獻(xiàn)、專利以及專利申請是以相同范圍合并于本文中，如同每個單一的公開文獻(xiàn)、專利以及專利申請被特定且個別地指明以引用方式合并于本文一樣。
【附圖說明】
[0053]在所附權(quán)利要求書中特別地闡述本發(fā)明的新特征。為了更好地了解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，參考闡述示例性實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述，其中使用本發(fā)明的原理，且在附圖中:
[0054]圖1示出電池充電系統(tǒng)，其包括無人飛行器(供所述系統(tǒng)使用)和能量供應(yīng)站。
[0055]圖2示出能量供應(yīng)站的詳細(xì)示例。
[0056]圖3示出無人飛行器，具有用于容納至少一電池的凹陷區(qū)域。
[0057]圖4示出第一電池系統(tǒng)和第二電池系統(tǒng)的示意圖。
[0058]圖5示出在向無人飛行器提供持續(xù)電力時對無人飛行器上的電池充電或更換電池的程序的流程圖。
[°°59]圖6示出完整的能量供應(yīng)站。
[0060]圖7示出能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域上的著陸引導(dǎo)的示例。
[0061]圖8示出無人飛行器與著陸引導(dǎo)配合的詳細(xì)視圖。
[0062]圖9示出無人飛行器降落在著陸引導(dǎo)上的自修正。
[0063]圖10示出電池存儲傳送裝置(carousel)的示例。
[0064]圖11示出電池存儲容器的示例。
[0065]圖12示出位于著陸區(qū)域下的電池存儲傳送裝置的示例。
[0066]圖13示出用于替換無人飛行器上的電池的可能機(jī)構(gòu)的部件。
[0067]圖14示出用于替換無人飛行器電池的機(jī)械臂夾具的實(shí)施方式。
[0068]圖15示出用于替換無人飛行器電池的機(jī)構(gòu)的詳細(xì)示例。
[0069]圖16示出完整的能量供應(yīng)站的示例。
[0070]圖17提供無人飛行器與能量供應(yīng)站之間的可能通信的流程圖。
[0071]圖18圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的無人飛行器。
[0072]圖19圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可移動物體，其包括載體及和搭載物。
[0073]圖20借助于框圖示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于控制可移動物體的系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0074]在一個實(shí)施方式中，本發(fā)明提供系統(tǒng)、裝置和/或方法，涉及向無人飛行器(UAV)提供持續(xù)電力的機(jī)構(gòu)。對無人飛行器的描述可適用于任何其它類型的無人載運(yùn)工具，或者任何其它類型的可移動物體。對載運(yùn)工具的描述可適用于陸地、地下、水下、水面、航空或者太空的載運(yùn)工具。向無人飛行器提供持續(xù)電力可包括與能量供應(yīng)站的相互作用。所述相互作用可包括在能量供應(yīng)站與無人飛行器之間進(jìn)行對接(docking)。在所述無人飛行器與能量供應(yīng)站分離時和/或在無人飛行器連接到能量供應(yīng)站時，無人飛行器與能量供應(yīng)站之間可進(jìn)行通信。所述無人飛行器可由第一可再充電電池供電，所述第一可再充電電池可在裝載在無人飛行器上時進(jìn)行再充電或在再充電之前從無人飛行器移除。除了第一可再充電電池夕卜，無人飛行器還具有第二電池或次要電源。所述能量供應(yīng)站可將無人飛行器的機(jī)載第一電池或者第二電池?fù)Q成另一電池。所述能量供應(yīng)站可存儲很多電池。所述能量供應(yīng)站可相對于所述無人飛行器移動。所述能量供應(yīng)站可在其從無人飛機(jī)器移除第一電池或者第二電池時向無人飛行器提供電力，以使得無人飛行器持續(xù)地連接到電源。所述能量供應(yīng)站可使用所述能量供應(yīng)站的機(jī)載電池或者可再生能源來向無人飛行器提供電力。
[0075]圖1示出無人飛行器(UAV)的示例，所述無人飛行器與能量供應(yīng)站相關(guān)聯(lián)。所述無人飛行器可著陸在所述能量供應(yīng)站上或者從所述能量供應(yīng)站起飛。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可提供能量供應(yīng)系統(tǒng)100。所述能量供應(yīng)系統(tǒng)可包括無人飛行器101和能量供應(yīng)站102。所述無人飛行器可適應(yīng)識別所述能量供應(yīng)站且與其進(jìn)行通信。
[0076]本文中對無人飛行器101的任何描述可適用于任何類型的可移動物體。對無人飛行器的描述可適用于任何類型的無人的可移動物體(例如，其可以橫越空中、陸地、水中以及空間)。所述無人飛行器可能能夠響應(yīng)來自遙控器的命令。所述遙控器可不連接到所述無人飛行器，但是所述遙控器可以在一定距離內(nèi)與無人飛行器進(jìn)行無線通信。在一些情形下，所述無人飛行器可能能夠自主地或者半自主地操作。所述無人飛行器可能能夠遵循一組預(yù)編程的指令。在一些情形下，所述無人飛行器可通過響應(yīng)來自遙控器的一個或多個命令而半自主地操作，反之，自主地操作。舉例來說，來自遙控器的一個或多個命令可發(fā)起所述無人飛行器根據(jù)一個或多個參數(shù)的一系列自主或半自主動作。
[0077]無人飛行器101可為飛行器。所述無人飛行器可具有一個或多個動力單元，所述動力單元可準(zhǔn)許所述無人飛行器在空中移動。所述一個或多個動力單元可使得所述無人飛行器能夠以一個或多個自由度、兩個或多個自由度、三個或多個自由度、四個或多個自由度、五個或多個自由度、六個或多個自由度移動。在一些情形下，所述無人飛行器可能夠圍繞一個、兩個、三個或者更多的旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線可相互正交。所述旋轉(zhuǎn)軸線在無人飛行器的飛行過程中始終保持相互正交。所述旋轉(zhuǎn)軸線可包括俯仰軸、翻滾軸和/或偏航軸。所述無人飛行器可能夠沿一個或多個維度移動。舉例來說，所述無人飛行器可能夠在由一個或多個旋翼產(chǎn)生的升力作用下向上移動。在一些實(shí)施例中，所述無人飛行器可能夠沿Z軸(其可相對于無人飛行器朝向向上)、X軸和/或Y軸(其可為橫向的)而移動。所述無人飛行器可能夠沿一個、兩個或者三個彼此相互正交的軸線移動。
[0078]無人飛行器101可為旋翼飛機(jī)。在一些情形下，所述無人飛行器可為多旋翼飛行器，其可包括多個旋翼。所述多個旋翼可能夠旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生用于無人飛行器的升力。所述旋翼可為動力單元，所述動力單元可使得所述無人飛行器能夠在空中自由地移動。所述旋翼可以相同的速率旋轉(zhuǎn)和/或可產(chǎn)生相同量的升力或推力。所述旋翼可任選地以不同的速率旋轉(zhuǎn)，以此產(chǎn)生不同量的升力或推力，和/或準(zhǔn)許所述無人飛行器旋轉(zhuǎn)。在一些情形下，一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或者更多的旋翼可提供于無人飛行器上。所述旋翼可被排列，如此使得所述旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。在一些情形下，所述旋翼可具有多個旋轉(zhuǎn)軸線，所述旋轉(zhuǎn)軸線相互之間成任意角，此可影響無人飛行器的運(yùn)動。
[0079]圖2示出能量供應(yīng)系統(tǒng)的可能實(shí)施方式的詳細(xì)示例，所述能量供應(yīng)系統(tǒng)包括無人飛行器201和能量供應(yīng)站202。圖2所示出的無人飛行器201是無人飛行器的示例，無人飛行器可為能量供應(yīng)系統(tǒng)的部分。所示出的無人飛行器可具有多個旋翼203。旋翼203可連接到無人飛行器的主體204，所述主體可包括控制單元、慣性測量單元(MU)、處理器、電池、電源和/或其它傳感器。所述旋翼可通過從所述主體的中心部分分支出的一個或多個臂或者延伸部而連接到所述主體。舉例來說，一個或多個臂可以從無人飛行器的中心部分放射狀地延伸，且可具有在臂的端部處或者附近的旋翼。
[0080]所述無人飛行器可通過降落架205而位于所述能量供應(yīng)站的表面上。所述降落架用于在所述無人飛行器未飛行時支撐所述無人飛行器的重量。所述降落架可包括從無人飛行器延伸出的一個或多個延伸件。所述降落架上的所述延伸件可從所述無人飛行器的一個或多個臂延伸出來，或從所述無人飛行器的中心主體延伸出來。所述降落架的所述延伸件可從一個或多個旋翼的下方或靠近所述一個或多個旋翼延伸出來。所述延伸件可基本上垂直地延伸。
[0081 ] 能量供應(yīng)站202可為電池站。所述能量供應(yīng)站可為地面站。所述能量供應(yīng)站可為電池替換站或電池交換站。所述能量供應(yīng)站可為電池再充電站。所述能量供應(yīng)站可為便攜式的。所述能量供應(yīng)站可能夠由人攜帶。所述能量供應(yīng)站可能夠由人類用單手或者雙手舉起。所述能量供應(yīng)站自身可重構(gòu)或者折疊，從而成為便攜式的。
[0082]能量供應(yīng)站202可具有無人飛行器著陸區(qū)域206。所述能量供應(yīng)站的任何表面可適應(yīng)包括著陸區(qū)域。舉例來說，所述能量供應(yīng)站的頂面可形成著陸區(qū)域。任選地，可提供一個或多個平臺以作為無人飛行器的著陸區(qū)域。所述平臺可包括或不包括任何側(cè)面、天花板或者上蓋。
[0083]所述能量供應(yīng)站202還可包括電池存儲系統(tǒng)。所述電池存儲系統(tǒng)可用于存儲一個或多個電池。所述電池存儲系統(tǒng)可對一個或多個所存儲的電池充電。在圖2示出的示例中，電池存儲系統(tǒng)207示出為在所述著陸區(qū)域206下方。能量供應(yīng)站的另一部件可用于進(jìn)行以下操作的機(jī)構(gòu):從無人飛行器移除電池，和用所述電池存儲系統(tǒng)中的完全或者部分充電的電池替換被移除的電池。
[0084]能量供應(yīng)站202可具有機(jī)載電源208。所述機(jī)載電源可為電池、電容器、發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪機(jī)、水輪機(jī)或者太陽能發(fā)電機(jī)。所述機(jī)載電源可用于在電池被從無人飛行器移除時向無人飛行器提供電力，以使得在將電池?fù)Q成所述電池存儲單元中的完全或部分充電的電池的同時，持續(xù)電力被提供到無人飛行器。任選地，非機(jī)載電源可用于向機(jī)載電源提供電力或者直接向無人飛行器提供電力。非機(jī)載電源的示例可包括公用電網(wǎng)、裝置外的可再生能量產(chǎn)生源或者異地的能量存儲設(shè)施。
[0085]無人飛行器的垂直位置和/或速度可通過維持和/或調(diào)整無人飛行器的一個或多個動力單元的輸出來控制。舉例來說，使無人飛行器的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度增大可幫助使得無人飛行器增加高度或者以更快的速率增加高度。使所述一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度增大可增大旋翼的推力。使無人飛行器的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度減小可幫助使得無人飛行器降低高度或者以更快的速率降低高度。使所述一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度減小可減小所述一個或多個旋翼的推力。在無人飛行器(例如)從能量供應(yīng)站起飛時，可提供到動力單元的輸出可從其先前著陸狀態(tài)增加。當(dāng)無人飛行器降落(例如)在能量供應(yīng)站上時，提供到動力單元的輸出可從其先前飛行狀態(tài)減小。所述無人飛行器用于以基本上垂直的方式起飛和/或著陸在能量供應(yīng)站上。
[0086]所述無人飛行器的橫向位置和/或速度可通過維持和/或調(diào)整到無人飛行器的一個或多個動力單元的輸出來控制。無人飛行器的高度和無人飛行器的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度可影響無人飛行器的橫向移動。舉例來說，無人飛行器可在特定方向上傾斜以在所述方向上移動，并且無人飛行器的旋翼的速度可影響橫向移動的速度和/或移動軌跡。無人飛行器的橫向位置和/或速度可通過改變或者維持無人飛行器的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度來控制。
[0087]無人飛行器101可為小尺寸的。所述無人飛行器可能夠由人舉起和/或攜帶。所述無人飛行器可以被人單手?jǐn)y帶。所述能量供應(yīng)站可具有著陸區(qū)域，其用于為所述無人飛行器提供著陸的空間。無人飛行器尺寸可任選地不超過所述能量供應(yīng)站著陸區(qū)域的寬度。所述無人飛行器尺寸可任選地不超過所述能量供應(yīng)站著陸區(qū)域的長度。
[0088]所述無人飛行器101可具有不超過10cm的最大尺寸(例如，長度、寬度、高度、對角線、直徑)。在一些情形下，所述最大尺寸可小于或等于1mm、5mm、I cm、3cm、5cm、10cm、12cm、I5cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90 cm、95cm、100cm、110cm、120cm、130cm、140cm、150 cm、160 cm、170 cm、180 cm、190 cm、200 cm、220cm、250cm或300cm。任選地，所述無人飛行器的最大尺寸可以大于或等于本文中所描述的所述值中的任一個。無人飛行器的最大尺寸可落在本文中所描述的所述值中的任何兩個值之間的范圍內(nèi)。
[0089]無人飛行器101的重量可以很輕。舉例來說，無人飛行器的重量可小于或等于lmg、5mg、10mg、50mg、100mg、500mg、lg、2g、3g、5g、7g、10g、12g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g、50g、60g、70g、80g、90g、100g、120g、150g、200g、250g、300g、350g、400g、450g、500g、600g、700g、800g、900g、lkg、I.1kg、I.2kg、1.3kg、1.4kg、1.5kg、1.7kg、2kg、2.2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg、5kg、5.5kg、6kg、6.5kg、7kg、7.5kg、8kg、8.5kg、9kg、9.5kg、10kg、Ilkg、12kg、13kg、14kg、15kg、17kg或20kg。無人飛行器的重量可以大于或等于本文中所描述的所述值中的任一個。無人飛行器的重量可落在本文中所描述的所述值中的任意兩個值之間的范圍內(nèi)。
[0090]無人飛行器的一個或多個部件可由電池來供電。舉例來說，整個無人飛行器可由電池來供電，或者僅推進(jìn)單元、控制器、通信單元、慣性測量單元(IMU)和/或其它傳感器可由電池來供電。電池可指單個電池，也可指兩個或者兩個以上電池組成的電池組。電池的示例可包括鋰離子電池、堿性電池、鎳鎘電池、鉛酸電池或鎳金屬氫化物電池。電池可為可丟棄式或可再充電電池。電池的壽命(即，在需要充電前可向無人飛行器提供電力的時間量)是可變化的；電池壽命可至少為I分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘、45分鐘、I小時、2小時、3小時、4小時、5小時或10小時。電池壽命的持續(xù)時間可大于或等于本文中所描述的所述值中的任一個。電池壽命的持續(xù)時間可落在本文中所描述的所述值中的任何兩個值之間的范圍內(nèi)。
[0091]無人飛行器可具有第一電池和第二電池。第一電池可向動力單元和耗電單元提供電力。耗電單元可為非動力單元。耗電單元可為能夠采集和/或存儲信息的一個或多個部件?？赡苄枰蚝碾妴卧峁┏掷m(xù)電力以用于不斷的信息處理、檢索或存儲。耗電單元可為以下各項中的一項或多項:控制器(即控制單元)、通信單元、導(dǎo)航單元、發(fā)射器(例如，光或者音頻發(fā)射器)和/或傳感器。傳感器的示例可包括(但不限于)位置傳感器(例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器，具備三角定位功能的移動裝置發(fā)射機(jī))、視覺傳感器(例如，能夠檢測可見光、紅外線光或紫外線光的成像裝置，如相機(jī))、距離傳感器(例如，超聲波傳感器、激光雷達(dá)、飛行時間相機(jī))、慣性傳感器(例如，加速計、陀螺儀、慣性測量單元(MU))、高度傳感器、壓力傳感器(例如，氣壓計)、音頻傳感器(例如，麥克風(fēng))或場傳感器(例如，磁力計、電磁傳感器)?？墒褂萌魏螖?shù)量和任何組合的傳感器，例如一個、兩個、三個、四個、五個或者更多傳感器。任選地，數(shù)據(jù)可從不同類型(例如，兩種、三種、四種、五種或者更多類型)的傳感器接收。不同類型的傳感器可測量不同類型的信號或信息(例如，位置、朝向、速度、加速度、近距離、壓力等)和/或利用不同類型的測量技術(shù)來獲取數(shù)據(jù)。舉例來說，所述傳感器可包括有源傳感器(例如，產(chǎn)生及測量來自自身源的能量的傳感器)與無源傳感器(例如，檢測可利用能量的傳感器)的任何合適組合。
[0092]第二電池可用于僅向耗電單元提供電力。本文中對控制器或慣性測量單元的描述可適用于任何類型的耗電單元，反之亦然。此處對控制器和/或慣性測量單元或不為控制器和/或慣性測量單元供電或向控制器和/或慣性測量單元提供電力的電池的任何描述可適用于一般或者任何特定類型的耗電單元。無人飛行器可在兩個模式下操作，以使得在第一模式下，第一電池向動力單元和耗電單元提供電力。在第二模式下，第一電池可不向動力單元提供電力，且第二電池僅向耗能單元提供電力。第二模式可要求無人飛行器已降落。第二模式可在動力單元未使用時實(shí)施。第一模式可在第一電池具有充足電量為動力單元供電時及第一電池連接到無人飛行器時實(shí)施。
[0093]電池可通過電連接而連接到無人飛行器從而向無人飛行器提供電力。本文中對電池的任何描述可適用于一個或多個電池。對電池的任何描述可適用于電池組，反之亦然，其中電池組可包括一個或多個電池。電池可串聯(lián)地、并聯(lián)地或以串聯(lián)與并聯(lián)的任何組合進(jìn)行連接?？商峁o人飛行器與無人飛行器的電池或部件之間的電連接。電池的電觸點(diǎn)可接觸無人飛行器的電觸點(diǎn)。無人飛行器在其主體上可具有凹陷區(qū)域以容納第一電池和/或第二電池。圖3示出無人飛行器301的示例，所述無人飛行器具有用于在UAV304的主體中容納第一電池303的凹陷區(qū)域302和用于固持第二電池306的凹陷區(qū)域305。第一電池303可用于向動力單元和耗電單元(例如控制器和/或慣性測量單元)提供電力。第二電池306可用于為耗電單元供電(例如控制器和/或慣性測量單元)供電。任選地，第二電池可用于不向動力單元提供電力。第二電池可向耗電單元提供電力。
[0094]所述凹陷區(qū)域可具有相等或者不等的長度、寬度以及深度。所述凹陷區(qū)域的長度、寬度以及深度的可能值可至少為 1mm、5mm、1cm、3cm、5cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm或100cmo所述第一電池和第二電池的凹陷區(qū)域可具有相同或不同的大小。所述凹陷區(qū)域用于固持一個或多個電池。第一電池可用于插入到凹陷區(qū)域中和從所述凹陷區(qū)域移除。第二電池用于插入到凹陷區(qū)域中和從所述凹陷區(qū)域移除。任選地，第二電池可安裝在凹陷區(qū)域內(nèi)部，且不易從凹陷區(qū)域移除。第一電池可用于在能量供應(yīng)站被替換。第二電池可用于在無人飛行器降落在能量供應(yīng)站時保持處于凹陷區(qū)域中。
[0095]所述凹陷區(qū)域可含有電觸點(diǎn)以將電池連接到無人飛行器電力系統(tǒng)。另外，所述凹陷區(qū)域可包括電連接以與傳感器進(jìn)行通信，所述傳感器可動態(tài)地讀取并記錄電池上的剩余電量。所述凹陷區(qū)域中可包括一個或多個電觸點(diǎn)，這些電觸點(diǎn)可與裝載在無人飛行器上的電池電接觸。所述電觸點(diǎn)在處于所述凹陷區(qū)域內(nèi)時可連接到電池，如果電池被移除，那么所述觸點(diǎn)可與電池斷開連接。
[0096]所述無人飛行器可包括機(jī)載電池系統(tǒng)，所述機(jī)載電池系統(tǒng)可由第一電池和第二電池組成。第一電池為主電源，第二電池為備用電源。在第一電池未連接到所述無人飛行器連接時，例如，在第一電池為了充電而從無人飛行器移除時，第二電池(備用電源)可向無人飛行器提供電力。第一電池可向動力單元和控制器和/或慣性測量單元(MU)提供電力。第二電池用于向控制器和/或慣性測量單元提供電力。無人飛行器可以兩個模式進(jìn)行操作，在第一模式下，第一電池向動力單元和控制器和/或慣性測量單元提供電力。另外，在第一模式下，第一電池可電連接到第二電池，以使得第一電池可對第二電池充電。在無人飛行器處于飛行中時或者在無人飛行器降落后，第一電池可對第二電池充電。在第二模式下，第一電池可不向動力單元提供電力，第二電池可向控制器和/或慣性測量單元提供電力，但是不向動力單元提供電力。第二模式可要求無人飛行器降落。在第二模式操作期間，第一電池不向無人飛行器上的任何系統(tǒng)提供電力，在第二電池向控制器和/或慣性測量單元提供持續(xù)電力時，第一電池可從無人飛行器移除。
[0097]裝載在無人飛行器上的電池系統(tǒng)可在第一模式與第二模式之間切換。所述系統(tǒng)可在第一電池被移除前或者移除時，從第一模式切換到第二模式。所述系統(tǒng)可在第一電池連接到無人飛行器且準(zhǔn)備向無人飛行器提供電力時，從第二模式切換到第一模式。備選地，所述系統(tǒng)可在第一電池未從無人飛行器移除時，從第一模式切換到第二模式，例如，在無人飛行器降落且動力單元被關(guān)閉時，所述系統(tǒng)可切換到第二模式。
[0098]圖4示出裝載在無人飛行器上的優(yōu)選電池或電力系統(tǒng)的示意圖。所述系統(tǒng)具有第一電池401和第二電池402可提供任何另外數(shù)目的電池。第一電池401可為電壓高于第二電池402的電池。第一電池401可直接地向推進(jìn)系統(tǒng)403提供電力。第一電池401可通過包括第一二極管408的電路徑另外向耗電單元404提供電力。所述第一二極管可準(zhǔn)許電流僅沿一個方向流動，例如從第一電池401到耗電單元404。電壓調(diào)節(jié)器模塊(VRM)406可被置于第一電池401與耗電單元404之間的電路中。第二電池402可電連接到耗電單元404。第二電池402可具有第二二極管409，其置于第二電池402與耗電單元404之間的電線上。遠(yuǎn)離第一二極管408的電線與遠(yuǎn)離第二二極管409的電線可相交于點(diǎn)410，并且單獨(dú)的電線可從相交點(diǎn)410繼續(xù)延伸到耗電單元404。開關(guān)405可被置于第二電池402與第二二極管409之間。在工作條件期間，開關(guān)405可保持閉合。
[0099]第一二極管408和第二二極管409可作為控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，從而在第一電池401與第二電池402之間切換。例如，所述第一電池401的電壓可高于所述第二電池402的電壓。在這一情況下，第一二極管408處的電壓和耗電單元404前面的電路中的位置處的電壓可高于第二電池的電壓。電流不能流到第二電池402，這是因為第二二極管409不準(zhǔn)許電流以相交點(diǎn)410到第二電池402的方向流動。只要第一電池401的電壓保持高于第二電池402的電壓，那么就僅有第一電池401可向耗電單元404提供電力。當(dāng)?shù)谝浑姵厣系碾娏炕蛘唠妷汉谋M時，第一電池401的電壓可能會降低，以使得第二電池402可能夠相對于電量耗盡的第一電池401提供更多的電壓。在在這一情況下，第二電池402可向耗電單元404提供電力。在一些實(shí)施方式中，所述第一二極管可具有所述二極管的一側(cè)、與第一電池連通的正極端。所述第一二極管可具有在所述二極管的末端、面向所述耗電單元的負(fù)極端。任選地，所述第二二極管可具有在所述二極管的末端、與第二電池連通的正極端。所述第二二極管可具有在所述二極管的一側(cè)、面向所述耗電單元的負(fù)極端。上述的結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致電流在通過二極管時只可以單向流動。
[0100]圖4示出的電路用于自動地從第一模式切換到第二模式，在第一模式下，第一電池向推進(jìn)系統(tǒng)和耗電單元提供電力，在第二模式下，第二電池僅向耗電單元提供電力，而第一電池不向耗電單元提供電力。在示例中，第一電池可具有高于第二電池的電壓，以使得第一電池可供應(yīng)5.1伏特的連續(xù)電壓到所述耗電單元。第二電池可具有5伏特的電壓。在第一電池能夠供應(yīng)5.1伏特的電壓時，不準(zhǔn)許第二電池向耗電單元提供電力。如果第一電池上的電量耗盡，以使得第一電池不再能夠提供5.1伏特的電壓，例如第一電池僅能夠以給定電量提供4.7伏特電壓時，第二電池可提供比電量耗盡狀態(tài)下的第一電池相對更多的電量。在這一情況下，第二電池可向所述耗電單元提供電力。對第一電池再充電可逆轉(zhuǎn)所描述程序，例如，如果對第一電池再充電，那么第一電池可能能夠提供5.1伏特的持續(xù)電壓，并且所述系統(tǒng)可返回到如下狀況:第一電池向推進(jìn)系統(tǒng)和耗電單元提供電力，而第二電池在第一電池耗盡之前不可向無人飛行器上的部件提供電力。
[0101]在無人飛行器不工作時，第一電池401和第二電池402可與無人飛行器的系統(tǒng)部件斷開電連接，以使得電池在無人飛行器不工作時不向系統(tǒng)部件提供電力。通過打開開關(guān)405，第二電池402可與系統(tǒng)斷開電連接。通過圖中未示出的另一開關(guān)，第一電池401可類似地與系統(tǒng)斷開電連接。
[0102]在另一實(shí)施方式中，圖4示出的系統(tǒng)可在沒有二極管的情況工作。舉例來說，在這一情況下，第一電池可向動力單元403和耗電單元404提供電力。在第一模式下，所述開關(guān)405可打開，以使得第二電池402與耗電單元404電隔離。在第一模式下，第一電池401可向動力單元403和耗電單元404兩者提供電力。第一電池的電壓可高于第二電池的電壓，電壓調(diào)節(jié)器模塊406可包括于所述系統(tǒng)中，用以在第一電池為控制器和/或慣性測量單元供電之前，逐步降低第一電池上的電壓。在第二操作模式下，開關(guān)405可閉合，以使得第二電池電連接到所述耗電單元。
[0103]所述系統(tǒng)可具有處于第一電池與第二電池之間的充電控制單元407。所述充電控制單元407可控制第一電池對第二電池的充電。所述系統(tǒng)還可包括除第一電池和第二電池外的其他電池。另外電池用于成為額外的備用電池。在第一電池和第二電池均耗盡時，可使用另外的備用電池。另外的備用電池可用于提供電量搭配第一電池和第二電池和/或無人飛行器上的部件。本文中所描述的電池系統(tǒng)可在無人飛行器在工作時向無人飛行器提供持續(xù)電力。
[0104]在某些情況下，可在第一電池401與耗電單元404之間提供通信鏈路。與第一電池通信的耗電單元可任選為控制器。第一電池可任選為智能電池。電路控制可發(fā)生。在一些實(shí)施例中，控制器可詢問第一電池關(guān)于其電量狀況，或者第一電池中還有多少剩余電量。第一電池可回應(yīng)控制器并提供信息，所提供的信息可用于確定第一電池的電量狀況或者第一電池中還有多少剩余電量。
[0105]無人飛行器通過能量供應(yīng)站替換電池的方法可包括以下步驟:將無人飛行器著陸在能量供應(yīng)站;使用電力單元向無人飛行器提供電力，以使得無人飛行器在替換電池期間保持有電力；使用能量供應(yīng)站的部件從無人飛行器移除機(jī)載電池;將機(jī)載電池?fù)Q成能量供應(yīng)站處所提供的另一電池;將另一電池連接到無人飛行器；以及使無人飛行器從能量供應(yīng)站起飛。這些步驟的全部或者其中任何一個步驟可為全自動化的或者部分自動化的。
[0106]圖5中用流程圖示出在為無人飛行器持續(xù)供電情況下交換電池的方法的示例。圖5中所描述的步驟可按照示出的步驟發(fā)生，或者所述步驟可無序地發(fā)生。在為無人飛行器持續(xù)供電情況下交換電池的方法包括所有列出的步驟或者所列步驟中的部分步驟。最初，無人飛行器可著陸在能量供應(yīng)站上的著陸區(qū)域上(501)。在無人飛行器著陸后，電量耗盡的電池可由能量供應(yīng)站上的機(jī)構(gòu)移除(503)。在移除電量耗盡的電池前或者同時，來自無人飛行器上或能量供應(yīng)系統(tǒng)上的備用電力系統(tǒng)(例如，裝載在無人飛行器上的第二電池)的電力可向無人飛行器提供電力(502)。在電池被移除后，電量耗盡的電池可存儲在電池存儲單元中。所述電池存儲單元可包括容器用于容納所述電池，所述容器可包括用于提供電量到電池的電連接。電池存儲區(qū)域的示例可為裝載在所述能量供應(yīng)站上的傳送裝置。所述傳送裝置可用于可旋轉(zhuǎn)的運(yùn)走電量耗盡的電池，及與用于將充好電的電池安裝到無人飛行器的機(jī)構(gòu)，放置充好電的電池。在一些示例中，所述機(jī)構(gòu)可為機(jī)械臂。運(yùn)輸充好電的電池到無人飛行器的機(jī)械臂與從無人飛行器移除電量耗盡的電池的機(jī)械臂可為同一機(jī)械臂。在所述傳送裝置旋轉(zhuǎn)之后，機(jī)械臂可將充好電的電池安裝在無人飛行器中(504)。一旦充好電的電池被完全地安裝完成且能夠向無人飛行器提供電力，備用電池即可與無人飛行器斷開連接。最后步驟可為:具有完全滿電的機(jī)載電池的無人飛行器從著陸區(qū)域起飛(506)。
[0107]無人飛行器可與能量供應(yīng)站進(jìn)行通信。舉例來說，無人飛行器可傳輸信息到能量供應(yīng)站，所述傳輸信息是關(guān)于裝載在無人飛行器上的電池的狀態(tài)、當(dāng)前飛行條件、當(dāng)前任務(wù)中剩余的時間或距離、電池規(guī)格、電池溫度、無人飛行器規(guī)格或飛行計劃。在低電量的情況下，無人飛行器可經(jīng)引導(dǎo)著陸于能量供應(yīng)站。如果電池電量過低而不準(zhǔn)許無人飛行器應(yīng)付當(dāng)前任務(wù)或當(dāng)前飛行計劃中剩余的時間或距離，那么無人飛行器可經(jīng)引導(dǎo)著陸于在能量供應(yīng)站。無人飛行器操作參數(shù)，例如能量消耗的期望速度或能量消耗的當(dāng)前速度，可被考慮進(jìn)去。舉例來說，無人飛行器可在相對“低功率”模式下飛行，在所述低功率模式下，一個或多個傳感器可不工作，但是希望在稍后的飛行中，無人飛行器可使用更多的傳感器。能量消耗的預(yù)估增長速度可能影響電池電量耗盡的預(yù)估速度，在確定無人飛行器是否需要降落在能量供應(yīng)站時可考慮以上因素。任選地，在電池電量降到預(yù)定閾值以下時，無人飛行器可經(jīng)引導(dǎo)著陸在能量供應(yīng)站。
[0108]無人飛行器可通過感測標(biāo)示來識別能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域，所述標(biāo)示例如能量供應(yīng)站著陸區(qū)域上可見的凸起圖案、凹陷圖案、圖像、符號、貼花紙、一維條碼、二維條碼或三維條碼、QR碼或燈。所述標(biāo)示可指示能量供應(yīng)站有充好電的電池可利用。舉例來說，所述標(biāo)示可為燈或燈的圖案，燈只有在能量供應(yīng)站有充好電的電池可利用時才可打開。
[0109]無人飛行器可垂直地起飛及著陸在能量供應(yīng)站著陸區(qū)域。著陸區(qū)域可包括凹陷匹配特征以在降落時引導(dǎo)無人飛行器。在無人飛行器著陸在著陸區(qū)域上時，所述匹配特征可降低精準(zhǔn)度的需要。所述凹陷特征可用于與很多種的無人飛行器匹配，備選地，所述匹配特征可特定于單一無人飛行器制造商、單一無人飛行器艦隊或一架特定無人飛行器。
[0110]無人飛行器與能量供應(yīng)站之間的通信可用于使無人飛行器獲得能量供應(yīng)站的大體位置。無人飛行器與能量供應(yīng)站之間的通信可以無線方式進(jìn)行。無人飛行器可使用全球定位系統(tǒng)或其它定位軟件來查找能量供應(yīng)站的位置。全球定位系統(tǒng)或其它定位技術(shù)可用于使無人飛行器到達(dá)能量供應(yīng)站附近。無線通信可使所述無人飛行器達(dá)到感測能量供應(yīng)站的一個或多個部分的范圍內(nèi)。舉例來說，無人飛行器可被帶入到能量供應(yīng)站的視線內(nèi)。著陸區(qū)域標(biāo)示(一個或多個)可進(jìn)一步幫助精確定位能量供應(yīng)站的位置。所述著陸區(qū)域標(biāo)示可作為對無人飛行器可降落的能量供應(yīng)站的確認(rèn)。所述標(biāo)示還可區(qū)分能量供應(yīng)站或能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域與其它物體或者區(qū)域。
[0111 ]所述標(biāo)示在指示無人飛行器在能量供應(yīng)站上的著陸位置方面是有用的。所述標(biāo)示可作為基準(zhǔn)標(biāo)示，用以幫助無人飛行器導(dǎo)航到能量供應(yīng)站上的合適著陸位置。在一些示例中，可提供多個標(biāo)示，所述多個標(biāo)示可幫助無人飛行器著陸在想要位置。在某些情況下，所述無人飛行器也可能希望在與能量供應(yīng)站對接時具有特定方向。在一個示例中，所述標(biāo)示可包括可被無人飛行器辨識的不對稱圖像或代碼。所述基準(zhǔn)標(biāo)示可指示能量供應(yīng)站相對于無人飛行器的方向。因此，所述無人飛行器可能夠在著陸在能量供應(yīng)站上時正確地確定自身的方向。所述標(biāo)示還可指示能量供應(yīng)站相對于無人飛行器的距離。這些標(biāo)示可與無人飛行器的一個或多個其它傳感器分離或者結(jié)合地使用以確定無人飛行器的高度。例如，如果基準(zhǔn)標(biāo)示的大小是已知的，那么無人飛行器與所述標(biāo)示之間的距離可視所述標(biāo)示顯示在無人飛行器傳感器上的大小來測定。
[0112]在一個示例中，所述標(biāo)示可提供于相對于無人飛行器在能量供應(yīng)站上的期望著陸點(diǎn)的特定位置處。所述標(biāo)志可處于相對于能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域上的期望著陸點(diǎn)的特定位置。無人飛行器可能夠非常精確地著陸區(qū)域著陸。所述標(biāo)示可幫助引導(dǎo)無人飛行器到達(dá)精確的期望著陸點(diǎn)。例如，所述標(biāo)示可位于無人飛行器的期望著陸點(diǎn)的中心前面1cm處。無人飛行器可使用所述標(biāo)示來引導(dǎo)無人飛行器到達(dá)精確的著陸點(diǎn)。在一些示例中，可提供多個標(biāo)示。期望的著陸點(diǎn)可置于多個標(biāo)示之間。無人飛行器可使用這些標(biāo)示幫助確定和/或定位無人飛行器在多個標(biāo)示之間的著落點(diǎn)。標(biāo)示之間的距離可幫助無人飛行器測定無人飛行器到達(dá)著陸區(qū)域的距離。
[0113]所述標(biāo)示可提供于能量供應(yīng)站或著陸區(qū)域上的任何地方。所述標(biāo)示可被置于一位置，以使得所述標(biāo)示很容易被辨識。在某些情況下，所述標(biāo)示可提供于能量供應(yīng)站的外部表面上。所述標(biāo)示可包括由能量供應(yīng)站發(fā)射的無線信號。所述信號的源頭可來自于能量供應(yīng)站的外部或內(nèi)部。備選地，能量供應(yīng)站可發(fā)射紅外線和/或紫外線光信號、無線電信號或者音頻信號。
[0114]所述標(biāo)示可定位于無人飛行器可與能量供應(yīng)站對接的地方附近。在一示例中，所述標(biāo)示可被定位于一位置，所述位置相對于無人飛行器著陸在能量供應(yīng)站上的位置的距離小于約 100cm、90cm、80cm、75cm、70cm、65cm、60cm、55cm、50cm、45cm、40cm、35cm、30cm、25cm、20cm、15cm、12cm、10cm、8cm、7cm、6cm、5cm、4cm、3cm、2cm或Icmo
[0115]關(guān)于被檢測到的標(biāo)示的數(shù)據(jù)可提供到一個或多個處理器。所述處理器可裝載在無人飛行器上?；陉P(guān)于檢測到的標(biāo)示的檢測到信息，所述處理器可分別地或共同地產(chǎn)生命令信號。所述命令信號可驅(qū)動無人飛行器的動力單元。例如，在所述檢測到標(biāo)示經(jīng)確定屬于能量供應(yīng)站時，動力單元可被驅(qū)動以使無人飛行器著陸在具有檢測標(biāo)示的能量供應(yīng)站上。檢測標(biāo)示可指示能量供應(yīng)站處的所存儲電池的電量狀態(tài)。例如，如果能量供應(yīng)站具有完全充電的電池可利用，那么檢測標(biāo)示可產(chǎn)生來自所述處理器的使無人飛行器降落的命令。在另一個示例中，如果能量供應(yīng)站沒有充好電的電池可利用，那么檢測標(biāo)示可產(chǎn)生來自所述處理器的繼續(xù)飛行到下一個能量供應(yīng)站的命令。因此，無人飛行器可能夠響應(yīng)所述檢測到標(biāo)示而自主地或者半自主地降落。無人飛行器可能夠在未接收到來自用戶的任何命令或者手動輸入的情況下著陸。
[0116]在一些實(shí)施方式中，裝載在無人飛行器上的傳感器可用于檢測標(biāo)示，并且處理可在無人飛行器上進(jìn)行。一旦無人飛行器已確認(rèn)所述標(biāo)示屬于能量供應(yīng)站，無人飛行器即可能夠在不需要來自能量供應(yīng)站的另外向?qū)Щ蛘咝畔⒌那闆r下自己降落在能量供應(yīng)站上。
[0117]能量供應(yīng)站可包括標(biāo)示，和一個或多個耦合連接部件。能量供應(yīng)站可發(fā)送自身位置信息到無人飛行器。能量供應(yīng)站可具有能夠確定位置信息的定位單元。能量供應(yīng)站可接收來自無人飛行器的關(guān)于無人飛行器的位置和無人飛行器上的電池狀態(tài)的信息。例如，無人飛行器的坐標(biāo)信息，比如全球定位系統(tǒng)坐標(biāo)，可被提供到能量供應(yīng)站。在另一實(shí)施例中，無人飛行器可就無人飛行器上當(dāng)前使用中的電池的電量剩余百分比進(jìn)行通信。能量供應(yīng)站可具有能夠與無人飛行器進(jìn)行通信的通信單元。能量供應(yīng)站可具有能夠識別和/或計算無人飛行器的位置的處理器。進(jìn)一步地，所述能量供應(yīng)站可具有識別和/或計算下一個最近的電池交換站的位置的處理器。例如，無人飛行器可與能量供應(yīng)站進(jìn)行通信，得知所述無人飛行器當(dāng)前機(jī)載電池的剩余電量為18%，能量供應(yīng)站上的處理器可確定到無人飛行器的飛行路徑中的下一個電池交換站的距離，從而判斷無人飛行器是否應(yīng)停下來進(jìn)行再充電，抑或繼續(xù)飛行到下一個能量供應(yīng)站。
[0118]圖6示出能量供應(yīng)站的可能實(shí)施方式。所述能量供應(yīng)站可具有四個基礎(chǔ)部件:電池更換件601、無人飛行器著陸區(qū)域602、電池存儲單元603以及電源604。所述電池更換件可為機(jī)械臂601，其可用于將電池從無人飛行器移除和/或放置充好電的電池在無人飛行器中。在某些情況下，所述機(jī)械臂不僅可從無人飛行器移除電池，而且放置充好電的電池在無人飛行器中。備選地，不同的機(jī)械部件可用于將電池從無人飛行器移除及放置充好電的電池在無人飛行器中。所述機(jī)械臂可具有至少一個、兩個、三個、四個、五個或六個自由度。所述機(jī)械臂可自主地或半自主地移動。
[0119]無人飛行器著陸區(qū)域602可包括很多標(biāo)示，所述標(biāo)示可由即將到達(dá)的無人飛行器唯一地識別。所述著陸區(qū)域可包括被動式著陸引導(dǎo)605。所述被動式著陸引導(dǎo)用于在無人飛行器著陸時與無人飛行器的部件互動，從而引導(dǎo)無人飛行器到最終停留位置。無人飛行器可包括降落架，其可與被動式著陸引導(dǎo)配合且經(jīng)引導(dǎo)到最終停留位置。所述無人飛行器可包括無人飛行器可用來降落的表面。無人飛行器可停留在所述表面上，無人飛行器的所有重量或大部分重量可由被動式著陸引導(dǎo)所承載。
[0120]所述電池存儲單元603可存儲多個電池。所述電池存儲單元可存儲電池且同時對這些存儲的電池充電。所述電池存儲單元可使所述電池相對于彼此移動。所述電池存儲單元可使電池相對于無人飛行器著陸區(qū)域和/或著陸區(qū)域上的無人飛行器移動。使用所述電池存儲單元，多個電池可同時地移動。當(dāng)無人飛行器著陸在能量供應(yīng)站上時，充好電的電池可被置于一位置，以使得機(jī)械臂601可將所述位置上的充好電的電池安裝在無人飛行器上。例如，機(jī)械臂可從無人飛行器上拿下電量耗盡的電池，將所述電池放置到相對于電池存儲單元的特定位置。所述電池存儲單元可接受電量耗盡的電池。所述電池存儲單元可使電池移動，使得不同電池(例如，完全充電的電池)被移動到接受電量耗盡的電池的位置。所述機(jī)械臂可接收不同電池。在某些情況下，所述移動可包括所述電池存儲單元繞軸線的旋轉(zhuǎn)。
[0121]所述電源604可為電池、到分布式電源的連接或機(jī)載可再生能源。機(jī)載可再生能源的示例可包括至少一個風(fēng)輪機(jī)、水輪機(jī)或太陽能發(fā)電機(jī)。在裝載在無人飛行器上的電池被替換為剩余電量比較高的備選電池的同時，所述電源可向無人飛行器提供電力。所述電源可向推進(jìn)系統(tǒng)和控制器和/或慣性測量單元提供電力，或者，所述電源可僅向控制器/慣性測量單元或其它耗電單元提供電力。所述電源可向無人飛行器提供持續(xù)電力。備選地，持續(xù)電力可從裝載在無人飛行器上的備用電源或電池提供到無人飛行器。裝載在無人飛行器上的備用電源的操作方式可類似于圖4中所描述的方法，以使得所述系統(tǒng)可在第一模式和第二模式下工作。在第一模式下，第一電池可向動力單元和控制器和/或慣性測量單元提供電力。在第二模式下，無人飛行器可著陸在能量供應(yīng)站上，并且在第一電池因需充電而被移除并替換為完全或部分充電的電池的同時，第二電池可向控制器和/或慣性測量單元或其它耗電單元提供電力。本文中所描述的電力系統(tǒng)可向無人飛行器上的一個或多個耗電單元提供持續(xù)電力。向這些部件提供持續(xù)電力可能有利，這是因為這些部件可具有在其斷電時可能丟失的設(shè)置和/或數(shù)據(jù)存儲。
[0122]能量供應(yīng)站的無人飛行器著陸區(qū)域可用于包括被動式著陸引導(dǎo)。無人飛行器可具有至少一個突出特征，所述突出特征可與能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域上的對應(yīng)腔相匹配。例如，所述無人飛行器可具有四個圓錐形止擋件，所述止擋件可配合著陸區(qū)域上的四個圓錐形的缺口中。所述突出特征可為發(fā)射臺，所述發(fā)射臺配置用于承受無人飛行器的重量。圖7示出無人飛行器701著陸在能量供應(yīng)站702上，以使得圓錐形止擋件703與著陸區(qū)域上的圓錐形缺口 704配合的示例。在備選實(shí)施方式中，所述止擋件和所述缺口可包括多種其它配合形狀。所述止擋件可由橡膠、塑料、金屬、木材或復(fù)合物制成。所述止擋件的高度和寬度可小于或等于 1臟、5mm、I cm、3cm、5cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm或 100cm。所述缺口可具有對應(yīng)尺寸，以使得所述缺口配合所述止擋件。
[0123]在另一示例中，無人飛行器可包括突起，所述突起與著陸區(qū)域上的缺口并不完全匹配。在這個示例中，無人飛行器可具有突出于無人飛行器底部的特征，所述特征設(shè)計成小于著陸區(qū)域上的缺口。無人飛行器底部上的突出特征可適合所述缺口。在這個配置的特定示例中，無人飛行器可具有突桿，所述著陸區(qū)域可具有圓錐形缺口。一旦著陸，所述突桿可被插入到圓錐形缺口的底部。舉例來說，如果所述突桿碰到缺口的一側(cè)，那么重力可使所述突桿滑入到所述缺口的底部。圖8示出具有已對接無人飛行器802的著陸區(qū)域801的可能實(shí)施方式的詳細(xì)側(cè)視圖(左)和俯視圖(右)，示出了突桿配合到圓錐形缺口803內(nèi)。任選地，所述突桿可為無人飛行器的降落架。在無人飛行器停留在著陸區(qū)域上時，所述突桿可承受無人飛行器的重量。在無人飛行器停留在著陸區(qū)域上時，所述缺口可承受所述突桿和/或無人飛行器的重量。
[0124]所述被動式著陸引導(dǎo)可減少無人飛行器著陸過程中高精度控制的要求。所述被動式著陸引導(dǎo)用于，在無人飛行器靠近站點(diǎn)，但偏離了期望著陸位置時，校正所述無人飛行器。所述被動式著陸引導(dǎo)可在重力作用下使無人飛行器進(jìn)入期望位置。圖9示出了在無人飛行器偏離地靠近站點(diǎn)的情況下，所述被動式著陸引導(dǎo)如何校正無人飛行器的示例。在圖9所示出的示例中，無人飛行器偏右地接近著陸引導(dǎo)(I)。無人飛行器部分地與所述被動式著陸引導(dǎo)匹配，在與所述著陸引導(dǎo)接觸后，無人飛行器可向下滑動到正確位置(2)。在校正無人飛行器到正確著陸位置的這一過程可依靠重力，而無需引入對移動部或額外機(jī)構(gòu)的需求。
[0125]能量供應(yīng)站可包括電池存儲系統(tǒng)。所述電池存儲系統(tǒng)可為傳送裝置。所述電池存儲系統(tǒng)中的電池可為完全充電、部分充電或電量耗盡的。這些電池可連接到電源，從而將這些電池從電量耗盡的狀態(tài)或部分充電的狀態(tài)恢復(fù)到充電完全的狀態(tài)。這些電池在尺寸、形狀和電池類型(例如，鋰離子、鎳鎘)方面可相同。備選地，不同電池尺寸、形狀或類型也可接受。所述電池存儲系統(tǒng)可用于存儲至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45或50個電池。在一些實(shí)施方式中，所述電池系統(tǒng)可存儲電池的數(shù)量少于所描述的數(shù)量中的任一個。所述電池系統(tǒng)可存儲許多電池，電池的數(shù)量可在所描述的值中的任何兩個值之間的范圍內(nèi)。
[0126]所述電池存儲系統(tǒng)可包括每個電池的個別端口。這些端口相對于彼此可移動。多個端口可同時移動。這些端口可繞一軸線順時針、逆時針或者同時在兩個方向上旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線可為水平方向的(例如，平行于基準(zhǔn)面或地面，垂直于重力方向)或為垂直方向的(例如，垂直于基準(zhǔn)面或地面，平行于重力方向)。這些端口可在任意方向上平移。任選地，這些端口可同時平移并旋轉(zhuǎn)。這些端口可具有電連接，所述電連接可連接到處理器從而計量電池上的可用電量，或者所述電連接可連接到電源從而對電池充電。所述電源可在能量供應(yīng)站的上或不在能量供應(yīng)站上。舉例來說，所述電源可為發(fā)電機(jī)、可再充電電池、一次性電池或到分布式電源線的連接。能量供應(yīng)站可永久性地安裝或可臨時地安裝。在臨時能量供應(yīng)站的情況下，所述能量供應(yīng)站可配置成便攜式的且可被用戶攜帶。
[0127]存儲的電池可相對于彼此移動。在一個示例中，這些電池可在傳送裝置上相對于彼此移動。圖10示出供電池存儲系統(tǒng)使用的可能電池傳送裝置1001的示例。圖10中示出的傳送裝置可固持8個電池1002。備選地，可選擇傳送裝置，以使其能夠固持至少4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45或50個電池。所述傳送裝置可用于固持少于本文中所描述的值的電池，或者，所述傳送裝置可用于固持?jǐn)?shù)目在本文中所描述的值中的任何兩個值之間的范圍內(nèi)的電池。傳送裝置上的電池在尺寸、形狀、電壓以及組成物方面可相同。每個電池可存儲于倉1003中。在安裝電池到無人飛行器和從無人飛行器移除電池期間，電池可滑入及滑出所述倉。舉例來說，電池可通過所述倉的側(cè)面開口橫向地滑入及滑出。在存儲期間，電池可鎖入到所述倉中。電池可在無人飛行器上進(jìn)行充電，或者，電池可在所述電池存儲系統(tǒng)中的存儲倉中進(jìn)行充電。所述電池存儲倉可用于通過電觸點(diǎn)提供電荷到電池。圖11示出可能的電池存儲倉1101的示例，電池存儲倉1101具有用于提供電荷到電池的電觸點(diǎn)1102。所述電觸點(diǎn)可連接到在電池外的電源1103。電池可同時被連接到一儀表以確定電池是否已完成充電。所述容器可僅提供足夠電力為存儲的電池充電或部分地充電。所述電池存儲倉可為傳送裝置或其它電池存儲單元的部分。所述電池存儲倉可相對于能量供應(yīng)站的其它部分移動。
[0128]電池傳送裝置可繞軸1004旋轉(zhuǎn)。所述傳送裝置可順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。所述傳送裝置可能夠在順時針及逆時針方向中的任何一個方向上旋轉(zhuǎn)或者僅在一個方向上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)可由例如馬達(dá)的致動器來驅(qū)動。所述致動器可接收來自能量供應(yīng)站上或外的控制器的命令信號，所述命令信號控制所述電池存儲系統(tǒng)的移動。所述傳送裝置可垂直于能量供應(yīng)站1005的底座而配置。例如，所述軸的長度可平行于所述能量供應(yīng)站的底座。備選地，所述傳送裝置可平行于所述能量供應(yīng)站的底座或相對所述能量供應(yīng)站的底座成任何其它角度而定向。圖12示出完整能量供應(yīng)站的可能實(shí)施方式。圖12示出，著陸區(qū)域1201可置于傳送裝置1202上方。所述電池傳送裝置可部分地或完全地被殼體包圍。
[0129]所述電池存儲系統(tǒng)可由致動器驅(qū)使而旋轉(zhuǎn)。所述電池存儲系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)向鎖，使得所述電池存儲器在需要時可被鎖住，從而防止電池存儲器旋轉(zhuǎn)并將其固定在期望位置。所述轉(zhuǎn)向鎖可位于所述傳送裝置的底部、頂部處或者沿著側(cè)面。
[0130]能量供應(yīng)站可包括用于使電池移動的機(jī)構(gòu)。所述機(jī)構(gòu)可為自動化的電池更換件。所述機(jī)構(gòu)可為機(jī)械臂、致動器或者滑輪。所述機(jī)構(gòu)可為機(jī)械升降機(jī)。在一個實(shí)施方式中，用于使電池移動的機(jī)構(gòu)可為機(jī)械臂。機(jī)械臂可具有至少2個自由度。舉例來說，具有2個自由度的機(jī)械臂能夠平行地移動(I)及垂直地移動(2)。向上運(yùn)動和向下運(yùn)動可由線性致動器或任何其它類型的致動器來完成。水平運(yùn)動可由通過致動器驅(qū)動的齒輪齒條機(jī)構(gòu)來完成。水平運(yùn)動可為線性運(yùn)動。水平致動器可安裝于垂直運(yùn)動致動器上，以使得機(jī)械臂可先垂直地運(yùn)動，接著水平地運(yùn)動。任選地，機(jī)械臂可準(zhǔn)許電池垂直地和/或水平地移動，而不導(dǎo)致電池旋轉(zhuǎn)。電池在沒有被機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)的情況下平移。在備選實(shí)施方式中，機(jī)械臂可準(zhǔn)許電池旋轉(zhuǎn)或改變方向。
[0131]用于使電池移動的機(jī)構(gòu)可包括末端件，所述末端件適合附接到將從無人飛行器移除的電池。例如，所述末端件可為磁鐵、卡鉤或者抽吸裝置。在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述末端件為可夾具。所述夾具可安裝于往復(fù)(forward and back)模塊上，以使得機(jī)械臂可向前或向后移動，然后夾持或者釋放電池。夾持運(yùn)動可由轉(zhuǎn)向盤與連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)來驅(qū)動。通過用足以固持電池的壓力將電池壓在夾具的兩側(cè)之間，夾具可附接到電池，備選地，電池和夾具可包括一些互補(bǔ)的配合特征?；パa(bǔ)的配合特征的示例可為釘子和孔。類似配合特征可用于將電池固持在所述電池存儲單元中。
[0132]圖13示出可能機(jī)械臂的示意圖。機(jī)械臂可由桿1301從能量供應(yīng)站的底座升起。機(jī)械臂可用于沿著所述桿上下移動。機(jī)械臂可自主地或半自主地上下移動。機(jī)械臂可通過第二軌道1302附接到所述桿，機(jī)械臂在所述第二軌道上用于前后移動。機(jī)械臂可自主地或半自主地前后移動。機(jī)械臂的第三特征可為終端夾具1303。所述終端夾具可具有c形開口，其方向已對接無人飛行器的凹電池開口。所述終端夾具可打開及閉合，所述終端夾具可能夠附接到電池。
[0133]圖14示出機(jī)械臂的實(shí)施方式的詳細(xì)視圖。圖14中示出的示例描繪夾具1401，其安裝在齒輪齒條機(jī)構(gòu)1402上。所述夾具可水平地定向，使得所述夾具的末端置于電池的兩端。所述夾具的后端1403包括一部分，其可以旋轉(zhuǎn)，從而使夾具1404的末端相互靠攏或者分開更遠(yuǎn)。后端控制部分可在致動器幫助下旋轉(zhuǎn)，所述致動器可響應(yīng)來自能量供應(yīng)站上或外的控制器的命令信號而工作。
[0134]圖15提供機(jī)械臂的完整視圖，所述機(jī)械臂包括安裝在齒輪齒條機(jī)構(gòu)1502上的夾具1501。組件包括支撐在致動器1503上的夾具和齒輪齒條機(jī)構(gòu)，致動器1503用于使組件在豎直上下路徑中移動。除了垂直運(yùn)動外，整個組件還可繞樞接點(diǎn)1504順時針或逆時針地旋轉(zhuǎn)。所述樞接點(diǎn)可被定向，使得整個組件可繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)。這樣配置可準(zhǔn)許所述組件改變朝向。在一些情形下，所述組件可旋轉(zhuǎn)有限范圍。在一些情形下，機(jī)械臂不可繞軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，機(jī)械臂可被旋轉(zhuǎn)地固定。
[0135]在由用于使電池移動的機(jī)構(gòu)從無人飛行器移除電池之前或者同時，無人飛行器可連接到備用電源，以使得在電池替換過程期間，持續(xù)電力被提供到無人飛行器。所述備用電源可為裝載在無人飛行器上的電池或可再生能量產(chǎn)生電源。備選地，所述備用電源可為通過電線到分布式電源的連接(例如，電網(wǎng)連接)、電池或能量供應(yīng)站上的可再生能源。所述備用電源可通過電連接而向無人飛行器提供電力。在第一電池與無人飛行器斷開連接之前、期間及之后，所述備用電源可向無人飛行器提供電力。所述備用電源的電荷水平或可用電壓可比在電池替換過程期間從無人飛行器移除或與無人飛行器斷開連接的電池高。
[0136]系統(tǒng)可包括兩個可能的備用電源，以使得第一備用電源可為電池且第二備用電源可為可再生能量產(chǎn)生器。所述備用電源用于在第一電池與無人飛行器斷開連接之前、期間及之后，向無人飛行器供應(yīng)電力能量供應(yīng)站上或無人飛行器上的處理器可基于可靠性評估而指導(dǎo)系統(tǒng)使用第一備用電源或第二備用電源。第一備用電源可為裝載在無人飛行器上的電池。第一備用電源的可靠性可與電池中的剩余電量成比例。例如，如果電池中的剩余電量低于預(yù)定閾值，那么所述電池可被認(rèn)為具有低可靠性。第二備用電源可為能量供應(yīng)站上的電源。第二備用電源可為電池。第二備用電源的可靠性可與電池中的剩余電量成比例。備選地，第二備用電源可為可再生能量產(chǎn)生器。在第二備用電源為可再生能量產(chǎn)生器的情況下，第二備用電源的可靠性可與電源的一致性成比例。電源的一致性可對應(yīng)于所述電源在固定的時間間隔中所供應(yīng)的電力產(chǎn)生。例如，在備用電源為太陽能發(fā)電機(jī)時，所述處理器可確定所述電源在晴天具有高可靠性，在多云條件下或在夜間具有低可靠性。在另一示例中，在備用電源為風(fēng)輪機(jī)時，所述處理器可確定所述電源在高且持續(xù)的風(fēng)力條件下的時間中具有高可靠性，而在無風(fēng)的日子中具有低可靠性。
[0137]所述處理器可指導(dǎo)能量供應(yīng)系統(tǒng)和/或無人飛行器使用具有高可靠性的電源向無人飛行器提供電力。備選地，所述處理器可經(jīng)規(guī)劃而使用預(yù)定的默認(rèn)備用電源向無人飛行器提供電力。使用默認(rèn)備用電源可由默認(rèn)備用電源具有高于預(yù)定閾值的可靠性來決定。舉例來說，第一備用電源可為默認(rèn)備用電源，這個電源可經(jīng)選擇以向無人飛行器提供備用電力，使得所述電源具有高于預(yù)定閾值的可靠性。當(dāng)默認(rèn)備用電源具有低于預(yù)定閾值的可靠性時，可使用第二備用電源。在電池替換過程中，第一備用電源或第二備用電源可向無人飛行器提供電力，以使得無人飛行器保持被持續(xù)地供電，包括在無電池連接到無人飛行器的這段時間。第一電池可使用電池更換件而與無人飛行器斷開連接。第一電池用于在其與無人飛行器斷開連接時不向無人飛行器提供電力。在第一電池與無人飛行器斷開連接時，由所述處理器選擇的備用電源(或能源)可向無人飛行器提供電力。
[0138]圖16示出完整的能量供應(yīng)站組件，完整的能量供應(yīng)站組件包括著陸區(qū)域1601、電池存儲系統(tǒng)1602以及機(jī)械臂1603。在圖16示出的實(shí)施方式中，所述電池存儲系統(tǒng)在所述著陸區(qū)域下方，所述機(jī)械臂靠近所述電池存儲系統(tǒng)和所述著陸區(qū)域，以使得所述機(jī)械臂適合接近所述能量供應(yīng)站的兩個區(qū)域。所述機(jī)械臂在執(zhí)行電池轉(zhuǎn)換過程是可在所述無人飛行器著陸區(qū)域與所述電池存儲系統(tǒng)之間垂直地移動。任選地，槽口或開口 1604可提供在所述無人飛行器著陸區(qū)域上，所述槽口或開口可準(zhǔn)許機(jī)械臂和/或電池橫穿所述無人飛行器著陸區(qū)域與所述電池存儲系統(tǒng)之間的區(qū)域。
[0139]無人飛行器可在空中定位能量供應(yīng)站。在定位能量供應(yīng)站后，無人飛行器即可與能量供應(yīng)站進(jìn)行通信，以判斷無人飛行器是否應(yīng)接近能量供應(yīng)站并降落在能量供應(yīng)站上以開始電池交換過程。在無人飛行器對接在能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域上時，電池壽命重新加載過程可開始。在無人飛行器上重新加載電池壽命可包括提高無人飛行器充電中的總體電池狀態(tài)。所述過程可包括:(I)在電池在無人飛行器上時對現(xiàn)有電池再充電，(2)從無人飛行器移除現(xiàn)有電池，在無人飛行器外對現(xiàn)有電池再充電，以及連接現(xiàn)有電池與無人飛行器，或
(3)從無人飛行器移除現(xiàn)有電池，取來具有較高電量狀態(tài)的新電池，以及連接新電池與無人飛行器。對接在著陸區(qū)域上的無人飛行器可與能量供應(yīng)站上的處理器進(jìn)行通信。備選地，無人飛行器可遠(yuǎn)程地與能量供應(yīng)站外的處理器進(jìn)行通信。所述處理器可通過與接觸電池的傳感器進(jìn)行通信來確定無人飛行器上當(dāng)前使用中的電池的剩余電量。電池上的剩余電量可由伏特表來感測?；陔姵厣鲜Ｓ嚯娏康陌俜直?，所述處理器可啟動一響應(yīng)，所述響應(yīng)可包括將當(dāng)前電池?fù)Q成來自存儲系統(tǒng)中的完全充電的電池，或?qū)Ξ?dāng)前電池充電。關(guān)于充電或替換無人飛行器上的電池的決定可基于剩余電量的閾值百分比。所述閾值可為5 O %、4 O %、30 %、20 %、10 %或5 %的剩余電量。所述閾值可為固定的，或可為隨電池年齡、電池類型、飛行條件、環(huán)境溫度或到下一個能量供應(yīng)站的距離變化的變量。在最優(yōu)響應(yīng)確定之后，電池替換或者充電可在能量供應(yīng)站處進(jìn)行。在電池替換或者充電已完成后，所述處理器可指示，無人飛行器可從著陸區(qū)域起飛。
[0140]圖17示出流程圖，概述了在無人飛行器接近著陸區(qū)域時，由一個或多個處理器單獨(dú)地或共同地進(jìn)行的決策過程。在無人飛行器檢測到能量供應(yīng)站在其附近時，所述無人飛行器可與所述能量供應(yīng)站進(jìn)行通信。所述無人飛行器可傳遞很多變量，例如飛行時間、飛行距離、最后一次充電的時間或任務(wù)的剩余距離，到能量供應(yīng)站(1701)。基于這一信息，可在所述能量供應(yīng)站上或外的處理器可指導(dǎo)所述無人飛行器降落在所述能量供應(yīng)站上以進(jìn)行進(jìn)一步評估(1702)。一旦所述無人飛行器已對接在所述著陸區(qū)域，所述能量供應(yīng)站可測量電池1703的剩余電量。如果電量高于預(yù)設(shè)閾值那么所述能量供應(yīng)站可提供電荷到當(dāng)前在無人飛行器上的電池(1704)。如果電池低于閾值電量百分比，那么所述能量供應(yīng)站可開始電池替換過程(1705)以將無人飛行器上的電池替換為來自電池存儲系統(tǒng)的完全或部分充電的電池。
[0141]替換無人飛行器上的電池或?qū)λ鲭姵爻潆姷闹噶羁赏瓿苫陔姵氐氖Ｓ嚯娏肯鄬τ陬A(yù)定閾值，或者所述指令可基于一個或多個其它因素。例如，電池存儲系統(tǒng)中的電池的當(dāng)前電量可能會影響所述指令。例如，電池存儲器中的可用電池的數(shù)量可能會影響所述指令。如果無電池可用，那么不管電量的狀態(tài)如何，可對電池充電。如果僅單個電池可用，那么機(jī)載電池的電量狀態(tài)可用于與由電池存儲系統(tǒng)提供的單個電池進(jìn)行比較。電池存儲器電池電量可能影響電池替換或?qū)﹄姵爻潆姷闹噶?，以使得在所述能量供?yīng)站僅具有存儲系統(tǒng)中的部分充電的電池的情況下，所述處理器可給出對無人飛行器上的機(jī)載電池充電的指令，而不是將電池?fù)Q成部分充電的電池。在另一示例中，替換電池所需要的時間可被考慮與對電池充電所需要的時間進(jìn)行比較?？蛇x擇替換電池或?qū)﹄姵爻潆姷臎Q定，以使得所需要的時間被最優(yōu)化?？捎绊憗碜蕴幚砥鞯闹噶畹慕Y(jié)果的其它因素可包括由所述能量供應(yīng)站在其附近檢測到的其它無人飛行器的數(shù)量、著陸在所述能量供應(yīng)站上的無人飛行器的任務(wù)，和/或當(dāng)前飛行條件(例如，迎風(fēng)、順風(fēng)、溫度)。
[0142]所述電池交換過程可使用機(jī)械臂機(jī)構(gòu)。所述過程的第一步驟中可為機(jī)械臂垂直地移動，使得機(jī)械臂可與凹陷的電池插座在一條線上，所述凹陷的電池插座可為將從無人飛行器移除的電池的位置。接下來，機(jī)械臂可水平地移動，以接近將從無人飛行器移除的電池。在機(jī)械臂足夠接近將從無人飛行器移除的電池時，所述夾具可打開及閉合以附接到電池。一旦所述機(jī)械臂已附接到電池，所述機(jī)械臂可水平地從無人飛行器撤回并垂直地移動，以與所述電池存儲系統(tǒng)中的空存儲插座在一條線上。所述機(jī)械臂可將從無人飛行器移除的電量耗盡的電池放置到所述電池存儲系統(tǒng)中的空存儲插座。接下來，所述電池存儲系統(tǒng)可旋轉(zhuǎn)，使得充好電或部分充電的電池與所述機(jī)械臂在一條線上。所述機(jī)械臂可重復(fù)用于從無人飛行器移除電池的步驟，以便從所述電池存儲系統(tǒng)移除充好電或部分充電的電池。在所述機(jī)械臂已夾住充好電的或部分充電的電池后，所述機(jī)械臂可垂直地移動，從而與無人飛行器的凹陷的電池插座在一條線上。所述機(jī)械臂接著可水平地移動以將充好電的或部分充電的電池推到無人飛行器上的凹陷電池中。在所述電池配合所述凹陷的電池插座中時，所述機(jī)械臂接著可釋放所述電池上的夾具，及從無人飛行器撤回。在機(jī)械臂撤回后，無人飛行器可垂直地從著陸區(qū)域起飛并繼續(xù)其任務(wù)。
[0143]本文中所描述的系統(tǒng)、裝置以及方法可適用于更多不同的可移動物體。如先前所提及，本文中對如無人飛行器的飛行器的任何描述可適用于且用于任何可移動物體。本文中對飛行器的任何描述可特別適用于無人飛行器。本發(fā)明的可移動物體可用于在任何合適環(huán)境中移動，例如在空氣中(例如，固定翼航空器、旋轉(zhuǎn)翼航空器，或既無固定翼也無旋轉(zhuǎn)翼的航空器)、在水中(例如，船或潛水艇)、在陸地上(例如，機(jī)動車輛，例如汽車、卡車、公共汽車、有蓬貨車、摩托車、自行車;可移動結(jié)構(gòu)或框架，例如，桿、魚竿;或火車)、地下(例如，地道)、太空中(例如，航天飛機(jī)、衛(wèi)星或探測器)或這些環(huán)境的任何組合。所述可移動物體可為載運(yùn)工具，例如本文中別處所描述的載運(yùn)工具。在一些實(shí)施方式中，所述可移動物體可由有生命的主體攜帶，或者離開有生命的主體，所述有生命的主體為人或動物。合適動物可包括有蔓生植物、犬、貓、馬、牛、羊、豬、翠雀花、嚙齒動物或者昆蟲。
[0144]所述可移動物體能夠在環(huán)境中相對于六個自由度(例如，三個平移的自由度和三個旋轉(zhuǎn)的自由度)自由地移動。備選地，所述可移動物體的運(yùn)動相對于一個或多個自由度受到例如預(yù)定路徑、軌跡或方向約束。運(yùn)動可由任何合適致動機(jī)構(gòu)，如引擎或馬達(dá)電機(jī)來致動。所述可移動物體的致動機(jī)構(gòu)可由任何合適能源，如電能、磁能、太陽能、風(fēng)能、重力能、化學(xué)能、核能或其任何合適組合，來供電。所述可移動物體可由推進(jìn)系統(tǒng)自我推進(jìn)，如本文中別處所描述。所述推進(jìn)系統(tǒng)可任選地以能源，如電能、磁能、太陽能、風(fēng)能、重力能、化學(xué)能、核能或其任何合適組合，來運(yùn)行。備選地，所述可移動物體可有生命的主體所攜帶。
[0145]在某些情況下，所述可移動物體可為飛行器。例如，飛行器可為固定翼航空器(例如，飛機(jī)、滑翔機(jī))、旋轉(zhuǎn)翼航空器(例如，直升機(jī)、旋翼飛機(jī))、具有固定翼及旋轉(zhuǎn)翼的航空器，或不具有固定翼及旋轉(zhuǎn)翼的航空器(例如，飛艇、熱氣球)。飛行器可為自推進(jìn)式的，例如借助空氣自推進(jìn)。自推進(jìn)式飛行器可利用推進(jìn)系統(tǒng)，例如包括一個或多個引擎、馬達(dá)、輪子、輪軸、磁鐵、旋翼、推進(jìn)器、槳葉、噴嘴或其任何合適組合的推進(jìn)系統(tǒng)。在某些情況下，所述推進(jìn)系統(tǒng)可用于使所述可移動物體能夠從表面起飛、著陸于表面上、維持可移動物體的當(dāng)前位置和/或朝向(例如，盤旋)、改變方向，和/或改變位置。
[0146]可移動物體可由用戶遠(yuǎn)程地控制，或者由可移動物體內(nèi)部的乘員或者其上的乘員在本地控制?？梢苿游矬w可由單獨(dú)載運(yùn)工具內(nèi)的乘員遠(yuǎn)程地控制。在一些實(shí)施方式中，可移動物體為無人的可移動物體，如無人飛行器。無人的可移動物體，如無人飛行器，其上是無乘員的。可移動物體可由人或自主控制系統(tǒng)(例如，計算機(jī)控制系統(tǒng))或其任何合適組合來控制?？梢苿游矬w可為自主或半自主的機(jī)器人，如具有人工智能的機(jī)器人。
[0147]可移動物體可具有任何合適的尺寸和/或大小。在一些實(shí)施方式中，可移動物體所具有的尺寸和/或大小使人類乘員處于載運(yùn)工具內(nèi)或其上。備選地，可移動物體的尺寸和/或大小可小于能夠使人類乘員處于載運(yùn)工具內(nèi)或其上的尺寸和/或大小?？梢苿游矬w的尺寸和/或大小可適合被人舉起或攜帶。備選地，可移動物體可大于適合被人舉起或攜帶的尺寸和/或大小。在某些情況下，可移動物體可具有一最大大小(例如，長度、寬度、高度、直徑、對角線)，其小于或等于約:2cm、5cm、10cm、50cm、Im、2m、5m或10m。最大大小可大于或等于約:2cm、5cm、10cm、50cm、lm、2m、5m或10m。例如，可移動物體的相對旋翼的軸之間的距離可小于或等于約:2cm、5cm、10cm、50cm、lm、2m、5m或10m。備選地，相對旋翼的軸之間的距離可大于或等于約:2cm、5cm、10cm、50cm、lm、2m、5m或 10m。
[0148]在一些實(shí)施方式中，可移動物體可具有一體積，其小于100cm x 100cm x 100cm、小于50cm X 50cm x 30cm或小于5cm x 5cm x 3cm。可移動物體的總體積可小于或等于約:I cm3、2 cm3、5 cm3、1cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、7Ocm3、80cm3、90cm3、100 cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,OOOcm3、100，000cm3、Im3或10m3。相反地，可移動物體的總體積可大于或等于約:I cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70 cm3、80cm3、90cm3、10cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10，000cm3、100，000cm3、Im3 或 10m3。
[0149]在一些實(shí)施方式中，可移動物體可具有一占據(jù)面積(其指的是由可移動物體圍繞的橫向截面積)，所述占據(jù)面積小于或等于約:32，000cm2、20，000cm2、10，000cm2、I，000cm2、500cm2、10cm2、50cm2、1cm2或5cm2。相反地，所述占據(jù)面積大于或等于約:32，OOOcm2、20,OOOcm2、10，OOOcm2、I,OOOcm2、500cm2、10cm2、50cm2、1cm2或5cm2。
[0150]在某些情況下，可移動物體的重量可不大于1000kg?？梢苿游矬w的重量可小于或等于約:1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、1kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、lkg、0.5kg、
0.1 kg、0.05kg或0.01 kg。相反地，可移動物體的重量可大于或等于約:1000kg、7 50kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、lkg、0.5kg、0.lkg、0.05kg或
0.0lkg0
[0151]在一些實(shí)施方式中，可移動物體與所述可移動物體所攜帶的負(fù)載相比可較小。負(fù)載可包括搭載物和/或載體，如本文中別處所更詳細(xì)地描述。在一些示例中，可移動物體的重量與負(fù)載重量的比可大于、小于或等于約1:1。在一些情形下，可移動物體的重量與負(fù)載重量的比可大于、小于或等于約1:1。任選地，載體重量與負(fù)載重量的比可大于、小于或等于約1:1。在需要時，可移動物體的重量與負(fù)載重量的比可小于或等于:1: 2、1:3、1:4、1: 5、1:10，或甚至更小。相反地，可移動物體的重量與負(fù)載重量的比還能大于或等于:1:2、1:3、1:
4、1:5、1:10，或甚至更大。
[0152]在一些實(shí)施方式中，可移動物體可具有低能耗。例如，可移動物體的能耗可小于約:5W/h、4ff/h、3ff/h、2ff/h、lff/h，或更小。在一些情形下，可移動物體的載體可具有低能耗。例如，載體的能耗可小于約:5ff/h、4ff/h、3ff/h、2ff/h、IW/h，或更小。任選地，可移動物體的搭載物可具有低能耗，例如小于約:5ff/h、4ff/h、3ff/h、2ff/h、lff/h，或更小。
[0153]圖18圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的無人飛行器(UAV)1800。無人飛行器可為如本文中所描述的可移動物體的示例。無人飛行器1800可包括一推進(jìn)系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)具有四個旋翼1802、1804、1806以及1808?？商峁┤魏螖?shù)量的旋翼(例如，一個、兩個、三個、四個、五個、六個或更多)。無人飛行器的旋翼、旋翼組件或其它推進(jìn)系統(tǒng)可使無人飛行器能夠盤旋/或維持位置、改變方向，和/或改變位置。相對旋翼的軸之間的距離可為任何合適長度410。舉例來說，長度1810可小于或等于2m，或小于或等于5m。在一些實(shí)施方式中，長度1810可在40cm到lm、1cm到2m或5cm到5m的范圍內(nèi)。本文中對無人飛行器的任何描述可適用于可移動物體，如不同類型的可移動物體，反之亦然。無人飛行器可使用如本文中所描述的輔助起飛系統(tǒng)或方法。
[0154]在一些實(shí)施方式中，可移動物體可用于攜帶負(fù)載。負(fù)載可包括乘客、貨物、設(shè)備、器械以及類似物中的一項或多項。負(fù)載可提供在殼體內(nèi)。所述殼體可與可移動物體的殼體分離，或為可移動物體的殼體的部分。備選地，負(fù)載可具備殼體，而可移動物體不具有殼體。備選地，負(fù)載的多個部分或整個負(fù)載能夠不具備殼體。負(fù)載可相對于可移動物體剛性固定。任選地，負(fù)載能夠相對于可移動物體可移動(例如，能夠相對于可移動物體平移或旋轉(zhuǎn))。負(fù)載可包括搭載物和/或載體，如本文中別處所描述。
[0155]在一些實(shí)施方式中，可移動物體、載體和搭載物相對于固定參考系(例如，周圍環(huán)境)和/或相對于彼此的移動可由終端進(jìn)行控制。所述終端可為遠(yuǎn)離可移動物體、載體和/或搭載物的位置處的遙控裝置。所述終端可置于支撐平臺上或固定到支撐平臺。備選地，所述終端可為手持式或穿戴式裝置。舉例來說，所述終端可包括智能電話、平板計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、計算機(jī)、眼鏡、手套、頭盔、麥克風(fēng)，或其合適組合。所述終端可包括用戶接口，如鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、觸摸屏或顯示器。任何合適的用戶輸入可用于與所述終端進(jìn)行互動，如人為輸入的命令、語音控制、手勢控制或位置控制(例如，通過終端的移動、位置或傾斜)。
[0156]所述終端可用于控制可移動物體、載體和/或搭載物的任何合適狀態(tài)。例如，所述終端可用于控制可移動物體、載體和/或搭載物相對于固定參考和/或相對于彼此的位置和/或方向。在一些實(shí)施方式中，所述終端可用于控制可移動物體、載體和/或搭載物的個別元件，如所述載體的致動組件、搭載物的傳感器，或搭載物的發(fā)射器。所述終端可包括一無線通信裝置，其適合與可移動物體、載體和/或搭載物中的一個或多個裝置進(jìn)行通信。
[0157]所述終端可包括一合適的顯示單元，其用于查看可移動物體、載體和/或搭載物的信息。例如，所述終端可用于顯示可移動物體、載體和/或搭載物在位置、平移速度、平移加速度、方向、角速度、角加速度或其任何合適組合方面的信息。在一些實(shí)施方式中，所述終端可顯示由搭載物提供的信息，如由功能性搭載物提供的數(shù)據(jù)(例如，由相機(jī)或其它圖像獲取裝置記錄的圖像)。
[0158]任選地，相同終端可同時控制可移動物體、載體和/或搭載物，或者控制可移動物體、載體和/或搭載物的狀態(tài)，以及接收和/或顯示來自可移動物體、載體和/或搭載物的信息。例如，在顯示由搭載物獲取的圖像數(shù)據(jù)或者關(guān)于搭載物的位置的信息時，終端可控制搭載物相對于環(huán)境的定位。備選地，不同終端可用于不同功能。舉例來說，第一終端可控制可移動物體、載體和/或搭載物的移動或狀態(tài)，而第二終端可接收和/或顯示來自可移動物體、載體和/或搭載物的信息。例如，第一終端可用于控制搭載物相對于環(huán)境的定位，而第二終端顯示由搭載物獲取的圖像數(shù)據(jù)。各種通信模式可用于可移動物體與控制可移動物體且接收數(shù)據(jù)的集成式終端之間，或可用于可移動物體與控制可移動物體且接收數(shù)據(jù)的多個終端之間。例如，至少兩種不同通信模式可形成于可移動物體與控制可移動物體且接收來自可移動物體的數(shù)據(jù)的終端之間。
[0159]圖19圖示根據(jù)實(shí)施方式的可移動物體1900，其包括載體1902和搭載物1904。雖然可移動物體1900被描述為飛行器，但是這一描述其并不限定于此，如本文中先前所描述，可使用任何合適類型的可移動物體。本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，本文此處所描述的在飛行器系統(tǒng)情境下的任何實(shí)施方式可適用于任何合適的可移動物體(例如，無人飛行器)。在一些情形下，搭載物1904可不需要載體1902即設(shè)于可移動物體1900上?？梢苿游矬w1900可包括推進(jìn)機(jī)構(gòu)1906、感測系統(tǒng)1908以及通信系統(tǒng)1910。
[0160]推進(jìn)機(jī)構(gòu)1906可包括以下各項中的一項或多項:旋翼、推進(jìn)器、槳葉、引擎、馬達(dá)、輪子、輪軸、磁鐵或者噴嘴，如先前所描述?？梢苿游矬w可具有一個或多個、兩個或多個、三個或多個，或四個或多個推進(jìn)機(jī)構(gòu)。所述推進(jìn)機(jī)構(gòu)可全部為相同類型的。備選地，一個或多個推進(jìn)機(jī)構(gòu)可為不同類型的推進(jìn)機(jī)構(gòu)。推進(jìn)機(jī)構(gòu)1906可使用任何合適的裝置，例如支撐元件(例如，驅(qū)動軸)安裝在可移動物體1900上，如本文中別處所描述。推進(jìn)機(jī)構(gòu)1906可安裝在可移動物體1900的任何合適部分上，例如安裝在頂部、底部、正面、背面、側(cè)面或其合適組合上。
[0161]在一些實(shí)施方式中，推進(jìn)機(jī)構(gòu)1906可使可移動物體1800能夠垂直地從表面起飛或者垂直地著陸在表面上，而不需要所述可移動物體1900的任何水平移動(例如，不需要沿滑跑道滑行)。任選地，推進(jìn)機(jī)構(gòu)1906能夠工作以準(zhǔn)許可移動物體在空中在特定位置和/或方向上進(jìn)行盤旋。一個或多個推進(jìn)機(jī)構(gòu)1900可獨(dú)立于其它推進(jìn)機(jī)構(gòu)而受控制。備選地，推進(jìn)機(jī)構(gòu)1900可用于同時受控制。例如，可移動物體1900可具有多個水平定向的旋翼，所述旋翼可提供升力和/或推力到可移動物體。所述多個水平定向的旋翼可被致動以提供垂直起飛、垂直著陸以及盤旋能力到可移動物體。在一些實(shí)施方式中，一個或多個水平定向的旋翼可沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，同時，一個或多個水平定向的旋翼可沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。例如，順時針旋轉(zhuǎn)的旋翼的數(shù)量可等于逆時針旋轉(zhuǎn)的旋翼的數(shù)量。每個水平定向的旋翼的旋轉(zhuǎn)速率可單獨(dú)地變化，以便控制由每個旋翼產(chǎn)生的升力和/或推力，并且因此調(diào)整可移動物體1800的空間布局、速度和/或加速度(例如，關(guān)于至多三個平移自由度和至多三個旋轉(zhuǎn)自由度)。
[0162]感測系統(tǒng)1908可包括一個或多個傳感器，所述傳感器可感測可移動物體1900的空間布局、速度和/或加速度(例如，關(guān)于至多三個平移自由度和至多三個旋轉(zhuǎn)自由度)。所述一個或多個傳感器可包括全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器、運(yùn)動傳感器、慣性傳感器、距離傳感器，或圖像傳感器。由感測系統(tǒng)1908提供的感測數(shù)據(jù)可用于(例如，使用合適的處理單元和/或控制模塊，如下所述)控制可移動物體1900的空間布局、速度和/或方向。備選地，感測系統(tǒng)1908可用于提供關(guān)于可移動物體周圍的環(huán)境的數(shù)據(jù)，例如天氣狀況、靠近的潛在障礙物、地理特征的位置、人造結(jié)構(gòu)的位置等等。
[0163]通信系統(tǒng)1910能夠通過無線信號1916與具有通信系統(tǒng)1914的終端1912進(jìn)行通信。通信系統(tǒng)1910、1914可包括適用于無線通信的任何數(shù)量的發(fā)送器、接收器和/或收發(fā)器。通信可為單向(one-way)通信，以使得數(shù)據(jù)可僅在一個方向上傳輸。舉例來說，單向通信可涉及僅可移動物體1900傳輸數(shù)據(jù)到終端1912，反之亦然。數(shù)據(jù)可從通信系統(tǒng)1910的一個或多個發(fā)送器傳輸?shù)酵ㄐ畔到y(tǒng)1912的一個或多個接收器，反之亦然。備選地，通信可為雙向(two-way)通信，以使得數(shù)據(jù)可在兩個方向上在可移動物體1900與終端1912之間傳輸。雙向通信可涉及從通信系統(tǒng)1910的一個或多個發(fā)送器傳輸數(shù)據(jù)到通信系統(tǒng)1914的一個或多個接收器，反之亦然。
[0164]在一些實(shí)施方式中，所述終端1912可提供控制數(shù)據(jù)到可移動物體1900、載體1902以及搭載物1904中的一個或多個裝置，及接收來自可移動物體1900、載體1902以及搭載物1904中的一個或多個(比如，運(yùn)動物體的位置和/或運(yùn)動信息、載體或搭載物、由搭載物感測到的數(shù)據(jù)，如由搭載物相機(jī)獲取的圖像數(shù)據(jù))。在一些情形下，來自終端的控制數(shù)據(jù)可包括關(guān)于可移動物體、載體和/或搭載物的相對位置、移動、致動或控制的指令。例如，控制數(shù)據(jù)可導(dǎo)致可移動物體的位置和/或方向上的修改(例如，通過控制所述推進(jìn)系統(tǒng)1906)，或?qū)е麓钶d物相對于可移動物體移動(例如，通過控制載體1902)。來自終端的控制數(shù)據(jù)可引起對搭載物的控制，如對相機(jī)或其它圖像獲取裝置操作的控制(例如，獲取靜態(tài)或動態(tài)圖片、放大或縮小、打開或關(guān)閉、切換成像模式、改變圖像分辨率、改變焦距、改變視野深度、改變曝光時間、改變觀看角度或視野)。在一些情形下，來自可移動物體、載體和/或搭載物的通信可包括來自(例如，感測系統(tǒng)1908或搭載物1904的)一個或多個傳感器的信息。所述通信可包括來自一個或多個不同類型傳感器(例如，全球定位系統(tǒng)傳感器、運(yùn)動傳感器、慣性傳感器、距離傳感器，或圖像傳感器)的感測信息。此信息可關(guān)于可移動物體、載體和/或搭載物的定位(例如，位置、方向)、移動或加速度。來自搭載物的此信息可包括由搭載物獲取的數(shù)據(jù)，或搭載物的感測狀態(tài)。由終端1912傳輸提供的控制數(shù)據(jù)可用于控制可移動物體1900、載體1902或搭載物1904中的一個或多個裝置的狀態(tài)。備選地或組合地，載體1902和搭載物1904還能各自包括通信模塊，所述通信模塊用于與終端1912進(jìn)行通信，以使得終端可獨(dú)立地與移動物體1900、載體1902以及搭載物1904中的每一個通信并且控制移動物體1900、載體1902以及搭載物1904中的每一個。
[0165]在一些實(shí)施方式中，可移動物體1900可用于與除終端1912外的另一遠(yuǎn)程裝置進(jìn)行通信，或者代替終端1912進(jìn)行通信。終端1912還可用于與另一遠(yuǎn)程裝置以及可移動物體1900進(jìn)行通信。舉例來說，可移動物體1900和/或終端1912可與另一可移動物體或另一可移動物體的載體或搭載物進(jìn)行通信。在需要時，所述遠(yuǎn)程裝置可為第二終端或其它計算裝置(例如，計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、平板計算機(jī)、智能電話或其它移動裝置)。遠(yuǎn)程裝置能夠用于傳輸數(shù)據(jù)到可移動物體1900，接收來自可移動物體1900的數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)到終端1912，和/或接收來自終端1912的數(shù)據(jù)。任選地，遠(yuǎn)程裝置可連接到因特網(wǎng)或其它電信網(wǎng)絡(luò)，以使得從可移動物體1900和/或終端1912接收到的數(shù)據(jù)可上傳至網(wǎng)站或服務(wù)器。
[0166]圖20為根據(jù)實(shí)施方式的用于控制可移動物體的系統(tǒng)2000的示意圖，以框圖圖示。系統(tǒng)2000可組合本文中公開的系統(tǒng)、裝置以及方法的任何合適實(shí)施方式來使用。系統(tǒng)2000可包括感測模塊2002、處理單元2004、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)2006、控制模塊2008以及通信模塊2010。
[0167]感測模塊2002可利用不同類型的傳感器，傳感器以不同方式采集與可移動物體相關(guān)的信息。不同類型的傳感器可感測不同類型的信號或來自不同來源的信號。例如，傳感器可包括慣性傳感器、全球定位系統(tǒng)傳感器、距離傳感器(例如，激光雷達(dá))，或視覺/圖像傳感器(例如，相機(jī))。感測模塊2002可操作性地連接至具有多個處理器的處理單元2004。在一些實(shí)施方式中，感測模塊可操作性地連接到傳輸模塊2012(例如，W1-Fi圖像傳輸模塊)，所述傳輸模塊用于直接地傳輸感測數(shù)據(jù)到合適的外部裝置或系統(tǒng)。例如，傳輸模塊2012可用于傳輸由感測模塊2002的相機(jī)獲取的圖像到遠(yuǎn)程終端。
[0168]所述處理單元2004可具有一個或多個處理器，如可編程處理器(例如，中央處理單元(CPU))。所述處理單元2004可操作性地連接到非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)2006。所述非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)2006可存儲由處理器2004可執(zhí)行以用于執(zhí)行一個或多個步驟的邏輯、代碼和/或程序指令。非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)可包括一個或多個存儲器單元(例如，可移動介質(zhì)或外部存儲器，如SD卡或隨機(jī)存取存儲器(RAM))。在一些實(shí)施方式中，來自感測模塊2002的數(shù)據(jù)可被直接傳達(dá)到非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)2006的存儲器單元并且存儲在所述存儲器單元內(nèi)。非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)2006的存儲器單元可存儲由處理單元2004執(zhí)行以實(shí)施本文中所描述的方法的任何合適實(shí)施方式的邏輯、代碼和/或程序指令。舉例來說，處理單元2004可用于執(zhí)行指令，從而使處理單元2004的一個或多個處理器分析由感測模塊產(chǎn)生的感測數(shù)據(jù)。所述存儲器單元可存儲來自感測模塊、待由處理單元2004處理的感測數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)2006的存儲器單元可用于存儲由處理單元2004產(chǎn)生的處理結(jié)果。
[0169]在一些實(shí)施方式中，處理單元2004可操作性地連接到控制模塊2008，控制模塊2008可用于控制可移動物體的狀態(tài)。例如，控制模塊2008可用于控制可移動物體的推進(jìn)機(jī)構(gòu)以調(diào)整可移動物體在六個自由度上的空間布局、速度和/或及速度。備選地或組合地，控制模塊2008可控制載體、搭載物或感測模塊的狀態(tài)中的一項或多項。
[0170]處理單元2004可操作性地連接到通信模塊2010，通信模塊2010用于傳輸和/或接收來自一個或多個外部裝置(例如，終端、顯示裝置，或其它遙控器)的數(shù)據(jù)?？墒褂萌魏魏线m的通信方式，如有線通信或無線通信。例如，通信模塊2010可利用以下各項中的一項或多項:局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、紅外線、無線電、WiF1、點(diǎn)對點(diǎn)(P2P)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)、云通信以及類似者。任選地，可使用中繼站，如塔、衛(wèi)星或移動站。無線通信可為距離依賴或距離獨(dú)立的。在一些實(shí)施方式中，針對通信，可需要或不需要視線。通信模塊2010可傳輸和/或接收來自感測模塊2002的感測數(shù)據(jù)、由處理單元2004產(chǎn)生的處理結(jié)果、來自終端或遙控器的預(yù)定控制數(shù)據(jù)、用戶命令以及類似者等中的一項或多項。
[0171]系統(tǒng)2000中的部件可設(shè)置為任何合適的配置。例如，系統(tǒng)2000的一個或多個部件可位于可移動物體、載體、搭載物、終端、感測系統(tǒng)或與以上部件中的一個或多個部件通信的外部裝置上。另外，雖然圖20描繪單個處理單元2004和單個非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)2006，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，所述描繪不欲為限制性的，且系統(tǒng)2000可包括多個處理單元和/或多個非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，多個處理單元和/或多個非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中的一個或多個裝置可位于不同的位置處，如在可移動物體、載體、搭載物、終端、感測模塊、與上述部件中的一個或多個部件通信的附加外部裝置或上述各物的任何組合上，以使得，由系統(tǒng)2000執(zhí)行的處理和/或存儲器功能的任何合適方面能夠在前述位置中的一個或多個位置處出現(xiàn)。
[0172]盡管已在本文中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，這些實(shí)施方式僅以舉例方式提供。在不脫離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到眾多變化、改變以及替代。應(yīng)了解，本文中所描述的本發(fā)明的實(shí)施方式的各種替代者可在實(shí)踐本發(fā)明時使用。希望以下權(quán)利要求界定本發(fā)明的范疇，并且在這些權(quán)利要求及其等效物范疇內(nèi)的方法和結(jié)構(gòu)由此涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種無人飛行器，包括: 動力單元，用于使所述無人飛行器移動； 電力單元，包括: 第一電池，用于為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)耗電單元供電;且 其中所述電力單元用于在(a)第一模式與(b)第二模式之間切換，在所述第一模式下，所述第一電池向(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元提供電力，在所述第二模式下，第二電池向所述耗電單元提供電力，但不向所述動力單元提供電力。2.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中所述動力單元包括一個或多個旋翼，用于為所述無人飛行器產(chǎn)生升力。3.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中所述耗電單元為:全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器、運(yùn)動傳感器、慣性測量單元傳感器、距離傳感器和/或圖像傳感器中的一個或多個。4.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中所述第一電池在所述第二模式期間不提供電力。5.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中所述第一電池在所述第二模式期間與所述無人飛行器斷開連接。6.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中在所述無人飛行器停留在表面上時，所述電力單元被切換到所述第二模式。7.如權(quán)利要求6所述的無人飛行器，其中所述電力單元用于在所述第一電池被從所述無人飛行器移除之前或在移除的同時，從所述第一模式切換到所述第二模式，并且向所述耗電單元提供持續(xù)的電力。8.如權(quán)利要求7所述的無人飛行器，其中所述電力單元用于在所述第一電池被連接到所述無人飛行器且準(zhǔn)備提供電力時，從所述第二模式切換到所述第一模式。9.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中在所述無人飛行器不使用所述動力單元時，所述電力單元被切換到所述第二模式。10.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中所述電力單元以在所述第一電池的電壓低于所述第二電池的電壓時，在所述第一模式與所述第二模式之間切換。11.如權(quán)利要求10所述的無人飛行器，其中所述電力單元包括單向二極管，其包括朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端。12.如權(quán)利要求10所述的無人飛行器，其中所述電力單元包括單向二極管，其包括朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端，和/或，所述電力單元包括另一單向二極管，其包括朝向所述第一電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端。13.如權(quán)利要求10所述的無人飛行器，其中所述電力單元包括及電氣開關(guān)，所述電氣開關(guān)在所述第一模式和所述第二模式期間處于閉合位置。14.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，所述無人飛行器還包括處于所述第一電池與所述第二電池之間的充電控制單元，其中所述充電控制單元用于控制所述第一電池對所述第二電池的充電。15.如權(quán)利要求1所述的無人飛行器，其中所述第一電池在所述第一模式期間被電連接到所述第二電池。16.如權(quán)利要求15所述的無人飛行器，其中所述第二電池用于提供比所述第一電池低的電壓功率。17.—種向無人飛行器提供能量的方法，所述方法包括以下步驟: 用第一電池為所述無人飛行器的(I)動力單元和(2)耗電單元供電； 用第二電池為所述無人飛行器的所述耗電單元供電，但所述第二電池不為所述動力單元供電； 不再用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述動力單元包括一個或多個旋翼，用于為所述無人飛行器產(chǎn)生升力。19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中在不再用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電時，所述無人飛行器停留在表面上。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中在用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電時，所述無人飛行器處于飛行中。21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述表面為能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域，所述能量供應(yīng)站用于為所述第一電池進(jìn)行再充電和/或?qū)⑺龅谝浑姵負(fù)Q成另一電池。22.如權(quán)利要求21所述的方法，所述方法還包括使用電池更換件將所述第一電池與所述無人飛行器斷開連接。23.如權(quán)利要求17所述的方法，在用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電的同時，為所述第二電池充電。24.如權(quán)利要求23所述的方法，在所述無人飛行器處于飛行中時，用所述第一電池為所述第二電池充電。25.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述電力單元包括單向二極管，所述單向二極管包括朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電的負(fù)極端。26.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述電力單元包括單向二極管，所述單向二極管包括朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端，和/或，所述電力單元包括另一單向二極管，所述另一單向二極管包括朝向所述第一電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端。27.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二電池用于提供比所述第一電池低的電壓功率。28.—種向無人飛行器提供能量的方法，所述方法包括以下步驟: 用第一電池為所述無人飛行器的(I)動力單元和(2)耗電單元供電； 用所述第一電池為第二電池充電； 用所述第二電池為所述無人飛行器的所述耗電單元供電； 不再用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電。29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述動力單元包括一個或多個旋翼，用于為所述無人飛行器產(chǎn)生升力。30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中在不再用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電時，所述無人飛行器停留在表面上。31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中在用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電時，所述無人飛行器處于飛行中。32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述表面為能量供應(yīng)站的著陸區(qū)域，所述能量供應(yīng)站用于為所述第一電池進(jìn)行再充電和/或?qū)⑺龅谝浑姵負(fù)Q成另一電池。33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述能量供應(yīng)站包括用于將所述第一電池與所述無人飛行器斷開連接的電池更換件。34.如權(quán)利要求28所述的方法，當(dāng)用所述第一電池為所述無人飛行器的(I)所述動力單元和(2)所述耗電單元供電的同時，為所述第二電池充電。35.如權(quán)利要求34所述的方法，在所述無人飛行器處于飛行中時，用所述第一電池為所述第二電池充電。36.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述電力單元包括單向二極管，所述單向二極管包括朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電的負(fù)極端。37.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述電力單元包括單向二極管，所述單向二極管包括朝向所述第二電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端，和/或所述電力單元包括另一單向二極管，所述另一單向二極管包括朝向所述第一電池的正極端和朝向所述耗電單元的負(fù)極端。38.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第二電池用于提供比所述第一電池低的電壓。39.—種向無人飛行器提供持續(xù)電力供應(yīng)的方法，所述方法包括以下步驟: (a)提供連接到電池的無人飛行器，所述電池向所述無人飛行器提供電力； (b)將所述無人飛行器與所述電池斷開連接，使得所述電池不再向所述無人飛行器提供電力； (c)在所列(b)項的所述斷開連接之前或同時，使用電力單元向所述無人飛行器提供電力，從而使所述無人飛行器在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前、期間及之后保持電力。40.如權(quán)利要求39所述的方法，所述方法還包括由能量供應(yīng)站的無人飛行器著陸區(qū)域為所述無人飛行器提供支撐。41.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述方法還包括使用電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述電池更換件為所述能量供應(yīng)站的一部分。43.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述電池更換件為機(jī)械臂。44.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述無人飛行器為能夠垂直地著陸在所述站上的旋翼飛機(jī)。45.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述無人飛行器為能夠垂直地從所述站起飛的旋翼飛機(jī)。46.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述無人飛行器著陸區(qū)域包括用于幫助所述無人飛行器著陸的可見標(biāo)識。47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述可見標(biāo)識包括圖像。48.如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述可見標(biāo)識包括發(fā)光二極管燈。49.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述UAV能量供應(yīng)站為便攜式的。50.如權(quán)利要求39所述的方法，所述方法還包括將另一電池連接至所述無人飛行器，其中所述另一電池用于在被連接到所述無人飛行器時向所述無人飛行器提供電力。51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中所述另一電池是使用電池更換件而連接到所述無人飛行器，所述電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。52.如權(quán)利要求51所述的方法，所述方法還包括在當(dāng)將所述電池與所述無人飛行器斷開連接時對所述電池充電之后，使用所述電池更換件將所述電池連接到所述無人飛行器。53.如權(quán)利要求50所述的方法，其中所述另一電池在連接到所述無人飛行器時的電荷水平高于所述電池在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時的電荷水平。54.如權(quán)利要求50所述的方法，從可移動電池存儲單元中移除其他的電池，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在被連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。55.如權(quán)利要求39所述的方法，在沒有電池連接到所述無人飛行器的整個期間，使用所述電力單元向所述無人飛行器提供電力。56.如權(quán)利要求39所述的方法，在將所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前，將所述電力單元連接到所述無人飛行器。57.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述電力單元為來自電能來源的電線。58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中所述電能來源為可再生能量產(chǎn)生電源。59.如權(quán)利要求57所述的方法，其中所述電能來源為電力網(wǎng)。60.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述電力單元為另一電池。61.如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述另一電池裝載在支撐所述無人飛行器的能量供應(yīng)站上。62.如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述另一電池裝載在所述無人飛行器上。63.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述無人飛行器具有不超過10cm的最大尺寸。64.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述無人飛行器包括凹陷區(qū)域，所述電池被移到所述凹陷區(qū)域中以與所述無人飛行器斷開連接。65.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述無人飛行器包括凹陷區(qū)域，所述電池被插入到所述凹陷區(qū)域中，從而耦接到所述無人飛行器且向所述無人飛行器提供電力。66.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述電池或所述另一電池被用于被插入至所述凹陷區(qū)域中以連接至所述無人飛行器，并且在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之后，向所述無人飛行器提供電力。67.如權(quán)利要求39所述的方法，將所述電池存儲在可移動電池存儲單元中，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。68.一種無人飛行器能量供應(yīng)站，所述能量供應(yīng)站包括: 無人飛行器著陸區(qū)域，用于在無人飛行器停留在所述站上時支撐所述無人飛行器，所述無人飛行器被連接至向所述無人飛行器提供電力的電池； 電池更換件，用于將所述電池與所述無人飛行器斷開連接，以使得所述電池不再向所述無人飛行器提供電力； 電力單元，用于在所述斷開連接之前或同時，向所述無人飛行器提供電力，從而使所述無人飛行器在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前、期間及之后保持電力。69.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述能量供應(yīng)站還包括支架用于支撐所述無人飛行器處于所述能量供應(yīng)站的所述無人飛行器著陸區(qū)域上。70.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電池更換件為機(jī)械臂。71.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器為能夠垂直地著陸在所述站上的旋翼飛機(jī)。72.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器為能夠垂直地從所述站離開的旋翼飛機(jī)。73.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器著陸區(qū)域包括用于幫助所述無人飛行器著陸的可見標(biāo)識。74.如權(quán)利要求73所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述可見標(biāo)識包括圖像。75.如權(quán)利要求73所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述可見標(biāo)識包括發(fā)光二極管燈。76.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器能量供應(yīng)站為便攜式的。77.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，所述無人飛行器能量供應(yīng)站還包括連接到所述無人飛行器的另一電池，其中所述另一電池用于在被連接至所述無人飛行器后即向所述無人飛行器提供電力。78.如權(quán)利要求77所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池是使用電池更換件連接至所述無人飛行器，所述電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。79.如權(quán)利要求77所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池在連接到所述無人飛行器時的電荷水平高于所述電池在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時的電荷水平。80.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，所述無人飛行器能量供應(yīng)站還包括可移動電池存儲單元，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。81.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，所述無人飛行器能量供應(yīng)站還包括電力單元，所述電力單元用于在沒有電池連接到所述無人飛行器時始終向所述無人飛行器提供電力。82.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電力單元為來自電能來源的電線。83.如權(quán)利要求81所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電能來源為可再生能量產(chǎn)生電源。84.如權(quán)利要求83所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電能來源為電力網(wǎng)。85.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電力單元為另一電池。86.如權(quán)利要求85所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池裝載在支撐所述無人飛行器的所述能量供應(yīng)站上。87.如權(quán)利要求85所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池裝載在所述無人飛行器上。88.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器具有不超過10cm的最大尺寸。89.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器包括凹陷區(qū)域，所述電池被移到所述凹陷區(qū)域中以與所述無人飛行器斷開連接。90.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器包括凹陷區(qū)域，所述電池被插入到所述凹陷區(qū)域中以連接至所述無人飛行器且向所述無人飛行器提供電力。91.如權(quán)利要求90所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電池或所述另一電池用于插入到所述凹陷區(qū)域中以連接至所述無人飛行器，以及在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之后，向所述無人飛行器提供電力。92.如權(quán)利要求68所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電池處于可移動電池存儲單元中，所述電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接至所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。93.一種無人飛行器能量供應(yīng)站，所述無人飛行器能量供應(yīng)站包括: 無人飛行器著陸區(qū)域，用于在無人飛行器停留在所述能量供應(yīng)站上時，支撐所述無人飛行器，所述無人飛行器連接至(I)向所述無人飛行器提供電力的電池和(2)在所述電池未連接至所述無人飛行器時向所述無人飛行器提供電力的備用電源； 電池更換件，用于將所述電池與所述無人飛行器斷開連接，以使得所述電池不再向所述無人飛行器提供電力，且所述備用電源用于在所述斷開連接之前或同時，向所述無人飛行器提供電力，從而使所述無人飛行器在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之前、期間及之后保留有電力。94.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述備用電源為裝載在所述無人飛行器上的另一電池。95.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述備用電源為裝載在所述無人飛行器上的可再生能量產(chǎn)生電源。96.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述能量供應(yīng)站還包括支架，供在能量供應(yīng)站的所述無人飛行器著陸區(qū)域上的所述無人飛行器使用。97.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電池更換件為所述能量供應(yīng)站的部分。98.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電池更換件為機(jī)械臂。99.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器為能夠垂直地著陸在所述站上的旋翼飛機(jī)。100.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器為能夠垂直地從所述站起飛的旋翼飛機(jī)。101.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器著陸區(qū)域包括用于幫助所述無人飛行器著陸的可見標(biāo)識。102.如權(quán)利要求101所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述可見標(biāo)識包括圖像。103.如權(quán)利要求101所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述可見標(biāo)識包括發(fā)光二極管燈。104.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器能量供應(yīng)站為便攜式的。105.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，所述無人飛行器能量供應(yīng)站還包括連接到所述無人飛行器的另一電池，其中所述另一電池用于在連接到所述無人飛行器后即向所述無人飛行器提供電力。106.如權(quán)利要求105所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池是使用電池更換件而連接到所述無人飛行器，所述電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。107.如權(quán)利要求105所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池在連接到所述無人飛行器時的電荷水平高于所述電池在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時的電荷水平。108.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，所述無人飛行器能量供應(yīng)站還包括可移動電池存儲單元，所述可移動電池存儲單元包括用于共同地存儲多個電池的多個固持站，所述多個電池能夠在連接到所述無人飛行器后即為所述無人飛行器供電，其中所述可移動電池存儲部分用于準(zhǔn)許所述多個固持站相對于所述無人飛行器著陸區(qū)域同時移動。109.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，所述無人飛行器能量供應(yīng)站還包括電力單元，所述電力單元用于在沒有電池連接到所述無人飛行器時始終向所述無人飛行器提供電力。110.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電力單元為來自電能來源的電線。111.如權(quán)利要求110所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電能來源為可再生能量產(chǎn)生電源。112.如權(quán)利要求110所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電能來源為電力網(wǎng)。113.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電力單元為另一電池。114.如權(quán)利要求113所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池裝載在支撐所述無人飛行器的所述能量供應(yīng)站上。115.如權(quán)利要求113所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述另一電池裝載在所述無人飛行器上。116.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器具有不超過10cm的最大尺寸。117.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器包括凹陷區(qū)域，所述電池被移到所述凹陷區(qū)域中以與所述無人飛行器斷開連接。118.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述無人飛行器包括凹陷區(qū)域，所述電池被插入到所述凹陷區(qū)域中，從而連接到所述無人飛行器且向所述無人飛行器提供電力。119.如權(quán)利要求93所述的無人飛行器能量供應(yīng)站，其中所述電池或所述另一電池可用于插入到所述凹陷區(qū)域中以連接至所述無人飛行器，并且在所述電池與所述無人飛行器斷開連接之后，向所述無人飛行器提供電力。120.—種向無人飛行器提供能量的方法，所述方法包括以下步驟: 提供無人飛行器，所述無人飛行器連接到用于為所述無人飛行器供電的電池； 借助于處理器，評估以下兩者的可靠性:(1)供所述無人飛行器用的第一備用能源，用于在所述電池與所述無人飛行器斷開連接時為所述無人飛行器供電，和(2)在電池與所述無人飛行器斷開連接時供所述無人飛行器用的第二備用能源； 借助于處理器，基于所述評估的可靠性而選擇所述第一備用能源或所述第二備用能源。121.如權(quán)利要求120所述的方法，所述方法還包括由能量供應(yīng)站的無人飛行器著陸區(qū)域為所述無人飛行器提供支撐。122.如權(quán)利要求121所述的方法，使用所述能量供應(yīng)站的電池更換件將所述電池與所述無人飛行器斷開連接。123.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述第一備用能源為裝載在所述無人飛行器上的另一電池。124.如權(quán)利要求123所述的方法，其中對所述第一備用能源而言，較低電量狀態(tài)對應(yīng)于較低的評估可靠性。125.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述第二備用能源為能量供應(yīng)站上的電力單元，所述能量供應(yīng)站在所述無人飛行器不在飛行中時支撐所述無人飛行器。126.如權(quán)利要求125所述的方法，其中所述可靠性是基于所述電力單元提供的電力隨時間變化的一致性來評估。127.如權(quán)利要求126所述的方法，其中較大的不一致性對應(yīng)所述第二備用能源的評估可靠性越低。128.如權(quán)利要求120所述的方法，其中在所述第一備用能源的評估可靠性高于所述第二備用能源的評估可靠性時，選擇所述第一備用能源，且其中在所述第二備用能源的評估可靠性高于所述第一備用能源的評估可靠性時，選擇所述第二備用能源。129.如權(quán)利要求120所述的方法，其中在所述第一備用能源為默認(rèn)源時，當(dāng)所述第一備用能源的評估可靠性不低于預(yù)定閾值時，選擇所述第一備用能源，且其中在所述第二備用能源為默認(rèn)源時，當(dāng)所述第二備用能源的評估可靠性不低于預(yù)定閾值時，選擇所述第二備用能源。130.如權(quán)利要求120所述的方法，所述方法還包括以下步驟:使用電池更換件將所述第二電池與所述無人飛行器斷開連接，所述電池用于在與所述無人飛行器斷開連接時不為所述無人飛行器供電；在沒有電池連接到所述無人飛行器時，使用所述選擇的第一備用能源或者第二備用能源向所述無人飛行器提供電力。
【文檔編號】B64D27/24GK105981258SQ201480075116
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年8月8日
【發(fā)明人】王銘熙, 丘華良, 王銘鈺
【申請人】深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司