[发明专利]用于稳定负载的方法和系统

说明书

本公开提供了用于支撑可移动物体的负载的载体的控制和操作相关的系统、方法和设备。在一个方面，提供了一种用于控制负载的姿态的方法，所述方法包括：基于输入角度和负载的一个或多个运动特性来确定输入力矩，其中所述输入角度与负载的期望姿态相关联；基于与所述负载连接的载体的一个或多个运动特性来确定估计干扰力矩，其中，所述估计干扰力矩与对所述载体的干扰相关联；以及基于所述输入力矩和所述估计干扰力矩来计算输出力矩，其中，所述输出力矩用于引起所述载体的移动，以实现所述负载的期望姿态。

背景技术

无人飞行器(UAV)等无人载运工具可用于针对各种民用、商业和军事应用执行监视、侦察和勘探任务。UAV可以由远程用户手动控制，或者可以以半自主或完全自主的方式操作。这种UAV可以包括用于支持负载(例如用于获得目标物体的图像数据的相机)的载体。

用于控制由UAV承载的负载的现有方法在某些情况下可能不是最佳的。例如，用于稳定负载的现有方法可能不适于补偿对载体和负载的外部干扰，并且可能不考虑载体的特定机械特性，这会降低负载控制的准确性。

发明内容

本公开提供了用于支撑诸如无人飞行器(UAV)的可移动物体的负载的载体的控制和操作相关的系统、方法和设备。在一些实施例中，使用载体来将负载与可移动物体机械地连接，并控制负载相对于可移动物体的位置和/或朝向。然而，在操作期间，载体可能受到外部干扰(例如，风、温度变化、外部撞击等)的影响，这可能影响载体配置。此外，不同类型的载体和负载的运动特性可能影响其对驱动的响应。本文公开的实施例可以估计和补偿这些因素，从而提高使用载体控制负载位置和/或朝向的精度。

一方面，提供了一种用于控制负载的姿态的方法，所述方法包括：基于输入角度和负载的一个或多个运动特性来确定输入力矩，其中所述输入角度与负载的期望姿态相关联；基于与所述负载连接的载体的一个或多个运动特性来确定估计干扰力矩，其中，所述估计干扰力矩与对所述载体的干扰相关联；以及基于所述输入力矩和所述估计干扰力矩来计算输出力矩，其中，所述输出力矩用于引起所述载体的移动，以实现所述负载的期望姿态。

在一些实施例中，载体与用于支撑载体的可移动物体可旋转地连接。

在一些实施例中，载体是多轴云台。

在一些实施例中，可移动物体是UAV。

在一些实施例中，载体被配置为相对于可移动物体围绕一个或多个转轴旋转。输出力矩可以围绕一个或多个转轴施加。

在一些实施例中，载体包括多个框架，所述多个框架至少包括第一框架和第二框架。负载可以固定到第一框架。第二框架可以与可移动物体可旋转地连接。第二框架可以被配置为围绕航向轴旋转。

在一些实施例中，第二框架经由减震元件与可移动物体连接。

在一些实施例中，负载通过第一框架和第二框架与可移动物体串接。第二框架可以连接在可移动物体和第一框架之间。

在一些实施例中，载体的一个或多个运动特性至少包括第二框架的线加速度或角加速度。第二框架的一个或多个运动特性可以使用位于第二框架附近的一个或多个传感器来测量。该一个或多个传感器可以包括加速度计或陀螺仪中的至少一个。

在一些实施例中，所述一个或多个传感器还被配置为：当经由减震元件与所述可移动物体连接时，测量所述第二框架的一个或多个运动特性。减震元件可以被配置为减小干扰对第二框架的影响。减震元件可以被配置为吸收第二框架的振动。所述一个或多个传感器可以被直接设置在将减震元件与第二框架连接的连接结构上。所述一个或多个传感器可以被设置在附接在所述连接结构上的柔性印刷电路(FPC)上。所述一个或多个传感器可以沿着第二框架的转轴放置。

在一些实施例中，输出力矩经由与第二框架连接的驱动器来施加。驱动器可以是包括转子和定子的电机。转子可以与第二框架连接，而定子可以与可移动物体连接。