用于降落在竖直结构上的混合动力无人机的制作方法

1.本发明涉及具有独特的驱动单元布置的混合动力无人驾驶飞行器(hybrid unmanned aerial vehicle(uav))，该驱动单元布置使该混合动力uav能够直立悬停、降落在竖直结构(vertical structure)上、依附至竖直终止结构、以及将物体投放(drop)到那里。


背景技术：

2.从现有技术中已知用于递送(deliver)包裹的无人机(drone)。利用无人机进行包裹投递的主要优点是显而易见的。首先，它们非常快。无人机可以在直达路线上飞行，而不必不断地减速和加速，不会卡在交通堵塞中并且是非常高能效的。与汽车投递相比，所有无人机概念都是非常环境友好的，因为它们以电方式飞行，不排放co2、烟灰颗粒或有毒气体，没有橡胶磨损，并且最重要的是不需要甚或免于污染道路。无人机不仅极大地减少了投递时间，而且由于需要更少的人员而使投递公司的成本最小化。
3.可以在几乎没有限制的情况下在空间中定位多旋翼直升无人机(multicopter drone)。存在已知的包裹递送多旋翼直升机，当该多旋翼直升机处于投放点上方时，将包裹索降在收件人处。该解决方案造成安全风险。例如，狗会袭击降下的包裹或者抓住绳索并使无人机发生碰撞。
4.除了多旋翼直升无人机之外，还有所谓的混合动力无人驾驶飞行器(其具有翼面(airfoil))。这种经典飞行器形式的优点是距离，因为与必须经由旋翼永久生成升力的多旋翼直升机相比，利用机翼的升力所需的能量明显更少。因此，混合动力无人机基本上结合了多旋翼直升机和飞机的优点。
5.另外，已知的是，无人机投递包裹，在降落(landing)区的高度处利用小降落伞投放包裹。
6.在给出的例子中，只有开放空间、花园或平屋顶适合作为存放位置，尽管很少有人具有这样的存放位置。生活在城市中的人只有在屋顶也可靠近的情况下才能得到供应。另外，第三人可以容易地靠近所投放的或索降的包裹。
7.本发明的目的
8.因此，本发明的目的是提供这样的一种无人机，即，该无人机既具有相对大距离的优点，又具有改进的、特别是更灵活且安全的物体投递的优点。
9.该目的通过实现独立权利要求的表征特征来解决。以另选或有利的方式进一步开发本发明的特征可以从所附权利要求中取得。
10.本发明涉及一种混合动力无人机，该混合动力无人机一方面被设计成覆盖巡航飞行中的长距离，另一方面被设计成降落在竖直结构(例如，墙壁)上。
11.根据本发明的混合动力无人机可以在具有或不具有附加物体的情况下执行稳定的竖直(直立)悬停飞行，以便降落在竖直结构处、附着至竖直结构、抓住有向上端部的竖直结构、和/或将物体投放在那里。除了高效的巡航飞行之外，这还解决了使飞行非常灵活操
纵的问题，从而允许混合动力无人机接近非常狭窄的城市峡谷以便降落在那些竖直结构上。
12.已知的混合动力无人机中没有一个能够降落在竖直墙壁上。
13.根据本发明的能够在竖直结构上可靠地执行降落的混合动力无人机提供以下特征：当降落时，重心不远离竖直结构以避免大杠杆效应；待运输的物体可以从上方(或从栏杆上方)到达；并且在无人机与竖直结构之间存在大保持力。


技术实现要素：

14.本发明涉及一种用于运输或投递物体的混合动力无人机，该混合动力无人机包括：至少一个第一机翼，所述至少一个第一机翼具有翼面，特别是具有机翼控制表面，其中，无人机自身的横向轴线通过所述至少一个机翼的延伸部限定；以及至少一个第一纵向驱动单元和一个第二纵向驱动单元，其中，第一纵向驱动单元和第二纵向驱动单元被设置在所述至少一个机翼上，并且第一纵向驱动单元和第二纵向驱动单元各自被对准或者是可枢转地对准的，使得可以借助于相应纵向驱动单元生成的推力平行于混合动力无人机的纵向方向起作用，其中，纵向方向正交于横向轴线，并且基本上指向由混合动力无人机限定的向前飞行方向。
15.该混合动力无人机还包括物体保持装置，该物体保持装置被形成在第一纵向驱动单元与第二纵向驱动单元之间的上侧上或下侧上，并且用于保持物体，其中，该混合动力无人机的下侧在所述至少一个机翼下方，并且上侧在所述至少一个机翼上方(沿着该无人机的竖直轴线(vertical axis))。而且，还提供了调节单元，该调节单元被配置成基于控制信号来调节混合动力无人机，特别是调节驱动单元。
16.该混合动力无人机具有至少一个第一竖向驱动单元(high drive unit)，其中，第一竖向驱动单元以这样的方式对准或者可以枢转地对准，即，可以借助于该竖向驱动单元生成的推力基本上正交于纵向方向并且基本上平行于混合动力无人机的竖直轴线起作用，并且第一竖向驱动单元被设置为相对于混合动力无人机的重心具有限定杠杆间距。借助于第一竖向驱动单元，混合动力无人机的俯仰角在飞行状态下是可调整的。
17.该混合动力无人机具有至少一个保持部件，特别是钩子或眼状物，所述至少一个保持部件与混合动力无人机的前部区域中的底面相关联，其中，保持部件被设计用于将混合动力无人机可释放地设置到(特别是挂到)有顶部(top-ending)的竖直接收结构上。
18.该混合动力无人机还可以包括被设置在所述至少一个机翼上的保持部件，或者该混合动力无人机可以包括机身部分并且该保持部件被设置在机身部分上。
19.保持部件还可以包括处于与纵向方向相反的保持方向中的开口，特别是其中，该保持部件包括可从后面靠近的向后突出结构。
20.保持部件可以被固定地安装或者是可伸出的和/或被设计为可缩回的，特别是缩回到所述至少一个机翼或机身部分中。
21.保持部件可以被配置成通过将混合动力无人机压抵着竖直结构，特别是通过部分地缩回保持部件，来生成保持力。
22.该混合动力无人机可以包括可在底部处伸出的配对部件，该配对部件用于在保持部件与配对部件之间施加夹紧力。
23.该混合动力无人机可以包括具有尾部控制表面的至少一个尾翼，其中，该尾翼是通过支承部件设置在所述至少一个机翼的上方和该机翼的后方的，该支承部件被连接至所述至少一个机翼、特别是机身部分，并且其中，所述至少一个尾翼被设置在可以由第一纵向驱动单元和/或第二纵向驱动单元生成的气流中。
24.该混合动力无人机可以具有至少一个第二竖向驱动单元，其中，第二竖向驱动单元以这样的方式对准或者可枢转地对准，即，可以借助于竖向驱动单元生成的推力基本上平行于竖直轴线起作用，并且第二竖向驱动单元被安装为相对于混合动力无人机的重心具有限定杠杆间距，并且其中，混合动力无人机在飞行状态下的俯仰角和侧倾角可借助于第二竖向驱动单元来调整。
25.混合动力uav在缓慢飞行中可以借助于尾部控制表面的差动控制和/或借助于第一竖向驱动单元和第二竖向驱动单元的差动控制来控制侧倾运动。
26.至少第一竖向驱动单元可绕枢轴枢转，其中，枢轴基本上正交于纵向方向并且基本上正交于横向轴线延伸。
27.所述至少第一竖向驱动单元可以被安装在可枢转或可伸出臂上，并且可以缩回到所述至少一个机翼中，或者特别是可以缩回到机身部分中。
28.物体保持装置可以包括传送器系统，该传送器系统被配置成向前或向后传送由物体保持装置接收的物体，特别是向机翼的前方或后方传送物体并将该物体向机翼的前方或后方投出，或者在飞行期间改变重心。
29.所述纵向驱动单元中的至少一个纵向驱动单元和/或所述至少一个第一竖向驱动单元可以包括电动马达和螺旋桨和/或封闭式螺旋桨，特别是叶轮。
30.所述纵向驱动单元中的至少一个纵向驱动单元和/或所述至少一个第一竖向驱动单元可以被设计成和/或可控制成通过改变旋转方向或者根据叶片桨距(pitch)来使推力反向。
31.该混合动力无人机可以包括第三纵向驱动单元和第四纵向驱动单元，其中，第三纵向驱动单元是与第一纵向驱动单元同轴地设置的，并且第四纵向驱动单元是与第二纵向驱动单元同轴地设置的。
32.该混合动力无人机可以包括处于混合动力无人机的底面上的粘合带，该粘合带用于与被设置在竖直接收结构上的配合粘合部件建立可释放的粘合连接。
33.该混合动力无人机可以具有检测系统，特别是摄像机、激光雷达、或雷达，该检测系统被配置成执行物体检测，其中，调节单元被配置成基于物体检测来控制混合动力无人机。
34.该混合动力无人机可以具有物体释放装置，该物体释放装置具有至少两个释放部件，特别是绳索或缆绳，该释放部件可以被连接至物体，其中，释放部件具有至少10cm的距离。
35.该混合动力无人机可以包括控制单元，该控制单元具有释放功能，在执行释放功能时，物体释放装置和/或驱动单元的控制是以这样的方式发生的，即，物体被设定成限定的钟摆移动或摇摆移动，并且物体的有针对性放下发生在钟摆移动或摇摆移动的特定点处。
36.该混合动力无人机可以包括传感器，该传感器用于检测混合动力无人机与竖直接
收结构之间的距离，特别是其中，传感器被设置在底面上。
37.本发明还涉及根据本发明的用于混合动力无人机的飞行方法，该飞行方法用于将处于巡航飞行状态的混合动力无人机置于悬停飞行状态，其中，处于巡航飞行状态的混合动力无人机的主移动方向对应于水平方向，通过围绕所述至少一个第一机翼流动生成主升力，并且纵向驱动单元在纵向方向上生成向前推力，所述方法包括以下步骤：
38.·
通过混合动力无人机的向前俯仰来启动下降，
39.·
减小或终止纵向驱动单元的向前推力，特别是生成反向推力，以减小混合动力无人机的移动速度，
40.·
借助于竖向驱动单元生成基本上正交于纵向方向的推力，该推力用于以这样的方式来启动、加速或减速混合动力无人机的俯仰运动，即，混合动力无人机被移位成基本上竖直取向，特别是使纵向方向基本上竖直地定向，以及
41.·
当达到竖直取向时，
42.ο根据混合动力无人机的总重量，特别是考虑到所运输的物体，在纵向方向上的向前推力的这种经调节的调整使混合动力无人机在纵向方向上的移动速度基本上为0，并且
43.ο借助于竖向驱动单元的调节，来连续调节、特别是保持混合动力无人机的竖直取向，以使混合动力无人机被设置在悬停飞行状态。
44.可以在所述飞行方法中应用检测和识别(特别是借助于图像处理、激光雷达或雷达)来检测并识别竖直接收结构，并且根据对竖直接收结构的识别来启动向前推力的减小或终止。
45.而且，提供了一种用于使由在执行上述飞行方法之后到悬停飞行的混合动力无人机运输的物体降落的方法，所述方法包括以下步骤：
46.·
通过生成混合动力无人机的俯仰移动，特别是设定纵向方向相对于竖直方向的限定角度，来使混合动力无人机接近有顶部的竖直接收结构，并由此，生成混合动力无人机沿朝着竖直接收结构的方向的相对移动，
47.·
通过连续接近来提供混合动力无人机与竖直接收结构的接触，
48.·
使混合动力无人机沿着竖直接收结构上升，直到至少保持部件沿竖直方向设置在竖直接收结构的上端上方，
49.·
以这样的方式对准保持部件，即，该保持部件的被设计为可释放布置的一部分存在于有顶部的竖直接收结构上方，以及
50.·
通过在维持与竖直接收结构接触的同时减小沿纵向方向的向前推力，将混合动力无人机设置到(特别是挂到)竖直接收结构。
51.另外，在所述降落方法期间，保持部件可以借助于伸出该保持部件和/或借助于使无人机沿竖直接收结构的方向俯仰来对准。
52.而且，在所述降落方法期间，在设置混合动力无人机时，可以通过部分地缩回保持部件或者生成反作用力来生成夹紧力。
53.而且，在所述降落方法期间，可以通过在竖直接收结构的上端上方传送物体来执行物体的卸载。
54.可以在所述降落方法期间(特别是借助于图像处理、激光雷达或雷达)来检测并识别竖直接收结构，并且根据对竖直接收结构的识别来接近和/或设置混合动力无人机。
55.本发明还涉及一种用于根据本发明的混合动力无人机的起飞方法，所述起飞方法用于将处于水平取向并且搁置在其底面上的混合动力无人机置于巡航飞行状态，所述起飞方法包括以下步骤：
56.·
特别是借助于竖向驱动单元来生成基本上平行于竖直轴线的推力，由此，使混合动力无人机朝向纵向方向的竖直取向站直(straighten)，
57.·
特别地使混合动力无人机在竖直取向上平衡，
58.·
特别是借助于纵向驱动单元来生成沿纵向方向的推力，从而使混合动力无人机起飞，
59.·
以这样的方式来调节沿纵向方向的推力，即，使混合动力无人机置于爬升飞行中，以及
60.·
在达到某一高度时生成混合动力无人机的俯仰运动，并且将混合动力无人机从爬升飞行转换成基本上水平的巡航飞行状态。
61.本发明还涉及根据本发明的用于混合动力无人机的起飞方法，所述起飞方法用于将处于竖直取向并且被设置在有顶部的竖直接收结构处的混合动力无人机置于巡航飞行状态，所述起飞方法包括以下步骤：
62.·
特别是借助于纵向驱动单元，通过生成沿纵向方向的推力，来使混合动力无人机与所述竖直支承结构分离，
63.·
特别是借助于竖向驱动单元来生成基本上正交于纵向方向的推力，从而使混合动力无人机沿远离竖直接收结构的方向倾斜，特别是俯仰，
64.·
调节沿纵向方向的推力以及基本上正交于纵向方向的推力，使得混合动力无人机被设置在具有远离所述竖直接收结构的水平移动方向的悬停飞行状态，
65.·
当达到距竖直支承结构的某一距离时，增加沿纵向方向的推力，
66.·
以这样的方式来调节沿纵向方向的推力，即，使混合动力无人机被置于爬升飞行中，以及
67.·
在达到某一高度时生成混合动力无人机的俯仰运动，并且将混合动力无人机从爬升飞行转换成基本上水平的巡航飞行状态。
68.所述至少一个竖向驱动单元可以在达到巡航飞行状态之后缩回。
69.在增加推力之前，特别是通过减小竖向驱动单元的推力或者使推力反向，基本上正交于纵向方向的推力可以沿纵向方向改变，这导致混合动力无人机向后倾斜。
70.本发明还包括一种用于根据本发明的混合动力无人机的垂直起降装置，特别是该垂直起降装置包括粘合带，其中，该垂直起降装置包括以下部件：
71.·
附接装置，该附接装置适于将所述垂直起降装置附接至处于基本上竖直取向的结构，特别是附接至该结构的竖直侧，
72.·
至少一个传送器驱动装置，以及
73.·
至少两个接触和导向部件，所述至少两个接触和导向部件是以某一距离彼此平行地形成的，其中
74.ο所述接触和导向部件中的各个接触和导向部件皆包括配合粘合部件，该配合粘合部件用于与混合动力无人机的粘合部件建立可释放粘合连接，并且
75.ο配合粘合部件是以这样的方式设计成带的形式并且可以借助于传送器驱动装置
来旋转驱动的，特别是设计成传送带的形式，即，处于粘合连接的混合动力无人机可以以受控方式沿着接触和导向部件移动。
76.该垂直起降装置可以具有两个传送器驱动装置，其中，所述配合粘合部件中的各个配合粘合部件在所有情况下皆可以单独地借助于所述传送器驱动装置中的一个传送器驱动装置来驱动，并且处于粘合连接的混合动力无人机可以通过配合粘合部件的差动驱动来关于其水平取向对准。
77.该配合粘合部件可以是魔术贴粘扣带(velcro strip)。
78.该垂直起降装置可以包括至少一个推斥部件，该推斥部件用于推斥被设置在垂直起降装置处的无人机，特别是用于在混合动力无人机的粘合部件与配合粘合部件之间产生或增加距离。
79.本发明还涉及根据本发明的用于混合动力无人机的投放方法，所述投放方法包括以下步骤：
80.·
使混合动力无人机悬停在特定投放位置上方，
81.·
投放被连接至物体释放装置的物体，
82.·
在释放期间，使物体沿某一方向、尤其是沿当前风向旋转，
83.·
将物体移动到限定位置，特别是移动到平行于地面的位置，特别是水平位置，以及
84.·
当物体接触到地面或者达到距地面的某一距离时，释放物体与物体释放装置之间的连接。
85.本发明的其它方面
86.无人机还可以执行完全无声的降落接近，其中，无人机的驱动单元可以被关闭以用于噪声控制。如果接近区域有足够的空间，并且要降落的竖直结构在其它障碍物上方足够高，则无人机可以飞行与鸟降落时的轨迹相似的轨迹，相应地，使无人机暂时下降得如此低以致它处于要降落的竖直结构下方的一种截距弧(intercept arc)。然后无人机被操纵以再次上升，最终抵靠竖直结构以直立角度进行轻触(nudging)或降落，无人机在该点处几乎不留有动能并沉落。然后，伸出的钩子可以钩到有顶部的竖直结构上。
87.考虑到许多因素诸如包裹重量、包裹尺寸、风速、风向、温度、高度等)，计算降落的飞行路径，以使动量(即，特别是竖直方向上的动能)在无人机正好处于竖直结构的顶部正上方时被释放。在这种情况下，向前飞行的无人机的能量是足够的，而无需再次接通驱动单元。在这种情况下，无人机无声地降落。
88.在无人机降落之前不久，可以经由诸如“请靠后站，无人机正在靠近”的个人消息来通知接收物体的人小心。
89.无人机的运输系统被对准，以使在巡航飞行期间，待投递物体也可以通过降落伞被投放。在这种情况下，降落伞被打开，同时或者在某一时间延迟下，物体保持装置释放与物体的连接。由于降落伞的高前进速度和制动效果，因此，混合动力无人机和物体非常快地分离。
90.由于无人机能够执行非常快速的转向操纵的能力，无人机还能够非常快且高效地投放物体。无人机在驱动单元关闭的情况下以平接近角度飞行到待投递位置，并且执行紧密且快速的转向操纵。紧接在此之后，可以开始物体的释放。这显著减少了噪声排放的持续
时间，尤其是与在接近的整个持续时间内已经可听到的多旋翼直升机相比。
91.无人机可以被固定在客户住所处的墙上并且进行充电，这就是为什么不绝对需要用于定期存放无人机的昂贵物流中心的原因。在客户住所处的这些“停放空间”也可以被视为分散式网络。这意味着例如在需要收取包裹的情况下，无人机也可以随叫随到地直接飞往另一客户。
92.当使用术语“上方”时，它指的是无人机沿着竖直轴线的取向。如果使用术语“后方”、“后面”、“前方”或“前面”，那么这还指的是无人机的纵向方向。当使用术语“右”或“左”时，它指的是在纵向方向上观察的横向轴线。当使用术语“倾斜”时，它指的是绕横向轴线的旋转。当使用术语“回转(slew)”时，它尤其指的是绕无人机的任何轴线的旋转，而不一定是必须围绕竖直轴线。在通常的向前飞行中，将机翼定向成使得其翼面生成升力。
附图说明
93.从详细说明的描述和附图中，本发明的其它优点是显而易见的。
94.图1a示出了根据本发明的混合动力无人机的实施方式；
95.图1b示出了根据本发明的被挂到竖直结构的混合动力无人机的侧视图；
96.图1c示出了根据本发明的混合动力无人机在巡航飞行中使用降落伞投放物体；
97.图1d示出了根据本发明的混合动力无人机在悬停飞行中降下/投放物体；
98.图2示出了根据本发明的混合动力无人机的另一实施方式；
99.图3示出了根据本发明的混合动力无人机的又一实施方式的侧视图；
100.图4a示出了根据本发明的用于混合动力无人机的起降站；
101.图4b示出了被附着至起降站的根据本发明的混合动力无人机；
102.图4c示出了被附着至起降站并与起降站对准的根据本发明的混合动力无人机；
103.图5示出了利用根据本发明的混合动力无人机从巡航飞行到竖立悬停飞行的迅速转换的示例性飞行方法；
104.图6示出了具有差动推力控制的混合动力无人机的示例；
105.图7示出了具有共同推力控制的混合动力无人机的示例；
106.图8示出了具有双系统的混合动力无人机的示例；以及
107.图9示出了具有斜翼(tilt-wing)的混合动力无人机的示例。
具体实施方式
108.描述了示例性方法和系统。词语“示例性”要被解释成“作为示例、实例或例示”。本文中被描述为“示例性”或“例示性”的任何实施方式或特性不必被解释为比其它实施方式或特征优选或有利。本文所描述的实施方式并非旨在进行限制。应理解，所公开的系统和方法的某些方面可以以多种不同的配置来进行设置和组合，本文预期到了所有这些。
109.示例性实施方式可以涉及和/或被实现在这样的系统中，即，在该系统中，具有混合动力无人驾驶飞行器(特别是“混合动力无人机”(混合动力uav)或者也被称为混合动力无人机)，其具有至少一个机翼102，该机翼102可以被用于在巡航飞行中高效地生成升力，并且还具有不同的推进配置以能够执行稳定的悬停飞行。根据本发明的混合动力无人机可以在竖直结构上执行降落，并且运输和可选地将物体投递至竖直结构。在这个过程中，无人
机可以由被安装在竖直结构上的起降站辅助，或者无人机可以将其自身附接至有顶部的竖直结构。
110.除了高效的水平巡航飞行之外，示例性实施方式还可以非常快速地转换成悬停飞行，以及以受控方式悬停在适当位置或者缓慢接近竖直结构。示例性实施方式具有保持部件，保持部件特别是被形成为钩子112和/或粘合带321。图2例示了钩子212的另一位置。许多其它实施方式也可以用于保持到竖直结构上。
111.图1a示出了具有固定安装的螺旋桨的采用电动马达的形式的两个纵向驱动单元104的示例。这里的纵向指的是基本上平行于机体固定纵向轴线115延伸的推力矢量。在悬停飞行中，纵向轴线115在空间中大致竖直地定向；在巡航飞行中，纵向轴线115相对于地球引力基本上水平地定向。示例性地，将纵向驱动单元104安装在机翼102上或机翼102上方，以生成更高的升力并且衰减向下的噪声排放，从而允许混合动力无人机在巡航飞行期间相对于地面看起来几乎无声。
112.举例来说，将纵向驱动单元104固定地安装在该位置。在另一实施方式中，可以将这些纵向驱动单元安装成绕任何轴线倾斜或枢转，或者可以经由倾斜翼、枢转翼、杠杆臂、或其它装置来移动到纵向位置。图2以示例的方式示出了两个纵向驱动单元204的另一位置。
113.驱动单元可以是具有开放的、可调节的或封闭的螺旋桨(＝所谓的叶轮)或类似物的螺旋桨驱动装置、以及涡轮驱动装置、火箭驱动装置或者以电方式或化学方式生成推力的其它推力生成变体。
114.在优选实施方式中，纵向驱动单元104设计有受保护的、带罩的电动螺旋桨(所谓的叶轮)，以使旋转部分不是独立式的，并因此在任何情形下都降低受伤的风险。另外，显著降低噪声排放。
115.举例来说，图1a示出了竖向驱动单元105。竖向(high)指的是基本上平行于竖向轴线(high axis)116的竖向推力矢量，竖向轴线正交于纵向轴线115和横向轴线117。竖向驱动单元105或205不必被安装成固定在该位置，而是也可以被安装成可绕任何轴线倾斜或枢转，或者可以借助于倾斜翼、枢转翼、杠杆臂或其它辅助装置而进入竖向驱动位置。
116.为了执行绕纵向轴线115的侧倾运动，图1a示例性地示出的混合动力无人机可以包括具有尾部控制表面108的至少一个尾翼，其中，该尾翼是通过支承部件109设置在所述至少一个机翼102的上方和该机翼102的后方的，该支承部件被连接至机翼102或机身部分113中的至少一者。另外，将至少一个尾部控制表面108设置在可由第一纵向驱动单元104和/或第二纵向驱动单元104生成的气流120中。因此，混合动力无人机在缓慢飞行中的侧倾运动借助于尾部控制表面108的差动致动来实现。
117.在快速向前飞行中，尾部控制表面108主要负责绕横向轴线117俯仰。在例如尾部控制表面108失效的情况下，竖向驱动单元105可以接管俯仰的生成。根据本发明，在缓慢飞行或悬停飞行中，由于竖向驱动单元105独立于气流，因此，它显著地接管俯仰运动的生成。另外，在悬停飞行中，尾部控制表面108可以支持俯仰运动的生成或者在失效的情况下接管。当装载有物体124时，重心107尤其沿着竖直轴线116发生改变。竖向驱动单元105的尺寸被设置成，使得在纵向驱动单元104的全推力下作用在重心107上的杠杆力可以在很大程度上由竖向驱动单元105来进行补偿，此外，可以补偿因物体124的各种质量而造成的各种重
心。
118.在图3所例示的一个实施方式中，至少第一竖向驱动单元可绕枢轴311枢转，其中，枢轴311基本正交于纵向轴线115延伸。在这点上，至少第一竖向驱动单元105被安装在可枢转或可伸出的臂上并且可缩回到机身部分113或机翼102中。图3例示了襟翼(flap)319，其在竖向驱动单元缩回或伸出之前打开，并且在空气动力学上有利地将缩回的竖向驱动单元105隐藏在机身部分313中。
119.在另一实施方式中，混合动力无人机具有至少一个第二竖向驱动单元205，其中，第二竖向驱动单元205以这样的方式对准或者可以绕任何轴线枢转、倾斜或旋转，即，可以借助于第二竖向驱动单元205生成的竖向推力基本上正交于纵向方向106向下或向上起作用，并且是相对于混合动力无人机的重心107以限定杠杆距离来安装的。图2示出了具有两个竖向驱动单元205的版本的示例。在两个竖向驱动单元205位于重心前方的情况下，通过第一竖向驱动单元和第二竖向驱动单元205的差动控制，在悬停飞行中不仅可以控制俯仰运动而且可以控制侧倾运动。
120.在另一实施方式中，如图3所示，混合动力无人机具有第三纵向驱动单元和第四纵向驱动单元320，其中，第三纵向驱动单元320与第一纵向驱动单元同轴，并且第四纵向驱动单元320与第二纵向驱动单元同轴。因此，侧倾运动可以以这样的方式经由纵向驱动单元104的差动控制来执行，即，沿相同方向旋转的两个驱动单元具有比沿相反方向旋转的两个驱动单元更高的转速。由于生成扭矩，因此开始侧倾运动。
121.在混合动力无人机的另一实施方式中，所述纵向驱动单元104中的至少一个纵向驱动单元和/或至少一个第一竖向驱动单元105被配置成和/或可控制成通过改变旋转方向或者根据叶片桨距来使推力反向。在该方法中描述了对该特征的详细阐释。
122.图1b示出了作为包裹的采用折叠盒形式的物体124的示例。在另一些实施方式中，物体124可以具有多种尺寸和形状。在这点上，物体124可以包括由混合动力无人机的电源经由物体保持装置110进行供电的耗电组件，该耗电组件例如向集成系统供电以用于冷却、加热或其它功能。在另一实施方式中，物体124可以包括附加电压源，并且为混合动力无人机提供用于更长距离的附加电力。在另一实施方式中，如图3所示，物体324包括附加传感器，诸如用于测量地面状况等的高清摄像机。在这种情况下，除了电源之外还建立了数据链路，从而允许物体324由混合动力无人机进行控制。
123.为了运输物体124，根据本发明提供了一种物体保持装置110，该物体保持装置被设置在该第一纵向驱动单元104与第二纵向驱动单元104之间的上侧或下侧处(相对于横向轴线，处于由垂直于该横向轴线的两个平面限定的区域中，并且其中，一个平面与横向轴线的相交是由第一纵向驱动单元的设置限定的，而另一平面与横向轴线的相交是由第二纵向驱动单元沿着横向轴线的设置限定的)，并且被配置成适应物体124，其中，混合动力无人机的底面在所述至少一个机翼102的下方，上侧在所述至少一个机翼102的上方。在图2中，作为示例，将物体224安装在下面。
124.在另一些实施方式中，物体保持装置110还可以包括用于放电电流和/或充电电流的接口和/或单向或双向数据链路，以用于适应具有功耗或电源或多种传感器的物体324。
125.物体保持装置110包括传送器系统119，该传送器系统被配置成向前或向后传送由物体保持装置110接收的物体124，特别是被配置成向机翼102的前方或后方传送物体124并
将该物体向机翼102的前方或后方投出，或者适于在飞行期间改变重心107。
126.根据本发明，运输系统119可以运输不同重量的物体124并在飞行期间移动它们，以便将重心107从物体124移动到飞行性能的最佳位置。
127.图1c示出了利用小降落伞190将物体124投放在处于巡航飞行中的混合动力无人机后方的示例性方法。在这个过程中，被集成在物体124'中的降落伞190是经由物体保持装置110的数据链路来释放的。在降落伞190成功展开并且物体124'到达希望投放点之后，将物体124'从物体保持装置110释放并且物体124被降落伞190的制动力向后拉动。
128.图1b例示了通过在竖直接收结构的顶部的上方传送物体124来卸载物体124的方法。混合动力无人机已经成功地被挂到有顶部的竖直结构上，如阳台132所示。在此，示例性地借助于可旋转地安装134的运输系统119，通过动力缸131使该运输系统达到水平位置。传送器系统119随后向前推动物体124，直到它翻过传送器系统119的前边缘。
129.在这种情况下，竖直结构特别指的是阳台或其栏杆或矮墙、窗户、房屋立面、较陡的人字屋顶等，并因此要特别地理解为基本上垂直于地球引力。另外，处于已安装状态的起降站也要被理解为竖直结构，例如，起降站是平行于该竖直结构安装的。根据本发明，可以非常安静地并且还对于相对狭窄的城市峡谷，来执行无人机到竖直结构的降落接近。这增加了无人机包裹投递的目标受众，并且还使得能够在安静的时间(诸如在夜间)投递。例如，所需要的全部就是阳台、窗户、较陡的斜屋顶和/或房屋立面的入口，这与需要开放空间或平坦屋顶的其它概念不同。另外，第三方无法靠近包裹或无人机，因此可以保证可靠的投递。
130.根据本发明的混合动力无人机配备有至少一个保持部件，特别是钩子112，所述至少一个保持部件与混合动力无人机的底面相关联，其中，保持部件被设计用于将混合动力无人机可释放地设置到(特别是挂到)有顶部的竖直接收结构上。
131.保持部件具有处于与纵向方向106相反的保持方向中的开口，特别是保持部件具有朝向后面突出并且可从后面靠近的结构。这不会与所谓的停机钩(arresting hook)混淆，该停机钩在纵向方向106打开以突然减慢无人驾驶飞行器的速度。
132.该保持部件被设计为固定的或可伸出的，特别是可缩回到机身或机翼102中。
133.可以将保持部件设计成通过将混合动力无人机压抵着竖直结构(特别是通过部分地缩回保持部件)来生成保持力。
134.另外，图1或图1b的混合动力无人机包括可在底面处伸出的配对部件114，该配对部件用于在保持部件112与配对部件114之间施加夹紧力。图1b例示了与阳台132的这种夹紧，其中，钩子112围绕阳台栏杆132抓紧，并且配对部件114生成夹紧力。
135.在一个实施方式中，混合动力无人机具有处于该混合动力无人机的底面上的粘合带321，该粘合带用于与被设置在竖直接收结构上的配合粘合部件401形成可释放粘合连接。
136.可以将该粘合带321附接至机翼102的底面，或者附接至类似于起落架207的结构的底面，以使在与竖直结构接触时，立即生成保持力并且可以防止回弹。粘合带321的尺寸使得粘合连接适当地保持混合动力无人机的全部重量以及安全系数。
137.粘合带321可以是魔术贴粘扣带、磁条、粘合带等。
138.如图1d所例示的，根据本发明的混合动力无人机具有物体释放装置118，该物体释
放装置118具有可连接至物体124的至少两个释放部件150(特别是绳索或缆绳)，所述至少两个释放部件以至少10cm的距离151分隔开。
139.因此，当悬停在释放位置上方时，混合动力无人机可以经由至少这两个物体释放装置118以协调的方式释放物体124。在释放过程期间，物体124相对于纵向物体轴线154沿希望方向旋转，特别是沿风向旋转。在释放过程期间，不管混合动力无人机的位置(特别是在平行于地面的位置)如何，物体124还通过两个释放部件150保持在绕物体竖直轴线152的希望位置。在距地面的某一距离处或者当物体124接触到地面时，释放机构以协调的方式将两个释放部件150与物体124之间的连接断开。
140.在另一实施方式中，混合动力无人机具有控制单元，该控制单元具有释放功能，在执行该释放功能时，物体释放装置118和/或驱动单元是以这样的方式来进行控制的，即，物体124被设定成限定的振荡运动或摇摆运动，并且物体124的有针对性释放发生在振荡运动或摇摆运动的特定点处。
141.由于两个物体释放装置118，提供了绕横向轴线117的更大稳定性，并且可以避免在高侧风条件下，物体在降下期间与尾翼接触或损坏尾翼。
142.图4a示出了根据本发明的用于混合动力无人机的垂直起降装置。这包括附接装置403，该附接装置被配置成将垂直起降装置附接至处于基本竖直取向的结构，特别是附接至该结构的竖直侧。该垂直起降装置包括：至少一个传送器驱动装置；至少两个接触和导向部件，所述至少两个接触和导向部件是以某一间距彼此平行地形成的，其中，所述接触和导向部件中的各个接触和导向部件皆包括配合粘合部件401，该配合粘合部件用于与混合动力无人机的粘合部件建立可释放粘合连接，并且该配合粘合部件401是以这样的方式采用带状形式形成并且可借助于传送器驱动装置来以循环方式驱动的(特别是采用类似传送带的方式)，即，存在于粘合连接中的根据本发明的混合动力无人机可以以受控方式沿着接触和导向部件移动。
143.垂直起降装置的另一实施方式包括两个传送器驱动装置，这使得所述配合粘合剂部件401中的各个配合粘合部件在各个情况下皆可单独地借助于所述传送器驱动装置中的一个传送器驱动装置来驱动，并且其中，处于粘合连接的混合动力无人机可以通过配合粘合部件401的差动驱动来关于其水平取向对准。
144.在非常高的侧风条件下，绕竖直轴线116旋转的根据本发明的混合动力无人机在风中倾斜(leans into the wind)，以防止其随风漂移。根据本发明的无人机可以维持该位置，直到与图4b所例示的垂直起降装置“对接”。由于通信链路，根据本发明的混合动力无人机给出了用于传送带的差动控制的命令，由此混合动力无人机再次如图4c所例示地水平升高。
145.通常，起降站的配合粘合部件401是魔术贴，并且混合动力无人机上的对应粘合部件则是魔术贴侧的另一部件。其它粘合和配合粘合部件也是可能的。
146.垂直起降装置还包括至少一个推斥部件402，该推斥部件用于推斥被设置在该垂直起降装置上的混合动力无人机，特别是用于形成或增加垂直起降装置的竖直取向与无人机的纵向方向106之间的角度。
147.可选地，垂直起降装置还具有钨站。这提供了充电电流和/或单向或双向数据业务。钨站的接口适合于无人机1的对应的(也是可选的)接口，即，该接口可以是基于插头或
线缆的或者是无线的(感应充电、nfc、蓝牙、wifi等)。
148.混合动力无人机可以采取多种形式。无人机通常被称为无人驾驶飞行器、无人驾驶航空系统或者无人飞行器。这可以被自主地或半自主地控制。半自主意味着在没有人的实际存在的情况下仅有限的操纵。例如，飞行的部分可以由飞行员遥控，而飞行的其它部分是自主地执行的。通常但不是必须地，遥控飞行员可以在任何时间切换自主飞行无人机以引导控制输入。而且，可以存在不同的半自主阶段，其中，遥控飞行员仅指定导航点，然后这些导航点由无人机以直线或者基于诸如避开障碍物、不离开非直线飞行路径上的飞行区等的自主决定来飞行。许多其它的示例也是可以的。
149.混合动力无人机指定具有至少一个机翼102的无人驾驶飞行器，其通常具有垂直起降的能力。
150.这些混合动力无人机可以包括多种实施方式，并且最通常被归类为可垂直升降飞机(convertiplane)和尾部起飞装置(tail launcher)。可垂直升降飞机在所有飞行模式期间保持飞行器的主体在俯仰姿态中基本稳定，并且应用某些转换或转向机构来改变飞行模式。尾部起飞装置在大半尾部上进行起飞和降落，而使整个混合动力无人机旋转以对准水平巡航。
151.可垂直升降飞机的一个实施方式配备有倾斜旋翼，其中多个旋翼被安装在可旋转机舱上。在从悬停到巡航的转换期间，所有或一些旋翼沿巡航方向旋转。在双旋翼配置中，机舱通常被安装在翼尖上。同时，这些配置通常具有带有旋转斜盘(swashplate)的旋翼，该旋转斜盘允许总桨距和周期桨距。三旋翼或四旋翼配置通常配备有固定螺旋桨。其它倾斜旋翼变体也是可能的。
152.可垂直升降飞机的另一实施方式配备有倾斜机翼(如图9所例示的)，其中，一个或多个机翼的部分或全部(各自皆包括驱动单元)在转换到另一飞行模式期间旋转或倾斜。中心部分仍基本上保持水平。其它倾斜机翼和与倾斜旋翼变体的组合也是可能的。
153.可垂直升降飞机的另一实施方式配备有双系统(图8所例示的)。这种版本由至少两个驱动系统的组合组成，具有通过重心对称设置的多个驱动单元的一个驱动系统仅用于悬停飞行的目的，而沿纵向方向设置的至少一个驱动单元仅用于巡航飞行。因此，不需要倾斜机构。在巡航飞行中，悬停飞行所需的驱动单元被切断、部分切断或接通，并且可以在机翼旁边提供额外的升力。通常，这些竖向驱动单元生成大阻力、生成许多涡流，并因此在巡航飞行中相对有噪声。诸如缩回和伸出机翼或类似物的特殊变体是可能的。
154.可垂直升降飞机的另一实施方式配备有旋转翼(rotor wing)。旋转翼或停止式旋翼(stop rotor)随后成为混合动力无人机的特殊变体，其在悬停飞行中使一个或更多个机翼旋转并且在转换中停止机翼的旋转，其中，至少一个机翼旋转达几乎180
°
，并因此所有机翼都定向在巡航方向上并且为巡航飞行提供升力。
155.尾部起飞装置的另一实施方式设置有纵向单推力驱动单元106。该驱动单元被安装在混合动力无人机的纵向106上，并且通常是安装在尾部的正前方或后方。从悬停到巡航的转换通常是通过矢量化由于风扇叶片、循环或可变桨距叶片、或可移动安装的驱动单元生成的推力来生成的。
156.尾部起飞装置的另一实施方式配备有在纵向方向106上具有共同推力的一个或更多个驱动单元(如图7所例示的)，其中，控制表面位于所述驱动单元或多个驱动单元的气流
中，推力在该气流处共同增加或减小。
157.运输物体124的特性在单推力或共同推力变体中是非常有限的，这是因为无法补偿沿限定竖直轴线116的大重心变化。
158.如图6所例示的，具有差动推力控制的尾部起飞装置配备有沿纵向方向106设置的驱动单元。该设置和控制非常类似于多旋翼直升机配置，特别是四旋翼直升机、六旋翼直升机、八旋翼直升机等。在这种情况下，偏航、俯仰以及侧倾是通过单独马达的差动速度变化来实现的。在悬停飞行中，通过共同降低或增加速度来控制爬升和下降。差动推力控制的优点在于不需要机翼控制表面，并且通常具有非常少的旋转部分。为了增加绕竖直轴线116的偏航，发动机通常不是精确地安装在纵向方向106上，而是根据螺旋桨的旋转方向，绕穿过重心107的轴线倾斜。这尤其有助于极端(far out)质量，例如当机翼离重心107很远时，例如包围驱动单元并保护它们。
159.图5示出了用于将根据本发明的混合动力无人机从巡航飞行状态541快速转换到悬停飞行状态545的方法的实施方式，其中，处于巡航飞行状态的混合动力无人机的主运动方向对应于水平方向，通过围绕所述至少一个第一机翼102流动的空气生成主升力，并且纵向驱动单元104在纵向方向106上生成向前推力。
160.使用以下方法：(a)通过混合动力无人机的向前俯仰542来启动下降。(b)减小或终止纵向驱动单元104的推力(如543处所例示的)，特别是生成反向推力，以减小混合动力无人机的移动速度。(c)借助于竖向驱动单元105生成基本上正交于纵向方向106的推力，该推力用于启动、加速或减速混合动力无人机的俯仰运动544，使得混合动力无人机被移位成基本竖直取向，特别是使纵向方向106基本上竖直地定向。(d)在到达竖直取向或悬停飞行状态545时，根据混合动力无人机的总重量，特别是考虑到所运输的物体124，在纵向方向106上的推力的这种经调节的调整使混合动力无人机在纵向方向106上的移动速度基本上为0。(e)在悬停飞行状态下，借助于调节竖向驱动单元，来连续调节(特别是保持)混合动力无人机的竖直取向。
161.利用这种方法，与已知的尾部起飞方法相比，到悬停飞行的转换非常快速地发生并且在非常小的空间中发生，其中，由于机翼102的突然空气动力(诸如来自失速)，该过程只能缓慢地发生。由于在根据本发明的混合动力无人机的向上俯仰期间的低速，生成了机翼102的可忽略的空气动力。因此，混合动力无人机可以以非常陡的几乎竖直的接近角度接近狭窄的城市峡谷中的阳台或窗户或者通过接近区域中的障碍物。因此，还可以横向地或者以某一角度接近竖直结构，并且一旦处于悬停飞行状态，就绕纵向轴线115执行侧倾，然后继续接近竖直结构。
162.假设重心107处于纵向驱动单元的前方，则悬停飞行是不稳定的飞行姿态。然而，调节单元将混合动力无人机恒定地保持在直立位置。
163.放置(depositing)由混合动力无人机运输的物体124包括以下步骤：(a)通过生成混合动力无人机的俯仰运动，特别是设定纵向方向相对于竖直方向的限定角度，来使混合动力无人机接近有顶部的竖直接收结构，并由此，生成混合动力无人机朝向竖直接收结构的相对运动。(b)通过连续接近来提供混合动力无人机与竖直接收结构的接触。(c)使混合动力无人机沿着竖直接收结构上升，直到至少保持部件沿竖直方向设置在竖直接收结构的上端上方。(d)以这样的方式对准保持部件，即，该保持部件的被设计为可释放布置的一部
分存在于有顶部的竖直接收结构上方。(e)通过在维持与竖直接收结构接触的同时减小沿纵向方向106的推力，将混合动力无人机设置至(特别是挂到)竖直接收结构。
164.在一个实施方式中，如图5所示，在543，以混合动力无人机的姿态，通过例如图像处理、激光雷达、或雷达来感测和检测竖直接收结构，并且响应于对竖直接收结构的检测，来实现对纵向驱动单元104的推力的减小或终止的启动。
165.而且，在位置544和545中，特别是借助于图像处理、激光雷达或雷达来检测和识别竖直接收结构，并且根据对竖直接收结构的识别，来执行混合动力无人机的接近和/或设置。
166.与诸如阳台132的竖直接收结构的接触完全发生在有顶部的竖直结构的边缘下方，其中，阳台132上的人无法近距离靠近降落的混合动力无人机。由于在竖直接收结构处的大面积接触，因此，即使在高风速下也可以执行降落。
167.在一个实施方式中，保持部件是固定地安装的，并因此混合动力无人机不是平搁在竖直接收结构上的。一旦保持部件伸出超过有顶部的竖直结构，无人机就会在竖直接收结构的方向上发生俯仰。在另一实施方式中，保持部件缩回到机翼102或机身中，并且无人机是平搁在竖直接收结构上的。一旦无人机伸出超过有顶部的竖直结构，保持部件就伸出。
168.在下降到有顶部的竖直结构(作为挂住混合动力无人机的一部分)上之后(在图4所例示的另一方面)，通过部分地缩回保持部件112或通过配对部件114生成反作用力来生成夹紧力。
169.提供了用于将处于竖直取向并且被设置在有顶部的竖直接收结构处的混合动力无人机置于巡航飞行状态的起飞方法，该起飞方法包括以下步骤：(a)通过特别是借助于纵向驱动单元104，生成沿纵向方向106的推力，来使混合动力无人机与竖直接收结构分离。(b)特别是借助于竖向驱动单元来生成基本上正交于纵向方向106的推力，由此发生混合动力无人机沿远离竖直接收结构的方向的倾斜，特别是俯仰。(c)调节沿纵向方向106的推力以及基本上正交于纵向方向106的推力，使得混合动力无人机被设置在具有远离竖直接收结构的水平移动方向的悬停飞行状态。(d)当达到距竖直接收结构的预定距离时，增加沿纵向方向106的推力。(e)调节沿纵向方向106的推力，使得混合动力无人机被置于爬升中。(f)在达到某一高度时生成混合动力无人机的俯仰运动，并且将混合动力无人机从爬升飞行转换成基本上水平的巡航飞行状态。
170.在扩展方法中，在距竖直结构某一距离处开始，在(d)增加沿纵向方向106的推力之前，特别是通过减小竖向驱动单元的推力或者使推力反向，来改变基本上正交于纵向方向106的推力，从而使混合动力无人机向后倾斜。
171.该方法防止了与任何突出物体(诸如伸出的遮篷、衣架、附件等)的碰撞。
172.而且，在另一方面，所述至少一个竖向驱动单元105在达到巡航飞行状态之后缩回。
173.提供了使处于水平取向并且搁置在其底面上的混合动力无人机起飞到巡航飞行状态的另一方法，所述方法包括以下步骤：(a)特别是借助于竖向驱动单元来生成基本上平行于竖直轴线116的推力，由此，使混合动力无人机沿纵向方向106的竖直取向的方向站直。(b)特别地，使混合动力无人机在竖直取向上平衡。(c)特别是借助于纵向驱动单元104来生成沿纵向方向106的推力，从而使混合动力无人机起飞。(d)调节沿纵向方向106的推力，使
得混合动力无人机被置于爬升飞行中。(e)在达到某一高度时生成混合动力无人机的俯仰运动，并且将混合动力无人机从爬升飞行转换成基本上水平的巡航飞行状态。
174.混合动力无人机可以具有各种类型的传感器以及足够的计算能力以执行本文所述的功能。这些通常包括：惯性导航系统(例如，imu、陀螺仪传感器)、gnss、声纳传感器、图像传感器等。
175.而且，混合动力无人机可以具有能够读取和执行被存储在数据存储装置上的计算机程序的多个处理器。
176.调节单元可以组合刚才描述的所有组件或过程，并且基于所传入的传感器数据，使用数据存储装置上可用的计算机程序，经由处理器来计算和生成用于根据本发明的混合动力无人机的控制信号。
177.惯性导航系统或imu通常组合加速度计和陀螺仪传感器。在这种情况下，加速度计可以确定混合动力无人机相对于地球的取向，并且陀螺仪传感器测量绕所有三个轴线的旋转速率。这些惯性传感器现在可以很便宜地获得并且采用非常小的形式，特别是采用微机电系统(mems)的形式或者采用纳米机电系统(nems)的形式。在大多数情况下，空气压力传感器和磁力计也被并入imu中以提高姿态确定的准确度。
178.无人机的位置确定通常利用用于全球导航卫星系统(gnss)的接收器来确定，该接收器仅接受一个或更多个提供商，诸如navstar gps、glonass、galileo或其它。imu和其它传感器(诸如声纳传感器或图像传感器)的传感器融合计算可以进一步提高位置确定的准确度。
179.根据本发明的混合动力无人机可以包括检测系统，特别是摄像机323、激光雷达或雷达，该检测系统被配置成执行物体检测，其中，调节单元被配置成基于物体检测来控制混合动力无人机。
180.而且，根据本发明的混合动力无人机可以包括传感器135，该传感器用于检测混合动力无人机与竖直接收结构之间的距离，特别是其中，该传感器135被设置在底部处。
181.优选地，混合动力无人机可以配备有多个小型摄像机323(作为采集系统的部分)，以检测和避开其它飞行物体，准确地飞往降落点，在起飞之前检查障碍物，检查物体124的正确安装，扫描物体124上的条形码，以及在飞行期间观察物体124。
182.虽然已经根据本发明的优选实施方式对本发明进行了说明，但是在不超出本发明的范围的情况下可以进行许多其它的改变和变化。因此，所附权利要求旨在覆盖被包括在本发明的实际范围内的改变和变化。

技术特征：
1.一种用于运输或投递物体(124)的混合动力无人机，所述混合动力无人机包括：-至少一个第一机翼(102)，所述至少一个第一机翼具有翼面，特别是具有机翼控制表面(103)，其中，无人机自身的横向轴线(117)通过所述至少一个机翼(102)的延伸部限定，-至少第一纵向驱动单元(104)和第二纵向驱动单元(104)，其中，
○
所述第一纵向驱动单元(104)和所述第二纵向驱动单元(104)被设置在所述至少一个机翼(102)上，并且
○
所述第一纵向驱动单元(104)和所述第二纵向驱动单元(104)各自被对准或者能够枢转地对准，使得能够借助于相应纵向驱动单元(104)生成的推力平行于所述混合动力无人机的纵向方向(106)起作用，其中，所述纵向方向(106)正交于所述横向轴线(117)，并且基本上指向由所述混合动力无人机限定的向前飞行方向，-物体保持装置(110)，所述物体保持装置在所述混合动力无人机的上侧上或下侧上形成在所述第一纵向驱动单元(104)与所述第二纵向驱动单元(104)之间，并且用于保持物体(124)，其中，所述下侧在所述至少一个机翼(102)的下方，并且所述上侧在所述至少一个机翼(102)的上方，-调节单元，所述调节单元被设计成基于控制信号来调节所述混合动力无人机，特别是调节所述驱动单元，其特征在于，所述混合动力无人机具有-至少一个第一竖向驱动单元(105)，其中
○
所述第一竖向驱动单元(105)以这样的方式对准或者能够枢转地对准，即，能够借助于所述竖向驱动单元(105)生成的推力基本上正交于所述纵向方向(106)并且基本上平行于所述混合动力无人机的竖直轴线(116)起作用，并且
○
所述第一竖向驱动单元(105)被设置为相对于所述混合动力无人机的重心具有限定杠杆间距，并且其中，借助于所述第一竖向驱动单元(105)，所述混合动力无人机的俯仰角在飞行状态下是能够调整的，以及-至少一个保持部件，特别是钩子(112)，所述至少一个保持部件与所述混合动力无人机的前部区域中的底面相关联，其中，所述保持部件被设计用于将所述混合动力无人机可释放地设置到，特别是挂到有顶部的竖直接收结构上。2.根据权利要求1所述的混合动力无人机，其特征在于-所述保持部件被设置在所述至少一个机翼(102)上，或者-所述混合动力无人机包括机身部分(113)，并且所述保持部件被设置在所述机身部分(113)上。3.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述保持部件包括处于与所述纵向方向(106)相反的保持方向中的开口，特别是其中，所述保持部件包括能够从后面靠近的向后突出结构。4.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述保持部件被
固定地安装或者被设计为能够伸出的和/或能够缩回的，特别是在所述至少一个机翼(102)或者所述机身部分(113)中能够伸出的和/或能够缩回的。5.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述保持部件被设计成通过将所述混合动力无人机压抵着所述竖直结构，特别是通过部分地缩回所述保持部件，来生成保持力。6.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机包括能够在所述底面处伸出的配对部件(114)，以用于在所述保持部件与所述配对部件(114)之间施加夹紧力。7.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机包括至少一个尾翼，所述至少一个尾翼具有尾部控制表面(108)，其中，所述尾翼是通过支承部件(109)设置在所述至少一个机翼(102)的上方和所述机翼(102)的后方的，所述支承部件连接至所述至少一个机翼(102)、特别是所述机身部分(113)，并且其中，所述至少一个尾翼被设置在能够由所述第一纵向驱动单元(104)和/或所述第二纵向驱动单元(104)生成的气流(120)中。8.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机包括至少一个第二竖向驱动单元(205)，其中-所述第二竖向驱动单元(205)以这样的方式对准或者能够枢转地对准，即，能够借助于所述第二竖向驱动单元(205)生成的推力基本上平行于所述竖直轴线(116)起作用，并且-所述第二竖向驱动单元(205)被安装为相对于所述混合动力无人机的重心具有限定杠杆距离，并且其中，借助于所述第二竖向驱动单元(205)，能够在飞行状态下调整所述混合动力无人机的俯仰角和侧倾角。9.根据权利要求7或8中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机在缓慢飞行中的侧倾运动能够借助于所述尾部控制表面(108)的差动控制和/或借助于所述第一竖向驱动单元和所述第二竖向驱动单元(205)的差动控制来控制。10.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，至少所述第一竖向驱动单元(105)能够绕枢轴(311)枢转，其中，所述枢轴(311)基本上正交于所述纵向方向(106)并且基本上正交于所述横向轴线(117)伸出。11.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述至少第一竖向驱动单元(105)被安装在能够枢转或能够伸出的臂上，并且能够缩回到所述至少一个机翼(102)中或者特别是能够缩回到所述机身部分(113)中。12.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述物体保持装置(110)包括传送器系统(119)，所述传送器系统适于向前或向后传送由所述物体保持装置(110)接收的物体(124)，特别是适于向所述机翼(102)的前方或后方传送所述物体(124)并将所述物体向所述机翼(102)的前方或后方投出，或者适于在飞行期间改变所述重心(107)。13.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述纵向驱动单元(104)中的至少一个纵向驱动单元和/或所述至少一个第一竖向驱动单元(105)包括电动马达和螺旋桨和/或封闭式螺旋桨，特别是叶轮。
14.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述纵向驱动单元(104)中的至少一个纵向驱动单元和/或所述至少一个第一竖向驱动单元(105)被设计成和/或能够控制成通过改变所述旋转方向或者通过叶片桨距来使推力反向。15.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机包括第三纵向驱动单元(320)和第四纵向驱动单元(320)，其中，所述第三纵向驱动单元(320)与所述第一纵向驱动单元同轴地设置，并且所述第四纵向驱动单元(320)与所述第二纵向驱动单元同轴地设置。16.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机包括处于所述混合动力无人机的底面上的粘合带(321)，所述粘合带用于与被设置在所述竖直接收结构上的配合粘合部件(401)建立可释放粘合连接。17.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机包括检测系统，特别是摄像机(323)、激光雷达或雷达，所述检测系统被设计用于物体检测，其中，所述调节单元被设计为基于所述物体检测来控制所述混合动力无人机。18.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机具有物体释放装置(118)，所述物体释放装置具有至少两个释放部件(150)，特别是绳索或缆绳，所述释放部件能够连接至所述物体(124)，其中，所述释放部件具有至少10cm的间距(151)。19.根据权利要求18所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机具有控制单元，所述控制单元具有释放功能，在执行所述释放功能时，所述物体释放装置(118)和/或所述驱动单元的控制是以这样的方式发生的，即，所述物体(124)被设定成限定的钟摆移动或摇摆移动，并且所述物体(124)的有针对性放下发生在所述钟摆移动或摇摆移动的特定点处。20.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力无人机，其特征在于，所述混合动力无人机包括传感器(135)，所述传感器用于检测所述混合动力无人机与所述竖直接收结构之间的距离，特别是其中，所述传感器(135)被设置在所述底面上。21.一种用于根据权利要求1至20中的一项所述的混合动力无人机的飞行方法，所述飞行方法用于将处于巡航飞行状态的所述混合动力无人机置于悬停飞行状态，其中，处于所述巡航飞行状态(541)的所述混合动力无人机的主移动方向对应于水平方向，通过围绕所述至少一个第一机翼(102)流动生成主升力，并且所述纵向驱动单元(104)在所述纵向方向(106)上生成向前推力，所述方法包括以下步骤：-通过所述混合动力无人机的向前低头(542)来启动下降，-减小或终止(543)所述纵向驱动单元(104)的向前推力，特别是生成反向推力，以减小所述混合动力无人机的移动速度，-借助于所述竖向驱动单元(105)生成基本上正交于所述纵向方向(106)的推力，所述推力用于以这样的方式来启动、加速或减速所述混合动力无人机的俯仰运动(544)，即，所述混合动力无人机被移位成基本竖直取向，特别是使所述纵向方向(106)基本上竖直地定向，以及-当达到竖直取向(545)时，
○
根据所述混合动力无人机的总重量，特别是考虑到所运输的物体(124)，
在所述纵向方向(106)上的所述向前推力的这种经调节的调整使所述混合动力无人机在所述纵向方向(106)上的所述移动速度基本上为0，并且
○
借助于所述竖向驱动单元(105)的调节，来连续调节、特别是保持所述混合动力无人机的所述竖直取向，以使所述混合动力无人机被设置在悬停飞行状态。22.根据权利要求21所述的飞行方法，其特征在于，特别是借助于图像处理、激光雷达或雷达来检测并识别竖直接收结构，并且根据对所述竖直接收结构的识别来启动所述向前推力的减小或终止。23.一种用于根据权利要求1至20中的一项所述的混合动力无人机的降落方法，所述降落方法用于放下由所述混合动力无人机运输的物体(124)，所述降落方法包括以下步骤：-执行根据权利要求21或22所述的飞行方法，-通过生成所述混合动力无人机的俯仰移动，特别是设定所述纵向方向(106)相对于竖直方向的限定角度，来使所述混合动力无人机接近有顶部的竖直接收结构，并且由此，生成所述混合动力无人机沿朝向所述竖直接收结构的方向的相对移动，-通过连续接近来提供混合动力无人机与竖直接收结构的接触，-使所述混合动力无人机沿着所述竖直接收结构上升，直到至少所述保持部件沿所述竖直方向设置在所述竖直接收结构的上端上方，-以这样的方式对准所述保持部件，即，所述保持部件的被设计用于可释放布置的一部分存在于所述有顶部的竖直接收结构上方，-通过在维持与所述竖直接收结构接触的同时减小沿所述纵向方向(106)的所述向前推力，将所述混合动力无人机设置到、特别是挂到所述竖直接收结构。24.根据权利要求23所述的降落方法，其特征在于，所述保持部件的所述取向是借助于伸出所述保持部件和/或借助于使所述无人机沿所述竖直接收结构的所述方向俯仰来执行的。25.根据权利要求23或24所述的降落方法，其特征在于，在设置所述混合动力无人机的过程中，夹紧力的生成是通过部分地缩回所述保持部件或者生成反作用力来执行的。26.根据权利要求23至25中的一项所述的降落方法，其特征在于，通过在所述竖直接收结构的顶部上方传送所述物体(124)来卸载所述物体(124)。27.根据权利要求23至26中的一项所述的降落方法，其特征在于，特别是借助于图像处理、激光雷达或雷达来检测并识别所述竖直接收结构，并且根据对所述竖直接收结构的识别来接近和/或设置所述混合动力无人机。28.一种用于根据权利要求1至20中的一项所述的混合动力无人机的起飞方法，所述起飞方法用于将处于水平取向并且搁置在其底面上的混合动力无人机置于巡航飞行状态，所述起飞方法包括以下步骤：-特别是借助于所述竖向驱动单元(105)来生成基本上平行于所述竖直轴线(116)的推力，由此，使所述混合动力无人机沿所述纵向方向(106)的竖直取向的方向站直，-特别地使所述混合动力无人机在所述竖直取向上平衡，-特别是借助于所述纵向驱动单元(104)来生成沿所述纵向方向(106)的推力，从而使所述混合动力无人机起飞，-调节沿所述纵向方向(106)的所述推力，使得所述混合动力无人机被置于爬升飞行
中，以及-在达到某一高度时生成所述混合动力无人机的俯仰运动，并且将所述混合动力无人机从所述爬升飞行转换成基本上水平的巡航飞行状态。29.一种用于根据权利要求1至20中的一项所述的混合动力无人机的起飞方法，所述起飞方法用于将处于竖直取向并且被设置在所述有顶部的竖直接收结构处的混合动力无人机置于巡航飞行状态，所述起飞方法包括以下步骤：-通过特别是借助于所述纵向驱动单元(104)生成沿所述纵向方向(106)的推力，来使所述混合动力无人机与所述竖直支承结构分离，-特别是借助于所述竖向驱动单元(105)来生成基本上正交于所述纵向方向(106)的推力，从而使所述混合动力无人机沿远离所述竖直接收结构的方向倾斜，特别是俯仰，-调节沿所述纵向方向(106)的所述推力以及基本上正交于所述纵向方向(106)的所述推力，使得所述混合动力无人机被设置在具有远离所述竖直支承结构的水平移动方向的悬停飞行状态，-当达到距所述竖直支承结构的某一距离时，增加沿所述纵向方向(106)的所述推力，-以这样的方式来调节沿所述纵向方向(106)的所述推力，即，使所述混合动力无人机置于爬升飞行中，以及-在达到某一高度时生成所述混合动力无人机的俯仰运动，并且将所述混合动力无人机从所述爬升飞行转换成基本上水平的巡航飞行状态。30.根据权利要求28或29所述的起飞方法，其特征在于，所述至少一个竖向驱动单元(105)在达到所述巡航飞行状态之后缩回。31.根据权利要求28至30中的一项所述的起飞方法，其特征在于，在增加沿所述纵向方向(106)的所述推力之前，特别是借助于减小所述竖向驱动单元(105)的所述推力或者使推力反向，来使基本上正交于所述纵向方向(106)的所述推力被改变，从而使所述混合动力无人机向后倾斜。32.一种用于根据权利要求1至20中的一项、特别是根据权利要求16所述的混合动力无人机的垂直起降装置，所述垂直起降装置包括：-附接装置(403)，所述附接装置适于将所述垂直起降装置附接至处于基本上竖直取向的结构，特别是附接至所述结构的竖直侧，-至少一个传送器驱动装置，以及-至少两个接触和导向部件，所述至少两个接触和导向部件是以某一距离彼此平行地形成的，其中-所述接触和导向部件中的各个接触和导向部件皆包括配合粘合部件(401)，所述配合粘合部件用于与所述混合动力无人机的所述粘合部件建立可释放粘合连接，并且-所述配合粘合部件(401)是以这样的方式设计成带的形式并且能够借助于传送器驱动装置被旋转驱动的，特别是设计成传送带的形式，即，处于粘合连接的混合动力无人机能够以受控方式沿着所述接触和导向部件移动。33.根据权利要求32所述的垂直起降装置，其特征在于-所述垂直起降装置具有两个传送器驱动装置，-所述配合粘合部件(401)中的各个配合粘合部件在所有情况下皆能够单独地借助于
所述传送器驱动装置中的一个传送器驱动装置来驱动，-处于粘合连接的混合动力无人机能够通过所述配合粘合部件(401)的差动驱动来关于其水平取向对准。34.根据权利要求32或33所述的垂直起降装置，其特征在于，所述配合粘合部件(401)是魔术贴粘扣带。35.根据权利要求32至34中的一项所述的垂直起降装置，其特征在于，所述垂直起降装置包括至少一个推斥部件(402)，所述推斥部件用于推斥被设置在所述垂直起降装置上的无人机，特别是用于在所述混合动力无人机的所述粘合部件与所述配合粘合部件(401)之间产生或增加距离。36.一种用于根据权利要求18或19所述的混合动力无人机的投放方法，所述投放方法包括以下步骤：-使所述混合动力无人机悬停在特定投放位置上方，-投放连接至所述物体释放装置(118)的物体(124)，-在所述释放期间，使所述物体(124)沿某一方向、特别是沿当前风向旋转，-将所述物体(124)移动到限定位置，特别是移动到平行于地面的位置，特别是水平位置，以及-当所述物体(124)接触到地面或者达到距地面的某一距离时，释放所述物体与所述物体释放装置(118)之间的所述连接。

技术总结
本发明涉及一种用于运输或投递物体(124)的混合动力无人机，该混合动力无人机包括：具有翼面的至少一个第一机翼(102)；至少一个第一纵向驱动单元(104)和一个第二纵向驱动单元(104)，第一纵向驱动单元(104)和第二纵向驱动单元(104)被设置在至少一个机翼(102)上；物体保持装置(110)，该物体保持装置上面上或下面上被设置在第一纵向驱动单元(104)与第二纵向驱动单元(104)之间，并且被设计成保持物体(124)；以及控制单元，该控制单元被设计成基于控制信号来控制混合动力无人机，更特别地控制驱动单元。该混合动力无人机还具有至少一个第一竖直驱动单元(105)。第一竖直驱动单元(105)以这样的方式定向或者可枢转定向，即，可以借助于竖直驱动单元(105)生成的推力基本上正交于纵向方向(106)并且基本上平行于混合动力无人机的竖直轴线(116)起作用，并且第一竖直驱动单元(105)被设置为相对于混合动力无人机的重心具有限定杠杆距离。在飞行期间可以借助于第一竖直驱动单元(105)来调整混合动力无人机的俯仰角。本发明还涉及至少一个保持部件，该保持部件被指派给所述混合动力无人机的前部区域中的底面，该保持部件被设计成使混合动力无人机可释放地位于、更特别地挂到沿向上方向终止的竖直接收结构上。终止的竖直接收结构上。终止的竖直接收结构上。


技术研发人员：H
受保护的技术使用者：HW航空器制造公司
技术研发日：2020.07.10
技术公布日：2023/4/5