PT106723A - Sistema e processo de comando remoto de veículos por cópia de orientação espacial compreendendo um subsistema avisador de ordens não executáveis - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM SISTEMA E PROCESSO DE COMANDO REMOTO DE UM VEÍCULO, EM PARTICULAR DE UM AEROMODELO, POR CÓPIA DE ORIENTAÇÃO ESPACIAL, COMPREENDENDO O SISTEMA UM COMANDO (11) CONFIGURADO PARA RECEBER ORDENS DE UM UTILIZADOR, UM VEÍCULO (13) COMANDADO, UM REFERENCIAL (12) EXTERNO E UM SUBSISTEMA AVISADOR DE ORDENS QUE NÃO SÃO SUSCEPTÍVEIS DE SEREM OBEDECIDAS/EXECUTADAS PELO VEÍCULO (13) COMANDADO. O SISTEMA PODE COMPREENDER AINDA UM SUBSISTEMA DE SEGURANÇA INTEGRADO NO COMANDO (11) E/OU NO VEÍCULO COMANDADO. A INVENÇÃO REFERE-SE TAMBÉM A UM PROCESSO DE COMANDO REMOTO DE UM VEÍCULO COMPREENDENDO OS PASSOS DE COPIAR A ORIENTAÇÃO ESPACIAL DO COMANDO (11) E, SIMULTANEAMENTE, DETECTAR ORDENS NÃO EXECUTÁVEIS, SENDO QUE, NESTE ÚLTIMO CASO, O PROCESSO CONTEMPLA O CONTROLO AUTOMÁTICO DO VEÍCULO EM MODO DE SEGURANÇA ATÉ QUE SEJAM INTRODUZIDAS ORDENS EXECUTÁVEIS. A PRESENTE INVENÇÃO APLICA-SE À INDÚSTRIA DE COMANDO REMOTO DE VEÍCULOS, PARTICULARMENTE À INDÚSTRIA DE AEROMODELISMO.

Description

DESCRIÇÃO

"SISTEMA E PROCESSO DE COMANDO REMOTO DE VEÍCULOS POR CÓPIA DE ORIENTAÇÃO ESPACIAL COMPREENDENDO UM SUBSISTEMA AVISADOR DE ORDENS NÃO EXECUTÁVEIS"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema e processo de comando remoto de um veiculo, em particular de um aeromodelo, por cópia de orientação espacial, compreendendo o sistema um subsistema avisador de ordens que não são susceptíveis de serem obedecidas/executadas pelo veiculo comandado. A presente invenção aplica-se à indústria de comando remoto de veículos, particularmente à indústria de aeromodelismo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os veículos telecomandados são muito utilizados tanto para entretenimento, nomeadamente o aeromodelismo, como para aplicações profissionais, como, por exemplo, vigia, reconhecimento de terreno, busca e salvamento, entre outras em que é arriscado envolver pessoas directamente. São igualmente bem conhecidos casos de utilização destes meios em contexto militar.

Os veículos telecomandados, como por exemplo os vulgarmente chamados aeromodelos, requerem um comando remoto/transmissor 1 (tal como o representado na Fig. 1), que utiliza, normalmente, radiofrequências (RF) transmitidas por uma antena ou infravermelhos (IR). No veículo comandado existe normalmente um receptor que está ligado a um descodificador/processador com vista ao accionamento de servos electromecânicos para, por exemplo, controlar superfícies de comando de voo e de potência de um motor (ou motores).

Este comando pode utilizar normalmente 2, 3, 4, 5 ou mesmo 6 ou mais controlos proporcionais e mais alguns controlos do tipo ligar/desligar. Cada um dos controlos proporcionais está associado a uma ordem a dar ao veículo comandado. Por exemplo, um controlo de potência pode controlar, no veículo comandado, um acionador ou controlador de um motor eléctrico ou um servo electromecânico que actua no acelerador de um motor de combustão interna. 0 mesmo se passa com todos os outros controlos proporcionais, em que estes controlam um sistema eléctrico ou electromecânico cuja actuação, por sua vez, controla proporcionalmente diversos actuadores do veículo comandado. Alguns destes controlos possuem a forma de alavancas mecânicas com auto-centragem que, quando libertadas pelo utilizador, regressam a uma posição predefinida.

Na maior parte das vezes, o descodificador/processador de um veículo comandado, como, por exemplo, um aeromodelo, comanda cada um dos sistemas de comando do aeromodelo através de um ou mais servos electromecânicos. 0 movimento dos controlos leva à actuação, de uma forma proporcional, dos servos electromecânicos correspondentes no aeromodelo. Por exemplo, o movimento de controlo dos ailerons no comando produz uma ordem para o 2 aeromodelo, nomeadamente, para um servo electromecânico comandar proporcionalmente os ailerons.

Nos sistemas mais comuns, a actuação dos controlos no comando transmite ordens para o veiculo comandado que não dependem da posição do utilizador em relação à posição do veiculo comandado, o que obriga o utilizador a ter permanentemente de se posicionar mentalmente como se estivesse dentro do veiculo comandado.

Por exemplo, se o veiculo estiver a deslocar-se no sentido do utilizador e este pretender fazê-lo virar, por exemplo, à direita, o utilizador terá de mover o controlo para o lado contrário ao da viragem pretendida, contrariamente aquilo que faria se estivesse dentro do veículo. Se o veiculo comandado se deslocar em sentido contrário ao do utilizador (afastando-se) e este pretender fazê-lo virar, por exemplo, à esquerda, o utilizador desloca o controlo para o mesmo lado da viragem pretendida para o veículo. Estas situações dificultam a aprendizagem relativamente ao comando destes veículos, especialmente quando se trata de um veículo com múltiplas possibilidades de comando, como, por exemplo, um aeromodelo.

Na patente US 8200375 é descrito um sistema de comando e helicóptero comandado através de radiofrequências, utilizando um modo de comando diferente dos clássicos. Neste sistema, são utilizados sensores de movimento, tanto no helicóptero como no comando, de modo a permitir determinar a posição do helicóptero relativamente ao referencial do comando. A partir dessa informação, são ajustadas as ordens de movimento dadas no comando, de modo a que o helicóptero se movimente em direcções de acordo com a perspectiva do utilizador do comando. Deste 3 modo, o sistema implica a realização de cálculos e a comunicação de informação permanentemente entre o helicóptero e o comando e vice-versa, mesmo quando o helicóptero está a seguir uma trajectória simples, como por exemplo, em linha recta. 0 comando neste sistema utiliza de um modo preferido uma interface convencional de botões, joystick, etc., para o utilizador introduzir as ordens de movimentação desejadas.

Existem sistemas que utilizam uma referência externa para ajustar as ordens de movimento recebidas pelo veículo à perspectiva do utilizador. Um desses sistemas é descrito na patente EP 1448436, em que o comando e o veículo comandado possuem sensores de uma referência externa, como por exemplo o Norte magnético. Este sistema utiliza um processo para comandar um veículo em que, aquando de uma ordem de movimento do comando para o veículo, é anexada informação sobre a orientação espacial do comando relativamente à referida referência externa, de seguida compara a orientação espacial do veículo comandado relativamente à referência externa com a do comando e, por fim, a ordem de movimento é ajustada de modo a corresponder a uma ordem dada na perspectiva do comando e não na perspectiva do veículo. Por conseguinte, ainda é necessário o utilizador dar ordens ao veículo actuando controlos num comando.

Mais recentemente, foi divulgado o sistema comercial AR.Drone 2.0 da empresa Parrot (http://ardrone2.parrot.com/), que utiliza um sistema inercial com sensores de campo magnético da Terra. Este sistema comercial permite um modo de comando (denominado "Absolut mode") em que, após o utilizador inclinar o comando numa direcção, o veículo, independentemente da posição para a qual está virado, roda (se necessário) para a direcção para a qual o utilizador inclinou o comando, movimentando-se 4 nessa direcção. Ou seja, o comando permite, de modo simplificado e ajustado à perspectiva do utilizador, indicar ao veiculo para onde se movimentar. No entanto, este sistema não permite ao utilizador um comando total do veiculo, permitindo-lhe somente definir a direcção do movimento (por exemplo, ir para a direita do utilizador), sendo que o modo como o veiculo se desloca (mais ou menos inclinado, por exemplo) para seguir na direcção indicada não depende de qualquer acção do utilizador mas apenas da programação do sistema. De referir também que este sistema comercial requer a aquisição em separado do comando e do veiculo voador comandado, bem como do software de interligação entre comando e veiculo comandado. 0 comando é um dispositivo do tipo telemóvel inteligente ou tablet possuindo uma forma geométrica simétrica.

Na patente US 8089225 é descrito um outro sistema que, mediante a alteração de orientação espacial do comando em relação a uma posição neutra arbitrária, altera a orientação do veículo comandado de acordo com a alteração de orientação do comando. No entanto, este sistema não possui qualquer processo de alerta e/ou auto-correcção de trajectória no caso de ordens impossíveis de obedecer por parte do veículo comandado.

Apesar de, como se viu, existirem diversos sistemas de comando de um veículo comandado, nenhum dos documentos anteriores do estado da técnica menciona a existência de um sistema que possua um modo de comando simplificado de um veículo comandado e, ao mesmo tempo, evite que o próprio utilizador ponha em risco a integridade do veículo comandado através de ordens não executáveis pelo veículo comandado. Efectivamente, um veículo comandado possui constrangimentos de deslocamento ditados pelas leis da física. Estes constrangimentos são mais 5 evidentes no caso dos aeromodelos do que no caso de veículos terrestres.

Deste modo, existe a necessidade de um sistema e processo de comando de veículos, nomeadamente de aeromodelos, que permita que o comando do veículo se processe por reprodução da orientação espacial de um comando relativamente a um referencial, de modo que o aeromodelo comandado copie integralmente as orientações espaciais adoptadas pelo referido comando. Existe ainda a necessidade de o referido sistema compreender um subsistema avisador que interaja com o utilizador de modo a informá-lo de eventuais ordens de comando que não sejam executáveis pelo veículo.

Existe ainda a necessidade de um subsistema de segurança que assuma automaticamente o comando do veículo comandado em casos de ocorrência persistente de ordens não executáveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema de comando remoto de um veículo por cópia de orientação espacial, compreendendo o sistema: • um comando (11) configurado para receber ordens de um utilizador compreendendo: um subsistema (1) de percepção espacial e transmissão de ordens que compreende: um medidor (45) de orientação espacial; um processador (46) de comando; e 6 um transmissor (48) de dados; • um veículo (13) comandado, de um modo preferido, um aeromodelo, compreendendo: um controlador (14) que compreende: um processador (51) de movimento; um medidor (52) de orientação espacial; e um receptor (53), controladores (57, 58, 59, 60) de orientação; e controladores (55, 56) de locomoção; • um referencial (12) externo, que serve como referência de orientação espacial do comando (11) e do veículo (13) comandado; e • um subsistema avisador integrado no comando (11) e/ou no veículo (13) comandado, configurado para avisar o utilizador de introdução de ordens não executáveis, compreendendo: um elemento processador de ordens; uma memória possuindo instruções legíveis por processador, estando a memória ligada ao referido elemento processador de ordens de modo a poder ser acedida por este; e um dispositivo (47) de alerta disposto no comando (11) e/ou um dispositivo (50) de alerta disposto no veículo (13) comandado. 7

Num aspecto da invenção o referido subsistema avisador está em comunicação de dados com o processador (46) de comando e/ou com o processador (51) de movimento.

De um modo preferido o subsistema avisador compreende ainda sensores instalados no veiculo (13) comandado, em que os sensores são selecionados do grupo consistindo em acelerómetros, giroscópios, câmaras de vídeo para determinação de posição, sensores de velocidade de ar, GPS, sensores de ângulo de ataque do fluxo de ar, sensores de perda de estabilidade aerodinâmica e sensores de altitude, sensores de distância ao solo e suas combinações.

Numa forma de realização, o referido dispositivo (47) de alerta do subsistema avisador é seleccionado do grupo consistindo em dispositivos vibratórios, dispositivos de produção de sinais visuais, dispositivos de produção de sinais sonoros e suas combinações; e o referido dispositivo (50) de alerta do subsistema avisador é seleccionado do grupo consistindo em dispositivos de produção de sinais visuais, dispositivos de produção de sinais sonoros e suas combinações.

Numa forma de realização preferida, o sistema da invenção compreende ainda um subsistema de segurança integrado no comando (11) e/ou no veículo (13) comandado, compreendendo o subsistema de segurança: um elemento processador e uma memória possuindo instruções legíveis por processador, estando a memória ligada ao referido elemento processador de modo a poder ser acedida por este.

De um modo preferido, o subsistema de segurança está em comunicação de dados com o subsistema avisador.

Num outro aspecto da invenção, o subsistema de segurança está em comunicação de dados com o processador (46) de comando e/ou com o processador (51) de movimento.

Numa outra forma de realização, o comando (11) possui uma forma variável ao longo dos seus eixos longitudinal, vertical e lateral, de modo que um utilizador, mesmo sem manter contacto visual com o comando (11), conhece a sua orientação através do tacto e/ou sentido proprioceptor. A presente invenção refere-se ainda a um processo de comando remoto de um veiculo (13) comandado por cópia de orientação espacial de um comando (11), cuja orientação espacial se refere a um referencial (12) externo, em que o processo compreende os passos de: • copiar a orientação espacial do comando (11) por: determinação da orientação espacial do comando (11) através de medição de grandezas físicas relativas a cada eixo do referencial (12) externo; transmissão da orientação espacial do comando (11) para um veículo (13) comandado; determinação da orientação espacial do veículo (13) comandado através de medição de grandezas físicas 9 relativas a cada um dos eixos do referido referencial (12) externo; comparação da orientação espacial do veiculo (13) comandado com a orientação espacial do comando (11); correcção da orientação espacial do veículo (13) comandado, para que este adopte a orientação espacial do comando (11), • detectar ordens não executáveis por: monitorização de todas as ordens dadas ao comando (11) e/ou monitorização de parâmetros de funcionamento provenientes do veículo (13) comandado; transformação das referidas ordens monitorizadas em parâmetros de comando; verificação de correspondência dos referidos parâmetros de comando e/ou dos referidos parâmetros de funcionamento monitorizados do veículo (13) comandado com parâmetros predefinidos de funcionamento aceitável para o veículo (13) comandado; e • geração de um sinal de aviso de ordem não executável, quando não se verifica uma correspondência dos parâmetros de comando e/ou dos parâmetros de 10 funcionamento monitorizados do veiculo (13) comandado com os parâmetros predefinidos de funcionamento aceitável para o veículo (13) comandado.

Numa forma de realização preferida, o processo da invenção compreende ainda um passo de controlo automático do veículo (13) comandado após a geração de um sinal de aviso de ordem não executável, em que o referido passo de controlo automático interrompe o passo de cópia da orientação espacial do comando (11) até que sejam introduzidas novas ordens executáveis; ou após accionamento directo pelo comando (11).

De um modo preferido, o passo de controlo automático do veículo (13) comandado realiza-se após decorrer um intervalo de tempo predefinido após a geração de um sinal de aviso de ordem não executável.

Numa outra forma de realização, o passo de controlo automático do veículo (13) comandado é activado ou desactivado no comando (11).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A seguir descreve-se a invenção em detalhe fazendo referência às figuras anexas, em que: A Fig. 1 ilustra um exemplo de um sistema de comando remoto do estado da técnica; 11 A Fig. 2 ilustra uma forma de realização possível da presente invenção, mostrando um comando e um veículo comandado; A Fig. 3 mostra diferentes vistas do comando da Fig. 2; A Fig. 4 mostra um modo de funcionamento da presente invenção, em diferentes vistas, ilustrando a reprodução, no aeromodelo, da posição e direção espacial do comando principal; A Fig. 5 ilustra uma forma de realização adicional da presente invenção mostrando um comando, um veículo comandado e um comando auxiliar; A Fig. 6 é uma representação esquemática das ligações entre os componentes compreendidos no comando e no veículo comandado, numa forma de realização do sistema da presente invenção; A Fig. 7 é uma representação esquemática das ligações entre os componentes compreendidos no comando, no veículo comandado e no comando auxiliar, numa outra forma de realização do sistema da presente invenção; A Fig. 8 mostra um fluxograma de uma forma de realização preferida da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema e a um processo de comando remoto de um veículo por cópia da orientação espacial 12 de um comando (11) por parte do veículo (13) a ser comandado, em que um utilizador apenas necessita de impor ao comando (11) a orientação espacial desejada, sendo essa orientação espacial reproduzida pelo veículo (13) comandado. Esta simplificação no processo de comandar o veículo (13) permite que qualquer utilizador (ainda que possua pouca experiência a comandar, por exemplo, aeromodelos, helimodelos, barcos, carros telecomandados, etc.) se adapte facilmente à utilização do sistema aqui descrito.

Ao longo desta descrição são feitas múltiplas referências a "orientação espacial", sendo que por tal se entende o ângulo adoptado pelo objecto relativamente a cada um dos eixos de um referencial (12) externo, por exemplo um referencial ortonormado.

No contexto da presente invenção, a expressão "referencial externo" refere-se um referencial (12) ortonormado que é exterior fisicamente tanto ao comando (11) como ao veículo (13) comandado. A título exemplificativo, o referencial (12) externo é o vector do campo magnético da Terra. Outro exemplo possível é o vector da luz solar (ou da lua ou de uma determinada constelação estelar). Ainda outro exemplo possível é o vector da gravidade ou o vetor de uma direção espacial determinada inicialmente (por giroscópios no comando (11) e no veiculo (13), inicialmente na calibração apontados a uma mesma direção espacial). 0 sistema da presente invenção pode utilizar qualquer um destes referenciais externos ou semelhantes e suas combinações. 0 substantivo "comando" nesta descrição refere-se ao elemento ou dispositivo que recebe ordens do utilizador e as 13 transmite ao veículo comandado. A menos que expressamente mencionado em contrário, o verbo "comandar" ou "controlar" e suas variantes verbais, referem-se à acção de pilotar ou conduzir remotamente um veículo passível de ser comandado (designado na presente descrição por veículo comandado).

Por "ordem", na presente invenção, entende-se uma instrução para o veículo comandado, sendo que uma ordem pode estar relacionada, por exemplo, com o movimento, potência, velocidade, aceleração do veículo, entre outros. 0 substantivo "controlo" refere-se ao elemento (ou elementos) físico, actuável pelo utilizador, presente no comando, que serve de interface entre o utilizador e o sistema, excepto se o termo for utilizado na redacção com o sentido da realização de uma acção de controlo. Exemplos de controlos compreendem botões, joystick, outros controladores do tipo proporcional (como a amplamente conhecida roda de rato de computador), entre outros. expressão verificam expressão significa (46) ou

No contexto do presente pedido, a utilização da "e/ou" pretende significar que ambas as condições se ou se verifica apenas uma delas. Por exemplo, a "processador (46) e/ou processador (51)", "processador (46) e processador (51) ou processador processador (51)".

No contexto da presente descrição, a expressão "comunicação de dados" refere-se a uma comunicação directa de dados entre diferentes elementos do sistema (ou seja, a uma comunicação física por intermédio, por exemplo, de condutores) e/ou a uma 14 comunicação sem-fios (tal como vulgarmente designada no estado da técnica) entre diferentes elementos do sistema.

Nesta descrição, o termo "compreendendo" deve ser entendido como "incluindo, entre outros". Como tal, o referido termo não deve ser interpretado como "consistindo apenas de". A Fig. 1 mostra um comando (22) clássico do estado da técnica, para comandar veículos remotamente. Numa forma de realização em que o veículo comandado é um aeromodelo, o joystick (15), se movido para cima e baixo segundo uma direcção (16), controla a aceleração de motores no aeromodelo e, se movido segundo uma direcção (17), controla um leme (60) direccional, enquanto que outro joystick (18), se movido segundo uma direcção (19), controla um leme de comando de altitude e, se movido segundo uma direcção (20), controla ailerons para controlar a rotação sobre o eixo longitudinal do aeromodelo. A actuação destes controlos é repetida de modo proporcional por actuadores do aeromodelo. Normalmente, o comando (22) clássico possui ainda uma antena (21) para transmissão sem-fios de dados.

Na presente invenção, para além do comando (11) e do veículo (13) comandado referidos anteriormente, o sistema de comando remoto da presente invenção compreende ainda um subsistema avisador, para avisar o utilizador de ordens não executáveis, podendo o sistema da invenção compreender adicionalmente um subsistema de segurança para assumir o comando do veículo comandado num modo de segurança predefinido até que o utilizador envie ordens passíveis de serem executadas ao veículo comandado. 15

Os referidos subsistemas permitem salvaguardar a integridade do veiculo comandado se forem introduzidas ordens não executáveis no comando, seja por pouca experiência, desatenção ou descuido do utilizador (como, por exemplo, guando pretende realizar trajectórias impossíveis ou se deixar cair o comando).

Na presente invenção, a expressão "ordens não executáveis" refere-se a ordens introduzidas no comando pelo utilizador que o veículo comandado não consegue executar ou acompanhar. Estas contemplam orientações espaciais que o veículo comandado não consegue copiar devido às suas limitações intrínsecas de peso e/ou potência, bem como orientações espaciais que, apesar de o veículo comandado conseguir copiar temporariamente, podem dar origem a uma perda de estabilidade. Ordens não executáveis contemplam ainda a introdução de demasiadas ordens, em simultâneo, no comando, às quais o veículo comandado não consegue dar resposta.

No caso de o veículo comandado ser um aeromodelo, considera-se uma ordem não executável de orientação espacial, quando, por exemplo, o utilizador ordena ao veículo comandado (por intermédio do comando) que assuma uma orientação perpendicular à superfície da Terra. 0 veículo comandado consegue copiar essa orientação espacial mas não durante muito tempo, a menos que possua uma força de impulsão superior ao seu peso. 0 sistema de comando remoto de veículos da presente invenção compreende cinco elementos principais: um referencial (12) externo, um comando (11), um veículo (13) comandado, um subsistema avisador e um subsistema de segurança. 16 0 veículo (13) comandado é controlado através do comando (11), por cópia da orientação espacial do comando (11) pelo veículo (13) comandado. Para esse efeito, o comando (11) e o veículo (13) comandado compreendem medidores de grandezas físicas referentes a cada um dos eixos do referencial (12) externo para determinar a sua orientação espacial. 0 referido subsistema avisador monitoriza as ordens dadas no comando (11), avisa o utilizador se detectar ordens não executáveis pelo veículo (13) comandado e, se o utilizador não corrigir a ordem incorrecta num intervalo de tempo predefinido, o subsistema de segurança assume o comando do veículo (13) comandado, num modo de segurança predefinido, até o utilizador voltar a adquirir o comando do veículo (13) comandado, por exemplo, através da introdução de uma ordem executável.

Na Fig. 2 pode ser observada uma forma de realização do sistema da invenção, na qual o veículo (13) comandado é um aeromodelo. 0 número de eixos do referencial (12) externo depende do veículo (13) comandado, nomeadamente, depende do número de eixos ortogonais sobre os quais o veículo (13) comandado consegue rodar por acção própria e, por conseguinte, alterar a sua orientação espacial.

Por exemplo, o referencial (12) externo possui três eixos se o veículo (13) comandado conseguir alterar por acção própria o ângulo que faz com cada um de três eixos. No caso de o veículo (13) comandado ser um carro, compreende, normalmente, componentes que lhe permitem rodar em torno de um eixo: um eixo 17 (eixo (Z) vertical) perpendicular ao plano no qual o carro se desloca e que passa pelo centro de gravidade do carro. Por outro lado, um veículo (13) comandado do tipo aeromodelo compreende, normalmente, componentes que lhe permitem rodar em torno de três eixos: um eixo (eixo (Z) vertical) perpendicular ao plano da Terra onde o aeromodelo se desloca e que passa pelo centro de gravidade do aeromodelo; um eixo (eixo (X) longitudinal) que atravessa o aeromodelo da parte dianteira até à parte traseira do aeromodelo e que passa pelo centro de gravidade do aeromodelo; e um eixo (eixo (Y) lateral ou transversal) que atravessa o aeromodelo entre as asas do aeromodelo e que passa pelo centro de gravidade do aeromodelo. 0 comando (11) compreende um subsistema (1) de percepção espacial e transmissão de ordens que, por sua vez, compreende: um medidor (45) de orientação espacial, um processador (46) de comando e um transmissor (48) de dados. 0 medidor (45) de orientação espacial compreende instrumentos que efectuam medições de grandezas físicas em cada um dos eixos do referido referencial (12) externo (por exemplo, medem o campo magnético da Terra em cada eixo). 0 medidor (45) de orientação espacial está configurado para enviar as medições de grandezas físicas efectuadas para o processador (46) de comando. 0 processador (46) de comando está configurado para, com base nas medições efectuadas pelo medidor (45) de orientação espacial, determinar os ângulos que o comando (11) faz com cada um dos eixos do referencial (12) externo, sendo o conjunto desses ângulos que define a orientação espacial do comando (11); 18 e codificar os ângulos determinados e enviá-los para o transmissor (48) de dados. 0 transmissor (48) de dados está configurado para transmitir os dados codificados pelo processador (46) de comando através de uma via de transmissão remota de dados (como, por exemplo, infravermelhos, radiofreguências, etc.). 0 veiculo (13) comandado compreende: um controlador (14), controladores (57, 58, 59, 60) de orientação e controladores (55, 56) de locomoção.

Por sua vez, o controlador (14) compreende: um processador (51) de movimento, um medidor (52) de orientação espacial e um receptor (53). 0 receptor (53) está configurado para detectar dados na mesma via de transmissão remota de dados utilizada pelo transmissor (48) de dados do comando (11) para transmitir dados; e enviar dados detectados para o processador (51) de movimento. 0 processador (51) de movimento está configurado para: • descodificar dados recebidos pelo receptor (53); • procurar em dados descodificados por dados provenientes do comando (11) compreendendo a orientação espacial do comando (11); 19 • comandar o medidor (52) de orientação espacial para que este efectue medições de grandezas físicas em cada um dos eixos do referencial (12) externo; • utilizar as referidas medições efectuadas para determinar os ângulos que o veículo (13) comandado faz com cada um dos eixos do referencial (12) externo, sendo o conjunto desses ângulos que define a orientação espacial do veículo (13) comandado; • calcular a diferença entre a orientação espacial do comando (11) e a orientação espacial do veículo (13) comandado; • comandar os controladores (55, 56) de locomoção de modo a que a potência aplicada por estes seja igual a um determinado valor; e • comandar os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação de modo a que a orientação espacial do veículo (13) comandado seja igual à orientação espacial do comando (11). 0 medidor (52) de orientação espacial compreende instrumentos que efectuam medições de grandezas físicas em cada um dos eixos do referencial (12) externo (por exemplo, medem o campo magnético da Terra em cada eixo do referencial (12)) .

Os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação e os controladores (55, 56) de locomoção do veículo (13) comandado controlam, respectivamente, a orientação espacial e a potência 20 aplicada pelo veículo (13) comandado, sendo o tipo e número de controladores (55, 56, 57, 58, 59, 60) dependentes do tipo de veículo (13) comandado. O subsistema avisador está configurado para monitorizar ordens de alteração de orientação espacial e avisar o utilizador caso detecte a introdução de ordens não executáveis pelo veículo (13) comandado. O subsistema avisador pode estar concebido para dar indicação ao subsistema de segurança para assumir o comando sobre o veículo (13) comandado, caso o utilizador não corrija a ordem numa duração de tempo predefinida. O subsistema avisador pode estar integrado no comando (11) e/ou no veiculo (13) comandado, e está em comunicação com o processador (46) de comando e/ou com o processador (51) de movimento, independentemente de qual dos referidos comando (11) e veículo (13) comandado o integrar. O subsistema de segurança está configurado para, se activo e se receber indicação do subsistema avisador, assumir o controlo do veículo (13) comandado (em vez de este ser comandado por alterações de orientação espacial no comando (11)) num modo de segurança predefinido até o utilizador voltar a adquirir o controlo sobre o veículo (13) comandado. Para este efeito, o subsistema de segurança deve estar em comunicação de dados com o subsistema avisador.

Tal como o subsistema avisador, também o subsistema de segurança pode estar integrado no comando (11) e/ou no veículo (13) comandado e estar directamente ligado ao subsistema 21 avisador ou ligado indirectamente a este, neste último caso através do processador (46) de comando e/ou do processador (51) de movimento, independentemente de qual dos referidos comando (11) e veiculo (13) comandado o integrar. Numa forma de realização possível, o subsistema de segurança poderá ser accionado directamente pelo utilizador, através de um controlo disposto no comando (11) especificamente para esse efeito.

Exemplos não exclusivos de modos de segurança predefinidos compreendem o veículo (13) comandado assumir uma orientação espacial constante que o faça deslocar-se em círculos ou o veículo (13) comandado manter a última orientação espacial que foi considerada executável, o que, nesse caso, implica manter e renovar constantemente um registo da última orientação espacial executável durante todo o funcionamento do sistema.

Na Fig. 3 está representada uma forma de realização preferida do comando (11) em várias vistas: vista (27) de cima; vista (28) de baixo; vista (29) lateral; vista (30) de trás; e vista (31) de frente.

Nesta forma de realização preferida, o comando (11) possui um formato adaptado à palma da mão de um utilizador, de tal modo que este, mesmo na ausência de contacto visual com o comando (11), sabe, através do tacto e/ou do sentido proprioceptor, como o comando (11) está orientado espacialmente em relação ao referencial (12) externo. Por essa razão, o comando (11) pode apresentar, por exemplo, uma forma semelhante à forma geral dos ratos de computador, uma vez que esta forma é amplamente conhecida e de fácil adaptação à palma da mão de um utilizador. O comando (11) pode possuir quaisquer outras formas consideradas adequadas, como por exemplo, a forma do 22 veículo (13) comandado. De um modo preferido, o comando (11) possui desenhada (ver também Fig. 2) uma representação (9) do veículo (13) comandado para ajudar o utilizador na compreensão da utilização do sistema. 0 comando (11), na forma de realização referida acima, possui uma forma variável ao longo dos seus eixos longitudinal, vertical e lateral (como observado, por exemplo, nas vistas (27, 28, 29, 30, 31) da Fig. 3), de modo que o utilizador, mesmo sem manter contacto visual com o comando (11), sabe, através do tacto e/ou sentido proprioceptor, como o comando (11) está orientado.

Como referido anteriormente, o medidor (45) de orientação espacial do comando (11) e o medidor (52) de orientação espacial do veiculo (13) comandado compreendem, cada, instrumentos de medição, que efectuam medições de grandezas físicas em cada um dos eixos do referencial (12) externo. Por conseguinte, os referidos instrumentos de medição são escolhidos dependendo do número de eixos que o referencial (12) externo possui. Numa situação em que o referencial (12) externo possui três eixos, como, por exemplo, se o veículo (13) comandado for um aeromodelo, os instrumentos de medição podem ser selecionados do grupo compreendendo sensores magnéticos, acelerómetros, giroscópios, câmaras de vídeo (para determinação de posição), sensores de altitude (sensor de pressão atmosférica, barómetro de precisão, sensor ultrassónico ou qualquer outro que meça com precisão a altitude ao solo) e semelhantes e suas combinações. O medidor (45) de orientação espacial do comando (11) e o medidor (52) de orientação espacial do veículo (13) comandado 23 podem compreender instrumentos do mesmo tipo ou de tipos diferentes.

De um modo preferido, os referidos instrumentos de medição estão aptos a detectar o campo magnético da Terra em três eixos X, Y e Z, em que o eixo X poderá corresponder, por exemplo, ao Norte magnético (identificado na Fig. 4 como N) , o eixo Y a Leste e o eixo Z ao eixo vertical perpendicular ao plano da Terra.

Também de um modo preferido, os referidos instrumentos de medição do medidor (45) de orientação espacial do comando (11) estão alinhados com eixos facilmente identificáveis do próprio comando (11), de modo a que um utilizador consiga distinguir facilmente a orientação espacial do comando (11). 0 mesmo é preferido relativamente aos instrumentos do medidor (52) de orientação espacial do veículo (13) comandado.

Ainda numa forma de realização preferida, o comando (11) compreende um controlador (2) de potência concebido para um utilizador regular a potência do veículo (13) comandado. Nesta forma de realização, o processador (46) de comando está ainda configurado para detectar a actuação do controlador (2) de potência, codificar informação relativa à potência a ser aplicada e transmitir essa informação para o veículo (13) comandado de modo a que o processador (51) de movimento comande os controladores (55, 56) de locomoção em conformidade. De um modo preferido, o controlador (2) de potência é do tipo proporcional e assume, por exemplo, a forma de uma roda, embutida no comando (11), para rodar em torno de um eixo. 24

Numa forma de realização alternativa, a potência do veículo (13) comandado necessária em cada momento está predefinida no processador (51) de movimento ou no processador (46) de comando, de modo a dispensar o referido controlador (2) de potência.

Voltando ao comando (11), este pode compreender ainda uma luz (8) de estado (por exemplo, um LED) para indicar se o sistema está ligado. Por exemplo, a luz (8) de estado está ligada se o sistema estiver ligado. Esta luz (8) de estado pode ser de intensidade luminosa variável, em que a intensidade varia de acordo com a actuação de controlos (2, 3, 4, 5, 6, 7) do comando (11), se presentes. Nas Fig. 6 e 7, os botões (2, 3, 4, 5, 6, 7) estão ilustrados como um grupo disposto no elemento (49) . É um objectivo da presente invenção a facilidade de utilização do comando (11). Deste modo, é vantajoso o comando (11) possuir uma fonte autónoma de energia eléctrica. Como tal, na forma de realização preferida, o comando (11) compreende uma abertura (10) para recepção de pilhas ou baterias. Esta abertura (10) pode estar disposta na face inferior ou superior do comando (11) ou em qualquer local neste que possa ser aproveitado para este fim.

Numa forma de realização preferida, o comando (11) compreende um interruptor (23) de ligar/desligar para permitir ao utilizador ligar ou desligar o comando (11) e/ou todo o sistema. O comando (11) pode compreender ainda uma unidade (25) de visualização na sua parte inferior. Esta unidade (25) de visualização pode ser utilizada para proporcionar ao utilizador 25 um modo de seleccionar parâmetros do sistema ou de alternar entre diferentes modos de funcionamento do sistema (explicados abaixo). 0 utilizador poderá navegar por menus apresentados na unidade (25) de visualização utilizando, por exemplo, controlos (3, 4, 5, 6, 7) e/ou o controlador (2) de potência. 0 comando (11) pode compreender também uma porta (26) (ou porto) de ligação à qual pode ser ligado um comando (44) auxiliar numa forma de realização que será explicada abaixo. 0 comando (11) pode compreender ainda controlos (3, 4, 5, 6, 7) dedicados para ordens específicas predefinidas.

Todos os controlos (2, 3, 4, 5, 6, 7) dedicados que estiverem compreendidos no comando (11) estão ligados ao processador (46) de movimento (como pode ser observado esquematicamente, por exemplo, nas Fig. 6 e 7), o qual distingue a activação desses controlos e processa as ordens requeridas pelo utilizador ao activar esses controlos. Também a unidade (25) de visualização está ligada ao processador (46) de movimento. A disposição dos controlos e da unidade (25) de visualização como exemplificada na Fig. 3 constitui uma mera forma de realização da presente invenção.

Como referido anteriormente, no veiculo (13) comandado, o tipo e número de controladores (57, 58, 59, 60) de orientação dependem do tipo de veiculo (13) comandado. Os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação, no caso de o veiculo (13) comandado ser um aeromodelo, controlam as superfícies aerodinâmicas do veículo (13) comandado de modo a fazer variar a orientação espacial do veículo (13) comandado, em que os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação podem ser 26 seleccionados do grupo compreendendo leme (59) de altitude, leme (60) direccional, aileron (57, 58) e semelhantes.

No caso de o veículo (13) comandado ser um helimodelo, os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação controlam o passo cíclico do helimodelo, o passo colectivo e a hélice traseira para fazer variar a orientação espacial do helimodelo.

Também como referido anteriormente, o tipo e número de controladores (55, 56) de locomoção também dependem do tipo de veículo (13) comandado. No caso de o veículo (13) comandado ser um aeromodelo, por exemplo, os controladores (55, 56) de locomoção compreendem um ou mais motores (55, 56) ou turbinas.

Existem tipos de veículos (13) comandados em que os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação e os controladores (55, 56) de locomoção são os mesmos, ou seja, o veículo (13) comandado compreende elementos responsáveis por controlar simultaneamente a orientação espacial e a potência do veículo (13) comandado. Um exemplo de tais veículos (13) comandados é o quadrirrotor.

Tal como o comando (11), também o veículo (13) comandado pode compreender uma luz (54) de estado (por exemplo, um LED) para indicar se o veículo (13) comandado está ligado e apto a receber ordens do comando (11) . Por exemplo, a luz (54) de estado acende se tal acontecer.

Numa forma de realização, o transmissor (48) de dados do comando (11) e/ou o recetor (53) do veículo (13) comandado são do tipo emissor-receptor, susceptíveis de transmitirem e receberem dados, em vez de apenas transmitirem ou receberem os 27 ciados. Isto proporciona uma comunicação bidireccional, útil para alguns modos de funcionamento explicados adiante.

Na Fig. 6 estão representadas, esquematicamente, como exemplo, as ligações entre os componentes compreendidos no comando (11) e as ligações entre os componentes compreendidos no veiculo (13) comandado. No comando (11), o componente central é o processador (46) de comando, o qual está ligado a todos os outros componentes compreendidos no comando (11). No veiculo (13) comandado, o componente central é o processador (51) de movimento, ao qual se ligam todos os outros componentes do veículo (13) comandado.

Nas Fig. 6 e 7 estão representados controladores (SI a Sn), por exemplo do tipo servo, que controlam os controladores (55, 56, 57, 58, 59, 60) de orientação e de locomoção do veículo (13) comandado que, neste exemplo, é um aeromodelo. Cada controlador (SI a Sn) pode possuir uma função específica: um controlador (Sl) de potência controla motores (55, 56); um controlador (S 2) move ailerons (57 , 58) i; um controlador (S3) move lemes (59) de altitude; um controlador (S 4) move um leme (60) direccional; outros controladores (S5 a Sn) controlam outros elementos que possam estar presentes no aeromodelo, como, por exemplo, controlar a recolha de trem de aterragem.

Numa forma de realização, o referido subsistema avisador avisa o utilizador através de sinais tácteis, vibratórios, sonoros, visuais ou outros que se adeqúem à função de aviso. Para tal, o subsistema avisador pode compreender um dispositivo (47) de alerta no comando (11) e/ou um

dispositivo (50) de alerta no veículo (13) comandado. O dispositivo (47) de alerta no comando (11) é, de um modo 28 preferido, susceptível de gerar sinais tácteis, vibratórios, sonoros, visuais ou outros. 0 dispositivo (50) de alerta no veículo (13) comandado é, de um modo preferido, susceptível de gerar sinais visuais (por exemplo, um LED), podendo também utilizar sinais sonoros ou de outro tipo considerado adequado. Para este efeito, os dispositivos (47, 50) de alerta podem ser seleccionados de um grupo compreendendo dispositivos vibratórios, dispositivos de produção de sinais visuais, dispositivos de produção de sinais sonoros e semelhantes e seuas combinações.

No que se refere ao subsistema de segurança, este pode compreender um acelerómetro instalado no comando (11) para detectar, por exemplo, situações em que o utilizador deixa cair o comando (11). Nesta situação, o subsistema de segurança recebe a informação proveniente do acelerómetro e assume o controlo do veículo (13) comandado com base em critérios predeterminados. 0 sistema da presente invenção pode compreender adicionalmente um comando (44) auxiliar, representado, por exemplo, na Fig. 5. O comando (44) auxiliar compreende um processador (62) de comando auxiliar, controlos (34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42) auxiliares e/ou uma unidade (33) de visualização auxiliar ligados ao processador (62) de comando auxiliar, tal como representado por exemplo nas Fig. 5 e 7.

Este comando (44) auxiliar permite proporcionar opções adicionais de comando do veículo (13) comandado sem adicionar mais controlos ao comando (11). Por exemplo, aos diversos controlos (34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42) auxiliares podem ser associadas funções e/ou modos de funcionamento (explicados 29 adiante) em vez de, para tal, adicionar controlos ao comando (11). 0 processador (62) de comando auxiliar está em comunicação de dados com o comando (11), nomeadamente, com o processador (46) de comando. Esta ligação entre o processador (62) de comando auxiliar e o processador (46) de comando é feita, de um modo preferido, através de um cabo (32) de ligação ligado a uma porta (26) de ligação no comando (11) ou então através de uma via de transmissão remota de dados, como infravermelhos, radiofrequências, etc. 0 processador (62) de comando auxiliar distingue a activação dos controlos (34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42) auxiliares e está configurado para enviar as ordens requeridas pelo utilizador para o processador (46) de comando ao activar esses controlos (34, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42) auxiliares. A unidade (33) de visualização auxiliar, se compreendida no comando (44) auxiliar, está ligada ao processador (62) de movimento auxiliar, o qual controla a exibição de menus na unidade (33) de visualização auxiliar. Numa forma de realização preferida, o comando (44) auxiliar compreende controlos (35, 36, 38) para o utilizador navegar pelos referidos menus exibidos na unidade (33) de visualização auxiliar, nomeadamente: um botão (35) de aceitação, um botão (36) de cancelamento e um controlador (38) de navegação de menus. O comando (44) auxiliar pode compreender um controlador (39) auxiliar de potência do tipo gatilho para controlar a potência do veiculo (11) comandado. Nesta forma de realização, a potência do veiculo (13) comandado é proporcional 30 à pressão que o utilizador aplica ao controlador (39) de potência.

Tal como o comando (11) e o veiculo (13) comandado, também o comando (44) auxiliar pode compreender uma luz (37) de estado (por exemplo, um LED) para indicar se o comando (44) auxiliar está ligado ao sistema. Por exemplo, a luz (37) de estado liga se tal acontecer. 0 comando (44) auxiliar pode compreender um interruptor (43) para ligar/desligar o comando (44) auxiliar independentemente de os restantes elementos do sistema estarem ligados ou desligados.

Numa forma de realização, o comando (44) auxiliar pode compreender um controlo (34) proporcional auxiliar do tipo joystick com dois eixos de liberdade. Este controlo (34) proporcional auxiliar pode ser utilizado para efectuar pequenos ajustes na orientação espacial do veiculo (13) comandado. 0 controlo (34) proporcional auxiliar pode também ser utilizado para controlar um veiculo (13) comandado em mais eixos do referencial (12) externo do que permitido pelo comando (11), o que pode ser útil, por exemplo, se um utilizador já possuir um comando (11) com capacidade para comandar um determinado veiculo (13) comandado (por exemplo, um aeromodelo) capaz de rodar num determinado número de eixos e quiser utilizar o mesmo comando (11) para comandar outro veiculo (13) comandado (por exemplo, o descrito na patente US 8128033) capaz de rodar num maior número de eixos para os quais o comando (11) foi concebido. 31 0 comando (44) auxiliar pode ainda compreender botões (40, 41, 42) laterais, em que é o utilizador que escolhe as ordens e/ou modos de funcionamento (explicados mais abaixo) atribuídos a esses botões (40, 41, 42) laterais. Essa escolha é feita através da navegação nos menus apresentados na unidade (33) de visualização auxiliar. Isto permite a um utilizador escolher as ordens e/ou modos de funcionamento que deseja ter mais rapidamente acessíveis sem ter de navegar pelos menus apresentados na unidade (33) de visualização auxiliar. Os botões (40, 41, 42) laterais podem estar em qualquer dos lados do comando (44) auxiliar (apesar de apresentados apenas no lado direito) de modo a poderem ser convenientemente pressionados por pessoas destras ou canhotas.

Na Fig. 7 estão representadas, esquematicamente, como exemplo, as mesmas ligações representadas na Fig. 6 e, adicionalmente, as ligações entre os componentes compreendidos no comando (44) auxiliar. Todos os componentes do comando (44) auxiliar estão ligados ao processador (62) de comando auxiliar, que, por sua vez, está ligado ao processador (46) de comando do comando (11), de um modo preferido, como já referido anteriormente, através do cabo (32) de ligação e da porta (26) de ligação. Na Fig. 7, os botões (35, 36, 38, 40, 41, 42) estão ilustrados como um grupo disposto no elemento (61).

Os referidos processador (46) de comando, processador (62) de comando auxiliar e processador (51) de movimento compreendem, cada, um elemento processador e uma memória contendo instruções legíveis por processador, estando a referida memória ligada ao referido elemento processador de modo a poder ser acedida por este. As referidas instruções poderão ser concebidas por um 32 especialista na técnica de modo a que os referidos processadores estejam configurados como descrito ao longo desta descrição.

Também os subsistemas, avisador e de segurança, compreendem, cada, um elemento processador de ordens e uma memória possuindo instruções legíveis por processador, estando a memória ligada ao referido elemento processador de ordens de modo a poder ser acedida por este.

No entanto, os elementos processadores de ordens e as memórias de ambos os subsistemas avisador e de segurança poderão constituir um único elemento. De igual modo, se um ou ambos os subsistemas avisador e de segurança estiverem compreendidos no comando (11), os processadores e as memórias dos subsistemas avisador e de segurança podem estar integrados no processador (46) de comando. Do mesmo modo, os processadores e as memórias dos subsistemas avisador e de segurança podem estar integrados no processador (51) de movimento. A presente invenção refere-se também a um processo de comando remoto de um veículo (13) comandado por cópia de orientação espacial de um comando (11), cuja orientação espacial se refere a um referencial (12) externo, compreendendo o processo: copiar a orientação espacial do comando (11) por: determinação da orientação espacial do comando (11) através de medição de grandezas físicas relativas a cada um dos eixos de um referencial (12) externo; 33 transmissão da orientação espacial do comando (11) para um veiculo (13) comandado; determinação da orientação espacial do veiculo (13) comandado através de medição de grandezas fisicas relativas a cada um dos eixos do referido referencial (12) externo; comparação da orientação espacial do veiculo (13) comandado com a orientação espacial do comando (11); correcção da orientação espacial do veiculo (13) comandado de modo a que este adopte a orientação espacial do comando (11), detectar ordens não executáveis por: monitorização de todas as ordens dadas ao comando (11) e/ou monitorização de parâmetros de funcionamento provenientes do veiculo (13) comandado; transformação das referidas ordens monitorizadas em parâmetros de comando; verificação de correspondência dos referidos parâmetros de comando e/ou dos referidos parâmetros de funcionamento monitorizados do veiculo (13) comandado com parâmetros predefinidos de funcionamento aceitável para o veiculo (13) comandado, cujos parâmetros de funcionamento aceitável definem limites de funcionamento possível do veículo (13) comandado; e 34 geração de um sinal de aviso de ordem não executável, quando não se verifica uma correspondência dos parâmetros de comando e/ou dos parâmetros de funcionamento monitorizados do veículo (13) comandado com os parâmetros predefinidos de funcionamento aceitável para o veículo (13) comandado.

Por parâmetros de comando entende-se, por exemplo, os ângulos lidos pelo sensor (45) entre o eixo (12) e o comando nomeadamente Mx (ângulo do eixo longitudinal), My (ângulo do eixo lateral), Mz (ângulo do eixo vertical). Estes ângulos são transmitidos como ordens para o aeromodelo copiar.

Por "parâmetros de funcionamento" do veículo (13) comandado entende-se por exemplo atitudes do aeromodelo no espaço relativamente ao referencial (12), potência dos motores, velocidade e outros parâmetros relevantes.

Por "parâmetros de funcionamento aceitáveis" do veículo (13) comandado entende-se na prática o domínio de voo tal como definido por especialistas na técnica de aeromodelismo. Ou seja um avião pode voar, enquanto tiver energia, na horizontal, paralelo ao solo, mas nunca consegue voar muito tempo a 90° em relação ao solo, este é portanto ao fim de pouco tempo um parâmetro de voo inaceitável. Outro exemplo de parâmetro inaceitável é apontar o nariz do avião ao céu por muito tempo, a maior parte dos aviões não tem impulso superior ao seu peso pelo que ao fim de pouco tempo cai.

Num aspecto particular da invenção, quando é produzido o sinal de aviso de ordem ou ordens não executáveis: 35 • o utilizador poderá, em resposta, introduzir uma nova ordem executável, o que possibilitará o controlo normal do veiculo (13) comandado por cópia de orientação espacial; ou • se o utilizador não introduzir uma nova ordem executável num período de tempo predeterminado, um subsistema de segurança assume o controlo automático do veículo (13) comandado, num modo de segurança predefinido que interrompe o passo de cópia da orientação espacial do comando (11) até o utilizador voltar a introduzir ordens executáveis;

Naturalmente que, caso não existam sinais de ordens não executáveis, o sistema da invenção permite o funcionamento do veículo (13) comandado por cópia de orientação espacial.

Na Fig. 8 mostra-se um fluxograma representando uma forma de realização do processo da presente invenção. 0 fluxograma do comando (11) está representado em (63) e o fluxograma do veiculo (13) comandado está representado em (73).

No funcionamento por cópia de orientação espacial da invenção, o medidor (45) de orientação espacial efectua (64) medições de grandezas físicas relativas a cada um dos eixos do referencial (12) externo (por exemplo, medindo o campo magnético da Terra em cada eixo - Mx, My, Mz) e envia-as para o processador (46) de comando.

Em seguida, o processador (46) de comando processa (65) as medições (no exemplo, Mx, My, Mz) provenientes do medidor (45) de orientação espacial e converte-as para ângulos que o 36 comando (11) faz com cada um dos eixos do referencial (12) externo (respectivamente, cx_t, 3_t, õ_t), ou seja, determina a orientação espacial do comando (11) em relação ao referencial (12) externo, lê em seguida a posição dos botões e escolhas do menu (66). Se o movimento comandado não for possível (67), o comando (11) através do avisador (47) e/ou (50) avisa o utilizador de atitude no aeromodelo não possível (68). Se o sistema estiver no modo de segurança (69) então o sistema dá ordens ao veículo (13) para manter um movimento pré-programado de segurança (70) ou para manter a última orientação espacial considerada executável.

Depois, o processador (46) de comando codifica (71) os dados referentes à orientação espacial do comando (11) e envia-os para o transmissor (48) de dados, que por sua vez os transmite (72) através uma via de transmissão remota de dados (infravermelhos (IR), radiofrequências (RF), etc.). A seguir, no veículo (13) comandado, o receptor (53) recebe dados através da referida via de transmissão remota de dados utilizada pelo transmissor (48) de dados do comando (11) e envia esses dados para o processador (51) de movimento. O processador (51) de movimento descodifica (74) os dados recebidos pelo receptor (53) e procura dados provenientes do comando (11) compreendendo a orientação espacial do comando (11) .

Caso o processador (51) de movimento encontre dados referentes à orientação espacial do comando (11) nos dados recebidos, então vai comandar o medidor (52) de orientação espacial para efectuar (76) medições de grandezas físicas 37 relativas a cada um dos eixos do referencial (12) externo (por exemplo, medindo o campo magnético da Terra em cada eixo - Mxp, Myp, Mzp). 0 processador (51) de movimento, depois, processa as medições efectuadas pelo medidor (52) de orientação espacial e calcula (77) os ângulos que o veículo (13) comandado faz com cada um dos eixos do referencial (12) externo (converte Mxp,

Myp, Mzp em α_ρ, β_ρ, δ_ρ, respectivamente) , ou seja, determina a orientação espacial do veículo (13) comandado.

Em seguida, o processador (51) de movimento calcula (78) a diferença entre a orientação espacial do comando (11) e a orientação espacial actual do veículo (13) comandado e calcula (79) como deve actuar os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação e os controladores (55, 56) de locomoção do veículo (13) comandado de modo a que o veículo (13) comandado copie a orientação espacial do comando (11) em relação ao referencial (12) externo. O processador (51) de movimento controla (81) ainda os controladores (55, 56) de locomoção de modo a funcionarem de acordo com um valor determinado de potência do veículo (13) comandado. O funcionamento por cópia de orientação espacial volta depois ao início (64).

Na Fig. 4 estão representados exemplos de cópia de alteração de orientação espacial do comando (11) pelo aeromodelo, em cada um dos eixos do referencial (12) externo, que neste exemplo compreende três eixos. Nesta figura, estão 38 representadas uma vista de trás, uma vista lateral e uma vista de cima, mostrando ângulos α, β, δ, respectivamente, entre a orientação espacial do comando (11) e do veiculo (13) comandado e a orientação espacial do referencial (12).

Simultaneamente, decorre o funcionamento de detecção de ordens não executáveis. 0 subsistema avisador monitoriza ordens de alteração de orientação espacial de modo a detectar ordens não executáveis. Esta monitorização compreende o processamento dos dados referentes à orientação espacial do comando (11) tal como calculada (65) pelo processador (46) de comando.

Se o subsistema avisador detectar uma ordem não executável, avisa (68) o utilizador de tal detecção, de um modo preferido activando um dispositivo (47, 50) de alerta.

De um modo preferido, se decorrer um intervalo de tempo predefinido após o referido aviso (68), sem que o utilizador introduza uma nova ordem executável de alteração de orientação espacial no comando (11), então, se (68) e o subsistema de segurança estiver activo, o subsistema avisador dá indicação ao subsistema de segurança para assumir o comando sobre o veiculo (13) comandado de acordo com um modo de segurança predefinido, até o utilizador voltar a introduzir uma ordem executável.

Numa forma de realização possível da invenção, o modo de segurança pode ser accionado directamente pelo utilizador (logo, pelo comando (11)), tal como referido acima, e o modo de segurança poderá contemplar um período de tempo máximo de 39 actividade, findo o qual o subsistema de segurança imobiliza o veiculo (13) comandado (no caso de um aeromodelo, aterra e desliga). Ainda neste último caso, contempla-se a possibilidade de o subsistema de segurança da invenção poder imobilizar o veiculo (13) comandado no seu local de partida inicial.

Naturalmente que se o subsistema de segurança assumir o comando sobre o veiculo (13) comandado, o processador (51) de movimento ignorará o modo normal de funcionamento por cópia de orientação espacial, ou seja, ignora ordens relativas a alteração de orientação espacial provenientes do comando (11), a não ser que tais ordens sejam consideradas executáveis pelo sistema.

Numa forma de realização preferida, o subsistema de segurança poderá ser ligado ou desligado manualmente pelo utilizador e/ou a sua sensibilidade regulada pelo último no comando (11). Isto significa que no caso de ser desligado pelo utilizador, o subsistema de segurança é impedido de actuar, ficando o sistema apenas dotado de sinais de alerta, provenientes do subsistema avisador, referentes a ordens não executáveis. Quanto à regulação de sensibilidade, esta pode ser estabelecida de modo que o subsistema de segurança actue com um atraso (regulável), relativamente ao momento em que recebe a indicação de ocorrência de ordem não executável, que permita uma correcção mais ou menos demorada pelo utilizador.

Voltando ao subsistema avisador, numa forma de realização, este recebe informação proveniente de sensores selecionados do grupo compreendendo acelerómetros, giroscópios, câmaras de vídeo (para determinação de posição), sensores de velocidade de ar, GPS, sensores de ângulo de ataque do fluxo de ar, sensores de 40 perda de estabilidade aerodinâmica, sensores de altitude e sensores de distancia ao solo e semelhantes e suas combinações, instalados no veiculo (13) comandado e processa essa informação para detectar orientações espaciais incorrectas do veiculo (13) comandado que possam dar origem a perda de comando do mesmo. Se detectar tais orientações espaciais incorrectas, o subsistema avisador actua tal como explicado anteriormente.

Numa forma de realização, no caso de o utilizador introduzir uma ordem não executável no comando (11), o subsistema avisador transmite ordens ao veiculo (13) comandado para este último fazer um movimento predefinido reconhecível pelo utilizador à distância. Por exemplo, no caso de um aeromodelo, oscilar sobre o seu eixo vertical (por intermédio de um controlador (60) de orientação) numa amplitude suficiente apenas para o utilizador conseguir distinguir essa oscilação à distância.

Como referido anteriormente em formas de realização do sistema da invenção, o comando (11) pode compreender controlos (2, 3, 4, 5, 6, 7) adicionais com ordens específicas atribuídas à actuação desses controlos adicionais. Se algum desses controlos adicionais for actuado, o processador (46) de comando codifica-o e anexa (66) a informação correspondente à actuação do controlo à informação relativa à orientação espacial do comando (11) antes de a mesma ser enviada para o transmissor (48) de dados e depois para o veículo (13) comandado, sendo depois descodificada e lida pelo processador (51) de movimento. Numa forma de realização alternativa, em vez de actuar os referidos controlos (2, 3, 4, 5, 6, 7) adicionais, o utilizador pode navegar por menus na unidade (25) de visualização do comando (11), se presente, para 41 escolher as ordens específicas referidas. As formas de realização associadas a essas ordens específicas são explicadas a seguir.

De um modo preferido, o valor de potência a ser aplicado pelo veículo (13) comandado é controlado pelo utilizador. Tal pode ser efectuado através da introdução do valor desejado de potência no comando (11) num controlador (2) de potência, o qual, se for do tipo roda, permite ao utilizador ter uma sensibilidade quanto às alterações de potência introduzidas.

Em alternativa, o valor de potência a ser aplicado é determinado autonomamente por configuração prévia do processador (51) de movimento ou do processador (46) de comando.

De um modo preferido, é efectuada no comando (11) e no veículo (13) comandado uma calibração de orientação espacial neutra em relação ao referencial (12) externo, pelo menos na inicialização do sistema. A calibração pode ser feita, por exemplo, colocando o comando (11) no chão, nivelado com o plano da Terra, e o veículo (13) comandado no mesmo plano a apontar na mesma direcção, dando, depois, indicação ao sistema de que 0 comando (11) e o veículo (13) comandado estão prontos a ser calibrados, o que pode ser realizado, por exemplo, através da actuaçao de um botão (4) específico no comando (11) ou no comando (44) auxiliar.

Numa forma de realização preferida, o veículo (13) comandado é um aeromodelo. Para levantar voo, os controladores (55, 56) de locomoção do veículo (13) comandado têm de estar a funcionar em regime nominal. Tal controlo de potência aplicada pelos controladores (55, 56) de locomoção pode 42 ser efectuado de modo autónomo, pelo processador (46) de comando ou pelo processador (51) de movimento, ou de modo regulado pelo utilizador através do controlador (2) de potência, se presente no comando (11) ou num comando (44) auxiliar. Para fazer o veiculo (13) comandado levantar voo nesta situação, após o utilizador seleccionar a potência aplicada de regime nominal (ou o mesmo valor ser aplicado autonomamente), o utilizador deve rodar lentamente o comando (11) sobre o eixo (Y) (ver Fig. 6 ou 7), como quando se quer fazer levantar a parte dianteira do veiculo (13) comandado, para que este comece a avançar e levantar voo.

Ainda numa forma de realização de um aeromodelo, o processo compreende um modo de funcionamento de levantar voo autonomamente, estando o processador (51) de movimento adicionalmente configurado para comandar o veiculo (13) comandado de modo autónomo. Neste modo de funcionamento, de um modo preferido, o controlador (14) do veiculo (13) comandado compreende instrumentos adicionais que efectuam medições de grandezas físicas, como por exemplo, um velocímetro, de modo a proporcionar um comando autónomo seguro do veículo (13) comandado. Para dar início a este modo de funcionamento, o utilizador actua, por exemplo, um botão (5) específico no comando (11). Após receber a ordem de arranque, o processador (46) de comando transmite a informação respectiva para o veículo (13) comandado do mesmo modo que transmite as ordens de alteração de orientação espacial.

De modo semelhante, o processo pode compreender um modo de funcionamento de aterragem autónoma, em que, de um modo preferido, o controlador (14) do veículo (13) comandado compreende instrumentos adicionais que efectuam medições de 43 grandezas físicas, como, por exemplo: velocímetro, sensor de precisão de altitude, etc, de modo a proporcionar um comando autónomo seguro do veículo (13) comandado. Para dar início a este modo de funcionamento, o utilizador poderá actuar um botão (6) específico de aterragem autónoma.

Numa forma de realização, o processo compreende um modo de comando do veículo (13) comandado, alternativo (75) ao modo de cópia de orientação espacial. Neste modo de comando, o veículo (13) comandado deixa de copiar a orientação espacial do comando (11) e, em vez disso, uma alteração de orientação espacial do comando (11) produz uma ordem para controlar proporcionalmente os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação do veículo (13) comandado. Por exemplo, se o veículo (13) comandado for um aeromodelo: rodar o comando (11) sobre o seu eixo (Y) lateral produz uma ordem de actuar proporcionalmente os lemes (59) de altitude; rodar o comando (11) sobre o seu eixo (Z) vertical produz uma ordem de actuar proporcionalmente o leme (60) direccional; e rodar o comando (11) sobre o seu eixo (X) longitudinal produz uma ordem de actuar proporcionalmente os ailerons (57, 58). Para dar início a este modo de comando, o utilizador, de um modo preferido, muda a posição de um interruptor (24) para indicar se pretende que o sistema funcione no modo de cópia de orientação espacial da presente invenção ou no modo de comando convencional. Este último modo de comando convencional corresponde a (80), no fluxograma (73) do veículo (13) comandado, como se pode ver na Fig. 8. O processo pode também compreender modos de funcionamento em que o veículo (13) comandado assume orientações espaciais predefinidas mediante actuação de botões (3, 4) específicos. Por 44 exemplo, se o veículo (13) comandado for um aeromodelo, mediante a actuação de um botão (3) no comando (11), o veículo (13) comandado assume uma orientação espacial com inclinação para a sua esquerda e mediante a actuação de outro botão (4) no comando (11), o veículo (13) comandado assume uma orientação espacial com inclinação para a sua direita. Ao actuar um destes botões (3, 4), o veículo (13) comandado deixa de copiar a orientação espacial do comando (11) até o utilizador interromper o modo de funcionamento em questão, por exemplo, actuando o respectivo botão (3, 4) específico novamente. Caso estes modos de funcionamento estejam incluídos, o processador (51) de movimento estará adicionalmente configurado para comandar os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação de modo a fazer o veículo (13) comandado manter a orientação espacial predefinida.

Numa outra forma de realização, o processo compreende um modo de funcionamento compreendendo, mediante actuação de um botão (7) específico, fazer o veículo (13) comandado manter a sua orientação espacial, mesmo se o utilizador alterar a orientação espacial do comando (11) . Nesta forma de realização, o processador (51) de movimento está adicionalmente configurado para, se o modo de funcionamento for activado, registar a orientação espacial actual do comando (11) e comandar os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação de modo a fazer o veículo (13) comandado manter a orientação espacial registada. Para dar início ou interromper este modo de funcionamento, o utilizador actua, como já referido, um botão (7) específico para activar ou desactivar o modo de funcionamento referido. Isto permite, por exemplo, que o utilizador troque o comando (11) de mão ou que outra pessoa o segure, sem correr o risco de introduzir uma ordem de alteração de orientação espacial que possa pôr em causa a integridade do veículo (13) comandado. 45

Noutra forma de realização ainda, o processo compreende um modo de funcionamento que, se for activado, faz o veículo (13) comandado voltar ao local onde o sistema foi activado, ou seja, ao local de partida do veículo (13) comandado. Nesta forma de realização, quando o sistema é inicializado, o processador (51) de movimento regista as coordenadas geográficas do local de partida. Para tal, o controlador (14) do veículo (13) comandado compreende, nesta forma de realização, instrumentos adicionais com capacidade para determinar a posição global do veículo (13) comandado, como, por exemplo, um GPS. 0 processador (51) de movimento está adicionalmente configurado para, se o modo de funcionamento for activado, comandar o veículo (13) comandado de modo autónomo até este regressar ao local de partida. 0 referido modo de funcionamento pode ser activado mediante a actuação de um botão (7) específico no comando (11) durante uma duração de tempo predefinida ou, ainda, de modo autónomo, no caso de haver uma quebra de comunicação entre o comando (11) e o veículo (13) comandado (por exemplo, se o veículo (13) comandado não receber quaisquer dados provenientes do comando (11) durante um intervalo de tempo predefinido).

Nos vários modos de funcionamento adicionais das formas de realização referidas do processo da presente invenção, é referido que o processador (51) de movimento está adicionalmente configurado para comandar o veículo (13) comandado de acordo com cada modo de funcionamento. No entanto, em alternativa, pode configurar-se o processador (46) de comando para calcular as orientações espaciais associadas aos respectivos modos de funcionamento e transmitir essas orientações espaciais (através do transmissor (48) de dados) para o veículo (13) comandado, em vez de transmitir a orientação espacial do comando (11). Esta 46 forma de realização permite reduzir o processamento por parte do processador (51) de movimento, o qual tem de processar constantemente o comando sobre os controladores (55, 56) de locomoção e os controladores (57, 58, 59, 60) de orientação.

Quando se fez referência nesta descrição a utilizar o comando (11) e a actuar controlos no comando (11) para introduzir ordens ou seleccionar modos de funcionamento específicos, não se pretende limitar a invenção deste modo. De facto, numa forma de realização alternativa, podem-se actuar controlos no comando (44) auxiliar ou navegar por menus na unidade (33) de visualização auxiliar, se presente, de modo a introduzir as referidas ordens ou seleccionar os referidos modos de funcionamento específicos. Esta forma de realização permite simplificar o comando (11) de modo a que o utilizador o utilize somente para escolher a orientação espacial do veículo (13) comandado.

Lisboa, 9 de Janeiro de 2013 47

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de comando remoto de um veículo por cópia de orientação espacial, caracterizado por compreender: • um comando (11) configurado para receber ordens de um utilizador compreendendo: um subsistema (1) de percepção espacial e transmissão de ordens que compreende: um medidor (45) de orientação espacial; um processador (46) de comando; e um transmissor (48) de dados; • um veículo (13) comandado compreendendo: um controlador (14) que compreende: um processador (51) de movimento; um medidor (52) de orientação espacial; e um receptor (53), controladores (57, 58, 59, 60) de orientação; e controladores (55, 56) de locomoção; • um referencial (12) externo, que serve como referência de orientação espacial do comando (11) e do veículo (13) comandado; e 1 • um subsistema avisador integrado no comando (11) e/ou no veiculo (13) comandado, configurado para avisar o utilizador de introdução de ordens não executáveis, compreendendo: um elemento processador de ordens; uma memória possuindo instruções legíveis por processador, estando a memória ligada ao referido elemento processador de ordens de modo a poder ser acedida por este; e um dispositivo (47) de alerta disposto no comando (11) e/ou um dispositivo (50) de alerta disposto no veículo (13) comandado.
2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o subsistema avisador estar em comunicação de dados com o processador (46) de comando e/ou com o processador (51) de movimento.
3. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o subsistema avisador compreender ainda sensores instalados no veículo (13) comandado.
4. 4. Sistema de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por os sensores do subsistema avisador serem selecionados do grupo consistindo em acelerómetros, giroscópios, câmaras de vídeo para determinação de posição, sensores de velocidade de ar, GPS, sensores de ângulo de ataque do fluxo de ar, sensores de perda de estabilidade 2 aerodinâmica e sensores de altitude, sensores de distância ao solo e suas combinações.
5. 5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo (47) de alerta do subsistema avisador ser seleccionado do grupo consistindo em dispositivos vibratórios, dispositivos de produção de sinais visuais, dispositivos de produção de sinais sonoros e suas combinações.
6. 6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo (50) de alerta do subsistema avisador ser seleccionado do grupo consistindo em dispositivos de produção de sinais visuais, dispositivos de produção de sinais sonoros e suas combinações.
7. 7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender ainda um subsistema de segurança integrado no comando (11) e/ou no veiculo (13) comandado, compreendendo o subsistema de segurança: um elemento processador e uma memória possuindo instruções legíveis por processador, estando a memória ligada ao referido elemento processador de modo a poder ser acedida por este.
8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o subsistema de segurança estar em comunicação de dados com o subsistema avisador. 3
9. 9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o subsistema de segurança estar em comunicação de dados com o processador (46) de comando e/ou com o processador (51) de movimento.
10. 10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o comando (11) possuir uma forma variável ao longo dos seus eixos longitudinal, vertical e lateral, de modo que um utilizador, mesmo sem manter contacto visual com o comando (11), conhece a sua orientação através do tacto e/ou sentido proprioceptor.
11. 11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o veiculo (13) comandado ser um aeromodelo.
12. 12. Processo de comando remoto de um veiculo (13) comandado por cópia de orientação espacial de um comando (11), cuja orientação espacial se refere a um referencial (12) externo, caracterizado por compreender os passos de: • copiar a orientação espacial do comando (11) por: determinação da orientação espacial do comando (11) através de medição de grandezas físicas relativas a cada eixo do referencial (12) externo; transmissão da orientação espacial do comando (11) para um veículo (13) comandado; 4 determinação da orientação espacial do veiculo (13) comandado através de medição de grandezas físicas relativas a cada um dos eixos do referido referencial (12) externo; comparação da orientação espacial do veículo (13) comandado com a orientação espacial do comando (11); correcção da orientação espacial do veículo (13) comandado, para que este adopte a orientação espacial do comando (11), • detectar ordens não executáveis por: monitorização de todas as ordens dadas ao comando (11) e/ou monitorização de parâmetros de funcionamento provenientes do veículo (13) comandado; transformação das referidas ordens monitorizadas em parâmetros de comando; verificação de correspondência dos referidos parâmetros de comando e/ou dos referidos parâmetros de funcionamento monitorizados do veículo (13) comandado com parâmetros predefinidos de funcionamento aceitável para o veículo (13) comandado; e 5 • geração de um sinal de aviso de ordem não executável, quando não se verifica uma correspondência dos parâmetros de comando e/ou dos parâmetros de funcionamento monitorizados do veiculo (13) comandado com os parâmetros predefinidos de funcionamento aceitável para o veiculo (13) comandado.
13. 13. Processo de comando de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender ainda um passo de controlo automático do veiculo (13) comandado após a geração de um sinal de aviso de ordem não executável, em que o referido passo de controlo automático interrompe o passo de cópia da orientação espacial do comando (11) até que sejam introduzidas novas ordens executáveis; ou após accionamento directo pelo comando (11).
14. 14. Processo de comando de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o passo de controlo automático do veiculo (13) comandado se realizar após decorrer um intervalo de tempo predefinido após a geração de um sinal de aviso de ordem não executável.
15. 15. Processo de comando de acordo com as reivindicações 13 ou 14, caracterizado por o passo de controlo automático do veiculo (13) comandado ser activado ou desactivado no comando (11). Lisboa, 9 de Janeiro de 2013 6