CN110198908B - 用于控制悬挂负载的定向的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转地定位悬挂负载(16)的旋转器设备(10、100、200)。飞轮(44、144)可直接或间接地由马达(40、140)驱动。在风扇(45)上或在飞轮上的叶片(50、150)可用于通过空气阻力/制动提供额外的旋转控制。控制器(20、24、120、124)可提供有线或无线控制。推进器(52)可提供额外的旋转推动力或阻力。一个或多个负荷传感器(54、232、234)可以提供负荷感测。相机(28)可用于可视化负载并且可记录负载移动操作和负载细节以用于物流跟踪和安全。附接部分(202)和/或负载支撑件(216)可以经由相应的枢轴(204、214)连接到主体。设备可包括可替换或可再充电电池(206、210)，诸如在可移除容器230内，优选地由至少一个抽屉231支撑，所述抽屉可安装在伸缩抽屉滑轨(212)上。可替换或可再充电电池(206、210)可以作为盒式布置提供，由此电池插入单元中并可作为单元移除。用于将负载悬挂在旋转器上的至少一个挂钩(157)可包括沟槽或凹槽(158)，以限制或防止负载旋转。

Description

用于控制悬挂负载的定向的设备

技术领域

本发明涉及用于控制悬挂负载的定向的设备。

本发明具体地涉及用于控制悬挂负载的偏航定向的设备。

本发明可应用于用于控制悬在空气或水中的负载的偏航定向的设备。

背景技术

通常需要提升或降低悬挂负载。一些负载非常重，其他负载非常长(诸如对于土木工程项目，例如用于建筑和桥梁建造的大梁和横梁)，并且一些负载通常既重又长。

设备可以允许负载远程地与设备断开。例如，设备可以包括并使用远程致动的负载释放机构，诸如远程控制的释放挂钩，允许释放负载以确保人员在负载释放时处于安全距离或者断开索具，负载通过所述索具悬挂在设备上。

物理上大的悬挂负载可能受侧风的影响，如果不受控制则导致负载旋转。

控制绳索可以附接到负载并由一个或多个人员握持，以帮助控制悬挂负载的旋转定向。

然而，这样的操作使人员处于因意外旋转或落下的负载而受伤的风险中。已经发生了严重的受伤和死亡，由此借助引导绳索转向悬挂负载定向的人员已被负载意外地压坏。

一些悬挂负载需要非常小心地定位，诸如悬挂在从直升机部署的缆索上的担架和救援人员，或者必须附接/安装到诸如钢桁架、墙板或塔式起重机的组件的现有结构的负载。

此外，细长的柔性缆索自然受到扭矩的影响，这可能导致悬挂负载自旋，特别是如果存在影响负载的抖振侧风的话。

在美国专利文献US 5632222中公开了一种用于稳定悬挂负载的旋转定向的布置，其描述了一种负载定向器件，包括：安装在飞轮外壳中用于围绕轴线旋转的飞轮，使得在使用中，飞轮能够只在单个平面内旋转；用于使飞轮旋转的驱动装置；转盘装置，其可枢转地连接到所述外壳用于围绕第二轴线选择性旋转并适于固定到所述负载；和相对于壳体固定的用于使所述转盘装置旋转的第二驱动装置。

在美国专利文献US 5871249中公开了一种用于控制悬挂负载的定向的替代布置，其描述了位于悬挂有效负载上方的稳定器、控制单元和定位器。稳定器包括在壳体内的多个飞轮。每个飞轮的旋转轴线与三个正交轴线中的一个对齐。中央锥齿轮将高转速马达的输出平移到各种飞轮。四个飞轮沿一个水平轴线布置成两个反向旋转对。两个飞轮围绕另一个轴线反向旋转，并且单个飞轮围绕竖直轴线旋转。飞轮的质量和布置提供了陀螺稳定性，同时中和了潜在的进动力矩。

在美国专利文献US 8226042中公开了一种用于控制悬挂负载的自旋/偏航的替代布置，其描述了使用沿相反方向作用并且垂直于悬挂缆索起作用的第一和第二推进器，以及控制来自每个推进器的推力以保持悬挂有效负载的偏航定向的控制器。

随后的专利文献US8938325试图通过提供一种系统来改进US8226042中公开的布置，所述系统补偿环境因素、影响自旋和俯仰变化的缆索弹簧和阻尼因素、或来自推进器、绞盘、直升机的系统噪声、或影响US 8226042的控制系统有效运行的能力的其他系统噪声。

考虑到具有局限性的前述背景，已经发现希望提供一种用于改进对悬挂有效负载的定向的控制的设备。

发明内容

本发明提供一种设备，当连接在悬挂线和悬挂负载之间时，提供受控制的旋转扭矩并控制悬挂负载的偏航位置。

鉴于上述内容，本发明的一个方面提供了一种用于控制悬挂在设备上的负载的旋转定向的旋转定向控制设备，所述设备包括具有至少一个飞轮、至少一个相应飞轮驱动装置和控制装置的旋转器，至少一个飞轮的控制提供用于控制悬挂负载的旋转定向的相应比例的反作用扭矩。

设备可包括至少一个风扇。优选地，风扇或每个风扇可以安装到相应的飞轮或形成相应飞轮的一部分。

设备可包括至少一个陀螺仪。

应了解，设备和/或悬挂负载优选地没有连接线(除悬挂线之外)或结构限制以承受由设备产生的反作用力。

优选地，可以从远程器件无线地控制设备。然而，设备可替代地通过连接的控制缆索进行控制。

设备可包括至少一个飞轮和/或至少一个风扇系统和/或至少一个陀螺仪，用于控制旋转扭矩以控制悬挂负载的旋转定向。

由设备产生的旋转扭矩可以通过以下中的一个或以下中的两个或更多个的组合提供：a)对飞轮惯性的反作用，b)来自风扇系统的推力，c)由陀螺仪的进动提供的反作用。

设备可以优选地包括至少一个相机。可以提供至少一个相机，用于监视悬挂负载和/或负载周围的物理空间或负载下方的位置。相机可以用于捕获悬挂负载和/或挂钩、释放机构和扩展杆中的一个或多个的图像，负载通过所述舒展杆连接到旋转器设备。图像辨识技术可用于明确地识别负载和/或负载的一个或多个特征(诸如平衡的均匀性、负载周围的包裹或紧固件、部分或全部负载的滑动迹象、标记的识别(诸如条形码或标签)，和/或出于物流跟踪目的的一个或多个标记/指示。

设备可包括释放机构，其可包括或利用一个或多个挂钩。释放机构可以远程致动/操作。可以操作释放机构以使设备和负载彼此断开，诸如根据由无线接收器接收的信号的命令或经由连接缆索。一个或多个挂钩可以在挂钩的弯曲部中，例如在柄部和挂钩的尖端之间的弯曲部中包括沟槽或凹槽。沟槽或凹槽可以确定地定位连接器(诸如钩环或连杆)，所述连接器从挂钩支撑/连接负载并限制或防止挂钩和连接器(诸如连杆或钩环)之间的旋转。沟槽或凹槽可以设置在挂钩的弯曲部的加宽/加厚部分处。例如，挂钩的弯曲部可具有向外变宽/张开的部分，使得凹槽或沟槽的基部比恰在张开部分之前和/或之后的挂钩的部分宽。

本发明的一种或多种形式提供向至少一个飞轮提供扭矩的马达。这样的扭矩可以通过马达和至少一个飞轮之间的齿轮传动，或通过马达与飞轮的直接连接，或通过将马达元件并入到至少一个飞轮中来提供。

设备可包括至少一个风扇。例如，可以提供一个或多个叶片风扇。

在水下或部分浸没/浸渍在水中的情况下采用本发明的一个或多个实施例情况下，可以提供至少一个叶轮来替换或增强至少一个风扇。

本发明的组件在水下/在水内的功能类似于组件在水上的功能，除了在浸渍组件上的力的大小由于水和空气之间的物理差异而不同。

风扇优选地附接到每个相应飞轮或形成每个相应飞轮的一部分。

至少一个风扇可包括多个叶片。由(一个或多个)风扇移动的空气提供反作用力，在(一个或多个)风扇上产生反作用力矩，并且因此在(一个或多个)相关联飞轮上产生反作用力矩，这在高飞轮转速下特别有效，增加或取代飞轮速度的变化，引起反作用力矩以控制有效负载的旋转定向。

设备的一个或多个飞轮可以包括多个叶片，叶片可以优选地包括或者是径向叶片。

可以提供至少一个可移动叶片以改变/控制来自(一个或多个)风扇的气流，并且从而用于控制悬挂负载的旋转定向。

可移动叶片可以安装在风扇上，或者可以安装在风扇外，以引导来自风扇的气流。当风扇的旋转方向反转时，叶片可以自动调节以改变空气偏转的方向。

设备可包括至少一个推进器。推进器或多于一个推进器可安装在旋转器的外壳外部，以提供旋转推力或额外的旋转推力，以使悬挂负载旋转或控制悬挂负载的旋转，以调节偏航位置和/或偏航速率。

应了解，偏航涉及悬挂负载围绕直立/竖直轴线(通常称为“z”轴)的旋转。

推进器或每个推进器可以安装在旋转器外壳的外侧上，或者可以独立地安装在附接到旋转器的提升器件(诸如提升梁)上。替代地或另外地，(一个或多个)推进器可以附接到悬挂负载。

(一个或多个)推进器的操作可以由控制器控制。

(一个或多个)推进器可包括螺旋桨、涡轮风扇、带罩风扇或压缩气体喷射推进器中的一个或多个，或其中两个或更多个的组合。

设备可以包括至少一个陀螺仪，优选地两个陀螺仪，以通过倾斜它们相应的自旋轴线来提供围绕竖直轴线的额外扭矩。

设备可包括至少一个负荷传感器，使得提升负载的重量和/或提升点之间的重量平衡被提供给远程操作员和控制系统。

可以提供控制系统。设备可包括控制系统，所述控制系统包括以下的一个或多个：a)微计算机；b)9轴惯性传感器，其包含用于3个主轴x、y、z中的每一个的加速度计、陀螺仪和磁力计；c)感测飞轮速度的编码器输入或来自马达变速控制器的其它反馈系统；d)到马达变速控制器的接口；e)无线(wifi或其他无线系统)接口；f)到负荷传感器的接口(如果使用负荷传感器的话)；g)到远程释放挂钩(如果提供的话)的接口；h)到推进器(如果使用的话)的接口；i)到离心式风扇空气导向叶片(如果使用的话)的接口，以及j)一个或多个GPS传感器。设备可以包括用于视频通信的独立无线系统或与用于视频通信的独立无线系统通信。

对于主体诸如有效负载或车辆，三个主轴通常被称为滚动轴或“x”轴、俯仰轴或“y”轴以及偏航轴或“z”轴。

设备可以包括自适应控制系统/逻辑，以允许悬挂负载旋转到由操作员限定的定向并且将负载保持在所述定向。自适应控制系统/逻辑可以对负载和设备之间的连接的扭转刚度作出响应或反应。自适应控制系统/逻辑可以对响应由负荷传感器测定的负载质量作出响应。

至少一个飞轮可包括实心或孔盘飞轮。优选地，实心或孔盘飞轮将飞轮的质量集中到其周边。优选地，至少一个飞轮包括机加工盘。

可替代地或另外地，至少一个飞轮可包括无心飞轮、环形飞轮或环型飞轮，所述飞轮可优选地通过飞轮的内齿圈或外齿圈驱动。例如，齿圈可以设置在环形或环飞轮的外面和内面中的一个或两个上。

至少一个飞轮可以由马达驱动。马达可以通过皮带或链条驱动系统连接以驱动至少一个飞轮。至少一个飞轮可以由具有空心轴的马达驱动，所述空心轴附接到飞轮或者使用飞轮来支撑马达的转子元件。

无心、环形或环型飞轮可由轴承引导和/或支撑。轴承可以在其下面和/或外面/内面处支撑环形或环型飞轮。

一个或多个马达，优选电动马达，可以驱动齿圈，诸如通过驱动齿轮或传动装置。

应了解，无心环形或环型飞轮允许通过设备中心的集中提升负载路径。

本发明的另一方面提供了一种用于控制悬挂在设备上的负载的旋转定向的旋转定向控制设备，所述设备包括具有至少一个飞轮、至少一个相应飞轮驱动装置和控制装置的旋转器，至少一个飞轮的控制提供用于控制悬挂负载的旋转定向的相应比例的反作用扭矩，其中至少一个飞轮包括实心、无心、环形或环型飞轮。

优选地，本发明的一个或多个实施例包括实心、孔和/或无心/环形/环型飞轮的组合。

更优选地，可以选择至少一个飞轮用于设备中以适合特定应用或规格。

设备可包括在支撑件处的转体，其中设备悬挂在支撑线上，诸如来自起重机挂钩的支撑线。这样的转体优选地允许绕竖直轴线自由旋转。

可以提供至少一个枢轴，其允许设备，诸如，例如，在通常由转体和用于将负载连接到设备的两个提升点限定的负载的对称平面中倾斜。设备可包括至少一个枢轴，每个所述枢轴具有相应枢转轴线。设备可包括连接在设备主体和悬挂旋转器的悬挂线之间的至少一个所述枢轴和/或连接在旋转器和悬挂在设备主体上的负载之间的至少一个所述枢轴。至少一个枢轴可以允许旋转器相对于负载围绕相应的枢转轴线倾斜，并且在旋转器上围绕垂直于旋转器的旋转轴线的轴线几乎没有或没有力矩。连接在旋转器和悬挂旋转器的悬挂线之间的至少一个所述枢轴的枢转轴线和连接在旋转器和悬挂在旋转器上的负载之间的至少一个所述枢轴的枢转轴线可以彼此平行。

负载可以附接到设备下侧上的一个或多个提升点，使得旋转扭矩可以通过提升索具施加到负载。

在使用单个提升点的情况下，可以采用旋转刚性结构(诸如扩展杆或框架)。多个缆索/链条/线可以附接到旋转刚性结构，以便将旋转扭矩传递到负载。

替代配置可以使负载直接或间接地连接到单个提升点，其方式为提升点能够通过连接将旋转扭矩传递到负载中。

设备可包括将多个提升点连接到设备的单点附接件，使得转体的轴线的投影穿过该单点。

可以提供马达控制系统，其允许存储在旋转的飞轮中的能量在需要使飞轮减速时被转换回电力。此电力可用于为电池充电。

远程操作的负载释放系统可以包括一个或多于一个安全特征部，以确保不会意外地释放负载。例如，一个或多个安全特征部可以包括需要同时按压两个按钮以启动负载释放的控制布置和/或使用负荷传感器来确定设备是否仍然支撑负载的布置和/或如果附接件上的负荷大于预设量(感测以防止释放的负荷限)则无法操作释放的布置。本发明的一种或多种形式可包括过载检测系统，如果负载的重量和/或平衡超过相应的重量或平衡阈值，则过载检测系统检测过载。

设备可以使用包含在可移除容器或抽屉中的电池(诸如可替换和/或可再充电电池)供电，使得可以快速更换它们，以便通过用充电的电池组交换放电的电池组来允许设备的连续使用。

附图说明

下文将参考附图描述本发明的一个或多个实施例，其中：

图1示出了本发明的示例性实施例的图解视图。

图2示出了本发明的示例性实施例的图解视图。

图3示出了本发明的替代示例性实施例的图解视图。

图4示出了本发明的替代实施例的图解视图。

图5示出了本发明的替代实施例。

图6示出了本发明的另一个实施例。

具体实施方式

图1示出了本发明的实施例的图解示意图。

悬挂有效负载定向控制设备10包括旋转器12，所述旋转器12包括连接在悬挂线14(诸如缆索)和悬挂有效负载16之间的外壳12a。

设备旋转器通过转体器件18连接到悬挂线，所述转体器件18允许设备(以及因此还有悬挂有效负载)相对于悬挂线旋转，并且重要的是，相对于提升器件和支撑基础设施/车辆-未示出)旋转。

设备10可以包括来自连接控制器20的缆索22的控制和/或通过无线通信23来自无线远程控制器24的控制，诸如提供左右旋转命令输入控制装置的手持控制器。控制器20和24中的一个或两个也可用于显示从设备10接收的数据。

可以提供至少一个远程致动的负载附接装置26(诸如一个或多个远程致动的释放挂钩)，其可以将器件与悬挂负载16断开，例如，根据由相应无线或缆索通信控制器20、24接收的信号的命令。

可以通过一个或多个任选的相机28(图2)在视觉上监视悬挂负载16。

图2示出了本发明的示例性实施例，其中设备10包括旋转器12，所述旋转器12包括变速马达控制器30、输入功率逆变器32、电池34、控制模块36和任选的电池充电器38。

马达40经由驱动装置42驱动飞轮44。驱动装置可以是直接驱动，或者可以包括可变传动比装置，诸如变速箱。

旋转器12通过转体18悬挂在悬挂线(诸缆索)上，并且有效负载通过一个或多个附接装置26附接到旋转器。

设备可包括至少一个风扇45，诸如一个或多个叶片风扇，其可与飞轮分离，替代飞轮或与飞轮集成。叶片风扇或每个叶片风扇可包括多个风扇叶片50、150。由(一个或多个)风扇移动的空气提供反作用力，在(一个或多个)风扇上产生反作用力矩，并且因此在(一个或多个)相关联飞轮上产生反作用力矩，这在高飞轮转速下特别有效，增加或取代飞轮速度的变化，引起反作用力矩以控制有效负载的旋转定向。

例如，所提供的飞轮44、144中的一个或多个可以包括多个叶片50、150，所述叶片50、150可以优选地包括或者是径向叶片。

叶片允许相应的飞轮以离心式风扇的方式运行。这允许马达40连续地向飞轮或每个相应的飞轮传递扭矩，而(一个或多个)飞轮不必加速或减速-即增加或减小飞轮的角速度。

从风扇的周边排出的空气可以由一组可移动叶片引导，以向悬挂负载提供额外的旋转扭矩。可移动叶片可以安装在风扇上，或者可以安装在风扇外，以引导来自风扇的气流。当风扇的旋转方向反转时，叶片可以自动调节以改变空气偏转的方向。

如图3中提供的示例性实施例所示，推进器52可以提供另外的额外能力。

推进器可以安装在旋转器12的外壳12a的外部，以在悬挂负载16上提供额外的旋转推力。

推进器可以安装在旋转器外壳12a的外侧，或者可以独立地安装在附接到旋转器12的提升器件46(诸如提升梁)上，或者推进器52可以附接到悬挂负载，或其组合。可以经由控制模块36通过控制器20、24控制推进器的操作。

推进器可包括螺旋桨、涡轮风扇、带罩风扇或压缩气体喷射推进器中的一个或多个，或其中两个或更多个的组合。

设备可以包括至少一个陀螺仪，优选地两个陀螺仪，以通过倾斜它们相应的自旋轴线来提供围绕竖直或水平轴线的额外扭矩。

设备可包括至少一个负荷传感器54，使得提升负载的重量和/或提升点之间的重量平衡被提供给远程操作员和控制系统。

一个或多个相机28可以向远程操作员广播视觉信息，以在对准悬挂负载时提供帮助，例如用于与负载待递送到的位置对准。

控制系统可包括a)微计算机；b)9轴惯性传感器，其包含用于3个主轴x、y、z中的每一个的加速度计、陀螺仪和磁力计；c)感测飞轮速度的编码器输入；d)到马达变速控制器的接口；e)无线(例如Wi-Fi、蓝牙或其他无线装置)接口；f)到负荷传感器的接口(如果使用负荷传感器的话)；g)到远程释放挂钩(如果提供的话)的接口；h)到推进器(如果使用的话)的接口；i)到离心式风扇空气导向叶片(如果使用的话)的接口，以及j)(一个或多个)GPS传感器(如果使用的话)。

设备可以包括自适应控制逻辑，以允许悬挂负载旋转到由操作员限定的偏航定向并且将负载保持在所述定向。可以控制最大旋转速度。设备可以根据负载的惯性和期望的旋转速度或速率来调整所施加的扭矩。可以通过自适应控制逻辑来控制设备的旋转速度、或者根据负载的惯性施加的扭矩、或者期望的旋转速度或速率，或者其中两个或更多个的组合。自适应控制逻辑可以利用来自至少一个传感器的至少一个输入和/或与实施控制逻辑的至少一个控制装置集成。一个或多个传感器可包括位置传感器、旋转编码器、加速度计、陀螺仪、磁力计、角度/倾斜度传感器、温度传感器或其中任何两个或更多个的组合。

一个或多个挂钩157可以横向在挂钩的弯曲部两端上，例如在柄部和挂钩的尖端之间包括沟槽或凹槽158。沟槽或凹槽可以确定地定位连接器(诸如钩环或连杆)，所述连接器从挂钩支撑/连接负载并限制或防止挂钩和连接器(诸如连杆或钩环)之间的旋转。

设备优选地包括安全特征部，其包括连续的“心跳”或“握手”信号以验证与远程控制站的通信，并提供适当的响应以防止在通信丢失的情况下的不希望的动作。

如图4所示，设备100的替代实施例包括无心环形或环飞轮144，其被支撑以通过轴承156在外壳112a内旋转。轴承可以设置在飞轮的下方、上方和外周。设想了轴承的替代布置，诸如仅下部和外部周边轴承。

飞轮144优选地通过至少一个马达140(例如马达140a和140b)驱动旋转，诸如通过相应的驱动装置142a、142b和相关联的驱动齿轮143a、143b，其可以驱动在飞轮的内面上的齿圈，或可以使飞轮的内面与驱动轮接触，例如弹性材料诸如橡胶或其他聚合物的轮子。飞轮144(其可以是环型飞轮)可以由直接驱动马达直接驱动，所述直接驱动马达连接以直接驱动飞轮或连接到驱动布置，所述驱动布置可操作地连接以诸如通过传动带或链条将驱动从马达传递到飞轮。飞轮可包括叶片150。

应了解，齿圈可以设置在飞轮的外面上，并且到齿圈的驱动设置在飞轮的外部，并且轴承被布置成支撑下/上面和内面。

诸如电池、马达控制器、逆变器、控制系统和任选的电池充电器(例如130-138)的器材可以设置在外壳112a内或在外壳112a上。

图5和6示出了体现本发明的设备200。

设备可以包括可替换或可再充电的电池206、210，诸如在可移除容器230内，优选地由至少一个抽屉231支撑，所述抽屉可以安装在伸缩抽屉滑轨212上。可替换或可再充电电池206、210可以作为盒式布置提供，由此电池插入单元中并可作为单元移除。

转体118可将主体203连接到悬挂线，例如缆索或链条。

转体允许主体(和任何悬挂负载)围绕转体轴线222旋转，从而允许整个主体相对于附接到转体的悬挂线旋转。

附接部分202可以经由相应的枢轴204连接到旋转器的主体203。枢轴允许主体围绕枢转轴线205相对于附接部分的枢转运动(P₁)，设备通过所述附接部分由(诸如起重机的)缆索或链条支撑。诸如扩展杆或框架的负载支撑件216可通过枢轴214连接到主体203，所述枢轴214允许围绕负载的枢转轴线215相对于设备主体的枢转运动(P₂)。例如，当连接负载时，诸如当器件旋转轴线(例如，用于转体的)不是精确竖直时，枢轴204、214允许主体203更自由地旋转。至少一个枢轴可以允许旋转器相对于负载围绕相应的枢转轴线倾斜，并且在旋转器上围绕垂直于旋转器的旋转轴线的轴线几乎没有或没有力矩。例如，旋转器和负载之间的枢轴的枢转轴线可以允许旋转器(例如，下枢轴)倾斜，同时负载保持悬挂在水平处或附近。替代地或另外地，悬挂线和旋转器之间的枢轴(例如，上枢轴)可以允许主体倾斜。更优选地，这样的上枢轴和下枢轴的组合允许旋转器相对于悬挂线和负载两者倾斜，这允许扭矩和进动效应，并且允许旋转器补偿诸如由风引起的倾斜效应，并且比其他情况更自由地旋转。上枢轴和下枢轴优选地彼此平行。

旋转器200可以通过附接件悬挂在悬挂线(诸如缆索)上，并且有效负载通过一个或多个附接装置26附接到旋转器。支撑设备的枢轴204和/或支撑负载的枢轴214可以允许通过相应的枢转轴线205、215(例如，在图6所示的实施例中伸出页面的水平轴线)倾斜，使得转体轴线穿过由转体220支撑的质量的重心(参见图6中的箭头220)。负载可以经由一个或多个附接点218附接到设备。

设备可以具有控制系统236，或者使用至少一个负荷传感器232、234或与其通信而与控制系统236通信。如果设备支撑大于预设负荷的负荷，则控制系统可以使用来自负荷传感器的至少一个信号来确定是否防止负载断开。负荷传感器可以设置在主体上方或在主体内或在主体下方。设备可以收集与每个升降机有关的数据，所述数据可以包括升降机重量、升降机的图像、升降的时间、升降机的位置(诸如通过使用GPS和/或其他数据)，可以用于物流跟踪负载。设备可以具有用于存储包括上述数据的数据的车载存储器。设备可以具有到远程或互联网连接存储器的无线连接。

设备可以具有到外部或内部数据存储器的连接，所述外部或内部数据存储器允许存储和检索由(一个或多个)负荷传感器、(一个或多个)相机和(一个或多个)GPS传感器中的一个或多个收集的数据，或者存储在互联网连接器件上。

Claims (46)

1.一种旋转定向控制设备，用于控制悬挂在所述设备上的负载的旋转定向，所述设备包括具有至少一个飞轮、至少一个相应飞轮驱动装置和控制装置的旋转器，所述至少一个飞轮包括至少一个具有叶片的风扇，所述至少一个飞轮的控制提供相应比例的反作用扭矩，并且其中，在使用中，所述风扇产生增加或取代所述至少一个飞轮转速的变化的反作用扭矩，用于控制悬挂负载的旋转定向。

2.根据权利要求1所述的设备，其中由所述至少一个风扇提供的所述反作用扭矩增加或取代飞轮速度的变化，引起反作用力矩以控制有效负载的所述旋转定向。

3.根据权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括至少一个陀螺仪。

4.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括通过数据缆索连接或无线地连接以与所述控制装置通信的控制器。

5.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括至少一个相机，用于监视所述悬挂负载和/或所述负载周围或所述负载下面的位置周围的物理空间和/或用于收集与所述设备或所述负载相关的一个或多个图像和/或数据。

6.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括远程致动的负载释放机构。

7.根据权利要求6所述的设备，所述远程致动的负载释放机构包括至少一个挂钩或可回缩针脚。

8.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括至少一个可移动所述叶片，以改变/控制来自一个或多个相应风扇的气流。

9.根据权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括至少一个推进器。

10.根据权利要求9所述的设备，所述至少一个推进器安装在所述旋转器的外壳外部，或者独立地安装在附接到所述旋转器或附接到所述悬挂负载的提升器件上。

11.根据权利要求10所述的设备，所述至少一个推进器的操作由远程控制器控制。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述至少一个推进器包括螺旋桨、涡轮风扇、带罩风扇或压缩气体喷射推进器中的一个或多个，或其中两个或更多个的组合。

13.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括至少一个陀螺仪，所述陀螺仪通过倾斜它们相应的陀螺仪自旋轴线来提供围绕竖直轴线的扭矩。

14.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括至少一个负荷传感器。

15.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括控制系统。

16.根据权利要求15所述的设备，所述控制系统包括以下的一个或多个：a）微计算机；b）9轴惯性传感器，所述9轴惯性传感器包含用于3个主轴x、y、z中的每一个的加速度计、陀螺仪和磁力计；c）感测飞轮速度的编码器输入；d）到马达变速控制器的接口；e）无线接口；f）到负荷传感器的接口；g）到远程释放的接口；h）到推进器的接口；i）到离心式风扇空气导向叶片的接口，以及j）一个或多个GPS接收器。

17.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括自适应控制逻辑，所述自适应控制逻辑允许所述悬挂负载旋转到由操作员限定的定向并且将所述负载保持在所述定向。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述自适应控制逻辑使得所述悬挂负载能够旋转到由操作者限定的偏航定向并且将所述负载保持在所述偏航定向。

19.根据权利要求17所述的设备，其中通过所述自适应控制逻辑控制所述设备的旋转速度、或根据所述负载的惯性施加的扭矩、或所需的旋转速度或速率、或其中两个或更多个的组合。

20.根据权利要求17所述的设备，所述设备包括所述自适应控制逻辑，所述自适应控制逻辑利用来自至少一个传感器的至少一个输入和/或与实施所述控制逻辑的至少一个控制装置集成。

21.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个飞轮包括环形或环型飞轮。

22.根据权利要求21所述的设备，其中所述环形或环型飞轮通过所述飞轮的内齿圈或外齿圈驱动。

23.根据权利要求21所述的设备，所述设备包括在所述环形或环型飞轮的周边处或邻近所述环形或环型飞轮的周边支撑所述环形或环型飞轮的轴承。

24.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括自适应控制系统或与自适应控制系统控制通信，所述自适应控制系统被布置和配置成在旋转扭矩增加时，对支撑系统的旋转刚度增加作出响应或反应。

25.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个飞轮包括环形或环型飞轮，所述环形或环型飞轮通过所述飞轮的内齿圈或外齿圈驱动，或者使用连接到所述飞轮的皮带或链条来驱动。

26.根据权利要求25所述的设备，其中所述环形或环型飞轮通过具有中空中心的马达驱动。

27.根据权利要求26所述的设备，其中所述环形或环型飞轮允许连接所述负载和提升线的主承载元件穿过所述中空中心。

28.根据权利要求25所述的设备，所述设备包括至少一个轴承，所述至少一个轴承通过附接到主承载元件而在环的内侧上或邻近所述环的内侧支撑所述环形或环型飞轮，所述主承载元件支撑所述负载并将扭转力传递给所述负载。

29.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括连接多个提升点的单点附接件和旋转转体，其中所述旋转转体的轴线的投影穿过所述单点附接件。

30.根据权利要求29所述的设备，其中所述旋转转体是可倾斜的，使得所述转体的轴线穿过由所述旋转转体支撑的质量块的重心。

31.根据前述权利要求中任一项所述的设备，所述设备包括至少一个枢轴，每个所述枢轴具有相应的枢转轴线。

32.根据权利要求31所述的设备，所述设备包括连接在所述旋转器和悬挂所述旋转器的悬挂线之间的至少一个所述枢轴和/或连接在所述旋转器和悬挂在所述旋转器上的负载之间的至少一个所述枢轴。

33.根据权利要求31所述的设备，其中所述至少一个枢轴允许所述旋转器相对于悬挂在所述旋转器上的所述负载围绕所述相应的枢转轴线倾斜，并且在所述旋转器上围绕垂直于所述旋转器的旋转轴线的至少一个轴线没有力矩。

34.根据权利要求31所述的设备，其中连接在所述设备的所述旋转器和悬挂所述旋转器的悬挂线之间的至少一个所述枢轴的所述枢转轴线和连接在所述旋转器和悬挂在所述旋转器上的负载之间的至少一个所述枢轴的枢转轴线彼此平行。

35.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括驱动马达，所述驱动马达将所述至少一个飞轮的旋转能量转换成用于对所述设备的电池充电的电能。

36.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括使用负荷传感器或与负荷传感器通信的控制系统，如果所述设备支撑大于预设负荷的负荷，所述控制系统使用来自所述负荷传感器的至少一个信号来确定是否防止所述负载断开。

37.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括至少一个可替换或可再充电的电池。

38.根据权利要求1所述的设备，所述设备进一步至少包括插入盒或滑入盒，用于支撑所述设备的至少一个组件的连接。

39.根据权利要求38所述的设备，所述设备包括至少一个所述插入盒或滑入盒，用于安装至少一个电池或容纳在可移除容器中的插入盒或滑入盒的组合。

40.根据权利要求38所述的设备，所述至少一个插入盒或可替换盒包括至少一个电池。

41.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括图像和/或数据捕获装置，其中一个或多个捕获的图像和/或数据与提升的负载有关。

42.根据权利要求41所述的设备，其中所述一个或多个捕获的图像和/或数据存储在车载的所述设备上或存储在远程计算机上。

43.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括至少一个挂钩，所述挂钩包括沟槽或凹槽，以接收和限制在使用中由所述相应挂钩支撑的连接到悬挂负载的钩环或连杆的旋转。

44.根据权利要求43所述的设备，其中所述沟槽或凹槽设置在所述挂钩的弯曲部的加宽/加厚部分处。

45.根据权利要求44所述的设备，其中所述挂钩的所述弯曲部具有向外变宽/张开的部分，使得所述凹槽或沟槽的基部比恰在所述张开部分之前和/或之后的所述挂钩的部分宽。

46.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括控制系统，所述控制系统利用测量的负荷来调节用于确定要施加到所述负载的扭矩的参数。

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