CN110914152B - 提升负载的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提升负载(20)的方法和装置，其中至少一个无人机(9)承载负载的至少一部分。根据本发明，为了提升负载，提出了将多个无人机(9，9b)或至少一个无人机和起重机(1)的吊钩(8)连接在一起，并提供用于该多个无人机或该至少一个无人机和起重机的吊钩的公共控制系统(5)，以便不必同时使用单独的控制装置以“多手”方式同时控制多个无人机或者同时控制起重机吊钩和无人机。

Description

提升负载的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于提升负载的方法和装置，其中至少一个无人机承载负载的至少一部分。

背景技术

近来，已经设想通过无人机来提升负载，并且因此能够更加灵活地执行起重机通常所执行的提升任务，以便尽可能减少或完全防止起重机操作的限制和困难。

例如，在施工工地领域中，存在各种提升任务，必须特别地将起重机运送、组装、再次拆卸并再次运输。例如，这些可以是单独的升降机，以便将特定的结构部件或施工工具移动到要架设或转换的结构的特定区域。如果在施工工地不需要起重机，则必须为此特别组装起重机。即使在施工工地上使用起重机本身，也可能会产生需要另外的起重机的那种额外的提升，例如，用于架设固定的永久性施工起重机。

迄今为止，在施工工地领域以及起重机的其他应用领域(例如集装箱起重机或港口起重机)中，无人机主要用于辅助功能，特别是为了使照相机或其他成像监控装置飞行到位，为了监控起重机的操作或起重机执行的提升过程。特别地，由附接到无人机的照相机提供的图像可以显示在屏幕上，以便为起重机操作员在起重机吊钩上提供不同的视角。

但是，如果无人机参与提升负载，则无人机的控制会受到其他影响，这将变得更加困难或更加复杂。特别地，与无人机连接的负载在无人机上施加很大的力，该力不仅沿竖直方向静态拉动，而且还包括水平分量，并且例如由于阵风而变化。此外，摇摆运动以及由此产生的来自负载的动力会迅速将无人机带入不希望的位置或使其移动。

发明内容

由此出发，本发明的目的是提供一种用于通过无人机提升负载的改进的方法和改进的装置，该方法和装置克服了现有技术的缺点并以有利的方式发展了所述现有技术。特别是，即使在连接到无人机的负载的影响下，也应该实现对无人机的简单控制。

根据本发明，所述目的通过根据本发明的方法和根据本发明的装置来实现。本发明还提供了优选实施例。

因此，为了提升负载，提出将多个无人机或至少一个无人机和起重机的吊钩轭在一起，并提供用于该多个无人机或该至少一个无人机和起重机的吊钩的公共控制系统，为了不必同时控制多个无人机，也不必像以前那样使用单独的控制装置以“多手操作”的方式控制除了起重机吊钩之外的无人机。负载分布在该多个无人机或该至少一个无人机和一个起重机吊钩上。根据本发明，除了承载至少一部分负载的该至少一个无人机之外，还提出了负载应当连接到另外的无人机和/或起重机的吊钩并且还部分地由另外的无人机或起重机的吊钩承载和/或导向，其中，这两个无人机通过用于控制飞行和/或起重机运动的公共控制器以相互协调的方式被一起控制，和/或该至少一个无人机与起重机通过用于控制飞行和/或起重机运动的公共控制器以相互协调的方式被一起控制。如果例如制动控制器以移动起重机吊钩，则还同时生成用于无人机的与之匹配的控制信号，以便也相应地使无人机飞行。以类似的方式，当致动控制器以使无人机飞行时，自动生成与其匹配的控制信号，以便以相应的方式移动另外的无人机或起重机吊钩。

如果用起重机(例如旋转塔式起重机、移动伸缩式起重机或港口起重机)提升负载，则一个或多个无人机可以与起重机吊钩同时连接到要提升的负载上，或可以直接连接到起重机吊钩，从而以不同的方式帮助提升负载。例如，可以减轻起重机的要提升的负载，例如，以便可以提升超过起重机本身的承载能力或负载能力的负载，从而使施工工地操作员可以避免为该提升任务架设更大的起重机。因此，无人机可以纯粹执行提升功能，并与起重机一起提升负载。

替代地或附加地，然而，也可以将无人机与起重机结合使用，以导向负载并将力施加在附接到吊钩的负载上，该力包含水平分量。例如，如果在水平方向提升诸如钢梁之类的细长负载，则附接到该细长负载以使其偏离中心的无人机可以防止或有意引起该细长负载的旋转，并例如确保该细长负载可以由起重机吊臂大致在竖直平面中提升，和/或放置在目的地处，以相对于所述平面处于指定方向。

替代地或附加地，通过对无人机的相应控制，可以将通过无人机施加在负载或吊钩上的水平力用于防止和/或减轻负载或吊钩相对于起重机吊臂的摇摆运动。特别地，可以控制无人机，以便在吊钩和/或悬挂在其上的负载上施加水平力，该水平力抵消了摇摆运动。

替代地或附加地，无人机还可以在负载或吊钩上施加水平力，以至少部分地补偿风负载和/或最小化由于吊钩上悬挂的负载上的风荷载引起的提升绳的对角拉力。

为了执行上述提升和导向功能，将无人机与起重机的吊钩或固定在其上的负载连接就足够了。然而，替代地，也可以将多个无人机连接到负载或吊钩，其中例如将至少一对无人机定位在吊钩的相对侧上并将它们连接到负载或吊钩本身可能是有利的，以便能够在大致相互相反的方向上对吊钩或悬挂在其上的负载施加水平力，或者相互抵消所述力，例如仅需要无人机的提升能力的话。

除了所提到的将至少一个无人机附接到起重机上之外，对于特定的提升任务，仅组合多个无人机并借助于多个无人机而无需起重机或其吊钩来提升相应的负载也是有利的。因此，例如可以增加用于提升任务的作业范围，该范围在起重机的情况下受到其半径的限制。在架设起重机时，仅通过无人机提升负载也可能会有帮助，以便例如在组装起重机时提升特定的起重机部件。

如果在没有起重机的情况下将多个无人机组合或轭起来并使用它们来提升负载，则公共控制系统可以使这两个无人机彼此保持一定距离，并沿着指定的飞行轨迹使所述无人机一起飞行到目标目的地。在这种情况下，可以通过例如单独的提升绳将无人机固定到共同的负载，或者可以将无人机固定到依次固定有负载的共同的提升轭。

为了能够借助无人机提供足够的提升力和拉力以应对施工工地作业中的重载，同时又允许无人机足够快速地对控制命令做出反应，并因此精确控制无人机的提升力和/或拉力和/或飞行轨迹，在本发明的有利发展中，无人机可以包括用于驱动无人机的至少一个转子的静液压动力传动系统，其中，这种静液压动力传动系统可以包括作为泵运行并可以连接至驱动马达的静液压装置，以及可以作为马达运行并且可以各自分别连接到一个转子以驱动所述转子并由作为泵运行的静液压装置供应的一个或多个静液压装置。通过这种静液压动力传动系统，可以非常迅速地改变在转子处提供的转矩和/或其速度，因为一个或多个静液压控制变量(例如一个或多个静液压装置的排量)和/或一个或多个可调节静液压装置的调节角度和/或作用在静液压系统中的压力和/或体积流量改变。在这种情况下，在以高功率水平、以高转矩和/或高速运行的情况下，转矩和/或速度的这种快速可调节性也是可用的，以提升较大的承载负载。

如果使用包括多个转子的无人机，例如以所谓的多旋翼飞机的形式，则这种静液压驱动系统允许针对每个转子单独地精确地、快速地控制转矩和/或速度。特别地，可以设置多个静液压装置，每个静液压装置分别连接到一个转子，以便驱动相应的转子，从而可以通过调节相关静液压装置来分别调节相关转子的速度和/或转矩，调节相关静液压装置可以单独进行。

有利地，驱动作为泵运行的静液压装置的驱动马达可以形成为内燃发动机，例如以柴油发动机的形式。这种内燃发动机甚至在更长的运行时间上也可以提供足够高的功率，以便获得足以提升更大负载的无人机的承载能力。

在这种情况下，可能有利的是，至少在完成提升任务的同时，至少在基本静止的运行状态下，特别是基本上在满载下运行所述内燃机。可以通过调节静液压传动装置或静液压动力传动系统的静液压控制变量，特别是排他地通过调节一个或多个静液压控制变量，来实现对无人机的提升力和/或拉力和/或飞行轨迹的控制。

在本发明的有利发展中，包括静液压动力传动系统的这种无人机可以与地面供应站协作，该地面供应站可以联接到该无人机。特别地，这种在地面上的供应站可以包括冷却和/或过滤单元，该冷却和/或过滤单元可以联接至静液压动力传动系统的静液压供应回路，并且冷却和/或过滤无人机的静液压动力传动系统的液压流体。

替代地或附加地，所述供应站还可以包括压力源，该压力源可以联接至无人机的静液压动力传动系统并且可以预加载静液压动力传动系统，特别是可以提供和/或设定在那里期望的目标作业压力。

为了以一种简单的方式将无人机的控制系统调节到起重机或其他无人机上，并使机械操作员的操作变得简单，上述公共控制器可以包括具有输入装置的主控制单元以及附加的控制单元，根据输入的期望运动从该单元生成控制信号并将其传输到至少一个无人机和/或起重机，从该附加的控制单元生成并传输用于至少一个另外的无人机的控制命令，控制命令的生成取决于由主控制单元触发的飞行或起重机的运动。所提到的附加控制单元可以连接到主控制单元，并且被设计为基于由主控制单元生成的控制信号来生成用于附加使用的无人机的控制信号，该控制信号被自动调节为由所述主控制单元所生成的所述控制信号。

例如，所提到的附加控制单元可以包括跟随控制模块，借助该跟随控制模块，可以控制附加的无人机，以自动跟随起重机的运动和/或主无人机的飞行运动，而无需机械操作员为此必须特别为附加的无人机输入所需的运动。

在这种情况下，可以将所述附加控制单元有利地设计成使得所述附加无人机不仅可以保持相对于起重机或所述主无人机的期望相对位置，而且还可以以可变的方式规定并改变所述相对位置，例如也使得所述相对位置在提升过程中连续变化。例如，附加控制单元可以为附加的无人机指定相对于起重机的特定路径，无人机在提升过程中沿着该路径飞行或取决于吊钩的位置飞行。例如，如果从最初平行于吊臂的起始位置以大约水平的方向提升细长梁，并且如果打算通过起重机吊臂在相对于其旋转偏移的方向(例如大致垂直于竖直平面)将细长梁放在目的地处，则附加控制单元可以确定无人机的飞行路径，该飞行路径的起点例如可以大致垂直地位于起重机吊臂下方，然后，它可以通过起重机的托架以螺旋状绕垂线延伸，以便在吊钩的提升运动中使细长梁相对于起重机吊臂旋转偏置。

为了使无人机的操作简单，在本发明的改进方案中，还可以根据起重机和/或吊钩位置或另外的无人机的位置来致动无人机，从而使无人机自动跟随起重机或吊钩的运动和/或导向无人机的运动，并且至少大致保持或试图保持并遵循相对于起重机和/或其吊钩和/或相对于导向无人机的期望位置，即使在起重机运动、尤其是吊钩运动和/或导向无人机运动中也是如此。例如，如果将无人机与起重机结合使用，则处于激活的自动跟踪模式时，无人机可以自动跟随起重机的吊钩。例如，如果希望并通过吊臂设置无人机大约在吊钩高度处或稍微较高处并且与起重机的竖直中心平面成横向间隔的相对位置，则如果吊钩被放下或提升，无人机可以自动减小或降低其飞行高度，和/或如果起重机的起重机滑架移位，则可以与起重机的中心平面平行地向前或向后飞行，和/或如果起重机旋转偏移，则横向于侧向向左或向右飞行。

然而，有利地，无人机也可以被自主地遥控，使得无人机可以相对于起重机和/或导向无人机自由地接近不同的位置。例如，这可以通过输入无人机相对于吊钩的期望位置来实现，例如，使得相对于吊钩的位置(例如以位于吊钩上方和右侧“2m”的形式)可以输入到位置控制模块中，该位置控制模块可以设置在起重机操作员驾驶室或驾驶员驾驶室或遥控站中。然而，替代地或附加地，例如也可以借助于操纵杆以相对于起重机或导向无人机完全自由的方式使无人机飞行，以便使无人机飞行直到到达期望的相对位置。在自动模式下，公共控制装置可以自动保持或尝试保持接近的相对位置，并跟随吊钩或导向无人机的任何提升运动。

为了能够相对于起重机吊钩或相对于导向无人机定位无人机，并自动跟随其运动，可以在相对于起重机固定或相对于导向无人机固定的相对坐标系中对无人机进行位置控制。为此，可以提供位置确定装置，该位置确定装置连续地或周期性地确定无人机相对于起重机和/或相对于导向无人机的飞行位置，其中这种位置确定装置例如可以包括信号定位装置，该信号定位装置可以定位源自无人机的信号和/或发送至无人机的信号，和/或可以针对特定信号特性评估所述信号，以便由此确定无人机相对于吊钩或导向无人机的相对位置。

例如，可以实现这种信号定位装置，使得多个收发器单元附接到起重机或导向无人机，这些单元与无人机上的收发器单元通信，使得可以在起重机或机械侧的各个收发器单元与无人机的收发器单元之间的连接线含义内通过信号传播时间和/或信号强度和/或信号方向来确定无人机相对于起重机或导向无人机的位置。

所提到的收发器单元可以例如是应答器或近距离收发器单元。在起重机的情况下，所提到的收发器单元可以例如附接到吊臂、起重机滑架、塔架和/或吊钩本身。特别地，可以确定从起重机或机械上的相关收发器单元到无人机和/或从无人机返回到机械上的收发器单元的信号传播时间，可以记录信号强度，和/或可以确定最大信号强度的出现方向，以便从信号传播时间和/或信号强度和/或最大信号强度的信号方向确定无人机相对于起重机的位置。

作为在相对于机械固定的坐标系中的这种相对位置确定的替代或附加，可以在绝对坐标系中分别确定无人机和起重机、特别是吊钩或无人机的位置，从而可以从两个绝对位置确定相对位置，例如可以按照上述方式致动无人机，从而使无人机自动跟随或尝试跟随吊钩或导向无人机的运动。

所述绝对位置确定可以例如借助于跟踪系统(例如GPS系统)来实现。例如，为了确定吊钩的绝对空间位置和无人机的绝对空间位置，无人机和吊钩都可以分别装备一个GPS单元。但是，吊钩的空间位置也可以从作业机械部件的已知运动和/或位置数据中大致确定，例如旋转塔式起重机的旋转角度、起重机滑架的位置和吊钩的高度，在已知安装位置的情况下，可以至少大致地确定吊钩的位置，特别是可以忽略摇摆运动和/或风的影响。

在本发明的有利的改进方案中，还可以根据可以在无人机本身上获得的作业范围限制和/或施工工地模型数据和/或障碍物获取数据来控制无人机的位置控制。如果例如在上述自动跟踪模式下操作无人机，其中无人机自动跟随起重机的吊钩，则例如如果起重机绕其竖直塔轴线旋转偏置，为了保持相对于吊钩的位置，无人机以侧向横向飞行的方式与其一起飞行，并在此过程中与建筑物的一部分碰撞，尽管吊钩本身尚未到达建筑物的一部分。为了防止这种情况，无人机的位置控制装置可以考虑作业范围限制和/或施工工地模型数据，和/或本身可以包括障碍物识别装置，例如使用雷达或超声传感器，以便能够识别障碍物。如果达到了作业范围限制和/或来自工地模型数据集的建筑物的一部分或障碍物，则自动跟踪控制可能会被过度驱动，并且自动跟踪模式可能会被超越。然后，无人机还可以有利地自动计算考虑到作业范围限制和/或避开障碍物的替代路线，其中，有利地确定避让路线，以使吊钩或作业工具保持在无人机的成像传感器系统的视野内。

替代地或除了提到的位置控制之外，公共控制器还可以包括提升力和/或拉力控制模块，借助该模块控制无人机的指定操作参数，例如转子速度和/或迎角，以使无人机上的负载悬挂装置(例如将无人机连接到负载或吊钩的提升绳)受到所需的力，特别是具有指定的力大小和/或指定的力方向。例如，合适的传感器系统可以监控将无人机连接到负载的提升绳的相对于水平方向的拉伸应力和/或倾斜度，并且可以在此基础上致动无人机以借助无人机以指定的方向和指定的强度或力拉动负载。

附图说明

下面将参考优选实施例和附图更详细地解释本发明。在附图中：

图1是旋转塔式起重机形式的起重机的示意性侧视图，包括固定在吊钩上的负载和连接到该负载的另外的无人机，

图2是两个轭起来并连接到共同负载的无人机的示意图，

图3是图1的起重机在平行于吊臂纵轴的观察方向上的正视图，其中示出了位于吊钩的相对侧上的两个无人机，这两个无人机与固定到吊钩上的负载连接，

图4是用于控制起重机的公共控制器和用于共同提升负载的附加无人机的示意图，以及

图5是根据本发明的有利实施例的无人机的液压传动系统的示意图，其中还示出了可以连接有无人机的静液压动力传动系统的供应站，静液压动力传动系统可在该供应站进行预加载、冷却和过滤，

图6是无人机的总共八个转子的示意图，这些转子分布在两个平面上，并根据该平面实现不同的旋转方向，并且在一个平面上根据其侧面，以及

图7是用于控制无人机的控制层次的示意图。

具体实施方式

如图1所示，起重机1可以被设计为旋转塔式起重机，其塔架2支撑吊臂3，起重机滑架4可移位地安装在吊臂3上。根据起重机作为顶回转式起重机或底回转式起重机的设计，吊臂3与塔架2一起或不与塔架2一起绕竖直轴线旋转，为此，提供了回转齿轮驱动器。吊臂3还可以可选地形成为能够绕水平横轴上下摆动，其中可以例如以与吊臂锚定的方式提供合适的摇臂驱动器。所提到的起重机滑架4可以通过横动绞车或另一横动驱动装置移动。

所提到的驱动装置可以由控制装置5致动，该控制装置5可以包括具有合适的输入装置19的固定的操作单元，该输入装置例如以起重机操作室6中或在起重机的控制站或遥控站上的操纵杆的形式，和/或还可以包括具有相应输入装置的移动操作单元。这种移动操作单元可以例如设计成无线电遥控器的形式，当起重机操作人员在起重机作业范围内的施工工地行走时，起重机操作员可以随身携带该无线电操作装置，从而能够在起重机操作室6外面控制起重机。

为了能够操纵可以连接到从起重机滑架4向下延伸的提升绳7的吊钩8或与吊钩8配合来操纵接收在其上的负载20，根据本发明，提供了至少一个无人机9，该无人机9通过牵引和/或推力装置、特别是提升绳或推杆连接到负载20和/或吊钩8。

为了提供对操纵任务的改进的概述，除了操纵负载之外，还可以在无人机上安装至少一个照相机，可以借助该照相机提供吊钩8和/或吊钩周围的照相机图像。所述照相机图像有利地是电视或视频图像意义上的实况或实时图像，并且从无人机9的照相机10无线传输到起重机1的显示单元和/或控制装置5，其中所提到的显示单元例如可以是平板或屏幕或监视器方式的机械操作员显示器，该显示器可以安装在起重机操作室6中。如果遥控站或移动操作单元按照上述方式用来控制起重机1，所提到的显示单元11可以设置在遥控站中或移动操作单元上。

无人机9设置有遥控装置12，该遥控装置12使得可以执行无人机9的遥控，特别是致动诸如转子叶片之类的飞行控制单元，以便遥控无人机9的飞行位置。

相应的遥控模块有利地集成在控制器5中和/或可以设置在起重机操作室6和/或遥控站或移动操作单元中，例如可以配备相应的操纵杆。

如图7所示，无人机9a、9b的控制系统可包括飞行计算机90，飞行计算机90可设置在无人机上并且可包括例如一个或多个微处理器、一个或多个程序存储器以及其他硬件和/或软件组件，以便处理飞行控制程序。如图7进一步所示，所述飞行计算机90可以经由通信链路100例如无线电链路与基站110通信，以便从飞行计算机90向基站110传输数据，反之亦然从基站110到飞行计算机90传输数据。例如，遥测数据例如GPS位置、转子速度、提升力和其他无人机参数可以从飞行计算机90传输到基站110，以便在基站110处进行监控和/或评估。替代地或附加地，基站110可以将诸如控制信号之类的数据发送到飞行计算机90，以便在飞行计算机90处影响无人机的控制。

在这种情况下，可以向所述飞行计算机90提供来自设置在无人机9a、9b上的传感器系统120的传感器信号，该传感器信号指定无人机的当前操作状态和/或运动参数，例如位置信号诸如GPS位置、气压、风速、指南针数据等。

基于传感器系统120的传感器数据，和/或基于基站110接收的数据，飞行计算机90可以执行或处理飞行调节和/或控制和致动无人机的驱动，尤其是为了改变相关转子的速度和/或转矩。

如图6所示，无人机9a、9b所示的转子可以包括多个转子120至127，它们可以例如在两个平面中布置在彼此上方，并且可以在每个平面中以交叉方式布置。在这种情况下，转子120至126的驱动器和/或其驱动传动装置有利地构造成使得在一个平面中彼此相对的转子即例如分别为120和122以及121和123沿相同方向旋转，而相邻的转子沿相反方向旋转。在这种情况下，两个转子平面中的旋转方向可以相反，使得在两个转子平面中位于彼此上方/下方的一对转子沿相反的方向旋转，参考图6。

在这种多旋翼飞机的情况下，所提供的飞行运动和/或承载负载或提升和/或拉伸负载可以通过转子上的推力分布有目的地控制，特别是各个转子120至126的速度和/或其转矩分别成对或成组地变化，以使无人机9a、9b爬升和/或下降，和/或引起俯仰和/或滚动和/或偏航。

如图5所示，在这种情况下，无人机9a、9b所示的液压传动系统130可有利地包括用于驱动转子120至127的液压传动系统130，其中，液压传动系统130或静液压传动装置可包括作为泵运行并且可由驱动马达132驱动的静液压装置131。马达132可以有利地构造为内燃机ICE，例如以柴油机、汽油机或燃气发动机的形式。

静液压动力传动系统130还有利地包括多个另外的静液压装置133和134，其各自分别连接到转子120至127中的一个，并且可以由作为泵运行的静液压装置131供应。在这种情况下，图5仅示出了两个作为马达运行的静液压装置133和134。然而，不言而喻的是可以设置另外的作为马达运行的这种静液压装置，以便能够驱动无人机9a、9b的每个单独的转子。特别地，这种另外的静液压装置可以借助于连接到作为泵运行的静液压装置131上的输入和返回管路与静液压装置133和134并联连接。

所述静液压装置131、133和134分别有利地设计为可调节的静液压装置，其排量或泵容量可以改变。例如，可以使用旋转斜盘单元，该旋转斜盘单元被设计成可以调节其旋转角度。

为了控制和/或调节相关转子120至127的转矩和/或速度，特别是可以执行以下过程。有利地，驱动马达132可以至少大致恒定地(例如以满载或至少大致满载)或在对效率有利的作业范围内运行。由内燃发动机132驱动的静液压装置131将驱动马达132的旋转驱动运动转换为液压，从而为另外的静液压装置133、134供能。调节所述静液压装置133和134使得可以改变与之驱动连接的转子的转矩和/或速度。然而，替代地或附加地，也可以在静液压动力传动系统中使用其他液压致动器，以便例如借助于压力控制、质量流量节流阀等来控制转子。

如图5进一步所示，无人机9a、9b可以有利地联接到供应站140，该供应站140可以安装在地面上或其他位置，例如安装在起重机上，以冷却和/或过滤和/或压力预加载无人机的静液压动力传动系统。如图5所示，供应站140可以包括压力源141，该压力源141可以例如通过止回阀和/或单向阀联接至静液压动力传动系统，以便将静液压回路预加载达到所需的目标作业压力。

替代地或附加地，供应站可以包括过滤器装置142和/或冷却装置143，过滤器装置142和/或冷却装置143可以同样地连接至静液压动力传动系统，以便在将无人机连接至供应站140时过滤和/或冷却液压油。

为了允许简单的操作，公共控制器5可以包括主控制器5a以及附加控制器5b，该主控制器5a具有用于输入期望的飞行和/或起重机运动的输入装置19，基于所输入的期望运动从该输入装置19生成控制信号并将其发送到至少一个无人机9a和/或起重机1，从该附加控制器5b生成并传输控制该至少一个和/或另外的无人机9a、9b的控制命令，控制命令的生成取决于由主控制器5a触发的飞行或起重机运动。

有利的是，至少在自主控制模式下，例如以本身已知的方式，无人机9相对于起重机1和/或其吊钩的位置可以很大程度上自主地并且独立于起重机被遥控装置12的上述操纵杆控制。可以通过位置控制装置13的自主控制模块来接近无人机9相对于吊钩8的期望位置。

除了这种自主位置控制模块之外，公共控制装置5或其附加控制器5b、特别是其位置控制装置13可以包括自动跟随控制模块，即使起重机1执行起重机运动和/或吊钩8移动，也能保持无人机9的预定位置，例如由自主位置控制模块任意接近的期望位置、无人机的预定预编程位置，使得无人机9以更自主方式跟随吊钩8，并相对于吊钩保持预定的相对位置。

有利地设置位置确定装置18，该位置确定装置18以连续和/或周期性的方式自动确定无人机9相对于起重机1和/或其吊钩8的位置，使得位置控制装置13可以根据确定的相对位置致动无人机9。

为此，无人机9例如可以包括GPS单元14，通过该GPS单元14确定无人机9的绝对空间位置并且将其传输到位置控制装置13。此外，可以确定吊钩8的位置，使得位置控制装置13可以遥控无人机9以保持相对位置。

在这种情况下，吊钩的位置基本上也可以通过GPS确定，例如，将GPS单元集成在吊钩中。然而，替代地或附加地，吊钩位置也可以根据起重机部件的位置来确定，特别是由起重机的控制装置5计算出，例如记录吊臂的旋转角度、起重机滑架4在吊臂3上的位置以及提升绳7的未卷曲长度，如果已知起重机1的安装位置，则可以从中大致确定吊钩位置，如果动态摇摆运动或风的影响被忽略的话。

替代地或除了这种绝对位置确定之外，还可以在相对于起重机固定的坐标系中，即与起重机一起旋转的坐标系中，以相对的方式确定无人机9的位置。为此，可以以例如应答器单元15的形式的收发器单元设置在起重机1上，例如设置在其吊臂3及其塔架2上，可选地还可以设置在其起重机滑架4上和/或在吊钩8上，所述单元有利地附接在起重机1上的多个相互间隔的位置处。所述收发器单元15可以与无人机9上的相应收发器单元16通信。可以集成在起重机1的控制装置5中的定位装置17可以根据无人机9上的收发器单元16与起重机1上的各个收发器单元15之间的信号传播时间来确定无人机9与起重机1上的各个收发器单元15之间的间距，以及由此确定无人机9相对于起重机1的位置。

除了提到的位置控制之外，公共控制器5还可以包括提升力和/或拉力控制模块，借助该模块控制无人机9a或9b的指定运行参数，例如转子速度和/或迎角，以使无人机上的负载悬挂装置(例如将无人机连接到负载20或吊钩8的提升绳)受到所需的力，特别是具有指定的力大小和/或指定的力方向。

例如，合适的传感器系统可以监控所述提升绳的拉伸应力和/或倾斜度φ，该提升绳相对于水平方向将无人机9连接到负载20，并且可以在此基础上致动无人机，从而通过无人机9以指定的方向并以指定的强度或力拉动负载20。

如图3所示，也可以将多个无人机9a和9b连接到负载20或吊钩8，其中例如在吊钩8的相对侧上定位至少一对无人机9a、9b并将它们连接到负载20或吊钩8本身可能是有利的，以便能够将水平力F_H施加在悬吊在其上的吊钩8或负载20上，或相互补偿所述力，如果例如仅需要无人机9a、9b的提升能力的话。

除了所提到的将至少一个无人机9附接到起重机1上之外，对于特定的提升任务，将多个无人机9a和9b组合在一起并通过多个无人机但没有起重机或其吊钩提升相应的负载也是有利的，如图2所示。因此例如可以增加用于提升任务的作业范围，在这种情况下，该范围由起重机1的半径限制。在架设起重机1时仅借助于无人机提升负载20也很有帮助，以便例如在组装起重机时提升特定的起重机部件。

如果将多个无人机9a、9b轭起来或组合起来并用来提升负载20而不用起重机，则公共控制器5可以使两个无人机9a和9b彼此保持一定距离并使所述无人机一起沿着指定的飞行轨迹飞行到达目标目的地。在这种情况下，无人机9a、9b可以例如通过单独的提升绳被紧固到共同的负载，或者可以被紧固共同的提升轭，负载20又被紧固到提升轭。

Claims (24)

1.一种提升负载(20)的方法，其中，至少一个无人机(9)承载所述负载(20)的至少一部分，其特征在于，所述负载(20)连接至起重机(1)的吊钩(8)，并且还部分地由所述起重机(1)承载和/或引导，其中，所述至少一个无人机(9)与所述起重机(1)通过用于控制飞行和起重机运动的公共控制器(5)以相互协调的方式被一起控制，

根据起重机和/或起重机吊钩的位置致动所述无人机(9)，使得所述无人机(9)自动跟随起重机和/或起重机吊钩运动并且即使在起重机运动的情况下也保持相对于所述起重机和/或起重机吊钩的所需位置，

通过位置确定装置(18)以连续或周期性的方式自动地确定所述无人机(9)相对于所述起重机(1)的位置，其中，所述无人机(9)由位置控制装置(13)根据所述位置确定装置(18)的信号来致动，使得所述无人机(9)和所述起重机之间的相对位置保持至少近似恒定和/或遵循预定轨迹，

以自主控制模式对所述无人机(9)进行自主远程控制，使得所述无人机(9)接近各个相对于所述起重机(1)的期望位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果达到了作业范围限制和/或来自工地模型数据集的建筑物的一部分，则所述无人机(9)自动跟随起重机和/或起重机吊钩的自动跟随控制被覆盖，并且自动跟随模式被超驰控制。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述公共控制器(5)包括主控制器(5a)以及另外的控制器(5b)，所述主控制器(5a)具有用于输入期望的飞行和/或起重机运动的输入装置(19)，所述主控制器基于所输入的期望的飞行和/或起重机运动生成控制信号并传输控制信号至所述至少一个无人机(9)和/或所述起重机(1)，所述另外的控制器(5b)生成并传输对所述至少一个无人机(9)的控制命令，所述控制命令的生成取决于由所述主控制器(5a)触发的飞行或起重机运动。

4.一种提升负载(20)的方法，

其中，至少一个无人机(9)承载所述负载(20)的至少一部分，其特征在于，所述负载(20)连接至另外的无人机(9b)和/或起重机(1)的吊钩(8)，并且还部分地由所述另外的无人机(9b)和/或所述起重机(1)承载和/或引导，其中，两个无人机(9，9b)通过用于控制飞行和/或起重机运动的公共控制器(5)以相互协调的方式被一起控制，和/或所述至少一个无人机(9)与所述起重机(1)通过用于控制飞行和/或起重机运动的公共控制器(5)以相互协调的方式被一起控制，

其中，通过改变转子速度和/或转子转矩来控制所述无人机(9)的升力和/或拉伸力和/或飞行轨迹，其中，所述无人机(9)包括用于致动至少一个转子(120-127)的静液压动力传动系统(130)，所述静液压动力传动系统(130)包括至少一个作为泵运行并且能够由驱动马达(132)致动的静液压装置(131)以及至少一个作为马达运行并能够连接到所述转子的另外的静液压装置(133，134)，通过调节所述静液压动力传动系统(130)的液压控制变量来控制所述转子速度和/或转子转矩，

其中，所述无人机(9)联接到供应站(140)，所述供应站(140)包括压力源(141)，所述压力源(141)联接至所述静液压动力传动系统(130)，以便将所述静液压动力传动系统(130)预加载到所需的目标作业压力。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过调节静液压装置排量和/或静液压装置旋转角度和/或静液压回路中的压力和/或所述静液压回路中的质量流量来控制所述转子速度和/或转子转矩。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，内燃机被用作所述驱动马达(132)并且以至少近似恒定的运行状态运行，其中，通过调节至少一个所述静液压装置(133，134；131)而以可变的方式控制所述转子上的速度变化和/或转矩变化。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述内燃机至少近似在满负荷范围内运行。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述无人机(9)被设计为多旋翼飞机并且包括多个转子，每个所述转子分别能够由一个静液压装置(133；134)致动，其中，所述静液压装置(133；134)以及因此连接至所述静液压装置(133；134)的转子的速度被分别单独调节，以控制所述无人机(9)的飞行轨迹和/或牵引方向。

9.根据权利要求4-8中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个无人机(9)和/或所述另外的无人机(9b)被控制为使得具有水平分量(FH)的力(F)被施加到所述负载(20)上，其中，控制所述无人机(9)使得所述水平分量(FH)抵消所述负载(20)的摇摆运动和/或抵消风力，和/或保持起重机吊索(7)尽可能竖直取向。

10.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，所述无人机(9)被控制为使得所述负载(20)在被提升的同时绕竖直轴线旋转，而所述无人机(9)在提升所述负载(20)的同时沿着绕穿过所述负载(20)的竖直轴线的至少近似螺旋形的轨迹飞行。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述至少一个无人机(9)的指定的操作参数由所述控制器(5)控制，使得所述无人机(9)上的将所述无人机(9)连接到所述负载(20)或所述吊钩(8)的负载悬挂装置受到所需的力，所述所需的力具有指定的力大小和/或指定的力方向。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个无人机(9)的转子速度和/或迎角由所述控制器(5)控制。

13.一种用于提升负载(20)的装置，其中，至少一个无人机(9)通过用于承载所述负载(20)的至少一部分的负载悬挂装置连接至所述负载(20)，其特征在于，所述负载(20)连接到起重机(1)的吊钩(8)，其中，公共控制器(5)被设置为以相互协调的方式一起致动所述起重机(1)和所述至少一个无人机(9)，

所述控制器(5)包括位置控制装置(13)，所述位置控制装置(13)包括用于根据起重机位置和/或起重机吊钩位置来致动所述无人机(9)的自动跟随控制模块，使得即使在起重机的情况下，所述无人机(9)也会自动跟随起重机和/或起重吊钩运动并相对于所述起重机和/或起重机吊钩保持所需的位置，

设置有用于确定所述无人机(9)相对于所述起重机(1)的位置的位置确定装置(18)，其中，位置控制装置(13)被设计为根据自动确定的相对位置来控制所述无人机(9)，

位置控制装置(13)包括用于对所述无人机(9)进行自主遥控的自主控制模块，使得所述无人机(9)接近各种相对于机械和/或其作业工具的期望位置。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，如果达到了作业范围限制和/或来自工地模型数据集的建筑物的一部分，则所述无人机(9)自动跟随起重机和/或起重机吊钩的自动跟随控制被覆盖，并且自动跟随模式被超驰控制。

15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述公共控制器(5)包括主控制器(5a)以及另外的控制器(5b)，所述主控制器(5a)具有用于输入期望的飞行和/或起重机运动的输入装置(19)，所述主控制器基于所输入的期望的飞行和/或起重机运动生成控制信号并传输控制信号至所述至少一个无人机(9)和/或所述起重机(1)，所述另外的控制器(5b)生成对所述至少一个无人机(9)的控制命令，所述控制命令的生成取决于由所述主控制器(5a)触发的飞行或起重机运动。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的装置，其中，所述控制器(5)被配置为致动所述无人机(9)，使得当提升所述负载(20)时，所述无人机(9)相对于所述起重机沿着预定轨迹飞行。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述预定轨迹是绕穿过所述负载(20)的轴线的螺旋轨迹。

18.根据权利要求13-15中任一项所述的装置，其中，所述无人机(9)包括用于确定所述无人机(9)的绝对位置的GPS单元，其中，用于控制所述无人机(9)相对于所述机械的位置的所述位置控制装置(13)被设计为根据所述无人机(9)的绝对位置数据和物料搬运和/或施工机械和/或其作业工具的绝对位置数据来控制所述无人机(9)。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述位置确定装置(18)包括用于定位由所述无人机(9)输出的信号的信号定位装置，其中，所述信号定位装置包括相互隔开的收发器单元(15)以及评估单元，所述收发器单元(15)固定在所述起重机上并且用于与所述无人机(9)上的收发器单元(16)通信，所述评估单元用于评估所述起重机侧的收发器单元(15)和所述无人机侧的收发器单元(16)之间的传输信号的指定信号特性，并用于根据所述信号特性确定所述无人机(9)相对于所述起重机(1)的位置。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述指定信号特性是信号传播时间和/或信号强度。

21.一种用于提升负载(20)的装置，

其中，至少一个无人机(9)通过用于承载所述负载(20)的至少一部分的负载悬挂装置连接至所述负载(20)，其特征在于，所述负载(20)连接到另外的无人机(9b)和/或起重机(1)的吊钩(8)，其中，公共控制器(5)被设置为以相互协调的方式致动两个无人机(9，9b)和/或以相互协调的方式一起致动所述起重机(1)和所述至少一个无人机(9)，

其中，所述无人机(9)包括静液压动力传动系统(130)，所述静液压动力传动系统包括作为泵运行并且能够由驱动马达(132)致动的静液压装置(131)以及至少一个另外的静液压装置(133，134)，所述另外的静液压装置(133，134)驱动地连接到所述无人机的转子并作为马达运行，并且通过作为泵运行的所述静液压装置(131)而为所述另外的静液压装置(133，134)提供压力，通过调节所述静液压动力传动系统(130)的液压控制变量来控制转子速度和/或转子转矩，

其中，所述无人机(9)联接到供应站(140)，所述供应站(140)包括压力源(141)，所述压力源(141)联接至所述静液压动力传动系统(130)，以便将所述静液压动力传动系统(130)预加载到所需的目标作业压力。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，通过调节静液压装置排量和/或静液压装置旋转角度和/或静液压回路中的压力和/或所述静液压回路中的质量流量来控制所述转子速度和/或转子转矩。

23.根据权利要求21所述的装置，其中，设置有内燃机(ICE)作为所述驱动马达(132)。

24.根据权利要求21-23中任一项所述的装置，其中，所述无人机(9)被设计为多旋翼飞机并且包括多个转子，其中，所述静液压动力传动系统(130)包括作为马达运行的多个静液压装置(133，134)，所述多个静液压装置(133，134)分别驱动地连接到一个转子，并且被设计为可分别单独调节以分别单独控制连接到各个静液压装置的转子的速度。