CN112041257B - 搬运风力涡轮机部件以便组装它们的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种搬运风力涡轮机部件(54)以便组装和维护的方法，该方法包括：将一个或更多个无人驾驶飞行器(20)与风力涡轮机部件(54)联接，以使得风力涡轮机部件(54)的重量的至少一部分能够由一个或更多个无人驾驶飞行器(20)支撑和提升。该方法还包括将一个或更多个起重机(50)与风力涡轮机部件(54)联接，以使得风力涡轮机部件(54)的重量的至少一部分能够由一个或更多个起重机(50)支撑和提升。该方法还包括协调地控制一个或更多个无人驾驶飞行器(20)和一个或更多个起重机(50)，以提升风力涡轮机部件(54)并相对于风力涡轮机(52)操纵所述部件(54)。

Description

搬运风力涡轮机部件以便组装它们的系统和方法

技术领域

本发明涉及诸如在组装和拆卸风力涡轮机的各个零件时的风力涡轮机部件的搬运。

背景技术

风力涡轮机是大型结构，其包括诸如发电设备、塔架段、风力涡轮机叶片等这样的许多重型部件。

组装风力涡轮机的已知方法通常涉及使用诸如起重机之类的重型提升工厂设备将大型和重型的风力涡轮机部件提升到正确位置，使得它们可以被连接在一起。类似地，还需要引入重型提升设备用于与风力涡轮机相关联的许多维护任务。例如，在发现叶片轴承有缺陷的不太可能的事件中，需要将起重机放到位。使用合适的支撑悬索，一旦维护人员卸下了叶片，起重机就可以从轮毂移除叶片。

搬运风力涡轮机部件的这些已知方法本质上是手动的，并且涉及一起使用大型工厂设备。需要众多技术人员来控制该设备并提供近距离的支撑，以将风力涡轮机部件引导到位。这些方法效率低下，并且需要大量人员，要求所有人员都具有高水平的安全认证，以便最大程度地减少此类程序期间的风险。

针对此背景，已经设计出本发明的实施方式以提供出于组装和维护目的用于搬运风力涡轮机部件的改进的、更高效的、安全且成本低的方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种搬运风力涡轮机部件以便组装和维护的方法。该方法包括：将一个或更多个无人驾驶飞行器与风力涡轮机部件联接，以使得风力涡轮机部件的重量的至少一部分能够由一个或更多个无人驾驶飞行器支撑和提升；将一个或更多个起重机与风力涡轮机部件联接，以使得风力涡轮机部件的重量的至少一部分能够由一个或更多个起重机支撑和提升；以及协调地控制一个或更多个无人驾驶飞行器以及一个或更多个起重机，以提升风力涡轮机部件并相对于风力涡轮机操纵所述部件。例如，风力涡轮机部件可以是风力涡轮机叶片。

在实施方式中，一个或更多个起重机在第一位置处附接至部件，并且一个或更多个无人驾驶飞行器在与第一位置隔开的第二位置处附接至部件。

无人驾驶飞行器通过提升装置支撑部件，使得无人驾驶飞行器能够从上方支撑部件。例如，一个或更多个起重机可以通过吊钩、夹具或悬索支撑部件。

本发明的实施方式可包括将多个无人驾驶飞行器联接到部件以便搬运部件。

一个或更多个起重机可以被安装至风力涡轮机。例如，起重机可以安装到轮毂、机舱、塔架、叶片。起重机可以被安装成使得其可以承受部件的重量的至少一部分。在实施方式中，起重机安装到风力涡轮机的机舱，例如，风力涡轮机的机舱的结构或与风力涡轮机的机舱关联的结构。

该方法还可以包括使用一个或更多个无人驾驶飞行器将一个或更多个起重机安装到风力涡轮机。

在实施方式中，至少一个起重机在搬运部件期间支撑并提升部件的重量的至少50％。例如，起重机可以支撑并提升部件的50％至90％。在实施方式中，起重机和无人驾驶飞行器在搬运部件期间一起基本上支撑部件的整个重量。在实施方式中，起重机可以承受大部分重量，例如，起重机可以支撑并提升部件的重量的80％至90％，而部件的重量的其余部分由无人驾驶飞行器支撑。

无人驾驶飞行器和起重机的相对位置可以被协调，使得风力涡轮机部件以预定取向被提升。在实施方式中，无人驾驶飞行器或起重机中的一者被指定为主装置，无人驾驶飞行器或起重机中的另一者被指定为从装置，由此使从装置的相对位置与主装置的相对位置协调。主装置可以向从装置发送信号以协调从装置的移动。

该方法还可以包括使用引导系统将部件引导至风力涡轮机。例如，引导系统可以是光学引导系统、基于雷达的引导系统或基于激光雷达的引导系统。

同样根据本发明，提供了一种将起重机安装到风力涡轮机的方法。该方法包括将无人驾驶飞行器与起重机联接并且使用无人驾驶飞行器相对于风力涡轮机定位起重机。

同样根据本发明，提供了一种搬运风力涡轮机的部件的系统。该系统包括：无人驾驶飞行器；起重机；一个或更多个联接装置，该一个或更多个联接装置被配置成将无人驾驶飞行器和起重机联接到部件，使得无人驾驶飞行器和起重机的操作引起部件的运动；以及控制装置，该控制装置协调地控制无人驾驶飞行器和起重机，以便操纵部件。例如，风力涡轮机部件可以是风力涡轮机叶片。

该系统还可以包括控制站计算机系统，该控制站计算机系统控制无人驾驶飞行器和/或起重机的运动。

无人驾驶飞行器可以被配置成实现自主飞行例程。

在实施方式中，无人驾驶飞行器或起重机中的一者被配置成主装置，并且无人驾驶飞行器或起重机中的另一者被配置成从装置，其中，从装置将其移动与主装置的移动相协调。

该系统还可以包括与风力涡轮机部件相关联的引导系统。该引导系统可以被适配成与无人驾驶飞行器和/或起重机通信，以便朝着目标位置引导风力涡轮机部件。例如，引导系统可以包括光学引导系统、基于雷达的引导系统或基于激光雷达的引导系统中的一个或更多个。

起重机可以可移除地附接到风力涡轮机，并且/或者起重机可以被配置成附接到风力涡轮机的机舱，诸如机舱的结构或与机舱关联的结构。

在任何上述方法或系统的实施方式中，无人驾驶飞行器都可以以电力的方式被提供动力。

附图说明

现在，将参照附图通过示例的方式描述本发明，在附图中：

图1是本发明的实施方式中使用的示例性无人驾驶飞行器系统的示意图；

图2是与图1的无人驾驶飞行器系统一起使用的控制站的示意图；

图3示出了将起重机定位在风力涡轮机的机舱上的无人驾驶飞行器；

图4示出了安装到风力涡轮机的机舱以搬运其部件的示例起重机；

图5示出了由起重机和无人驾驶飞行器提升的风力涡轮机叶片；

图6示出了被定位以组装在风力涡轮机的轮毂上的风力涡轮机叶片；

图7和图8是与本发明的实施方式的无人驾驶飞行器系统一起使用的引导系统的示意图；以及

图9是例示了根据本发明的实施方式的方法中的步骤的图。

具体实施方式

本发明的实施方式提供了无人驾驶飞行器系统(UAS)和无人驾驶飞行器(UAV)或无人机，以便提供搬运风力涡轮机部件以辅助风力涡轮机的组装和维护的高效方法。将在该部件是风力涡轮机叶片的背景下描述本发明的实施方式，尽管应该注意到，这仅是作为示例，并且本发明的方法和系统可以用于搬运在必要和适当的情况下适当调整的其它风力涡轮机部件。为了简洁起见，本讨论将把“无人机”指代任何类型的无人驾驶飞行器，无论是诸如多旋翼机之类的相对小型的旋翼机(例如，三旋翼机、四旋翼机、五旋翼机、六旋翼机、八旋翼机)或更大型的无人驾驶直升机。

总体上，本发明的实施方式提供了一种用于搬运部件的新颖方法，其中，出于组装、拆卸或维护目的，无人机结合一个或更多个起重机被用于提升风力涡轮机的部件。在主要实施方式中，单个无人机用于此目的，该单个无人机可以是诸如遥控直升机之类的单个重型提升无人机，以在提升和定位相对较重的部件(诸如，风力涡轮机叶片)中提供帮助。然而，本发明的实施方式还可以包括使用多个无人机，它们一起协同工作以在一个或更多个起重机的帮助下将重物负载提升到所需的位置并在正确的取向上。

为了使本发明具体化，图1例示了可以用于本发明的实施方式的实现中的无人机平台20的典型架构的系统示图。总体上，无人机20包括：控制系统22、一个或多个推进单元24、动力系统26、通信系统27、传感器套件28、任务计划系统29和导航系统30。无人机系统20可以与地面或基站计算机系统31(下文中被称为“地面站”)结合工作，稍后将参照图2对其进行更详细的描述。

控制系统22是主计算单元，其通过基于来自传感器套件28和导航系统30的输入控制推进单元24来控制无人机20的飞行。控制系统22可以实现基于从基于地面的控制器接收到的控制输入的远程控制飞行、基于其内部任务计划算法的自主飞行或者使用机载任务计划和基于地面的指导的共混的半自主飞行。控制系统22的主要职责是作为下层控制器，其负责基于远程控制行动或者基于自行生成的飞行指导的无人机的位置控制(高度位置和横向位置)、姿态控制(俯仰、滚动和偏航)和速度控制(水平速度和竖直速度)。控制系统22包括具有处理器32和存储器34的合适处理环境，处理器32和存储器34具有诸如数据总线之类的关联的机载通信功能，所以控制系统22能够与其它机载系统通信。

为了直接控制飞行概况，控制系统22与一个或更多个推进单元24通信。这里示出了四个推进单元24，如将与作为多旋翼机的无人机系统20是一致的。然而，更多或更少的推进单元也是适当的。例如，自主直升机可以具有单个推进单元。推进单元可以是用于为无人机提供可控制飞行的任何合适单元，并且可以是驱动合适转子叶片的电动马达，如具有可变大小和提升能力的多旋翼机的典型情况的那样。然而，推进单元24也可以是例如燃气涡轮机或内燃发动机。

机载动力系统26被选择成适合于推进单元24。例如，对于电动马达，机载动力系统26可以是电池组、燃料电池或甚至是外部动力插头，以便从外部源接收电力。相反，在推进单元是燃气涡轮机或ICE的情况下，动力系统26可以是机载燃料箱。

通信系统27提供了将数据发送到无人机20外部的系统和从该系统接收数据的装置。例如，无人机20可以将遥测数据发送到基站31，并且可以将位置、姿态和速度数据发送到在该区域中工作的其它无人机，要么作为无人机群的部分要么被独立地操作。通信系统27还可以从外部系统接收数据，并且在这种背景下，如果无人机20在远程控制飞行模式下被操作，则通信系统27可以从基站接收远程控制命令。另选地，通信系统27可以从基站上传任务数据。通信系统27还准许与其它无人机进行进出通信(incoming and outgoingcommunication)，使得飞行路径和任务目标可以与它们协调，以实现共同目标。通信系统可以通过本领域中已知的任何手段来引导信号，包括但不限于通过远程控制射频链路、UHF或L频带链路、微波频率链路或其它适当的数据链路、网络或通信路径的蜂窝或其它基于电话的网络。

传感器套件28以可操作的方式连接到控制系统22，并且提供适当的传感器数据以辅助无人机的工作。例如，传感器套件28可以包括接近检测器、基于卫星的定位系统(包括例如差分GPS、RTK-GNSS、PPP-GNSS或为定位控制而设置的任何其它本地定位系统)、用于执行检查和引导任务的光学静态相机和摄像机、惯性导航系统，这仅仅是几个示例。通常，这种传感器套件28将适于承载特定任务所需的更多或更少的传感器。注意的是，在此背景下，GPS单元可以直接从卫星接收信号以便固定无人机的位置，尽管另一种选择将是实现差分GPS系统(本领域已知)，该差分GPS系统从基于地面的差分GPS信标接收信号，以便提供与直接GPS相比更高的位置精度。注意的是，这里示出的GPS单元36与导航系统30是一体的。

任务计划系统29提供通向基站的链路，以存储已经在其上生成并且无人机在使用中遵循的任务。任务计划系统29可以包括合适的存储器存储和算法，以在飞行时存储、提供和生成适当的任务目标、航路点、操作轨道线等。

导航系统30基于来自传感器套件28的GPS数据的输入，向飞行控制系统22提供关于路径跟踪的控制输入。

除上述的操作系统之外，无人机20还包括货物连接件38，货物连接件38向货物提供可释放的连接，使得例如通过操作者或者通过电气控制的吊钩可以将无人机连接到货物以及从货物释放无人机。传感器套件28可以包括合适的负载传感器，以检测货物的诸如货物质量和负载偏置/重心之类的特性。在实施方式中，无人机20可以通过相对于货物移动来附接到其货物或释放其货物，以便与货物联接或分离。例如，在特定实施方式中，货物可以经由悬索或网袋(sock)连接至无人机20，该悬索或网袋可以定位在货物下方或通过沿着货物飞行而从其移除，从而将货物钩在悬索或网袋中或从悬索或网袋解开。在任何情况下，无人机20在提升之后都将其任何特殊的提升设备带到地面。

已经描述了无人机20的功能部件，现在讨论将转到如图2中所示的控制站31。控制站31为一个或更多个无人机20提供控制枢纽，并且适当地配备具有适当处理模块42和存储器存储44的计算平台40。计算平台实现合适的控制站软件包46，以提供用于控制和协调一个或更多个无人机的适当的控制站设施。例如，软件包可以包括遥测进给、状态信息更新、第一人称视觉(FPV)进给、任务计划接口和算法等。提供用户接口48，以使用户/操作员能够查看与无人机系统相关的数据并且将控制和参数数据输入控制站。用户接口48可以包括显示屏和音频输出以及诸如键盘、操纵杆、鼠标、屏幕上按钮或这些的组合之类的用户输入装置。控制站还具有通信系统49，以便向一个或更多个无人机发送数据并从一个或更多个无人机接收数据。例如，控制站31可以是基于地面的系统或者可以安装在机舱中。

应该理解，无人机系统20的以上描述仅旨在作为自主驾驶飞行器的主要部件的示例，并且其它部件也可以被包括在典型系统中。通常，应该注意，在本发明的实施方式中使用的无人机是已知的，并且能够在远程控制飞行模式、半自主飞行模式和全自主飞行模式下执行，并且能够以协调的方式与其它无人机处于固定位置关系地执行操纵。

合适的无人机类型是来自Kaman Aerospace的

无人驾驶飞行器系统或Northrop Grumman MQ-8C Fire Scout无人驾驶飞行器系统。

如上所述，本发明涉及与至少一个起重机结合使用一个或更多个这样的无人机，以便搬运风力涡轮机部件。

使用无人机来支撑部件的提升可能意味着较小的起重机可以用于此目的。尤其是，安装在风力涡轮机上的起重机(也称为维修起重机)可以用于搬运部件。

维修起重机可能比传统的基于地面的起重机更小，传统的基于地面的起重机具有足够的能力来搬运部件而无需一个或更多个无人机的帮助。此外，维修起重机可以被临时地安装到风力涡轮机，使得起重机可以在使用后从风力涡轮机移除。

临时维修起重机可以使用一个或更多个专用附接点和基础件安装到风力涡轮机机舱或机舱结构，或者另选地可以安装到风力涡轮机的一个或更多个现有结构，诸如，变桨叶片机构。例如，在欧洲专利No.EP2344753或No.EP2245304中详细描述了这种维修起重机。

在实施方式中，如上所述的无人机20可以用于将起重机50在风力涡轮机52上安装到位。这如图3所示。例如，用于定位起重机50的无人机20与用于定位叶片54的可以是同一无人机。然而，起重机50的定位可能比叶片54的定位需要更少的动力，因此可以使用更小或更低功率的无人机20。例如，在使用多个无人机来定位叶片的实施方式中，可以使用该多个无人机中的一个无人机来定位起重机50。无人机20可以经由本领域已知的任何已知联接机构(例如，包括上面描述的那些示例)联接至起重机50以用于装载位置(诸如，相对于地面或相对于集装箱车辆)。在例示的示例中，无人机20经由附接到无人机20和起重机50并且被配置成在无人机20飞行时支撑起重机50的重量的多个提升缆线41与起重机50联接。

然后，如上所述，可以控制无人机20以提升起重机50并将其操纵到风力涡轮机52的机舱58上的合适位置以附接到机舱58。可以通过无人机20和/或通过位于机舱58上的人员来便于将起重机50附接到机舱58的结构(诸如，专用基础件)。

图4示出了被安装到风力涡轮机52的机舱结构以提升诸如齿轮箱的部件54的示例性维修起重机50。

在某些实施方式中，在一个或更多个无人机20(图4中未示出)的帮助下，起重机将提升较小延伸的部件，诸如，齿轮箱或发电机。

起重机50包括基座56，该基座56附接到安装到风力涡轮机的机舱58的起重机基础件(未示出)。基座56附接到基础件，使得起重机50能够承受相当的负载，足以对风力涡轮机部件54进行提升和定位。起重机50还包括伸缩臂60。伸缩臂60可以经由臂60上的一个或更多个关节62进一步铰接，以扩展其运动范围。起重机50还包括在基座56与臂60之间的旋转关节(未示出)，以便允许臂60绕基座56旋转。

起重机50的运动可以通过以上关于示例无人机20所述的任何装置来控制。在实施方式中，控制站31还提供对起重机50连同无人机20的控制，以允许起重机50和无人机20中的每一者的协调运动，以高效地搬运风力涡轮机部件54。

上面的讨论集中于可以用于给出本发明背景的无人机和起重机系统的特定示例。现在，讨论将集中在无人机和起重机的特定功能上，这些功能统称为部件搬运系统。将相对于包括一个无人机和一个起重机的部件搬运系统来描述特定实施方式，尽管应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，该搬运系统可以包括多于一个无人机和/或起重机。此外，尽管参照涡轮叶片的定位描述了该实施方式，但是应当理解，本文的教导可以应用于其它风力涡轮机部件(诸如，发电机、齿轮箱、轮毂、轴承等)的定位。

图5示出了本发明的一实施方式，其中包括无人机20和维修起重机50的部件搬运系统63被用于提升风力涡轮机52的风力涡轮机叶片54。无人机20和/或起重机50可以具有如上所述的系统级架构。可以从具有无人机20的适当控制和充电设施的移动基站(诸如卡车或船)部署无人机20。附加地或另选地，无人机20可以由在控制站31与无人机20之间延伸的电缆或系绳供电。控制站31可以位于移动基站上。在此，无人机20被示为已经部署并移动到靠近风力涡轮机叶片54的位置，并被示为通过无人机支撑系统64将叶片54支撑在地面上方。维修起重机50通过起重机支撑系统66在叶片54的轮毂端54a处附接到叶片54。

为了提升叶片54，在该实施方式中，必须以协调的方式控制无人机20和起重机50以生成所需的提升力，以使叶片54的质量机载(airborne)。可以实现这一目的的一种方式是通过手动过程，其中，操作员同时控制无人机20和起重机50的定位。在实施方式中，控制装置被配置成以协调的方式控制无人机20和起重机50，以便操纵叶片54。控制装置可以同时直接控制无人机20和起重机50二者，或者在某些实施方式中，可以直接控制起重机50或无人机20中的一者，而起重机50或无人机20中的另一者被配置成相对于受控系统自动定位其自身，例如，以主从控制关系。

设想控制对象可以是被提升的部件54的取向和位置。例如，作为控制对象的参数可以是叶片根部54a的位置和叶片54的中心线的取向/姿态。因此，起重机50和无人机20可以按协调状态动作，以便根据操作员所发送的命令控制中心线和叶片根部位置。因此，实际上，起重机50、无人机20和部件54被以可操作的方式连接，以代表单个远程控制的空中系统，使得操作员只必须专注于部件54的定位，并且控制站31或部件搬运系统对操作员评论进行解读，以便控制起重机50和无人机20中的每一者以实现该目标。

代替手动控制，还可以通过控制站31基于预定的任务概况来自动控制部件搬运系统。这将向起重机50和无人机20指示它们将要承载的负载以及所需的飞行编队或模式。

部件搬运系统63的控制可以包括使用倾斜仪(未示出)。倾斜仪可以检测叶片54的取向，并且例如将该信息传递到控制站31。控制站31可以使用此信息来调整无人机20和/或起重机50的位置，以确保将叶片54维持在正确的安装取向上，例如，控制站31可以被配置成在安装期间使用倾斜仪将叶片54维持在大致水平位置。倾斜仪可以包括一个或更多个传感器，如本领域已知的，该一个或更多个传感器被配置成检测取向。

如上所述，起重机50经由起重机支撑系统66与叶片54联接，使得叶片54的重量的至少一部分可以由起重机50支撑。起重机支撑系统66被配置成使得起重机50的运动导致叶片54相对于风力涡轮机52的运动。起重机支撑系统66还被配置成允许叶片54相对于风力涡轮机52的竖直运动和水平运动。

在所示的实施方式中，起重机支撑系统66包括缆线68，缆线68在叶片54的根端54a处附接到叶片54。更尤其是，起重机支撑系统66包括附接装置，诸如，吊钩或夹子(未示出)，该附接装置被配置成附接至叶片54上的对应附接特征。

在实施方式中，起重机支撑系统66可以包括用于将起重机50与叶片54联接的夹具、悬索系统或其它机械装置，以允许起重机50既支撑叶片54的重量又对其进行操纵。

在实施方式中，起重机50和起重机支撑系统66允许起重机50支撑叶片54的重量的至少25％。例如，起重机50可以支撑叶片54的重量的至少30％或50％。在一实施方式中，起重机50被配置成支撑叶片54的重量的80％至90％，而叶片54的重量的其余部分由无人机20支撑。

无人机20经由起无人机撑系统64与叶片54联接，使得叶片54的重量的至少一部分可以由无人机20支撑。无人机支撑系统64被配置成使得无人机20的运动导致叶片54相对于风力涡轮机52的运动。无人机系统64还被配置成允许叶片54相对于风力涡轮机52的竖直运动和水平运动。

在例示的实施方式中，无人机支撑系统64包括呈悬索70形式的提升装置，该提升装置从无人机20延伸到叶片54下方以便支撑叶片54的重量。提升悬索70可以由任何合适的材料制成，但是一种选择是相对宽的织造的尼龙带材料，其能够将叶片的负载横跨足够宽的接触面分布，从而避免损坏叶片54。带可以有利地设置有高摩擦表面材料，即使在受到横向引导力时，该材料也提高悬索70在叶片54上维持其位置的能力。

附加地或另选地，无人机支撑系统64可以包括可将叶片容纳在其中的管状提升网袋或护套。然后，一个或更多个支撑线可以附接到无人机20和提升网袋，通过此装置，无人机20能够将叶片54提升到空中。另外的提升装置可以包括例如钩环，该钩环安装至叶片54并经由提升线附接到无人机20。

在实施方式中，无人机和无人机支撑系统54允许无人机20支撑叶片54的重量的至少25％。例如，无人机20可以支撑叶片54的重量的至少30％或50％。在一实施方式中，无人机20被配置成支撑叶片54的重量的10％至20％，而叶片54的重量的其余部分由起重机50支撑。

起重机支撑系统66和无人机支撑系统64在沿着叶片54的长度的间隔开的位置处的位置被选择成提供平衡的提升，使得叶片54在被提升到空中时保持在预定取向。优选地，叶片54保持笔直且平的(水平(horizontal))，尽管这不是必需的。

根据该实施方式，起重机50和无人机20一起支撑叶片54的重量的100％，并且一起将叶片54移动到期望的位置，诸如，在叶片54组装到风力涡轮机52的轮毂上期间。

一旦起重机50和无人机20联接到风力涡轮机叶片54，部件搬运系统63就可以如图5中的箭头72所示将部件54向上提升。该动作可以是响应于操作员手动控制搬运系统63，或者这也可以通过操作员触发任务概况的“提升和定位”部分或阶段来实现，在该“提升和定位”部分或阶段中，搬运系统63将部件54提升并将其相对于风力涡轮机62定位，以便可以将部件54固定到位。

在图5中，起重机50和无人机20将风力涡轮机叶片54在箭头的方向上朝着风力涡轮机52的机舱58向上提升。如图中可看到的，风力涡轮机52是典型的水平轴风力涡轮机(HAWT)，其中，机舱58包括支撑三叶片转子的轮毂59，这是常见的构造。轮毂59具有附接到其的两个叶片，并且被设置成处于一角位置，在该角位置，轮毂59可以接收第三叶片54，第三叶片54被起重机50和无人机20以水平取向提升。

在图6中，部件处理系统63将叶片54移动到轮毂59上的位置中，叶片54可以被附接到该位置中。尤其是，部件搬运系统63可以如箭头74所示在水平方向上移动叶片54。

部件搬运系统63的定位和飞行控制通常可使用如上所述的卫星定位系统来实现，尽管为了确保所需的位置精度，目前设想差分GPS系统将是优选的。差分GPS技术将被本领域技术人员很好地理解。尽管此系统自身可能足以使部件搬运系统63将叶片54定位在轮毂59旁边的正确位置，使得叶片根部直接邻近轮毂59的根部承座，但是进一步的引导可能是有用的。

因此，在图5和图6的实施方式中，该部件搬运系统63还可以包括引导系统80，引导系统80可操作以向部件搬运系统63提供关于风力涡轮机部件54相对于风力涡轮机52的相对位置的数据/信息，以精确地定位和对接部件54。

可以按各种方式实施引导系统80。参照图7，在一个实施方式中，引导系统80可以包括雷达收发器82。雷达收发器82可以附接到叶片并且被定向成指向机舱58的轮毂59，使得其将轮毂59上的圆形叶片根部承座视为目标84。引导系统80将具有适当的知识数据库，以识别轮毂的形状并将飞行路径信息提供给部件搬运系统63和/或控制站31，使得无人机20和起重机50能够适当地定位它们自己。代替雷达，基于激光雷达(光检测和测距)的引导系统也被认为是合适的。

作为以上方法的另选方式，可替代地将雷达收发器82定位在轮毂59中，使得风力涡轮机叶片的根部成为目标84。引导系统80将直接地或经由控制站31将引导路径信息发送到部件搬运系统63，以便将风力涡轮机部件54引导到位。

图8示出了引导系统80包括光学相机86的其它另选实施方式。光学相机86可以被定位在叶片54上或轮毂59中，并且可以被配置成观察适当的光学目标88。因此，引导系统80能够识别光学目标88并推导关于目标的相对距离和取向的信息，以便向部件搬运系统63和/或控制站31提供合适的引导路径信息，使得部件搬运系统63能够将风力涡轮机部件54引导到期望的位置。

在上述的实施方式中，将理解，风力涡轮机部件可以代表供无人机提升到空中的重大负载。相对小的工具包和诸如电子单元等之类的部件可能适合利用能够提升几十公斤的一个或少量几个能力相对低的无人机来提升。需要被提升的风力涡轮机部件的质量容易超过1吨，并且可能接近10吨或更重，这将需要相对大量的多旋翼型无人驾驶飞行器，以便安全且可靠地提升所述部件，从而允许例如单架无人机出现故障。较大的部件可能需要诸如远程控制的重型提升直升机之类的一个或两个非常高提升能力的无人驾驶飞行器，或另选地大量工业级多旋翼机，例如，四旋翼机、五旋翼机、六旋翼机、八旋翼机等，如上文详细描述的。

简要地参照图9，这是例示根据本发明的实施方式的方法100的步骤的图，以便搬运风力涡轮机的部件。首先，一个或更多个起重机被附接102至风力涡轮机。如关于以上实施方式所描述的，起重机可以例如使用无人机被附接到风力涡轮机。起重机可以附接到风力涡轮机的机舱。一旦起重机被附接，起重机就被联接104到该部件，使得起重机可以被配置成支撑该部件的重量的至少一部分。

然后将一个或更多个UAV或无人机联接106到该部件，使得该无人机可以被配置成支撑该部件的至少一部分重量。将理解的是，无人机可以在起重机联接到部件之前或之后联接至部件。

一旦起重机和无人机已经联接104、106到风力涡轮机部件，它们就能够被控制108以提升风力涡轮机部件并且相对于风力涡轮机操纵所述部件。因此，在组装和维护任务期间，可以使用起重机和无人机方便地提升和定位风力涡轮机部件。除了相对于风力涡轮机提升和定位风力涡轮机部件使得它们可在组装期间连接到风力涡轮机之外，无人机也可用于提升风力涡轮机部件使之远离风力涡轮机，这可能是例如在更换操作期间需要的。

本领域技术人员将理解，可以按不脱离权利要求所限定的发明构思的情况下修改或调整这里讨论的具体实施方式。其它变型也是可能的。

Claims (18)

1.一种搬运风力涡轮机部件（54）以便组装或维护的方法，所述方法包括：

将一个或更多个无人驾驶飞行器（20）与所述风力涡轮机部件（54）联接；

将一个或更多个起重机（50）与所述风力涡轮机部件（54）联接，从而所述风力涡轮机部件（54）的重量的25%至90%能够由所述一个或更多个起重机（50）支撑和提升，而所述风力涡轮机部件（54）的重量的其余部分由所述一个或更多个无人驾驶飞行器（20）支撑和提升；以及

协调地控制所述一个或更多个无人驾驶飞行器（20）和所述一个或更多个起重机（50），以提升所述风力涡轮机部件（54）并相对于风力涡轮机（52）操纵所述部件（54），

其中，所述一个或更多个起重机（50）被安装至所述风力涡轮机（52）的机舱（58），

所述方法还包括使用引导系统（80）将所述部件（54）引导至所述风力涡轮机（52），其中，所述引导系统（80）具有知识数据库，并被适配成与所述无人驾驶飞行器（20）和/或所述起重机（50）通信，以便朝着目标位置引导所述风力涡轮机部件（54）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或更多个起重机（50）在第一位置处附接至所述部件（54），并且所述一个或更多个无人驾驶飞行器（20）在与所述第一位置隔开的第二位置处附接至所述部件（54）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述无人驾驶飞行器（20）通过提升装置（64）支撑所述部件（54），使得所述无人驾驶飞行器（20）能够从上方支撑所述部件（54）。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或更多个起重机（50）通过吊钩、夹具或悬索（66）支撑所述部件。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将多个无人驾驶飞行器（20）联接至所述部件（54）。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括使用一个或更多个无人驾驶飞行器（20）将所述一个或更多个起重机（50）安装到所述风力涡轮机（52）。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个起重机（50）在搬运所述部件（54）期间支撑所述部件（54）的重量的至少50%。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，协调所述无人驾驶飞行器（20）和所述起重机（50）的相对位置，使得所述风力涡轮机部件（54）以预定取向被提升。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无人驾驶飞行器（20）或所述起重机（50）中的一者被指定为主装置，所述无人驾驶飞行器（20）或所述起重机（50）中的另一者被指定为从装置，由此使所述从装置的相对位置与所述主装置的相对位置协调。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述主装置向所述从装置发送信号以协调所述从装置的移动。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮机部件（54）是风力涡轮机叶片。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述引导系统（80）是光学引导系统、基于雷达的引导系统或基于激光雷达的引导系统（80）。

13.一种搬运风力涡轮机（52）的部件（54）的系统，所述系统包括：

一个或更多个无人驾驶飞行器（20）；

一个或更多个起重机（50）；

一个或更多个联接装置（64、66），所述一个或更多个联接装置（64、66）被配置成将所述一个或更多个无人驾驶飞行器（20）和所述一个或更多个起重机（50）联接到所述部件（54），使得所述风力涡轮机部件（54）的重量的25%至90%能够由一个或更多个起重机（50）支撑和提升，而所述风力涡轮机部件（54）的重量的其余部分由所述一个或更多个无人驾驶飞行器（20）支撑和提升，并且使得所述一个或更多个无人驾驶飞行器（20）和所述一个或更多个起重机（50）的操作引起所述部件（54）的运动；以及

控制装置（31），所述控制装置（31）协调地控制所述一个或更多个无人驾驶飞行器（20）和所述一个或更多个起重机（50），以便操纵所述部件（54），

其中，所述一个或更多个起重机（50）能够可移除地附接到所述风力涡轮机（52）的机舱（58），

所述系统还包括与所述风力涡轮机部件（54）相关联的引导系统（80），其中，所述引导系统（80）具有知识数据库，并被适配成与所述无人驾驶飞行器（20）和/或所述起重机（50）通信，以便朝着目标位置引导所述风力涡轮机部件（54）。

14.根据权利要求13所述的系统，所述系统包括控制站计算机系统（31），所述控制站计算机系统（31）控制所述无人驾驶飞行器（20）和/或所述起重机（50）的运动。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，所述无人驾驶飞行器（20）被配置成实现自主飞行例程。

16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述无人驾驶飞行器（20）或所述起重机（50）中的一者被配置成主装置，并且所述无人驾驶飞行器（20）或所述起重机（50）中的另一者被配置成从装置，其中，所述从装置将其移动与所述主装置的移动相协调。

17.根据权利要求13所述的系统，其中，所述引导系统（80）包括光学引导系统、基于雷达的引导系统或基于激光雷达的引导系统中的一个或更多个。

18.根据权利要求13所述的系统，其中，所述无人驾驶飞行器（20）以电力的方式被提供动力。

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