CN114590408B - 负载运载组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于利用旋转机翼飞行器(100)运载负载的负载运载组件(190)。该负载运载组件(190)包括运货缆索(175)和负载接合系统(200)。运货缆索(175)可具有可附接于提升机(170)或运货吊钩装置(180)上的第一端(176)。负载接合系统(200)可以包括附接于运货缆索(175)的第二端(177)上的第一附件(230)、适于承载负载的第二附件(235)、将第一附件(230)与第二附件(235)连接的连接设备(240)以及至少两个第一推力产生装置(210a、210b)和至少两个第二推力产生装置(220a、220b)，该至少两个第一推力产生装置(210a、210b)和至少两个第二推力产生装置(220a、220b)附接于连接设备(240)上并在与运货缆索的延伸正交的方向上产生推力。

Description

负载运载组件

技术领域

目前的实施方式涉及一种负载运载组件，更具体地涉及一种用于利用旋转机翼飞行器运载负载的负载运载组件。

背景技术

飞行器，更具体而言诸如直升机之类的旋转机翼飞行器通常用于执行空中运输和投递任务，包括运送乘客、救灾或运载各种外部负载。举例来说，旋转机翼飞行器通常用于将负载运输和投递到山区，更具体而言运输和投递到没有道路或者例如由于冬季的极端天气条件等造成道路不能用于运输和投递的山区。

此外，旋转机翼飞行器被用于建筑领域中负载的运输和投递，其中负载可以代表任何种类的材料。此外，旋转机翼飞行器可在消防中用于运输消防桶。另外，旋转机翼飞行器还在伐木中对于运输采伐的木材也非常有用。在所有这些情况下，可能都需要旋转机翼飞行器运输可能重达几吨的较重的外部负载。

为了使旋转机翼飞行器能够运输外部负载，旋转机翼飞行器可以配备有用于与外部负载连接的外部负载质量绳索可以附接于其上的提升机或提升机构，例如运货吊钩装置。因此，可以通过外部负载质量绳索将给定的外部负载悬挂在旋转机翼飞行器上，这对于不适合于旋转机翼飞行器机舱的大型负载特别有用。

传统上，这种提升机或提升机构具有通过外部系统固定至飞行器机身的吊杆。提升机可以包括固定到吊杆上的绞盘机构以及附接于绞盘机构上以在绞盘机构上解绕或缠绕从而分别进行下降或上升的绳索/缆索。通常，承载吊带被固定到绳索/缆索上。因此，人和/或物体可以在附接于承载吊带上时通过该机构移动。

在许多旋转机翼飞行器中，提升机构位于设置在机身中的出入口上方。该出入口允许人或物体进入和离开机身。根据任务的要求和这些旋转机翼飞行器的结构，开口通道可以是侧门、后门或活动面板、地板陷阱等。

在传统的救援提升机构中，控制救援提升机的位置非常具有挑战性。移动旋转机翼飞行器的机体来控制救援提升机的位置可能是通常要求快速而准确的救援活动的主要障碍。

例如，在陡峭的山壁附近执行救援任务时，飞行器上的操作者需要将复杂的绳索系统扔到山壁上的目标位置。在那儿，有人必须抓住绳索并将附接于绳索上的救援提升机拉过来。这在刮风的情况下尤为困难。

通常，提升负载可能导致负载振荡或旋转，尤其是在负载轻，阻力大且吊索负载长度不足的情况下。负载的旋转或振荡运动可能会被传递到飞行器，并导致飞行特性不稳定，必须采取一切措施(包括飞行器驾驶员发起的对策或紧急负载下降)防止这种情况。

常规的吊索负载系统始终在飞行器下方操作，因此在悬停旋转机翼飞行器的情况下始终在其下冲气流区域中操作。这使吊索负载系统与目标的精确联接过程复杂化，并使负载的稳定运输复杂化。

吊索负载操作通常使用长达200m的绳索。由于负载在飞行器下方被运载并且在飞行员视线以外，因此移动附接于这些长绳索上的负载非常具有挑战性。此外，在没有货物的绳索展开的情况下飞行可能会导致绳索干扰并损坏旋转机翼飞行器的旋翼，从而危及飞行器和内部所有人。

文献JP2018/140860A描述了一种被提升物体姿态稳定装置。该被提升物体姿态稳定装置具有：用于保持每个单元的主体；上部连接单元，其设置在主体上以用于从上方连接至绳索；姿态检测单元，其检测被提升物体的姿态；姿势稳定机构，其被设置在主体上，并且基于姿势检测单元的检测结果来稳定被提升物体的姿势；姿态稳定控制单元，其设置在主体上并控制姿态稳定机构；以及下部连接单元，其被设置在主体上以连接保持被提升物体的绳索。

特别地，被提升物体姿态稳定装置使用两个风扇来稳定负载的垂直轴线旋转。该系统具有一个水平梁架和两个电风扇。要运输的负载附接于水平梁架上，然后风扇可以稳定或主动改变其自由偏航运动。

文献US8,532,846B2描述了一种用于直升机或无人驾驶飞机(UAV)的吊索负载计算机操作的吊钩组件。吊钩组件允许自动拾取和投递。计算机吊钩组件还(1)指引飞行器的导航；(2)查找并接合负载以进行拾取；(3)控制途中吊索负载的稳定性；(4)在投递点释放负载。该独立特征允许将吊钩组件在飞行器之间移动。吊钩组件可感测负载的重量、运动和位置，以进行稳定性控制。一体的GPS单元用于指引导航。这些数据被传输到飞行器的自动驾驶仪和飞行指导仪，以提供到指定点的导航并控制途中的负载稳定性。可以从命令和控制战术数据网远程接收用于拾取点和释放点的任务数据。替代地，可以在本地输入任务数据。

换言之，吊索负载计算机操作的吊钩组件经由安装在吊钩上以识别货物的运动的摄像机、GPS和其他定位装置来确定吊钩的位置。传感器数据经由无线连接传输到计算机系统，该计算机系统分析运动并计算如何操纵直升机或UAV，以使吊钩组件接近期望的位置。但是，吊钩组件没有推力产生装置，必须依靠直升机或UAV的运动。

文献US8,643,850B1描述了一种用于将提升设备上的提升装置自动引导到负载上的提升点的方法。与负载上的提升点相关联的信标具有以预定模式设置的多个灯。提升设备上的传感器检测灯并将信号提供给处理器。处理器计算提升点的位置，并产生信号，该信号指引提升设备或提升设备的操作者将提升点与提升设备上的提升器接合。然后可以提升并移动负载。

然而，该提升装置没有推力产生装置，并且必须依赖于附接有它的提升设备的运动，从而不能在偏远位置提供与负载的容易的联接。

文献US2019/0100413A1描述了一种负载放置系统，其通过允许直升机飞行员基本上将负载释放到地面上来精确地放置被吊起的负载。放置系统在被吊起的负载上使用引线，支持人员可以将引线连接至地面。绞盘系统连接至引线，并将负载引导到预期的位置。放置系统消除了用于将负载拉至目标位置和取向先前所需的至少一些地面人员。放置系统可以通过使用无人驾驶飞机(UAV)自动将引线连接至地面来消除几乎所有地面人员。UAV还可以在飞行中主动控制被吊起的负载，以减少飞行员的工作量并提高运输速度。

换言之，负载放置系统在引线的末端使用UAV，以使负载能够在预定位置下降，从而消除了让地面人员来接收负载的需要。UAV能够在所有三个维度上自由移动。因此，负载放置系统还可以在运输过程中例如通过防止不希望的旋转来控制负载。

文献US2017/0291707A1描述了用于操作提升机和吊钩组件的系统和方法。提升机和吊钩组件可以使用位置传感器来确定目标的位置。可以响应于由位置传感器检测到的目标的位置来定位吊钩组件。定位吊钩组件可以包括：使用吊钩组件上的一个或多个局部推力源来铰接连接至提升机的吊臂，和/或相对于目标的位置移动机体。

特别地，三个彼此成120°角定向的风扇将吊钩组件移动到x-y平面中的期望位置。罗盘、位置传感器和通信装置可以帮助操纵吊钩组件。

文献US8,591,161B1描述了一种用于与联接机构的两个配合元件接合的操纵自主的旋翼飞行器货物附接系统。操纵自主的旋翼飞行器货物附接系统包括：在船甲板上的第一系统，以响应于定位命令来定位第一联接机构元件；以及第二系统，其附接于旋翼飞行器提升机缆索上，以响应于定位命令来定位第二联接机构元件。控制器计算并向第一定位系统和第二定位系统发出定位命令，从而实现两个联接元件的接合。

特别地，描述了第二系统的两个不同的实施方式。一个系统具有三个致动器推进器，包括两个侧向致动器推进器和与舵成一直线的另一个致动器推进器。另一个系统有四个推进器，在箱体的每侧各有两个在相反的方向上提供推力以实现箱体的纵向、横向或旋转运动的推进器。

基于现有技术的局限性和缺点，一个目的是提供一种用于利用旋转机翼飞行器来运载负载的负载运载组件。负载运载组件应能够改变其相对于负载的位置，而无需改变旋转机翼飞行器的位置。负载运载组件还应能够通过避免负载的旋转运动或振荡运动在飞行中稳定负载。此外，负载运载组件应该是可以独立于旋转机翼飞行器进行控制的有效系统。

发明内容

上述目的通过包括以下特征的一种设备来解决。更具体地，用于利用旋转机翼飞行器运载负载的负载运载组件可以包括运货缆索和负载接合系统。运货缆索可包括第一端和第二端，该第一端可附接于旋转机翼飞行器的提升机或运货吊钩装置中的至少一个。负载接合系统可以包括：第一附件，其附接于运货缆索的第二端上；第二附件，其适于接收负载；连接设备，其将第一附件与第二附件连接，其中连接设备在第一方向上在第一附件和第二附件之间延伸；至少两个第一推力产生装置，其附接于连接设备上，并在与第一方向正交的第二方向上产生推力；以及至少两个第二推力产生装置，其附接于连接设备上，并在与第一方向和第二方向正交的第三方向上产生推力。

负载运载设备可以是基于无人机的系统，该系统旨在稳定并定位附接于旋转机翼飞行器的外部救援提升机或运货吊钩装置上的负载。负载运载组件可以包括框架和推力产生系统。操作者可以使用遥控器来控制推力产生系统，该推力产生系统可以相对于旋转机翼飞行器推动和移动负载。

推力产生系统可以包括多个风扇，这些风扇能够沿着所有三个轴线运动并围绕所有三个轴线旋转。如果需要，风扇可以由电驱动。

推力产生系统可以由飞行控制器控制。飞行控制器可以具有多个传感器和机载计算单元。如果需要，飞行控制器、传感器和计算单元可以是通过有线或无线方式联接在一起的单独的实体。

说明性地，负载接合系统配备有起落架。起落架可以支撑框架并避免在起落过程中的损坏。

负载接合系统钩在绳索上，该绳索附接于运货吊钩装置上或外部提升机上。当旋转机翼飞行器升空并且负载附接于负载接合系统上时，负载运载组件可能会增加动力消耗。电风扇可以在飞行期间稳定负载。如果需要，操作者可以远程控制电风扇。因此，操作者可以在有或没有附接于负载接合系统上的负载的情况下相对于旋转机翼飞行器来远程操纵负载接合系统。

换言之，负载接合系统可以被远程控制并且相对于旋转机翼飞行器移动以在救援任务期间接近目标或者在移动旋转机翼飞行器可能存在危险的区域中拾取货物。

此外，更精确地执行拾取和投放操作的能力可以消除对地面人员的需求。此外，由于可以在通过负载接合系统进行更精确的位置调整的同时保持旋转机翼飞行器稳定地悬停，因此减少了飞行员的工作量。

减少飞行员的工作量对于在靠近悬崖的山地救援任务(旋转机翼飞行器需要与悬崖保持安全距离)或者在海上风力发电场的接近中(旋转机翼飞行器不能太靠近风车的叶片，负载运载组件的运货缆索也不能靠近风车的叶片摆动)尤其重要。

相对于旋转机翼飞行器可移动的负载接合系统还允许避开旋转机翼飞行器的下冲气流区域，从而将负载接合系统操作到旋转机翼飞行器侧面的负载不受旋翼产生的大量空气的直接影响的较安全的区域。此外，避开下冲气流区域通过减少来自旋翼的大量空气搅起的污垢或小颗粒的数量，在任务期间提供了增大的净空。

将摄像机放置在负载接合系统的前面可以提高负载拾取或投放操作的总体安全性。例如，摄像机可以通过将其周围的情况通知飞行员来提供更多的控制，从而增加在首次尝试负载拾取或投放操作时成功的机会。结果，可以减少负载拾取或投放操作的持续时间，这减少了旋转机翼飞行器必须停留在危险区域的时间。

负载接合系统上的摄像机还可以消除对执行救援任务有时需要对旋转机翼飞行器进行改装的需求。例子包括调整窗口(例如气泡窗口等)，以便飞行员更好地查看目标负载。

此外，对于航空摄影，可以将摄像机设备安装在负载接合系统上，与传统的摄像机附接方案相比，它可以提供更多的自由度，并且可以产生获得质量更好的图片的无阴影方案。

在飞行期间，可通过操纵负载接合系统远离旋翼，从而使运货缆索远离旋翼，负载接合系统可以防止运货缆索与旋转机翼飞行器的旋翼接触。结果，即使在延长运货缆索的情况下，旋转机翼飞行器也可能移动得更快且更安全。

说明性地，负载运载组件可以被安装在任何旋转机翼飞行器中，并且不需要对飞行器进行任何改变或新的认证。

负载接合系统可以沿着每个轴线(高度除外)控制运货缆索的端部。高度可以由旋转机翼飞行器的高度或运货缆索的延伸(例如，使用绞盘)来控制。

因此，负载接合系统可以利用主风扇的推力在平面的一个方向上(例如，在飞行器的纵向方向上或沿着x轴线)运行，或者利用任何一个侧风扇的推力在平面的另一个方向上(例如，在飞行器的侧向方向上或沿着y轴线)运行。

通过以不同的速度驱动主风扇，主风扇还允许负载接合系统在平面内(例如，在x-y平面内)枢转，其有时也被称为偏航旋转。因此，负载接合系统可以首先围绕垂直轴线枢转，然后利用主风扇的推力在平面的另一个方向上(例如，在飞行器的侧向方向上或沿着y轴线)移动。

换言之，负载接合系统可以放置在旋转机翼飞行器下方倒圆锥体的任何点，其中圆锥体的高度和圆锥体底面的半径由运货缆索延伸的长度来限定。

除了偏航旋转之外，负载接合系统还可以使用主风扇和侧风扇来提供围绕平面的一个方向的旋转(例如，围绕x轴线的旋转，有时也被称为侧倾旋转)并提供围绕平面的另一个方向的旋转(例如，围绕y轴线的旋转，有时也被称为俯仰旋转)。

换言之，负载接合系统可以通过控制x-y平面中的运动并控制偏航旋转、侧倾旋转和俯仰旋转在飞行中稳定负载。

根据一些实施方式，提供运货缆索以使负载接合系统在第一方向上移动。

根据一些实施方式，至少两个第一推力产生装置适于使负载接合系统在第二方向上移动并且能够实现围绕由第一方向限定的轴线的旋转运动。

根据一些实施方式，至少两个第二推力产生装置适于使负载接合系统在第三方向上移动。

根据一些实施方式，至少两个第一推力产生装置包括旋转叶片。

根据一些实施方式，至少两个第二推力产生装置包括旋转叶片。

根据一些实施方式，连接设备包括将第一附件与第二附件连接的梁架，其中该梁架适于将负载的重量从第二附件传递到第一附件，并且其中该梁架限定第一方向。连接设备还包括附接于梁架上的箱体。

根据一些实施方式，至少两个第一推力产生装置在箱体的相对两侧上在第三方向上附接于连接设备上，并且其中至少两个第二推力产生装置在箱体的设置有第二附件的同一侧上附接于连接设备上。

根据一些实施方式，第一附件还包括旋转体，其被设置为使箱体能够围绕由第一方向限定的轴线相对于运货缆索进行旋转运动。

根据一些实施方式，负载运载组件还包括多个传感器，其附接于连接设备上，并生成关于负载接合系统的状态的传感器数据，其中传感器数据与负载接合系统的运动变化、围绕由第一方向定义的轴线的旋转、围绕由第二方向限定的第一附加轴线的旋转或围绕由第三方向限定的第二附加轴线的旋转中的至少一项相关联。

根据一些实施方式，多个传感器还包括摄像机，其附接于连接设备上，并生成视频馈送形式的传感器数据。

根据一些实施方式，负载运载组件还包括通信装置，其附接于连接设备上，联接至多个传感器中的至少一些传感器，并且适于将来自多个传感器中的至少一些传感器的至少一部分传感器数据发送给操作者并接收来自操作者的命令信号。

根据一些实施方式，负载运载组件还包括控制器，其附接于连接设备上，并至少基于一些传感器数据或来自操作者的命令信号来控制至少两个第一推力产生装置和至少两个第二推力产生装置。

根据一些实施方式，负载运载组件还包括附接于连接设备的电池或联接至运货缆索的电力线束中的至少之一，其中电池或电力线束中的至少一个向至少两个第一推力产生装置供电。

此外，用于操作上述负载运载组件的方法包括以下操作：使用多个传感器生成关于负载接合系统的状态的传感器数据，该负载接合系统经由运货缆索以及提升机或运货吊钩装置中的至少一个附接于旋转机翼飞行器上，其中传感器数据与负载接合系统的运动变化、围绕由第一方向限定的第一轴线的旋转、围绕由第二方向限定的第二轴线的旋转或围绕由第三方向限定的第三轴线的旋转中的至少一项相关联，其中第一方向、第二方向和第三方向彼此正交；通过通信装置接收来自操作者的命令信号；以及使用控制器至少基于传感器数据中的一些或来自操作者的命令信号来控制至少两个第一推力产生装置和至少两个第二推力产生装置中的至少一些。

附图说明

在下面参照附图的描述中通过举例概述实施方式。在这些附图中，相同或功能相同的部件和元件用相同的参考数字和字符标记，因此，在下面的描述中仅描述一次。

-图1A是根据一些实施方式的具有负载运载组件的说明性的旋转机翼飞行器的示意图，该负载运载组件附接于位于机身上的出入口上方的提升机构上，

-图1B是根据一些实施方式的具有负载运载组件的说明性的旋转机翼飞行器的示意图，该负载运载组件附接于位于机身下侧的运货吊钩装置上，

-图2A是根据一些实施方式的具有负载接合组件的说明性的旋转机翼飞行器的示意图，该负载接合组件被定位成与旋转机翼飞行器的垂直轴线成一定角度，

-图2B是根据一些实施方式的具有负载接合组件的说明性的旋转机翼飞行器的示意图，该负载接合组件被定位成与旋转机翼飞行器的纵向轴线成一定角度，

-图3A是根据一些实施方式的说明性的负载接合系统的示意图，

-图3B是根据一些实施方式的从下方看的图3A的说明性的负载接合系统的示意图，以及

-图4是示出根据一些实施方式的用于操作负载运载组件的说明性的操作的流程图。

附图标记列表

100旋转机翼飞行器；110多叶片主旋翼；111、112旋翼叶片；113旋翼头；115起落架；116马达；120机身；121机身下侧；130机头区域；131尾梁；140部件；150动力传递系统；160设备；170提升机；175运货缆索；176运货缆索的第一端；177运货缆索的第二端；179电力线束；180货吊钩装置；190负载运载组件；200负载接合系统；210a、210b第一推力产生装置；215a、215b附件；220a、220b第二推力产生装置；230附件；232旋转体；235附件；240连接设备；242梁架；244箱体；246电池；250传感器；252摄像机；260通信装置；270控制器；300流程图；310、320、330操作。

具体实施方式

示例性实施方式可以包括在适于垂直起飞和降落的任何旋转机翼飞行器中。图1示出了旋转机翼飞行器100的例子。旋转机翼飞行器可以是多旋翼机(multicopter)、无人机或任何其他旋翼飞行器，例如可倾转机翼飞行器、固定机翼飞行器或无翼飞行器。飞行器100示例性地被示出为直升机。因此，为了简单和清楚起见，飞行器100在下文中被称为“直升机”100。

直升机100示例性地被实施为具有机身120以及用于在操作期间提供升力和向前或向后的推力的至少一个多叶片主旋翼110。

至少一个多叶片主旋翼110示例性地包括多个旋翼叶片111、112。旋翼叶片111、112在相关联的旋翼头113处安装到旋翼轴上，旋翼叶片在直升机100的运转中围绕旋翼轴旋转。

机身120包括机身下侧121，该机身下侧121示例性地连接至起落架115。起落架115示例性地被实施为滑撬式起落架。

机身120可限定设置在机身120前面的机头区域130。机身120还限定尾梁131，为了附图的简单和清楚起见，该尾梁131被截掉，而未被更详细示出。

如果需要，直升机100可以提供固定到机身120上的设备160，例如外部载重装置(例如，提升机170)，该设备160的部件140经由动力传递系统150附接于马达116上。马达116可以说明性地设置在旋翼头113下方，并向动力传递系统150提供旋转运动。

动力传递系统150可以将马达116的旋转运动转换为部件140的圆周运动。部件140的向外圆周运动(即，使设备160远离直升机100移动的、部件140的圆周运动)可以使设备160展开，而部件140的向内圆周运动(即，使设备160移动得更靠近直升机100的、部件140的圆周运动)可以使设备160收回。

直升机100可以包括用于运载负载的负载运载组件190。负载运载组件190可以包括运货缆索175和负载接合系统200。说明性地，运货缆索175可以具有可附接于提升机170上的第一端176和附接于负载接合系统200的附件上的第二端177。如果需要，提升机170可以使运货缆索175展开和收回，从而确定运货缆索175的展开长度(即，运货缆索175从直升机100在z方向上的延伸)。换言之，设置运货缆索175以使负载接合系统在z方向上移动。

负载接合系统200可以包括至少两个推力产生装置，其在垂直于z方向的至少一个方向上产生推力，从而使负载接合系统200沿着由展开的运货缆索175的长度限定的球形表面移动。

如果需要，至少两个推力产生装置可以由电驱动。举例来说，电力线束179可以联接至运货缆索175并且向至少两个推力产生装置供电。

说明性地，图3A和图3B的负载接合系统200可以实现附接于运货缆索175的第二端177上的图1A的负载接合系统200。

图1B是说明性的旋转机翼飞行器100的示意图，其具有附接于位于机身下侧121的运货吊钩装置180上的负载运载组件190。说明性地，运货吊钩装置180可以可移除地安装在旋转机翼飞行器100的地板结构和底壳之间的下层地板区域中。

举例来说，运货吊钩装置180安装在两个纵梁之间，并且纵梁连接至地板结构和底壳。如果需要，可以代替地将运货吊钩装置180安装在两个横向框架部件之间。

运货缆索175的第一端176可以附接于运货吊钩装置180上。例如，运货吊钩装置180可以包括绞盘，并且运货缆索175的第一端176可以附接于绞盘上。当运货缆索175的第一端176附接于绞盘上时，绞盘可以使运货缆索175展开，从而确定所展开的运货缆索175的长度(即，运货缆索175从直升机100在z方向上的最大延伸)。

运货缆索175的第二端177可以附接于负载接合系统200的附件上。说明性地，图3A和图3B的负载接合系统200可以实现附接于运货缆索175的第二端177上的图1B的负载接合系统200。

举例来说，负载接合系统200可以包括在与z方向正交的x方向上产生推力的至少两个第一推力产生装置。如果需要，负载接合系统200可以包括在与x方向和z方向正交的y方向上产生推力的至少两个第二推力产生单元。

换言之，至少两个第一推力产生装置和至少两个第二推力产生装置可使负载接合系统200沿着球形表面移动，该球形表面由展开的运货缆索175的长度和运货缆索175展开的起始位置限定。负载接合系统200在球形表面上的位置可以由展开的运货缆索175的长度和两个角度(例如，运货缆索175与z轴之间的第一角度以及运货缆索175与x轴之间的第二角度)限定。

图2A以角度α说明性地示出了运货缆索175与z轴之间的第一角度。图2B以角度γ说明性地示出了运货缆索175与x轴之间的第二角度。替代地，第二角度可以被示为运货缆索175与y轴之间的角度β。运货缆索175与y轴之间的角度β也可以计算为β＝90°-γ。

图2A和图2B说明性示出附接于诸如图1A的运货吊钩装置180的运货吊钩装置上的运货缆索175。因此，运货缆索175展开的起始位置在直升机100下方。但是，如果需要，运货缆索175可以附接于诸如图2A的提升机170之类的提升机上。将运货缆索175附接于提升机上改变了货物缆索175展开的起始位置。

图3A和图3B是说明性的负载接合系统200的示意图。负载接合系统200可以包括附接于运货缆索175的第二端177上的附件230。如果需要，负载接合系统200可以包括适于承载负载的附件235。

附件230可以由吊眼、吊环、吊钩、卡钩、弹簧安全吊钩、旋转吊钩、环或可以附接于运货缆索175的第二端177上的任何其他附件来实施。附件235可以各自由吊眼、吊环、吊钩、卡钩、弹簧安全吊钩、旋转吊钩、环或可适于承载负载的任何其他附件来实施。

说明性地，负载接合系统200可以包括将附件230与附件235连接的连接设备240。连接设备240可以在z方向上在附件230、235之间延伸。

如图所示，连接设备240可以包括将附件230与附件235连接的梁架242。梁架242可以适于将负载的重量从附件235转移到附件230。梁架242可以限定z方向。

如果需要，连接设备240可以包括箱体244。说明性地，箱体可以附接于梁架242。举例来说，可以在附件230和梁架242之间设置旋转体232。旋转体232可以使箱体244能够围绕由图1A至图2A的z方向限定的轴线相对于运货缆索175进行旋转运动。

多个传感器250可以附接于连接设备240上。传感器250可以生成关于负载接合系统200的状态的传感器数据。例如，传感器250可以生成包括以下各项中的至少一项的传感器数据：负载接合系统200的运动变化(例如，在图1A至2B的x、y或z方向上)、围绕由第一方向(例如，图1A至图2A的z方向)限定的轴线的旋转、围绕由第二方向(例如，图1A、图1B或图2B的x方向)限定的另一个轴线的旋转，或围绕由第三方向(例如，图2A或图2B的y方向)限定的又一个轴线的旋转。

例如，多个传感器250可以包括附接于连接设备240上并生成视频馈送形式的传感器数据的摄像机252。如果需要，附加摄像机可以被附接于连接设备240上，并提供不同方向的视频馈送。

摄像机252的视频馈送可以被发送到控制负载接合系统200的操作者可以佩戴的虚拟现实(VR)眼镜。

如果需要，多个传感器250可以包括GPS装置、一个或多个陀螺仪传感器(例如，针对x、y和z轴中的每一个的陀螺仪传感器)、一个或多个速度传感器等。

说明性地，通信装置260可以被附接于连接设备240上。通信装置260可以联接至多个传感器250中的至少一些传感器。通信装置260可以适于将来自至少一些传感器250的至少一部分传感器数据发送给操作者。通信装置260可以适于接收来自操作者的命令信号。

如果需要，通信装置260可以与附接于连接设备240上的控制器270通信。例如，通信装置260可以接收来自操作者的指令并且将该指令发送给控制器270。再例如，通信装置260可以将至少一部分传感器数据发送给控制器270，该至少一部分传感器数据可以是与通信装置260发送给操作者的传感器数据相同或不同的部分。

通信装置260可包括无线通信模块，例如射频(RF)模块、红外通信模块、超声通信模块，或实现负载接合系统200、操作者和控制器270之间的通信的任何其他无线通信模块。

通信装置260可以包括诸如光纤电缆、同轴电缆、以太网电缆或任何其他有线通信电缆的有线通信模块以及用于通过光纤电缆、同轴电缆、以太网电缆或任何其他有线通信电缆进行通信的相应的接收和发送模块。

举例来说，电池248、传感器250、通信装置260和/或控制器270中的任何一个都可以放置在箱体244的外部或内部。电池248、传感器250、通信装置260和/或控制器270之间的连接可以放置在箱体244内，以确保安全飞行。

说明性地，可以将至少两个第一推力产生装置210a、210b附接于连接设备240上。至少两个第一推力产生装置210a、210b可以在与z方向正交的x方向上产生推力。

至少两个第一推力产生装置210a、210b可以在箱体244的相对两侧上在y方向上附接于连接设备240(例如，使用图3B所示的附件215a、215b)上。

因此，至少两个第一推力产生装置210a、210b适于使负载接合系统200在x方向上移动(例如，通过以相同速度操作至少两个第一推力产生装置210a、210b)并且能够实现围绕z轴的旋转运动(例如，通过以不同的速度操作至少两个第一推力产生装置210a、210b)。

说明性地，至少两个第二推力产生装置220a、220b可以附接于连接设备240上，并且在图3B中示出。至少两个第二推力产生装置220a、220b可以在与x方向和y方向正交的y方向上产生推力。

至少两个第二推力产生装置220a、220b可以在箱体244的设置有附件235的同一侧上附接于连接设备240上。换言之，至少两个第二推力产生装置220a、220b可以附接在箱体下方。如果需要，至少两个第二推力产生装置220a、220b可以在箱体244的设置有附件230的同一侧(即，在箱体244上方)上附接于连接设备240上。

至少两个第二推力产生装置220a、220b可以彼此面对地设置。如果需要，至少两个第二推力产生装置220a、220b可以彼此背过去地设置。

因此，至少两个第二推力产生装置220a、220b可适于使负载接合系统200在y方向上移动。如图3B所示，推力产生装置220a可以被提供动力并且推力产生装置220b可以被关闭以使负载接合系统200在正y方向上移动。类似地，推力产生装置220a可以关闭并且推力产生装置220b可以被提供动力以使负载接合系统200在负y方向上移动。

至少两个第一推力产生装置210a、210b和/或至少两个第二推力产生装置220a、220b可包括旋转叶片。旋转叶片可提供推力。至少第一推力产生装置和第二推力产生装置210a、210b、220a、220b可以是相同的。如果需要，至少第一推力产生装置210a、210b可以不同于至少两个第二推力产生装置220a、220b。

至少两个第一推力产生装置210a、210b和至少两个第二推力产生装置220a、20b可以是任何类型的推力产生装置，例如风扇、螺旋桨、旋翼、喷射风扇或任何其他类型的推力产生装置。至少两个第一推力产生装置210a、210b和至少两个第二推力产生装置220a、220b可以将旋转设备(例如，旋转叶片)封闭在保护格栅内，以避免负载的任何部分(例如，松动绳索或松动组织)。可能会在负载的拾取、投放和运输过程中损坏相应的推力产生装置。

可以单独控制由至少两个第一推力产生装置210a、210b和至少两个第二推力产生装置220a、220b中的每一个产生的推力。

如果需要，附接于连接设备240的控制器270可以基于至少一些传感器数据和来自操作者的命令信号来控制至少两个第一推力产生装置210a、210b和至少两个第二推力产生装置220a、220b。特别地，控制器270可以单独控制至少两个第一推力产生装置210a、210b和至少两个第二推力产生装置220a、220b中的每一个的转速。

因此，控制器270可以通过校正和补偿负载接合系统200的任何非自愿的运动来稳定负载接合系统200的飞行行为。

如果需要，可以给至少两个第一推力产生装置210a、210b和至少两个第二推力产生装置220a、220b供电。

负载运载组件190可以包括附接于连接设备240上的电池246。例如，电池246可以位于箱体244内。电池246可以向至少两个第一推力产生装置210a、210b和/或第二推力产生装置220a、220b供电。如果需要，电池246可以向多个传感器250、通信装置260和/或控制器270供电。

图4是示出用于操作用于利用旋转机翼飞行器来运载负载的负载运载组件的说明性的操作的流程图300。

在操作310期间，负载运载组件可使用多个传感器生成关于负载接合系统的状态的传感器数据，该负载接合系统经由运货缆索以及提升机或运货吊钩装置中的至少一个附接于旋转机翼飞行器上，其中传感器数据包括以下各项中的至少一项：负载接合系统的运动变化、围绕由第一方向(z)限定的第一轴线的旋转、围绕由第二方向(x)限定的第二轴线的旋转或围绕由第三方向(y)限定的第三轴线的旋转，其中第一方向、第二方向和第三方向彼此正交。

例如，图1A至图2B的负载运载组件190可以使用附接于负载接合系统200的连接设备240上的图3A的传感器250来生成关于负载接合系统200的状态的传感器数据。负载接合系统200可以经由运货缆索175以及提升机170或运货吊钩装置180中的至少一个附接于旋转机翼飞行器上。关于负载接合系统200的状态的传感器数据可以包括负载接合系统200的运动变化、围绕z轴的旋转、围绕x轴的旋转或围绕y轴的旋转中的至少一项，其中x轴、y轴和z轴形成笛卡尔坐标系。

在操作320期间，负载运载组件可以与通信装置一起接收来自操作者的命令信号。

例如，图1A至图2B的负载运载组件190可以使用附接于负载接合系统200的连接设备240上的图3A的通信装置260来接收来自操作者的命令信号。

在操作330期间，负载运载组件可使用控制器来至少基于一些传感器数据或来自操作者的命令信号来控制至少两个第一推力产生装置和至少两个第二推力产生装置中的至少一些。

例如，图1A至图2B的负载运载组件190可以使用图3A的控制器270来至少基于一些传感器数据或来自操作者的命令信号来控制至少一些推力产生装置210a、210b、220a、220b。

应当注意，上述实施方式仅出于说明目的而描述，而不是为了将本发明限制于此。相反，所提出的实施方式的多种修改和变化是可能的，因此也应被认为是本发明的一部分。

例如，图3A和图3B的负载接合系统200被示出为具有附接于箱体244的两侧上的两个推力产生装置210a、210b。然而，图3A和图3B的推力产生装置210a、210b可以以不同的方式附接。例如，推力产生装置210a、210b可以附接在箱体244的顶部或下方。

再例如，图3A的负载接合系统200的箱体244被示出为具有长方体的形状。但是，如果需要，箱体244可以具有任何形状。例如，箱体244可以是球体。

此外，可以将附加设备附接于图3A的负载接合系统200上，从而增强负载运载组件190的能力。例如，可以将担架附接于负载接合系统200的附件235上，以进行救援任务。再例如，可以将运货网附接于负载接合系统200的附件235上，以运载庞大的负载。

此外，图1A的提升机170和图1B的运货吊钩装置180被示出为包括绞盘，并且运货缆索175的第一端176可以附接于该绞盘上。然而，绞盘可以替代地是负载运载组件190的一部分，并且提升机170以及运货吊钩装置180可以适于接收绞盘。

Claims (14)

1.一种用于利用旋转机翼飞行器(100)运载负载的负载运载组件(190)，所述负载运载组件包括运货缆索(175)和负载接合系统(200)，

所述运货缆索(175)包括：

第一端(176)，其能够附接于所述旋转机翼飞行器(100)的提升机(170)或运货吊钩装置(180)中的至少一个上，以及

第二端(177)；并且

所述负载接合系统(200)包括：

第一附件(230)，其附接于所述运货缆索(175)的所述第二端(177)上，

第二附件(235)，其适于接收负载，

连接设备(240)，其将所述第一附件(230)与所述第二附件(235)连接，其中所述连接设备(240)在第一方向(z)上在所述第一附件(230)和所述第二附件(235)之间延伸，并且包括将所述第一附件(230)与所述第二附件(235)连接的梁架(242)，其中所述连接设备(240)还包括附接于所述梁架(242)上的箱体(244)，并且其中所述梁架(242)限定所述第一方向(z)并且适于将所述负载的重量从所述第二附件(235)传递到所述第一附件(230)，

至少两个第一推力产生装置(210a、210b)，其附接于所述连接设备(240)上，并在与所述第一方向(z)正交的第二方向(x)上产生推力，以及

至少两个第二推力产生装置(220a、220b)，其附接于所述连接设备(240)上，并在与所述第一方向(z)和所述第二方向(x)正交的第三方向(y)上产生推力。

2.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其中，所述运货缆索(175)被设置为使所述负载接合系统(200)在所述第一方向(z)上移动。

3.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其中，所述至少两个第一推力产生装置(210a、210b)适于使所述负载接合系统(200)在所述第二方向(x)上移动并且能够实现围绕由所述第一方向(z)限定的轴线的旋转运动。

4.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其中，所述至少两个第二推力产生装置(220a、220b)适于使所述负载接合系统(200)在所述第三方向(y)上移动。

5.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其中，所述至少两个第一推力产生装置(210a、210b)包括旋转叶片。

6.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其中，所述至少两个第二推力产生装置(220a、220b)包括旋转叶片。

7.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其中，所述至少两个第一推力产生装置(210a、210b)在所述箱体(244)的相对两侧上在所述第三方向(y)上附接于所述连接设备(240)上，并且其中所述至少两个第二推力产生装置(220a、220b)在所述箱体(244)的设置有所述第二附件(235)的同一侧上附接于所述连接设备(240)上。

8.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其中，所述第一附件还包括：

旋转体(232)，其被设置为使所述箱体(244)能够围绕由所述第一方向(z)限定的轴线相对于所述运货缆索(175)进行旋转运动。

9.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其还包括：

多个传感器(250)，其附接于所述连接设备(240)上，并生成关于所述负载接合系统(200)的状态的传感器数据，其中所述传感器数据与所述负载接合系统(200)的运动变化、围绕由所述第一方向(z)限定的轴线的旋转、围绕由所述第二方向(x)限定的第一附加轴线的旋转或围绕由所述第三方向(y)限定的第二附加轴线的旋转中的至少一项相关联。

10.根据权利要求9所述的负载运载组件(190)，其中，所述多个传感器(250)还包括：

摄像机(252)，其附接于所述连接设备(240)上，并生成视频馈送形式的传感器数据。

11.根据权利要求9所述的负载运载组件(190)，其还包括：

通信装置(260)，其附接于所述连接设备(240)上，联接至所述多个传感器(250)中的至少一些传感器，并适于将来自所述多个传感器(250)中的所述至少一些传感器的所述传感器数据中的至少一部分发送给操作者并接收来自所述操作者的命令信号。

12.根据权利要求11所述的负载运载组件(190)，其还包括：

控制器(270)，其附接于所述连接设备(240)上，并至少基于所述传感器数据中的一些或来自所述操作者的命令信号来控制所述至少两个第一推力产生装置(210a、210b)和所述至少两个第二推力产生装置(220a、220b)。

13.根据权利要求1所述的负载运载组件(190)，其还包括：

附接于所述连接设备(240)上的电池(246)或联接至所述运货缆索(175)的电力线束(179)中的至少一个，其中电池(246)或电力线束(179)中的至少一个向所述至少两个第一推力产生装置(210a、210b)供电。

14.一种用于操作根据权利要求1所述的负载运载组件的方法(300)，其包括：

使用(310)多个传感器生成关于负载接合系统的状态的传感器数据，所述负载接合系统经由运货缆索以及提升机或运货吊钩装置中的至少一个附接于所述旋转机翼飞行器上，其中所述传感器数据与所述负载接合系统的运动变化、围绕由第一方向(z)限定的第一轴线的旋转、围绕由第二方向(x)限定的第二轴线的旋转或围绕由第三方向(y)限定的第三轴线的旋转中的至少一项相关联，其中所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向彼此正交；

通过通信装置接收(320)来自操作者的命令信号；以及

使用(330)控制器至少基于所述传感器数据中的一些或来自所述操作者的命令信号来控制至少两个第一推力产生装置和至少两个第二推力产生装置中的至少一些。