KR20200002265U

KR20200002265U - 현수된 화물 안정 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR20200002265U
Application number: KR2020197000074U
Authority: KR
Inventors: 데릭 시코라; 칼렙 비. 카; 로건 굿리치
Original assignee: 비타 인클리나타 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-10-15
Also published as: BR112019021673B1; MY196348A; JP7162908B2; JP2022188249A; EP3749604A1; AU2021221455A1; ES1241974U; PT2019156782Y; BR112019021673A2; AU2019217244B2; PL128562U1; JP7478474B2; DK201900074Y3; AU2021221455B2; DK201900074Z6; DK201900074U1; US10479503B2; CZ34514U1; PE20191527Z; CN214003829U

Abstract

현수된 화물들의 스윙 모션들을 안정화하기 위한 화물 안정 시스템들 및 방법들이 제공된다. 화물 안정 시스템들은 외부 화물의 측방향 모션 및 회전 모션을 상쇄시키고 제어하기 위해 스러스트를 채용하는 완전히 자동화된, 자가-동력 디바이스를 포함한다. 디바이스는 화물, 케이블, 또는 붐 상의 일시적인 설비이고, 디바이스가 현수되는 플랫폼에 대한 애그노스틱이다.

Description

현수된 화물 안정 시스템들 및 방법들

본 출원은 Derek Sikora 및 Jonathan Chung이 발명자들로서 명명된 2018년 2월 8일에 출원되고, 명칭이 “SUSPENDED LOAD STABILITY SYSTEM THROUGH SELF POWERED AUTOMATED ELECTRIC DUCT FAN CONTROL”인 미국 특허 가출원 번호 제 62/627,920 호, 및 Caleb Carr, Derek Sikora, 및 Logan Goodrich가 발명자들로서 명명된 2018년 11월 8일 출원되고 명칭이 “LOAD STABILITY SYSTEM FOR SUSPENDED LOAD CHAOTIC MOTION”인 미국 특허 가출원 번호 제 62/757,414 호의 우선권을 주장한다. 상기 언급된 출원들은 전체가 모든 목적들을 위해 본 명세서에 참조로서 인용된다. 본 명세서와 함께 제출된 출원 데이터 시트는 본 출원의 일부를 형성하고, 참조되는 모든 우선권 문헌들은 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된다.

본 개시는 현수된 (suspended) 화물들을 제어하기 위한 개선된 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

구조 헬리콥터들은 해상 또는 지상의 부상당하거나 고립된 환자들에게 신속한 접근이 가능하다. 몇번이든, 환자들이 부상당하거나 의료상 응급 상황을 가져, 고비용의 헬리콥터 승강 작전 (hoisting operation) 의 사용을 허가하도록 지방 당국 또는 연방 당국에 권한을 준다. 그러나, 이들 작전들 동안, 추출물들을 승강하는 것은 구조 승강장치 (hoist) 로 하여금 스핀 (spin) 하고 앞뒤로 스윙하게 하는 바람 및 다른 외부 요인들을 겪는다. 이 스윙은 이 임무를 복잡하게 만들고, 의료상 치료의 지연을 유발하고, 구조자들 및 구조 대상자들 모두의 사망을 야기한다.

최신 헬리콥터 승강, 구조, 및 슬링 화물 (sling load) 작전들에서, 가까운 작전, 보다 중요하게, 관련된 사람을 위험에 빠뜨리는, 현수된 사람 또는 장비의 불안정한, 위험한 모션이 있다. 관찰된 모션은 힌지 피봇 지점 (hinge pivot point) 을 중심으로 회전하는, 측방향 또는 원뿔형 진자와 비슷하다. 승강장치 시스템 조작성의 임무에 필수적인 속성: 슬링된 (slung) 케이블 모션의 신뢰할 수 있는 안정성이 해결되지 않은 채 남는다. 제어되지 않은 케이블 모션은 생명을 위험에 빠뜨리고, 임무 성공을 위태롭게 하고, 환경적 요인들로 인한 임무 기회들을 희생시키고, 작전 비용들을 급격하게 상승시킨다.

도 1은 헬리콥터로부터 현수되고 현수된 화물 안정 시스템 (“LSS: load stability system”) 에 의해 안정화된 스윙하는 화물을 개략적으로 예시한다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 박스형 하우징을 갖는 현수된 화물 안정 시스템의 등측도를 예시한다.
도 2b는 일 실시예에 따른, 육각형 중심 모듈 및 2 개의 추진 암들을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템의 정면도를 예시한다.
도 3은 일 실시예에 따른, 구조적 특징들을 도시하는 현수된 화물 안정 시스템의 절단 사시도를 예시한다.
도 4a 내지 도 4c는 일 실시예에 따른, 공기역학 하우징을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템의 사시도, 정면도, 및 측면도를 예시한다.
도 5는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 중앙 구조 부재를 예시한다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른, 화물을 부착하기 위해 중앙 구조 부재에 연결되는 2 개의 교번하는 슬리브들을 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른, 화물을 부착하기 위해 2 개의 교번하는 슬리브들 각각에 부착된 중앙 구조 부재를 예시한다.
도 8은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 구조적 뼈대의 사시도를 예시한다.
도 9는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 구조적 뼈대에 장착된 컴포넌트들의 사시도를 예시한다.
도 10은 일 실시예에 따른, 구조적 뼈대에 장착된 현수된 화물 안정 시스템의 컴포넌트들의 사시도를 예시한다.
도 11a는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 대안적인 중심 모듈 설계의 사시도를 예시한다.
도 11b는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 또 다른 대안적인 중심 모듈 설계의 정면도를 예시한다.
도 12a는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템에서 사용하도록 구성된 스러스터 (thruster) 의 사시도를 예시한다.
도 12b는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 2-스러스터 추진 암의 사시도를 예시한다.
도 12c는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 2-스러스터 추진 암의 지지 부재의 사시도를 예시한다.
도 12d는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 또 다른 2-스러스터 추진 암의 등측도를 예시한다.
도 13a 내지 도 13c는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 구조적 뼈대에 장착된 스러스터들의 사시도, 정면도, 측면도를 예시한다.
도 14는 일 실시예에 따른, 공기역학 하우징 상에 장착된 센서들을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템의 사시도를 예시한다.
도 15는 일 실시예에 따른, 원격 인터페이스를 포함하는 현수된 화물 안정 시스템의 동작가능한 컴포넌트들을 개략적으로 예시한다.
도 16은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 원격 위치 유닛또는 타깃 노드의 사시도를 예시한다.
도 17은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템을 위한 충전 스테이션의 사시도를 예시한다.
도 18은 일 실시예에 따른, 복수의 모드들 또는 명령 상태들을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템의 동작가능한 루틴을 예시한다.
도 19는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 판단 및 제어 루틴을 예시한다.
도 20a는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 외부 상태 표시 등들을 갖는 상단 케이블 링의 사시도를 예시한다.
도 20b는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 상단 표시 등들의 평면도를 예시한다.
도 21은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템을 위한 제어 인터페이스의 스크린샷을 예시한다.
도 22는 스윙하는 화물의 모션 및 현수된 화물 안정 시스템에 의해 안정화된 화물의 모션을 플롯팅하는 그래프를 예시한다.

스윙하는 화물 거동을 제어하기 위한 일반적인 접근 방법은 기체 (airframe) 상에서 대책을 설치하거나 기체 자체를 조작하는 것이다. Sky 크레인과 같은 일부 기체들은, 화물의 동요 (sway) 를 완화시키기 위해 선실 밑에 설치된 레일 시스템을 갖는다. 가장 많이 제안된 접근방법들은 항공기의 안정성 증대 시스템 상에 자동화된 대항 알고리즘을 설치하는 것을 수반한다. 실제로, 추출 동안 헬리콥터 내에 남아 있는 기장은 선실로부터 케이블을 밀고 당김으로써 케이블을 조작하려는 시도, 제한된 효과를 갖는 노력을 한다. 모든 이들 조치는 불충분한 것으로 증명되었다.

다양한 실시예들에서, 본 명세서에 더 기술된 바와 같이, 자율형, 무인 현수된 화물 안정성 제어 시스템이 이 문제를 해결한다. 본 개시의 화물 안정 시스템 (“LSS”은 화물의 위치에서 또는 근방에서 고성능 “DFs” (electric ducted fans) 와 같은 스러스터들로부터 대항력을 부가함으로써 현수된 화물 모션을 상쇄시킨다. 결과적으로, LSS는 파일럿 및 승무원의 현수된 화물 안정성 책임들을 완전히 없애줌으로써 임무 안전성을 향상시킨다. 더욱이, 이러한 작전들의 성능 인벨롭은 항공기 모션과 별도로, 화물 위치를 동적으로 제어하도록 LSS의 능력을 통합함으로써 상승된다.

LSS는 승강 시스템 (즉, 헬리콥터) 과 외부 화물 사이의 케이블 자체에 자가-동력, 자동화된, 탈착가능 시스템을 통해 현수된 화물의 모션을 제어한다. 시스템은 화물을 안정화하기 위해 필요한 비행 역학을 독립적으로 결정하기 때문에, 화물이 현수되는 플랫폼에 대한 애그노스틱 (agnostic) 이다 (예를 들어, 헬리콥터 “ownship”의 특성들). 이는 항공기 유형과 무관하게 시스템의 광범위한 채택을 허용하고, 비용을 저감시키고 해결 위험들을 완화시킨다.

화물 안정 시스템은 헬리콥터 “SAR” (search and rescue) 및 슬링 화물 동작들, 산불 헬리콥터들, 석유 굴착장치 (Oil Rigs) 상의 크레인 동작들, 해군 지원 함정들, 건축물 기반 슬링 화물 동작들 (construction based sling load operations), 심해 드릴링 용도, 우주선 제어, 및 민간 소방활동에 이점들을 제공할 수 있다.

도면들에 예시된 바와 같은 실시예들의 기술에 대한 참조가 이제 상세하게 이루어진다. 실시예들이 도면들 및 관련된 기술들과 함께 기술되었지만, 본 명세서에 개시된 실시예들로 범위를 제한할 의도는 없다. 반대로, 모든 대체물들, 수정들 및 등가물들을 커버할 의도가 있다. 대안적인 실시예들에서, 부가적인 디바이스들, 또는 예시된 디바이스들의 조합들이 본 명세서에 개시된 실시예들의 범위를 제한하지 않고 부가되거나 결합될 수도 있다. 예를 들어, 이하에 진술된 실시예들은 헬리콥터 슬링 화물 또는 탐색 및 구조 작전의 맥락에서 주로 기술되었다. 그러나, 이들 실시예들은 예시적인 예들이고 임의의 특정한 애플리케이션 또는 플랫폼으로 개시된 기술을 조금도 제한하지 않는다.

구들 “일 실시예에서” “다양한 실시예들에서” “일부 실시예들에서” 등은 반복적으로 사용된다. 이러한 구들은 동일한 실시예를 참조할 필요는 없다. 용어들 “포함하는 (comprising)”, “갖는 (having)”, 및 “포함하는 (including)”은 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 동의어이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, 단수 형태들 “a”, “an”, 및 “the”는 내용이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시대상들을 포함한다. 용어 “또는”은 내용이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 일반적으로 “및/또는” 을 포함하는 의미로 채용되었다는 것을 또한 주의해야 한다.

도 1은 헬리콥터 (140) 으로부터 현수되고 현수된 화물 안정 시스템 (“LSS” (110) 에 의해 안정화된 스윙하는 화물을 개략적으로 예시한다. 헬리콥터 “ownship”플랫폼 (140) 은 지점 (130) 으로부터 케이블 (120) 상에 사람을 현수한다. LSS (110) 를 사용하지 않으면, 케이블 및 현수된 사람은 측방향으로 그리고/또는 원뿔형 모션으로 스윙 (150) 하기 쉽다. LSS (110) 를 사용하면, 격렬한 스윙이 상쇄되고 제거되어, 사람이 목표된 지점 또는 관심 있는 위치 (160) 로 인도될 수 있다.

LSS는 다양한 형태 요인들을 취할 수 있다. 도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 3, 및 도 4a 내지 도 4c는 몇몇 상이한 구성들 및 하우징 설계들을 예시한다. 예시된 시스템들 각각은 2 쌍의 일방향 (unidirectional) 스러스터들을 채용한다. 다른 실시예들에서, 화물 안정 시스템은 상이한 수들 또는 상이한 구성들의 양방향 (bidirectional) 스러스터들을 채용할 수 있다. 그러나, 예시적인 실시예들을 기술하기 위해 이러한 구현예 상세들을 도시할 필요는 없다.

도 2a는 일 실시예에 따른, 박스형 하우징을 갖는 현수된 화물 안정 시스템 (210) 의 등측도 (200) 를 예시한다. 시스템 (210) 은 스러스터들, 케이블 및 화물 부속품들, 그리고 충전 노드들에만 개방된 액세스를 허용하는 박스-형 인클로저 (enclosure) 내에 완전히 둘러싸인다. 직사각형 하우징의 시스템 (210) 이 공기역학을 위해 특정되지 않지만, 다른 디자인들보다 큰 용적 볼륨을 담고 보호할 수도 있다. 보다 큰 유용한 내부 볼륨은 시스템 (210) 으로 하여금 보다 강력한 스러스터들 및/또는 재충전 또는 재급유 전에 보다 긴 동작가능한 용량을 제공하게 하는, 보다 큰 에너지 용량 (예를 들어, 보다 많은 수의 배터리들 또는 다른 전력 공급부 수단) 을 허용할 수도 있다.

도 2b는 일 실시예에 따른, 육각형 중심 모듈 및 2 개의 추진 암들을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템 (260) 의 정면도 (250) 를 예시한다. 시스템 (260) 은 도 2a의 시스템 (210) 과 비교하여 개선된 공기역학 프로파일을 제공한다. 시스템 (260) 은 또한 2 개의 추진 암들로 하여금 제거가능하게 함으로써, 보다 컴팩트한 저장 또는 적하 및 보다 용이한 유지보수를 제안한다. 이하의 도 11b는 추진 암들이 제거된 시스템 (260) 을 예시하고, 그리고 도 12a 내지 도 12c 제거가능한 추진 암들을 예시한다.

도 3은 일 실시예에 따른, 구조적 특징들을 도시하는 현수된 화물 안정 시스템 (310) 의 절단 사시도 (300) 를 예시한다. 시스템 (310) 은 내부 골격 (skeleton) 및 외부 쉘 (shell) 로 이루어진다. 외부 쉘은 내부 골격을 둘러싸고, 탄소 섬유와 같은 경량의 재료이다. 골격은 경량의 머시닝된 합금으로 이루어진다. 하우징의 절단 또는 투시도 (300) 는 다양한 내부 컴포넌트들 및 구조적 엘리먼트들을 도시한다. 구조적 엘리먼트들은 수평 구조적 박스 빔 위 및 아래에 EDF 스러스터들을 지지하는 C-형상 암에 연결되는 수평 구조적 박스 빔을 포함한다. C-형상 암들의 최상단에는 도 14를 참조하여 이하에 논의되는 것과 유사한, 원형 센서들이 있다. 또한 EDF 스러스터들에 전력을 공급하기 위해 부착된 전력 케이블들을 갖는 어두운 직사각형 형상의 배터리가 두드러지게 보인다.

다양한 실시예들에서, LSS는 기내 (on-board) 및 원격 전력의 조합으로 전력 공급될 수도 있다. 많은 환경들에서, LSS에 대한 모든 전력은 기내에 담기고, 외부 전원들 또는 전달 수단의 이용가능성에 의존하지 않고 완전히 자율형 동작을 가능하게 한다. 일부 상황들에서, LSS가 현수되는, 헬리콥터 또는 크레인과 같은 플랫폼은 슬링된 케이블 아래로 연장하는 라인을 통해 LSS로 LSS 전력을 제공할 수 있다. 일부 다른 상황들에서, 플랫폼은 간헐적인 사용을 위해 기내에 보다 작은 전력 공급부 또는 예비 전력을 반송하는, LSS에 전력을 제공할 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 일 실시예에 따른, 공기역학 하우징 (420) 을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템 (410) 의 사시도, 정면도, 및 측면도를 예시한다. 도 4a는 사시도 (400) 를 예시하고, 도 4b는 정면도 (450) 를 예시하고, 그리고 도 4c는 측면도 (475) 를 예시한다.

하우징 (420) 은 금속, 플라스틱, 유리 섬유-강화 플라스틱, 또는 탄소 섬유와 같은 임의의 적합한 재료로 형성될 수도 있다. 예시된 하우징 (420) 의 슬림한 프로파일 및 공기역학 프로파일은 최소의 바람 저항, 짧은 중앙 빔 거리, 스러스터들에 대한 개선된 효율, 장애물들로부터 보호하거나 장애물들을 우회하기 충분한 예상, 및 LSS의 유지보수를 위해 용이한 액세스를 제공한다. 하우징은 시일링된 해치 (sealed hatch) 또는 하나 이상의 제거가능한 패널들을 통해, LSS의 내부 공간 내로의 액세스가 허용될 수도 있어, 유지보수 및 검사를 가능하게 한다.

LSS (410) 의 부가적인 특징들 및 구성은 이하의 도면들에 기술된다.

도 5 도면 (500) 은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템 (410) 의 중앙 구조 부재 (510) 를 예시한다. 중앙 구조 부재 (510) 는 화물을 반송하는 메인 인장 빔으로서 작용한다. 따라서, 중앙 구조 부재 (510) 이 부착되는 케이블은 LSS에 의해 안정화될 화물을 지탱하기 충분할만큼 강하게 구성되어야 한다. 다양한 실시예들에서, 메인 빔 중앙 구조 부재 (510) 는 요구되는 강도 및 직면할 것으로 예상되는 하중의 유형들에 따라, 알루미늄, 강철 (steel), 또는 탄소 섬유-강화 플라스틱으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 탄소 섬유가 비-등방성 재료이고 인장 하중 외에, 슬링 화물들이 축을 벗어날 (off-axis) 수도 있는 신속하고, 강한 임펄스들 (impulses) 을 생성할 수 있기 때문에, 알루미늄 또는 강철이 이 적용예에 보다 적합할 것이다.

중앙 구조 부재 (510) 의 상단부에 승강장치 링 (520) 이 있다. 승강장치 링 (520) 은 중앙 구조 부재 (510) 의 일부로서 완전한 단일 유닛으로 머시닝될 수 있거나, 중앙 구조 부재 (510) 의 상단부에 또한 볼트로 연결될 수 있다. 승강장치 링 (520) 은 LSS의 중앙 구조 부재 (510) 로 하여금 화물을 현수하기 위한 객체, 예를 들어, 케이블, 와이어, 또는 로프에 부착되게 한다. 예를 들어, 승강장치 링 (520) 은 크레인, 붐, 헬리콥터, 또는 다른 리프팅 장치로부터 승강장치 스트랩 또는 케이블의 단부에 후킹 (hook) 될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 승강장치 링은 후크 또는 적절한 다른 부착 메커니즘이다.

회전 베어링 (530) 이 승강장치 링 (520) 으로 하여금 화물 아래에서 자유롭게 스핀하게 한다. 회전 베어링 (530) 은 예를 들어, 볼 베어링 인터페이스를 포함할 수도 있다. 승강장치 링 (520) 상의 회전 베어링 (530) 은 LSS 및 외부 화물로부터 승강 케이블의 트위스트 또는 감김 (wind-up) 으로부터 회전 에너지를 디커플링한다. 이는 LSS로 하여금 LSS가 화물을 안정화하기 위해 필요한 모든 방향으로 스스로 배향될 수 있도록 (예를 들어, 방위를 유지하거나 변화시키는) 케이블의 어떠한 트위스트에도 영향을 받지 않고 리프팅 케이블 아래에서 터닝하게 (turn) 한다. 이는 또한 케이블로부터의 트위스트 모먼트들 (twisting moments) 이 화물에 인가되는 것을 감소시킨다.

예시된 실시예에서, 중앙 구조 부재 (510) 의 하단부에 도 6a 및 도 6b 및 도 7a 및 도 7b를 참조하여 이하에 예시된 바와 같이, 하나 이상의 상이한 슬리브 옵션들을 부착하기 위한 볼트 홀들과 같은 부착 수단 (540) 이 구비된다.

일부 실시예들에서, 케이블이 후킹되는 중앙 구조 부재 대신, 화물 안정 시스템은 케이블에 또는 케이블 둘레에 래치하기 (latch) 위한 케이블 부착 메커니즘을 제공한다. 예를 들어, 화물 안정 시스템은 케이블을 위치시키기 위한 그루브 또는 슬롯, 및 케이블을 유지하거나 패스닝하기 위한 (fastening) 레버 메커니즘을 포함할 수 있다. 케이블의 대향하는 측면들에 힘을 인가함으로써, 화물 안정 시스템은 화물 위의 케이블에 단단히 장착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 클램프-온 (clamp-on) 시스템은 단단한 표면 맞은 편에 압력을 제공하여 압력 클램프를 가능하게 하는, 휠들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 휠들은 클램핑될 때 회전할 수 있어서, 시스템으로 하여금 케이블을 올리거나 내리게 한다.

화물 안정 시스템을 케이블을 따르는 위치에 부착하기 위한 케이블 부착 메커니즘을 사용한 실시예들에서, 케이블은 화물을 직접 지지하고 LSS는 케이블의 단부와 화물의 상단부 사이에 장착되지 않는다. 그러면 LSS는 케이블 상에 지지되어, LSS가 화물의 중량을 지탱하지 않는다. 따라서, 이러한 케이블 부착 메커니즘을 채용하는 실시예들은 화물 안정 시스템 장치의 중심을 통과하는 인장 빔을 필요로 하지 않는다. 부가적인 회전 허용 엘리먼트들은 화물 안정 시스템으로 하여금 케이블에 부착된 메커니즘 둘레를 회전하는 것과 같이, 케이블 둘레를 자유롭게 회전하게 할 수도 있다.

클램프-온 케이블 부착 메커니즘은 기존의 동작하는 승강장치 시스템들 및 외부 화물 시스템들에 대한 단순한 계면을 제공하고, 화물을 현수하도록 사용될 케이블과의 직접적인 간섭을 필요로 하지 않는다.

이러한 케이블 부착 메커니즘의 구현예 상세들은 참조로서 본 명세서에 인용된, 2018년 2월 8일 출원된, 명칭이 “SUSPENDED LOAD STABILITY SYSTEM THROUGH SELF POWERED AUTOMATED ELECTRIC DUCT FAN CONTROL”인, 미국 특허 가출원 번호 제 62/627,920 호에 더 기술된다.

예시들을 다시 참조하면, 도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른, 화물을 부착하기 위해 중앙 구조 부재 (510) 에 연결되는 2 개의 대안적인 메인 빔 슬리브들을 예시한다. 도 6a는 화물 후크 (630) 및 4 개의 보우 (bow) 또는 D-링 족쇄 (640) 를 포함하는 메인 빔 슬리브 (610) 의 사시도 (600) 를 예시한다. D-링 족쇄 (640) 는 각각 메인 빔 슬리브 (610) 에 고정된 족쇄 마운트 (645) 에 장착된다. 화물 후크 (630) 는 어댑터 플레이트 (635) 에 의해 메인 빔 슬리브 (610) 에 부착된다. 화물 후크 (630) 는 버튼을 누름으로써 항공기 또는 크레인 선실의 조종석으로부터 원격으로 제어될 수 있는 하나 이상의 원격 활성화된 후크들과 같은, 자동 (예를 들어, 전자적으로) 제어된 릴리즈 후크, 또는 자동-후크일 수도 있다. 후크 또는 후크들은 피봇 지점을 중심으로 회전을 허용할 수도 있고 또는 현수된 객체의 회전을 제한할 수도 있다.

도 6b는 또한 화물 후크 (630) 및 4 개의 보우 또는 D-링 족쇄 (640) 를 포함하는 메인 빔 슬리브 (660) 의 사시도 (650) 를 예시한다. 메인 빔 슬리브 (660) 는 또한 족쇄 마운트들 (645) 이 장착되는, 슬리브 (660) 에 납땜되거나 달리 고정된, 4 개의 돌출하는 I-빔들 (670) 을 포함한다.

도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른, 화물을 부착하기 위해, 2 개의 교번하는 메인 빔 슬리브들 (610 및 660) 각각에 부착된 중앙 구조 부재 (510) 의 측면도들 (700 및 750) 을 각각 예시한다. 도 7a 및 도 7b는 중앙 구조 부재 (510) 의 상단부에서 회전 베어링 (530) 상에 장착된 승강장치 링 (520), 및 중앙 구조 부재 (510) 의 하단부의 화물 후크 (630) 를 도시한다. 예시된 실시예들에서, LSS 메인 빔은 화물 후크 (630) 에 의해 화물에 연결된다. 다양한 실시예들에서, 하단 연결부는 하단 승강장치 링 또는 예를 들어, 현재 주간 (day) 비행 동작들에서 사용된 또 다른 부착 메커니즘일 수 있다.

일부 실시예들에서, LSS는 LSS 및 현수된 화물의 모션을 커플링하는 현수된 화물들에 대한 인터페이스를 제공한다. 즉, 예시된 실시예들에서, 화물 후크 (630) 는 메인 빔 중앙 구조 부재 (510) 와 독립적으로 터닝하거나 스핀하지 않도록 구성되고; 화물은 LSS에 회전가능하게 로킹된다 (lock). 일부 실시예들에서, LSS 화물 후크 인터페이스는 LSS가 LSS 밑의 화물을 회전시킬 필요 없이 터닝할 수 있도록, 메인 빔 중앙 구조 부재 (510) 의 대향하는 단부에서 승강장치 링 (520) 의 회전 베어링 (530) 과 유사하게 회전가능한 피팅 (fitting) 을 포함한다.

도 8은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템 (410) 의 구조적 뼈대 (810) 의 사시도 (800) 를 예시한다. 선행되는 도면들과 같이, 도 8은 상단부 상의 승강장치 링 (520) 및 회전 베어링 (530); 및 하단부에 족쇄들 (640) 및 후크 어댑터 플레이트 (635) 를 포함하는 메인 빔 슬리브 (610) 를 갖는 메인 빔 중앙 구조 부재 (510) 를 도시한다. 중앙 구조 부재 (510) 에 연결된 뼈대 (810) 는 수평 익형들 (spars) (825) 을 지지하는 한 쌍의 타원형-프로파일의 립들 (820) 을 포함한다. 수평 익형들 (825) 은 중공 튜브들 (hollow tubes) 로 형성되고, 예를 들어, 탄소 섬유일 수도 있다.

수평 익형들 (825) 은 결국 립들 (820) 과 평행하게 설치된 스러스터 마운팅 립들 (830) 에 연결된다. 스러스터 마운팅 립들 (830) 은 상단부 말단 (extremity) 및 하단부 말단에 스러스터들을 뼈대 (810) 에 부착하기 위한 스러스터 부착 메커니즘 지점들 (840) 을 포함한다. 이에 더하여, 스러스터 마운팅 립들 (830) 은 배터리 트레이 (850) 내 배터리와 같은, 전력 공급부를 수용하기 위한 중앙 개구부로 구성된다.

도 9는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템 (410) 의 구조적 뼈대 (810) 에 장착된 컴포넌트들의 사시도 (900) 를 예시한다. 예시된 실시예에서, 도 8의 배터리 트레이 (850) 는 배터리 (910) 와 같은 전력 공급부로 가득찬다. 전력 공급부는 단일 전력 브릭 (power brick) 또는 LiPo (lithium-polymer) 전지들 (cells) 과 같은, 직렬 및/또는 병렬 연결된 배터리 전지들의 어레이일 수도 있다. 배터리들 (910) 은 용이한 검사를 위해 배터리 트레이 (850) 로부터 제거될 수 있다. 배터리들은 충전 독 (dock) 에 연결되는 LSS (410) 상의 노드들을 통해 LSS에 설치된 동안 (즉, 이들을 제거할 필요 없이) 충전될 수 있다. 데이터 링크는 마이크로컨트롤러 유닛 또는 프로세서로 하여금 (이로 제한되는 것은 아니지만) 전지 전압 및 실시간 전력 소실 또는 소비를 포함하는 전력 정보를 모니터링하게 한다.

이에 더하여, 보조 배터리 (920) 가 메인 빔에 부착된다. 보조 배터리 (920) 는, 예를 들어, 스러스터들이 메인 배터리들 (910) 로부터 과도한 양의 전력을 인출하더라도, 프로세서에 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다.

스러스터 제어기 (930) 는 프로세서로 하여금 스러스터들의 속도, 전력 인출, 및 스러스트를 제어하게 한다. 스러스터 제어기 (930) 는 예를 들어, “EDF”를 위한 “ESC” (electronic speed controller) 일 수도 있다. ESC는 통상적으로 적어도 3 개: 전력 공급부로, 스러스터로, 그리고 프로세서 또는 마이크로컨트롤러 또는 모두로의 연결부들을 갖는다. ESC는 전력 공급부로부터 전력을 풀링하고 (pull) 스러스터들로 푸시되어야 (push) 할 전력의 양을 제어하도록 전력을 스러스터들에 할당한다.

도 10은 일 실시예에 따른, 구조적 뼈대 (810) 에 장착된 현수된 화물 안정 시스템 (410) 의 컴포넌트들의 사시도 (1000) 를 예시한다. 프로세서 (1010) 또는 CPU (central processing unit) 가 예시된 실시예에서 뼈대 (810) 내에서 중앙에 장착된다.

프로세서 (1010) 는 신호 보드 컴퓨터 및 하나 이상의 마이크로컨트롤러 유닛들 (“MCUs”) 을 포함하는 임베딩된 시스템일 수도 있다. CPU 및 MCUs는 예를 들어, 모든 데이터 링크 접속들이 이루어지는 일반적인 블랙박스 내에 포함된다. 블랙박스는 날씨 및 다른 동작가능한 조건들과 같은 환경 및 동작가능한 요인들로부터 시스템을 보호하는, 튼튼한 플라스틱 또는 폴리머이다. 일부 실시예들에서, CPU 및 MCUs는 동일한 PCB (printed circuit board) 에 장착된다.

별도의 송신기 및 수신기, 뿐만 아니라 무선 통신을 위한 안테나를 형성할 수도 있는, 무선 송수신기 (1020) 가 또한 뼈대 (810) 내에 장착된다. 송수신기 (1020) 및/또는 무선 안테나는 또한 프로세서 (1010) 로서 동일한 PCB에 장착되거나 인쇄될 수도 있다.

도 10에 예시된 실시예에 있어서, 진로 (vector) 내비게이션 유닛 (1030) 은 “IMU” (inertial measurement unit) 를 포함한다. IMU는 프로세서 (1010) 로 관성적인 내비게이션 데이터를 제공하고, 뼈대 (810) 내에서 프로세서 (1010) 옆에 중앙에 장착된다.

화물 안정 시스템의 일부 실시예들은 모듈형이다. 예를 들어, LSS는 중심 모듈 및 스러스터들 또는 스터스터 암 어셈블리들로 분할될 수도 있다. 도 11a는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 대안적인 중심 모듈 설계 (1100) 의 사시도 (1100) 를 예시한다. LSS 중심 모듈 (1110) 은, 목표된 진로 지시된 스러스트를 달성하기 위해 최소 2 개의 LSS 스러스터 암들 (예컨대, 이하의 도 12d에 예시된 스러스터 암들), 그리고 최대 4 개로 구성될 수도 있다. 다른 LSS 실시예들과 같이, 시스템 (1110) 은 자가-동력이고 Bluetooth, Wi-Fi, 및/또는 RF (radio frequency) 송신 및 수신을 위한 통신 액세스 지점들과 완전히 무선이다.

도 11b는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템 (1160) 의 또 다른 대안적인 중심 모듈 설계의 정면도 (1150) 를 예시한다. LSS 중심 모듈 (1160) 은 긴급 셧오프 핀 (1170) 을 포함하는 긴급 셧오프 메커니즘을 포함한다. 핀 (1170) 은 라인에 연결될 수도 있다. 이어서 핀 (1170) 은 LSS의 긴급 셧다운을 유발하도록 풀링될 수 있다. 내부적으로, 중심 모듈 내에서, 핀 (1170) 이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 셧다운 핀 존재 센서가 핀 (1170) 의 위치를 센싱한다. 시스템 (1160) 은 핀 (1170) 이 존재할 때만 동작할 수 있다. 핀 (1170) 이 존재하지 않는다면, 시스템 (1160) 은 활성화되지 않을 것이다. 핀 (1170) 은 핀 홀 내로 다시 위치시킴으로써 재설치될 수 있다.

도 12a는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템에서 사용하도록 구성된 스러스터 (1210) 의 사시도 (1200) 를 예시한다. LSS는 중심 모듈에 연결된 스러스터들 (1210) 을 포함한다. 이들 스러스터들 (1210) 은 움직임을 인에이블하기 위한 방향으로 공기, 물, 또는 가스와 같은 유체를 푸시한다. 예를 들어, 스러스터 (1210) 가 회전 날개들 (rotor blades) 을 터닝하는 전기 모터를 포함하는 덕트 팬을 포함할 수 있다. 회전 날개들은 공기역학 슈라우드 (shroud) 또는 덕트 내에 포함되고 이를 통해 유체가 푸시된다. 팬의 경우, 유체는 스러스트를 유발하는, 회전 날개들을 지나 푸시된 공기이다.

이 공기는 시스템 전면의 유입구를 통해 캡처된다. 일부 실시예들에서, 스러스터 (1210) 의 날개들은 두 방향들로 스핀할 수 있어, 스러스터로 하여금 양방향이 되게 한다. 유체를 추진시키는 (propel) 다른 수단과 같이, 양방향 스러스터들은 순방향 및 후미 (aft) 방향 모두로 공기를 푸시할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 스러스터들의 케이싱 (casing) 내로 몰딩된 핀들 (fins) 이 날개 단면, 즉, 스러스터 (1210) 의 전방-후미 방향에 직교하는 최적의 진로지시된 기류를 생성하는 것을 돕는다.

도 12b는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 2-스러스터 추진 암 (1230) 의 사시도 (1225) 를 예시한다. 추진 암 (1230) 은 예를 들어, 상기 도 11b의 LSS 중심 모듈 (1160) 또는 상기 도 2b의 화물 안정 시스템 (260) 과 호환가능하다. 일부 스러스터들은 후미 대신 순방향으로 스러스트를 생성할 때 보다 효과적이다. 따라서 팬들은 추진 암 (1230) 으로 예시된 바와 같이 1차 스러스트 벡터들에 반대로 배향될 수 있다.

예시된 실시예에서, LSS는 모듈형 유닛들 내로 쪼개지는 능력을 갖는다. 스러스터들 (1210) 은 용이한 저장을 위해 암들 (1230) 로부터 연결해제될 (disconnect) 수 있고 암들 (1230) 은 중심 모듈 (1160) 로부터 연결해제될 수 있다. 예를 들어, 푸시 버튼 릴리즈 핀 및 전기적 인터페이스가 스러스터들 및 암 조합들 각각으로 하여금 중심 모듈 (1160) 로부터 릴리즈되고 연결해제되게 한다.

도 12c는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 2-스러스터 추진 암 (1260) 을 위한 지지 부재의 사시도 (1250) 를 예시한다. 예시된 지지 부재는 스러스터 (1210) 둘레에 연결되고 스러스터 (1210) 로 하여금 중심 모듈 (1260) 에 연결되게 한다. 스러스터 (1210) 둘레를 감싸는 유사한 지지 부재가 상기 도 3에 예시되었다.

도 12d는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 또 다른 2-스러스터 추진 암 (1280) 의 등측도 (1275) 를 예시한다. 추진 암 (1280) 은 예를 들어, 상기 도 11a의 LSS 중심 모듈 (1110) 과 호환된다. 추진 암 (1280) 은 저장 및 배치를 단순화하기 위해 폴딩되게 구성된다. 배치된 상태에서, 추진 암 (1280) 은 LSS 중심 모듈 (1110) 의 수평 평면과 평행하다. 이 암은 예를 들어, 수동 인터페이스, 스프링-로딩된 인터페이스, 또는 모터화된 인터페이스를 통해 0 내지 90 °로 배치될 수 있다.

도 13a 내지 도 13c는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 구조적 뼈대 내에 장착된 스러스터들의 사시도, 정면도, 및 측면도를 예시한다. 도 13a는 사시도 (1300) 를 예시하고, 도 13b는 정면도 (1350) 를 예시하고, 그리고 도 13c는 측면도 (1375) 를 예시한다. 다양한 실시예들에서, 스러스터 (1210) 는 립들 (830) 상의 스러스터 부착 메커니즘 지점들 (840) 에 연결하기 위한 메커니즘 (1320) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 스러스터들 (1210) 는 툴을 사용하지 않고 부착되고 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스러스터 (1210) 외부에, 추진 암들이 스러스터 (1210) 에 단단히 볼트 결합될 수 있는, 팬 슈라우드의 중력 중심에 대칭하는 대향하는 위치들에서 스레드된 홀들이 있다.

스러스터들은 단일 케이블로 묶인 (bundled) 일련의 와이어들에 의해 연결될 수 있다. 와이어들은 이로 제한되는 것은 아니지만, EC5와 같은 다중극 강화된 커넥터 (multipole ruggedized connector) 와 같은 커넥터로 끝난다. 암 (female) 접속 측면이 LSS 중심 모듈 상, 예를 들어, 립들 (830) 상의 스러스터 부착 메커니즘 지점들 (840) 에 있는 한편, 수 (male) 는 예를 들어, 메커니즘 (1320) 과 연관된, 스러스터 (1210) 측면 상 또는 LSS 추진 암의 단부 근방에 있다.

도 14는 일 실시예에 따른, 공기역학 하우징 (420) 상에 장착된 센서들을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템 (410) 의 사시도 (1400) 를 예시한다. LSS 센서 어레이는 관성 측정 시스템, 방위 측정 시스템, 및 절대 위치 측정 시스템을 포함할 수도 있다. 관성 측정 시스템 (“IMS”) 은 MEMS (microelectromechanical systems) 센서들일 수도 있는, 3DOF (3 degrees of freedom) 가속도계들, 자이로스코프들, 및 중력 센서들을 포함할 수도 있다. 방위 측정 시스템은 컴퍼스, 경사계, 지향성 인코더, 및 RF 상대적인 베어링 시스템과 같은 마그노미터 (magnometer) 또는 자력계를 포함할 수도 있다. 절대 위치 측정 시스템은 GPS (global positioning system) 센서들 (1430) 을 포함할 수도 있다.

센서 어레이는 근접각 센서 또는 (예를 들어, 회전하는 또는 선형) LIDAR (light detection and ranging) 시스템 (1410), 및/또는 하나 이상의 카메라들 또는 IR (infrared) 센서들과 같은, 광 센서 (1420) 를 더 포함할 수도 있다. 근접각 센서들은 지면 높이 센서들을 포함할 수도 있다. 광 센서들은 모든 방향들에서 대면하는 쉘의 모든 측면들 상에 위치될 수 있다. 광 센서들은 또한 사용자에게 시각적 정보를 제공할 수 있다. 이 정보는 LSS 프로세서에 의해, 데이터 링크 케이블 및/또는 무선 송수신기를 통해 통신된다. 근접 센서들 및 광 센서들은 시스템으로 하여금 장애물들 (예를 들어, 나무 덮개 (tree canopy) 의 일부) 을 검출하고 장애물들을 회피하도록 LSS의 방향을 변경함으로써 360 ° 경계 및 충돌 예방할 수 있게 한다. 시스템은 또한 항공기 파일럿 및 승무원에게 지면 (또는 물) 위치 데이터를 피드백할 수 있다.

부가적인 LSS 센서들은 중앙 구조 부재 (510) 상의 화물을 게이지하기 (gauge) 위한 변형 센서, 회전 인코더 또는 증분 또는 절대적일 수도 있는 스러스터 (1210) 속도 센서 및 셧다운 핀 (1170) 존재 센서를 포함할 수도 있다.

LSS는 현수 플랫폼 (예를 들어, 헬리콥터 ownship) 의 모션, LSS와 현수된 화물, 및 구조할 사람 또는 화물 목적지와 같은 관심 있는 타깃 위치를 특징화하는 것을 보조하도록 원격 위치 센서들 또는 비콘들 (beacons), 원격 계산 유닛들 (remote computational units), 또는 타깃 노드 송수신기 디바이스들을 사용할 수 있다.

LSS 프로세서 (1010) 는 목표된 시스템 응답을 산출하도록 수신된 센서 시스템 데이터에 알고리즘을 적용한다. 예를 들어, GPS 센서는 절대 위치를 개량하도록 RTK (real-time kinetic) 알고리즘들을 통해 개량될 수도 있다. 측정값들은 최단선 공간 (geodetic space) 에서 시스템의 위치 및 모션을 정확하게 특징화하도록 모든 DOF의 최적의 상태 추정치들을 산출하도록 Kalman 여과 방법들과 같은 비선형 데이터 융합 방법들을 통해 함께 융합된다.

도 15는 일 실시예에 따른, 원격 인터페이스 (1550) 를 포함하는 현수된 화물 안정 시스템 (410) 의 동작가능한 컴포넌트들을 개략적으로 예시한다. LSS 시스템 (410) 내에 위치 센서들 (1506), 방위 센서들 (1507), 관성 센서들 (1508), 근접각 센서들 (1509), 기준 위치 센서들 (1510), 및 스러스트 센서들 (1511) 을 포함할 수 있는, 센서 스위트 (1505) 이 있다. LSS 프로세싱 용량 (1520) 은 프로세서 (1010) 및 마이크로컨트롤러들을 포함한다. LSS 메모리 (1525) 는 일반적으로 “RAM” (random access memory) 및 영구적인 비일시적인 대용량 저장 디바이스, 예컨대 SSD (solid-state drive) 를 포함하고, 내비게이션 시스템들 (1526), 타깃 데이터 (1527), 및 모드 또는 명령 상태 정보 (1528) 를 포함한다. 통신 시스템들 (1530) 은 무선 송수신기 (1020) 과 같은 무선 시스템들 (1531) 및 유선 시스템들 (1532) 을 포함한다. LSS 출력부 (1515) 는 스러스터 제어기들 (930) 을 통한 스러스트 제어 (1516) 를 포함한다. 전력 관리 시스템들 (1540) 은 예를 들어, 배터리들 (910) 로부터 전력 공급을 조절하고 분산시킨다. 데이터 버스는 LSS의 다양한 내부 시스템들 및 논리적 컴포넌트들을 연결한다.

대화형 디스플레이 또는 원격 인터페이스 (1550) 는 자가-동력일 수 있고 또는 기체 내로 고정될 수 있는 계산 유닛이다. 대화형 디스플레이 (1550) 는 LSS로부터의 데이터를, 예를 들어, 무선으로 수신한다. LSS로부터의 데이터는 대화형 디스플레이 (1550) 상에 디스플레이되고; 계산 데이터는 파싱되고 (the parse) 시각적 큐 (cues) 로 변환된다. 대화형 디스플레이는 또한 이하에 논의된 바와 같이 오퍼레이터의 목표된 명령 상태들을 LSS에 전달한다.

대화형 디스플레이 또는 원격 인터페이스 (1550) 는 무선 (1571) 또는 유선 (1572) 일 수도 있는 통신 시스템들 (1570) 을 통해 LSS (410) 와 통신한다. 원격 인터페이스 (1550) 로부터 출력부 (1560) 는 스크린 (1561) 상에 디스플레이된 정보 및 오디오 큐들 (1562) 을 포함할 수도 있다. LSS를 제어하기 위한 원격 인터페이스 (1550) 로의 입력부 (1565) 는 터치스크린 (1566) 또는 조이스틱 (1567) 을 통한 명령들을 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 원격 인터페이스 (1550) 는 집합적으로 본 명세서에 기술된 기능성들을 제공하는 하나 이상의 물리적 디바이스 및/또는 논리적 디바이스를 포함할 수도 있다.

시스템의 양태들은 본 명세서에 상세히 설명된 컴퓨터 실행가능 인스트럭션들 중 하나 이상을 수행하도록 특정하게 프로그래밍되고, 구성되고, 또는 구성되는 특수화되거나 특수 목적 컴퓨팅 디바이스 또는 데이터 프로세서로 구체화될 수 있다. 시스템의 양태들은 또한 태스크들 (tasks) 또는 모듈들이 LAN (local area network), WAN (wide area network), 또는 Internet과 같은 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 프로세싱 디바이스들에 의해 수행되는, 분산 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 모듈들은 로컬 메모리 저장 디바이스 및 원격 메모리 저장 디바이스 모두에 위치될 수 있다. 도 15에 개략적으로 예시된 바와 같이, 화물 안정 시스템 (410) 및 원격 디스플레이 인터페이스 (1550) 는 유선 네트워크 또는 무선 네트워크에 의해 연결된다.

도 16은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 원격 위치 유닛 또는 타깃 노드의 사시도 (1600) 를 예시한다. 원격 위치 유닛 또는 타깃 노드는 위치의 기준으로서 LSS와 무선으로 통신하도록 구성되는 외부 센서 스위트 또는 비콘을 포함한다. LSS가 1차 센서 스위트로 간주되면, 2차 센서 스위트 위치는 케이블이 현수되는 플랫폼일 수 있고, 3차 센서 스위트 위치는 화물의 관심 있는 위치 (예를 들어, 화물을 획득하거나 전달하기 위해 위치설정하기 (positioning) 위한) 일 수 있다.

원격 위치 유닛은 LSS의 무선 송수신기 (1020) 를 통해 통신하고 위치의 기준을 제공하도록 구성된 위치의 송수신기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 원격 위치 유닛이 아래에 화물이 현수되는 헬리콥터 ownship 또는 크레인에 부착될 수 있다.

일부 실시예들에서, 원격 위치 유닛 또는 타깃 노드는 손에 피팅되기 충분하게 큰, 내구성 있는 폴리머 또는 플라스틱으로 이루어진 블랙 박스 (1610) 이다. 블랙 박스 (1610) 는 박스의 측면 또는 상단부에 외부 안테나 (1620) 를 갖는다. 원격 위치 유닛은 예를 들어, 자석들, 볼트들, 또는 임의의 다른 부착 메커니즘에 의해 헬리콥터에 부착될 수도 있다. 타깃 노드는 지면 상의 위치에 드롭 (drop) 될 수도 있고 또는 예를 들어, 구명 용구 (life preserver) 또는 다른 부유 디바이스, 구조자, 픽업될 화물, 화물이 전달될 위치, 또는 동작가능한 특정한 위치에 부착될 수도 있다.

도 17은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템을 위한 충전 스테이션의 사시도 (1700) 를 예시한다. 일부 실시예들에서, LSS는 용이성 및 편리성을 위해 기체의 고정된 위치 또는 기내의 충전 스테이션에 저장되고 충전될 수 있다. 충전 스테이션 (1710) 은 헬리콥터와 같은 머신 기내 전력과 같은 가용한 전원들 또는 생성기 전력으로부터 흐를 수 있다.

충전 스테이션 (1710) 은 도킹가능한 (dockable) 스테이션이고, LSS가 충전 스테이션 (1710) 에 연결될 수 있고 충전 스테이션 (1710) 자체 내에 위치될 수 있다는 것을 의미한다. 일부 실시예들에서, 도킹 스테이션은 시스템의 측면 각각에 하나인, 2 개의 암들 (1720) 을 갖고; LSS를 제자리에 로킹하는, 클릭 사운드가 관찰될 때까지 암들 사이에 LSS를 위치시킨다. 적절한 배치에서, 시스템의 프레임 상에 위치된 LSS 전기적 콘택트들은 충전 스테이션 내의 전기적 콘택트들과 콘택트를 형성하여; LSS의 전기 충전을 자동으로 시작한다. LSS는 충전 스테이션의 측면 상의 버튼 (1740) 의 푸시를 통해 릴리즈될 수 있다.

사용자에게 충전 상태를 보여주기 위해, 충전 시스템은 충전의 상태를 표시하는 등 (1730) 을 갖는다. 충전 스테이션 상단에, 스테이션은 동작상 필요한 전력 스위치 (1750) 를 갖는다. 그 동안, 오퍼레이터들은 또한 충전 스테이션을 턴 온/턴오프할 수 있고 휴대용 대화형 디스플레이들 (1550) 을 통해 충전 상태를 볼 수 있다.

도 18은 일 실시예에 따른, 복수의 모드들 또는 명령 상태들을 포함하는 현수된 화물 안정 시스템의 동작가능한 루틴 (1800) 을 예시한다.

블록 1805에서, 화물 안정 시스템 장치가 화물이 현수될 케이블 상에 설치된다. 시스템은 설치를 위해 전력 공급될 필요가 없다.

블록 1810에서, LSS가 시작된다. 일부 실시예들에서, 시스템은 LSS의 중심 모듈의 전면 상에 위치된 버튼을 누름으로써 초기화될 수 있다. 시스템을 초기화할 수 있는, 쉽게 액세스가능한 외부 버튼 근방에 눌리면 즉각적인 시스템 셧다운을 가능하게 하는, 또 다른 버튼이 존재할 수도 있다. 중심 모듈 상의 개시 인터페이스에 더하여, 시스템은 또한 시스템 바로 옆에 있지 않은 오퍼레이터에 의해 초기화될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 케이블의 단부 상의 구조자를 포함하는, 하나 이상의 외부 오퍼레이터들이 LSS에 무선으로 링크된 하나 이상의 대화형 디스플레이들 (1550) 상의 버튼을 누름으로써 시스템을 초기화할 수 있다.

블록 1815에서, LSS는 활성화되고, 오퍼레이터에 의해 선택된 LSS 기능적 모드들 또는 명령 상태들 중 하나의 동작 1820으로 진행한다. 시스템의 기능적 모드들 또는 명령 상태들은 다음과 같다.

유휴 모드 1821: LSS의 모든 내부 시스템들이 동작 (예를 들어, LSS는 자신의 모션을 관찰하고 교정 액션을 계산) 하지만, 스러스터들은 셧오프되거나 화물의 모션에 영향을 주는 액션 없이, 유휴 속도만을 유지한다.

상대적인 위치 vs. Ownship 유지 모드 1822: LSS는 슬링된 발단 지점 (origin) 에 대해 안정화된다. 예를 들어, LSS가 헬리콥터 아래에 화물과 함께 현수되면, LSS는 헬리콥터 바로 아래에 머무를 것이다. LSS는 ownship 모션을 국소화하고 모든 다른 현수된 화물 모션을 정밀하게 감쇠시키기 (damp) 위해 필요한 교정 동작들을 수행한다. Ownship이 저속으로 이동하면, LSS는 2 개의 엔티티들이 하나 같이 (in unison) 이동하도록 속도를 커플링할 것이다. 화물에 대한 교란 (disturbance) 시, LSS는 교란을 상쇄시키도록 교란의 방향으로 스러스트를 제공하여, 스윙을 제거한다.

위치 이동/정지 모드 1823: LSS는 고정된 위치로 안정화되어, 날씨 또는 헬리콥터의 작은 움직임들 또는 다른 현수 플랫폼의 영향을 상쇄시킨다. 이 모드는 모든 모션들을 없애는 효과를 갖는다. 오퍼레이터는 목표된 타깃 위치를 원격 인터페이스 (1550) 를 통해 LSS로 전송할 수 있다. 이는 적어도 2가지 방식들로 달성될 수 있다:

타깃 노드 위치 1824: 오퍼레이터는 목표된 하강 위치 (예를 들어, 도 1의 위치 (160)) 에 LSS 원격 위치 유닛 또는 타깃 노드 (1610) 를 위치시킬 수 있다. 타깃 노드 (1610) 는 목표된 위치를 나타내도록 LSS와 무선으로 통신할 것이고, LSS는 목표된 위치로 궤도 수정함으로써 (maneuver) 응답한다. 원격 인터페이스 (1550) UI는 두 엔티티들의 위치 정보를 수신하고 디스플레이할 것이다.

사용자-지정 위치 1825: 오퍼레이터는 지정된 위치 (예를 들어, 위도 좌표 및 경도 좌표) 를 명령된 위치로서 LSS로 전송하기 위해 원격 인터페이스 (1550) UI를 사용할 수 있다. 이어서 시스템은 현수된 화물을 목표된 위치로 안정적으로 지향시킬 것이다. 시스템은 위치 및 거리 정보에 관해 원격 인터페이스 (1550) UI로 피드백을 동시에 전송할 것이다.

위치 홀드 모드 1826: LSS는 모든 모션에 저항하고 ownship의 모션에 독립적으로 현재 위치를 유지할 것이다. 이 모드는 모든 모션을 없애는 효과를 갖는다. 이 모드는 ownship 속도, 안전 요인들, 및 물리적 제약들 각각에 조건 응답들을 갖는다.

직접 제어 모드 1827: 3DOF의 LSS의 조이스틱 동작. 오퍼레이터는 위치설정, 회전, 및 스러스터 출력 레벨을 직접적으로 제어할 수 있다. LSS가 완전히 폐루프이고 동작 동안 외부 제어를 필요로 하지 않지만, 사용자 제어를 위한 옵션이 있다.

블록 1830에서, 오퍼레이터는 동작을 완료하고 LSS를 회수한다.

블록 1835에서, 시스템은 대화형 디스플레이 상의 버튼을 누름으로써 또는 중심 모듈 자체의 버튼을 누름으로써 셧다운될 수 있다. LSS가 접을 수 있는 추진 암들을 포함한다면, 이들은 폴딩될 수 있다. 화물은 화물 후크 (630) 로부터 탈착되고, 이어서 현수된 케이블이 LSS의 상단부에서 승강장치 링 (520) 로부터 탈착된다. LSS는 자신의 충전기 또는 임의의 편리한 위치에서 채워질 수도 있다 (stow).

도 19는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 판단 및 제어 루틴 (1900) 을 예시한다. LSS는 동작들 동안 케이블의 스윙을 완화시키기 위해, 자신의 위치 및 모션을 거의 실시간으로 파악하고, 가장 목표된 시스템 응답을 결정하기 위해 계산들의 세트를 수행하고, 이어서 목표된 응답을 공기 추진 시스템 스러스터 어레이로 전송하도록 폐루프로 동작한다. 이 프로세스는 시스템에 전력이 공급되는 한 연속적이다.

LSS 상위 레벨 제어 흐름도 (1900) 가 (이로 제한되는 것은 아니지만) 가속도계, 자이로스코프, 자력계, GPS, 라이더 (lidar)/레이더 (radar), 컴퓨터 영상기 (machine vision), 및/또는 거리 측정기들을 포함하는 과도한 센서들로부터 데이터 획득과 함께 블록 1905에서 시작된다.

블록 1910에서, LSS는 자신의 위치, 방위, 모션, 및 환경을 기술하는 데이터 융합을 획득하도록 센서들로부터의 데이터를 조합한다.

센서 데이터는 융합되고 시스템의 상태의 정확한 표현을 산출하기 위해 비선형 향 (flavor) 의 Kalman 필터를 통해 LSS에 의해 필터링된다. 퍼지-튜닝된 (fuzzy-tuned) 비례적, 적분, 및 미분 피드백 제어기들을 포함하는 통상적인 폐루프 제어 방법들은 다른 실시간 시스템 식별을 가능하게 하는, 미래 전파형 Kalman 필터들을 포함하는 진보된 제어 방법들과 양방향 통신한다.

블록 1915에서, LSS는 판단 및 제어 엔진으로부터 상태 추정기로의 데이터 융합 및 피드백에 기초하여 가까운 미래 모션을 예상하도록 비선형 상태 추정기들을 사용하여 상태 추정을 수행한다.

블록 1920에서, LSS 판단 및 제어 엔진은 사용자-선택된 기능적 모드 또는 명령 상태 (1820) 에 의해 통지된, 상태 추정 (1915) 뿐만 아니라 스러스트 및 방위 맵핑 (1930) 및 출력 제어부 (1940) 로부터 부가적인 피드백을 취하고, LSS가 어떻게 이동해야 하는지 또는 힘을 행사해야 (exert) 하는지 판단한다.

시스템 알고리즘 출력이 목표된 스러스트 응답이 위상 제어를 통해 EDF로 전송될 모션 제어기들로 전송된다. 순 스러스트 출력은 인코더들을 통해 실시간으로 맵핑되고, 이어서 화물 셀들 (cells) 이 폐루프 제어를 위해 다시 호스트 및 제어기들로 전송된다.

블록 1930에서, LSS 스러스트 및 방위 맵핑은 판단된 바와 같이 이동하거나 행사하도록 스러스트를 인가하기 위해 스러스트 및 방위를 결정하도록 LSS가 어떻게 이동해야 하는지 또는 힘을 행사해야 하는지의 LSS 판단 (1920) 을 적용한다.

블록 1935에서, 팬 맵핑은 LSS의 결정된 스러스트 및 방위를 달성하기 위해, 스러스터들 (1210) 을 제어하도록 팬 맵핑을 생성하기 위해 스러스트를 인가하도록 결정된 스러스트 및 방위를 인가한다.

블록 1940에서, LSS 스러스터들 (1210) 은 명령된 제어 출력을 행사하여, 원치 않은 모션을 상쇄시키는 스러스트의 형태로 동적 응답을 구현한다.

전체 프로세스는 고-레벨 오퍼레이터 선택된 기능적 제어 모드들 외에는 무인 및 자동화된 프로세스이다. 순 출력은 현수된 화물을 안정화하기 위한 제어력이다.

상태 표시 등들은 위 및 아래로부터 LSS의 가시성 및 동작을 보조하기 위해 LSS의 다양한 표면들 상에 장착될 수도 있다. 예를 들어, LSS는 LSS의 에지들 및 방위를 식별하는, 스러스터들 근방의 LED들과 같은 외부 조명을 가질 수도 있다. 이는 험악한 날씨와 같이 어려운 조망 (viewing) 상황들에서 개선된 식별을 가능하게 한다. 동작 동안, 대화형 디스플레이 상 및 시스템 바디 자체 상 모두 시스템이 활성이라는 것을 보여주고 유용한 정보를 전달하는 LED 디스플레이 지표들이 있다.

도 20a는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 외부 상태 표시 등들을 갖는 상단 케이블 링의 사시도를 예시하고, 도 20b는 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템의 상태 표시 등들의 평면도를 예시한다. LSS 하우징의 상단 및 승강장치 링 (520) 둘레에서, 발광된 상태 지표들은 LSS로부터 오퍼레이터에게 유용한 다양한 유형들의 정보를 나타낼 수 있다.

일부 실시예들에서, 상태 표시 등 디스플레이가 LSS 신호 수신 무결성을 표시할 수 있다. LSS 프로세서 (1010) 는 신호 강도를 측정하고, 미리 결정된 문턱값들에 기초하여 이러한 강도를 나타내기 위해 광의 컬러들을 변화시킨다.

또 다른 상태 지표는 시스템이 나타내는 스러스트의 양과 방향을 나타낼 수도 있다. 일부 실시예들에서, 화살표들 (2010) 은 바깥쪽으로 향하는 가장 안쪽 화살표가 녹색이고, 그 다음이 노란색이고, 세번째가 오렌지색이고, 외측 화살표가 빨강색인, 컬러 LED들이다. LSS는 시스템이 화물을 이동시키려는 방향을 나타내기 위해 화살표 지표들 (2010) 을 발광시킬 수 있고, 시스템 출력을 도시하기 위해 화살표 컬러 계층을 사용할 수 있다. 예를 들어, 녹색 지표 (2010) 가 5% 내지 25% 시스템 출력 레벨을 나타낼 수도 있고, 노란색은 25% 내지 50%, 오렌지색은 50% 내지 75%, 그리고 빨강색은 75% 내지 100%를 나타낼 수도 있다. 고 출력 레벨은 또한 크레인 오퍼레이터 또는 항공기 파일럿과 같은 플랫폼 오퍼레이터에게 시스템 출력을 감소시키고 목표된 화물 위치설정을 위치하기 위해 화살표들 (2010) 에 의해 표시된 방향으로 이동시키도록 지표를 제공한다.

동심원 중심 링 LED들 (2020) 은 또한 녹색 내측 링, 오렌지색 중간 링, 및 빨강색 외측 링과 같은 컬러들을 포함할 수도 있다. 원형 LED 링들 (2020) 은 지면 위의 화물의 높이를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 녹색 링은 지면 위로 25 feet보다 높은 높이를 나타낼 수도 있고, 오렌지색 링은 지면 위로 25 feet 내지 10 feet의 높이를 나타낼 수도 있고, 빨강색 링은 지면 위로 10 feet보다 낮은 높이를 나타낼 수도 있다.

다양한 실시예들에서, 외부 LSS 상태 표시 등들은 LSS의 위치, LSS의 방위, 장애물들로부터의 거리, 지상 고도, 무선 송수신기의 신호 품질, LSS 프로세서의 모드 또는 명령 상태, 화물의 관성 거동, 전력 공급부의 가용 전력 또는 에너지 용량, 스러스터들의 작업 부하 또는 전력 소비, 스러스터로부터의 스러스트, LSS의 스러스트의 모션 및 방향, 및 화물을 현수하는 플랫폼을 궤도 수정하도록 오퍼레이터에게 추천된 방향 중 하나 이상을 나타내도록 구성될 수 있다.

도 21은 일 실시예에 따른, 현수된 화물 안정 시스템을 위한 제어 인터페이스의 스크린샷 (2100) 을 예시한다. 대화형 디스플레이 (1550) 는 시스템의 현재 상태에 대한 지표들 및 시스템에 대한 제어들을 디스플레이하는 스크린을 사용하여 LSS와 무선 통신하는 계산 디바이스이다. 예를 들어, 예시된 디스플레이 스크린샷은 스러스터 (1210) 각각에 대한 시간에 따른 스러스트의 그래프 (2110), 및 에너지 용량의 판독출력 (2120) 그리고 현재 팬 스러스트의 게이지들 (2130) 을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 대화형 디스플레이 (1550) 는 또한 현수하는 플랫폼 및/또는 타깃 노드의 위치에 대한 LSS 시스템의 위치를 나타낼 것이다. 대화형 디스플레이 (1550) 는 또한 화물의 관성 거동, 제안된 조치, 및 실시간 시스템의 작업 부하를 기술하는 시각적인 (적절하다면, 청각적) 지표들의 형태의 화물 상태 피드백을 제공한다.

다양한 실시예들에서, 대화형 디스플레이 (1550) 는 도 18을 참조하여 상기 기술된 바와 같이, 시스템의 상이한 기능적 모드들 또는 명령 상태들을 나타내고 선택하는 상이한 버튼들을 포함한다. 오퍼레이터가 LSS에 도달할 수 없으면, 오퍼레이터는 또한 대화형 디스플레이 (1550) 를 통해 LSS를 초기화할 수 있다. 제어 인터페이스 (2100) 는 또한 반짝이는 빨강색 “OFF” 스위치의 형태로 긴급 셧오프 메커니즘 (2140) 을 포함한다.

도 22는 스윙하는 화물의 모션 (2230) 및 현수된 화물 안정 시스템에 의해 안정화된 화물의 모션 (2240) 을 플롯팅하는 그래프 (2200) 를 예시한다. Y 축 상에서, 그래프는 이 경우에서 헬리콥터 밑에서 스윙하는 구조 수영객을 나타내는, 화물의 각도 위치 (°단위) (2210) 를 플롯팅한다. X 축 상에서, 그래프는 체중 100 kg의 완전히-준비된 구조 수영객이 보트 상으로 하강되는 동안, 소용돌이 바람으로 인한 비정상적으로 큰 교란 최초 30 ° 스윙으로부터 경과된 시간 (초 단위) (2220) 를 플롯팅한다. 수직 축으로부터 이러한 큰 스윙은 수영객, ownship 승무원, 및 보트 상의 필수 인력에게 비정상적으로 위험한 상황이다.

LSS를 사용하지 않고, 파일럿은 현수된 수영객 (2230) 의 제어를 점진적으로 회복할 것이지만, 연장된 시간 동안 계속해서 동요하고 결국 보트의 난간들에 걸리거나 부딪칠 수도 있고 데크로 떨어질 수도 있다. 반대로, LSS를 사용하면, 수영객은 ownship 밑의 잠잠한 수직 위치로 신속하게 복귀한다. LSS는 10 초 이내에 30 ° 진동하는 모션을 1 °보다 작게 약화시킨다. LSS를 이러한 작전에 통합하는 것은 헬리콥터 호버링 (hovering) 시간을 감소시키고 기장으로 하여금 수영객을 보트 상으로 안전하게 하강시키게 하고, 결국 작전의 위험 및 지속시간을 저감시킨다.

본 명세서에 기술된 화물 안정 시스템들은 측방향 동요 및 회전하는 스윙을 제거하기 위해 역학적 공기 추진 시스템을 통해 케이블에 부착된 외부 화물의 진자-형 모션을 제어한다. LSS는 현수되는 플랫폼의 유형으로 애그노스틱이다. 이는 모든 종류들의 현수된 화물들에 대한 교정 조치를 수행하기 위해 필요한 비행 역학을 특징화한다. 임의의 현수된 화물의 진자 스윙을 상쇄하는 자립형 (self-contained), 자가-동력, 폐루프 안정화 시스템으로부터 유리할 수 있는 많은 다른 적용예들 중에서, 외부 화물들, 슬링 화물들, 및 구조 승강장치 동작들에 응용할 수 있다.

특정한 실시예들이 본 명셋서에 기술되고 에시되었지만, 대안적인 구현예 및/또는 등가의 구현예가 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 도시되고 기술된 특정한 실시예들로 치환될 수도 있다는 것이 당업자에게 인식될 것이다. 예를 들어, 다양한 실시예들이 헬리콥터 ownship의 면에서 상기 기술되었지만, 다른 실시예들에서 LSS가 건설 크레인 또는 갠트리 기중기 (gantry) 아래에 채용될 수도 있다. 본 출원은 본 명세서에서 논의된 실시예들의 모든 적응 또는 변동들을 커버하도록 의도된다.

Claims

위로부터 케이블을 통해 현수된 (suspended) 화물을 안정화하기 위한 화물 안정 시스템 장치에 있어서,
중심 모듈로서,
케이블에 대한 부착 지점;
화물에 대한 부착 지점;
상기 케이블에 대한 상기 부착 지점과 상기 화물에 대한 상기 부착 지점 사이의 인장 구조 엘리먼트 (tensile structural element); 및
상기 인장 구조 엘리먼트에 연결된 스러스터 장착 구조체 (thruster mounting structure) 를 포함하는, 상기 중심 모듈;
전력 공급부;
센서 어레이로서,
관성 측정 시스템 (inertial measurement system);
방위 측정 시스템 (orientation measurement system); 및
절대 위치 측정 시스템 (absolute position measurement system) 을 포함하는, 상기 센서 어레이;
무선 송수신기;
스러스터 제어기;
상기 스러스터 장착 구조체에 연결되고 상기 스러스터 제어기에 의해 제어되는 2 개 이상의 스러스터들; 및
상기 센서 어레이, 상기 무선 송수신기, 및 상기 스러스터 제어기에 동작될 수 있게 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 센서 어레이 측정 시스템들에 기초하여 상기 화물의 모션 (motion) 을 결정하고; 그리고
상기 스러스터들을 제어함으로써 상기 화물의 상기 모션을 상쇄시키는 (counteract) 스러스트를 인가하도록 구성되는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 스러스터들은 일방향성 덕트 팬 (ducted fan) 또는 양방향성 덕트 팬을 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 스러스터들은 짝수의 스러스터들을 포함하고, 그리고 스러스터들의 쌍들이 상기 중심 모듈의 대향하는 측면들 상에 장착되는, 화물 안정 시스템 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 스러스터들은 상기 중심 모듈에 대해 고정된 방위로 장착되고, 상기 장치는 상기 중심 모듈의 대향하는 측면들 상에 장착된 상기 스러스터들의 쌍들에 의해 재지향 (reorient) 수 있고, 그리고 상기 프로세서는 상기 화물의 상기 모션을 상쇄시키는 스러스트를 인가하는 방향으로 상기 장치를 지향시키도록 더 구성되는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
스러스터 장착 메커니즘 (thruster mount mechanism) 을 더 포함하고, 상기 2 개 이상의 스러스터들은 상기 중심 모듈로부터 툴을 사용하지 않고 (toollessly) 탈착가능한, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이블에 대한 상기 부착 지점은 승강장치 링 (hoist ring) 또는 후크 중 하나 이상을 포함하고, 상기 케이블의 트위스트 또는 회전 모션이 상기 장치의 상기 방위로부터 디커플링되도록 (decoupled) 상기 케이블의 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성되는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 공급부는 하나 이상의 배터리들을 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 하나 이상의 배터리들을 충전하기 위해 그리고 상기 장치를 물리적으로 수용하고 고정하기 위해 상기 장치에 전기적으로 접속되도록 구성된 충전 스테이션을 더 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 공급부는 유선 전력 접속부를 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 중심 모듈 둘레의 하우징을 더 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 어레이 관성 측정 시스템은 적어도 하나의 가속도계 또는 자이로스코프를 포함하고, 상기 센서 어레이 방위 측정 시스템은 적어도 하나의 자력계 또는 컴퍼스를 포함하고, 그리고 상기 센서 어레이 절대 위치 측정 시스템은 GPS (Global positioning system) 센서를 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 어레이는 근접각 센서 (proximity sensor) 또는 LIDAR (light detection and ranging) 시스템, IR (infrared) 또는 광 센서, 중력 센서, 변형 센서, 회전 인코더 또는 스러스터 속도 센서, 또는 셧다운 핀 존재 센서 (shutdown pin presence sensor) 중 적어도 하나를 더 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치 외부의, 상기 케이블이 매달리는 상기 위치 또는 타깃 위치에 대해 고정되는 위치에 위치되는 원격 위치 유닛을 더 포함하고, 상기 원격 위치 유닛은 상기 무선 송수신기와 통신하고 상기 장치에 대한 위치 기준을 제공하도록 구성된 위치 송수신기를 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치의 위치, 상기 장치의 방위, 장애물들 (obstacles) 로부터의 거리, 지상 고도 (height above ground), 상기 무선 송수신기의 신호 품질, 상기 프로세서의 모드 또는 명령 상태, 상기 화물의 관성 거동, 상기 전력 공급부의 에너지 용량 또는 가용 전력, 상기 2 개 이상의 스러스터들의 작업 부하 또는 전력 소비, 상기 스러스터 각각으로부터 스러스트, 상기 장치의 스러스트의 방향 또는 모션, 및 상기 화물을 현수하는 플랫폼의 궤도를 수정하도록 오퍼레이터에게 추천된 방향 중 하나 이상을 나타내도록 구성된 외부 상태 표시 등들 (status indicator lights) 을 더 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치를 개시하거나 셧다운시키기 위한 상기 장치 상의 사용자-동작 버튼 또는 스위치 및 제거가능한 핀을 포함하는 긴급 셧다운 메커니즘을 더 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
디스플레이 프로세서, 스크린, 입력 디바이스, 및 상기 무선 송수신기와 통신하도록 구성된 디스플레이 송수신기를 포함하는, 원격 대화형 디스플레이를 더 포함하고, 상기 원격 대화형 디스플레이는,
상기 디스플레이 송수신기를 통해 상기 화물 안정 시스템 장치로부터 데이터를 무선으로 수신하고;
상기 스크린을 통해, 상기 장치의 위치, 상기 장치의 방위, 장애물들로부터의 거리, 지상 고도, 상기 무선 송수신기의 신호 품질, 상기 프로세서의 모드 또는 명령 상태, 상기 화물의 관성 거동, 상기 전력 공급부의 에너지 용량 또는 가용 전력, 상기 2 개 이상의 스러스터들의 작업 부하 또는 전력 소비, 상기 스러스터 각각으로부터 스러스트, 상기 장치의 스러스트의 방향 또는 모션, 및 상기 화물을 현수하는 플랫폼의 궤도를 수정하도록 오퍼레이터에게 추천된 방향 중 하나 이상의 지표들을 디스플레이하고; 그리고
상기 입력 디바이스를 통해, 상기 프로세서의 상기 모드 또는 명령 상태, 상기 장치에 대한 타깃 위치, 및 긴급 셧오프의 활성화 중 하나 이상을 설정하도록, 사용자 제어를 제공하도록 구성되는, 화물 안정 시스템 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 상기 현수된 화물의 진자-형 스윙 (pendulum-like swing) 을 연속해서 상쇄하는 자립형, 자가-동력, 폐루프 안정화 시스템을 포함하는, 화물 안정 시스템 장치.
화물 안정 시스템 장치 아래에 현수된 화물의 스윙을 상쇄시키도록, 케이블에 의해 현수된 자율형 화물 안정 시스템 장치에 의해 수행된 방법에 있어서, 상기 화물 안정 시스템 장치는 전력 공급부, 센서 어레이, 무선 송수신기, 프로세서, 및 2 개 이상의 스러스터들을 포함하고, 상기 방법은,
활성화 신호를 수신하는 단계;
상기 센서 어레이에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위, 및 움직임을 기술하는 정보를 획득하는 단계;
상기 화물 안정 시스템 장치의 타깃 위치를 식별하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위 및 움직임을 기술하는 상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 식별된 타깃 위치로 상기 화물 안정 시스템 장치를 이동시키기 위해 스러스트 인가 벡터를 결정하는 단계;
상기 스러스트 인가 벡터와 정렬시키도록 상기 2 개 이상의 스러스터들 중 적어도 하나를 회전시키는 단계; 및
상기 스러스트 인가 벡터와 정렬된 상기 2 개 이상의 스러스터들 중 상기 적어도 하나에 의해, 상기 화물의 상기 스윙을 상쇄하도록 스러스트를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 획득하는 단계, 상기 식별하는 단계, 상기 결정하는 단계, 상기 회전시키는 단계, 및 상기 스러스트를 인가하는 단계는 연속적으로 수행되는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 타깃 위치를 식별하는 단계는 모드 또는 명령 상태에 기초하고, 그리고 상기 활성화 신호를 수신하는 단계는, 상기 무선 송수신기에 의해,
상기 케이블이 매달리는 고정된 지점 또는 이동하는 지점에 상대적으로 위치를 유지하는 단계;
현재 위치를 홀딩하는 (holding) 단계;
지정된 좌표 위치 또는 상기 지정된 좌표 위치 위의 지점으로 이동하는 단계; 및
상기 현수된 화물에 연결되지 않은 외부 타깃을 따라가는 단계 중 하나를 포함하는, 상기 모드 또는 명령 상태의 사용자 선택을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 화물 안정 시스템 장치 상 또는 상기 무선 송수신기와 무선 통신하는 원격 대화형 디스플레이 상의 하나 이상의 외부 상태 표시 등들에 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 현재 모드 또는 명령 상태의 지표를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 스러스터들은 상기 화물 안정 시스템 장치에 상대적으로 고정된 방위로 장착되고, 그리고 상기 스러스트 인가 벡터와 정렬되도록 상기 2 개 이상의 스러스터들 중 적어도 하나를 회전시키는 상기 단계는 상기 화물 안정 시스템 장치을 회전시키는 단계를 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 프로세서에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위, 및 움직임을 기술하는 상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 식별된 타깃 위치로 상기 화물 안정 시스템 장치를 이동시키도록 스러스트 인가 벡터를 결정하는 단계는 상기 화물 안정 시스템 장치의 가까운 미래 모션을 예상하도록 (project) 비선형 상태 추정기를 사용하는 단계 및 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 예상된 가까운 미래 모션에 대한 동적 스러스트 응답을 산출하는 단계를 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 센서 어레이에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 예상된 움직임 또는 잠재적 움직임 경로의 장애물을 기술하는 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고; 그리고
상기 프로세서에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위, 및 움직임을 기술하는 상기 획득된 정보에 기초하여 상기 식별된 타깃 위치로 상기 화물 안정 시스템 장치를 이동시키기 위해 스러스트 인가 벡터를 결정하는 단계는 상기 장애물이 없이 상기 화물 안정 시스템 장치 및 상기 화물을 조종하기 위해 조정된 벡터를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 획득하는 단계, 상기 식별하는 단계, 상기 결정하는 단계, 상기 회전시키는 단계, 및 상기 스러스트를 인가하는 단계는 상기 화물 안정 시스템 장치로 하여금 진자 스윙 및 원뿔형 진자 스윙 중 하나 또는 모두를 포함하는 상기 화물의 상기 스윙을 자율적으로 상쇄시키게 하는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 화물 안정 시스템 장치가 상기 케이블이 현수되는 상기 플랫폼을 제어하지 않도록, 상기 화물 안정 시스템 장치는 상기 케이블이 현수되는 플랫폼의 애그노스틱 (agnostic) 인, 방법.
인스트럭션들이 저장되는 비일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 전력 공급부, 센서 어레이, 무선 송수신기, 및 2 개 이상의 스러스터들을 포함하고 케이블에 의해 현수되는 자율형 화물 안정 시스템 장치 내 프로세서에 의해 실행될 때:
활성화 신호를 수신하는 단계로서, 상기 활성화 신호는 상기 케이블이 매달리는 고정된 지점 또는 이동하는 지점에 상대적으로 위치를 유지하는 단계;
현재 위치를 홀딩하는 단계;
지정된 좌표 위치 또는 상기 지정된 좌표 위치 위의 지점으로 이동하는 단계; 및
상기 현수된 화물에 연결되지 않은 외부 타깃을 따라가는 단계 중 하나를 포함하는, 상기 모드 또는 명령 상태의 사용자 선택을 포함하는, 상기 활성화 신호를 수신하는 단계;
상기 센서 어레이에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위, 및 움직임을 기술하는 정보를 획득하는 단계;
상기 화물 안정 시스템 장치의 타깃 위치를 식별하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위 및 움직임을 기술하는 상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 식별된 타깃 위치로 상기 화물 안정 시스템 장치를 이동시키기 위해 스러스트 인가 벡터를 결정하는 단계;
상기 스러스트 인가 벡터와 정렬시키도록 상기 2 개 이상의 스러스터들 중 적어도 하나를 회전시키는 단계; 및
상기 스러스트 인가 벡터와 정렬된 상기 2 개 이상의 스러스터들 중 상기 적어도 하나에 의해, 상기 화물의 상기 스윙을 상쇄하도록 스러스트를 인가하는 단계에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치 아래 현수된 화물의 스윙을 상쇄하기 위해 상기 화물 안정 시스템 장치를 제어하도록 상기 프로세서를 구성하는, 비일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
제 27 항에 있어서,
상기 획득하는 단계, 상기 식별하는 단계, 상기 결정하는 단계, 상기 회전시키는 단계, 및 상기 스러스트를 인가하는 단계는 상기 화물 안정 시스템 장치로 하여금 진자 스윙 및 원뿔형 진자 스윙 중 하나 또는 모두를 포함하는 상기 화물의 상기 스윙을 자율적으로 상쇄시키게 하는, 비일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
현수된 화물의 스윙을 상쇄시키는 방법에 있어서,
상기 화물을 현수하기 위한 케이블에 화물 안정 시스템 장치를 부착하는 단계, 상기 화물 안정 시스템 장치는 전력 공급부, 센서 어레이, 무선 송수신기, 프로세서, 및 2 개 이상의 스러스터들을 포함하는, 상기 부착 단계;
상기 화물 안정 시스템 장치의 모드 또는 명령 상태를 활성화하는 단계로서,
상기 케이블이 매달리는 고정된 지점 또는 이동하는 지점에 상대적으로 위치를 유지하는 단계,
현재 위치를 홀딩하는 단계,
지정된 좌표 위치 또는 상기 지정된 좌표 위치 위의 지점으로 이동하는 단계, 및
상기 현수된 화물에 연결되지 않은 외부 타깃을 따라가는 단계 중 하나를 포함하는, 상기 모드 또는 명령 상태를 활성화하는 단계; 및
상기 화물 안정 시스템 장치가 진자 스윙 및 원뿔형 진자 스윙 중 하나 또는 모두를 포함하는 상기 현수된 화물의 상기 스윙을 자율적으로 상쇄시키도록, 상기 현수된 화물의 상기 스윙을 유발하는 단계를 포함하는, 현수된 화물의 스윙을 상쇄시키는 방법.
제 29 항에 있어서,
상기 화물 안정 시스템 장치는 자율적으로:
상기 센서 어레이에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위, 및 움직임을 기술하는 정보를 획득하고;
상기 모드 또는 명령 상태에 기초하여, 상기 화물 안정 시스템 장치의 타깃 위치를 식별하고;
상기 프로세서에 의해, 상기 화물 안정 시스템 장치의 상기 위치, 방위, 및 움직임을 기술하는 상기 획득된 정보에 기초하여, 상기 식별된 타깃 위치로 상기 화물 안정 시스템 장치를 이동시키기 위한 스러스트 인가 벡터를 결정하고;
상기 스러스트 인가 벡터와 정렬하도록 상기 2 개 이상의 스러스터들 중 적어도 하나를 회전시키고; 그리고
상기 스러스트 인가 벡터와 정렬된 상기 2 개 이상의 스러스터들 중 상기 적어도 하나에 의해, 상기 화물의 상기 스윙을 상쇄시키도록 스러스트를 인가하는, 현수된 화물의 스윙을 상쇄시키는 방법.