TW202014218A - 對於防墜設備之改善 - Google Patents

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TW202014218A
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馬修 詹姆士 布萊克福德
麥可 安東尼 伯拉斯
羅納德 唐納德 傑斯米
尼丞 班 蓋爾 恩古葉
彼德 勞威爾 歐森
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美商3M新設資產公司
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Abstract

提供防墜設備(諸如一自回縮式救生索(self-retracting lifeline,SRL))，其包括使SRL能夠判定工人位置及工人在其上工作的一表面之一映射的特徵。亦提供一種SRL，其具有一救生索、至少一感測器、及一運算裝置，該救生索具有用於連接至一使用者之一遠端，該至少一感測器經調適以判定該救生索中的張力，該運算裝置包含一處理器及一記憶體。

Description

對於防墜設備之改善
本揭露係關於各種類型的個人防護設備之改善，且具體係關於防墜設備。
在高處工作的人們，特別是出自職業需要而在高處工作的人們，一般使用防墜設備以減輕墜落的潛在影響。例如，工人可配戴附接至自回縮式救生索(self-retracting lifeline,SRL)的吊帶，該自回縮式救生索繼而附接至一安全附接點或錨固點。若人員墜落，SRL則停止連接至吊帶的繩索或纜線的放出，從而減輕墜落的影響。在此領域中提供某些改善將會是有用的。
美國專利申請公開案第2017/0368387號(Fife等人)揭示一可變長度SRL系統，其係用以防止使用者從架高的表面區域墜落。一記憶體儲存識別與該區域相關聯之一預先定義的安全周緣之資訊，且隨著收緊索回應於在該區域上移動的使用者，與SRL相關聯的感測器即時地判定收緊索的目前長度及定向。一處理器經組態以觸發一鎖定機構，以在收緊索的目前長度及定向超出與該區域相關聯之該預先定義的安全周緣時選擇性地鎖定收緊索，使其免於進一步伸長。
然而，本發明人已判定，SRL及可能的其他個人防護設備將受益於一或多個額外的改善。
本發明之各種實施例係於下文描述，且大致上於申請專利範圍中提出。
100‧‧‧自回縮式救生索(self-retracting lifeline,SRL)
102‧‧‧殼體
104‧‧‧錨固點
106‧‧‧框架
108‧‧‧鼓輪或集線器
110‧‧‧救生索
112‧‧‧扣合掛鉤
140‧‧‧位置
150‧‧‧位置
200‧‧‧揚聲器
210‧‧‧顯示器
220‧‧‧使用者介面
300‧‧‧攝影機
310‧‧‧攝影機
350‧‧‧箭頭
400‧‧‧工人
410‧‧‧自回縮式救生索(SRL)
420‧‧‧人員
430‧‧‧裝置
A‧‧‧位置
B‧‧‧位置/窄延伸
C‧‧‧位置
C1‧‧‧外側隅角
C2‧‧‧內側隅角
E‧‧‧位置
F‧‧‧位置
S1‧‧‧側一
S2‧‧‧側二
本揭露之某些特徵係參照附加圖式來描述，其中：
圖1係根據本揭露之一自回縮式救生索(SRL)的立視透視圖；
圖2係根據本揭露之另一實施例之一SRL之截面圖；
圖3係根據本揭露之另一實施例之一SRL之截面圖；
圖4係在一架高表面上使用一SRL的工人的象徵圖；
圖5係根據本揭露之另一實施例之一SRL；
圖6係具有一架高屋頂之一建築物及一SRL的立視透視圖；
圖7係一架高表面之一實際周緣的平面圖，其中相對於該實際周緣顯示一所計算之代表性安全周緣；及
圖8係具有一架高屋頂之一建築物及在該屋頂上之兩個工人的立視透視圖。
下列描述提出本發明之某些較佳實施例及變化，但該描述係例示性而非限制性的。對所屬技術領域中具有通常知識者而言，下文所揭示之實施例之變化將係顯而易見的。
如圖1所示，根據本揭露之SRL 100較佳地包括殼體102及錨固點104，該錨固點在一些情況下可直接地或藉由一專用連接器來附接至一固定結構(諸如橫樑、支柱、或靜力繩(static line))。殼體一般環繞框架106，鼓輪或集線器108附接至該框架，該鼓輪或集線器上匯集救生索110。救生索可係纜線、條帶、繩索、或任何其他合適的細長構件。鼓輪係藉由一彈簧來偏置，使得當傾向於抽出救生索的力(一般係由工人施加)小於傾向於回縮救生索的對應彈簧力矩時，救生索傾向於被抽出進入SRL並匯集於鼓輪上。用語「工人(worker)」及「使用者(user)」在本文中可互換地使用。救生索的一端一般係附接至鼓輪，且救生索的自由端或遠端經調適以使用扣合掛鉤112連接至使用者或工人的一吊帶工作。接著，在救生索自動地從SRL延伸及回縮至SRL的同時，使用者可任意執行活動，其減少索中的鬆弛部分，且從而為使用者減少可能的自由墜落距離。
鼓輪、框架、及/或殼體包括一機構(諸如一或多個棘爪)，其經調適及配置以在萬一發生墜落事件時暫停抽出救生索，以最小化此一事件原先可能對使用者造成的傷害。自回縮式救生索之實例包括由3M Company(St.Paul,Minnesota)以商標名稱「ULTRA-LOK」、「NANO-LOK」M、及「Smart Lock」自回縮式救生索販售者。為本說明之目的，可將使用者或工人的位置或者救生索之遠端的位置作為參考。由於工人一般配戴一安全吊帶，且救生索之遠端係附接至吊帶，該兩位置對大多數目的而言基本上係相同的。然而，當使用者可為了教示SRL關於一區域的目的而攜帶救生索遠端時(即下文 詳述之本發明的一態樣)，則可將遠端的位置作為參考。所屬技術領域中具有通常知識者將理解該兩個用語何時係相等的。
本揭露之SRL(其可稱為「數位SRL(digital SRL)」或「智慧型SRL(smart SRL)」)的額外特徵較佳地係藉由使SRL配備一運算裝置來致能，該運算裝置使SRL能夠接收及處理資料以及輸出讓SRL實行某些操作的信號。運算裝置可包括一或多個處理器，諸如微處理器、數位信號處理器、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit,ASIC)、現場可程式化閘陣列(field-programmable gate array,FPGA)、或者離散或積體邏輯電路系統。運算裝置亦可包括一或多個資料儲存裝置以促成裝置及SRL的操作。(多個)處理器可包括軟體或韌體，該軟體或韌體係以任何合適的格式或檔案儲存，經組態以接收並處理從感測器或其他裝置收集的資料或資訊，及/或以輸出資料或資訊或命令。僅管較佳的是將運算裝置連接至SRL或其他安全裝置並與SRL或其他安全裝置整合，但其仍可位在遠端而經由有線或無線通訊與SRL或其他裝置通訊。在一些實施例中，運算裝置可由使用者存取，使得使用者可修改操作參數，改變預設或先前輸入的設定或資訊，選擇(如下文所述)裝置用來與使用者通訊的語言，教示裝置(如下文所述)，或者以其他方式接收或傳輸資訊，或兩者皆達成。運算裝置因此可包括一或多個通訊單元或子系統(諸如藍牙、光學(諸如紅外線)、Zigbee網路、網狀網路、無線、WiFi、或者讓人員或另一裝置能夠與本揭露之裝置(諸如SRL)通訊的其他此類系統)。例如，Nordic Semiconductor零件編號NRF52832(可購自 Digi-Key Corporation(Thief River Falls,Minnesota))包括一藍牙無線電、處理器、記憶體、及一溫度感測器，其可用於本揭露的情境中。機械、觸控螢幕、(多個)電接觸件、或其他通訊方法亦在本揭露之範疇內。
在本揭露中，「數位SRL」或「智慧型SRL」的一些特性可係重要的，以便使SRL能夠在某些情況下提供防護。例如，為了可靠地確立工人的位置，僅使SRL獲取SRL相對於一參考點的定向(方位角)及救生索延伸的長度可能係不夠的。本揭露在其範疇內包括判定救生索中的張力以提供工人位置的準確計算。取決於索的重量、救生索系統中的摩擦、及如本文所述的其他因素，工人將處在不同位置中(位在救生索之一給定長度的末端處)。此等差異可將誤差引入所識別之可危害安全的工人位置。
救生索中的張力可藉由判定由回縮救生索之彈簧所施加的力矩而根據本揭露來判定，其可與有效鼓輪半徑相關。有效鼓輪半徑係依據纏繞在鼓輪上之救生索的層數而變動，該纏繞在鼓輪上之救生索的層數係依據已佈署之救生索長度、鼓輪半徑、及救生索的截面積而變動。張力亦可由一轉換器判定，該轉換器經調適及配置以測量由救生索施加至旋轉中鼓輪的力矩，其再次較佳地將有效鼓輪半徑納入考量。
在另一實施例中，救生索中的張力可藉由以下而根據本揭露判定：將救生索繞著使救生索側向位移之一或多個張緊輥軸、齒輪、輪齒(cog)、或類似者(例如圖2中於140處所示者)來繞設、以 及測量救生索在使用時施加至彼等組件的力。在一些態樣中，此方法類似於將腳踏車的鏈條繞著變速器上的周邊齒輪來繞設並接著測量鏈條施加至彼等齒輪及/或該變速器的力。
在一進一步的實施例中，救生索中的張力可藉由直接測量救生索施加在鼓輪的軸上的力而根據本揭露判定。例如，一力轉換器可經定位為相鄰於該軸的一端或兩端(如圖3於150處所示)，使得該轉換器偵測到由救生索施加在鼓輪上的力。一個例示性力感測器可係以TE Connectivity零件編號FX1901購自Digi-Key Corporation。
與根據本揭露之SRL相關聯的另一相關特性係救生索之每單位長度的重量，因為若其他因素相等，則較重的索(諸如纜線)將比較輕的索(諸如繩索或條帶)更為鬆垂，其影響救生索中之鬆弛部分的量。此等差異可將誤差引入工人位置的計算中，在相對於始於SRL之錨固點向下延伸之一垂直向量所測量的救生索角度傾向於趨近直角的情況下，尤其如此。例如，若工人維持在小於10度的角度、或小於20度角度，則繃緊且輕量之救生索的近似值與鬆弛且沉重之救生索的近似值之間的位置差便不太可能是顯著的。然而，如圖4所示，若工人處於45度或60度的角度，則救生索中的鬆弛部分可係顯著的，在救生索經延伸一實質距離的情況下尤其如此。
在本揭露的一進一步實施例中，SRL經調適以考慮在延伸救生索時施加至救生索的力與在回縮救生索時施加至救生索的力之間的差。此可稱為SRL的滯後特性。此效應可係顯著的，因為基於在工人移動遠離SRL時之救生索中之張力的工人位置之估計值可不同於 基於在工人朝SRL移動或循序地朝SRL移動並再遠離時之救生索中之張力的工人位置之估計值。據信，摩擦將在延伸時增添約固定量的摩擦至張力，並在回縮時減去約固定量的張力，原因在於復位彈簧具有已知的滯後函數，而SRL通常具有恆定的摩擦函數，不過SRL的定向可影響摩擦。
在本揭露的另一實施例中，SRL經調適以考慮救生索與SRL的一或多個組件(包括救生索彼此重疊的其他部分)之間的摩擦。可藉由選擇低摩擦材料來解決SRL的救生索中的摩擦，該等低摩擦材料經設計成不受製造變異、磨損、時間、或實體定向的影響。例如，滾動軸承元件或經潤滑劑浸漬聚合物可改善摩擦的測量準確度。
所得且結合本揭露之某些實施例使用之另一項相關資料係環境溫度。諸如加速計或磁力計之感測器可展現熱致誤差，該等誤差在環境溫度已知時可進行校正。類似地，與一系統相關聯的摩擦(因而例如有可能是救生索中的張力)可因為潤滑劑(諸如在密封塊SRL(sealed block SRL)中使用的潤滑劑)的熱特性而變化。因此，在本揭露的某些實施例中，本揭露的裝置包括一溫度感測器，並提供用以計算一溫度相依變數的演算法以鑒於環境溫度考慮該變化。上文提及的Nordic Semiconductor或一溫度感測器(諸如可購自Digi-Key Corporation之Texas Instruments零件編號TMP102)可用在此方面。
由本揭露之實施例解決之可能誤差的一額外來源可歸因於以下假設：收緊索係從(固定的)錨固點延伸，而非從一般可自由地從該錨固點偏離中心拉動之SRL延伸，如圖4所示。在一些SRL中， 光是該差異便可考慮12至18吋的誤差，且若接著允許救生索延伸該未經考慮的距離，則可能會有對使用者有害的影響。
與習知SRL相關聯的此等及其他系統或測量的不準確可導致墜落，該等墜落若根據本揭露提供某些改善，則可以其他方式來預防。
根據本揭露之一SRL可以若干方式計算SRL與工人之間的估計距離，從而計算工人位置。在未打算於任何方面限制本揭露的情況下，據信有一方式如下：
Figure 108127913-A0202-12-0008-1
 其中變數係定義如下：
△ x 係從SRL錨固點至收緊索附接至工人處的水平距離。
θ1係垂直軸(即，重力向量，如可由三軸加速計測量者)與由錨固點及SRL之質心所界定的一索之間的角度。
L 1係從SRL的頂部連接點至SRL之質心的長度。
L2係從SRL的頂部連接點至纜線離開SRL之點的長度。
s1係纜線從SRL拉出並延伸至工人的長度。
F 1係如由SRL中的回縮彈簧所提供之纜線上的張力，其在從SRL離開之點處正切纜線。
m 0係包括所有纜線之SRL的總重量。
λ係纜線之每單位長度的重量。
在本揭露的另一態樣中，若且當SRL判定工人正接近安全周緣時，則可實施SRL的一額外改善。若SRL鎖定救生索，則可能使工人突然受到約束，儘管聽起來係所欲的，但實際上可能使工人分心並使工人本身或附近的其他工人或材料處於險境。替代地，SRL性能中的一進一步改善係：判定二或更多個位置，並接著施加一漸進式回應(諸如基於彼等位置來逐漸增加或減少SRL施加至救生索的阻力)。例如，隨著安全周緣越靠近，SRL可在救生索中施加10%或20%的初始阻力(諸如圖4的點C處)，但在點B處則施加80%，並隨著工人到達(或可能甚至通過)該周緣而施加90%或100%(如點A處)。在另一實施例中，接近安全周緣的工人可經受80%或90%或100%的約束，但隨著工人在一較安全的方向上移動遠離該周緣，則救生索中的阻力可降至10%或20%或甚至使救生索回縮。此特徵在本文中可稱為漸進式約束或施加漸進式約束，且其可基於工人的位置(如上文所述)或工人的速度(如下文所述)或兩者的任何組合而施加。據信，如美國專利第8,490,751號(Allington等人)中所揭示的渦流制動技術具有關於上文所述之特徵的應用，其內容係明確地以引用方式併入本文中。
在另一實施例中，一電動馬達係耦合至鼓輪，該鼓輪可使馬達能夠抵抗救生索的佈署，並潛在地增加或甚至取代使救生索回縮至SRL中的彈簧力。施加至救生索之阻力的程度可隨著工人接近周緣而平穩且持續地增加(例如，在距周緣之一指定距離(諸如兩呎)處開始起始阻力，並持續地增加該阻力，在到達周緣處時增加至100%)，或者以經定義的增量增加(例如，在距離周緣三呎與四呎之間係25%、距離周緣兩呎與三呎之間係50%、距離周緣一呎與兩呎之間係75%、以及距離周緣一呎或更小處係100%)。此等增量可大致上如圖4中在點C、B、及A處顯示者。在本揭露之一進一步的實施例中，施加至救生索佈署的阻力可線性地或以指數方式增加(例如，救生索每延伸一呎，力就加倍)。所屬技術領域中具有通常知識者將認知到，小於100%(完全停止)約束之任何位準的約束可在距安全周緣的任何(多個)預定距離處如上述般實施，且本揭露並未受限於上文所提出的指定範圍。
在上述實施例的一變化中，系統亦可藉由在工人接近所注意區域、風險區域、或關注區域時使一SRL提供一系列快速制動脈衝來警示使用者，該方式非常相同於防鎖死煞車系統施加一系列快速脈衝至車子的煞車，或是形成在道路表面中或上的減速標線為駕駛提供其正接近可駕駛車道的邊緣之警告。快速制動脈衝可具有任何選定的持續時間或頻率，並可施加小量的制動力或取決於使用者的行進路徑而增量或減量。
在本揭露之一進一步的實施例中，漸進式回應係一漸進式通知，例如使用工人鄰近安全周緣的聽覺及/或視覺及/或觸覺或體感指示，並可選地連同上述的漸進式約束特徵。例如，聽覺及/或視覺及/或觸覺或體感指示可包括：大的聲響或白色或有色光的閃光(其漸進地變得大聲、改變頻率、或改變顏色)、或者振動或其他體感指示(其隨著工人接近安全周緣時增加強度或亮度或頻率)。此等通知可藉由從與SRL相關聯的一運算裝置將一信號輸出至所述的指示源(諸如圖5中之揚聲器200、或顯示器210、或使用者介面220)來提供。
本揭露的另一態樣包括：計算或估計工人移動的速度，並接著使用該資訊以調適SRL通知及/或約束工人的方式。例如，如上所述的SRL可基於救生索延伸或回縮的速度、SRL的角速度、或兩者的組合、工人在一時間點的速度而予以判定。根據本揭露的SRL可調適通知工人其正接近安全周緣的方式，使得例如以較高速度移動的工人較早接獲通知(及/或使用較大聲或較高音或較頻繁重複的聲響或光)，而以較低速度移動的工人較晚接獲通知(及/或使用較小聲或較低音或較不頻繁重複的聲響或光)。
另一通知選項包括程式化SRL以藉由姓名來警告使用者，其可係比多個使用者可在相同區域中聽到之一般聽覺警告更有效的方法。一進一步的通知選項包括：程式化SRL以藉由口頭語言(sposken word)來警告使用者，該口頭語言包括英語或選自SRL能夠經由揚聲器200重製者之中的另一語言。此可藉由以下來完成：經由使用者介面220、或行動電話、或其他周邊裝置、或在操作上連接至SRL的一 電腦系統來程式化SRL。通知可經由揚聲器、或其他音響裝置、或以無線方式提供給例如使用者的耳機。替代地或額外地，以較高速度移動的工人可在距離安全周緣一較大距離處經受阻力以避免必須靠近該周緣施加較大減速力，而以較低速度移動的工人可在一較小距離處經受阻力。鑒於本揭露，所屬技術領域中具有通常知識者可實施此等實例之變化。
類似地，根據本揭露的SRL可調適工人在接近安全周緣時的受約束方式，使得例如相較於以較低速度移動的工人，以較高速度移動的工人係在距離安全周緣一較大距離處受約束(較佳的是漸進式約束，而非完全且立即的約束)。此特徵亦可稱為「速率相依約束(rate-dependent restraint)」，並可例如藉由一電動馬達或是藉由施加至鼓輪或碟表面之一以螺線管操作的制動墊來實施。
在本揭露的另一態樣中，SRL可具備一或多個攝影機300、310，其等使SRL能夠獨立地判定或與經由其他手段提供給SRL的資料一起判定何處可能存在墜落危害。例如，在一實施例中，SRL可包括單一攝影機，其可與關於SRL定向的資料一起估計墜落危害的位置。此一攝影機之一實例係可購自Aliexpress.com之Ailipu Technology Company零件編號ELP-USBFHD01M-L21。在另一實施例中，SRL可具備彼此隔開的兩個攝影機(其等可稱為視差攝影機)，以使SRL能夠相對於SRL或其他地標產生墜落危害位置之更準確的估計。此一攝影機之一實例(其包括一3D加速計)係可購自Digi-Key Corporation之Seeed Technology零件編號101990260。在另一實施例 中，(多個)攝影機係在SRL的多於一側上提供，以使裝置能夠相對於二或更多個方向獲得資訊。在又另一實施例中，SRL可配備額外或其他感測器，諸如IR感測器(其在估計發射IR之地標的位置中特別有用，其一實例係可購自Digi-Key Corporation之Vishay Semiconductor Opto Division零件編號TSOP75238WTT)、及/或一聲音發射器及接收器(其可使用聲響以估計距離)、及/或一光學雷達感測器(Lidar sensor)(其發射及接收雷射信號以估計地標的距離或其他特徵)、或一結構化光感測器(其發射一結構化光信號及接收此光以估計至彼等特徵的距離及方向)。本揭露的此等實施例(其等實施例可藉由與SRL整合或與SRL分開但以有線或無線方式與SRL分通訊的感測器來執行)使SRL能夠教示自己關於工作區域的顯著特徵，其可接著獨立地用以控制SRL的某些特徵，或與其他如上述之輸入至SRL的資料一起使用以控制SRL的某些特徵。
本揭露的另一態樣係在SRL中使用攝影機及運算裝置，該運算裝置包括儲存映射的記憶體。攝影機可用以獲得關於物體、表面、或其視野中之其他所注意事物的資料以用於與映射併用，且在一較佳實施例中，由攝影機所偵測的墜落危害係與映射上的點相關聯。接著可使用該資訊來全部以本文所述之方式提供回應(包括漸進式回應)給SRL的使用者。
本揭露的一進一步態樣係關於教示SRL關於所注意區域的一不同方式或方法。(用語教示(teaching)係用以描述此方法，但從SRL的觀點看來，其亦可稱為學習(learning)。)該方法(如圖6所大 致繪示)可包括下列步驟：提供包括感測器的SRL以判定該SRL的定向(方位角)及救生索110之已延伸長度、將經連接或將連接至一吊帶的救生索端(吊帶端)帶往所注意區域中的一第一位置A、傳輸一信號至SRL以記錄該位置、沿著一路徑移動至所注意區域中的一第二位置B、傳輸一信號至SRL以記錄該位置、及持續對映射所注意區域為必要之盡可能多的額外位置。在可稱為一間歇性教示模式的該實施例中，SRL一般將接著外推或內插以判定周緣。可用以判定定向之感測器(因為其包括三軸加速計及三軸磁力計)的一個實例係Xsens零件編號MTi1，其可購自Mouser Electronics。用以推定由SRL所佈署之纜線長度之感測器的一個實例包括霍爾效應感測器(諸如Diodes Incorporated零件編號AH183-WG-7)及釹磁鐵(諸如K&J Magnetics,Inc.零件編號BX021，其可購自kjmagnetics.com)。
在另一實施例中，可使SRL進入「學習模式(learn mode)」，之後使用者可帶著纜線走至周緣以向SRL「教示(teach)」所注意的周緣，之後SRL可退出「學習模式」。此可稱為連續教示模式。在任一實施例中，可接著使SRL進入使用模式中，藉此SRL可使用所收集並用以表示映射或安全周緣映射的資料。在許多情況中，位置將係救生索之所欲的最小及/或最大程度的位置，例如代表墜落危害的最近位置(其一實例係介於圖6中的E與F之間)、或區域的(多個)較遠隅角(諸如圖6中之C處)。在其他情況中，可使用此技術來教示SRL識別墜落危害的周緣或存在於區域周緣內之其他排除區域(諸如樓梯井或電梯井)的周緣。在本揭露的一額外變化中，若由 SRL收集一額外的周緣映射且SRL判定第二映射區域位在較早的周緣映射內(或反之亦然)，則SRL可將內部映射標定為一墜落危害，例如表示為開放樓梯井或電梯井者、或具有掉落碎屑或其他潛在危害的區域。換言之，比較二或更多個周緣映射(其中一者至少與另一者部分重疊)可得出一整合的區域安全映射，其反映出該二(或更多個)映射之各者的至少一個特徵，且對SRL的使用者具有明顯的潛在優勢。
在界定所注意之周緣的過程中，SRL可經程式化以反映經設計以改善使用者安全或系統性能的某些額外規則。例如，SRL可經程式化以反映其受到教示的周緣將大約是所注意區域之實際外部界限內側的一固定距離。例如，SRL可經程式化以反映：使用者在教示周緣時，其所教示給SRL的所有點處皆位於所注意區域之實際外部界限內側的大約兩呎。在本揭露的一額外態樣中，SRL可經程式化以施加某些規則，以將實際周緣轉化成安全周緣。例如，如圖7所示，實線指示一凸起表面之周緣的平面圖，其包括窄延伸B、外側隅角C1、及內側隅角C2。若習知的SRL允許使用者走出至該窄延伸上，則在側一(S1)或側二(S2)之任一者的一墜落事件可係危險的，這係因為使用者可能朝向結構墜落，也可能如在靠近外側隅角(C1)處發生墜落，使用者在該處可能朝向結構之內側隅角(C2)而擺盪。因此，本揭露之SRL可藉由下列來將儲存在記憶體中的實際周緣重定義為安全周緣(在圖7中以虛線顯示)：(a)略過實際周緣的延伸以防止使用者走到可發生擺盪墜落處，如B處所示；或(b)向內移動周緣以形成弧或其他合適的路徑，用以防止使用者走到可發生擺盪墜落處，如A處所示；或採用二 者做法，及/或取決於SRL的錨固處而採行任何其他變化。若使用者需要進入被視為安全周緣以外但在實際周緣內的區域，系統可以下述方式覆設。
本揭露之某些實施例的一額外特徵係使用後續人員為了防墜目的而在所注意區域中或上所用之相同的SRL來映射該區域的周緣。此係有利的，因為若用以映射周緣之裝置或系統不同於為防墜目的而由人員使用的裝置或系統，且因此展現不同特性的測量誤差，則其傾向於消除或至少減少以其他方式所預期可能發生之測量的準確度誤差。因為在科學意義上，此方法需要裝置展現可重複性而不必展現準確度，所以裝置的製造可更簡單、更便宜、且更可靠。例如，在此實施例中，比起裝置是否每次都以相同方式記錄距離(不管距離為何)並相應地回應，延伸的救生索長度是否係21呎或23呎則更為重要。
傳輸至SRL的信號或與SRL相關聯的運算裝置可經由任何合適的系統(諸如藍牙、行動電話、WiFi、LoRa、或Zigbee)發送。救生索本身亦可包括一通訊線路，使得在教示SRL關於所注意區域時發送至SRL的信號係經由該線路來傳輸。
在本揭露的又另一態樣中，一旦將所注意區域教示給與SRL相關聯的運算裝置，則該裝置便可輸出該區域的一圖形表示，以便由使用者進行校正、修改、或確認。例如，在使用者將救生索的吊帶端附接至吊帶並開始工作之前，SRL或諸如顯示器或行動電話的一周邊裝置可顯示經教示給SRL之屋頂或其他工作表面的圖形影像。
本揭露之某些態樣的另一特徵係關於防止擺盪墜落(或減少與其相關之傷害)的能力。在該領域中，擺盪墜落已知可能對工人造成傷害，這是因為甚至只要工人從一位置(諸如屋頂的遠隅角)墜落，他或她可能從SRL的錨固點下方的位置或通過該錨固點的位置沿著或朝向地面及/或朝結構的另一部分來擺盪。在一實施例中，若將要發生墜落事件，則人員與結構或地面或另一表面的所計算衝擊能量會超過一預定位準，此時SRL會限制延伸救生索的長度。該位準可係在大多數人身上可預期發生之顯著構造損傷的位準。人因研究提供這樣的資訊。
在本揭露的一相關實施例中，在教示SRL關於所注意區域時，使用者可輸入可能發生在一或多個所注意位置處之墜落的實際或估計範圍。例如，若建築物具有在一側上終止於地平面上方兩呎之平坦或傾斜的屋頂區域，但由於坡度變化而在另一側上具有終止於地平面上方二十呎的屋頂區域，則使用者可經由一介面(例如，經由與SRL相關聯的一圖形使用者介面、或行動電話、或在操作上與SRL連接的一電腦系統)將該資訊輸入至SRL。SRL可接著經程式化以允許在第一區域中工作的工人接近(或者也許甚至超過)安全周緣，但在第二區域中則不允許。因為屋頂(或一般而言，工作表面)配置不盡相同，且局部地面坡度亦有所差異，所以此特徵可鑒於在一或多個位置處之工作表面與地面之間的淨距離來描述。換言之，基於使用者之經計算衝擊能量的計算(該能量與局部地形特徵相關)，SRL可漸進地或完全地限制使用者的可動性。
在另一相關的實施例中，本揭露的SRL可經調適以在假設使用者將從該位置墜落且該墜落在當時的條件(救生索長度、相對於表面周緣的位置等)下受到阻止時，基於使用者在與使用者之最終高度相比之升高表面上的高度變化來(從墜落的觀點)計算使用者的位能。如上文所述，若該能量位準超過一預定位準，則SRL可經調適以通知使用者、或減緩或防止救生索的任何進一步延伸、或此等及/或其他動作的組合。
本揭露的另一實施例在SRL的用途中(適時)提供一些彈性。如上文實例所述，可存在以下與SRL相關聯的情況：一區域中幾乎或完全沒有墜落危害，而另一區域有顯著墜落危害。在本揭露的此實施例中，如圖8所示，使用SRL 410的工人400或另一人員420可覆設SRL的約束系統以使工人能夠朝該周緣行進一經定義的額外距離(或行進至該周緣處、或可能甚至超出該周緣)。例如，若接近小於地平面上方兩呎之屋頂邊緣的工人400在到達目標之前就受到SRL的約束，則該工人(或另一人員420，其可為了安全理由而係所欲的)可起始SRL的一有限覆設以允許SRL放出額外長度(諸如一呎)的救生索。此可藉由以下來實施：使用例如一配備裝置(諸如行動電話)430以相同於上文針對教示SRL關於區域所述的方式經由藍牙、WiFi、LoRa、或Zigbee所傳輸之一信號。SRL可經調適以經由渦流制動系統或在SRL中實施的另一機械系統來延伸額外(或覆設)長度的救生索。
為了保有安全條件，SRL可拒絕一覆設請求，例如，因為從某一位置墜落(包括擺盪墜落)的潛在後果對工人而言將係嚴重 的。在其他實施例中，可防止工人自己覆設SRL，且可僅允許另一工人(例如，監工人員或安全管理員)准予覆設。在一進一步的可選特徵中，SRL可經程式化以在某一限期之後及/或在使用者打算離開准予覆設之一預定區域時停止覆設。
此有限的SRL覆設特徵可係有利的，因為相較於無法覆設限制的情況，橫穿工作表面的能力遭受固定限制的工人在彼等限制可經適當覆設的情況下更有可能持續使用SRL。
本揭露的SRL亦可用以基於使用者的移動來預測她或他何時將接近邊緣並可能從邊緣墜落。相對於僅依賴判定使用者之位置的系統，此可係一顯著優點。例如，在圖6中，若使用者正在由箭頭350所指示的位置及方向上行進，則基於上述感測器的SRL可判定：使用者如果持續在相同方向上移動可能會發生墜落事件。若使用者分心、向後倒著走、或攜帶或接近例如阻礙他/她視野的某物，則此可能發生。本揭露的SRL可接著使用上述信號之一或多者警告使用者，諸如聽覺信號(其可能包括連接至該SRL的人員姓名，或係以預先選定或預設的語言來警告，如本文所述者)或體感信號。
本文已參照某些實例描述本揭露之一些實施例。本發明的範疇並未受限於彼等實例。例如，描述為SRL之一部分的組件可係與SRL併用之一裝置或總成的一部分，以提供相同的效應。例如，一方位角感測器可係一托架或其他錨固總成而非SRL的一部分，但卻以如同其係SRL之一整合部分的相同方式提供資料給SRL。類似地，一揚聲器可係SRL的部分或可係在由SRL或另一與SRL相關聯的周邊 裝置起始時製造聲響之一周邊裝置。所屬技術領域中具有通常知識者將理解此等及其他變化。
100‧‧‧自回縮式救生索(self-retracting lifeline,SRL)
102‧‧‧殼體
104‧‧‧錨固點

Claims (78)

  1. 一種自回縮式救生索(self-retracting lifeline,SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一感測器，其經調適以判定該救生索中之張力；及
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置使用從該感測器獲得的資料。
  2. 如請求項1之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以使用從該感測器獲得的該資料來計算該救生索之一遠端的一位置。
  3. 如請求項1或請求項2之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其經調適以判定已從該SRL延伸之該救生索的量。
  4. 如請求項3之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以使用從該等感測器獲得的該資料來計算該救生索之一遠端的一位置。
  5. 如請求項1之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以在一連續的基礎上計算該救生索之該遠端的一位置。
  6. 如請求項1之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以使用表示該救生索之每單位長度重量的資料來計算該救生索之該遠端的一位置。
  7. 如請求項1之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一輥軸或齒輪，該救生索在使用時於該輥軸或齒輪上方延伸，其中該感測器經調適以測量由該救生索施加至該輥軸或齒輪的一力以判定該救生索中的張力。
  8. 如請求項1之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一軸，用於收集該救生索的一鼓輪係經定位於該軸上，其中該感測器經調適以測量施加在該軸上的力以判定該救生索中的張力。
  9. 如請求項1之自回縮式救生索，其中該記憶體進一步包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置考慮該SRL的滯後特性。
  10. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一感測器；及
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置使用從該感測器獲得的資料，以判定該救生索之該遠端的至少兩個位置，並使該SRL基於該等位置施加一漸進式回應。
  11. 如請求項10之自回縮式救生索，其中該漸進式回應包含該救生索的漸進式約束。
  12. 如請求項10之自回縮式救生索，其中該漸進式回應包含漸進式通知。
  13. 如請求項10之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其經調適以判定已從該SRL延伸之該救生索的量；及
    e.一感測器，其經調適以判定從該SRL延伸之該救生索的方位角。
  14. 如請求項10或請求項13之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含一感測器，該感測器經調適以判定該救生索中的張力。
  15. 如請求項10之自回縮式救生索，其中該記憶體包括一映射，該映射表示一安全周緣之至少一部分。
  16. 如請求項15之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以將該位置與該映射比較，且該漸進式回應係基於相對於該映射的該位置而施加至該救生索的漸進式約束。
  17. 如請求項15之自回縮式救生索，其中當該位置在該安全周緣內時，該漸進式回應係施加至該救生索之小於100%的漸進式約束。
  18. 如請求項11之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以判定一系列位置，且該SRL經調適以隨著該位置接近該安全周緣而持續地增加約束。
  19. 如請求項11之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以判定一系列位置，且該SRL經調適以隨著該位置接近該安全周緣而以增量方式增加約束。
  20. 如請求項11之自回縮式救生索，其中所施加的該約束在一第一位置處大於在一第二後續位置處。
  21. 如請求項11之自回縮式救生索，其中所施加的該約束在一第一位置處小於在一第二後續位置處。
  22. 如請求項15之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以將該等位置與該映射比較，且該漸進式回應係欲基於相對於該映射的該等位置而提供漸進式通知。
  23. 如請求項15之自回縮式救生索，其中當該位置在該安全周緣內時，該漸進式回應係欲提供小於100%之該可能通知的漸進式通知。
  24. 如請求項15之自回縮式救生索，其中該運算裝置經調適以判定一系列位置，且該漸進式回應係漸進式通知，該漸進式通知經調適以隨著該位置接近該安全周緣而以增量方式增加該通知的強度、亮度、或頻率。
  25. 如請求項12之自回縮式救生索，其中該漸進式回應係漸進式通知，且該通知之強度、亮度、或頻率在一第一位置處大於在一第二後續位置處。
  26. 如請求項12之自回縮式救生索，其中該漸進式回應係漸進式通知，且該通知之強度、亮度、或頻率在一第一位置處小於在一第二後續位置處。
  27. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一感測器；及
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置使用從該感測器獲得的資料以判定該救生索之該遠端移動的一速度。
  28. 如請求項27之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其經調適以判定已從該SRL延伸之該救生索的量；及
    e.一感測器，其經調適以判定從該SRL延伸之該救生索的方位角。
  29. 如請求項28之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    f.一感測器，其經調適以判定該救生索中之張力。
  30. 如請求項27之自回縮式救生索，其中該記憶體包括一映射，該映射表示一安全周緣之至少一部分，且該運算裝置經調適以將該救生索之該遠端的一位置與該映射比較。
  31. 如請求項27之自回縮式救生索，其中該SRL經調適以基於該速度發出漸進式通知。
  32. 如請求項27之自回縮式救生索，其中該SRL經調適以基於速度 施加漸進式約束。
  33. 如請求項32之自回縮式救生索，其中所施加的該約束在一第一速度下大於在一第二後續速度下。
  34. 如請求項32之自回縮式救生索，其中所施加的該約束在一第一速度下小於在一第二後續速度下。
  35. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含一運算裝置，該運算裝置包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括當由該運算裝置執行時導致該SRL起始一口語聲音的該等指令。
  36. 如請求項35之自回縮式救生索，其中該通知係一使用者處於或接近一安全周緣之一警告。
  37. 如請求項35之自回縮式救生索，其中該通知藉由使用一使用者的名字來警告該使用者。
  38. 如請求項35之自回縮式救生索，其中該通知以英文呈現。
  39. 如請求項35之自回縮式救生索，其中該通知係以無線方式傳輸。
  40. 如請求項39之自回縮式救生索，其中該通知經傳輸至一遠端揚聲器。
  41. 如請求項35之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含一介面，用以使該SRL能夠接收指令。
  42. 如請求項41之自回縮式救生索，其中該通知係以一所選定語言呈現並經由該介面傳輸至該SRL。
  43. 如請求項41之自回縮式救生索，其中該介面係一圖形使用者介面。
  44. 如請求項41之自回縮式救生索，其中該介面係一無線介面，且該SRL從一無線裝置接收該等指令。
  45. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一第一攝影機；及
    b.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該SRL使用來自該攝影機的資料。
  46. 如請求項45之自回縮式救生索，其中該運算裝置使用來自該攝影機之資料判定一所注意位置。
  47. 如請求項45之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    g.一感測器，用以判定該SRL的該定向，藉此該運算裝置經調適以使用來自該感測器及該攝影機的資料判定一所注意位置。
  48. 如請求項45之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包括：
    c.一第二攝影機，其經配置及調適以提供資料，以使該運算裝置能夠連同來自該第一攝影機的資料判定一所注意位置。
  49. 如請求項45之自回縮式救生索，其中該SRL經調適以學習一區域的某些顯著特徵，並在該記憶體中儲存彼等特徵。
  50. 如請求項49之自回縮式救生索，其中該等特徵包括墜落危害。
  51. 如請求項45之自回縮式救生索，其中該攝影機偵測可見光譜外的影像。
  52. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一攝影機；及
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括一映射。
  53. 如請求項52之SRL，其中該攝影機提供資料給該記憶體以與該映射併用。
  54. 如請求項53之SRL，其中該資料包含關於墜落危害的資料，且 該等墜落危害係與該映射上的點相關聯。
  55. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一感測器；及
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置係在一學習模式中操作，藉此該救生索之該遠端的由點至點移動可向該SRL教示一區域。
  56. 如請求項55之自回縮式救生索，其中該記憶體進一步包含指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置係在一使用模式中操作，其中該SRL使用在以教示模式操作期間所獲得的資料。
  57. 如請求項55或請求項56之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其經調適以判定已從該SRL延伸之該救生索的量；及
    e.一感測器，其經調適以判定從該SRL延伸之該救生索的方 位角。
  58. 如請求項55或請求項56之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其經調適以判定該救生索中的張力。
  59. 如請求項55之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一圖形使用者介面，其經調適以顯示向該SRL教示之該區域的一映射。
  60. 如請求項55之自回縮式救生索，其中該記憶體包括一第一映射，該第一映射表示在教示模式中操作該SRL時所判定之一安 全周緣之至少一部分。
  61. 如請求項59之自回縮式救生索，其中該記憶體包括一第二映射，該第二映射表示與該第一映射至少部分重疊之一區域。
  62. 如請求項61之自回縮式救生索，其中該處理裝置經調適以使用該第一映射及該第二映射以建立一整合區域安全映射。
  63. 一種使用一SRL之方法，其包含下列步驟：
    a.提供一SRL，該SRL包含一救生索、一感測器、及一運算裝置，該救生索具有用於連接至一使用者的一遠端，該運算裝置包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置係在一教示模式中操作；
    b.在教示模式中操作該SRL並將該救生索的該遠端由點至點來移動以向該SRL教示一區域；及
    c.以一使用模式操作相同的該SRL，其中該SRL使用在步驟b期間所獲得的資料。
  64. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一感測器；及
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置判定一使用者的目前位置並判定與該使用者在該位置之一墜落相關聯的能量。
  65. 如請求項64之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一介面，用以使該SRL能夠接收指令。
  66. 如請求項65之自回縮式救生索，其中該介面係一圖形使用者介面。
  67. 如請求項65之自回縮式救生索，其中關於一可能墜落危害的資料係經由該介面傳達至該SRL。
  68. 如請求項67之自回縮式救生索，其中該介面係一無線介面，且該SRL從一無線裝置接收該等指令。
  69. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一介面，用以使該SRL能夠接收指令；
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括該等指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該SRL係在一覆設模式中操作，藉此一使用者可輸入一覆設指令以覆設由該SRL施加之一約束條件，以允許該救生索延伸。
  70. 如請求項69之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其中該運算裝置經調適以接收來自該感測器的資料，以判定該救生索之該遠端的一位置。
  71. 如請求項69之自回縮式救生索，其中該介面係一圖形使用者介面，且該SRL從該圖形使用者介面接收一覆設指令。
  72. 如請求項69之自回縮式救生索，其中該介面係一無線介面，且該SRL從一無線裝置接收一覆設指令。
  73. 一種自回縮式救生索(SRL)，其包含：
    a.一救生索，其具有一遠端，該遠端用於連接至一使用者；
    b.一感測器；及
    c.一運算裝置，其包含一處理器及一記憶體，該記憶體包括指令，該等指令在由該運算裝置執行時導致該運算裝置使用從該感測器獲得的資料以判定該救生索之該遠端移動的一方向。
  74. 如請求項73之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其經調適以判定已從該SRL延伸之該救生索的量；及
    e.一感測器，其經調適以判定從該SRL延伸之該救生索的方位角。
  75. 如請求項73之自回縮式救生索，其中該SRL進一步包含：
    d.一感測器，其經調適以判定該救生索中的張力。
  76. 如請求項73之自回縮式救生索，其中該記憶體包括一映射，該映射表示一安全周緣之至少一部分，且該運算裝置經調適以將該救生索之該遠端移動的一方向與該映射比較。
  77. 如請求項73之自回縮式救生索，其中該SRL經調適以基於該方向發出漸進式通知。
  78. 如請求項73之自回縮式救生索，其中該SRL經調適以基於該方向施加漸進式約束。
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