WO2024088762A1 - Verfahren zum steuern einer drohne innerhalb eines schachts einer aufzugsanlage - Google Patents

Verfahren zum steuern einer drohne innerhalb eines schachts einer aufzugsanlage Download PDF

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WO2024088762A1
WO2024088762A1 PCT/EP2023/078213 EP2023078213W WO2024088762A1 WO 2024088762 A1 WO2024088762 A1 WO 2024088762A1 EP 2023078213 W EP2023078213 W EP 2023078213W WO 2024088762 A1 WO2024088762 A1 WO 2024088762A1
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drone
component
actuating element
shaft
actuating
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Application number
PCT/EP2023/078213
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French (fr)
Inventor
Raphael Bitzi
Christian Studer
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Inventio Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0087—Devices facilitating maintenance, repair or inspection tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/25—UAVs specially adapted for particular uses or applications for manufacturing or servicing
    • B64U2101/26—UAVs specially adapted for particular uses or applications for manufacturing or servicing for manufacturing, inspections or repairs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a drone within a shaft of an elevator system. Furthermore, the invention relates to a control device, a computer program and a computer-readable medium for carrying out the method as well as to a drone and an elevator system.
  • a drone can be used to inspect safety-relevant components within a shaft of an elevator system.
  • a drone can, for example, be configured to move autonomously in the shaft and take pictures of the components to be inspected.
  • CN 108657895 A describes a generic method for controlling a drone within a shaft of an elevator system, in which the drone is guided during movement by means of a connecting arm along a cable running in the shaft.
  • JP 2016107843 A describes a method for measuring an object using a drone.
  • the drone is fixed to a structure using a gripper before measuring.
  • CN 113306734 A describes a method for controlling a drone.
  • the drone has a gripper by means of which the drone can hang on an object.
  • CN 216734766 U describes a drone and a method for controlling the drone.
  • the drone is designed to pick up a torch using a holder and use it to carry out a torch relay.
  • a corresponding control device a corresponding computer program, a corresponding computer-readable medium, a corresponding drone and a corresponding elevator system.
  • a first aspect of the invention relates to a method for controlling a drone within a shaft of an elevator system.
  • the drone comprises a sensor device for detecting an environment of the drone, a drive device for driving rotors of the drone, a control device for controlling the drive device and an actuating element arranged on a body of the drone.
  • the method comprises: receiving sensor data in the control device, wherein the sensor data was generated by the sensor device during a flight of the drone within the shaft; detecting a component of the elevator system to be actuated by means of the actuating element by evaluating the sensor data; controlling the drive device in order to position the drone within the shaft relative to the component such that the actuating element actuates the component.
  • the method can be computer-implemented and carried out automatically by a processor, for example the drone's control unit.
  • the method can also be carried out automatically by a processor in a station located outside the shaft, to which a technician has access and can make inputs via an interface.
  • the technician can confirm certain states of the elevator system or components of the elevator system to the drone or remotely control the drone.
  • the method makes it possible to operate the component for inspection purposes without a technician necessarily having to be present in the shaft.
  • This has the advantage that the time required to inspect the component(s) is significantly reduced compared to conventional methods in which the inspection is carried out by a technician in the shaft.
  • the technician can carry out other tasks while the drone flies autonomously through the shaft.
  • the method can prevent accidents.
  • the drone can be remotely controlled by a technician located outside the shaft.
  • the control unit can be configured to control the drone autonomously inside the shaft.
  • the drive device can be controlled in such a way that the drone touches the component with its actuating element, for example with its free end.
  • the drive device can be controlled in such a way that the actuating element touching the component presses against the component with a defined force. The actuation of the component can then consist of the component being moved into a certain position by the force.
  • a second aspect of the invention relates to a control device with a processor that is configured to carry out the method described above and below.
  • the control device can comprise hardware and/or software modules.
  • the control device can comprise a memory and a data communication interface for wireless and/or wired data communication with peripheral devices.
  • a third aspect of the invention relates to a drone.
  • the drone comprises a sensor device for detecting an environment of the drone, a drive device for driving rotors of the drone, an actuating element arranged on a body of the drone for actuating a component of an elevator system and the control device as described above and below.
  • a drone can be understood as an unmanned aerial vehicle, preferably in the form of a multicopter with two, three, four or more than four rotors.
  • the drone can be equipped with control software for partially or fully automated control of the drive device, for example based on sensor data from the sensor device and/or other sensors of the drone (see below).
  • the control software can be stored in a memory of the control unit and executed by the processor of the control unit.
  • the sensor device can, for example, be a camera, a lidar sensor, an ultrasonic sensor, a radar sensor or a combination of at least two of these Examples include.
  • the drone may include an acceleration sensor, a gyroscope, an air pressure sensor for measuring altitude, a receiver for determining geographic coordinates of the drone using a global navigation satellite system (e.g., GPS or GLONASS), or a combination of at least two of these examples.
  • a global navigation satellite system e.g., GPS or GLONASS
  • the actuating element can be designed, for example, in the form of a rod or an arm.
  • the actuating element can be fixed in its position and/or orientation with respect to the body of the drone or can be adjustable (preferably by means of an actuator integrated into the drone).
  • the actuating element can be a passive or active element.
  • the actuating element can be elongated and its free end can protrude beyond the outer circumference of the drone, which is limited by the rotors.
  • the drive device can be conveniently controlled in such a way that the actuating element points with its free end in the current flight direction of the drone.
  • a fourth aspect of the invention relates to an elevator system.
  • the elevator system comprises a shaft, one or more examples of the drone described above and below and one or more components to be actuated by means of the actuating element of the drone.
  • the shaft can connect several floors of a building in which the elevator system is installed. At least one cabin for transporting people and/or goods between the floors can also be arranged in the shaft.
  • the component(s) to be actuated can be arranged at least partially in the shaft and/or be accessible to the actuating element from the shaft.
  • the computer program comprises instructions which, when the computer program is executed by the processor, cause a processor to carry out the method described above and below.
  • the computer-readable medium may be a volatile or non-volatile data storage device.
  • the computer-readable medium may be a hard disk, a universal serial bus (USB) storage device, a random-access memory (RAM), a read-only memory (ROM), a programmable read-only memory (PROM), an erasable programmable read-only memory (EPROM), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a flash memory, or a combination of two or more of these examples.
  • the computer-readable medium may also be a data communications network that enables downloading of program code (e.g., over the Internet), or a cloud.
  • Embodiments of the invention may be considered based on the ideas and findings described below. These embodiments are not to be construed as limiting the scope of the invention.
  • the actuating element can be arranged at least partially within a detection range of the sensor device.
  • an actual position and/or actual orientation of the actuating element with respect to the component can be determined by evaluating the sensor data.
  • the drive device can then be controlled to reduce a deviation of the actual position from a target position and/or a deviation of the actual orientation from a target orientation.
  • the actuating element can be designed to actuate the component when the deviation reaches a certain value (e.g. zero or a slightly larger value than zero). This enables particularly precise positioning of the drone or the actuating element with respect to the component.
  • the actuating element can be adjustable by means of an actuator between a starting position and an actuating position suitable for actuating the component.
  • the method can further comprise a step in which the actuator is controlled in response to the detection of the component in order to bring the actuating element from the starting position into the actuating position.
  • the actuating element can be displaced not only along the main direction of extension of the actuating element when changing from the starting position to the actuating position, but also transversely to it. It is also possible that the actuating element can be displaced transversely to the main direction of extension in its actuating position. For example, two separate actuators can be provided for this purpose. This can compensate for an offset between the actuating element and the component to be actuated.
  • the actuating position can also be a specific one of several possible actuating positions.
  • the actuating element can also be adjustable to different actuating positions.
  • the actuating element in the actuating position protrudes further and/or at a different location and/or in a different direction from the body of the drone than in the starting position.
  • the actuating element in the actuating position can protrude with its free end at least 1 cm, at least 10 cm or at least 50 cm beyond an outer circumference of the drone delimited by the rotors.
  • the actuating element in the starting position can be arranged completely within the outer circumference and/or the body of the drone.
  • the actuating element can protrude beyond the outer circumference by a relatively small amount, for example by a maximum of 5 cm or a maximum of 1 cm.
  • the actuator can be controlled again to return the actuating element to its original position when it is detected that the actuating element is no longer needed.
  • the actuating element can be arranged at least partially within the detection range in the actuating position and completely outside the detection range in the starting position.
  • the actuating element can extend less far into the detection range in the starting position than in the actuating position. The detection range is thus effectively larger. This can improve the accuracy of detecting the drone's surroundings in flight situations in which the actuating element is not needed.
  • a plurality of markings can be arranged at different locations in the shaft so that the sensor device can detect the markings during the flight of the drone within the shaft, wherein each marking encodes at least one control command from a plurality of possible control commands for controlling the drone.
  • the detection of the component can comprise a step in which one of the markings is detected by evaluating the sensor data.
  • At least one control command for controlling the drone can be determined from the marking.
  • the drive device can then be controlled using the at least one control command in order to position the drone within the shaft relative to the component such that the actuating element actuates the component and/or in order to steer the drone in the direction of another of the markings.
  • the markings can be arranged at least partially at the same height and/or at least partially at different heights in the shaft.
  • each marking can be attached to a shaft wall, to the component to be operated itself or to another component of the elevator system located in the shaft.
  • the markings can be designed as QR codes and/or barcodes, for example. Markings in the form of RFID transponders are also conceivable.
  • the markers include different marker types, such as anchor markers from which the drone should start an inspection flight, turnaround markers where the drone should reverse its current flight direction, end markers where the drone should terminate a current inspection flight, or control markers where the drone should actuate or capture (e.g. with a camera) a specific component.
  • Such an inspection flight can be assigned to a specific height section of the shaft and/or a specific floor.
  • the flight path that the drone follows during the inspection flight can be specified by markings of one or more of the aforementioned marking types.
  • the end marking of each inspection flight can, for example, encode at least one control command that causes the drone to either fly in the direction of the anchor marking of the next height section or the next floor or to land, for example in a shaft pit.
  • control commands are “fly up/down”, “fly a right/left turn”, “increase/decrease the distance to marker x”, “keep the distance to shaft wall x constant”, “land”, “check the functionality of component x”, “take a photo”, “start a video recording”.
  • the drone can recognize certain components of the elevator system, for example based on captured images, and to derive corresponding control commands from the recognition of certain components.
  • At least one further device of the drone can be controlled using the at least one control command.
  • additional components of the drone can be controlled automatically using the markings.
  • the at least one further device can be at least one of the following devices of the drone: an actuator for adjusting the Actuating element, a camera for taking pictures of the drone's surroundings, the sensor device.
  • an actuator for adjusting the Actuating element
  • a camera for taking pictures of the drone's surroundings
  • the sensor device can be at least one of the following devices of the drone.
  • the method may further comprise: generating a message indicating whether the component could be successfully operated or not; sending the message from the control unit to a data communication network that connects the control unit to at least one data processing device located outside the drone for data communication, preferably wirelessly (e.g. via WLAN, Bluetooth, mobile film) and/or via the Internet.
  • a data communication network that connects the control unit to at least one data processing device located outside the drone for data communication, preferably wirelessly (e.g. via WLAN, Bluetooth, mobile film) and/or via the Internet.
  • the data processing device can be, for example, a server, a PC, a laptop, a smartphone, a tablet, a (higher-level) control device of the elevator system or a combination of at least two of these examples.
  • the method may further comprise: receiving information about a current state of a safety circuit of the elevator system in the control device from a data communication network that connects the control device to at least one data processing device located outside the drone for data communication; recognizing based on the current state of the safety circuit whether the component could be successfully operated or not.
  • the data communication network may be the aforementioned data communication network.
  • the information can indicate whether the safety circuit is currently interrupted or not.
  • control unit can be configured to request the information via the data communication network after the component has been actuated (or an attempt has been made to actuate the component). If the information received indicates that the safety circuit is broken, it can be concluded that the component could be operated successfully. Conversely, it can be concluded that the component could not be operated successfully if the information received indicates that the safety circuit is closed, ie could not be interrupted by operating the component, which usually means that the component is not functional.
  • the detection of whether the component was successfully activated or not can also be carried out by a technician who monitors the drone.
  • the technician can, for example, use the data processing device mentioned to monitor the status of the component or the safety circuit.
  • the technician can send the relevant information to the drone.
  • the component can be a safety switch for interrupting a safety circuit of the elevator system or a door locking mechanism for locking a shaft door of the elevator system.
  • Safety circuits of elevator systems with integrated safety switches have long been known to those skilled in the art and are therefore not described further here.
  • the safety switch normally interrupts the safety circuit, which puts the elevator system into a safe state.
  • the safety switch can, for example, be a so-called limit switch, which is opened when the car travels too far beyond the top or bottom floor.
  • limit switch a so-called limit switch
  • Operating the door locking mechanism normally unlocks the shaft door. Operating the door locking mechanism can also interrupt the safety circuit, i.e. open one of the safety switches.
  • Fig. 1 shows a section of an elevator installation according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a control device according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 3 shows an arrangement of markings for controlling a drone within a shaft of an elevator system using a method according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows components of an elevator system 1 for transporting persons and/or goods between floors 3 of a building 5.
  • the floors 3 are connected to one another via a shaft 7 in which a cabin (not shown) is arranged.
  • a safety switch 9 which is actuated by the cabin (here by pressing) if it travels too far beyond a top floor 3, and several door locking mechanisms 11 for locking shaft doors 13 of the shaft 7.
  • the actuation of the safety switch 9 generally results in a safety circuit (not shown) of the elevator system 1 being interrupted. The same can be the case if one of the shaft doors 13 is unlocked by a corresponding actuation of the respective door locking mechanism 11.
  • the functionality of the aforementioned components 9, 11 can be checked using a drone 15, on whose body 17 a special actuating element 19 is arranged for actuating the components 9, 11.
  • the drone 15 is preferably a multicopter.
  • the actuating element 19 can be designed, for example, as a simple rod which is either firmly attached to the body 17 or, as here, can be adjusted, ie extended and retracted, between an initial position and an actuating position suitable for actuating the respective component 9, 11 by means of a suitable actuator 21.
  • An actuating element 19 in the form of an articulated (gripping) arm or a hook is also conceivable.
  • the starting position is indicated by dashed lines in the lower illustration of the drone 15 shown in Fig. 1.
  • the actuating element 19 can be located completely or largely within the body 17 and/or an outer circumference of the drone 15 delimited by the rotors 23 of the drone 15.
  • the free end of the actuating element 19 can protrude so far from the body 17 in the actuating position that it extends beyond the outer circumference.
  • the actuating element 19 can then protrude laterally from the body 17.
  • the actuating element 19 in the actuating position can protrude upwards, as shown in the upper illustration in Fig. 1, or downwards from the body 17.
  • the drone 15 comprises a drive device 25 (see Fig. 2) for driving the rotors 23, a sensor device 27 for detecting the surroundings of the drone 15 and a control device 29 (see Fig. 2) for controlling the drive device 25.
  • a drive device 25 for driving the rotors 23
  • a sensor device 27 for detecting the surroundings of the drone 15
  • a control device 29 for controlling the drive device 25.
  • each of the rotors 23 can be driven by its own electric motor of the drive device 25.
  • the sensor device 27 can be formed, for example, by a camera, a lidar sensor, an ultrasonic sensor, a radar sensor or a combination of at least two of these examples.
  • the control device 29 can comprise a processor 31 and a memory 33 in which a computer program is stored.
  • the processor 31 can be configured to execute the method described below for (preferably autonomously) controlling the drone 15 within the shaft 7 by executing the computer program.
  • sensor data 35 generated by the sensor device 27 during the flight of the drone 15 in the shaft 7 are received in the control unit 29.
  • the control unit 29 evaluates the received sensor data 35, among other things, for the purpose of recognizing one of the components 9, 11. If one of the components 9, 11 is recognized, the control unit 29 controls the drive device 25 (and possibly one or more other active components of the drone 15) such that the drone 15 flies to the recognized component 9 or 11 and actuates it using the actuating element 19, for example by the actuating element 19 exerting a defined pressure on the relevant component 9 or 11 and/or moving the relevant component 9 or 11 into a specific position, whereby the drone 15 stabilizes itself using its drive system.
  • the free end of the actuating element 19 in the actuating position is arranged in a detection area within whose limits the sensor device 27 can detect the surroundings of the drone 15. This enables the determination of the exact actual position and/or orientation of the free end relative to the relevant component 9 or 11 and the approximation of the actual position to a suitable target position or the actual orientation to a suitable target orientation by appropriately controlling the drive device 25.
  • the actuator 21 can be controlled, for example to change the current actuating position of the actuating element 19.
  • the target position or orientation can, for example, be stored in the memory 33 for each component 9, 11 of the elevator system 1 to be operated.
  • the free end In the initial position, in contrast to the actuating position, the free end can be completely or largely outside the detection range.
  • control device 29 is configured to control the drone 15 autonomously through the shaft 7.
  • control of the drone 15 can be carried out using several markers 37 for the drone 15 that are placed in advance in the shaft 7, as shown in Fig. 3.
  • the markings 37 can be attached to different shaft walls, to different shaft doors 13 and/or to different components 9, 11 to be actuated, so that the markings 37 can be detected by the sensor device 27 during the flight of the drone 15 within the shaft 7.
  • the markings 37 determine which actions the drone 15 should perform.
  • each marking 37 encodes one or more control commands for controlling the drone 15, such as “fly up/down”, “fly a right-Z/left turn”, “increase/decrease the distance to the marking x”, “maintain the distance to the Shaft wall x constant", “land”, “check the functionality of component x", “take a photo”, “start a video recording”.
  • the markings 37 are recognized by evaluating the sensor data 35.
  • the respective control command or the respective control commands are extracted from the respective marking 37, for example using a lookup table stored in the memory 33 in which possible control commands are stored.
  • control command(s) is(are) then used by the control unit 29 to correspondingly control the drive device 25 and/or the sensor device 27 (for example a camera) and/or the actuator 21.
  • the markings 37 can, for example, be bar codes or QR codes.
  • the drone 15 follows the (pre-installed) markings 37 through the shaft 7 and carries out the desired actions.
  • the actions can, for example, be defined for each height section to be inspected (e.g. for each floor 3 to be inspected) with corresponding markings 37, so that the drone 15 carries out an inspection flight in each relevant height section according to a flight path specified by the markings 37 and flies from one height section to the next height section until all inspection flights have been carried out.
  • An example of such an inspection flight is described below with reference to Fig. 3.
  • the drone 15 initially takes off from the shaft floor and ascends until an anchor mark (A00) is detected, which causes the drone 15 to fly a left turn towards a first control mark (C13) on a different shaft wall than the anchor mark.
  • the first control mark causes the drone 15 to take a photo of a specific section of the shaft 7 or a component of the elevator system 1 located therein and then to fly a left turn towards a reversal mark (103) on the same shaft wall as the first control mark.
  • the reversal mark causes the drone 15 to fly a right turn towards a second control mark (C12) on a shaft wall opposite the reversal mark.
  • the second control mark causes the drone 15 to check a safety switch 9 by means of the actuating element 19 and then to fly a right turn towards an end mark (T04) on the same shaft wall as the second control mark.
  • the end mark causes the Finally, drone 15 flies back to anchor mark A00 and from there ascends towards the next higher anchor mark (A01).
  • drone 15 After the last inspection flight, drone 15 lands, for example on the shaft floor or on the cabin.
  • control unit 29 can generate a message 39 (see Fig. 2) in response to each component test, which indicates whether the respective component 9 or 11 was successfully operated or not.
  • the control unit 29 can then send the message 39 via a data communication network 41, preferably wirelessly (e.g. via WLAN, mobile radio, Bluetooth), to at least one data processing device 43 located outside the drone 15 for further processing.
  • a data processing device 43 can be, for example, a server, a PC, a laptop, a smartphone, a tablet or a (higher-level) control device of the elevator system 1 (also called elevator control).
  • control device 29 can be configured to receive data from the data communication network 41, for example information 45 about a current state of the safety circuit of the elevator system 1. The control device 29 can use this information 45 to detect whether the actuation of the safety switch 9 or one of the door locking mechanisms 11 has led to a proper interruption of the safety circuit (which usually means that the component 9 or 11 is functioning correctly) or not.

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern einer Drohne (15) innerhalb eines Schachts (7) einer Aufzugsanlage (1) umfasst: Empfangen von Sensordaten (35) in einem Steuergerät (29) der Drohne (15), wobei die Sensordaten (35) durch eine Sensoreinrichtung (27) zum Erfassen einer Umgebung der Drohne (15) während eines Flugs der Drohne (15) innerhalb des Schachts (7) erzeugt wurden; Erkennen einer Komponente (9, 11) der Aufzugsanlage (1), die mittels eines an einem Körper (17) der Drohne (15) angeordneten Betätigungselements (19) betätigt werden soll, durch Auswerten der Sensordaten (35); Ansteuem einer Antriebseinrichtung (25) zum Antreiben von Rotoren (23) der Drohne (15), um die Drohne (15) innerhalb des Schachts (7) gegenüber der Komponente (9, 11) so zu positionieren, dass das Betätigungselement (19) die Komponente (9, 11) betätigt.

Description

Verfahren zum Steuern einer Drohne innerhalb eines Schachts einer Aufzugsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Drohne innerhalb eines Schachts einer Aufzugsanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium zum Ausfuhren des Verfahrens sowie eine Drohne und eine Aufzugsanlage.
Zur Inspektion sicherheitsrelevanter Komponenten innerhalb eines Schachts einer Aufzugsanlage kann beispielsweise eine Drohne verwendet werden. Eine solche Drohne kann beispielsweise konfiguriert sein, um sich autonom im Schacht zu bewegen und dabei Bilder der zu inspizierenden Komponenten zu machen.
Die CN 108657895 A beschreibt ein gattungsmässiges Verfahren zur Steuerung einer Drohne innerhalb eines Schachts einer Aufzugsanlage, bei welchem die Drohne bei der Bewegung mittels eines Verbindungsarms entlang eines im Schacht verlaufenden Kabels geführt wird.
Die JP 2016107843 A beschreibt ein Verfahren zur Vermessung eines Objekts mit Hilfe einer Drohne. Bei dem Verfahren wird die Drohne vor dem Vermessen mittels eines Greifers an einer Struktur fixiert.
Die CN 113306734 A beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Drohne. Die Drohne verfügt über einen Greifer, mittels welchem sich die Drohne an einem Objekt aufhängen kann.
Die CN 216734766 U beschreibt eine Drohne und ein Verfahren zur Steuern der Drohne. Die Drohne ist dazu vorgesehen, mit einem Halter eine Fackel aufzunehmen und damit einen Fackellauf durchzuführen.
Die Inspektion bestimmter bewegbarer Komponenten wie beispielsweise von Sicherheitsschaltern oder Türverriegelungsmechanismen erfordert jedoch in der Regel die Anwesenheit eines Technikers im Schacht, der die betreffenden Komponenten dann manuell betätigt. Dies kann zum einen zeitaufwendig und zum anderen mit einem gewissen Risiko für den Techniker verbunden sein. Es kann daher Bedarf an einem Verfahren bestehen, das es ermöglicht, eine Komponente im Schacht einer Aufzugsanlage zu Inspektionszwecken zu betätigen, ohne dass dazu zwingend ein Techniker im Schacht anwesend sein muss.
Ferner kann Bedarf an einem entsprechenden Steuergerät, einem entsprechenden Computerprogramm, einem entsprechenden computerlesbaren Medium, einer entsprechenden Drohne und einer entsprechenden Aufzugsanlage bestehen.
Diesen Bedürfnissen kann mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche entsprochen werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren dargelegt.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Drohne innerhalb eines Schachts einer Aufzugsanlage. Die Drohne umfasst eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Umgebung der Drohne, eine Antriebseinrichtung zum Antreiben von Rotoren der Drohne, ein Steuergerät zum Ansteuem der Antriebseinrichtung und ein an einem Körper der Drohne angeordnetes Betätigungselement. Das Verfahren umfasst: Empfangen von Sensordaten im Steuergerät, wobei die Sensordaten durch die Sensoreinrichtung während eines Flugs der Drohne innerhalb des Schachts erzeugt wurden; Erkennen einer mittels des Betätigungselements zu betätigenden Komponente der Aufzugsanlage durch Auswerten der Sensordaten; Ansteuem der Antriebseinrichtung, um die Drohne innerhalb des Schachts gegenüber der Komponente so zu positionieren, dass das Betätigungselement die Komponente betätigt.
Das Verfahren kann computerimplementiert sein und automatisch durch einen Prozessor, beispielsweise des Steuergeräts der Drohne, ausgeführt werden. Das Verfahren kann auch automatisch durch einen Prozessor einer ausserhalb des Schachts angeordneten Station ausgeführt werden, zu der ein Techniker Zugang hat und über eine Schnittstelle Eingaben machen kann. Beispielsweise kann der Techniker bestimmte Zustände der Aufzuganlage oder Komponenten der Aufzuganlage der Drohne bestätigen oder die Drohne femsteuem.
Das Verfahren ermöglicht es, die Komponente zu Inspektionszwecken zu betätigen, ohne dass dazu zwingend ein Techniker im Schacht anwesend sein muss. Dies hat den Vorteil, dass sich die zur Inspektion der Komponente(n) erforderliche Zeit im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei denen die Inspektion durch einen im Schacht befindlichen Techniker durchgeführt wird, deutlich verkürzt. Beispielsweise kann der Techniker, während die Drohne autonom durch den Schacht fliegt, andere Aufgaben erledigen. Zudem können mit dem Verfahren Unfälle vermieden werden. Beispielsweise kann die Drohne von einem ausserhalb des Schachts befindlichen Techniker ferngesteuert werden. Alternativ kann das Steuergerät konfiguriert sein, um die Drohne autonom innerhalb des Schachts zu steuern.
Die Antriebseinrichtung kann so angesteuert werden, dass die Drohne die Komponente mit ihrem Betätigungselement, beispielsweise mit dessen freiem Ende, berührt. Zusätzlich kann die Antriebseinrichtung so angesteuert werden, dass das die Komponente berührende Betätigungselement mit einer definierten Kraft gegen die Komponente drückt. Die Betätigung der Komponente kann dann darin bestehen, dass die Komponente durch die Kraft in eine bestimmte Stellung bewegt wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät mit einem Prozessor, der konfiguriert ist, um das vor- und nachstehend beschriebene Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann Hard- und/oder Softwaremodule umfassen. Zusätzlich zum Prozessor kann das Steuergerät einen Speicher und eine Datenkommunikationsschnittstelle zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Datenkommunikation mit Peripheriegeräten umfassen.
Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale des Verfahrens wie vor- und nachstehend beschrieben auch Merkmale des Steuergeräts sein können (und umgekehrt).
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Drohne. Die Drohne umfasst eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Umgebung der Drohne, eine Antriebseinrichtung zum Antreiben von Rotoren der Drohne, ein an einem Körper der Drohne angeordnetes Betätigungselement zum Betätigen einer Komponente einer Aufzugsanlage und das Steuergerät wie vor- und nachstehend beschrieben.
Unter einer Drohne kann ein unbemanntes Luftfahrzeug, vorzugsweise in Form eines Multicopters mit zwei, drei, vier oder mehr als vier Rotoren, verstanden werden.
Die Drohne kann mit einer Steuerungssoftware zum teil- oder vollautomatisierten Ansteuem der Antriebseinrichtung, beispielsweise basierend auf Sensordaten der Sensoreinrichtung und/oder sonstiger Sensoren der Drohne (siehe weiter unten), ausgestattet sein. Die Steuerungssoftware kann in einem Speicher des Steuergeräts gespeichert sein und durch den Prozessor des Steuergeräts ausgeführt werden.
Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise eine Kamera, einen Lidarsensor, einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele umfassen. Zusätzlich kann die Drohne einen Beschleunigungssensor, einen Drehratensensor, einen Luftdrucksensor zur Höhenmessung, einen Empfänger zur Bestimmung geografischer Koordinaten der Drohne mithilfe eines globalen Navigationssatellitensystems (z. B. GPS oder GLONASS) oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele umfassen.
Das Betätigungselement kann beispielsweise in Form einer Stange oder eines Arms ausgeführt sein. Das Betätigungselement kann in seiner Position und/oder Orientierung bezüglich des Körpers der Drohne festgelegt oder (vorzugsweise mittels eines in die Drohne integrierten Aktors) verstellbar sein. Anders ausgedrückt kann das Betätigungselement ein passives oder aktives Element sein.
Im einfachsten Fall kann das Betätigungselement länglich sein und mit seinem freien Ende über einen durch die Rotoren begrenzten Aussenumfang der Drohne hinausragen. Zweckmässigerweise kann die Antriebseinrichtung in diesem Fall so angesteuert werden, dass das Betätigungselement mit seinem freien Ende in die aktuelle Flugrichtung der Drohne weist.
Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale des Verfahrens wie vor- und nachstehend beschrieben auch Merkmale der Drohne sein können (und umgekehrt).
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage. Die Aufzugsanlage umfasst einen Schacht, ein oder mehrere Exemplare der vor- und nachstehend beschriebenen Drohne und eine oder mehrere mittels des Betätigungselements der Drohne zu betätigende Komponenten.
Der Schacht kann mehrere Stockwerke eines Gebäudes, in dem die Aufzugsanlage installiert ist, miteinander verbinden. Im Schacht kann zudem mindestens eine Kabine zum Transportieren von Personen und/oder Gütern zwischen den Stockwerken angeordnet sein.
Die zu betätigende Komponente kann bzw. die zu betätigenden Komponenten können zumindest teilweise im Schacht angeordnet und/oder vom Schacht aus für das Betätigungselement zugänglich sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale des Verfahrens wie vor- und nachstehend beschrieben auch Merkmale der Aufzugsanlage sein können (und umgekehrt). Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Das Computerprogramm umfasst Befehle, die einen Prozessor bei Ausführung des Computerprogramms durch den Prozessor veranlassen, das vor- und nachstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
Das computerlesbare Medium kann ein flüchtiger oder nicht flüchtiger Datenspeicher sein. Beispielsweise kann das computerlesbare Medium eine Festplatte, ein USB- Speichergerät (universal serial bus), ein RAM (random-access memory), ein ROM (readonly memory), ein PROM (programmable read-only memory), ein EPROM (erasable programmable read-only memory), ein EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), ein Flash-Speicher oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele sein. Das computerlesbare Medium kann auch ein Datenkommunikationsnetzwerk, das das Herunterladen von Programmcode ermöglicht (z. B. über das Internet), oder eine Cloud sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale des Verfahrens wie vor- und nachstehend beschrieben auch Merkmale des Computerprogramms und/oder des computerlesbaren Mediums sein können (und umgekehrt).
Ausführungsformen der Erfindung können als auf den nachstehend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Diese Ausführungsformen sind nicht als Beschränkung des Umfangs der Erfindung zu verstehen.
Gemäss einer Ausführungsform kann das Betätigungselement zumindest teilweise innerhalb eines Erfassungsbereichs der Sensoreinrichtung angeordnet sein. In diesem Fall kann beim Erkennen der Komponente eine Istposition und/oder Istorientierung des Betätigungselements bezüglich der Komponente durch Auswerten der Sensordaten bestimmt werden. Die Antriebseinrichtung kann dann angesteuert werden, um eine Abweichung der Istposition von einer Sollposition und/oder eine Abweichung der Istorientierung von einer Sollorientierung zu verringern. Das Betätigungselement kann ausgebildet sein, um die Komponente zu betätigen, wenn die Abweichung einen bestimmten Wert (z. B. null oder einen geringfügig größeren Wert als null) erreicht. Dies ermöglicht eine besonders präzise Positionierung der Drohne bzw. des Betätigungselements gegenüber der Komponente. Gemäss einer Ausführungsform kann das Betätigungselement mittels eines Aktors zwischen einer Ausgangsstellung und einer zum Betätigen der Komponente geeigneten Betätigungsstellung verstellbar sein. In diesem Fall kann das Verfahren ferner einen Schritt umfassen, in dem der Aktor als Reaktion auf das Erkennen der Komponente angesteuert wird, um das Betätigungselement von der Ausgangs- in die Betätigungsstellung zu bringen.
Es ist auch möglich, dass das Betätigungselement beim Wechsel von der Ausgangsstellung in die Betätigungsstellung nicht nur entlang der Haupterstreckungsrichtung des Betätigungselements, sondern auch quer dazu verlagert werden kann. Es auch möglich, dass das Betätigungselement in seiner Betätigungsstellung noch quer zur genannten Haupterstreckungsrichtung verlagert werden kann. Es können dazu beispielsweise zwei getrennte Aktoren vorgesehen sein. Damit kann ein Versatz zwischen dem Betätigungselement und der zu betätigenden Komponente ausgeglichen werden.
Bei der Betätigungsstellung kann es sich auch um eine bestimmte aus mehreren möglichen Betätigungsstellungen handeln. Anders ausgedrückt kann das Betätigungselement auch in verschiedene Betätigungsstellungen verstellbar sein.
Es ist möglich, dass das Betätigungselement in der Betätigungsstellung weiter und/oder an einer anderen Stelle und/oder in eine andere Richtung vom Körper der Drohne absteht als in der Ausgangsstellung. Beispielsweise kann das Betätigungselement in der Betätigungsstellung mit seinem freien Ende mindestens 1 cm, mindestens 10 cm oder mindestens 50 cm über einen durch die Rotoren begrenzten Aussenumfang der Drohne hinausragen. Hingegen kann das Betätigungselement in der Ausgangsstellung vollständig innerhalb des Aussenumfangs und/oder des Körpers der Drohne angeordnet sein. Alternativ kann das Betätigungselement dabei um einen verhältnismässig geringen Betrag, beispielsweise um höchstens 5 cm oder höchstens 1 cm, über den Aussenumfang hinausragen.
Dies vereinfacht die Steuerung der Drohne in Flugsituationen, in denen das Betätigungselement gerade nicht gebraucht wird. Insbesondere kann auf diese Weise das Risiko von Kollisionen des Betätigungselements mit Hindernissen im Schacht verringert werden.
Zusätzlich kann der Aktor erneut angesteuert werden, um das Betätigungselement zurück in die Ausgangsstellung zu bringen, wenn erkannt wird, dass das Betätigungselement nicht mehr gebraucht wird. Gemäss einer Ausfuhrungsform kann das Betätigungselement in der Betätigungsstellung zumindest teilweise innerhalb des Erfassungsbereichs und in der Ausgangsstellung vollständig ausserhalb des Erfassungsbereichs angeordnet sein. Alternativ kann das Betätigungselement in der Ausgangsstellung weniger weit in den Erfassungsbereich hineinragen als in der Betätigungsstellung. Der Erfassungsbereich wird damit effektiv grösser. Dies kann die Genauigkeit bei der Erkennung der Umgebung der Drohne in Flugsituationen, in denen das Betätigungselement gerade nicht gebraucht wird, verbessern.
Gemäss einer Ausfuhrungsform können mehrere Markierungen an verschiedenen Stellen im Schacht angeordnet sein, sodass die Sensoreinrichtung die Markierungen während des Flugs der Drohne innerhalb des Schachts erfassen kann, wobei jede Markierung mindestens einen Steuerbefehl aus mehreren möglichen Steuerbefehlen zum Steuern der Drohne codiert. In diesem Fall kann das Erkennen der Komponente einen Schritt umfassen, in dem eine der Markierungen durch Auswerten der Sensordaten erkannt wird. Dabei kann mindestens ein Steuerbefehl zum Steuern der Drohne aus der Markierung bestimmt werden. Die Antriebseinrichtung kann dann unter Verwendung des mindestens einen Steuerbefehls angesteuert werden, um die Drohne innerhalb des Schachts gegenüber der Komponente so zu positionieren, dass das Betätigungselement die Komponente betätigt, und/oder um die Drohne in Richtung einer anderen der Markierungen zu steuern.
Die Markierungen können zumindest teilweise auf der gleichen Höhe und/oder zumindest teilweise in unterschiedlichen Höhenpositionen im Schacht angeordnet sein. Beispielsweise kann jede Markierung an einer Schachtwand, an der zu betätigenden Komponente selbst oder an einer sonstigen im Schacht befindlichen Komponente der Aufzugsanlage angebracht sein. Die Markierungen können beispielsweise als QR-Codes und/oder Barcodes ausgefuhrt sein. Denkbar sind auch Markierungen in Form von RFID- Transpondem.
Es ist möglich, dass die Markierungen unterschiedliche Markierungstypen umfassen, beispielsweise Ankermarkierungen, von denen aus die Drohne einen Inspektionsflug beginnen soll, Umkehrmarkierungen, bei denen die Drohne ihre aktuelle Flugrichtung umkehren soll, Endmarkierungen, bei denen die Drohne einen aktuellen Inspektionsflug beenden soll, oder Kontrollmarkierungen, bei denen die Drohne eine bestimmte Komponente betätigen oder (z. B. mit einer Kamera) erfassen soll. Ein solcher Inspektionsflug kann einem bestimmten Höhenabschnitt des Schachts und/oder einem bestimmten Stockwerk zugeordnet sein. Die Flugbahn, der die Drohne während des Inspektionsflugs folgt, kann durch Markierungen von einem oder mehreren der vorgenannten Markierungstypen vorgegeben sein. Um automatisch mehrere Inspektionsflüge in unterschiedlichen Höhenabschnitten bzw. Stockwerken nacheinander durchführen zu können, kann beispielsweise die Endmarkierung eines jeden Inspektionsflugs mindestens einen Steuerbefehl codieren, der die Drohne veranlasst, entweder in Richtung der Ankermarkierung des nächsten Höhenabschnitts bzw. des nächsten Stockwerks zu fliegen oder zu landen, beispielsweise in einer Schachtgrube.
Beispiele für mögliche Steuerbefehle sind «fliege nach oben/unten», «fliege eine Rechts- /Linkskurve», «vergrössere/verkleinere den Abstand zur Markierung x», «halte den Abstand zur Schachtwand x konstant», «lande», «überprüfe die Funktionsfähigkeit der Komponente x», «mache ein Foto», «starte eine Videoaufnahme».
Dies hat den Effekt, dass die Drohne autonom durch den Schacht fliegen kann, ohne dass vorab ein entsprechendes Steuerungsprogramm, das eine bestimmte Reihenfolge auszuführender Steuerbefehle vorgibt, im Steuergerät hinterlegt werden muss (die Reihenfolge der Steuerbefehle wird stattdessen durch die Markierungen vorgegeben). Dies vereinfacht die Konfiguration des Steuergeräts. Zudem ermöglicht dies die Verwendung einfacherer und entsprechend billigerer Hardware- und/oder Softwarekomponenten, insbesondere im Vergleich zu bestimmten (Indoor-)Drohnen, die zur autonomen Navigation eine digitale Karte aus Bildern der Umgebung erzeugen (englisch auch simultaneous localization and mapping genannt) oder teure Sensorik, wie beispielsweise Lidar und/oder Radar aufweisen. Hierzu sind in der Regel sehr rechenintensive Bildverarbeitungsalgorithmen erforderlich.
Es ist auch möglich, dass die Drohne bestimmte Komponenten der Aufzuganlage beispielsweise aufgrund von erfassten Bildern erkennt und aus der Erkennung von bestimmten Komponenten zugehörige Steuerbefehle ableitet.
Gemäss einer Ausführungsform kann zusätzlich zur Antriebseinrichtung mindestens eine weitere Einrichtung der Drohne unter Verwendung des mindestens einen Steuerbefehls angesteuert werden. Anders ausgedrückt können mithilfe der Markierungen zusätzliche Komponenten der Drohne automatisiert angesteuert werden.
Gemäss einer Ausführungsform kann die mindestens eine weitere Einrichtung mindestens eine der folgenden Einrichtungen der Drohne sein: ein Aktor zum Verstellen des Betätigungselements, eine Kamera zum Aufhehmen von Bildern der Umgebung der Drohne, die Sensoreinrichtung. Dies ermöglicht eine automatisierte Ansteuerung des Aktors, der Kamera bzw. der Sensoreinrichtung, ohne dass ein spezieller, beispielsweise an die jeweilige Aufzugsanlage angepasster Algorithmus im Steuergerät implementiert werden muss.
Gemäss einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner umfassen: Erzeugen einer Nachricht, die anzeigt, ob die Komponente erfolgreich betätigt werden konnte oder nicht; Senden der Nachricht vom Steuergerät in ein Datenkommunikationsnetzwerk, das das Steuergerät mit mindestens einer ausserhalb der Drohne befindlichen Datenverarbeitungseinrichtung zur Datenkommunikation verbindet, vorzugsweise drahtlos (z. B. über WLAN, Bluetooth, Mobilfimk) und/oder über das Internet.
Die Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise ein Server, ein PC, ein Laptop, ein Smartphone, ein Tablet, eine (übergeordnete) Steuereinrichtung der Aufzugsanlage oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele sein.
Dies ermöglicht eine externe Überprüfung der Inspektionsergebnisse noch während des Flugs der Drohne innerhalb des Schachts, beispielsweise durch einen ausserhalb des Schachts befindlichen Techniker.
Gemäss einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner umfassen: Empfangen einer Information über einen aktuellen Zustand eines Sicherheitskreises der Aufzugsanlage im Steuergerät aus einem Datenkommunikationsnetzwerk, das das Steuergerät mit mindestens einer ausserhalb der Drohne befindlichen Datenverarbeitungseinrichtung zur Datenkommunikation verbindet; Erkennen anhand des aktuellen Zustands des Sicherheitskreises, ob die Komponente erfolgreich betätigt werden konnte oder nicht.
Bei dem Datenkommunikationsnetzwerk kann es sich um das vorgenannte Datenkommunikationsnetzwerk handeln.
Insbesondere kann die Information anzeigen, ob der Sicherheitskreis aktuell unterbrochen ist oder nicht.
Beispielsweise kann das Steuergerät konfiguriert sein, um die Information über das Datenkommunikationsnetzwerk anzufordem, nachdem die Komponente betätigt wurde (oder versucht wurde, die Komponente zu betätigen). Zeigt die empfangene Information an, dass der Sicherheitskreis unterbrochen ist, so kann darauf geschlossen werden, dass die Komponente erfolgreich betätigt werden konnte. Umgekehrt kann darauf geschlossen werden, dass die Komponente nicht erfolgreich betätigt werden konnte, wenn die empfangene Information anzeigt, dass der Sicherheitskreis geschlossen ist, d. h. durch das Betätigen der Komponente nicht unterbrochen werden konnte, was in der Regel bedeutet, dass die Komponente nicht funktionsfähig ist.
Die Erkennung, ob die Komponente erfolgreich betätigt werden konnte oder nicht, kann auch von einem Techniker durchgeführt werden, welcher die Drohne überwacht. Der Techniker kann dazu beispielsweise mittels der genannten Datenverarbeitungseinrichtung den Zustand der Komponente oder des Sicherheitskreises überwachen. Der Techniker kann eine entsprechende Information an die Drohne senden.
Gemäss einer Ausführungsform kann die Komponente ein Sicherheitsschalter zum Unterbrechen eines Sicherheitskreises der Aufzugsanlage oder ein Türverriegelungsmechanismus zum Verriegeln einer Schachttür der Aufzugsanlage sein. Sicherheitskreise von Aufzuganlagen mit eingebundenen Sicherheitsschaltem sind dem Fachmann seit langem bekannt und werden deshalb hier nicht weiter beschrieben.
Durch Betätigen des Sicherheitsschalters wird normalerweise der Sicherheitskreis unterbrochen, wodurch die Aufzugsanlage in einen sicheren Zustand überführt wird. Der Sicherheitsschalter kann beispielsweise ein sogenannter Grenzschalter (englisch limit switch) sein, der geöffnet wird, wenn die Kabine zu weit über das oberste oder unterste Stockwerk hinausfährt. Möglich sind aber auch andere Typen von Sicherheitsschaltem.
Durch Betätigen des Türverriegelungsmechanismus wird normalerweise die Schachttür entriegelt. Zudem kann durch Betätigen des Türverriegelungsmechanismus der Sicherheitskreis unterbrochen werden, d. h. einer der Sicherheitsschalter geöffnet werden.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Zeichnungen sind als Beschränkung des Umfangs der Erfindung zu verstehen.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Aufzugsanlage gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Steuergerät gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 zeigt eine Anordnung von Markierungen zur Steuerung einer Drohne innerhalb eines Schachts einer Aufzugsanlage mit einem Verfahren gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Zeichnungen sind rein schematisch und nicht massstabsgetreu. Werden in verschiedenen Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
Fig. 1 zeigt Komponenten einer Aufzugsanlage 1 zum Transportieren von Personen und/oder Gütern zwischen Stockwerken 3 eines Gebäudes 5. Die Stockwerke 3 sind über einen Schacht 7 miteinander verbunden, in dem eine Kabine (nicht gezeigt) angeordnet ist.
Im Schacht 7 können sich verschiedene sicherheitsrelevante Komponenten der Aufzugsanlage 1 befinden, in diesem Beispiel ein Sicherheitsschalter 9, der durch die Kabine (hier durch Drücken) betätigt wird, wenn dieser zu weit über ein oberstes der Stockwerke 3 hinausfährt, und mehrere Türverriegelungsmechanismen 11 zum Verriegeln von Schachttüren 13 des Schachts 7.
Die Betätigung des Sicherheitsschalters 9 führt in der Regel dazu, dass ein nicht dargestellter Sicherheitskreis der Aufzugsanlage 1 unterbrochen wird. Das Gleiche kann der Fall sein, wenn eine der Schachttüren 13 durch eine entsprechende Betätigung des jeweiligen Türverriegelungsmechanismus 11 entriegelt wird.
Die Funktionsfähigkeit der vorgenannten Komponenten 9, 11 kann mithilfe einer Drohne 15 überprüft werden, an deren Körper 17 ein spezielles Betätigungselement 19 zum Betätigen der Komponenten 9, 11 angeordnet ist. Die Drohne 15 ist vorzugsweise ein Multicopter.
Wie in Fig. 1 angedeutet, kann das Betätigungselement 19 beispielsweise als einfache Stange ausgeführt sein, die entweder fest am Köper 17 angebracht ist oder, wie hier, mittels eines geeigneten Aktors 21 zwischen einer Ausgangsstellung und einer zur Betätigung der jeweiligen Komponente 9, 11 geeigneten Betätigungsstellung verstellbar, d. h. ein- und ausfahrbar ist. Denkbar ist auch ein Betätigungselement 19 in Form eines gelenkigen (Greif-)Arms oder eines Hakens. Die Ausgangsstellung ist in der in Fig. 1 gezeigten unteren Darstellung der Drohne 15 beispielhaft mit gestrichelten Linien angedeutet. Dabei kann sich das Betätigungselement 19 vollständig oder grösstenteils innerhalb des Körpers 17 und/oder eines durch die Rotoren 23 der Drohne 15 begrenzten Aussenumfangs der Drohne 15 befinden. Hingegen kann das freie Ende des Betätigungselements 19 in der Betätigungsstellung so weit vom Körper 17 abstehen, dass es über den Aussenumfang hinausragt. Das Betätigungselement 19 kann dann seitlich vom Körper 17 abstehen.
Alternativ kann das in der Betätigungsstellung befindliche Betätigungselement 19 nach oben, wie in der oberen Darstellung in Fig. 1 gezeigt, oder nach unten vom Körper 17 abstehen.
Zudem umfasst die Drohne 15 eine Antriebseinrichtung 25 (siehe Fig. 2) zum Antreiben der Rotoren 23, eine Sensoreinrichtung 27 zum Erfassen der Umgebung der Drohne 15 und ein Steuergerät 29 (siehe Fig. 2) zum Ansteuem der Antriebseinrichtung 25. Beispielsweise kann jeder der Rotoren 23 von einem eigenen Elektromotor der Antriebseinrichtung 25 angetrieben sein. Die Sensoreinrichtung 27 kann beispielsweise durch eine Kamera, einen Lidarsensor, einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele gebildet sein.
Das Steuergerät 29 kann einen Prozessor 31 und einen Speicher 33, in dem ein Computerprogramm gespeichert ist, umfassen. Der Prozessor 31 kann konfiguriert sein, um durch Ausfuhren des Computerprogramms das nachstehend beschriebene Verfahren zum (vorzugsweise autonomen) Steuern der Drohne 15 innerhalb des Schachts 7 auszufiihren.
Hierzu werden im Steuergerät 29 Sensordaten 35, die durch die Sensoreinrichtung 27 während des Flugs der Drohne 15 im Schacht 7 erzeugt werden, empfangen. Das Steuergerät 29 wertet die empfangenen Sensordaten 35 unter anderem zu dem Zweck aus, eine der Komponenten 9, 11 zu erkennen. Wird eine der Komponenten 9, 11 erkannt, so steuert das Steuergerät 29 die Antriebseinrichtung 25 (und gegebenenfalls eine oder mehrere weitere aktive Komponenten der Drohne 15) derart an, dass die Drohne 15 zur erkannten Komponente 9 bzw. 11 fliegt und diese mithilfe des Betätigungselements 19 betätigt, beispielsweise indem das Betätigungselement 19 einen definierten Druck auf die betreffende Komponente 9 bzw. 11 ausübt und/oder die betreffende Komponente 9 bzw. 11 in eine bestimmte Stellung bewegt, wobei sich die Drohne 15 mithilfe ihres Antriebssystems von selbst stabilisiert. Dies hat den Vorteil, dass sich kein Techniker in den Schacht 7 begeben muss, um die betreffende Komponente 9 bzw. 11 dort manuell zu betätigen. Es ist zweckmässig, wenn sich das Betätigungselement 19, solange es nicht gebraucht wird, in der Ausgangsstellung befindet und das Steuergerät 29 das Betätigungselement 19 durch entsprechendes Ansteuem des Aktors 21 erst dann in die Betätigungsstellung stellt, wenn es eine der zu betätigenden Komponenten 9, 11 erkennt. Auf diese Weise kann das Risiko von Kollisionen des (ausgefahrenen) Betätigungselements 19 mit Hindernissen im Schacht 7 verringert werden.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn das freie Ende des in der Betätigungsstellung befindlichen Betätigungselements 19 in einem Erfassungsbereich, innerhalb dessen Grenzen die Sensoreinrichtung 27 die Umgebung der Drohne 15 erfassen kann, angeordnet ist. Dies ermöglicht die Bestimmung der genauen Istposition und/oder -Orientierung des freien Endes gegenüber der betreffenden Komponente 9 bzw. 11 und die Annäherung der Istposition an eine geeignete Sollposition bzw. der Istorientierung an eine geeignete Sollorientierung durch entsprechendes Ansteuem der Antriebseinrichtung 25. Zusätzlich kann dabei der Aktor 21 angesteuert werden, beispielsweise um die aktuelle Betätigungsstellung des Betätigungselements 19 zu ändern.
Die Sollposition bzw. -Orientierung kann beispielsweise für jede zu betätigende Komponente 9, 11 der Aufzugsanlage 1 im Speicher 33 hinterlegt sein.
In der Ausgangsstellung kann sich das freie Ende im Gegensatz zur Betätigungsstellung vollständig oder grösstenteils ausserhalb des Erfassungsbereichs befinden.
Vorzugsweise ist das Steuergerät 29 konfiguriert, um die Drohne 15 autonom durch den Schacht 7 zu steuern. Die Steuerung der Drohne 15 kann in diesem Fall mithilfe mehrerer, vorab im Schacht 7 platzierter Markierungen 37 für die Drohne 15 erfolgen, wie in Fig. 3 gezeigt.
Die Markierungen 37 können an verschiedenen Schachtwänden, an verschiedenen Schachttüren 13 und/oder an verschiedenen zu betätigenden Komponenten 9, 11 angebracht sein, sodass die Markierungen 37 von der Sensoreinrichtung 27 während des Flugs der Drohne 15 innerhalb des Schachts 7 erfasst werden können.
Die Markierungen 37 legen fest, welche Aktionen die Drohne 15 ausführen soll. Hierzu codiert jede Markierung 37 einen oder mehrere Steuerbefehle zum Steuern der Drohne 15, wie beispielsweise «fliege nach oben/unten», «fliege eine Rechts-ZLinkskurve», «vergrössere/verkleinere den Abstand zur Markierung x», «halte den Abstand zur Schachtwand x konstant», «lande», «überprüfe die Funktionsfähigkeit der Komponente x», «mache ein Foto», «starte eine Videoaufnahme».
Die Markierungen 37 werden durch Auswerten der Sensordaten 35 erkannt. Dabei wird der jeweilige Steuerbefehl bzw. werden die jeweiligen Steuerbefehle aus der jeweiligen Markierung 37 extrahiert, beispielsweise unter Verwendung einer im Speicher 33 hinterlegten Lookup-Tabelle, in der mögliche Steuerbefehle hinterlegt sind.
Der Steuerbefehl wird bzw. die Steuerbefehle werden dann vom Steuergerät 29 zur entsprechenden Ansteuerung der Antriebseinrichtung 25 und/oder der Sensoreinrichtung 27 (beispielsweise einer Kamera) und/oder des Aktors 21 verwendet.
Bei den Markierungen 37 kann es sich beispielweise um Bar- oder QR-Codes handeln.
Prinzipiell folgt die Drohne 15 den (vorinstallierten) Markierungen 37 durch den Schacht 7 und führt dabei die gewünschten Aktionen aus. Die Aktionen können beispielsweise für jeden zu inspizierenden Höhenabschnitt (z. B. für jedes zu inspizierende Stockwerk 3) mit entsprechenden Markierungen 37 festgelegt sein, sodass die Drohne 15 in jedem betreffenden Höhenabschnitt einen Inspektionsflug entsprechend einer durch die Markierungen 37 vorgegebenen Flugbahn durchführt und dabei von einem Höhenabschnitt zum nächsten Höhenabschnitt fliegt, bis alle Inspektionsflüge durchgeführt worden sind. Ein Beispiel für einen solchen Inspektionsflug wird nachstehend anhand von Fig. 3 beschrieben.
Dabei hebt die Drohne 15 zunächst vom Schachtboden ab und steigt auf, bis eine Ankermarkierung (A00) erkannt wird, die die Drohne 15 veranlasst, eine Linkskurve hin zu einer ersten Kontrollmarkierung (C13) auf einer anderen Schachtwand als die Ankermarkierung zu fliegen. Die erste Kontrollmarkierung veranlasst die Drohne 15, ein Foto von einem bestimmten Abschnitt des Schachts 7 oder einer darin befindlichen Komponente der Aufzugsanlage 1 zu machen und dann eine Linkskurve hin zu einer Umkehrmarkierung (103) auf der gleichen Schachtwand wie die erste Kontrollmarkierung zu fliegen. Die Umkehrmarkierung veranlasst die Drohne 15, eine Rechtskurve hin zu einer zweiten Kontrollmarkierung (C12) auf einer der Umkehrmarkierung gegenüberliegenden Schachtwand zu fliegen. Die zweite Kontrollmarkierung veranlasst die Drohne 15, einen Sicherheitsschalter 9 mittels des Betätigungselements 19 zu prüfen und dann eine Rechtskurve hin zu einer Endmarkierung (T04) auf der gleichen Schachtwand wie die zweite Kontrollmarkierung zu fliegen. Die Endmarkierung veranlasst die Drohne 15 schliesslich, zur Ankermarkierung A00 zurückzufliegen und von dort in Richtung der nächsthöheren Ankermarkierung (A01) aufzusteigen.
Nach dem letzten Inspektionsflug landet die Drohne 15, beispielsweise auf dem Schachtboden oder auf der Kabine.
Es ist möglich, dass das Steuergerät 29 als Reaktion auf jede Komponentenprüfung eine Nachricht 39 (siehe Fig. 2) erzeugt, die anzeigt, ob die jeweilige Komponente 9 bzw. 11 erfolgreich betätigt werden konnte oder nicht. Das Steuergerät 29 kann die Nachricht 39 dann über ein Datenkommunikationsnetzwerk 41, vorzugsweise drahtlos (z. B. über WLAN, Mobilfunk, Bluetooth), an mindestens eine ausserhalb der Drohne 15 befindliche Datenverarbeitungseinrichtung 43 zur weiteren Verarbeitung schicken. Eine solche Datenverarbeitungseinrichtung 43 kann beispielsweise ein Server, ein PC, ein Laptop, ein Smartphone, ein Tablet oder eine (übergeordnete) Steuereinrichtung der Aufzugsanlage 1 (auch Aufzugssteuerung genannt) sein.
Zusätzlich kann das Steuergerät 29 konfiguriert sein, um Daten vom Datenkommunikationsnetzwerk 41 zu empfangen, beispielsweise eine Information 45 über einen aktuellen Zustand des Sicherheitskreises der Aufzugsanlage 1. Diese Information 45 kann das Steuergerät 29 nutzen, um zu erkennen, ob die Betätigung des Sicherheitsschalters 9 bzw. eines der Türverriegelungsmechanismen 11 zu einer vorschriftsmässigen Unterbrechung des Sicherheitskreises geführt hat (was in der Regel bedeutet, dass die Komponente 9 bzw. 11 korrekt funktioniert) oder nicht.
Abschliessend wird darauf hingewiesen, dass Begriffe wie «aufweisen», «umfassen», «einschliessen», «mit» usw. keine anderen Elemente oder Schritte ausschliessen und unbestimmte Artikel wie «ein» oder «eine» keine Vielzahl ausschliessen. Ferner wird darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eine der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben sind, auch in Kombination mit Merkmalen oder Schritten, die mit Verweis auf andere der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben sind, verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Umfangs des durch die Ansprüche definierten Gegenstands zu verstehen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer Drohne (15) innerhalb eines Schachts (7) einer Aufzugsanlage (1), wobei die Drohne (15) eine Sensoreinrichtung (27) zum Erfassen einer Umgebung der Drohne (15), eine Antriebseinrichtung (25) zum Antreiben von Rotoren (23) der Drohne (15) und ein Steuergerät (29) zum Ansteuem der Antriebseinrichtung (25) umfasst, wobei das Verfahren umfasst:
Empfangen von Sensordaten (35) im Steuergerät (29), wobei die Sensordaten (35) durch die Sensoreinrichtung (27) während eines Flugs der Drohne (15) innerhalb des Schachts (7) erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohne (15) ein an einem Körper (17) der Drohne (15) angeordnetes Betätigungselement (19) umfasst und das Verfahren weiter umfasst:
Erkennen einer mittels des Betätigungselements (19) zu betätigenden Komponente (9, 11) der Aufzugsanlage (1) durch Auswerten der Sensordaten (35);
Ansteuem der Antriebseinrichtung (25), um die Drohne (15) innerhalb des Schachts (7) gegenüber der Komponente (9, 11) so zu positionieren, dass das Betätigungselement (19) die Komponente (9, 11) betätigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betätigungselement (19) zumindest teilweise innerhalb eines Erfassungsbereichs der Sensoreinrichtung (27) angeordnet ist; wobei beim Erkennen der Komponente (9, 11) eine Istposition und/oder Istorientierung des Betätigungselements (19) bezüglich der Komponente (9, 11) durch Auswerten der Sensordaten (35) bestimmt wird; wobei die Antriebseinrichtung (25) angesteuert wird, um eine Abweichung der Istposition von einer Sollposition und/oder eine Abweichung der Istorientierung von einer Sollorientierung zu verringern, wobei das Betätigungselement (19) ausgebildet ist, um die Komponente (9, 11) zu betätigen, wenn die Abweichung einen bestimmten Wert erreicht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (19) mittels eines Aktors (21) zwischen einer Ausgangsstellung und einer zum Betätigen der Komponente (9, 11) geeigneten Betätigungsstellung verstellbar ist; wobei das Verfahren ferner umfasst:
Ansteuem des Aktors (21) als Reaktion auf das Erkennen der Komponente (9, 11), um das Betätigungselement (19) von der Ausgangsstellung in die Betätigungsstellung zu bringen.
4. Verfahren nach Anspruch 3 rückbezogen auf Anspruch 2, wobei das Betätigungselement (19) in der Betätigungsstellung zumindest teilweise innerhalb des Erfassungsbereichs der Sensoreinrichtung (27) angeordnet ist; wobei das Betätigungselement (19) in der Ausgangsstellung vollständig ausserhalb des Erfassungsbereichs angeordnet ist oder weniger weit in den Erfassungsbereich hineinragt als in der Betätigungsstellung.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Markierungen (37) an verschiedenen Stellen im Schacht (7) angeordnet sind, sodass die Sensoreinrichtung (27) die Markierungen (37) während des Flugs der Drohne (15) innerhalb des Schachts (7) erfassen kann, wobei jede Markierung (37) mindestens einen Steuerbefehl aus mehreren möglichen Steuerbefehlen zum Steuern der Drohne (15) codiert; wobei das Erkennen der Komponente (9, 11) umfasst: Erkennen einer der Markierungen (37) durch Auswerten der Sensordaten (35), wobei mindestens ein Steuerbefehl zum Steuern der Drohne (15) aus der Markierung (37) bestimmt wird; wobei die Antriebseinrichtung (25) unter Verwendung des mindestens einen Steuerbefehls angesteuert wird, um die Drohne (15) innerhalb des Schachts (7) gegenüber der Komponente (9, 11) so zu positionieren, dass das Betätigungselement (19) die Komponente (9, 11) betätigt, und/oder um die Drohne (15) in Richtung einer anderen der Markierungen (37) zu steuern.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zusätzlich zur Antriebseinrichtung (25) mindestens eine weitere Einrichtung (21, 27) der Drohne (15) unter Verwendung des mindestens einen Steuerbefehls angesteuert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine weitere Einrichtung (21, 27) mindestens eine der folgenden Einrichtungen der Drohne (15) ist: ein Aktor (21) zum Verstellen des Betätigungselements (19), eine Kamera zum Aufhehmen von Bildern der Umgebung der Drohne (15), die Sensoreinrichtung (27). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
Empfangen einer Information (45) über einen aktuellen Zustand eines Sicherheitskreises der Aufzugsanlage (1) im Steuergerät (29) aus einem Datenkommunikationsnetzwerk (41), das das Steuergerät (29) mit mindestens einer ausserhalb der Drohne (15) befindlichen Datenverarbeitungseinrichtung (43) zur Datenkommunikation verbindet;
Erkennen anhand des aktuellen Zustands des Sicherheitskreises, ob die Komponente (9, 11) erfolgreich betätigt werden konnte oder nicht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
Erzeugen einer Nachricht (39), die angibt, ob die Komponente (9, 11) erfolgreich betätigt werden konnte oder nicht;
Senden der Nachricht (39) vom Steuergerät (29) an ein Datenkommunikationsnetzwerk (41), das das Steuergerät (29) mit mindestens einer ausserhalb der Drohne (15) befindlichen Datenverarbeitungseinrichtung (43) zur Datenkommunikation verbindet. Steuergerät (29), umfassend einen Prozessor (31), der konfiguriert ist, um das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Drohne (15), umfassend: eine Sensoreinrichtung (27) zum Erfassen einer Umgebung der Drohne (15); eine Antriebseinrichtung (25) zum Antreiben von Rotoren (23) der Drohne (15); ein an einem Körper (17) der Drohne (15) angeordnetes Betätigungselement (19) zum Betätigen einer Komponente (9, 11) einer Aufzugsanlage (1); das Steuergerät (29) nach Anspruch 10. Aufzugsanlage (1), umfassend: einen Schacht (7); die Drohne (15) nach Anspruch 11; eine mittels des Betätigungselements (19) der Drohne (15) zu betätigende Komponente (9, 11). Aufzugsanlage ( 1 ) nach Anspruch 12, wobei die Komponente (9, 11) ein Sicherheitsschalter (9) zum Unterbrechen eines Sicherheitskreises der Aufzugsanlage (1) oder ein Türverriegelungsmechanismus (11) zum Verriegeln einer Schachttür (13) der Aufzugsanlage (1) ist. Computerprogramm, umfassend Befehle, die einen Prozessor (31) bei Ausführung des Computerprogramms durch den Prozessor (31) veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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JP2016107843A (ja) 2014-12-08 2016-06-20 Ｊｆｅスチール株式会社 マルチコプタを用いた３次元形状計測方法および装置
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CN113306734A (zh) 2021-06-21 2021-08-27 西北工业大学 一种具有倒挂栖落功能的多旋翼无人机及方法
CN216734766U (zh) 2021-12-06 2022-06-14 中国科学院沈阳自动化研究所 火炬对接无人机

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