CN115135579A

CN115135579A - 用于悬浮负载控制装置、系统和方法的联接器

Info

Publication number: CN115135579A
Application number: CN202080094518.XA
Authority: CN
Inventors: 德雷克·西科拉; 洛根·古德里奇
Original assignee: Vitain Klenata Technologies
Current assignee: Vita Inklenta Intellectual Property Holdings Ltd.
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-09-30
Also published as: JP2022551012A; JP7278671B2; EP4065468C0; JP2023089296A; EP4065468A1; US11339034B2; WO2021108703A1; US20220274809A1; EP4065468B1; AU2020394206A1; US20220017335A1; KR20220104048A; EP4065468A4; JP7627057B2; CA3159310A1

Abstract

本发明公开了用于悬浮负载控制系统的系统、装置和方法，其用在起重机的主承载线、载体钩和/或主滑轮上或相对起重机的主承重线、载体钩和/或主滑轮使用。

Description

用于悬浮负载控制装置、系统和方法的联接器

相关申请的交叉引用

本申请是2019年11月25日提交的、发明名称为“悬浮负载控制起重机钩装置、系统和方法”的美国临时专利申请62/940155的非临时申请并要求其权益并通过引用并入本文，是2020年8月7日提交的、发明名称为“悬浮负载稳定性系统和方法”的美国专利申请16/988373的部分续案申请，通过引用并入本文并要求其权益，该部分续案申请是2019年1月15日提交的PCT专利申请号为PCT/US19/13603的继续申请，该继续申请要求2018年2月8日提交的、发明名称为“通过自供电自动导管风机控制的悬浮负载稳定性系统”的美国临时专利申请62/627920，和2018年11月8日提交的、发明名称为“用于悬浮负载无序运动的负载稳定性系统”的美国临时专利申请62/627920的权益并通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于控制由载体下方的钩悬挂在吊缆上的负载且与之相关的改进的装置、系统和方法。

背景技术

使用升降系统将人和/或设备(“负载”)作为由直升机、起重机、飞机或其他载体的缆绳悬挂的负载运输到某个位置或从某个位置运输。起重机、直升机和飞机(包括固定翼飞机)在本文中可统称为“载体”。连接到地面或另一平台(如浮在水上的平台)的载体(如起重机)在本文中可被称为“基于平台的载体”。除基于平台的载体以外的载体，如直升机、飞机(固定翼或其他)等，在本文中可被称为“飞行载体”。

可以在吊缆的底部上找到钩或类似结构；负载可以固定在钩上。钩可以在载体和负载之间传递提升力。钩包括组件或者是组件的一部分，该组件包括滑轮；所述滑轮可承受冲击并保护钩不与环境接触。

在由载体运输负载的操作过程中，负载可能受到风、与吊缆的相互作用以及可能导致负载以不稳定、不希望或危险的方式移动的其他外部和内部因素的影响。为了解决此类状况，并为了以其他方式控制悬浮负载，载体的操作员希望使用提供对悬浮负载控制的设备，包括提供远离载体(例如，在负载处或附近)的悬浮负载控制的设备，例如使用远程供电的风机。已开发了其他系统，通过改变旋转陀螺仪或飞轮的方向，在基于平台的载体下方提供悬浮负载控，但是这些系统具有不同类型的控制系统，能够输出扭矩但不能输出水平推力，并且由于重量原因，可能不适合在飞行载体下方使用。

在升降机和吊索操作过程中，需要将负载直接悬挂在钩上，而不是悬挂在设备上来控制悬浮负载。这是因为钩非常坚固，部件很少，用途单一。例如，如所指出的，钩可以在载体和负载之间传递提升力；提升力可以非常大。相反，提供对悬浮负载控制的设备可包括许多部件，例如风机等，并且可能更容易损坏和故障。载体的操作员可能不愿意或不能直接从设备悬挂负载以提供对悬浮负载控制，但是可能更愿意或可能需要继续从钩和/或滑轮悬挂负载。

此外，在升降机和吊索的操作过程中，吊缆通常是编织钢缆等。吊缆，无论是否为编织的，都不应受到扭矩影响，因为这可能导致缆绳卷绕、展开、扭结、弱化、断裂、不能恰当地缠绕到绞盘上等。

在升降机和吊索的操作过程中，观察到的悬浮负载的运动包括以下分量：沿着Y轴的垂直平移(上下运动)(本文称为“垂直平移”)；沿着X轴和Z轴之一或两者的水平平移；以及围绕Y轴的旋转或“偏航”。水平平移可表现为横向运动，或者当在X轴和Z轴上时，表现为负载的锥形摆动运动，其中摆动的枢转点是缆绳固定在载体上的位置(“摆动运动”)；摆动运动通常还包括垂直平移的分量。也可能发生滚动(围绕X轴的旋转)和俯仰(围绕Y轴的旋转)，但是如果负载由缆绳悬挂且没有浮力，则主要运动是垂直平移、水平平移、摆动运动和偏航。垂直平移和水平平移可由吊缆的移动引起，如由载体的移动、负载的移动、负载与载体之间的动量差、风(包括螺旋桨冲刷)冲击、从升降机放出或收回缆绳、以及外力引起。当在本文中讨论时，轴线是相对于悬浮负载的法向轴线、载体的法向轴线或重力场的法向轴线。

偏航、横向运动和摆动运动使升降操作复杂化，造成延迟，并可能导致机组人员、起重机操作员和地面人员死亡。偏航以及横向和摆动运动也可能干扰将负载带入或输送到某个位置。例如，如果负载正在进行摆动运动或偏航，则地勤人员可能无法接近负载，或者如果负载正在进行摆动运动或偏航，则基于平台的载体操作员可能无法将负载完全降到所需的目的地。例如，即使甲板或工地稳定且不受升沉、横摇或俯仰的影响，将负载输送到船只甲板或工地也可能由于负载的摆动或偏航变得非常复杂。

当负载被拉至载体，吊缆缩短时，负载的一个或多个所不需要的运动分量可能会加速或变得更明显。负载的水平和摆动运动也可以与载体相互作用，在载体中产生危险的反应或交感运动。

因此，需要提供对悬浮负载控制的设备，例如提供扭矩或水平力以控制偏航、横向运动和摆动运动，其中提供对悬浮负载控制的设备可以与钩和/或滑轮一起工作。

附图说明

图1是根据实施方式的载体、载体钩和悬浮负载控制系统(“SLCS”)的视图。

图2是根据实施方式的图1的载体钩和SLCS的局部分解图。

图3是根据实施方式的图1的载体钩和SLCS的局部。

图4是根据实施方式的图1的载体钩和SLCS的局部分解图。

图5A是根据实施方式的绞盘支架的细节图。

图5B是根据实施方式的绞盘支架、绞盘和一部分风机单元的细节图。

图6是根据实施方式的绞盘和控制线的细节图。

图7A是根据实施方式的风机单元支架。

图7B是根据实施方式的控制系统旋转联接器、风机单元支架、风机单元和电子设备箱的细节图。

图8是根据实施方式的风机单元支架和电子设备箱。

图9A是根据实施方式的风机单元。

图9B是根据实施方式的图9A的具有通过中心线的垂直截面的风机单元。

图10是根据实施方式的图9A的风机单元的垂直截面正视图。

图11是根据实施方式的载体钩和SLCS的俯视图。

图12是根据实施方式的载体钩、SLCS和远程吊件。

图13A是根据实施方式的远程吊件的后视图。

图13B是根据实施方式的远程吊件的斜视图。

图13C是根据实施方式的远程吊件的正视图。

图14示意性地示出了根据实施方式的包括远程吊件接口的悬浮负载控制系统的操作组件。

图15示出了根据实施方式的包括多种模式或命令状态的悬浮负载控制系统的操作例程。

图16示出了根据实施方式的悬浮负载控制系统的决策和控制例程。

图17A示出了在控制线张力不足的情况下，悬浮负载响应于悬浮负载控制系统控制的曲线图。

图17B示出了在控制线具有足够张力的情况下，悬浮负载响应于悬浮负载控制系统控制的曲线图。

具体实施方式

现在详细参考附图中所示的实施方式的描述。虽然结合附图和相关描述描述了实施方式，但并无意将范围限制于本文公开的实施方式。相反，目的是涵盖所有替代、修改和等同物。在替代实施方式中，可以添加或组合其他装置或所示装置的组合，而不将范围限制于本文公开的实施方式。例如，下面阐述的实施方式主要在直升机吊索负载、搜索和救援操作和/或起重机操作的背景下进行描述。然而，这些实施方式是说明性实施例，决不将所公开的技术限制于任何特定应用或平台。

短语“在一个实施方式中”、“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”等被重复使用。这样的短语不一定指代相同的实施方式。除非上下文另有规定，否则术语“包含”、“具有”和“包括”是同义词。如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指示物，除非内容另有明确规定。还应当注意，除非内容另有明确规定，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用。当图中的元件用包含字母的数字标记时，该元件的实例通常相似，可以一起或共同引用没有字母的一组这样的元件。

基于平台的载体操作员可以低速移动负载，最大程度地减少摆动运动，或者可以使用专用控制缆绳(无论是在地面上、相邻结构上，还是进出载体)。然而，这些措施增加了成本、复杂性和悬浮负载操作失败的风险。这些措施并不合适，且问题很大。

在各种实施方式中，如本文进一步描述，悬浮负载控制系统独立于载体，解决了负载的控制问题。本公开的悬浮负载控制系统或悬浮负载稳定系统(统称为“SLCS”)通过在负载的位置或附近施加或输出推进器、风机、螺旋桨、飞轮、陀螺仪等的力或力矢量来控制负载。推进器、风机、螺旋桨和电导管风机在本文中可称为“EDF”或“风机”。由风机和/或绞盘产生的矢量推力可用于抵消偏航和摆动运动。由风机产生的矢量推力可用于水平地平移负载，以便例如避开障碍物或将负载移动至相对于正常最低能量悬挂位置的偏移位置。由风机和/或绞盘产生的矢量推力可用于独立于载体控制负载的精确位置和旋转。由风机产生的矢量推力可用于提高载体的操作速度，同时维持安全的操作参数。

本公开的SLCS还可以安装在钩和/或滑轮上。SLCS可通过旋转联接器安装在钩和/或滑轮上，其中，旋转联接器包括一个或多个轴承。旋转联接器允许SLCS旋转，不会对主承载线施加明显的扭矩。

本公开的SLCS还可包括一个或多个绞盘；绞盘可用一个或多个绞盘控制线固定至负载。SLCS的控制模块可以控制绞盘以维持绞盘控制线的张力；控制模块还可以控制SLCS的推进器以控制负载。

因此，如本文所公开的SLCS与现有的钩和/或滑轮一起工作或与现有的钩和/或滑轮结合工作，增强安全性，改善载体和负载操作的性能，允许载体操作员增加工作输出并减少对负载和周围物体的损坏，这是因为SLCS可动态地控制负载的精确位置和旋转。SLCS可为例如基于平台的载波操作和飞行载体操作带来益处。

一旦部署并使用，SLCS与悬挂有负载的平台(例如，起重机或直升机“本机”的特性等)无关，因为其独立地确定状态，张紧绞盘和负载之间的控制线，和/或因为其独立地施加推力，稳定负载或将负载引导至所需的方向，不会对主承载线施加明显的扭矩。这就允许不管载体是何种类型，都可广泛采用该系统，从而降低成本并降低解决方案风险。

图1示出了悬挂负载控制载体钩系统和负载100的实施方式，其中，基于平台的载体124通过主承载线125和承载连接线115A-115E支撑和/或重新定位负载130。基于平台的载体124作为示例示出，也可以或替代地使用飞行载体。

参考图1-图4，载体124可通过载体124的绞盘、升降机等、吊缆(在本文中也称为“主承载线125”)、固定至主承载线125的主滑轮145、主滑轮钩150以及将负载130固定至主滑轮钩150的一个或多个承载连接线115来支撑负载130。在图1所示的示例中，承载连接线115A可以分支成多个连接线115B-115E(与连接线115一起称为连接线115)。连接线115可通过一个或多个承载旋转联接器122A、122B或122C固定至主滑轮钩150(参见图2)，所述一个或多个承载旋转联接器122A、122B或122C允许负载130旋转、旋冲或偏航，无需卷绕或展开主承载线125。承载旋转联接器122可包括例如止推轴承或另一轴承组或轴承系统。在图1中所示的实施方式中，SLCS 105包括四条控制线110A-110D(统称为控制线110)。可以使用不同数量的控制线，例如一条、两条、三条或四条以上。主承载线125通常是缆绳，包括编织缆绳。不需要主承载线125围绕Y轴旋转。例如，编织缆绳在旋转时可能会松散或产生过度缠绕扭结，其中任一种都可能导致工作延误、损坏、设备(包括主承载线、升降机等)严重故障的问题。为了解决这个问题，承载旋转联接器122A、122B和/或122C位于负载130与钩150和/或主滑轮145中的至少一个之间；然而，承载旋转联接器还允许负载130以不受控制的方式旋转，如所指出的，这并不是所期望的。

SLCS 105可固定至主滑轮145，这可使SLCS 105用于各种现有的起重机设备。然而，如果SLCS 105对负载130施加力，则根据上述说明，SLCS 105不应对主承载线上施加旋转力或扭矩。为解决这个问题，SLCS 105在控制系统旋转联接器120处、通过控制系统旋转联接器120或与控制系统旋转联接器120结合固定至主滑轮145(请参见图2)。控制系统旋转联接器120可以是例如推力轴承组、圆锥滚子推力轴承组、球面滚子推力轴承组等。控制系统旋转联接器120可以不承受或传递载体124和负载130之间主提升力；控制系统旋转联接器120可以仅承受SLCS 105的重量和控制线110的张力。

如上所述，SLCS 105通过一条或多条控制线110固定至负载130，其中，控制线110将绞盘195(图4、图5A、图5B和图6中标记)固定至负载130。绞盘195可由SLCS 105用于执行以下至少一项：i)检测控制线110的松弛度和/或ii)产生和/或维持控制线110的张力。SLCS105可以产生和/或维持控制线110的张力，以将SLCS 105和SLCS 105的一个或多个风机单元155的力(如扭矩等)传递至负载130。在控制线110没有张力的情况下，SLCS 105对负载130的移动作出反应和控制负载130的能力可能会严重受损和/或可能被延迟。SLCS 105与负载130之间的反应时间的延迟可能会严重干扰SCLS105将力传递至负载130的能力。因此，维持控制线110的张力可能会影响SLCS105控制负载130的能力、SLCS 105的电力使用、SLCS105的电池寿命以及任务目标。

为了产生要传递至负载130、SLCS 105的力，SLCS 105可利用例如风机单元155的推力。风机单元155可在SLCS 105的两侧或多侧彼此相对。如这些示例所示，每个风机单元155包括两个通常彼此相对的EDF。风机单元155中的EDF的推力以及绞盘195和控制线110的张力可用于图14所述的SLCS105的操作组件、图15所述的SLCS 105的操作例程以及图16所述的SLCS 105的决策和控制例程，从而控制或影响负载130。SLCS 105可替代风机单元155，其包括一个或多个飞轮；飞轮的加速和/或旋转飞轮的方向变化可在SLCS 105上施加扭矩，该扭矩可通过绞盘195和控制线110传递至负载130。

图2示出了根据实施方式的图1的载体钩和SLCS 105的局部分解实施方式。除了图1所标出和描述的元件之外，还标出了主滑轮145、主滑轮钩150、控制系统旋转联接器120、风机单元155A和风机单元155B、控制线-负载固定件140和承载连接线-负载固定件135。图4还提供了具有这些组件中的某些组件的详细视图。

图3示出了根据实施方式的图1的载体钩和SLCS 105的局部实施方式。在图3中，示出和标记的元件包括：一条或多条控制线110A-110D，其可向下延伸至负载130(在实施方式中，可以使用不同数量的控制线)；承载连接线115(在实施方式中，可以使用不同数量的承载连接线)；主滑轮钩150；主滑轮145(其与主滑轮钩150组合也可称为“载体钩”)；控制系统旋转联接器120；风机单元155A和风机单元155B；风机电子设备导管170；电子设备箱165A和电子设备箱165B；主电力导管180；主电力馈线导管175；以及主承载线125。电子设备箱165A和电子设备箱165B包含图14-图16所述的电子设备、计算机和算法或模块以及其他操作组件。主电力导管180可延伸至载体124，且从载体124中的电源向SLCS 105提供电力，如电功率等。另外或可替代地，SLCS 105包括电池组以向SLCS 105提供一些或所有电力。除了提供电力外，主电力导管180或另一导管在SLCS 105与控制和/或传感器信号的其他来源或目的地之间传递控制和/或传感器信号。如上所述，主承载线125可以延伸至载体124，如延伸至载体124的升降机。

图4示出了图1的载体钩和SLCS 105局部的实施方式的分解细节。示出和标记的元件包括：控制系统旋转联接器120。控制系统旋转联接器120承载风机单元155、电子设备箱165、绞盘支架190A和190B、绞盘195A-195D，绞盘支架190A和190B可将绞盘195A-195D固定至风机单元155A和155B并可保持电子设备箱165(电子设备箱165可位于不同位置，如在风机单元155上等)。控制系统旋转联接器120允许SLCS与主滑轮145分开旋转，不会对主滑轮145或主承载线125施加明显的扭矩，例如，只有控制系统旋转联接器120中的摩擦将扭矩从SLCS 105传递至主滑轮145，其中，这种基于摩擦的扭矩传递相对而言微不足道且小于主承载线125吸收、抵抗扭矩的能力。控制系统旋转联接器-主滑轮固定件200是一个或多个固定结构，例如螺栓，其用于将控制系统旋转联接器120固定至主滑轮145。

图5A示出了绞盘支架190的实施方式，绞盘支架190可将绞盘195固定至风机单元155，通过风机单元支架185固定至控制系统旋转联接器120，从而固定至主滑轮145。绞盘195可通过其他结构固定至控制系统旋转联接器120，如固定至风机单元支架185和/或另一专用结构。

图5B示出了绞盘支架190和绞盘195的实施方式。结合图14-图16所述的悬浮负载控制系统的操作组件和模块，绞盘195或绞盘195的数据可以用于感测一条或多条控制线110的应变量或张力量。图14-图16所述的悬浮负载控制系统的操作组件和模块可利用绞盘195拉紧一条或多条控制线110。感测到的控制线110的张力或张力不足可表明和/或可由负载130所需或非所需的运动产生。可通过绞盘195对控制线110施加张力，从而对负载130施加力；这种力可以在绞盘195和例如风机单元155(如当操作一个或多个风机单元155提供力时)之间传递，和/或在主滑轮145上传递，这可能导致负载130的重心在相对于主滑轮145和主承载线125的方向上偏置。

图6示出了绞盘支架190、绞盘195和从绞盘195延伸的控制线110的实施方式。可从绞盘195延伸出一条以上的控制线110或控制线馈线。绞盘支架190可将绞盘195放置在相对于主承载线125的中心垂直轴线(或Y轴线)的远端。如上所述，绞盘支架190和绞盘195可关于主承载线125的中心垂直轴线(或Y轴线)对称。在实施方式中，可以使用更多或更少数量的绞盘195和/或绞盘支架190。绞盘195可包括一个或多个张力传感器，以从控制线110感测绞盘195上的张力。张力传感器可包括例如位置编码器、扭矩传感器、应变仪、用于控制线110的弹簧支承和仪器引导件等。绞盘195还包括或结合到张力传感器中的传感器，以检测和报告已经从绞盘195取出或放入绞盘195中的控制线110的数量。

图7A示出了风机单元支架185的实施方式，其可以例如通过螺栓、焊接、带子等将风机单元155固定至控制系统旋转联接器120。在实施方式中，其他组件可在风机单元155和控制系统旋转联接器120之间。

图7B示出了固定至风机单元支架185、风机单元155和电子设备箱165的控制系统旋转联接器120的实施方式。

图8示出了固定至风机单元支架185的电子设备箱165的实施方式。在该实施方式中，电子设备箱165包括控制系统天线205。控制系统天线205允许无线通信，如与远程吊件235和/或与载体124中的组件，和/或与无线传感器、(如相对于GPS传感器、激光雷达传感器、雷达传感器、声纳传感器、图像(可见、红外等相机)传感器、声音(麦克风)传感器、惯性传感器、陀螺仪传感器等的)传感器输入或传感器输出进行无线通信。

在一个实施方式中，电子设备箱165可包括例如电源系统、电力调节器、继电器、缓冲器等，以向风机单元提供经调节的电力。在一个实施方式中，电子设备箱165包括电池。在一个实施方式中，电子设备箱165包括例如电子速度控制器、电机驱动器等，以控制风机单元的电功率。

在实施方式中，电子设备箱165可包括例如图14-图16所示的操作组件(例如，计算机处理器和存储器)、操作例程以及悬浮负载控制系统的决策和控制例程。

图9示出了风机单元155的实施方式，其中，风机单元155包括：风机单元出口盖210，其可以阻止碎屑进入风机单元155，允许空气或另一种推力流体从风机单元155流出；风机入口220，其可以阻止碎屑进入风机单元155，并允许空气或另一种推力流体进入风机单元155；以及风机215A和风机215B。风机215A和风机215B可以是导管风机。风机215A和风机215B可由一个或多个电动机驱动，从电池组(如电子设备箱165中的电池组)和/或从载体124获取电力，并由电子设备箱165通过风机电子导管170提供给风机215A和/或风机215B，可能与控制信号结合和/或可能与控制信号的生成结合，如电磁频率(EMF)和/或风机215中的电动机的编码器反馈。

图10示出了风机单元155的实施方式，包括风机入口220、风机215A和风机215B。风机215A和风机215B的方向以180度彼此相对，使得每个风机产生相对的推力。风机215A和风机215B的方向可以不是以180度彼此相对。

风机单元155可包括保护一个或多个风机的罩。罩可以被硬化，以承受环境的冲击。罩单元可由金属、塑料、复合材料(包括纤维增强树脂)等制成。风机单元155中的风机可包括叶片和电机，如电动机等。风机内的电动机可以密封以防灰、防沙、防水、防碎屑。

每个风机单元中的风机沿固定方向(如彼此相对的固定方向)推动推力流体(如空气)，例如，偏移180度。在其他实施方式中，可以使用更少或更多数量的风机单元和/或风机。在其他实施方式中，风机单元和/或风机可以与图示不同的方式对齐，例如，偏移大于或小于180度，沿其他轴线偏移或不偏移。可包括机械转向组件(未示出)，以动态地重新定位风机单元和/或风机单元内的风机。

各风机单元155中的风机可以不同的功率单独启动，产生如SLCS 105等的风机组件的推力矢量或推力矢量控制。例如，为了产生顺时针偏航(相对于图11的方向)，风机单元155B中的风机可以自行启动或与风机单元155A的相对侧上相对的风机结合产生扭矩。为了在SLCS 105和负载130上产生横向平移力，可以启动风机单元155A和155B同一侧上的风机。可同时产生横向平移和旋转。

图11示出了SLCS 105的实施方式，其中推力矢量230A-230D可由风机单元155A和155B产生。推力矢量230A-230D可由例如图14-图16中的悬浮负载控制系统的操作组件控制，以产生例如可通过一条或多条控制线110在SLCS 105和负载130之间传递的旋转力225(例如，偏航力或扭矩)或平移力(例如，沿着X轴和Z轴中的一个或两个的力)。载体124的提升力和平移力可通过一个或多个承载连接线115传递至负载。

图12示出了与远程吊件235无线通信的SLCS和负载100的实施方式。远程吊件235可以在SLCS 105、远程吊件235、用户或其他来源或目的地(如载体中的系统)之间提供和/或传递控制信号和/或传感器信息。其他来源或目的地可以与SLCS 105和远程吊件235中的一个或两个进行无线或有线通信。

图13A示出了包括例如启动控制器240的远程吊件235的实施方式。图13B示出了远程吊件235的实施方式的另一视图。图13C示出了包括例如通/断开关245、状态选择器250和手动/旋转控件251的远程吊件235的实施方式的另一视图。通/断开关245可用于打开远程吊件235。状态选择器250可以用于选择SLCS 105的命令状态，如图15所示。启动控制器240可以用于在所选择的命令状态中或相对于所选择的命令状态启动或停用SLCS 105。手动/旋转控制251可用于手动启动风机以旋转或平移负载130。

图14示意性地示出了根据一个实施方式的包括悬挂负载控制系统逻辑组件1401和远程接口逻辑组件1450的悬挂负载控制系统(“SLCS”)1400的操作组件。在悬浮负载控制系统逻辑组件1401内，传感器套件1405可包括位置传感器1406、方向传感器1407、惯性传感器1408、接近传感器1409、参考位置传感器1410、推力传感器1411(其使用与风机相关)、绞盘传感器1412(其使用与SLCS中的绞盘相关，如用于感测绞盘上的张力和/或从绞盘放出或缠绕在绞盘上的绞盘控制线的长度)和相机。一些或部分传感器1405或传感器1405的组件物理地位于电子设备箱165的外部，例如位于发生感测状况的位置。

SLCS处理能力或处理器1420包括例如计算机处理器和/或微控制器。SLCS存储器1425通常包括随机存取存储器(“RAM”)和永久非暂时性大容量存储设备，例如固态驱动器，并且包含例如导航系统1426、目标数据1427、模式或命令状态信息1428以及用于一个或多个操作模块1500和悬浮负载控制决策和推力控制模块1600的软件或固件代码、指令或逻辑。通信系统1430包括诸如无线收发器等的无线系统1431，和有线系统1432。SLCS输出1415包括通过例如电力控制器和/或ESCs的推力控制1416和张力控制1417。电力管理系统1440调节、分配来自例如电池的供电或来自起重机或其他载体的电力。数据总线耦合负载控制系统逻辑组件1401的各种内部系统和逻辑组件。

交互式显示器、交互式控件、远程吊件、位置单元或目标节点，所有这些在本文中也可以称为“远程接口”，可以是包括一个或多个远程接口逻辑组件1450的计算单元；这样的单元可以自供电或硬连线至另一设备，如机身、载体、远程吊件(其实施方式在图13A-13C所示)、平板电脑等。远程接口逻辑组件1450可例如通过无线或有线导管和通信系统从SLCS接收数据和/或向SLCS发送数据。SLCS的数据可以在远程接口逻辑组件1450的显示器1461上或通过远程接口逻辑组件1450的显示器1461显示或传送；解析数据并将其转换为听觉、触觉或视觉提示。远程接口逻辑组件1450还可以向SLCS传送操作员所需的命令状态和操作指令，如下所述。

远程接口逻辑组件1450可以通过通信系统1470与负载控制系统逻辑组件1401通信，通信系统1470可以是无线1471或有线1472。远程接口逻辑组件1450的输出1460可包括在屏幕或显示器1461上显示的信息，以及通过音频输出1462对远程音频(如由负载中的传感器检测到的音频等)的听觉提示或访问。输出1460还可以输出触觉提示。用于控制SLCS对远程接口逻辑组件1450的输入1465可包括通过触摸屏1466或控制杆1467(包括例如参考图13A-13C，通过启动控制器240、通/断开关245、状态选择器250和手动/旋转控件251)的命令。在实施方式中，手动/旋转控件251可以启动SLCS的相对侧上的风机，以在负载130上产生例如旋转力或扭矩。在实施方式中，可提供其他控件，以启动例如SLCS的同一侧上的风机，从而在负载130上产生例如平移力。在实施方式中，可提供其他控件，以启动例如一个或多个绞盘来收紧控制线。在各实施方式中，远程接口逻辑组件1450可包括共同提供本文所述功能的一个或多个物理和/或逻辑设备。

系统的各方面可体现在专门或专用计算设备或数据处理器中，该计算设备或数据处理器被专门编程、配置或构造为结合适合的存储器执行本文详细解释的一个或多个计算机可执行指令。系统的各方面还可在分布式计算环境中实施，其中任务或模块由通过通信网络(如局域网(LAN)、广域网(WAN)或互联网)链接的远程处理设备和存储器执行。在分布式计算环境中，模块位于本地和远程存储器存储设备中。如图14示意性地示出的，负载控制系统逻辑组件1401和远程接口逻辑组件1450可通过有线或无线网络耦合。

根据一个实施方式，负载控制系统逻辑组件1401可以与包括一个或多个远程接口逻辑组件1450的远程位置单元、远程接口或目标节点一起工作。远程位置单元、远程接口或目标节点可包括内部或外部传感器套件，如传感器1468，其被配置为作为位置参考与负载控制系统逻辑组件1401(诸如无线地)通信。传感器1468类似于传感器1405或者是传感器1405的子集。如果传感器1405被视为一级传感器套件，则二级传感器套件位置可能位于平台、起重机、飞机或悬挂主承载线125的其他载体，三级传感器套件的位置可能是负载的相关位置(例如，用于定位以获得或传送负载)。远程接口逻辑组件1450还可包括处理器1469和存储器1473，其类似于处理器1420和存储器1425。存储器1473可包括用于由远程位置单元、远程接口、目标节点或远程接口(如远程接口模块1474)使用的一个或多个模块的软件或固件代码、指令或逻辑。例如，远程接口模块1474可以为远程位置单元、远程接口、目标节点或远程接口提供控制和接口(例如输入/输出)，以允许其被打开/关闭、将其与SLCS配对、输入指令等。

远程位置单元或远程接口可包括收发器，所述收发器被配置为通过无线收发器与负载控制系统逻辑组件1401通信并提供位置参考。例如，远程位置单元或远程接口可固定至直升机本机、起重机或负载可以悬挂在其下方的其他载体124。远程位置单元、远程接口或目标节点可以通过磁体、螺栓或任何其他固定机构固定至例如直升机、起重机或载体。远程位置单元、远程接口或目标节点可放置在或掉落到地面上的一个位置或固定至例如救生器或其它浮动装置、救援者、待拾取的负载、待传送的负载的位置或操作特定位置。

在一些实施方式中，远程位置单元、远程接口或目标节点可由耐用聚合物或塑料制成，其大小足以放入手中。远程位置单元、远程接口或目标节点可具有外部天线。

负载控制系统逻辑组件1401和/或远程接口逻辑组件1450的各方面可体现在专门或专用计算设备或数据处理器中，该计算设备或数据处理器被专门编程、配置或构造为执行本文详细解释的一个或多个计算机可执行指令。负载控制系统逻辑组件1401和/或远程接口逻辑组件1450的各方面也可在分布式计算环境中实施，其中，任务或模块由通过通信网络(如局域网(LAN)、广域网(WAN)或互联网)链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，模块位于本地和远程存储器存储设备中。如图14示意性地示出的，负载控制系统逻辑组件1401和远程接口逻辑组件1450可通过有线或无线网络耦合。

图15示出了根据一个实施方式包括多个模式或命令状态模块的悬浮负载控制系统(“SLCS”)的操作模块1500的示例。决策和操作模块1500的指令或体现决策和操作模块1500的指令可存储在例如存储器1425中，可由例如处理器1420以及操作模块1500与之交互的电路、固件和SLCS的其他计算机和逻辑硬件来实施或执行。在实施方式中，用于执行部分或全部操作模块1500的计算机处理器和存储器可以远离SLCS，诸如在例如载体中的辅助计算机中。

在框1505中，可将悬浮负载控制系统装置安装在负载上和/或悬挂负载的缆绳上。悬浮负载控制系统装置无需通电即可安装。

在框1510中，可启动装置中的悬浮负载控制系统(“SLCS”)，并启动操作模块1500。在一些实施方式中，按下SLCS上(诸如在电子设备箱165和/或远程吊件235上)的按钮，可初始化操作模块1500。在初始化操作模块1500的外部按钮附近，可能存在另一按钮，该按钮允许在按下时立即关闭。除了中心或控制模块上的初始化接口之外，操作模块1500也可由不直接靠近系统的操作员初始化。一个或多个外部操作员，包括但不限于起重机或另一载体的操作员、缆绳端部的救援人员等，通过按下无线链接到操作模块1500的一个或多个远程接口上的按钮，可以初始化操作模块1500。可以在框1510中启动完整SLCS的一个或多个模块，如物理上分离的控制单元、风机单元等，并且可以配对一起发挥作用。在框1510的过程中，操作模块1500可以确定操作模块1500要控制的风机单元或绞盘的相对方向。该确定是基于风机单元或绞盘的传感器信息，如从每个风机单元或绞盘的传感器采样的或与每个风机单元或绞盘相关联的罗盘方向。执行该确定，调整不可用和/或没有固定物理关系的风机单元或绞盘，如当模块化SLCS的组件部署在不规则负载(诸如绳索或织带封闭负载)上时可能是这种情况，风机单元或绞盘可以不平行或没有预定的固定物理布置。对于风机和绞盘映射，可以在图16的框1635中使用该确定。当SLCS处于刚性框架中且风机单元或绞盘可能相互平行时，无需进行该确定。如果风机单元或绞盘不在可接受的方向范围内或不可用，则该确定可能产生错误情况。

在框1515中，可启动操作模块1500。在框1515中，操作模块1500可例如通过启动绞盘来张紧一个或多个绞盘控制线。操作模块1500可以诸如利用绞盘1412传感器等来感测一个或多个绞盘控制线的张力和/或一个或多个控制线的长度。操作模块1500可以向例如远程接口逻辑组件输出关于控制线的张力和/或长度的信息。操作模块1500可确定已经发生的错误情况，如绞盘张力不足或过大、向绞盘或从绞盘放出的绞盘控制线不足或过多等。错误情况可能报告给操作员(如向远程接口)；错误情况可能被操作员的命令(诸如来自远程接口)覆盖；错误情况可能导致操作模块1500直到错误情况解决才能继续进行。通过操作员重新固定绞盘控制线并重新初始化或继续初始化操作模块1500，可以解决错误情况。

如果在框1515中没有错误情况等，则在框1520中，可以例如通过操作员或另一过程的输入调用操作模块1500的功能模式或命令状态。保持绞盘控制线张力和无错误情况是继续执行框1520的条件。在框1520中，操作模块1500执行或调用悬浮负载控制决定和推力控制模块1600作为子例程或子模块，从而实现功能模式或命令状态。系统的功能模式或命令状态可以是：

空转模式1521：SLCS的内部系统正在运行(例如，操作模块1500观察SLCS和负载的运动并计算校正动作)，但推进器被关闭或仅保持空转速度，没有影响负载运动的动作。

维持与本机、起重机或负载的相对位置模式1522：相对于悬挂原点稳定SLCS。例如，当SLCS悬挂的负载低于在起重机下方的吊缆的下降点时，SLCS将直接保持在吊缆的下降点下方。维持与本机的相对位置模式1522定位本机运动(包括下降点的运动)并执行必要的校正动作，以在很大程度上抑制任何其他悬浮负载运动。如果本机或下降点低速行进，则维持与本机的相对位置模式1522将耦合速度或缆绳张力，使得两个实体同步移动。在负载受到干扰时，维持与本机的相对位置模式1522提供相对于干扰方向的推力和/或绞盘控制线张力，以抵消干扰，消除摆动。

移动/停止到位模式1523：将SLCS稳定在固定位置，抵消天气或起重机、载体或其他悬挂平台的小幅度移动的影响。该模式具有终止所有运动的效果。操作员可以通过远程接口将所需的目标位置发送至SLCS。其至少可以通过三种方式实现：

目标节点位置1524：操作员可将参考位置传感器1468(例如位置单元或目标节点)放置在所需的下降位置。参考位置传感器1468可与目标节点位置1524模块无线通信以指示所需位置，通过将SLCS移动到所需位置同时调整绞盘张力辅助该移动，目标节点位置1524模块进行响应。远程接口显示器1461可以接收和显示两个实体的位置信息。

用户指定的位置/方向1525：操作员可使用远程界面显示器1461将指定的位置(例如，纬度和经度坐标)或方向作为命令的位置或方向发送到用户指定的位置/方向1525模块。然后，系统稳定地将悬挂负载引导至所需位置或所需方向。系统将同时向远程接口逻辑组件1450发送关于位置、距离和方向信息的反馈。

保持位置或方向模式1526：抵抗SLCS的所有运动并保持当前位置和/或方向，与本机运动或外力无关。该模块具有终止所有运动的效果。该模块分别对本机速度、安全系数和物理约束做出条件响应。

直接控制模式1527：控制杆或SLCS在三个自由度中的相似操作。操作员能够，例如使用手动/旋转控件251或另一控件等，直接控制定位、旋转、推进器输出水平或绞盘张力。尽管操作模块1500是完全闭环的且在操作期间不需要外部控制，但是存在用于用户控制的选项。操作员能够向直接控制模式1527模块提供输入，以直接控制定位、旋转、推进器输出水平和绞盘张力。

避障模块1529：接收并处理传感器信息，以便i)均衡在环境中感测到的诸如风机单元处的传感器位置与诸如障碍物等物体之间的距离，或者ii)测量或接收负载的几何形状，测量在环境中感测到的障碍物的几何形状，确定或接收负载的位置、方向和运动，且，例如通过启动风机和/或绞盘，相对于障碍物协调负载。

在框1530中，操作员完成操作并检索SLCS。

在框1535中，通过按下交互式控件上的按钮等、通过按下SLCS装置上的按钮等，可以关闭操作模块1500。如果SLCS装置包括可折叠框架、推进臂、风机单元或绞盘，则绞盘控制线可以卷入、盘绕或抽出，臂或框架组件可折叠、伸缩等。如果SLCS装置包括诸如用于风机单元、绞盘、壳体、电源壳体等的可移除模块，则可以移除、拆卸模块。负载可以从负载钩等上拆卸，吊缆可以从负载和/或SLC的顶部的吊环上拆卸。然后可以将SLCS装载在合适的位置。当被装载时，SLCS可电耦合至充电器或另一电源。

图16示出了根据一个实施方式的悬浮负载控制系统(“SLCS”)的决策和推力控制模块1600。决策和推力控制模块1600的指令或体现决定和推力控制模块1600的指令可以存储在例如存储器1425中，且可由例如处理器1420以及决定和推力控制模块1600与之交互的SLCS的电路、固件和其他计算机和逻辑硬件来实施或执行。在实施方式中，用于执行部分或全部决策和推力控制模块1600的计算机处理器和存储器可以远离SLCS，诸如在例如载体、远程接口等的辅助计算机中。

决策和推力控制模块1600可以在闭环中操作，以接近实时地了解其位置和运动，确定最所需的系统响应，并将所需的响应发送至空气推进系统推进器阵列和/或绞盘，从而在操作期间减缓缆绳的摆动或以其他方式控制负载。

在框1605处，决策和推力控制模块1600可以从传感器获得数据，例如传感器1405，诸如加速计、陀螺仪、磁力计、GPS、激光雷达/雷达、测距仪、绞盘传感器1412和/或包括SLCS的相机拍摄的绞盘控制线的图像的机器视觉处理的机器视觉输入。

在框1610中，决策和推力控制模块1600将传感器的数据进行组合以获得描述SLCS装置的位置、方向、运动和环境的数据融合。

传感器数据由SLCS通过卡尔曼滤波器的非线性风格融合和滤波，以产生系统状态的准确表示。闭环控制方法包括模糊调谐的比例、积分和微分反馈控制器，这些控制器可以与包括深度学习神经网络和未来传播的卡尔曼滤波器的高级控制方法进行双向通信，从而允许进一步的实时系统识别。

在框1615中，决策和推力控制模块1600利用非线性状态估计器执行状态估计，以基于数据融合和决策和控制引擎对状态估计器的反馈来预测近期的未来运动。状态估计和近期的未来运动可包括旋转的速率或变化率、质量、质心、惯性矩等；一个或多个此类数据或此类数据的变化可能与一个或多个绞盘控制线的不正确张力一致。

在框1617中，决策和推力控制模块1600例如根据用户输入接收功能模式选择。

在框1620中，决策和推力控制模块1600获取由用户选择的功能模式或命令状态1617通知的状态估计1615，以及来自推力和方向与绞盘映射1625和输出控制1640的其他反馈，并确定所需的SLCS运动方向、旋转、质心或响应速率。

算法输出发送至运动或电力控制器，如ESC等，其通过例如脉冲调制功率信号的相位控制将所需的推力响应发送至EDF和绞盘作为绞盘控制。净推力输出和绞盘控制通过编码器和负载传感器实时映射，然后发送回决策和控制块1620，然后再进行闭环控制。

在框1630中，决策和推力控制模块1600利用EDF的推力矢量映射所需的方向，以生成推力和方向映射，利用绞盘张力映射所需的方向，以生成绞盘张力映射，从而实现SLCS装置的所确定的推力、绞盘张力和方向。

在框1635中，决策和推力控制模块1600将推力和方向映射映射至风机和风机推力矢量以及绞盘张力矢量，并生成风机和绞盘映射，以控制EDF和绞盘，从而实现SLCS所需的推力和方向。

在框1640中，决策和推力控制模块1600应用风机和绞盘映射来输出功率控制信号，以如所决定的那样移动或施加力，并确定启动风机和/或绞盘，以实现SLCS的所确定的推力和方向。

在框1640中，SLCS推进器施加命令控制输出，以推力和绞盘控制的形式实现动态响应，该推力和绞盘控制可以抵消不必要的运动和/或可以以所需的方式驱动SLCS和负载。

如果出现中断情况，诸如如果检测到不正确的绞盘张力错误情况或其他情况，则决定和推力控制模块1600可以结束或返回至可能已经调用它的模块。

除了高级操作员选择的功能控制模式和/或通过功能控制模式的用户输入之外，决策和推力控制模块1600是无人操控且自动化的。净输出是用于移动、稳定或控制悬浮负载的控制力。

除了高级操作员选择的功能控制模式和/或用户输入之外，整个过程是无人操控且自动化的。净输出是用于稳定或控制悬浮负载的控制力。

图17A示出了在控制线张力不足的情况下，悬浮负载响应于SLCS的曲线图。图17B示出了当系统包括本文公开的装置、系统和方法时可能产生的在控制线具有足够张力的情况下，悬浮负载响应于SLCS控制的曲线图。图17A中的张力不足的曲线图示出了SLCS围绕其悬挂的垂直轴(例如，围绕Y轴)来回摆动。其结果是SLCS控制负载的能力降低，从SLCS向负载施加力(例如扭矩)的延迟增加，SLCS使用的电力增加，性能显著降低，这破坏了在操作中采用另一台设备，例如SLCS的理由。图17B中具有足够张力的曲线图示出了与张力不足的曲线图相比，SLCS围绕其悬挂的垂直轴(例如，围绕Y轴)的来回摆动有所减少。结果是SLCS控制负载的能力增强，从SLCs向负载施加力(例如扭矩)的延迟减少，SLCS使用的电力减少，以及提供在操作中采用SLCS的理由的性能。图17B的曲线图进一步示出了有意旋转负载和SLC的响应，而不是如图17A那样仅试图将负载保持在一个方向上。图17B的曲线图还具有与图17A中曲线图不同的比例，尽管通过这两个曲线图的比较可以看到SLCS的性能显著改善。

状态指示灯可安装在SLCS的各表面上，以帮助从上方和下方查看、操作SLCS。例如，SLCS在推进器附近具有外部照明，诸如LED等，其可识别SLCS的边缘和方向。这使得在诸如恶劣天气等难以观察情况下可更好地进行识别。在操作过程中，在远程接口和系统本体上，LED显示指示器显示系统处于活动状态，传达有用信息。

电子设备箱165包含并保护计算机硬件，诸如计算机处理器和存储器、电源、电子速度控制器、微控制器、传感器等。电源可以是单个电力块或串联和/或并联布线的电池单元阵列，例如锂聚合物(LiPo)单元。电池可拆卸，以便检查和/或更换放电和充电的电池。电池安装在SLCS中时(即，无需拆卸电池)，可通过SLCS上或SLCS中的节点或无线充电系统进行充电，SLCS通过有线连接(诸如主电力导管180)连接至充电坞或电源。电池包括辅助电池，以向处理器提供稳定的电力供应，即使风机单元中的推进器从主电池汲取相对大量的电力。在实施方式中，起重机可以向SLCS提供一些电力，而SLCS可以从车载电源获得其他电力。在各实施方式中，SLCS可以由车载电源和远程电源组合供电。在许多环境中，SLCS的所有电力都包含在车上，允许完全自主操作而不依赖使用外部电源或输送装置。

电子设备箱165内包含数据链路，其允许微控制器单元或处理器监测电力信息，包括(但不限于)电池电压和实时电力耗散或消耗。

电子设备箱165内包含推进器控制器，其允许计算机处理器控制EDF中的推进器的速度、电力消耗和推力。推进器控制器可以是例如用于EDF的电子速度控制器(“ESC”)。ESC通常具有至少三个连接：到电源、到推进器、到处理器或微控制器、或两者。ESC从电源汲取电力并将其分配给推进器以控制由EDF产生的推力量。

电子设备箱165内包含计算机处理器或中央处理器(CPU)。处理器可以是包括信号板计算机和一个或多个微控制器(“MCU”)的嵌入式系统。CPU和MCU可包含在其中可以进行数据链路连接的壳体内。电子设备箱165可由坚固的塑料或聚合物制成或有其组成，保护系统免受诸如天气和其他操作条件等的环境和操作因素的影响。在一些实施方式中，CPU和MCU安装到同一印刷电路板(PCB)上。

电子设备箱165可包含一个或多个无线收发器，其包括单独的发射器和接收器，以及用于无线通信的天线。收发器和/或无线天线也可以安装至或印刷在与处理器相同的印刷电路板上。无线收发器可包括用于蓝牙、Wi-Fi、微波和/或射频(RF)传输和接收的接入点。无线收发器可用于与远程传感器、远程控制单元、远程位置单元或目标节点、远程接口等通信，如本文进一步讨论的。

电子设备箱165可以包含矢量导航单元，其可包括惯性测量单元(“IMU”)。IMU向处理器提供惯性导航数据。

除IMU外，SLCS 105还包括或通信地耦合一个或多个传感器。其他的此类传感器包括例如惯性测量系统、方向测量系统和绝对位置测量系统。惯性测量系统(“IMS”)包括3个自由度(3DOF)加速计、陀螺仪和重力传感器，其可包括微电子机械系统(MEMS)传感器。方向测量系统可包括诸如罗盘等的磁量计或磁力计、测斜仪、定向编码器和射频相对方位系统。绝对位置测量系统可包括全球定位系统(GPS)传感器。

传感器还可包括接近传感器或光检测和测距(激光雷达)系统(例如，旋转或线性)，和/或光学传感器，诸如一个或多个相机或红外(IR)传感器。接近传感器可包括地面高度传感器。光学传感器还可向用户提供视觉信息。该信息可由SLCS处理器通过数据链路线缆和/或无线收发器传送至远程设备。接近传感器和光学传感器允许系统能够通过检测障碍物并改变SLCS的路线以避开障碍物，从而实现360度感知和避开碰撞。该系统还能够向起重机操作员和地勤人员提供地面(或水)位置数据。需要观察周围环境的传感器可放置在SLCS 105的表面上或表面处和/或远离SLCS 105。

其他SLCS传感器可包括应变传感器，以测量壳体上、风机单元上、导管上、吊缆的固定结构上、控制线110等的负载。其他传感器可包括旋转编码器或推进器速度传感器(可以是增量的或绝对的)，以及停机引脚存在传感器。

SLCS可以使用远程位置传感器或信标、远程计算单元或目标节点收发器设备来帮助表征悬浮负载和/或SLCS 105(例如，相对于起重机)、载体、所需的目标位置(如负载目的地)的位置和/或运动。

SLCS处理器将算法应用于接收到的传感器系统数据，以产生所需的系统响应。例如，可以通过实时动态(RTK)算法来优化GPS传感器数据，以开发优化的绝对位置。可以通过非线性数据融合方法(如卡尔曼滤波方法)将测量值融合在一起，以在所有自由度中产生最佳状态估计，从而表征系统在测地空间的位置和运动。

在前文中基于若干优选实施方式描述了本公开的装置和方法。不同变型的不同方面被认为是彼此组合进行描述，使得本领域技术人员根据本文阅读时的所有组合可被视为是在本公开概念范围内阅读的。优选实施方式不限制本文的保护范围。

本文描述的操作的实施方式可以在其上存储有指令的计算机可读存储设备中实施，所述指令在由一个或多个处理器执行时执行所述方法。处理器可包括例如处理单元和/或可编程电路。存储设备可包括机器可读存储设备，其包括任何类型的有形非暂时性存储设备，例如，任何类型的盘，包括软盘、光盘、只读光盘存储器(CD-ROM)、可重写光盘(CD-RW)、磁光盘、如只读存储器(ROM)等半导体设备、如动态和静态随机存取存储器等随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁卡或光卡等半导体设备，或适用于存储电子指令的任何类型的存储设备。USB(通用串行总线)符合或兼容由通用串行总线组织于2000年4月27日发布的通用串行总线规范修订版2.0和/或本规范的更高版本，例如，2013年7月26日发布的通用串行总线规范修订版3.1。总线和接口标准(PCIe)符合或兼容由外围组件互连特别兴趣小组(PCI-SIG)于2010年11月发布的PCI Express 3.0基本规范修订版3.0和/或本规范的更高版本和/或相关版本。

如本文的任何实施方式中所使用的，术语“逻辑”可指应用程序、软件和/或固件的指令的逻辑，和/或通过配置位流体现在可编程电路中的逻辑，以执行任何上述操作的逻辑。软件可体现为记录在非暂时性计算机可读存储介质上的软件包、代码、指令、指令集和/或数据。固件可体现为在存储器设备中硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。

如在本文中的任何实施方式中所使用的“电路”可包括例如单独地或以任何组合硬连线电路、诸如现场可编程门阵列(FPGA)等的可编程电路。逻辑可共同地或单独地体现为形成一部分较大系统的电路，例如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等。

在一些实施方式中，硬件描述语言(HDL)可用于为本文描述的各种逻辑和/或电路指定电路和/或逻辑实现。例如，在一个实施方式中，硬件描述语言符合或兼容超高速集成电路(VHSIC)硬件描述语言(VHDL)，其可以实现本文描述的一个或多个电路和/或逻辑的半导体制造。VHDL符合或兼容IEEE标准1076-1987、IEEE标准1076.2、IEEE 1076.1、VHDL-2006的IEEE草案3.0、VHDL-2008的IEEE草案4.0和/或IEEE VHDL标准的其他版本和/或其他硬件描述标准。

如本文所用，术语“模块”(或“逻辑”)可指、属于或包括：专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、电子电路、可编程电路(如现场可编程门阵列(FPGA))、处理器(共享、专用或群组)和/或存储器(共享、专用或群组)或执行具有可执行机器指令(由汇编器和/或编译器生成)的一个或多个软件或固件程序的另一计算机硬件组件或设备或组合、组合逻辑电路和/或具有提供所描述功能的逻辑的其他合适的组件。模块可以是通过共享或传递数据集成的不同的独立组件，或者模块可以是单个模块的子组件，或者在若干模块之间拆分。组件可以是在单个计算节点上运行或实现的进程，或者是在并行、同时、顺序或组合运行的多个计算节点之间分布的进程，如结合附图中的流程图更全面地描述。

如本文所用，进程对应于在处理器上执行的程序(例如，应用程序)的实例，线程对应于进程的一部分。处理器可包括一个或多个执行核。处理器可被配置为一个或多个套接字，每个套接字可包括一个或多个执行核。

如本文所用，“可释放”、“连接”、“被连接”、“可连接的”、“断开”、“被断开”和“可断开的”是指可以连接或断开的两个或多个结构，通常不使用工具(工具例如包括螺丝刀、钳子、钻头、锯、焊接机、焊炬、熨斗和其他热源)，或重复地使用工具(例如通过使用螺母、螺栓或螺钉)。如本文所用，“附接”、“被附接”或“可附接的”是指通过使用工具或化学或物理结合附接的两个或多个结构或组件，但其中，结构或组件通常不能重复地释放或重新附接。如本文所用，“固定”、“被固定”或“可固定的”是指连接或附接的两个或多个结构或组件。

SLCS 105可由任何合适的材料形成，如金属、塑料、复合材料，诸如纤维增强树脂。SLCS 105可以允许经由密封舱口或一个或多个可拆卸面板进入内部空间，从而进行维护和检查。

尽管本文已经示出和描述了具体实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，替代和/或等效实施方式可以代替所示出和描述的具体实施方式。例如，尽管上文根据起重机描述了各种实施方式，但在其他实施方式中，可以在直升机下方采用SLCS。本申请旨在覆盖本文所讨论的实施方式的任何修改或变化。

以下是非限制性实施例。

实施例1：一种负载控制系统，其用于影响由主承载线悬挂在载体上的负载的位置、方向或运动中的至少一个，包括：旋转联接器、绞盘、固定至负载和绞盘的绞盘控制线、推进器、传感器套件以及计算机处理器和存储器；其中，所述存储器包括控制模块，当由所述计算机处理器执行时，所述控制模块用于根据所述传感器套件的传感器数据确定所述绞盘的张力以及所述负载的位置、方向或运动中的至少一个，并控制所述绞盘和所述推进器的张力，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个，并且其中，所述旋转联接器允许所述负载控制系统围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

实施例2：根据实施例1所述的负载控制系统，其中，所述负载控制系统通过所述旋转联接器固定至主滑轮，其中，所述主滑轮固定至所述主承载线。

实施例3：根据实施例1所述的负载控制系统，其中，所述旋转联接器包括轴承组，其中，所述轴承组围绕所述主承载线的中心轴线径向排列。

实施例4：根据实施例1所述的负载控制系统，其中，所述旋转联接器不在所述载体与所述负载之间传递主提升力，而是通过所述绞盘控制线将扭矩从所述负载控制系统传递至所述负载。

实施例5：根据实施例1所述的负载控制系统，其中，所述绞盘控制线不在所述载体与所述负载之间传递主提升力，而是通过所述绞盘控制线将扭矩从所述负载控制系统传递至所述负载。

实施例6：根据实施例1所述的负载控制系统，其中，所述主承载线包括承载旋转联接器，其中，所述承载旋转联接器允许所述负载围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

实施例7：根据实施例1所述的负载控制系统，还包括多个推进器、多个绞盘、多个绞盘控制线中的至少一个。

实施例8：根据实施例1所述的负载控制系统，其中，推力控制模块用于通过非线性滤波器将传感器套件的传感器数据组合以确定当前状态，从而至少确定位置、方向或运动，并且其中，所述控制模块进一步利用当前状态来控制绞盘和推进器的张力，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个。

实施例9：根据实施例8所述的负载控制系统，其中，利用当前状态来控制所述绞盘和所述推进器的张力，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个是根据所述当前状态利用操作模块的功能模式或命令状态、推力和方向映射或风机映射中的至少一个的反馈来投射近期的未来运动。

实施例10：根据实施例1所述的负载控制系统，其中，所述推进器包括风机或飞轮中的至少一个。

实施例11：一种计算机实现的方法，用于影响由主承载线悬挂在载体上的负载的位置、方向或运动中的至少一个，包括：根据传感器套件的传感器数据确定负载的位置、方向或运动以及绞盘上的张力，其中，所述绞盘利用绞盘控制线固定至所述负载；控制所述绞盘和推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个，其中，旋转联接器允许所述绞盘和所述推进器围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

实施例12：根据实施例11所述的方法，还包括张紧所述绞盘控制线并启动所述推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个。

实施例13：根据实施例11所述的方法，还包括通过所述绞盘控制线将扭矩从负载控制系统传递至所述负载。

实施例14：根据实施例11所述的方法，还包括在所述负载和所述载体之间传递主提升力，其中，所述负载和所述载体之间的主提升力绕过所述旋转联接器。

实施例15：根据实施例11所述的方法，其中，承载旋转联接器允许所述负载围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

实施例16：根据实施例11所述的方法，还包括：通过非线性滤波器将所述传感器套件的传感器数据组合以确定当前状态，从而确定位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力，其中，所述当前状态包括所述位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力。。

实施例17：根据实施例16所述的方法，还包括：根据所述当前状态预测近期的未来运动，并根据所述近期的未来运动控制所述绞盘和所述推进器。

实施例18：根据实施例11所述的方法，其中，根据所述当前状态预测近期的未来运动包括：利用操作模块的功能模式或命令状态、推力和方向映射、风机映射或绞盘映射中的至少一个的反馈来更新所述当前状态。

实施例19：一种装置，用于影响由主承载线悬挂在载体上的负载的位置、方向或运动中的至少一个，包括：用于根据传感器套件的传感器数据确定负载的位置、方向或运动以及绞盘控制线在绞盘上的张力的装置；用于利用所述绞盘控制线将所述绞盘固定至所述负载的装置；用于控制所述绞盘、所述绞盘控制线和推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个的装置；用于旋转联接器的装置，其中，所述旋转联接器允许所述绞盘和所述推进器围绕主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

实施例20：根据实施例19所述的装置，还包括利用所述绞盘张紧所述绞盘控制线的装置；和启动所述推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个的装置。

实施例21：根据实施例19所述的装置，还包括用于通过所述绞盘控制线将扭矩传递至所述负载的装置。

实施例22：根据实施例19的所述的装置，还包括用于在所述负载和所述载体之间传递主提升力的装置，其中，所述负载和所述载体之间的主提升力绕过所述旋转联接器。

实施例23：根据实施例19的所述装置，还包括用于承载旋转联接器的装置，以允许所述负载围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

实施例24：根据实施例19所述的装置，还包括用于通过非线性滤波器将所述传感器套件的传感器数据组合以确定当前状态，从而确定位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力的装置，其中，所述当前状态包括所述位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力。

实施例25：根据实施例24所述的装置，还包括用于根据所述当前状态投射近期的未来运动的装置；和用于根据所述近期的未来运动控制所述绞盘和所述推进器的装置。

实施例26：根据实施例19所述的装置，其中，用于根据所述当前状态投射近期的未来运动的装置包括用于利用操作模块的功能模式或命令状态、推力和方向映射、风机映射或绞盘映射中的至少一个的反馈来更新所述当前状态的装置。

实施例27：根据实施例19所述的装置，其中，该装置在主承载线的终点处悬挂在负载上方。

实施例28：包括指令的一个或多个计算机可读介质，响应于计算机设备的处理器执行所述指令，所述指令使所述计算机设备：根据传感器套件的传感器数据，确定负载的位置、方向或运动以及绞盘控制线在绞盘上的张力；控制所述绞盘、所述绞盘控制线和推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个；其中，所述计算机设备通过旋转联接器固定至载体下方的主承载线，其中，所述旋转联接器允许所述计算机设备、所述绞盘和所述推进器围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

实施例29：根据实施例28所述的计算机可读介质，其中，所述指令还使所述计算机设备利用所述绞盘张紧所述绞盘控制线，并启动所述推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个。

实施例30：根据实施例28所述的计算机可读介质，其中，所述指令还使所述计算机设备通过所述绞盘控制线将扭矩传递至所述负载。

实施例31：根据实施例28所述的计算机可读介质，其中，主提升力在所述负载和所述载体之间传递，其中，所述负载和所述载体之间的主提升力绕过所述旋转联接器。

实施例32：根据实施例28所述的计算机可读介质，其中，所述指令还使所述计算机设备通过非线性滤波器将所述传感器套件的传感器数据组合以确定当前状态，从而确定位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力，其中，所述当前状态包括所述位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力。

实施例33：根据实施例28所述的计算机可读介质，其中，所述指令还使所述计算机设备根据所述当前状态投射近期的未来运动，并使装置根据近期的未来运动控制所述绞盘和所述推进器。

实施例34：根据实施例28所述的计算机可读介质，其中，所述指令还使所述计算机设备根据所述当前状态投射近期的未来运动包括用于利用操作模块的功能模式或命令状态、推力和方向映射、风机映射或绞盘映射中的至少一个的反馈来更新所述当前状态的装置。

Claims

1.一种负载控制系统，用于影响由主承载线悬挂在载体上的负载的位置、方向或运动中的至少一个，其特征在于，包括：

旋转联接器、绞盘、固定至负载和绞盘的绞盘控制线、推进器、传感器套件以及计算机处理器和存储器；

其中，所述存储器包括控制模块，当由所述计算机处理器执行时，所述控制模块根据所述传感器套件的传感器数据确定所述绞盘上的张力以及所述负载的位置、方向或运动中的至少一个，并控制所述绞盘和所述推进器上的张力，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个，并且其中，所述旋转联接器允许所述负载控制系统围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

2.根据权利要求1所述的负载控制系统，其特征在于，所述负载控制系统通过所述旋转联接器固定至主滑轮，其中，所述主滑轮固定至所述主承载线。

3.根据权利要求1所述的负载控制系统，其特征在于，所述旋转联接器包括轴承组，其中，所述轴承组围绕所述主承载线的中心轴线径向排列。

4.根据权利要求1所述的负载控制系统，其特征在于，所述主承载线包括承载旋转联接器，其中，所述承载旋转联接器允许所述负载围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

5.根据权利要求1所述的负载控制系统，其特征在于，推力控制模块通过非线性滤波器将所述传感器套件的传感器数据组合以确定当前状态，从而至少确定位置、方向或运动，并且其中，所述控制模块进一步利用所述当前状态来控制所述绞盘和所述推进器上的张力，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个。

6.根据权利要求5所述的负载控制系统，其特征在于，利用所述当前状态控制所述绞盘和所述推进器上的张力，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个是根据所述当前状态利用操作模块的功能模式或命令状态、推力和方向映射或风机映射中的至少一个的反馈来投射近期的未来运动。

7.根据权利要求1所述的负载控制系统，其特征在于，所述推进器包括风机或飞轮中的至少一个。

8.一种计算机实现的方法，用于影响由主承载线悬挂在载体上的负载的位置、方向或运动中的至少一个，其特征在于，包括：根据传感器套件的传感器数据确定负载的位置、方向或运动以及绞盘上的张力，其中，所述绞盘利用绞盘控制线固定至所述负载；控制所述绞盘和推进器，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个，其中，旋转联接器允许所述绞盘和所述推进器围绕主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：张紧所述绞盘控制线并启动所述推进器，以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括通过所述绞盘控制线将扭矩从负载控制系统传递至所述负载。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：通过非线性滤波器将所述传感器套件的传感器数据组合以确定当前状态，从而确定位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力，其中，所述当前状态包括所述位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述当前状态预测近期的未来运动，且根据所述近期的未来运动控制所述绞盘和所述推进器。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据所述当前状态预测近期的未来运动包括：利用操作模块的功能模式或命令状态、推力和方向映射、风机映射或绞盘映射中的至少一个的反馈来更新所述当前状态。

14.一种装置，用于影响由主承载线悬挂在载体上的负载的位置、方向或运动中的至少一个，其特征在于，包括：用于根据传感器套件的传感器数据确定负载的位置、方向或运动以及绞盘控制线在绞盘上的张力的装置；用于利用所述绞盘控制线将所述绞盘固定至所述负载的装置；用于控制所述绞盘、所述绞盘控制线和推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个的装置；用于旋转联接器的装置，其中，所述旋转联接器允许所述绞盘和所述推进器围绕主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括利用所述绞盘张紧所述绞盘控制线的装置；和启动所述推进器以影响所述负载的位置、方向或运动中的至少一个的装置。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括用于通过所述绞盘控制线将扭矩传递至所述负载的装置。

17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于还包括用于承载旋转联接器的装置，以允许所述负载围绕所述主承载线的垂直轴线旋转，不会对所述主承载线施加明显的扭矩。

18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括用于通过非线性滤波器将所述传感器套件的传感器数据组合以确定当前状态，从而确定位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力的装置，其中，所述当前状态包括位置、方向或运动以及所述绞盘上的张力。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括用于根据所述当前状态投射近期的未来运动的装置；和用于根据所述近期的未来运动控制所述绞盘和所述推进器的装置。

20.根据权利要求14所述的装置，特征在于，用于根据所述当前状态投射近期的未来运动的装置包括用于利用操作模块的功能模式或命令状态、推力和方向映射、风机映射或绞盘映射中的至少一个的反馈来更新所述当前状态的装置。