CN105793186A - 用于控制负载的方法和*** - Google Patents

Abstract

一种用于控制悬挂负载的方位的***，***包括可连接至要提升的负载的升降框架(20)，在升降框架上设置两个或多个飞轮单元(9)，飞轮单元各包括旋转地设置在万向节(11)内的飞轮(10)，万向节沿着垂直于飞轮的旋转轴线(8)的旋转轴线(6)也旋转地设置在万向节支架(15)内，其中电动机(12)设置用于旋转飞轮(10)，并且倾斜发动机(13)设置成通过使万向节绕其旋转轴线(6)旋转来倾斜万向节，其中该***还包括用于分别控制飞轮的旋转速度和方向和万向节的倾斜的控制单元，控制***被采用用于通过完全地或部分地降低旋转速度，倾斜万向节至新启动位置，并且再次使飞轮加速自旋；或通过停止飞轮并且在相反的方向上使飞轮加速自旋，来重新初始化飞轮(9)单元。

Description

用于控制负载的方法和***

技术领域

本发明涉及一种用于控制负载的位置和运动的方法及***。更具体地，本发明涉及一种用于控制悬在起重索上的负载的旋转运动的***和方法。

背景技术

在借助于起重机操纵负载中负载的旋转控制和精确定位是重要的。当使用单一的起重索时，起重机操作员可在三个维度上控制负载或负载的重心，而不是在第四个维度上控制负载在水平平面中的方位。为了控制并且调节负载的方位，必须使用手动的调节或使用辅助的缆索/线材。手动操纵/控制负载方位可能表现出明显的风险，尤其是如果负载重并且/或者具有沿着一个或多个轴线的大尺寸。根据挪威石油***(PetroleumSafetyAuthorityNorway)，牵涉起重机和相关的负载操纵的工作在离岸工业中是致命事故的最常见的来源。因此，在工业中存在对控制悬挂负载的转动运动的***的需要。

此外，在将负载从提升位置传送至放下位置期间，控制负载的方位常常是重要的，以避免物理障碍和确定放下的负载的方位是大体上正确的，进而提高效率。

为了控制不同主体，例如在起重机上悬挂的负载或类似物的运动，使用陀螺装置，即基于自旋物体的装置已经已知了数十年。

US1.645.079涉及一种具有两个陀螺转子的稳定器以及稳定器用于飞行器中的轰炸瞄准器、照相机等的使用。装置在稳定轰炸瞄准器、照相机或类似物方面是有效的，但要稳定的物品从一个方位至另一个的有效迁移没有进行描述。

US5.871.249描述了一种用于悬挂的有效负载的稳定的定位***，其中单元包括多个飞轮，飞轮具有与三个正交的轴线对齐的旋转轴线。此***允许悬挂负载的稳定但不允许控制负载的位置和运动。

提及的现有技术基于使用陀螺效应的稳定。陀螺效应在物理中是公知的，并且基于如下事实：即如果你施加转矩至自旋的物体，角动量会在转矩的方向上运动。这意味着如果转矩τ通过垂直平面中的力F施加，如在图1中示出的，则角动量L将朝向转矩运动并且引起自旋物体在水平平面中转动。施加在悬挂负载上时，这种转动运动是绕着它自己的轴线自旋的运动。图2a)和图2b)示出了从上方看的具有位于“X”处的引力中心的在负载A上的两个自旋物体W、W’的两种不同的布置。如图1中所示出的，施加力F至旋转物体以给定的持续时间将在箭头标示的方向上产生转矩。转矩将引起负载的旋转，该旋转独立于自旋物体彼此的距离或距负载的重心的距离。转矩取决于自旋物体的自旋和惯性。可以通过提高自旋物体的旋转，使尽可能重、尽可能远的运动出旋转轴线，以及增加自旋物体的重量，来增大自旋物体的惯性。如同自旋物体的总重量所具有的一样，增大自旋物体的惯性在可用于此目的空间内和可获得的旋转速度中具有其明显的限制。

通过倾斜自旋物体转矩在负载上产生的效应被限制，因为当自旋物体从其启动位置倾斜大于90度时转矩将相反地指向。然后自旋物体必须相对于要控制的主体再定位，以能够使所需的转矩在负载上持续。已经在现有技术中提出了用于从自旋主体的作用断开负载或降低自旋主体用于再定位的速度的离合器。

US5.816.098描述了一种建立在以上原理上的起重负载姿态控制***，该***包括飞轮，该飞轮悬挂在陀螺仪框节上以形成飞轮单元。两个或更多的飞轮单元可以一起使用以提高可获得的姿态控制力。离合器可设置在飞轮单元和负载之间，以能够使负载独立于飞轮单元旋转。通过使用用于再定位飞轮的离合器从飞轮断开负载在负载断开的时间具有失去对负载及其旋转的控制的负面效应。

如在专利JP2797912中，在来自飞轮的转矩在预期方向的错误方向上被引起时，在旋转/倾斜循环的部分上减小飞轮的速度将会减少获得的旋转力矩，并且最好为负载旋转提供交变转矩。

本发明的目的是提供了一种解决根据现有技术方案未解决的问题的方法和***。更具体地，本发明的目的是提供了一种用于控制悬挂负载的旋转并且因此控制悬挂负载的方位，并且在负载的旋转被外力停止或干扰之后重新启动负载朝向期望的方位进行旋转的方法和***。

发明概述

根据第一方面，本发明涉及一种用于控制悬挂负载的方位的***，该***包括可连接至要提升的负载的升降框架，在该升降框架上设置两个或多个飞轮单元，飞轮单元各包括旋转地设置在万向节内的飞轮，该万向节沿着垂直于飞轮的旋转轴线的旋转轴线也旋转地设置在万向节支座内，其中电动机设置成用于旋转飞轮，并且倾斜发动机设置成通过使万向节绕其旋转轴线旋转而使万向节倾斜，其中该***还包括用于分别控制飞轮旋转的速度和方向以及万向节的倾斜的控制单元，采用该控制***用于通过完全地部分地降低旋转速度，将万向节倾斜至新的启动位置，并且再次使飞轮加速自旋；或者通过停止飞轮并且使飞轮在相反的方向上加速自旋，使飞轮单元重新初始化。技术人员将理解，控制万向节的倾斜以产生使升降框架和任何附接的负载朝向需要的或预定的方位旋转的转矩。升降框架和附接至其的任何负载的方位是关于全球参照***或局部参照***的任意大体上水平轴线的方位。表述“需要的方位”或“预定的方位”用于描述负载在给定的时间应具有的方位，并且可以用于表明预定的方位，或者通过不同的因素决定的位置，例如提升方位、放下方位，或者避免碰撞永久的物体或临时地出现在负载要遵循的路径中或靠近负载要遵循的路径的物体的方位。

关于飞轮和飞轮单元的表述“重新初始化”用于描述在飞轮单元的飞轮已经被倾斜用于转矩产生之后，直至更进一步的倾斜导致具有在与启动转矩的相反方向上的水平分力的转矩时，给飞轮单元用于产生转矩的附加的可能性所需要的动作。为了重新初始化飞轮单元，飞轮必须被停止并且在相反的方向上启动旋转，或飞轮必须被停止，倾斜返回至启动位置或其他位置，并且重启旋转。随后飞轮可能再次在引起转矩的方向上倾斜，以在所需方向上旋转升降框架和附接至其的任何负载。当***处于旋转运动中时，停止和启动飞轮优选地在飞轮基本上地水平地放置并且它们处于对侧向转矩的低可能影响的位置中时进行。技术人员将理解，对于飞轮停止、倾斜返回至另一位置并且重启旋转的实施方案，飞轮旋转的停止可以是全部地或部分地停止，其中部分地停止是大体上降低旋转速度。

采用控制单元来控制旋转的速度，使得例如静止的飞轮可加速自旋，以便当飞轮在所需方向上引起旋转力的能力被耗尽时接管飞轮。随后第一飞轮可能被停止，旋转至新的启动位置，再次加速旋转以重新初始化飞轮，进而在所需方向上产生更多的旋转力，以便获得在所需方向上的半连续的或连续的旋转力，或以便如果外力已经停止在所需方向上的旋转，重启负载的旋转。

表述“万向节”用于代表用于飞轮的允许飞轮绕旋转轴线旋转的任何枢转支架。万向节的形状并不重要，只要它允许飞轮旋转。万向节支撑在万向节支架内，允许万向节绕垂直于飞轮的旋转轴线的旋转轴线旋转。技术人员将理解，表述“飞轮单元”用于一种单元，其包括飞轮、万向节和万向节框架以及用于控制飞轮的旋转和飞轮单元中的飞轮的倾斜的必要的发动机。

根据一个实施方案，***包括设置成对的飞轮，并且其中每对飞轮设置为在互相相反的方向上旋转。通过倾斜飞轮，产生的力可被分解为指向水平平面中负载所需的旋转方向上的力和倾斜负载的垂直指向的力。在使成对的飞轮相反的方向上旋转将引起来自成对飞轮的倾斜力互相中和。因此，在相反方向上的旋转在本文中被用于代表成对飞轮的旋转，导致在水平平面中指向相同的方向的转矩以及指向成互相抵消的垂直指向的力。

根据另一个实施方案，***还包括一个或多个导航仪器，以用于确定悬挂负载的旋转、运动和/或定位，其中导航仪器连接至控制单元。

根据又一个实施方案，在***中设置了一个或多个电池，以用于其中的电动机的运行，并且其中当飞轮的旋转停止时采用电动机给电池充电。使用电池供电的发动机时，无需外界的电力连接。使用用于停止飞轮的力来给电池充电，大体上使减少电池容量成为可能并且/或者使延长充电之间的运行周期成为可能。

根据一个实施方案，***包括通讯单元，用于与远程控制单元通讯。

根据一个实施方案，远程控制单元是远程控制器。可替代地，远程控制单元是自动地控制方位的计算机控制***。

根据一个可替代的实施方案，控制单元是预先编程的以根据设置在***上的传感器收集的数据控制负载的方位。所述传感器可是用于检测***和负载的位置、速度、旋转和/或方位的传感器，用于检测接近固体物体的传感器。

根据第二方面，本发明涉及一种用于控制悬挂负载的方位的方法，该方法包括以下步骤：

-将升降框架连接至负载，两个或多个飞轮单元设置在升降框架上，飞轮单元各包括旋转地设置在万向节中的飞轮，该万向节沿着垂直于飞轮的旋转轴线的旋转轴线也旋转地设置在万向节支架内，其中电动机设置为控制飞轮的旋转速度和方向，并且倾斜发动机设置为通过使万向节绕其旋转轴线旋转而使万向节倾斜，

-将升降框架连接至起重索，该起重索连接至起重机，

-通过起重机和起重索提升升降框架和连接至其的负载，

-使飞轮加速自旋并且通过倾斜万向节使飞轮倾斜，以产生作用在升降框架和负载上的转矩，

其中方法还包括以下步骤：

-通过完全地部分地降低旋转速度，使万向节倾斜至新启动位置，并且再次使飞轮加速自旋；或通过停止飞轮并且在相反的方向上使飞轮加速自旋，重新初始化飞轮中的一个或多个。

根据一个实施方案，通过降低飞轮的旋转速度或停止飞轮的旋转，使飞轮倾斜至新启动方位，并且在对侧向转矩具有低可能影响的位置处重启飞轮的旋转，来重新初始化飞轮。

根据另一个实施方案，通过在对侧向转矩具有低可能影响的位置处停止飞轮的旋转并且在相反的方向上重启旋转，来重新初始化飞轮。

根据再一个实施方案，飞轮分组成成对的飞轮，并且其中两对或多对飞轮被用于通过使一对飞轮在不同对的飞轮处于运行中时进行重新启动，来获得方位***的大体上连续的运行。

根据另一个实施方案，飞轮的旋转和倾斜通过计算机化中央单元控制。

附图简述

图1是将转矩施加至自旋物体的效应的图示，

图2是通过施加转矩至两个旋转物体的在水平平面中的旋转力的图示，

图3是用于本发明中的飞轮单元的透视图，

图4是根据本发明的悬挂在起重索上的升降框架的透视图，并且负载连接至升降框架，

图5是飞轮单元的运行中的第一步骤的图示，

图6是飞轮单元的运行中的第二步骤的图示，

图7是飞轮单元的运行中的第三步骤的图示，

图8是本发明的可替代实施方案的图示，

图9是本发明的再一个实施方案的图示，

图10是具有夹持装置以夹持负载的实施方案的图示，以及

图11是用于本***的远程控制器的一个可替代实施方案的图示。

发明详述

图3说明了飞轮单元9，其包括设置在万向节11中的飞轮10。飞轮的旋转通过电动机12控制，所述电动机通过没有示出的线缆连接至控制***。飞轮绕旋转轴线8是可旋转的。在图示的实施方案中，电动机和飞轮具有共同的旋转轴线8。技术人员将理解，传动装置或类似物可设置在电动机12和飞轮轴7之间，而不离开本发明的范围。技术人员还将理解，术语“飞轮”应理解为作为绕旋转轴线平衡的任何方便自旋的物体。

万向节11也旋转地设置在万向节框架15内。万向节11绕万向节框架旋转轴线6旋转地设置，万向节框架旋转轴线6大体上垂直于飞轮的旋转轴线，飞轮的旋转轴线优选地在飞轮的重心内或靠近于飞轮的重心。

在万向节框架15内的万向节11的旋转通过倾斜发动机13控制。倾斜发动机13可以是能够如通过控制单元确定的使万向节11绕万向节的旋转轴线倾斜至预定角度的任一种类的电动机。

通过借助于电动机12来调节飞轮的旋转速度和旋转方向，并且通过借助于倾斜发动机13使万向节11相对于万向节框节15倾斜或旋转，可以控制飞轮单元9。

图4是根据本发明的升降框架20的图示。升降框架20悬挂在来自未图示的起重器或其他起重装置的起重索19上。技术人员将理解，该索可以被线材、绳索、链条、竿或类似物替代，而不离开保护的范围。起重机或起重装置可以是适合于提升期望负载的任一类型的起重机。负载位置单元通过接合的联接装置25连接至起重索、线材、绳索或类似物。技术人员将理解，接合的联接装置25可以是链条、线材、绳索、杆或类似物，而不离开本发明的范围。可替代地，升降框架可以通过其他装置，例如磁铁、夹具等可连接至负载，该其他装置由要提升的负载的形状和本质决定。

图4的升降框架20包括四个在图3中示出的类型的飞轮单元9。此外，提供了用于运行飞轮单元9的电池组21和在升降框架20处的需要电力的任一附加的设备。以上提及的附加设备可包括一个或多个控制单元22、发射器23和一个或多个导航仪器24，该控制单元用于控制飞轮单元9以获得所需的动作，该发射器用于接收来自远程操纵面板的控制信号，并且可选地发送数据至远程操纵面板，该一个或多个导航仪器例如陀螺仪、加速度计、罗盘仪/地磁仪或GPS或局部设置的导航***，用于精确地确定升降框架和负载的位置、方位和旋转速度。技术人员将知道，提到的设备中的哪些必须互相连接并且如何连接它们。

升降框架20也包括连接件2，用于将升降框架连接至负载1。在图4中示出的连接件是链条，但是技术人将理解，连接件可以是任一类型的常规使用的连接件，例如常规的广泛使用的集装箱连接件、如在图4中示出的竿、如在图12中示出的夹持工具或类似物。

图5至图7示出了本升降框架20的实施方案运行中的不同的步骤，该升降框架包括四个飞轮单元9，四个飞轮单元在图5至图7中分别以9a、9b、9c和9d标示。所有飞轮单元设置为使得万向节的旋转轴线6与升降框架的长度轴线大体上平行。图5示出了启动位置，其中两个飞轮单元9a和9d设置为使得它们的旋转轴线与升降框架大体上平行，或大体上水平地设置，而另外两个飞轮单元9b和9c设置为使得飞轮的旋转轴线是大体上竖直的或垂直于升降框架。

从在图5中示出的位置开始，飞轮中的两个加速旋转至计算的预定的旋转速度，以在运行期间提供所需的转矩。优选地，在单元9a和9d中的两个飞轮在相反的方向上旋转，如用飞轮上的箭头a、d标示的，以保持升降框架的平衡，使得由倾斜自旋的飞轮引起的竖直的力互相抵消。当单元9a和9d的飞轮的旋转轴线是大体上水平的时，单元9a和9d的飞轮的加速自旋将稳定飞轮相对于升降框架和附接至其的任意负载的方位。飞轮将通过由自旋轮导致的陀螺仪效应抵消负载绕起重索或大体上平行于起重索的任何旋转。技术人员将理解，如果需要的话，在启动期间飞轮的方位可能与以上描述的方位不同。

一旦在单元9a和9d中的飞轮到达它们预定的旋转速度，飞轮可以倾斜，以获得用于升降框架和附接至其的任何负载进行所需的旋转的转矩。如果在单元9a、9d中的飞轮在相反的方向上自旋，则飞轮互相相反地倾斜以获得用于在相同方向上转动负载的转矩。

图6示出了本升降框架运行的第二步骤，其中在单元9a和9d中的飞轮在用箭头a’和d’标示的方向上倾斜，以导致抵消各飞轮的倾斜的转矩。该转矩可分解成倾斜升降框架和连接至其的负载的力以及分别在水平平面中指向以旋转升降框架和连接至其的负载的转矩a”和d”。转矩a”和d”互相叠加至用箭头e)标示的引起升降框架和负载旋转的转矩。通过在相反方向上旋转两个飞轮，在升降框架上的由飞轮的倾斜引起的倾斜力互相抵消。

如以上在说明书的引言部分中提及的，由飞轮倾斜大于90°导致的转矩将会相对于转矩的初始方向在相反的方向上指向。因此，飞轮单元在倾斜90°之后必须重新启动以能够在相同的方向上继续引起转矩。

通过停止或大体上降低飞轮的旋转速度，使飞轮倾斜返回至启动位置或另一位置，并且在原始旋转方向上重启/加速飞轮；或者通过停止飞轮并且在相反的旋转方向上重启飞轮，可以实行重新启动。技术人员将理解，用于重新初始化的两种选项从物理学的角度看是等同的，并且选项之间的选择将是一种给出最实际的解决方案的选择。

为了保持转矩或在飞轮9a和9d的重新初始化期间至少引起转矩的可能性，单元9b和9c的飞轮随后加速自旋以取代单元9a和9d中的飞轮，进而在飞轮相对于水平旋转轴线启动时，一旦单元9a和9d中的飞轮从图5的启动位置接近90°的倾斜角度，则进行接管。

用于单元9b和9c的飞轮的旋转轴线在加速自旋运行期间是竖直的并且与来自单元9a和9d的转矩引起的负载的旋转轴线平行。因此，两个飞轮的加速自旋未引起影响由单元9a和9d中的飞轮的倾斜引起的转矩的转矩。

图7示出了第三步骤，其中单元9a至9d的所有飞轮绕竖直的旋转轴线旋转，并且其中单元9a和9d的飞轮已倾斜90°。此外，飞轮的倾斜将引起指向与启动阶段中的方向相反的转矩，并且飞轮单元必须被重新初始化以用于在需求的方向上的转矩的进一步产生。对于具有成对运行的四个飞轮单元的单元，一对起作用来产生转矩，而另一对飞轮单元不起作用。一旦第一对飞轮单元9a和9d从启动位置倾斜接近90°，单元9b和9c的飞轮加速自旋并且接管停止的单元9a和9d的飞轮的职责。停止的飞轮可随后向后倾斜180°，并且随后再次加速自旋，或者在首先不倾斜的情况下在相反的方向上加速自旋，以便当单元9b和9c的飞轮已经倾斜180°时进行接管，进而根据负载和升降框架的需要产生负载和升降框架的转矩e)。

通过在另一对飞轮单元接管以产生所需的转矩时重复启动一对飞轮、倾斜、重新初始化的步骤，可以获得用于旋转升降框架的大体上连续的力。然而技术人员将理解，在需要更大的转矩被以用于启动或停止升降框架和负载的旋转的情况下，所有的四个飞轮可以被控制以配合给出用于讨论中的运行的充足的转矩。在一些类型的运行中，飞轮可用于控制升降框架和负载向后和向前的旋转以获得其所需的方位。所有的飞轮可随后用于获得足以给出升降框架和负载的快速且有效的重新定位的转矩。技术人员还将理解，飞轮在它们倾斜至新的启动位置之前不必须完全停止，并且速度可以充分地被降低，以将由倾斜引起的转矩减小至由飞轮在更高速旋转下倾斜所引起的转矩的一部分。技术人员还将理解，飞轮的旋转速度可根据所需获得的转矩来变化。

除了在提升的开始阶段和设置阶段中调节方位之外，本***可用于调节负载的方位以避免碰撞建筑元件或在负载路线中的其他元件。在路线中的位置调节对更有效的进行提升运行可以是重要的，并且对长形的主体的提升是最重要的，以避免负载和/或在其路径上的其他物体被破坏。如今，紧固至负载的辅助的索索或线材通常用于该目的。本升降框架不使用这样的辅助装置的情况下，通过自动地或手动地操纵远程控制器来获得所需的和/或预定的负载/升降框架的方位成为可能。

负载改变其方位的旋转可能被风干扰或通过碰撞物体干扰，风或碰撞物体停止所需的旋转或对所需的旋转至少具有本质的影响。本升降框架包括允许飞轮进行快速并且有效的再定位以及加速自旋的飞轮单元时，可以迅速地获得继续具有或不具有负载的升降框架所需的重新定位的转矩。

如以上标示的，电池单元21设置在升降框架20上，以用于运行除电动机12和倾斜发动机13外的控制单元、用于检测负载和升降框架的精密位置和方位的传感器(例如局部的定位***、GPS)、用于检测物体的传感器等。电池容量可能是本***运行时间的限制因素。然而，没有示出的连接至升降框架的电力电缆可以提供电力至升降框架。

也可以通过将电动机12用作电力制动器，即发电机，以用于在飞轮被停止或旋转速度被降低时产生电力给电池充电，来扩大电池容量。

图8和图9示出了本升降框架的可替代的实施方案，其中图8示出了一种对应于图3至图7中示出的实施方案的只包括设置在框架中的两个飞轮单元的升降框架。

图9也示出了一种包括两个飞轮单元的实施方案，但是其中飞轮单元设置为一个在另一个的顶部处，以制成升降框架的高并且“细长”的变型。

对于任一以上提及的实施方案，离合器可以设置在倾斜发动机和万向节之间，以能够在必需进行负载方位的较小的手动调节的情况下断开倾斜发动机，以避免自旋的飞轮抵消手动的调节。

技术人员将理解，只包括两个飞轮单元的单元不能够产生高连续的转矩，因为飞轮必须被停止并且在相反的方向上加速自旋，或者飞轮必须被停止，恢复至新启动位置并且随后再次加速自旋，进而给出半连续的动作。技术人员还将理解，本***可以包括多于四个飞轮，例如6个、8个、10个。增加飞轮单元的数量可使减小飞轮中每一个的直径成为可能。然而，较多数量的飞轮单元将增加***的复杂度和成本。因此，目前假定具有四个飞轮单元用于大多数应用是优选的。

图10示出了具有夹持横梁的夹持工具26的升降框架。然而，技术人员将理解，夹持工具可以被改良以用于提升其他物体，例如管、木材等。

本升降框架20优选地通过远程控制器30(例如如在图11中示出的)远程地控制，该远程控制器经由以上提及的升降框架中的发射器与升降框架上的控制单元通讯。在图11中示出的远程控制器包括方位指示器31，以用于根据标准地理方位或者根据用于方位的局部网格指示升降框架的方位，并且因此指示负载的方位。通过指示器31的方位指示可以基于从升降框架处的控制单元接收的信息。有关方位的信息可以可替代地从设置在讨论中的区域中的永久传感器和/或设置在升降框架上的传感器接收。作为进一步的可替代方案，有关方位的信息可以从传感器以及从控制单元接收的信息的组合接收，该控制单元收集并基于从GPS或任一其它全球的或局部的***接收的信息进行计算，以用于确定物体的三维位置和方位。技术人员将理解，用于确定物体的位置和方位的不同的***可以组合。例如，GPS***可以在运行的一个阶段期间提供充足的信息，而局部的且更精密的***可用在拿起或放下负载的阶段中以提供充足的准确度。

远程控制可以包括手动控制器32，以用于手动地控制升降框架或升降框架和负载的方位，或者可以包括面板33，以用于设置预定的方位，使得操作者可以为负载的给定位置选择预先设置的方位。此外，远程控制器可以设置具有启动和停止按钮以及用于指示升降框架上的电池的充电状态的指示器。远程控制器30可以是用于调节升降框架和附接至其的负载的方位的独立的单元。可替代地，远程控制器30可以与用于控制起重装置(例如起重机)的远程控制器组合。

不依赖于远程控制器是否处于手动方式或升降框架是否以自动或预先编程的方式运行，控制单元22是升降框架有效运行的关键。控制单元22被编程以接收来自记录升降框架和附接至升降框架的任一负载的位置和方位的装置的输入、来自任一远程控制器等的输入，以基于输入的数据计算采取哪种动作，并且以控制飞轮单元保持升降框架和任一负载在所需位置上，并且/或者以获得升降框架和任一负载所需的重新定位。

为了其中负载总是从有限数量的位置被拿取，并且被放置于有限数量的预定的放置位置的某些提升目的，在提升运行期间在不同位置处的方位可以被预先编程，使得对于每个特定的运行操作者只必须在预设程序中进行选择。

虽然本发明在上文参考升降框架进行了描述，但是用于控制负载方位的***可以直接地连接至负载，而不是任一升降框架的一部分。

技术人员还将理解，飞轮单元、控制单元、电池等优选地被盖、外壳或类似物保护。技术人员还将理解，用于控制负载方位的***的部件中的一些未提前认证。然而，如果***被用在需要提前认证的区域，任何未提前认证的部分可能封装在外部保护盒中。

技术人员将理解，本***可以与手动的远程控制器、半自动的远程控制器或自动***连接使用，在手动的远程控制中，操作者可以控制飞轮的参数，例如飞轮的旋转速度、倾斜、启动和停止；在半自动的远程控制器中，控制单元计算经由远程控制器获得操作者的指令所必需的飞轮参数；自动***被编程以沿着路线将升降框架和负载带入在预设的位置处的预定方位中。

Claims (12)

1.一种用于控制悬挂负载的方位的***，所述***包括可连接至要提升的负载的升降框架(20)，两个或多个飞轮单元(9)设置在所述升降框架上，所述飞轮单元(9)各包括飞轮(10)，所述飞轮旋转地设置在万向节(11)内，所述万向节沿着垂直于所述飞轮(10)的旋转轴线(8)的旋转轴线(6)也旋转地设置在万向节支架(15)内，其中电动机(12)设置成用于旋转所述飞轮(10)，并且倾斜发动机(13)设置成通过使所述万向节绕其旋转轴线(6)旋转来倾斜所述万向节，其中所述***还包括控制单元，所述控制单元用于分别控制所述飞轮的旋转速度和旋转方向以及所述万向节的倾斜，所述控制***被采用用于通过完全地或部分地降低所述旋转速度，将所述万向节倾斜至新启动位置，并且再次使所述飞轮加速自旋；或通过停止所述飞轮并且在相反的方向上使所述飞轮加速自旋，来重新初始化所述飞轮单元(9)。

2.根据权利要求1所述的***，其中所述飞轮设置为成对的，并且其中每对飞轮设置为彼此在相反方向上旋转。

3.根据权利要求1或2所述的***，其中所述***还包括一个或多个导航仪器，以用于确定所述悬挂负载的旋转、运动和/或方位，其中所述导航仪器连接至所述控制单元。

4.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中一个或多个电池设置在所述升降框架处，以用于所述***的所述电动机的运行，并且其中当所述飞轮的旋转停止时采用所述电动机(12)给所述电池充电。

5.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中所述***包括用于与远程控制单元通讯的通讯单元。

6.根据权利要求5所述的***，其中所述远程控制单元是无线远程控制器。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的***，其中所述控制单元被预先编程以根据从设置在所述***上的传感器收集的数据控制所述负载的方位。

8.一种用于控制悬挂负载的方位的方法，包括以下步骤：

-将升降框架连接至负载，两个或多个飞轮单元(9)设置在所述升降框架上，所述飞轮单元(9)各包括飞轮(10)，所述飞轮旋转地设置在万向节(11)中，所述万向节沿着垂直于所述飞轮(10)的旋转轴线(8)的旋转轴线(6)也旋转地设置在万向节支架(15)内，其中电动机(12)设置为控制所述飞轮(10)的旋转速度和旋转方向，并且倾斜发动机(13)设置为通过使所述万向节绕其旋转轴线(6)旋转来倾斜所述万向节，

-将所述升降框架连接至起重索，所述起重索连接至起重机，

-通过所述起重机和所述起重索，提升所述升降框架和连接至其的负载，

-使飞轮加速自旋并且通过倾斜所述万向节来倾斜所述飞轮，以产生作用在所述升降框架和所述负载上的转矩，

其中所述方法还包括以下步骤：

-通过完全地或部分地降低所述旋转速度，将所述万向节倾斜至新启动位置，并且再次使所述飞轮加速自旋；或通过停止所述飞轮并且在相反的方向上使所述飞轮加速自旋，来重新初始化所述飞轮中的一个或多个。

9.根据权利要求8所述的方法，其中通过降低所述飞轮的旋转速度或停止所述飞轮的旋转，将所述飞轮倾斜至新启动方位，并且在对侧向转矩具有低可能影响的位置处重启所述飞轮的旋转，来重新启动所述飞轮。

10.根据权利要求8所述的方法，其中通过在对侧向转矩具有低可能影响的位置处停止所述飞轮的旋转，并且在相反的方向上重启旋转，来重新启动所述飞轮。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中所述飞轮被分组为成对的飞轮，并且其中两对或多对飞轮被用于通过使一对飞轮在不同对的飞轮处于运行中时进行重新启动，来获得方位***的大体上连续的运行。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述飞轮的旋转和倾斜通过计算机化的中央单元控制。