CN111032167A - 攀爬辅助速度控制 - Google Patents

Abstract

提供了一种攀爬辅助***，其动态地调节该***在攀登结构期间向攀爬者提供的负荷辅助的速率和水平。所述攀爬辅助***包括负荷传感器***，所述负荷传感器***被配置为检测攀爬者的状态，例如攀爬者施加到辅助绳索上的负荷，以对攀爬者提供向上的支撑力以补偿攀爬者的重量。另外，所述攀爬辅助***包括发送器，其被配置为将数据传输给***的接收器。所述攀爬辅助***包括控制器，所述控制器被配置成解释接收到的数据，然后通过受控的电动机和驱动***提供控制，以向攀爬者提供负荷辅助。所述攀爬辅助***的安全功能被配置为接收指示攀爬者的下降速率的数据，并且如果满足一个或多个条件，则减慢或停止下降。

Description

攀爬辅助速度控制

交叉引用

本申请要求2017年7月17日提交的临时美国专利申请第62/533,605号的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种在结构上升和下降期间为人的重量的一部分提供支撑的装置。

背景技术

诸如太阳能等可再生能源正在成为越来越重要的技术。可再生能源以多种不同形式表现出来，其中之一就是可以被风力涡轮机捕获的风能。风力涡轮机有许多可移动并且需要定期维护的部件。为了执行此维护，技术人员通常必须登上风力涡轮机的塔架，并沿着塔架(包括塔顶)在各个点执行检查和维护任务。

发明内容

本公开的实施例可用于在攀爬诸如梯子的结构时辅助攀爬者。这些实施例可通过将攀爬者和攀爬者的工具和材料运输到各种高度直至这种广泛的攀爬的最高点，来提供减轻疲劳并增强攀爬者安全性的辅助，同时在攀爬或下降期间在突然向下运动的情况下提供安全功能。

本文公开的方法和***还可以应用于许多其他使用领域，包括攀岩、建筑物逃生或营救方法，或需要竖直或接近竖直运输材料和工具的任何其他应用。

本公开的一个方案是在攀登梯子的期间内向攀爬者提供辅助的速率和水平的动态调节。这样的***允许实施范围从恒定速度到恒定负荷的不同控制策略或两种策略的混合。在一个方案中，传感器附接到人以提供直接的负荷感测。在另一个方案中，可以规定辅助的程度，并且辅助程度可以选择性地取决于攀爬者的属性，即身体素质水平和休息需求、体重(其可以为低或高，由诸如100磅(lbs)到300磅的合理范围表示)、爬得快或慢的能力，以及攀爬者在长时间攀爬时可能会感到疲倦的方式，从而导致攀爬辅助程度的首选变化。所公开的实施例提供了选择在攀爬中的任何点的辅助程度的能力。此外，攀爬者可以在攀爬期间与任何地方的控制器进行通信。

另外，可以提供安全功能，其自动确定何时攀爬者的行为是不安全的，并且被配置为使攀爬者停止或向攀爬者提供校正反馈。在各种实施例中，安全行为可以被定义为在攀爬期间保持控制的同时以稳定的速率攀爬。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解前面概述以及下面各种实施例的详细描述。为了说明的目的，在附图中示出了示例性实施例；然而，本公开不限于所公开的特定方法和手段。在图中：

图1是根据本公开的一个方案的用于攀爬辅助***的安全功能的流程图；

图2是根据本公开的一个方案的用于攀爬辅助***的安全功能的流程图；

图3是根据本公开的一个方案的梯子攀爬辅助***的侧视图；

图4是根据本公开的一个方案的负荷传感器***的侧视图；

图5A是根据本公开的一个方案的负荷传感器***的侧视图，该负荷传感器***处于第一位置；

图5B是图5A所示的负荷传感器***的侧视图，该负荷传感器***处于第二位置；

图6是根据本公开的一个方案的传感器***的侧视图；

图7A是根据本公开的一个方案的传感器***的俯视图；

图7B是根据本公开的一个方案的传感器***的俯视图；

图8是根据本公开的一个方案的传感器***的侧视图；

图9是根据一个实施例的攀爬辅助***的发送器的图；

图10是根据一个实施例的攀爬辅助***的接收器的图；

图11是根据本公开的一个方案的机动化驱动***的侧视图；

图12是根据一个实施例的图9中所示的发送器的图；

图13是根据一个实施例的图10中所示的接收器的图；

图14是根据本公开的一个方案的用于电动机控制的驱动器的图；

图15是示出根据本公开的一个方案的发送器算法的流程图；

图16是示出根据本公开的一个方案的接收器算法的流程图；

图17是根据本公开的一个方案的超速调节器的图；以及

图18是配置为实现本公开的各方案的计算装置的图。

具体实施方式

应该向在诸如风力涡轮机的高层结构上工作的人员提供工具，以辅助在该高层结构上进行长时间的爬上和爬下。携带多种工具和材料的任务会对攀爬者的体力增加负担，从而使攀爬者受到伤害的机会增加。此外，工具和材料的数量可能超过一个攀爬者一次随身可以携带的数量，因此需要攀爬者进行多次往返爬升和爬下高层结构以取回完成工作所必需的工具和材料。例如，风力涡轮机内部的梯子可以具有50英尺至350英尺或更高的高度。因此，攀爬者在攀爬这种梯子时，有时同时携带工具和其他材料，可能会感到疲劳。

在此描述的***的实施例可以通过将攀爬者和攀爬者的工具和材料运输到各种高度并且直到这种广泛的攀爬的最高点，来提供减轻疲劳并增强攀爬者安全性的辅助，同时在攀爬或下降期间在突然向下运动的情况下提供安全功能。

在本文描述的各种实施例中，公开了一种可以实现包括安全功能的攀爬辅助控制***的***或装置。下面进一步描述攀爬辅助控制***的示例。安全功能可以被实现为软件或固件。可以在安全功能的遥控器、发送器、接收器和/或电动机控制器处提供软件或固件。

在一个实施例中，安全功能可以被配置为在攀爬辅助控制***的正常工作期间沿向下方向工作。安全功能可以被配置为在***检测到不安全的攀爬时施加制动力。制动力可以施加在线缆或绳索、电动机或攀爬辅助控制***中的其他地方上，以减慢或停止攀爬者的下降。

在一个实施例中，安全功能可以被配置为检测在攀爬者使用期间的任意时刻、在一段时间内或预定数量的计数内的超速。例如，如果在1.5秒内检测到的攀爬者的速度为0.75m/s，或者在3个循环或周期内检测到的攀爬者的速度为0.75m/s，则安全功能可以被配置为施加制动力。参照图1，在一个实施例中，安全功能可以被配置为确定检测到的速度是否大于预定限值。如果检测到的速度小于限值，则安全功能可以继续监视超速。如果检测到的速度大于或等于限值，则可以将安全功能配置为立即发送停止或减慢攀爬者的下降的命令。可替代地，如果检测到的速度大于或等于限值，则安全功能于是可以确定攀爬者是否在指定的时间段内保持在限值或限值以上。如果攀爬者在指定的时间段内没有保持在限值或限值以上，则安全功能可以继续监视超速。如果攀爬者在指定的时间段内保持在限值或限值以上，则安全功能可以发送停止或减慢攀爬者的下降的命令。

在一个实施例中，安全功能可以被配置为检测超加速度。如果检测到的加速度大于或等于预定限值，则安全功能可以配置为立即发送停止或减慢攀爬者的下降的命令。可替代地，安全功能可以被配置为检测在一段时间内或计数内的超加速度。例如，如果在1秒钟以上的时间内检测到的攀爬者的加速度大于0.75g，或者如果在3个循环或周期内检测到的攀爬者速度大于0.75m/s，则安全功能可被配置为发送停止或减慢攀爬者的下降的命令。

在一个实施例中，安全功能可以被配置为检测过量负荷。如果检测到的负荷大于或等于预定限值，则安全功能可以被配置为立即发送停止或减慢攀爬者的下降的命令。可替代地，安全功能可以被配置为检测在一段时间或计数内的过量负荷。例如，如果在2秒钟内检测到的负荷大于所需负荷的135％，或者在2秒钟内检测到的负荷大于200lbs，则安全功能可以被配置为停止或减慢攀爬者的下降。

在一个实施例中，安全功能可以被配置为在任何时间段内检测大于预定阈值的速度。例如，如果在任何可检测的时间段内检测到的速度大于1.5m/s，则安全功能可以配置为施加制动力。

在一个实施例中，安全功能可以被配置为检测过度的急动度(jerk)。安全功能可以被配置为，如果检测到的急动度大于或等于预定限值，则安全功能立即发送停止或减慢攀爬者的下降的命令。可替代地，安全功能可以被配置为检测在一段时间或计数内的过度的急动度。例如，如果在0.2秒内检测到的加加速度大于12m/s/s，则安全功能可以被配置为施加制动力。

参照图2，安全功能的功能性可以在远程控制装置9的微处理器1中实现。微处理器1可以访问指示攀爬者的状态的数据。可以将制动的决定从微处理器1发送到发射器2。发射器2可以调制并发射指示应该施加制动的信号数据。发射器2可以经由天线3将信号数据发送到接收器天线4。接收到的信号数据可以在接收器5处被转换为解调数据并且提供给微处理器6。微处理器6可以使制动命令发送到电动机控制器7，电动机控制器7可以被配置为采取停止攀登者的下降的动作，例如停止电动机8。

在一个实施例中，如果远程控制装置未被实现，或者由于其他原因(例如有效的处理和数据可用性)，可以在微处理器6处安装实现安全功能的固件。

本公开的实施例可以在各种攀爬辅助***的背景下实现。在一个实施例中，被配置成检测攀爬者施加在辅助绳索上的负荷的传感器被结合到攀爬辅助***中。传感器数据可以部分地用于控制辅助攀爬者所需的功率量。另外，攀爬辅助***还可以包括：发送器，用于将负荷数据传输给接收器；传输路径；以及接收器，用于从发送器接收数据；用于解释接收到的数据的监督控制器，以及提供能量给辅助绳索的受控电动机和驱动器。可以实现用于***控制的单向无线或开环通信，或者也可以实现全双工通信，其中接收器还传输数据给发送器以向攀爬者提供通知、对无线链路的完整性的双向验证、消息纠错等。

被配置为检测人的负荷变化的传感器是确定攀爬者的状态的一个示例。可替代地，或者除了被配置为检测负荷变化的传感器之外，还可以采用被配置为检测攀爬者的状态的任何其他变化的传感器。例如，眼动、体温、心率或其他身体数据的变化也可以是攀爬者状态和身体属性的指标。

参照图3，攀爬辅助***10可由梯子14上的攀爬者12例如在诸如塔架的结构16上的上升或下降期间使用。例如，攀爬者12可以是在风力涡轮机的维护程序期间爬梯子的检修人员中的成员。施加的负荷(包括攀爬者12、工具、材料或它们的任何组合)可以通过抓绳器18附连到辅助绳索20，该辅助绳索20可以是诸如软线或天然或合成绳索的材料的连续环的形式，带有适当修改或涂层以确保应用效能，该辅助绳索在塔架上层级的第一滑轮22和塔架下层级的第二滑轮24之间延伸。攀爬辅助***10可被配置为在各种距离上并以各种大小的力提供辅助上升、下降或两者。攀爬辅助***10可以被配置为辅助攀爬者12在诸如信号塔、桥梁、水坝和摩天大楼的其他结构上的上升和下降。

根据本公开的一个方案，攀爬辅助***10可以包括驱动***26，驱动***26构造成例如经由第一滑轮24和第二滑轮26中的一个或两个将力提供给攀爬者12。如图所示的实施例中所示，驱动***26可以位于较低的高度处或附近，使得驱动***26向第一滑轮24提供力(例如转矩)。也可以使用驱动***26的备选位置。

根据本公开的一个方案，攀爬辅助***10可以包括被配置为将攀爬者12连接到攀爬辅助***10的系索28。如图所示的实施例所示，系索28可以被配置为例如经由攀爬者12穿戴的市售全身安全带而连接攀爬者12和抓绳器18。此外且根据职业安全与健康管理局(OSHA)法规的要求，攀爬者12应连接到适当的防坠装置，该装置在本公开中未进一步讨论。

本公开的各方案涉及辅助速率、辅助水平或两者的动态调节。根据本公开的一个方案，辅助速率包括辅助绳索20的速度。根据本公开的一个方案，辅助水平包括向攀爬者12、负荷或两者施加多少力。攀爬者12的需求可能会在攀登梯子14的期间发生变化。例如，攀爬者12可能需要比辅助绳索20速度的当前速度更快或更慢地攀爬，此外，攀爬者12的重量可能在攀爬期间也会变化(因为设备或材料被沿途放下)。因此，所公开的攀爬辅助***10可以被配置为考虑例如攀爬者12的身体素质、重量、期望的攀爬速度或其任意组合来调节辅助速率、辅助水平或两者。

参照图3和图8，攀爬辅助***10可包括负荷传感器***30。如图所示的实施例中所示，负荷传感器***30可被构造成与抓绳器18结合。根据本公开的一个方案，负荷传感器***30可以包括由抓绳器18支撑的杠杆32，使得当通过附接到攀爬者12的系索28将负荷施加到附接点34时，杠杆32能相对于抓绳器18可移动。负荷传感器***30可以被配置为生成代表负荷的信号并传送该信号，如下文进一步详述。

参照图4，负荷传感器***30可以构造成并入结构16中。如图所示，负荷传感器***30可以包括偏置构件，例如弹簧36。如图所示的实施例中所示，负荷传感器***30可以构造成使得当例如在附接点34处向杠杆32施加负荷时，弹簧36被压缩。弹簧16可以是绕线压缩弹簧，但是其他类型的弹簧***也可以同样地用于此目的，包括但不限于由金属或其他可压缩材料制成的膨胀或扭转类型的弹簧，以及诸如橡胶、弹性***、液压***或气动***的***。负荷传感器***30可以包括磁体38和霍尔效应器件(HED)18。如所示的实施例中所示，磁体38可以由杠杆32支撑，使得随着弹簧36在递增的负荷下压缩，磁体38沿箭头42所示的方向朝着HED 40移动。负荷传感器***30可以被配置为测量来自HED 40的变化的电信号，作为所施加的负荷的表示。可以实施对于HED 40的替代，例如采用应变仪作为荷重计的一部分。

构想替代结构以执行所述功能，包括光学、替代磁性、应变或电阻性部件。负荷传感器***30可以限定中立或零的外部负荷位置。中立位置可以类似于所示实施例中所示的磁体38相对于HED 40的位置。可替代地，在中立位置处磁体38和HED 40的相对位置可以与所示实施例中所示的位置不同。例如，在中立位置，磁体38可以相对于HED 40定位为使得增加所施加的负荷导致磁体38远离HED 40移动。对于磁体38的移动的电信号的相对方向将相应改变，但仍表示所施加的负荷。

参照图5A和5B，根据本公开的一个方案，负荷传感器***30可以被配置为使得磁体38由弹簧36支撑，例如设置在弹簧36内。如所示实施例中所示，弹簧36被配置为响应于所施加的负荷的增加而压缩，从而使磁体38相对于HED 40移动，例如沿箭头42所示的方向朝向HED 40移动。HED 40也可以由弹簧36支撑，例如设置在弹簧36内。如上所述，HED 40可被构造成产生表示所施加的负荷的电信号。类似地，以上讨论的替代感测方法也适用于这种感测配置。

图4、图5A和图5B中所公开的负荷传感器***30可以配置用于附接到抓绳器18、系索28或这两者，使得负荷传感器***30被配置成直接响应于施加在攀爬者12和辅助绳索20之间的负荷。

参照图3和图6，负荷传感器***30可以包括负荷反应性或能拉伸材料44。如图所示的实施例中所示，能拉伸材料44可以与连接在抓绳器18和攀爬者12之间的系索28串联，使得负荷传感器***30直接响应于施加在攀爬者12和辅助绳索20之间的负荷。在一个实施例中，磁体38可以嵌入能拉伸材料44中。如图示实施例中所示的，负荷传感器***30可以包括基板46，基板46具有被构造为相对于系索28固定的第一端48。基板46可以例如在基板46的第二端50处或附近携带HED 40。如图示实施例中所示的，基板46的第二端可以相对于系索28不受约束。根据本公开的一个方案，负荷传感器***30可以被配置为使得当施加负荷时，HED 40和磁体38中的至少一个相对于彼此移动，从而产生如上所述的表示负荷的电信号。HED 40和磁体38的位置可以与所示实施例中的相反，并且另外，HED 40和磁体38都可以放置在能拉伸材料44上。

为了确保来自HED 40的电信号在负荷变化时不会受到错误的解释，可以将引导***并入结构16中，以确保磁体38相对于HED 40的相对位置不受由方位、振动或其他因素引起的变化的影响。这些没有被具体描述，因为这被认为在熟练的机械***设计者的设计能力之内。

参照图7A和7B，负荷传感器***30可以包括内壳52、外壳54以及附接在内壳52和外壳54之间的能拉伸材料44。内壳52和外壳54可以被约束以响应于施加到攀爬辅助***10的负荷而相对于彼此移动。如图示的实施例中所示的，外壳54可以在第一附接位置56处附接到系索28，而内壳52可以在第二附接位置58处附接至抓绳器18。根据本公开的一个方案，上述附接可以通过常规手段(例如攀山扣与眼钩)来实现。当内壳52和外壳54相对于彼此移位时，能拉伸材料44提供恢复力。也可以使用其中能拉伸材料44以压缩起作用的替代布置。

负荷传感器***30可以包括一个或多个销60和62以及一个或多个对应的狭槽64和66。内壳52和外壳54之间的平面度和可用位移度的限制可以由销60和62分别在狭槽64和66内移动来提供。

根据一个实施例，磁体38可以被附接到外壳54，使得磁体38响应于施加到攀爬辅助***10的负荷而相对于可被加接到内壳52的HED 40移动，以使HED 40提供负荷响应电信号。另外，负荷传感器***30可以包括线圈68，该线圈68被定位成使得当磁体38相对于线圈68(线圈68可以被加接到内壳52)移动时，从而通过法拉第电磁感应定律的公知原理产生电流。电流可被施加到整流器70和充电***72以增加能量存储，如本文所公开的。

根据本公开的一个方案，负荷传感器***30可以包括被配置为传输停止信号从而终止由攀爬辅助***10提供的辅助的开关。根据一个实施例，负荷传感器***30可以被配置为使得可以最大程度地增加内壳52和外壳54之间的距离，从而启动开关。例如，负荷传感器***30可以包括被配置为被拉动的销，从而操作开关并立即传输停止消息。

在上述负荷传感器***30的配置中，以下进一步描述的电子部件可以布置在例如76的印刷电路板上。此外，可以包括可操作控件78以允许直接选择辅助模式。例如，可操作控件78可以是按钮，以从可以根据期望确定的速度、负荷支持、时间响应性或其他参数的菜单中进行选择。这样的选择可以被传送给驱动***26以提供所选择的辅助水平。

参照图9、图10和图11，攀爬辅助***10可以包括发送器80和接收器82。根据本公开的一个方案，发送器80可以包括HED 40、发送器微处理器84和将HED 40连接到发送器微处理器84的线路86。根据本公开的一个方案，HED 40生成代表施加的负荷的电信号，并且线路86将信号送到发送器微处理器84。发送器80可以进一步包括发射器88和配置为将信号从发送器微处理器84发送到发射器88的线路90。发送器80还可包括发送器天线92，发送器天线92被配置为将信号发射到接收器82。

接收器82可以包括接收器天线94，该接收器天线94被配置为接收来自发送器天线92的信号。接收器82可以进一步包括信号转换器96，信号转换器96被配置为转换信号并且将转换后的信号沿着线路98传递给接收器微处理器100。接收器微处理器100可以被配置为将转换后的信号转换成控制动作。接收器82可以进一步包括驱动控制器102，该驱动控制器102被配置为例如从主电源线104接收电力，并且将接收的电力和沿着线路106从接收器微处理器100接收的控制动作转换为确定驱动***26的活动的指令。驱动控制器102可以通过线路108连接到驱动***26。

参照图11，驱动***26可以包括电动机110、监控***112、齿轮箱114或其任意组合。监控***112可以包括接收器82(图10所示)的一个或多个部件或可以连接到接收器82(图10所示)的一个或多个部件。如图所示的实施例中所示的，电动机110、齿轮箱114或两者都可以安装在基座116上。电动机110的类型可以选自如众所周知的交流或直流、同步、非同步、同步、永磁体、有刷或无刷、步进和绕线转子和/或定子类型。根据本公开的一个方案，电动机110可以是同步交流型，但是其他类型的电动机也将满足本文所述的驱动***26的要求，包括单相和多相。

传递至电动机110的电力可以来自驱动控制器102，该驱动控制器102可以从包括可变频率(VF)、脉宽调制(PWM)、相位受控、电压受控或电流限制类型的市售类型中选择。齿轮箱114可以被定位并构造成将电动机110的转速转移到第一滑轮22和第二滑轮24中的至少一个。如图示的实施例中所示的，齿轮箱114可以定位在电动机110和第二滑轮24之间。齿轮箱114可以选自蜗轮驱动、行星、谐波或其他公知类型。这些齿轮箱类型各自赋予不同的属性，并且取决于所选择的用于攀爬辅助***10的驱动***26，例如，如果所选择的电动机类型能够在没有齿轮箱的情况下传递所需转矩并且在故障和紧急情况下还提供***的安全运行，则齿轮箱可以省略。为了便于描述电动机110，在所示的实施例中齿轮箱114和第二滑轮24被描绘为直线布置。然而，它们可以基于诸如由相应结构16确定的机械便利性的其他因素而被替代地定位。

在一个实施例中，驱动***26可以包括感应电动机形式的电动机110，并且还包括齿轮箱114，该齿轮箱114构造成减小从电动机输出到第二滑轮24的速度。驱动***26可以包括制动器，该制动器构造成当终止对电动机110的电力供应时绝对地锁定驱动***26。在一个实施例中，例如在实施蜗杆传动的情况下，由于蜗杆传动中的反向驱动的高摩擦，驱动***26可以没有制动器。驱动***26可以包括被配置为检测并显示电动机速度、电动机110的旋转方向或两者的部件。

参照图10和图11，驱动控制器102可以被配置为将从电源线104接收的电力变换成电动机110用来驱动第二滑轮24的电力特性。根据一个实施例，电源是230Vac，并且电动机110所使用的电力具有从零到120Hz的可变频率以及零和230Vac之间的可变电压。可以提供其他外部电源值，并且可以为电动机控制另外施加其他特定限值，包括电流限值、过载感测和超速感测。这允许控制电动机速度和转矩，以提供所需的辅助特性。

监控***112可以包括接收器天线94或被配置为从负荷传感器***30接收信号的类似部件。根据本公开的一个方案，信号的传输方法是无线的，并且是从负荷传感器***30到驱动控制器102单向的。当然，可以使用传输信号的其他实现方式，例如有线、声(超声波)、光(UV、可见或IR)、感应(如果是金属，则经由辅助绳索联接)或其他可用方法。信号的传输性质在本发明中将不再被考虑，并且被认为是本领域技术人员众所周知的。同样为了简化而指定了单向传输，但是包括双工传输在内的双向也是可行的，并且可以提供传送来自其他来源的信息的能力，例如但不限于电动机或驱动条件、通信链路完整性和其他咨询信息。

参考图7A、图7B和图12，示出了发送器80的示意图的实施例。HED 40可以被配置为使得其在一定的场强范围内以大约2mV/高斯的输出电压响应入射磁场。来自HED 40的模拟输出电压可以被施加到线路86上的发送器微处理器84的模数转换器输入端。

下面参考图15详细论述的软件算法，被配置为在发送器微处理器84上执行并将线路86上的模拟电压变换为数字模式，其又转移到线路90上发射器88以传输到远程监控***，例如监控***112，该***控制对施加的负荷的攀爬辅助响应。可替代地，可以省略发送器微处理器84，并且可以将线路86上的信号直接施加到合适的发射器，以作为模拟信号进行传输而无需数字化。

为了延长传感器的可用的工作持续时间，期望最小化攀爬辅助***10的功耗。例如，可以在负荷传感器***30中采用几种机制以实现可接受的低平均功耗。根据一个实施例，HED 40和发射器88可以被配置为仅在将要收集和传输数据时才开启，并且以足够高的比特率传输数据包。如图示的实施例中所示的，当线路48被设置为低以导通PNP晶体管120时，电力被施加到HED 40。而且，微处理器软件可以被配置为在需要传输信号时仅开启发射器88，然后在传输完成时关闭发射器88。为了实现这一点，发射器88可以包括使能输入端，该使能输入端将其从极低功耗休眠状态变成较高功率传输状态。如图所示，发送器微处理器84可以被配置为将线路122设置为使能状态，这使发射器88开启。然后可以在线路90上施加用于传输的信号。在完成经由线路124和发送器天线92辐射的传输之后，可以将线路122设置为非使能状态，然后发射器88进入低功率状态并降低功耗。

为了进一步减小在没有信息要测量或转移时的功率，发送器微处理器84可以被设置为多个模式，其中一种模式是仅内部时钟正在工作。因此，发送器微处理器84的功耗可以在内部时钟超时之前减小到最小值，其后软件算法可以被配置为：给HED 40和发射器88供电，传输测量的数据，然后恢复低功率状态，其中HED 40和发射器88处于关闭状态，而发送器微处理器84在下一个时钟超时之前处于受限时钟状态。测量阶段和传输阶段之间的负荷采样间隔可以从标称零设置到任何期望值。根据一个实施例，负荷采样间隔可以在0.1秒与10秒之间，例如0.2秒。请注意，间隔越短，平均功耗就越高，并且储能装置再充电周期之间或更换电池之间所需的时间也越短。负荷采样间隔可以在整个攀爬期间动态变化，以适应提供有效攀爬辅助所需的速度或转矩的显着变化的快速设置，例如在攀爬辅助的开始期间。

可以在发送器80中提供用于信息显示和操作员信令的附加设施。可以根据软件算法将来自发送器微处理器84的线路54设置为输入状态或输出状态。根据本公开的一个方案，线路126通常可以被设置为输入。如果操作员闭合开关128，则线路126变为高信号电平，并且发送器微处理器84可配置为响应信号电平的变化，并且如果处于受限时钟模式则唤醒，否则其是醒着的。在一个实施例中(其中发送器微处理器84被配置为将线路126上的转变识别为中断)，发送器微处理器84可以被配置为立即响应于该变化，并通过软件算法使信号被传输，例如引起驱动***26的立即停止，从而提供紧急停止功能。当开关128闭合时，LED 130可以经由FET 132被点亮以示出立即停止状态。

此外，如果通过软件算法将来自发送器微处理器84的线路126设置为高，则可以将LED 130配置为经由FET 132被设置为高。可以使用其来用信号传达软件算法是否被适当编程以识别操作员感兴趣的特定情况，例如电池电量低或储能装置电压低。当然，替代其或除了其以外，LED 130还可以实现为例如被配置为吸引操作员注意的发声器。可以对经由LED130发信号进行编码以表示不同的情况，例如，可以以一定速率或开/关比对LED 130进行脉冲化，以区分诸如储能装置电压低、HED 40故障、负荷过大等情况。根据本公开的一个方案，可以包括多个指示器。

还示出了来自开关136的另外的输入端134。开关136可用于设置多种操作模式，例如辅助速度、负荷或用于设置辅助应用中变化率的时间延迟。可以用任何合适的微处理器来进行功能的替代分配。

负荷传感器***30可以被配置为实现单向传输或双向通信，其中发送器80能够接收信号以及发送信号。双向***例如可以用来快速确保通信的完整性或向攀爬者12发送警报或信息。如果在指定的时间内(例如，从发送器80的上一次传输的3秒内)未从负荷传感器***30接收到信号，则监控***112可以关闭由攀爬辅助***10提供的辅助。例如，如果发送器80被配置为每秒传输5次信号，则3秒的等待时间将提供通信路径已故障的指示，并且驱动***26可以进入安全状态直到通信恢复。

在一个实施例中，攀爬辅助***10可以包括具有储能装置138的电源(例如可再充电电池)，以及电压转换逆变器140，该电压转换逆变器140被配置为提供来自所述储能装置138的电压范围的、用于发送器80工作的期望工作电压。

根据本公开的一个方案，发送器80可以被配置为在负荷响应磁体38移动到开关142的范围内时接通。例如，放置在磁体38附近的簧片开关将储能装置138连接到逆变器140，以向发送器80提供所需的电压，例如5V。可以设置被配置为向发射器88供电的其他部件，例如使得仅当需要攀爬辅助***10工作时才施加电力。作为另一种选择，开关142可以是手动操作的或机械联接的机械开关，以响应于如前面公开的负荷传感器***30的附接和移动。

根据本公开的一个方案，发送器80可以包括充电***72。充电***72可以包括但不限于储能部件，诸如：每节电池1.52V的碱性锌碳电池(不可再充电)；每节电池1.35V的汞电池(不可再充电)；每节电池1.86V的银锌电池(不可再充电)；每节电池1.2V的镍金属氢化物电池(可再充电)；每节电池1.2V的镍镉电池(可再充电)；每节电池3.6V的锂离子电池(可再充电)；超级电容器(可再充电)；和燃料电池(化学可再充电)。

上面的列表包括示例，且可以使用其他类型的储能部件。每个储能部件可以包括特定的放电特性，其中，随着时间输出的电压的降低具有特定的特性。描绘了单个电池，但是也可以指定多个电池以使总电压达到所需的工作电平，从而消除对逆变器140的需要。

可以使用可能需要定期更换的非再充电式储能装置(例如锌碳电池)，或者在使用可再充电电池的情况下，充电***72可以被配置为对电池再充电以确保足够的能量在需要时进行工作。充电***72可以包括但不限于：感应能量转移，其中传感器储存在携带交流电的线圈附近，以在不使用时将能量感应到传感器中的受电线圈中；从能量源到储能装置的直接连接；利用来自环境振动、热电效应、光电发电机、杂散电场等的压电发电进行环境能量搜集，以提供能量输入；如图7A中使用法拉第电磁感应定律所描绘的，以及图12中参照磁体38、线圈68、整流器70和充电***72作为例子，其中磁体38相对于线圈68的移动产生电荷，由整流器70整流，并经由充电***72作为充电电流施加到储能装置138，这对于电子***领域的技术人员来说是显而易见的。

逆变器140可以被配置为将例如1.2V的电池电压变换成负荷传感器部件所需的工作电压，例如5V。根据本公开的一个方案，可以对线路144上的电压进行采样并且将其施加到线路146上的发送器微处理器84的模数转换器输入端，以提供关于储能装置138的状况的信息。因而根据一个实施例，负荷传感器***30可以被配置为将关于储能装置138的状态的附加信息传输到监控***112。

作为储能装置138的使用的另一替代方案，可以采用能量收集装置。根据一个实施例，从环境中收集的能量可以来自因运动、改变的压力或温度或其他物理事件而产生的电动力式发电机。在所示的实施例中示出了附加部件和这些部件的值。这些附加部件和值是可以被包括、排除或替换(例如，由具有不同值的类似部件)的可选添加项，如本领域技术人员将理解的。

参考图13，根据一个实施例，接收器82可以包括电源148，该电源148被配置为向接收器82的部件供电，例如5V。信号转换器96被配置为在接收器天线94上接收来自发送器80的信号，并且将接收的信号转换成线路98上的解调数据，解调数据进入接收器微处理器100以根据优选的控制算法由软件进行处理。然后可以通过控制算法来解释接收到的数据，其进而生成表示例如辅助绳索20的首选速度和电动机110传递的首选转矩的信号。

在一个实施例中，可以根据在接收器微处理器100上执行的PWM方法来产生速度信号162和转矩信号164。在那种情况下，在线路150和在线路152上的PWM信号可以分别通过低通网络158和低通网络160而分别转换成线路154和线路156上的基本稳定的信号。

还可以采用产生速度信号162和转矩信号164的其他方法，例如，使用数模转换器来提供速度信号162和转矩信号164。如果接收到的信号已经是模拟形式，则可以采用适当的缩放算法来提供速度信号162和转矩信号164。在所示的实施例中示出了附加部件和用于这些部件的值。这些附加部件和值是可以被包括、排除或替换(例如，由具有不同值的类似部件)的可选添加项，如本领域技术人员将理解的。

参照图14，驱动控制器102可以被配置为包括驱动控制器166，该驱动控制器166被配置为接收速度信号162和转矩信号166并生成电压信号168和频率信号170。根据一个实施例，电压信号168的定时可以被配置为触发第一可控硅整流器(SCR)172、第二SCR 174、第三SCR 176和第四SCR 178，以产生在线路182上的电容器180处的期望平均直流电压。为了使电动机110运转，电源开关装置184、186、188、190、192、194将通过频率信号170被依次切换，以在线路196、198、200上向电动机110提供正确相位的供电。该示意图仅是示意性的，并且其他配置也是可能的，例如，电压信号168和频率信号170可以是多相的。

如果电动机110是诸如直流串联电动机之类的不同类型，则可以选择驱动控制器166以适合电动机110，以提供所需的速度和转矩控制。例如，作为大量简化，可将单个输出施加到市售的SCR驱动器上，以为DC型电动机提供电压控制，从而根据所需的用于攀爬支持的算法提供速度和转矩控制。

当接收到来自发送器80的初始传输时，电动机110将在诸如1秒的时间段内斜升以提供初始转矩和速度，以提供例如50lbs的受限辅助，具有由攀爬者12确定的相应攀爬速率。

参照图3，根据一个实施例，在控制算法中可以限制辅助水平和辅助速率。根据一个实施例，攀爬辅助***10可包括滑动离合器，该滑动离合器例如联接至第一滑轮22和第二滑轮24中的至少一个，使得防止例如大于120lb/sf的过度辅助施加给辅助绳索20。在施加了超过用于滑动离合器的额定值的负荷的情况下，相应的滑轮22、24的旋转速度将不同于对滑动离合器的输入驱动，从而限制了攀爬辅助的传递。

也可以通过选择具有指定的最大可输出转矩的电动机110来设置辅助的最大值。可替代地，可以采用驱动***26中的电流限制来限制施加的辅助力。

作为一种终止对辅助绳索20的辅助的一种可行方法，例如当攀爬者12想要停止***时，攀爬者12可以在指定的最短时间内与辅助方向相反地下垂，从而施加大于指定的最大负荷的负荷。当控制算法在指定的时间(例如3秒)内感测到超过指定的最大负荷的负荷时，则辅助将从辅助绳索20上移除，并将提供制动以限制第二滑轮24的进一步旋转。可选地，攀爬辅助***10可以包括连接到发送器80的控制器，例如遥控器，攀爬者12可以操作该控制器以终止辅助。

参照图15，发送器80可以被配置为根据算法将信息传输到接收器82，在所示的实施例中示出了其示例，该信息表示攀爬者12的活动和发送器80的状态。

参照图3、图12和图15，当发送器80被攀爬者12启动时，在201发送器80通过例如施加开关142的闭合而通电。然后，发送器微处理器84可以在202初始化，并且内部时钟在203启动。该时钟可以被配置为以指定的间隔生成时钟滴答(tick)，优选但不一定必须是每秒5个。当然，可以选择其他间隔。在204，开始(Start)命令被发送到接收器以开始辅助，然后在205，调用子例程发送(Send)208，其向接收器82提供关于负荷的状态和发送器80的设置的数据。一旦子例程发送(Send)结束，发送器微处理器84在206进入低功率休眠状态，其中功耗被最小化直到在207发生下一个时钟滴答(tick)。在滴答(tick)的每个实例处，子例程发送(Send)被调用，此后在206重新进入休眠模式。

当在208调用子例程发送(Send)时，任何操作员控件(例如但不限于开关128和开关136)的状态可以指示例如攀爬者12希望移动的方向(例如向上或向下)。可以采用命令期望方向的替代手段，例如在系索28上的多次猛拉，以使负荷传感器***30将其解释为向下方向命令，而单次猛拉可以被解释为向上方向命令。

在210，例如经由PNP晶体管120启用HED 40，在211由发送器微处理器84从HED 40读取表示由攀爬者12施加的负荷的信号，然后在212可以禁用HED 40以节省功率。在213发送表示测量的负荷的消息。

在214，评估测量的负荷的值，并且如果测量的负荷的值超过指定值LStop，则在215将停止消息发送到接收器82以终止负荷辅助。这种事件可能是由于攀爬者12故意对抗辅助绳索20而下垂以停止负荷辅助而引起。

如果在214a电池状态被测量为低，则在215发送电池电量低警告消息，并且在216可以打开LED 130以向攀爬者12警告电池低电量状态。当然，LED130消耗额外的电力，因此它可以以脉冲方式工作以最小化额外的功耗。

所描述的循环在每个滴答(tick)重复。在每个循环，从储能装置138消耗额外的电力，特别是每次传输期间的电流消耗相对较高时。虽然前面的描述被包括在204、209、213和215的多个传输实例，但是将每个类别的消息编译成单个被传输的数据包可以提供功率需求的显着降低。

如果需要立即停止并且要防止辅助***的进一步操作，则可以将相应被给予函数停止(Stop)的开关配置为在219a引起中断，并立即传输停止(Stop)命令218a。为了提高停止(Stop)命令被执行的保证，发送器80可以可选地多次传输停止(Stop)命令。

为了扩展电力的可用性，有利的是提供一种增加可用能量的手段，例如先前描述的。

参照图16，接收器82可以被配置为从发送器80接收信息并根据算法向驱动控制器102发送命令，其示例在图示的实施例中示出，以提供期望的辅助水平给攀爬者12。

参照图3、图13和图16，当在221向接收器82供电时，在222使接收器微处理器100初始化，并启动时钟。时钟被配置为以指定间隔(优选但不一定必须是每1秒)生成时钟滴答(tick)。可以选择其他间隔。然后程序等待在223的循环(loop)中发生的事件。

在初始化期间，可以设置关键参数，例如用于辅助的起动速度和/或转矩。这样的最小值被设置为使得攀爬者12不受突然的急动或过大的力或辅助速度(其可能引起攀爬者12的痛苦和受伤的危险)的影响。

中断可用于发起对滴答(tick)事件的响应，并从发送器80接收消息。其他事件，例如在驱动***26处的操作员控制动作或来自设置的控件的操作员控制动作，也可能引起动作。在中断驱动式***中且如本文所述，中断将起作用以使指定的服务例程得以执行和完成。此后，操作返回到在中断时刻运行的函数。在一个实施例中，在接收器82正执行等待循环223时可能发生中断。

响应于消息的接收，从循环(loop)进入在224处的部分。如果该消息包含停止命令，则驱动***26被停止并且辅助被移除。

根据一个实施例，攀爬辅助***10可以被配置为使得立即停止将禁用所有进一步的操作，直到接收器82的电源关闭再打开，或者做出一些其他干预动作，而停止命令将停止驱动***26，通过来自发送器80的正常命令进一步启用驱动***26是可能的。

一旦在224接收到非停止类的消息，则将计数(Count)值重置为零以防止负荷辅助过早停止，并且消息中包含的数据的记录(例如负荷、从负荷样本的历史计算出的负荷趋势以及开关设置)在228更新，并且退出例程。

在发生滴答(tick)时，在230初始化例程，并且在231使计数器递增。计数器的目的是提供超时的计时器并且在没有从发送器80接收到进一步的消息时终止辅助。在232，检查计数，并且如果计数超过极限值(例如但不一定必须是3)，则驱动***26被停止并且移除负荷辅助。可以定义各种随后的控制动作，包括基于来自攀爬者12的命令通过重新启动驱动***26来重新启用辅助。可替代地，可以回收驱动***26的电源以重新初始化攀爬辅助***10以正常恢复操作。

如果计数尚未达到极限值，则基于攀爬者12所要求的在247感测的辅助方向，在248和250设置参数K和Slip，并且在249设置值TMax。具体地，K确定用于辅助的转矩和速度的改变方向，而Slip根据攀爬者12向上或向下方向而设置可以允许驱动***26向前或向后运行的程度。当荷载到指定量时，电动机110的转矩极限TMax，将确定电动机转差率，电动机转差率被定义为空载和荷载速度之间的偏差。因此，TMax在251设置或为例如0到255的范围内的另一值。

在234，将测量的负荷的值与表示为LMax的指定值(例如但不一定必须是120lbs)进行比较，并且如果大于LMax，则在235将驱动***转矩TMax设置为最大值。

在236，将所测量的负荷的值再次与表示为LMax的指定值进行比较，并且如果小于LMax，则在237驱动***转矩按系数K*N改变。可以选择系数N为例如但不一定必须是LMax的最大指定值的10％。因此，所述辅助转矩可以朝着期望的最大值LMax逐步地变化，攀爬者12不会感觉到急动。随着方向为向上或向下，K相应地为+1或-1。

如果攀爬者12对抗向上方向的辅助而下垂并且负荷超过所述值LStop，则辅助将如前所述终止。一旦负荷传感器***30上的负荷被移除或通信停止，则在向下方向上辅助将在延迟之后停止，并且此外，一旦所述抓绳器18被卸载，则其可能被设计为不再像市售抓绳器的特征那样具有与所述辅助绳索20的摩擦附接，因此将停止对攀爬者12的支撑。

在238，评估负荷的趋势值，并且如果负荷的趋势在向上方向上增加，则意味着攀爬者12可能累了并且无法跟上正提供的辅助水平，因此在239辅助速度可以按系数M(K＝1)降低。在向下的方向上，负荷趋势的增加意味着攀爬者12可能希望更快下降，因此速度按系数M(K＝-1)提高。

系数M可以选择为例如但不限于速度的最大指定值的10％。因此，所述辅助速度可以逐渐地朝着期望的最小值减小，而不会使攀爬者12感到急动。注意，最小值也可以包括零速度，并且随着方向为向上或向下，K相应地为+1或-1。

在240，评估负荷的趋势值，并且如果负荷趋势在向上方向上减小，则意味着攀爬者12可能比提供支撑的辅助更快地移动。因此，在241辅助速度可以按系数P增加。在向下的方向上，负荷的增加意味着攀爬者12想要更快下降，因此速度按系数M(K＝-1)降低以允许更快的滑动。

系数P可以被选择作为例如但不限于速度的最大指定值的10％。因此，辅助速度可以朝着期望的最大值SMax逐渐增加，而不会使攀爬者12感到“急动”。

在242，评估辅助速度的值，并且如果其超过指定的最大值SMax，则在243将速度设置为SMax。在244，评估速度的值，并且如果小于指定的最小值SMin，例如但不一定必须是5英尺/分钟，则将如前所述终止辅助。在完成滴答(Tick)处理之后，接收器82在246返回以继续在223的等待循环，直到下一个事件发生。

在上文中，转矩TMax的最大值可以是例如但不限于被配置为向攀爬者12传递120lb/sf。另外，最大速度SMax为使得辅助绳索20的速度是例如但不限于100英尺/分钟。

在不同的动作所导致的情况下，可以定义几类停止条件，例如：立即条件，其中例如在219a驱动***26被完全禁用而不进行进一步辅助；正常的停止条件，例如其中攀爬者12对抗辅助绳索20而下垂(在这种情况下，例如在214驱动***26可以根据攀爬者12的命令而重启)；例如在244在辅助速度小于指定的最小值的情况下，(在这种情况下，驱动***26可根据攀爬者12的命令而重启)。

在一个实施例中，可以基于电动机110的功率(P)、转矩(T)和转速(R)之间的关系：P＝kTR，其中k是常数，来修改接收器微处理器100中的用于控制传递给攀爬者12的辅助的算法。在使用转矩和速度进行控制的以上描述中，其中电动机110的速度与辅助绳索速度有直接关系，然后调节一个参数以适合攀爬者12的需要，然后将另一个参数设置为保持等式P＝kTR平衡。可以指定负荷与所传递动力之间的其他关系，例如，以使攀爬者12对所传递辅助的值的感知最大化。

例如，如果功率P是随速度(R)变化而可由攀爬者12选择的参数(可能作为攀爬者重量的函数)，那么将使用T＝P/(kR)来调节转矩T。类似地，随着转矩变化，那么使用R＝P/(kT)来调节速度R。

在一些实施例中，仅一个参数可以改变，例如速度或转矩，而保持其他参数恒定。在一个实施例中，所选择的功率水平可以保持恒定。在使用DC电动机的情况下可以例示这种控制，该控制是自施加的电压所应用的。

由于由负荷传感器***30感测的攀爬者12的负荷在攀爬者12从梯级到梯级移动时可能不是恒定的，因此可以执行附加的信号处理以补偿这些攀爬者12引起的负荷的周期性变化。可以使用表示负荷的测量信号的滤波值。采样率可以设置为不同的采样率，并且可以部分基于信号处理来动态选择，以提供攀爬者12的负荷的最佳表示。

在一些实施例中，可以包括时间延迟以防止辅助的不期望的改变，例如，当感测到负荷或负荷率的小变化时，则可以在改变辅助之前施加更长的时间延迟，例如3秒。如果发生较大的变化，则改变辅助时可以利用更短延迟，例如1秒。可以根据攀爬辅助***10的状态将其他时间延迟应用于开始和停止辅助。例如，立即停止应该是立即的，而正常停止可以需要更长的时间，例如通过将速度斜降到零来进行，例如在1秒内。类似地，当开始辅助时，可能期望类似于停止条件那样，斜升至期望的速度以防止急动开始。

在一些实施例中，可以包括期望的处理水平作为在发送器微处理器84中操作的算法，包括管理功率、转矩和速度之间的关系以传输到接收器82以进行电动机控制。为了使发送器80消耗的功率最小，可以降低发送器处理要求。

参照图3和图17，攀爬辅助***10可以包括超速调节器202。为了在故障导致辅助速度增加超过安全值的情况下防止超速状况引起对攀爬者12的危险，超速调节器202可以定位成例如紧靠第一滑轮22和第二滑轮24中的任一个，并且被配置成终止或限制辅助。

根据一个实施例，第一滑轮22与超速调节器202相关联，使得在第一滑轮22的阈值旋转速度以上，例如100英尺/分钟的攀爬速度，离合器204接合制动器206以逐渐加载或停止驱动***26并限制来自电动机110的可用驱动。在制动器206起逐渐加载驱动***26的作用的情况下，最终最大速度可以设定为例如120英尺/分钟。例如通过使第一滑轮22瞬时地沿相反的方向运行，可以禁止来自电动机110的驱动，直到攀爬辅助***10被重置。

超速调节器202可以包括发电机208，以在检测到超速或任何其他故障状况的情况下，对从相关联的发送器210经由天线212向其他地方的接收器的通信供电。关联的发送器210还可以包括开关214，使得可以在结构16上的任何地方启动救援模式，以避免需要首先下降梯子14来设置期望的模式。在救援模式下，可以提供相对独立于负荷的受控速度的无动力下降。根据本公开的一个方案，电动机110可以在救援模式期间以再生模式使用。

如上所述，超速调节器202的功能可以使用固件来实现，并且可以与本文所公开的攀爬辅助***10的一个或多个其他方案的功能集成。在一个实施例中，可以用适当的负荷测量装置在第一滑轮22或第二滑轮24处感测施加的负荷。

参照图18，攀爬辅助***10可以包括无线网状网络的节点216。目标和源可以包括所示出的实施例中示出的示例图的各方面。在一个实例中，节点216可包括处理器1102、联接到处理器1102的存储器装置1104、一个以上无线发射器1106、一个以上无线接收器1108、输出部件1110和输入部件1112。

处理器1102包括任何合适的可编程电路，包括一个或多个***和微控制器、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)，以及能够执行本文所述的功能的任何其他电路。以上示例并非旨在以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。

存储器装置1104包括非暂时性计算机可读存储介质，例如但不限于随机存取存储器(RAM)、闪存、硬盘驱动器、固态驱动器、磁碟、闪存盘、光盘、数字视频光盘和/或任何合适的存储器。在示例性实施方式中，存储器装置1104包括体现本公开的各方面的数据和/或指令，其可由处理器1102执行(例如，处理器1102可以由指令编程)以使处理器1102能够执行本文所描述的功能。另外，存储器装置1104可以包括操作***和应用程序。

无线发射器1106可以被配置为通过无线网状网络传输控制信号和数据信号。在一个示例中，无线发射器1106可以以无线电频谱发射并使用适当的通信协议来操作。无线发射器1106中的每一个可以在特定的无线电频率信道或多个信道上。

无线接收器1108可以被配置为通过无线网状网络接收控制信号和数据信号。在一个示例中，无线接收器1108可以接收无线电频谱上的信号。每个无线接收器1108可以在特定的无线电频率信道或多个信道上接收信号。

节点还可包括被配置为向用户1101呈现信息的至少一个输出部件1110。输出部件1110可以是能够向用户1101传达信息的任何部件。在一些实施方式中，输出部件1110包括输出适配器，例如视频适配器和/或音频适配器等。输出适配器可以可操作地联接到处理器1102，并且可以被配置成可操作地联接到输出装置，例如显示装置(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、阴极射线管(CRT)、“电子墨水”显示器等)或音频输出装置(例如扬声器、耳机等)。在一些实施方式中，输出部件1110包括至少一个这样的显示装置和/或音频装置。

节点216还可包括被配置为从用户1101接收输入的至少一个输入部件1112。输入部件1112可包括例如键盘、定点装置、鼠标、指示笔、触敏面板(例如，触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速计、位置检测器、音频输入装置等。单个部件(例如触摸屏)可以同时充当输出部件1110的输出装置和输入部件1112。在一些实施方式中，输出部件1110和/或输入部件1112包括配置为在节点216和与其连接的计算机之间通信数据和/或指令的适配器。

应当理解，贯穿本公开使用的术语电路可包括专用硬件部件。在相同或其他实施例中，电路可以包括配置为通过固件或开关执行功能的微处理器。在相同或其他示例性实施例中，电路可包括一个或多个通用处理单元和/或多核处理单元等，当将体现可操作以执行功能的逻辑的软件指令加载到存储器(例如RAM和/或虚拟内存)中时，可对其进行配置。在电路包括硬件和软件的组合的示例性实施例中，实现者可以编写体现逻辑的源代码，并且可以将源代码编译成可以由通用处理单元处理的机器可读代码。另外，体现本发明的各方案的计算机可执行指令可以存储在ROM EEPROM、硬盘(未示出)、RAM、可移动磁盘、光盘和/或处理单元的高速缓存中。许多程序模块可以存储在硬盘、磁盘、光盘、ROM、EEPROM或RAM上，包括操作***、一个或多个应用程序、其他程序模块和程序数据。

前面的描述已经经由使用图和示例阐述了装置和方法的各种实施例。尽管已经结合各个附图的优选实施例描述了本公开，但是应当理解，可以使用其他类似的实施例，或者可以对所描述的用于执行本公开的相同功能的实施例进行修改和添加，而会与其偏离。此外，应当强调的是，本文中考虑了各种应用，包括攀岩、建筑物逃生或营救方法，或需要竖直或接近竖直运输人员的任何其他应用。因此，本公开不应该限于任何单个实施例，而是应当根据所附权利要求书的广度和范围来解释。在所附权利要求中阐述了本公开的附加特征。

Claims (20)

1.一种攀爬辅助***，其被配置为在结构上沿竖直方向移动期间向攀爬者提供负荷辅助，所述攀爬辅助***包括：

辅助绳索，其沿所述结构的至少一部分在竖直方向上延伸；

抓绳器，其构造成将攀爬者联接至所述辅助绳索，使得攀爬者相对于所述辅助绳索的移动被限制；

驱动***，其联接至所述辅助绳索，使得所述驱动***被配置成向所述辅助绳索提供负荷辅助；

负荷传感器***，其被配置为：1)检测施加在所述抓绳器上的负荷；2)响应于检测到的负荷而生成信号；以及3)向所述驱动***发送信号以调节提供给所述辅助绳索的负荷辅助。

2.根据权利要求1所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷辅助包括辅助水平和辅助速率。

3.根据权利要求2所述的攀爬辅助***，其中，所述辅助水平包括施加到所述辅助绳索的力，并且所述辅助速率包括在竖直方向上施加到所述辅助绳索的速度。

4.根据权利要求1所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***包括磁体和霍尔效应器件，响应于施加到所述抓绳器的负荷的变化，所述磁体和所述霍尔效应器件中的至少一个相对于所述磁体和所述霍尔效应器件中的另一个是能移动的。

5.根据权利要求4所述的攀爬辅助***，还包括被构造成将所述攀爬者联接到所述抓绳器的系索。

6.根据权利要求5所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***包括支撑所述磁体和所述霍尔效应器件中的一个的能移动构件，所述系索联接至所述能移动构件，使得随着施加至所述抓绳器的负荷变化，所述能移动构件移动，从而改变测量的从所述磁体到所述霍尔效应器件的距离，并且改变的距离产生了所述信号。

7.根据权利要求6所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***包括偏置构件，所述偏置构件构造成对所述能移动构件施加偏置力以在施加到所述辅助绳索的负荷不变化的情况下维持所述距离。

8.根据权利要求4所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***包括柔性材料，所述磁体和所述霍尔效应器件中的至少一个联接至所述柔性材料，并且所述柔性材料被配置为响应于施加到所述辅助绳索的负荷的变化而拉伸和压缩。

9.根据权利要求8所述的攀爬辅助***，其中，所述柔性材料是弹簧。

10.根据权利要求8所述的攀爬辅助***，还包括系索，其被配置为将所述攀爬者联接到所述抓绳器，其中，所述柔性材料位于所述系索的从所述柔性材料朝向所述攀爬者延伸的第一部分与所述系索的从所述柔性材料朝向所述抓绳器延伸的第二部分之间。

11.根据权利要求4所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***包括内壳和外壳，所述内壳承载所述磁体和所述霍尔效应器件中的一个，并且所述外壳承载所述磁体和所述霍尔效应器件中的另一个，所述内壳和外壳响应于施加到所述抓绳器的负荷的变化而能相对于彼此移动。

12.根据权利要求11所述的攀爬辅助***，其中，所述内壳和所述外壳中的一个包括销，所述内壳和所述外壳中的另一个限定有构造为容纳所述销的狭槽，并且所述销能在所述狭槽中移动从而限定所述内壳相对于所述外壳的最大位移量。

13.根据权利要求1所述的攀爬辅助***，其中，所述驱动***包括电动机，所述电动机被配置为响应于发送到所述驱动***的信号来调节所述电动机的至少一个特性。

14.根据权利要求13所述的攀爬辅助***，其中，所述至少一个特性包括输出速度、输出转矩或两者。

15.根据权利要求13所述的攀爬辅助***，还包括滑轮，所述滑轮被构造成接收所述辅助绳索，使得所述滑轮被构造成向所述辅助绳索施加力以沿着竖直方向移动所述辅助绳索。

16.根据权利要求15所述的攀爬辅助***，其中，所述电动机联接至所述滑轮，使得所述电动机向所述滑轮施加转矩，从而使所述滑轮施加力至所述辅助绳索。

17.根据权利要求4所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***包括金属丝线圈，所述负荷传感器***被配置为使得所述磁体响应于施加到所述抓绳器的负荷的变化而相对于所述金属丝线圈是能移动的，并且所述磁体相对于所述金属丝线圈的移动在所述金属丝线圈中产生电流。

18.根据权利要求1所述的攀爬辅助***，还包括制动器，所述制动器构造成施加制动力以减慢所述攀爬者的移动。

19.根据权利要求18所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***被配置为检测所述攀爬者沿着竖直方向的速度，并且所述负荷传感器***还被配置为在检测到的所述攀爬者的速度超过预设速度值时向所述制动器发送施加制动力的信号。

20.根据权利要求18所述的攀爬辅助***，其中，所述负荷传感器***被配置为检测施加到所述抓绳器的负荷的变化，并且所述负荷传感器***还被配置为在检测到的施加到所述抓绳器的负荷超过预设负荷值时向所述制动器发送施加制动力的信号。

Images