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Die Erfindung betrifft ein Drohnensystem zum Betreiben in einem Schacht. Des Weiteren betrifft die Erfindung Schächte zum Betreiben von Drohnensystemen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transport von Lasten in einem Schacht mit einer Drohne.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar in Schächten von Aufzugsanlagen und/ oder von Fahrstühlen.
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Im Stand der Technik ist bekannt, insbesondere zur Montage von Aufzugsanlagen oder Fahrstühlen in Schächten Lasten über Gerüste, Hebebühnen oder Seilzugsysteme zu manövrieren. Letztere müssen dabei allerdings vorher ebenfalls montiert werden, indem man im Schacht ein Gerüst oder eine Hebebühne aufbaut und beispielsweise ein Seilzugsystem an einem zuvor ausgewählten Ort im oder am Schacht montiert. Für diesen Zweck können Hilfsmittel wie Seilzugsysteme an für diesen Zweck in oder am Schacht bereits vorgesehenen Lastenaufnahmemitteln angeordnet werden. Da solche Lastenaufnahmemittel für Monteure oft schwer erreichbar sind, finden dabei beispielsweise Montagestangen Verwendung, die jedoch gerade mit daran angeordneten Lasten schwer zu führen sind. Nach derzeitigem Stand der Technik gibt es keine zweckmäßige Alternative zu einem Gerüst oder einer Hebebühne, um Lasten unmittelbar oder mittelbar in einem Schacht handzuhaben.
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Im Stand der Technik sind ebenfalls bereits Drohnen bekannt, um Lasten zu bewegen. Beispielsweise offenbart die
US 2015/0158599 ein Abgabesystem, um auf Basis einer Drohne, bzw. eines unbemannten Luftfahrzeugs Lasten in Form von Paketen zu liefern. Das System umfasst Komponenten, um eine Landeplattform an einer Position und Orientierung, die sich von den allgemeinen Verkehrsflächen entfernt, in geeigneter Weise zu positionieren und somit das Interaktionsvermögen und die Verletzung von Personen, die sich in der Nähe befinden, zu minimieren. Das System umfasst ferner die Abgabeorte, so dass zu liefernde Gegenstände an einen Ort transportiert werden, der von einer Person leicht zugänglich ist.
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Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Verbesserung für eine Bewegung einer Last in einem Schacht, insbesondere einem Aufzugsschacht bereitzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Drohnensystem sowie zwei Schächte und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen und zusätzliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Nach einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Drohnensystem für einen Schacht bereit. Ein Schacht kann ein Aufzugsschacht oder ein Fahrstuhlschacht sein. Auch ein Kontroll- oder Wartungsschacht ist vom Begriff „Schacht“ umfasst. Der Schacht ist im Allgemeinen mit Luft gefüllt, so dass sich eine Drohne in dem Schacht fortbewegen kann. Ein solches Drohnensystem umfasst eine Drohne, eine Steuerung, insbesondere zur Steuerung der Aktoren der Drohne und/ oder zur Verarbeitung von Umgebungsinformationen. Des Weiteren umfasst das Drohnensystem ein Lastenbefestigungsmittel zur Aufnahme einer Last.
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Das Lastenbefestigungsmittel ist zur Aufnahme und/ oder Abgabe der Last an der Drohne eingerichtet. Das bedeutet, dass sich das Lastenbefestigungsmittel an der Drohne zumindest teilweise oder zeitweise seitlich, oberhalb oder unterhalb an der Drohne befindet, um eine Last aufzunehmen und/ oder abzugeben, insbesondere an ein im Schacht angeordnetes Lastenaufnahmemittel. Dazu kann das Lastenbefestigungsmittel beweglich ausgeführt sein. Das Lastenbefestigungsmittel kann beispielsweise ein Roboterarm sein, der dazu eingerichtet ist, die Last an ein an einer Schachtdecke angeordnetes Lastenaufnahmemittel zu übergeben. Das Lastenbefestigungsmittel kann einen Greifer aufweisen, insbesondere um ein Lastenaufnahmemittel, welches im Schacht angeordnet ist, zu manipulieren. Beispielsweise kann ein Lastenbefestigungsmittel dazu eingerichtet sein, eine Halterung des Lastenaufnahmemittels zu öffnen und/ oder zu verschieben und/ oder anderweitig zu betätigen.
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Durch die vorgeschlagene Lösung der Aufgabe wird vorteilhaft ein Anbringen einer Last ohne Verwendung einer fest angeordneten Hilfskonstruktion, wie eines Montagegerüsts, einer Hebebühne oder eines Krans, ermöglicht.
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Nach einer Ausführungsform des ersten Aspekts ist das Drohnensystem, insbesondere am Lastenbefestigungsmittel, dazu eingerichtet, einen Teil der Last, insbesondere ein Seil, welches sich nach unterhalb der Drohne erstreckt, seitlich an der Drohne vorbeizuführen und/ oder durch die Drohne hindurchzuführen. Beispielsweise kann eine Last ein Flaschenzug sein, welcher ein Seil zu einer Winde führt, die beispielsweise in einem der Geschosse eines Aufzugsschachts oder auf einem Gerüst oder einer Hebebühne angeordnet ist. Wenn das Drohnensystem insbesondere oberhalb fliegt und das Lastenbefestigungsmittel insbesondere seitlich oder oben an der Drohne angeordnet ist, dann kann das Seil vorteilhaft durch die oben beschriebene Technologie kontrolliert an der Drohne vorbeigeführt werden. Dazu kann das Lastenbefestigungsmittel zum Beispiel einen Ausleger aufweisen, der das Seil seitlich an der Drohne vorbeiführt. Somit kann vermieden werden, dass das Seil im Bereich der Rotoren der Drohne hängt oder schwingt und sich dort verfängt und so eine Abgabe der Last erschwert.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Lastenbefestigungsmittel und/ oder die Drohne so ausgeführt sein, dass das Seil mittig durch die Drohne hindurchgeführt wird. Dazu ist eine Drohne mit seitlich angeordneten Rotoren zweckmäßig, zwischen denen ein Teil der Last, zum Beispiel das Seil des Flaschenzuges, hindurchgeführt werden kann. So ist der Begriff „mittig“ zu verstehen.
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Jede Ausführungsform kann zusätzlich noch eine oder mehrere aktive und/ oder passive Halteeinrichtungen umfassen, um den sich nach unten erstreckenden Teil der Last zumindest zeitweise zu fixieren. Vorteilhaft kann dadurch ein Schwingen minimiert werden, welches sich nachteilig auf die Flugeigenschaften des Drohnensystems auswirken kann.
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Bei einer Ausführungsform ist das Lastenbefestigungsmittel des Drohnensystems dazu eingerichtet, die Last seitlich des Drohnenmittelpunktes aufzunehmen und/ oder abzugeben. Dabei ist das Lastenbefestigungsmittel in dieser Ausführungsform so eingerichtet, dass nicht nur ein Teil der Last seitlich an der Drohne angeordnet ist, sondern die gesamte Last. Der Begriff „aufnehmen“ im Sinne der Erfindung umfasst dabei sowohl das Aufnehmen der Last als auch das Transportieren der Last. Der Begriff „abgeben“ im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere ein Abgeben der Last nach einem Transport, insbesondere eine Übergabe an ein im Schacht angeordnetes Lastenaufnahmemittel. Wie oben bereits beschrieben, kann ein Lastenbefestigungsmittel ein Roboterarm sein. Ein solcher kann insbesondere durch die Steuerung des Drohnensystems bewegt werden und/ oder dazu eingerichtet sein, ferngesteuert zu werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Lastenbefestigungsmittel ein Gestänge sein, welches die Last insbesondere seitlich an der Drohne aufnimmt.
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Vorteilhaft kann dadurch ein kompaktes Drohnensystem realisiert werden, insbesondere mit einem Lastenaufnahmemittel, welches sich geringer nach oben erstreckt als die Last lang ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist das Lastenbefestigungsmittel dazu eingerichtet, die Last oberhalb oder unterhalb der Drohne aufzunehmen und/ oder abzugeben. Bei einer Anordnung von Lasten unterhalb an der Drohne ist die Gefahr einer Kollision mit einem Rotor der Drohne geringer. Eine Anordnung von Lasten oberhalb an der Drohne vereinfacht jedoch die Handhabung von Lasten, die zumindest überwiegend an bzw. von Einrichtungen übergeben bzw. übernommen werden, die insbesondere von deren Unterseite her zugänglich sind, wie beispielsweise Decken in Gebäuden oder Schächten. Wie bereits beschrieben, ist es insbesondere bei der Aufnahme einer Last oberhalb an der Drohne vorteilhaft, einen Teil der Last, wie ein sich nach unterhalb der Drohne erstreckendes Seil, seitlich an der Drohne vorbeizuführen und/ oder durch die Drohne hindurchzuführen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Drohnensystem ein Ausgleichsgewicht, welches eine Verlagerung des Drohnensystemschwerpunktes wie beispielsweise durch ein seitliches Vorbeiführen eines Teils der Last und/ oder eine seitliche Anordnung der Last, zumindest teilweise, kompensiert. Ein solches Ausgleichsgewicht kann insbesondere am Lastenbefestigungsmittel selbst angeordnet sein. Das Ausgleichsgewicht kann beweglich angebracht sein, insbesondere so, dass das Drohnensystem nach dem Beladen mit der Last einfach ausbalanciert werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Ausgleichsgewicht aktuiert sein, so dass seine Lage während des Flugs verändert werden kann. Die Aktuierung kann insbesondere durch die Steuerung vorgegeben werden.
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Vorteilhaft kann dadurch eine Schwerpunktverlagerung des Drohnensystems durch eine seitliche Lastanordnung, insbesondere während des Flugs, kompensiert werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Drohne mehrere Aktoren, insbesondere vier Aktoren, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, durch unterschiedliche Ansteuerungen der Aktoren, eine Verlagerung des Drohnensystemschwerpunktes insbesondere bei einem seitlichen Vorbeiführen eines Teils der Last und/ oder einer seitlichen Anordnung der Last, zumindest teilweise, zu kompensieren. Ein solcher Aktor im Sinne der Erfindung ist ein Mittel zur Generierung von Auftrieb, insbesondere ein Rotor. Aber auch eine Düse ist von dem Begriff „Aktor“ umfasst. Diese Ausführungsform ist eine elektronische Alternative zum mechanischen Ausgleich gemäß der vorherigen Ausführungsform. Sie kann auch mit der vorherigen Ausführungsform kombiniert werden.
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Vorteilhaft kann dadurch eine Schwerpunktverlagerung des Drohnensystems wie beispielsweise durch eine seitliche Lastanordnung, insbesondere während des Flugs, kompensiert werden. Im Vergleich zum mechanischen Schwerpunktausgleich der vorherigen Ausführungsform muss die zusätzliche Masse des Ausgleichsgewichts nicht durch das Drohnensystem mitgeführt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Drohnensystem dazu eingerichtet, dass das Lastenbefestigungsmittel die Last automatisch abgibt, wenn eine Aufnahme durch eine im Schacht angeordnete Lastenaufnahme erfolgt ist. Dies kann insbesondere durch eine entsprechend mechanische Ausgestaltung des Lastenbefestigungsmittels insbesondere im Zusammenwirken mit einem Lastenaufnahmemittel erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann dies durch die Steuerung des Drohnensystems kommandiert werden. Die Information, dass eine Aufnahme der Last durch ein Lastenaufnahmemittel des Schachts erfolgt ist, kann beispielsweise rein mechanisch, über einen Sensor und/ oder durch Kommunikation von extern erfolgen.
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Vorteilhaft vermindert sich dadurch ein Steuerungsaufwand zur Abgabe der Last, insbesondere muss eine solche Übergabe nicht durch einen per Fernsteuerung verbundenen Piloten erfolgen, der keine gute Sicht auf das Lastenaufnahmemittel des Schachts und/ oder auf die Last am Drohnensystem hat.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Drohnensystem dazu eingerichtet, eine Last autonom oder semiautonom zu transportieren. Bei einem semiautonomen Betrieb wird das Drohnensystem teil- oder zeitweise durch einen Piloten durch eine Fernsteuerung gesteuert. Ein Beispiel für einen semiautonomen Betrieb ist bereits in der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben. In diesem Fall wird das Drohnensystem beispielsweise bis zum Lastenaufnahmemittel des Schachtes durch den Piloten bewegt. Danach erfolgt, beispielsweise über die Steuerung des Drohnensystems, eine automatische Entkopplung der Last vom Lastenbefestigungsmittel des Drohnensystems, wenn die Last dem Lastenaufnahmemittel des Schachts übergeben wurde, i.e. von diesem auch allein gehalten werden kann. Vorteilhaft ist dadurch eine Fernsteuerung nicht oder nur teilweise erfordertich.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Drohnensystem dazu eingerichtet, eine positions-basierte Information durch eine Funkübertragung zu erhalten. Diese Ausführungsform ist besonders in Verbindung mit der vorherigen Ausführungsform, also insbesondere für einen autonomen oder semiautonomen Betrieb, vorteilhaft. Allerdings ist sie dafür keine zwingende Voraussetzung. Zum autonomen Betrieb, also dann wenn keine Steuerungsinformation durch einen Piloten erfolgt, und das Drohnensystem sich selber orientiert, ist positions-basierte Information erforderlich. Positions-basierte Information im Sinne der Erfindung kann eine Position und/ oder Orientierung sein. Zusätzlich kann positions-basierte Information eine zeitliche Ableitung einer Position sein, also insbesondere eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung oder ein Ruck. Positions-basierte Information für das Drohnensystem kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass der Schacht in x-y-z-Koordinaten eingerichtet ist und das Drohnensystem sich selbst durch sensorische Orientierung in dem x-y-z-Koordinatensystem erfasst. Zusätzlich oder alternativ kann die Erfassung des Drohnensystems im x-y-z-Koordinatensystem auch durch einen Sensor erfolgen, der nicht am Drohnensystem angeordnet ist. Die durch diesen Sensor erfasste Information wird dann durch eine Funkverbindung an das Drohnensystem übertragen. Eine Funkverbindung kann dabei jede bekannte Funkverbindung sein, insbesondere auf Basis eines Mobilfunksystems (GSM, UMTS, LTE, 5G), WiFi, Richtfunk oder eines anderen geeigneten Systems. Vorteilhaft ist durch diese Ausführungsform kein Sensor am Drohnensystem erforderlich, um positions-basierte Information zu erhalten und/ oder eine autonome bzw. semiautonome Steuerung auszuführen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Drohnensystem wenigstens einen Sensor. Des Weiteren ist das Drohnensystem dazu eingerichtet, sich durch den Sensor an einem oder mehreren Markern im Schacht zu orientieren. Ein Sensor im Sinne der Erfindung kann jeder Sensor sein, der positions-basierte Information erfassen kann, wie insbesondere ein Positions-, Geschwindigkeits- und/ oder Beschleunigungssensor. Des Weiteren sind vorliegend durch den Begriff „Sensor“ auch solche Sensoren umfasst, die zum Extrahieren positions-basierter Information geeignet sind, z. B. bildgebende Sensoren, wie Bild-, Infrarot-, Radar- oder Röntgensensoren. Ebenso umfasst sind Näherungssensoren und Lasersensoren. Ein Marker im Sinne der Erfindung ist ein Merkmal, welches sich durch den Sensor gut erfassen lässt. Ein Marker kann ein künstlich erzeugtes Merkmal sein und/ oder ein Merkmal, welches bereits im Schacht vorhanden ist und zusätzlich als Marker, z. B. über eine Mustererkennung, von dem Drohnensystem genutzt wird. Auf Basis der Erfassung des Markers kann durch die Steuerung des Drohnensystems eine Position und/ oder eine Orientierung und/ oder weitere positions-basierte Information ermittelt werden. Ein Marker kann darüber hinaus passiv oder aktiv sein. Ein passiver Marker wird auf Basis passiver Merkmale, z. B. Form oder Farbe erfasst. Ein aktiver Marker sendet ein Signal, welches vom Sensor, beispielsweise einem Radioempfänger des Drohnensystems erfasst wird.
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Vorteilhaft kann sich dadurch die Drohne auf Basis von Markern besser orientieren. Insbesondere kann ein autonomer und/ oder semiautonomer Betrieb des Drohnensystems dadurch verbessert werden. Je nach Kombination von Sensor und Marker kann ein Betrieb des Drohnensystems vorteilhaft auch im Dunkeln erfolgen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Drohnensystem eine mechanische Positioniereinrichtung zur Positionierung des Drohnensystems und/ oder einer durch das Drohnensystem transportierten Last, insbesondere zu einem im Schacht angeordneten Lastenaufnahmemittel. Eine solche Positioniereinrichtung kann eine einfache Stange sein, durch welche das Drohnensystems einen vorgegebenen Abstand zu einer Wand des Schachts einnimmt, wenn das Drohnensystem so fliegt, dass die Stange die Wand berührt. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche Positioniereinrichtung eine Einrichtung sein, welche die Drohne insbesondere geometrisch vollumfänglich umfasst, so das unabhängig der Orientierung der Drohne immer ein bestimmter Abstand vorgegeben ist, wenn ein Teil der Positioniereinrichtung die Wand des Schachts berührt. Eine Wand kann dabei eine seitliche Wand im Schacht und/ oder eine Decke des Schachts sein.
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Vorteilhaft kann dadurch eine Steuerung der Drohne zur Abgabe der Last an ein im Schacht angeordnetes Lastenaufnahmemittel vereinfacht werden. Dazu muss der Abstand des im Schacht angeordneten Lastenaufnahmemittels zur Wand des Schachts abgestimmt sein auf den Abstand, den das Drohnensystem zur Wand des Schachts einnimmt, wenn die Drohne so fliegt, dass die mechanische Positioniereinrichtung die Wand berührt. In diesem Fall muss die Last durch das Lastenaufnahmemittel des Drohnensystems so positioniert sein oder so positioniert werden können, dass eine Abgabe der Last an das Lastenbefestigungsmittel im Schacht einfach und sicher ermöglicht wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Drohnensystem dazu eingerichtet, gemeinsam mit einer oder mehreren anderen Drohnen eine Last zu einem im Schacht angeordneten Lastenaufnahmemittel zu transportieren. Das Drohnensystem und die andere oder anderen Drohnen bilden dabei einen Drohnenschwarm. Die anderen Drohnen können zumindest teilweise ebenfalls Drohnensysteme sein. Eine Steuerung des Schwarms kann nach dem Master-Slave-Prinzip erfolgen, so dass die Steuerung des Drohnensystems dazu eingerichtet ist, eine Steuerung des oder der anderen Drohnen durchzuführen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung des Drohnensystems auch so eingerichtet sein, dass sie externe Steuerungsbefehle empfängt und ausführt, beispielsweise von einer anderen Drohne des Schwarms und/ oder von einer externen Schwarmsteuerung.
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Vorteilhaft kann dadurch eine schwerere Last zum Lastenaufnahmemittel im Schacht transportiert werden oder die Drohnen können eine Last länger im Schacht halten ohne dass eine Abgabe an das Lastenaufnahmemittel im Schacht erfolgen muss.
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Nach einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen Schacht zum Einsatz einer Drohne, insbesondere eines zuvor beschriebenen Drohnensystems, wobei der Schacht wenigstens einen Radiotransmitter zur Kommunikation mit wenigstens einer Drohne aufweist. Ein Radiotransmitter kann ein Wifi-Access-Point sein und/ oder ein WiFi-Repeater. Ein Radiotransmitter kann auch auf einem anderen Kommunikationsstandard basieren, sofern damit eine Kommunikation zu einer Drohne möglich ist, insbesondere GSM, UMTS, LTE oder dem Mobilfunkstandard der 5. Generation „5G“. Vorteilhaft kann dadurch eine Kommunikationsverbindung zu einer im Schacht befindlichen Drohne aufrechterhalten werden, insbesondere unabhängig von einer Schachtarchitektur.
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Nach einer Ausführungsform umfasst der Schacht wenigstens einen Sensor, der dazu eingerichtet ist, eine Information, insbesondere eine positions-basierte Information, über wenigstens eine sich im Schacht befindliche Drohne, insbesondere eines Drohnensystems gemäß dem ersten Aspekt, zu erfassen. Die erfasste Information über die Drohne kann dann über den Radiotransmitter zur Drohne kommuniziert werden. Diese Ausführungsform des Schachtes lässt sich auch als „aktiver Schacht“ bezeichnen. Denn er kann Informationen über eine Drohne aktiv erfassen und der Drohne diese Information aktiv kommunizieren.
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Vorteilhaft kann eine technische Komplexität einer Drohne in einem aktiven Schacht reduziert sein, da steuerungsrelevante Information für die Drohne nicht von dieser selber erfasst werden muss.
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Nach einem dritten Aspekt stellt die Erfindung einen Schacht zum Einsatz einer Drohne bereit, insbesondere eines zuvor beschriebenen Drohnensystems, wobei der Schacht wenigstens einen passiven künstlichen Marker aufweist, der dazu eingerichtet ist von einer im Schacht betriebenen Drohne erfasst zu werden. Ein solcher Schacht kann auch als „passiver Schacht“ bezeichnet werden, wobei durch den oder die künstlichen Marker eine Informationserfassung einer Drohne vereinfacht wird. Ein künstlicher Marker kann insbesondere eine spezielle Form und/ oder Farbe aufweisen, wobei die Form und/ oder Farbe nicht durch andere Anforderungen als eine Erfassbarkeit durch einen Sensor einer Drohne festgelegt sind.
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Vorteilhaft kann durch einen passiven Schacht, der durch einen oder mehrere Marker für eine Drohne eingerichtet ist, eine Drohne ihre Position und/ oder Orientierung im Schacht erfassen.
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Ausführungsformen nach dem zweiten Aspekt und nach dem dritten Aspekt können selbstverständlich miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann ein passiver Schacht mit einem oder mehreren WiFi-Radiotransmittern ausgeführt sein, insbesondere um eine Verbindung einer Drohne zu einer Fernsteuerung zu ermöglichen.
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Nach einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transport von Lasten, insbesondere zum Anordnen einer Last in einem Schacht. Ein solcher Schacht kann insbesondere ein aktiver Schacht nach dem zweiten Aspekt oder ein passiver Schacht nach dem dritten Aspekt sein. Das Anordnen der Last im Schacht erfolgt dabei unter Verwendung einer Drohne. Eine solche Drohne kann insbesondere ein Drohnensystem nach dem ersten Aspekt sein. Das Verfahren umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
- - Aufnehmen einer Last durch die Drohne;
- - Fliegen der Drohne zu einem Lastenaufnahmemittel im Schacht;
- - Abgeben der Last von der Drohne zum Lastenaufnahmemittel;
- - Zurückfliegen der Drohne zu einem Landeplatz.
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Weitere Schritte ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Drohnensystems und/ oder der Schächte.
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Das Verfahren kann insbesondere auch einen der folgenden Schritte umfassen. Die Last wird an eine obere Zugangstelle im Schacht, insbesondere an eine obere Haltestelle eines Aufzugsschachts, gebracht. Die Last wird an dem Lastenbefestigungsmittel der Drohne, die sich ebenfalls an der oberen Zugangstelle im Schacht befindet, fixiert. Die Drohe wird gestartet und zu dem im Schacht befindlichen Lastenaufnahmemittel geflogen. Dies kann insbesondere autonom erfolgen, wenn die Koordinaten des Schachts der Drohne bekannt sind. Mit Hilfe des Lastenbefestigungsmittels wird die Last an dem Lastenaufnahmemittel im Schacht abgegeben, d. h. die Last wird am Lastenaufnahmemittel des Schachts fixiert und vom Lastenbefestigungsmittel des Drohnensystems gelöst, insbesondere automatisch. Danach entfernt sich die Drohne wieder vom Lastenaufnahmemittel des Schachts und kann insbesondere wieder landen oder eine weitere Last abgeben.
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Dadurch wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst und vorteilhaft ein Anbringen einer Last ohne Verwendung einer fest angeordneten Hilfskonstruktion, wie eines Montagegerüsts, einer Hebebühne oder eines Krans, ermöglicht.
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Im Allgemeinen gilt, dass eine Offenbarung über ein beschriebenes Verfahren auch für eine entsprechende Vorrichtung gilt oder ein entsprechendes Gerätesystem, um das Verfahren durchzuführen und umgekehrt. Weiterhin versteht es sich, dass Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen beispielhaften Aspekte und/ oder Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern dies im Zusammenhang mit der Offenbarung nicht eindeutig ausgeschlossen ist.
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Im folgenden Teil der Beschreibung wird auf die Figuren Bezug genommen, die zur Veranschaulichung spezifischer Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Es versteht sich, dass andere Aspekte verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen der illustrierten Ausführungsformen möglich sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die folgende Beschreibung der Figuren ist daher nicht einschränkend zu verstehen.
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Es zeigen jeweils:
- 1 eine Seitenansicht eines in einem beispielhaften Schacht befindlichen beispielhaften Drohnensystems; und
- 2 eine Draufsicht auf ein anderes beispielhaftes Drohnensystem in einem Schacht.
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Im Folgenden beziehen sich identische Bezugszeichen auf identische oder zumindest ähnliche Merkmale.
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1 zeigt Ausführungsformen gemäß zweier Aspekte der Erfindung in seitlicher Ansicht. Es ist eine Ausführungsform eines Drohnensystems 100 gezeigt. Des Weiteren ist eine Ausführungsform eines passiven Schachtes 200 gezeigt.
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Das Drohnensystem 100 umfasst eine Drohne 101 mit beispielhaft vier Rotoren (in dieser seitlichen Ansicht sind nur zwei Rotoren zu sehen), eine Steuerung zur Steuerung der Rotoren der Drohne 101 und zur Verarbeitung von Umgebungsinformationen, die durch einen Sensor an der Drohne 101 erfasst werden. Des Weiteren umfasst das Drohnensystem ein Lastenbefestigungsmittel 103 zur Aufnahme einer Last 300. Das Lastenbefestigungsmittel 103 ist aktuiert, so dass die Last um die y-Achse 107 geschwenkt werden kann, um diese besser aufnehmen, transportieren und übergeben zu können. Die Last 300 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Flaschenzugsystem. Das Flaschenzugsystem 300 umfasst neben dem Flaschenzug ein Seil 303. Außerdem umfasst das Flaschenzugsystem einen Haken 301. Das Lastenbefestigungsmittel 103 ist zur Aufnahme und Abgabe des Flaschenzugsystems 300 bei der in 1 beispielhaft dargestellten Ausführungsform oberhalb an der Drohne 101 eingerichtet. In gleicher Weise könnte das Lastenbefestigungsmittel auch seitlich oder unterhalb oder seitlich im oberen oder auch unteren Bereich an der Drohne 101 angeordnet sein, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Das Drohnensystem 100 umfasst des Weiteren ein Ausgleichsgewicht 105. Das Ausgleichsgewicht 105 dient der Kompensation der Verlagerung des Drohnensystemschwerpunktes, die durch die seitliche Anordnung des Flaschenzugsystems 300 begründet ist. Das Ausgleichsgewicht 105 kompensiert in diesem Ausführungsbeispiel je nach Stellung des beweglichen Lastenbefestigungsmittels 103 zu viel oder zu wenig. Der dadurch entstehende zusätzliche Kompensationsbedarf wird durch die Steuerung erreicht. Diese steuert die vier Rotoren der Drohne 101 je nach Stellung des Lastenbefestigungsmittel 103. Vorteilhaft muss die Steuerung aber nur den Teil kompensieren, der nicht bereits durch das Ausgleichsgewicht 105 kompensiert wurde.
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Des Weiteren zeigt 1 eine Ausführungsform eines Schachtes 200, welcher einen passiven Aufzugsschacht darstellt. Der Aufzugsschacht 200 weist einen Ausgang 201 für ein oberes Geschoss auf. Eine Aufzugskabine oder Einrichtungen zu deren Transport sind im Aufzugsschacht noch nicht angeordnet. Der Aufzugsschacht 200 weist an der Decke ein Lastenaufnahmemittel 203 auf. Dieses ist zur Aufnahme des Flaschenzugsystems 300 eingerichtet. Im oberen Geschoss 201 des Aufzugschachts 200 ist eine Seilwinde 400 stationiert, die das seitlich am Drohnensystem 100 vorbeigeführte Seil 303 des Flaschenzugsystems 300 aufwinden kann. Des Weiteren ist der Aufzugsschacht 200 mit drei Markern 205, 207, 209 versehen. Die Marker 205, 207 weisen bei diesem Ausführungsbeispiel eine kegelförmige Form auf. Die Marker markieren die Lage des Lastenaufnahmemittels 203 an der Decke des Aufzugschachts 200. Durch Erfassen der Abstände zu diesen Markern kann sich das Drohnensystem 100 im Sinne eines x-y-z-Koordinatensystems 107 gezielt auf das Lastenaufnahmemittel 203 des Schachtes 200 zu bewegen, ohne das eine externe Steuerung erforderlich ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist es die Aufgabe des Drohnensystems 100, das Flaschenzugsystem 300 im oberen Geschoss 201 des Aufzugsschachts 200 aufzunehmen, bis zur Decke des Aufzugsschachts 200 zu transportieren und an der Decke anzubringen. Das dort angebrachte Lastenaufnahmemittel 203 ist dazu eingerichtet, das Flaschenzugsystem 300 an seinem Haken 301 aufzunehmen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Flaschenzugsystem 300 per Hand in das Lastenbefestigungsmittel 103 des Drohnensystems 100 eingespannt und das Drohnensystem 100 danach ebenfalls per Hand am obersten Stockwerk 201 gestartet. Dann orientiert sich das Drohnensystem 100 selbstständig im Aufzugsschacht 200, in dem es die drei Marker 209, 207, 209 mit einem Fotosensor erfasst und die Abstände zu diesen Markern berechnet. Die Marker werden im Schacht über ihre spezielle Form identifiziert, die sonst im Schacht nicht vorherrscht. Da der Schacht im oberen Teil nicht ausgeleuchtet ist, wird im Ausführungsbeispiel ein sehr lichtempfindlicher Fotosensor eingesetzt. Das Drohnensystem 100 fliegt autonom zur Decke des Aufzugsschachtes 200 und hängt den Haken 301 des Flaschenzugsystems 300 in das Lastenaufnahmemittel 103 der Decke des Aufzugsschachtes 200 ein. Indem es seinen Weg zum Lastenaufnahmemittel 103 der Decke des Aufzugsschachtes 200 während des Hinfluges aufzeichnet, kann das Drohnensystem 100 nach Übergabe des Flaschenzuges auch autonom wieder zum Startpunkt, dem oberen Geschoss 201, zurückfliegen.
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2 zeigt Ausführungsformen gemäß zweier Aspekte der Erfindung, wobei eine Ausführungsform eines Drohnensystems 100 in einem passiven Schacht 200 perspektivisch von oben dargestellt ist. Das Drohnensystem 100 ist zur Abgabe einer Last 300 in einem Schacht 200 vorgesehen und umfasst eine Drohne 101, eine Steuerung und ein Lastenbefestigungsmittel 103 zur Aufnahme der Last 300. Das Lastenbefestigungsmittel 103 ist beispielhaft oberhalb an der Drohne 101 so angeordnet, dass sich die Last 300 seitlich der Drohne 101 befindet. Das Lastenbefestigungsmittel 103 ist starr, so dass sich die Last 300 immer an derselben Position relativ zum Drohnensystem 100 befindet. Die Steuerung des Drohnensystems 100 kompensiert im Flug durch unterschiedliche Ansteuerungen der Aktoren die Verlagerung des Drohnensystemschwerpunktes durch die seitliche Anordnung der Last 300.
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Das Drohnensystem 100 weist darüber hinaus eine mechanische Positioniereinrichtung 109 auf, die zur Positionierung des Drohnensystems 100 zu einem im Schacht 200 angeordneten Lastenaufnahmemittel 203 dient. Die Positioniereinrichtung 109 besteht aus einem rechteckigen Rahmen aus Kunststoff, der das Drohnensystem 100, also auch das Lastenbefestigungsmittel 103, im Bereich der Drohne 101 vollumfänglich umgibt. Der Rahmen 109 ist direkt an der Drohne 101 angeordnet. Der Rahmen 109 ist so dimensioniert, dass sich das Lastenbefestigungsmittel 103 des Drohnensystems 100 direkt unter dem Lastenaufnahmemittel 103 des Schachtes 200 befindet, wenn das Drohnensystem so in eine bestimmte Ecke des Schachtes fliegt, dass der Rahmen sich bündig in diese Ecke einpasst. Dies ist durch das grau gekennzeichnete Modell 111 des Drohnensystems 100 illustriert. Durch die perspektivische Darstellung ist das Drohnensystem 100 etwas kleiner dargestellt als dessen Modell 111. Denn das abgebildete Drohnensystem 100 befindet sich gerade im Flug zur Decke des Schachtes 200, an der das Lastenaufnahmemittel 203 angeordnet ist. Der Flugweg ist durch die gepunktete Linie 113 schematisch eingezeichnet. Der Flug erfolgt autonom. Das Drohnensystem 100 umfasst einen Sensor, mit dem es die Position eines Markers 205 erfasst, der im Schacht 200 angeordnet ist. Dieser Marker 205 markiert die Position, an der sich das Drohnensystem 100 in der Ecke des Schachtes 200 positionieren muss. Dann ist durch die Positionierungseinrichtung 109 eine exakte Positionierung des Drohnensystems 100 erfolgt, so dass die Last 300 an das Lastenaufnahmemittel 203 im Schacht 200 übergeben werden kann. Eine autonom oder ferngesteuerte Feinpositionierung des Drohnensystems 100 ist damit nicht erforderlich. Nachdem die Positionierung erfolgt ist, übergibt das Drohnensystem 100 die Last 300 an das Lastenaufnahmemittel 203 des Schachtes 200 und wird ferngesteuert an eine Landeposition zurückgeflogen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Ausführungsform des Drohnensystems
- 101
- Drohne
- 103
- Lastenbefestigungsmittel
- 105
- Ausgleichsgewicht
- 107
- Referenzkoordinatensystem der Drohne
- 109
- Positionierungseinrichtung
- 111
- Position der Drohne durch Positionierungseinrichtung
- 113
- Bewegungspfad der Drohne
- 200
- Ausführungsform des Schachts
- 201
- Schachtausgang bzw. Stockwerk eines Aufzugsschachtes
- 203
- Lastenaufnahmemittel im Schacht
- 205
- Marker
- 207
- Marker
- 209
- Marker
- 300
- Last, Flaschenzug
- 301
- Halteeinrichtung des Flaschenzugs zur Deckenbefestigung
- 303
- Seil des Flaschenzugs
- 400
- Seilwinde für Flaschenzug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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