[发明专利]一种姿态自稳定绳轨式提升设备及其姿态控制方法

说明书

一种具有姿态自稳定功能的绳轨式提升设备，包括绳轨式提升设备主体部分、导轨和推进器。绳轨式提升设备主体部分内设置有IMU惯性测量单元和姿态稳定控制器，导轨和推进器组成姿态稳定控制器。绳轨式提升设备主体部分上设有绳索。导轨由若干个安装接口和轨道组成，所述安装接口设于轨道末端。安装接口与绳轨式提升设备主体部分上对应接口相配合。推进器包括桨叶、防护罩、桨叶电机和多自由度滑动座。防护罩的中心处设有桨叶电机，桨叶电机的转轴上设有若干桨叶。多自由度滑动座内设有两个电机。本发明可以稳定绳轨式提升设备的运行姿态，使其能够消除或抑制绳轨提升装置随绳索横向摆动和绕绳索转动，提高作业稳定性和安全性。

技术领域

本发明属于特种提升设备技术领域，具体涉及一种姿态自稳定绳轨式提升设备及其姿态控制方法。

背景技术

绳轨式提升设备(其他专利中又被称为爬绳/线机器人、攀爬机器人、爬绳式提升机等)属于特种提升设备，主要应用于狭小、高深、户外环境中人员物资运输，如城市高楼火灾的救援攀登与逃生、矿井救援、野外探险及救援等，可减少相应的人力与时间消耗。

绳轨式提升设备沿绳索攀爬过程中以及在高空作业时，由于绳索扭曲或在横风等外力作用下会产生横向摆动或绕绳索转动。现有绳轨式提升设备并不具有姿态自动调整控制的功能，无法抑制或减小此类随绳索的摆动或绕绳索的转动，从而会对人员设备的正常作业乃至安全产生严重影响。

以相关发明“一种驱动型快速绳索牵引装置(CN 201647869 U)”为例，该发明中无姿态传感器、姿态调整执行机构以及对应的算法，无法消除或抑制由于高空横风以及其他原因导致的绳轨提升装置随绳索横向摆动和绕绳索转动。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种姿态自稳定绳轨式提升设备及其姿态控制方法,能够在绳轨式提升设备姿态发生非预期变化时及时调整姿态，确保作业的稳定与安全。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种具有姿态自稳定功能的绳轨式提升设备，包括绳轨式提升设备主体部分、导轨和推进器。

所述绳轨式提升设备主体部分内设置有IMU惯性测量单元和姿态稳定控制器，所述导轨和推进器组成姿态稳定控制器。

所述绳轨式提升设备主体部分上设有绳索。

所述导轨由若干个安装接口和轨道组成，所述安装接口设于轨道末端。

所述安装接口与绳轨式提升设备主体部分上对应接口相配合。

所述推进器包括桨叶、防护罩、桨叶电机和多自由度滑动座。

所述防护罩的中心处设置有桨叶电机，所述桨叶电机的转轴上固定设置有若干桨叶。

所述多自由度滑动座内设置有两个电机，其中一个电机连接轨道并带动多自由度滑动座沿轨道运动，另一个电机则连接桨叶电机并可带动桨叶电机在一定范围内旋转。

所述姿态调整终端执行器具有两个运动自由度(不包含螺旋桨叶旋转自由度)，通过桨叶旋转产生推力维持整体设备的姿态稳定。

进一步的,所述安装接口不仅包含供机械固定的接口，还包含了控制信号线与动力线接口。

进一步的,所述绳轨式提升设备主体部分3上方设有绳索顶端固定处1，绳索2末端固定到绳索顶端固定处1上。

进一步的,所述IMU惯性测量单元和姿态稳定控制器可以集成在绳轨式提升设备主体部分中，也可为独立模块。

进一步的,所述导轨4形态可以为弧形导轨、直线形导轨、圆形导轨等。

进一步的,还可以将导轨4集成在绳轨式提升设备外壳上或其他安装方式。