一种智能吊索及其索吊方法与流程

本发明涉及吊索技术领域的一种吊索，尤其涉及一种智能吊索，还涉及一种智能索吊方法。

背景技术：

现如今，随着社会智能化和应用领域的不断拓展，越来越多的高空作业被机器人等设备取代，例如建筑物外墙清洗、外墙涂刷、大型设备外立面清洗、船体外壳除锈维护等。而此类设备逐渐朝着轻量化、小型化、无人化的方向发展，大部分采用吊索方式满足工作状态，并且吊索也是目前最为成熟、安全的一种解决办法。

在此类设备的运行中，通常吊索提供向上的拉力，但设备向下运行时，只能依靠重力作为动力来源。随着设备不断的轻量化，且设备在运行中作业装置会与被作业物体表面产生摩擦力，当摩擦力大于设备自身重力时，设备将无法向下运动。如果设备自身具备驱动装置，其向下运转的速度又很难与传统的吊索速度相等。因此，目前所有依靠于传统吊索的悬挂作业装置大部分只能自下而上完成作业流程，这大大局限了此类设备的工作方式。

技术实现要素：

针对现有的技术问题，本发明提供一种智能吊索及其索吊方法，解决了现有的吊索的悬挂作业装置大部分只能自下而上完成作业流程，进而局限了设备工作方式的问题。

本发明采用以下技术方案实现：一种智能吊索，其包括多个吊索装置，每个吊索装置包括：

底座；

吊索收纳器，其转动安装在底座上；

绳索，其缠绕在吊索收纳器上；

驱动装置，其安装在底座上，并用于通过转动以带动吊索收纳器旋转；

控制主机，其安装在底座上，并用于调节所述驱动装置的转速；

拉力计，其用于检测绳索端部的拉力；以及

吊索检测系统，其包括支架、转速测量模块以及滑轮；支架安装在底座上；所述转速测量模块安装在支架上，并用于检测滑轮的转速；滑轮转动安装在支架上，绳索抵在滑轮的圆周上，并通过升降以带动滑轮转动；

所述智能吊索上升时，每个控制主机在拉力计检测的拉力未达到一个预设拉力一时，增加对应的驱动装置的转速，并在拉力计检测的拉力超过一个预设拉力二时，降低对应的驱动装置的转速；其中一个控制主机在对应的转速测量模块检测的转速未达到其他转速测量模块检测的转速时，增加对应的驱动装置的转速，并在对应的转速测量模块检测的转速超过其他转速测量模块检测的转速时，降低对应的驱动装置的转速，以统一所有绳索的升降速度。

作为上述方案的进一步改进，支架上开设供绳索穿过的定位孔一，且支架为导电结构；所述吊索检测系统还包括导电片、绝缘块以及报警装置；绝缘块固定在支架上，导电片固定在绝缘块上，并开设供绳索穿过的定位孔二；绳索依次穿过定位孔一和定位孔二以抵在滑轮上；所述报警装置的接电两端分别通过导电片和支架连接至一个电源的输出两端，所述报警装置在导电片与支架因绳索出现毛边或飞丝而电连接时接收所述电源供电以发出报警信号。

作为上述方案的进一步改进，所述驱动装置包括均同轴设置在底座上的驱动电机和变速箱；驱动电机用于驱动变速箱转动，变速箱的输出端连接吊索收纳器，并通过转动带动吊索收纳器旋转。

作为上述方案的进一步改进，所述转速测量模块包括编码器码盘和转速编码器；编码器码盘与滑轮同轴设置且相连，转速编码器用于检测编码器码盘的转速；其中，滑轮的转速与编码器码盘的转速相同。

作为上述方案的进一步改进，所述智能吊索还包括：

无线传输模块，其包括无线通讯模块、无线充电模块以及电源；所述无线通讯模块用于将拉力计和所述转速测量模块检测的数据无线传输至控制主机；所述电源用于向所述无线通讯模块和所述转速测量模块供电，所述无线充电模块用于对所述电源充电；

无线充电器，其安装在支架上，并用于通过所述无线充电模块对所述电源充电。

作为上述方案的进一步改进，所述智能吊索还包括：

盖板，其安装在底座上；

诱导轮组，其安装在底座和盖板上，并具有供绳索穿过的导向孔。

进一步地，诱导轮组包括平行设置的两根导向柱一、平行设置且与两根导向柱一垂直的两根导向柱二；所述导向柱一的两端分别插在底座的相对两侧上，所述导向柱二的同一端插在底座上，且同另一端插在盖板上；其中，两根导向柱一与两根导向柱二垂直相交的正方形区域为所述导向孔。

作为上述方案的进一步改进，所述智能吊索还包括：

两个轴承，其均安装在底座中，并与所述驱动装置的转轴同轴设置；

固定轴，其两端分别固定在两个轴承中，吊索收纳器套在固定轴上。

作为上述方案的进一步改进，所述智能吊索还包括：

吊环，拉力计的两端分别连接吊环和绳索。

本发明还提供一种智能索吊方法，其应用于上述任意所述的智能吊索中；所述智能索吊方法包括以下步骤：

检测绳索端部的拉力；

使绳索带动滑轮转动，检测滑轮的转速；

所述智能吊索上升时，在绳索端部的拉力未达到一个预设拉力一时，增加对应的驱动装置的转速，并在绳索端部的拉力超过一个预设拉力二时，降低对应的驱动装置的转速；在对应的转速测量模块检测的转速未达到其他转速测量模块检测的转速时，增加对应的驱动装置的转速，并在对应的转速测量模块检测的转速超过其他转速测量模块检测的转速时，降低对应的驱动装置的转速，以统一所有绳索的升降速度。

本发明的智能吊索及其索吊方法，智能吊索的驱动装置能够驱动吊索收纳器旋转，从而将缠绕在吊索收纳器上的绳索放松或收紧，而拉力计能实时检测绳索端部的拉力，并将拉力数据传递至控制主机，控制主机根据拉力的大小，实时调节驱动装置的转速，使得绳索端部的拉力能够保持在一个稳定的拉力范围内。同时，控制主机还根据滑轮的转速，实时调节驱动装置的转速，使得滑轮的转速保持在一个稳定的转速范围内。这样，智能吊索在升降其绳索的过程中，绳索的升降速度和拉力均能保持稳定，能够满足高精度的升降需求，而且能精准地判断负载的实时状况，进而控制驱动装置做出相应的反馈动作，实现自主跟随负载运动轨迹的功能。当智能吊索的设备自重小于设备作业产生的摩擦力时，可通过设备自身的驱动装置自由移动，并且智能绳索可负载其设备自重，让设备自上而下的作业方式成为可能。

在本发明中，当作业设备升降而不需要作业时，可通过驱动电机、滑轮的转速精确对设备进行横竖升降，而当设备作业时，智能吊索的拉力计和吊索检测系统在承担作业设备自重的情况下，完全不干涉作业设备的自主移动。本发明的这种吊索结构满足了小型化、轻量化设备在作业运行时的稳定性，让小型化作业设备可根据自身的驱动机构自行移动成为可能，以应对多种多样的作业需求。

附图说明

图1为本发明实施例1的智能吊索的立体图；

图2为图1中的智能吊索的拆分图；

图3为图1中的智能吊索的吊索检测系统的立体图；

图4为图3中的吊索检测系统的拆分图；

图5为本发明实施例2的智能吊索的吊索检测系统的立体图；

图6为图5中的吊索检测系统的拆分图；

图7为本发明实施例3的智能吊索的立体图；

图8为图7中的智能吊索的拆分图；

图9为图7中的智能吊索的吊索检测系统的立体图；

图10为图9中的吊索检测系统的拆分图。

符号说明：

1控制主机43板体

2驱动电机51轴承

3变速箱52固定轴

4底座71支架

5吊索收纳器72导电片

6绳索73编码器码盘

7无线充电器74转速编码器

8无线传输模块75绝缘块

9拉力计76滑轮

10吊环77定位孔一

41盖板78定位孔二

42诱导轮组

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1-4，本实施例提供了一种智能吊索，其包括多个吊索装置，每个吊索装置包括底座4、吊索收纳器5(也可以称为绞盘)、绳索6、驱动装置、控制主机1、拉力计9以及吊索检测系统，还可包括盖板41、诱导轮组42、轴承51、固定轴52以及吊环10。当然，在其他一些实施例中，盖板41、诱导轮组42、轴承51、固定轴52以及吊环10可以不设置，或者仅设置其中一部分结构。其中，当上述中结构之间需要连接时，可以采用卡扣、螺丝、胶黏、螺纹等工艺进行连接，而且所有连接结构可根据需要采用轴承等方式连接，以满足运动状态。同时，所有电子设备会根据结构需要采用导线、排线等方式连接。

底座4可由多块板体43通过焊接或一体成型的方式组成而成，并且板体43可采用钢板，也可采用其他硬度大的板材。底座4可采用现有的吊索的底座，而且在使用时相对固定。在一些实施例中，底座4可采用密封结构，可以防止灰尘、雨水等进入，从而保护位于底座4内的器件，尤其是能够保护电子器件。而且，底座4的外表面可以涂覆耐腐蚀的涂料，防止底座4长期使用过程中产生腐蚀。

吊索收纳器5转动安装在底座4上，其可采用现有的任何吊索收纳器。绳索6缠绕在吊索收纳器5上，其为导电性材料制成的绳索，如钢绳。在吊索收纳器5转动时，能够收紧或者松开绳索6，从而使绳索6的端部升降。在本实施例中，吊索收纳器5可以与绳索6作为一个结构，也可以分别作为独立的两个结构。

驱动装置安装在底座4上，并用于通过转动以带动吊索收纳器5旋转。在本实施例中，驱动装置包括驱动电机2和变速箱3，驱动电机2和变速箱3均同轴设置在底座4上。驱动电机2用于驱动变速箱3转动，变速箱3的输出端连接吊索收纳器5，并通过转动带动吊索收纳器5旋转。这样，驱动电机2能够带动变速箱3内多个齿轮转动，而多个齿轮的啮合作用能够为转动吊索收纳器5提供扭矩，从而保证驱动电机2能够顺利转动吊索收纳器5。当然，在其他实施例中，驱动装置可包括其他机构，并采用其他能源作为驱动能，如可包括发动机等机构。

拉力计9用于检测绳索6端部的拉力，其为电子式的拉力测量机构，能够根据检测到的拉力产生相应的数据信号。在本实施例中，吊环10设置在绳索6的端部，并用于固定负载，使得绳索6能够通过吊环10升降负载。在本实施例中，拉力计9的两端分别连接吊环10和绳索6，具体而言，拉力计9的检测端连接吊环10，而固定端连接绳索6的端部。

吊索检测系统包括支架71、转速测量模块以及滑轮76，还可包括导电片72、绝缘块75以及报警装置，吊索检测系统用于检测绳索6升降过程中的各种数据。其中，支架71安装在底座4上，而转速测量模块安装在支架71上，并用于检测滑轮76的转速。转速测量模块可采用现有的转速检测装置，并固定在支架71上。滑轮76转动安装在支架71上，绳索6抵在滑轮76的圆周上，并通过升降以带动滑轮76转动。当绳索6升降时，绳索6会拉动滑轮76转动，而转速测量模块则实时检测滑轮76的转速，从而实现对绳索6移动速度的检测。这种对绳索6移动速度的检测方法，准确而且还能对绳索6起导向的作用，保证绳索6能够稳定地升降。

当作业设备升降而不需要作业时，可通过驱动电机2、滑轮76的转速精确对设备进行横竖升降，而当设备作业时，智能吊索的拉力计9和吊索检测系统在承担作业设备自重的情况下，完全不干涉作业设备的自主移动。本实施例的这种吊索结构满足了小型化、轻量化设备在作业运行时的稳定性，让小型化作业设备可根据自身的驱动机构自行移动成为可能，以应对多种多样的作业需求。

在本实施例中，支架71上开设供绳索6穿过的定位孔一77，且支架71为导电结构。绝缘块75固定在支架71上，导电片72固定在绝缘块75上，并开设供绳索6穿过的定位孔二78。绳索6依次穿过定位孔一77和定位孔二78以抵在滑轮76上。报警装置的接电两端分别通过导电片72和支架71连接至一个电源的输出两端，报警装置在导电片72与支架71因绳索6出现毛边或飞丝而电连接时接收电源供电以发出报警信号。这样，当绳索6因为破损而出现毛边或飞丝时，绳索6会同时触碰导电片72和支架71，从而成为导电片72和支架71之间连接的电介质，使导电片72与支架71短路而电连接，驱使报警装置在发出报警信息，从而提醒操作人员，大大提升了设备的安全性、稳定性。

控制主机1安装在底座4上，并用于调节驱动装置的转速。所述智能吊索上升时，每个控制主机1在拉力计9检测的拉力未达到一个预设拉力一时，增加对应的驱动装置的转速，并在拉力计9检测的拉力超过一个预设拉力二时，降低对应的驱动装置的转速。其中一个控制主机1在对应的转速测量模块检测的转速未达到其他转速测量模块检测的转速时，增加对应的驱动装置的转速，并在对应的转速测量模块检测的转速超过其他转速测量模块检测的转速时，降低对应的驱动装置的转速，以统一所有绳索6的升降速度。这里需要说明的是，每个转速测量模块在实际测量过程中，其测量的转速为预设的转速，若是其中一个绳索6出现缠绕而导致位置不均匀时，虽然驱动装置的转速还是稳定的，但绳索6的升降速度却存在不稳定性，这样会造成吊索升降的不稳定性，而本实施例的这种控制方式是通过检测滑轮76的速度，即检测绳索6的实际升降速度进行控制的，这样就可以避免上述的问题，提高吊索升降的稳定性。在本实施例中，无论是拉力不在预设范围还是转速不在预设范围，控制主机1都会调节驱动装置的转速，保证绳索6能够稳定精确地升降。

这样，控制主机1根据拉力的大小，实时调节驱动装置的转速，使得绳索端部的拉力能够保持在一个稳定的拉力范围内。而且，控制主机1可以根据驱动电机2在运行中的电流变化计算出设备负载大小。同时，控制主机1还根据滑轮的转速，实时调节驱动装置的转速，使得滑轮的转速保持在一个稳定的转速范围内。这样，智能吊索在升降其绳索6的过程中，绳索6的升降速度和拉力均能保持稳定，能够满足高精度的升降需求，而且能精准地判断负载的实时状况，进而控制驱动装置做出相应的反馈动作，实现自主跟随负载运动轨迹的功能。当智能吊索的设备自重小于设备作业产生的摩擦力时，可通过设备自身的驱动装置自由移动，并且智能绳索可负载其设备自重，让设备自上而下的作业方式成为可能。

盖板41安装在底座4上，而诱导轮组42安装在底座4和盖板41上，并具有供绳索6穿过的导向孔。盖板41和诱导轮组42可一体成型在底座4上，也可分别单独设置。在本实施例中，诱导轮组42包括均可以各自旋转的导向柱一和导向柱二，且导向柱一和导向柱二的数量均为两根。两根导向柱一平行设置，而两根导向柱二平行设置且与两根导向柱一垂直。导向柱一的两端分别插在底座4的相对两侧上，导向柱二的同一端插在底座4上，且同另一端插在盖板41上。其中，两根导向柱一与两根导向柱二垂直相交的正方形区域为上述导向孔。

轴承51的数量可为两个，并且两个轴承51均安装在底座4中，并与驱动装置的转轴同轴设置。固定轴52两端分别固定在两个轴承51中，吊索收纳器5套在固定轴52上。这样，吊索收纳器5转动时，轴承51能够起到转动组件的作用，一方面实现吊索收纳器5相对底座4转动，另一方面可以减少吊索收纳器5转动的摩擦力。固定轴52可以采用钢轴，并且相对吊索收纳器5固定，同时端部轴连接变速箱3的输出端，使得变速箱3转动能够带动固定轴52转动，进而驱动吊索收纳器5旋转。

综上所述，相较于现有的吊索，本实施例的智能吊索具有以下优点：

本实施例的智能吊索，其驱动装置能够驱动吊索收纳器5旋转，从而将缠绕在吊索收纳器5上的绳索1放松或收紧，而拉力计9能实时检测绳索6端部的拉力，并将拉力数据传递至控制主机1，控制主机1根据拉力的大小，实时调节驱动装置的转速，使得绳索6端部的拉力能够保持在一个稳定的拉力范围内。同时，控制主机1还根据滑轮76的转速，实时调节驱动装置的转速，使得滑轮76的转速保持在一个稳定的转速范围内。这样，智能吊索在升降其绳索6的过程中，绳索6的升降速度和拉力均能保持稳定，能够满足高精度的升降需求，而且能精准地判断负载的实时状况，进而控制驱动装置做出相应的反馈动作，实现自主跟随负载运动轨迹的功能。当智能吊索的设备自重小于设备作业产生的摩擦力时，可通过设备自身的驱动装置自由移动，并且智能绳索可负载其设备自重，让设备自上而下的作业方式成为可能。

在本实施例中，当作业设备升降而不需要作业时，可通过驱动电机2、滑轮76的转速精确对设备进行横竖升降，而当设备作业时，智能吊索的拉力计9和吊索检测系统在承担作业设备自重的情况下，完全不干涉作业设备的自主移动。本实施例的这种吊索结构满足了小型化、轻量化设备在作业运行时的稳定性，让小型化作业设备可根据自身的驱动机构自行移动成为可能，以应对多种多样的作业需求。

实施例2

请参阅图5以及图6，本实施例提供了一种智能吊索，其在实施例1的基础上具体了转速测量模块的结构。转速测量模块包括编码器码盘73和转速编码器74。编码器码盘73与滑轮76同轴设置且相连，转速编码器74用于检测编码器码盘73的转速。其中，滑轮76的转速与编码器码盘73的转速相同。在绳索6升降时，绳索6拉动滑轮76转动，进而带动编码器码盘73转动，而编码器码盘73的盘体部分设置在转速编码器74的检测口中，转速编码器74能够计算单位时间内编码器码盘73转过的圈数，从而能够掌握滑轮76转动的转速，从而为控制主机1提供了相应的数据。

实施例3

请参阅图7-10，本实施例提供了一种智能吊索，其在实施例2的基础上增加了无线充电器7和无线传输模块8。其中，无线传输模块8包括无线通讯模块、无线充电模块以及电源。无线通讯模块用于将拉力计9和转速测量模块检测的数据无线传输至控制主机1。电源用于向无线通讯模块和转速测量模块供电，无线充电模块用于对电源充电。无线充电器7安装在支架71上，并用于通过无线充电模块对电源充电。

这样，本实施例的吊索就具备了无线充电的能力，当设备将全部绳索6回收时，可通过设备底部的无线充电板，即无线充电器7对相关器件进行充电。而且，本实施例的拉力计9处仅通过绳索6与底座4相连，不便于传递信号，而无线传输模块8恰好能够通过无线传输的方式，将数据传输至控制主机1，保证了数据传输的及时性和稳定性。

实施例4

本实施例提供了一种智能索吊方法，该方法能够应用在实施例1、实施例2以及实施例3中任意一种智能吊索中。其中，智能索吊方法包括以下步骤：

1、检测绳索6端部的拉力；

2、使绳索6带动滑轮76转动，检测滑轮76的转速；

3、所述智能吊索上升时，在绳索6端部的拉力未达到一个预设拉力一时，增加对应的驱动装置的转速，并在绳索6端部的拉力超过一个预设拉力二时，降低对应的驱动装置的转速；在对应的转速测量模块检测的转速未达到其他转速测量模块检测的转速时，增加对应的驱动装置的转速，并在对应的转速测量模块检测的转速超过其他转速测量模块检测的转速时，降低对应的驱动装置的转速，以统一所有绳索6的升降速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。