(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機の胴体又は貯蔵タンク等の表面でのクローラー車両の移動の間、重力を補償するための方法を提供する。【解決手段】ケーブル２２によって吊され、真空によって付着し、ツールを備えたクローラー車両２０ｂに重力補償をもたらすための装置及び方法であって、クローラー車両は、自動化されたメンテナンス操作を実行している間、非水平面に沿って移動し、非水平面の輪郭に従う。重力補償システムの複数の実施形態に共有される１つの技術的特徴は、ケーブルスプール５２ａが、作動して、真空付着したクローラー車両を吊り下げているケーブルの一部を巻き上げ、運動中にクローラー車両に作用する重力に対抗する引張力を生成することである。ケーブルスプールの回転は、モーター又は引張バネによって駆動され得る。【選択図】図１Ａ−Ｂ
2020045089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体（１００、１０２、１０４）の表面でのクローラー車両の移動中に重力を補償するための方法であって、
（ａ）第１のケーブル（２２、２２ａ）の一端を第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）に取り付けることと、
（ｂ）前記第１のケーブル（２２、２２ａ）の他端を第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）の第１のスプール（５２ａ）に取り付けることと、
（ｃ）前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）を、前記本体（１００、１０２、１０４）の前記表面にある第１の表面領域（１１２）と接触している第１の位置に配置することであって、前記第１の表面領域（１１２）が、非水平である、第１の位置に配置することと、
（ｄ）前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）を、前記本体（１００、１０２、１０４）の前記表面にある第２の表面領域と接触している第２の位置に配置することと、
（ｅ）吸引を用いて、前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）を前記本体（１００、１０２、１０４）の前記表面に付着させることと、
（ｆ）前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）が前記表面に付着している間、前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）を、前記第１の位置から前記本体（１００、１０２、１０４）の前記表面にある第３の表面領域と接触している第３の位置へと延びる第１の経路に沿って、移動させることと、
（ｇ）前記第１のケーブル（２２、２２ａ）を引張して、ステップ（ｆ）の間に前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力を前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）に作用させることと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）の第１のメンテナンスツール（２８）を操作して、前記第１の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）の全重量を支持しているときでも、前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）の脱離を防止するのに十分な大きさを有する取り付け力を生成することによって、前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）を前記第２の位置で前記表面に取り付けることをさらに含み、前記取り付け力が、吸引、静電付着、又は磁気誘引のうちのいずれか１つの力によって生成される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）が前記第１の経路に沿って移動している間、前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）を第２の経路に沿って移動させることと、
前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）の第２のメンテナンスツール（２８）を操作して、前記第２の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことと
をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
（ｈ）第２のケーブル（２２ｂ）の一端を第３のクローラー車両（２０ｄ）に取り付けることと、
（ｉ）前記第２のケーブル（２２ｂ）の他端を前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）の第２のスプール（５２ｂ）に取り付けることと、
（ｊ）前記第３のクローラー車両（２０ｄ）を、前記本体（１００、１０２、１０４）の前記表面にある第４の表面領域と接触している第４の位置に配置することであって、前記第４の表面領域が非水平である、第４の位置に配置することと、
（ｋ）吸引を用いて、前記第３のクローラー車両（２０ｄ）を前記本体（１００、１０２、１０４）の前記表面に付着させることと、
（ｌ）前記第３のクローラー車両（２０ｄ）が前記表面に付着している間、前記第３のクローラー車両（２０ｄ）を、前記第４の位置から前記本体（１００、１０２、１０４）の前記表面にある第５の表面領域と接触している第５の位置へと延びる第２の経路に沿って、移動させることと、
（ｍ）前記第２のケーブル（２２ｄ）を引張して、ステップ（ｌ）の間に前記第３のクローラー車両（２０ｄ）をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力を前記第３のクローラー車両（２０ｄ）に作用させることと
をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）の第１のメンテナンスツール（２８）を操作して、前記第１の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことと、
前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）の第２のメンテナンスツール（２８）を操作して、前記第２の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことと
をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第２のケーブル（２２ｂ）の一端を地上車両（７８）の第２のスプール（５２ｂ）に取り付けることと、
前記第２のケーブル（２２ｂ）の他端を前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）に取り付けることと、
前記地上車両（７８）を、航空機の胴体である前記本体（１００、１０２、１０４）に近接して地上と接触するように配置することと
をさらに含み、ステップ（ｇ）が、前記第２のケーブル（２２ｂ）の一部を前記第２のスプール（５２ｂ）上に巻き上げることを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第１及び第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）、並びに一端が前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）に接続され、他端が前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）に接続されているケーブルを備えている装置であって、
前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）が、前記ケーブルの前記一端に連結された第１のフレーム、前記第１のフレームに付着した又は組み込まれた少なくとも１つの真空付着デバイス、前記第１のフレームに回転可能に連結された車輪の第１のセット、前記車輪の第１のセットのうちの少なくとも１つの回転を駆動するように動作可能に連結された第１の駆動モーター、前記第１のフレームに連結され、メンテナンス操作を行うように構成された第１のメンテナンスツール（２８）、並びに前記第１の駆動モーター及び前記第１のメンテナンスツール（２８）の動作を制御するように構成された第１のコンピューターシステムを備え、
前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）が、第２のフレーム、前記第２のフレームに付着した又は組み込まれた少なくとも１つの真空付着デバイス、前記第２のフレームに回転可能に連結された車輪の第２のセット、前記車輪の第２のセットのうちの少なくとも１つの回転を駆動するように動作可能に連結された第２の駆動モーター、前記ケーブルの前記他端が取り付けられたケーブルスプール、前記第２のフレームに設置され、前記ケーブルスプールの回転を駆動するように動作可能に連結されたスプールモーター、並びに前記第２の駆動モーター及び前記スプールモーターの動作を制御するように構成された第２のコンピューターシステムを備えている、装置。
【請求項９】
所望の引張力が前記第１のクローラー車両（２０ｂ、２０ｃ）に作用するまで、前記ケーブルを巻く方向に前記ケーブルスプールを回転させるように前記スプールモーターを選択的に起動するために、前記第２のコンピューターシステムに送信される制御信号を生成するように構成された制御コンピューターをさらに備えている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２のクローラー車両（１８、１８ａ、２０ａ）が、前記第２のフレームに連結され且つメンテナンス操作を実行するように構成された第２のメンテナンスツール（２８）をさらに備え、前記第２のコンピューターシステムが、前記第２のメンテナンスツール（２８）の動作を制御するようにさらに構成されている、請求項８又は９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、表面にわたってメンテナンスツールを運搬するための自動化システムに関し、このようなメンテナンスツールには、（限定されないが）非破壊検査（ＮＤＩ）に使用されるセンサが含まれる。具体的には、本開示は、航空機の胴体、貯蔵タンク、及び風力タービンブレードなどの大型構造物の傾斜表面又は垂直表面で移動可能な自走式の表面をクローリングするロボット車両（以下「クローラー車両」と呼ばれる）に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の胴体、貯蔵タンク、及び風力タービンブレードなどの大型構造物に隣接する位置に人員を配置することによって、その構造物を手作業によって検査及び洗浄することが知られている。しかしながら、手作業による検査及び洗浄は、時間がかかり、操作が困難である。手作業による検査及び洗浄の欠点を緩和するために、大型構造物の非水平面に沿って移動するように構成された自動化装置（例えば、クローラー車両）を使用する様々な解決方が提案されてきた。例えば、吸引力又は真空力によって、ツールを装備したクローラー車両が非水平面に接触して「付着」している間に、クローラー車両がテザーケーブルの端に取り付けられるという解決策が提案されている。真空付着機能は、１つ又は複数の真空付着デバイスによってもたらされる。真空付着デバイスは、クローラー車両が、非水平面に付着しながらも、依然として非水平面の上を移動且つ／又は回転することを可能にする。
【０００３】
クローラー車両を非水平面で動作させることが必要な用途（飛行機の胴体の周囲で移動する等）では、所望の位置を維持して、ナビゲートするのに必要な程度の真空付着力を達成することは難しい場合がある。そして、十分な真空付着力が利用可能である場合でも、クローラー車両を垂直方向又はほぼ垂直方向移動させるのに必要な移動運動力は、望ましくないほどに大きい場合がある。付着力又は移動運動力を増大させると、このようなロボットシステムは、より複雑になり、コストも増えて、コスト効率の良い使用例が制限される恐れがある。
【０００４】
より高い吸引流（真空付着）又はより高いエネルギーの静電気（誘引力）を用いる現在の解決方では、複雑性及びシステムコスト、並びに性能リスク（付着負荷が高いことによる表面損傷を含む）の増大が要求される。現在の解決方は、ロボットがクローリングする構造物の表面にある泥、油、水、又はその他のデブリスに関連した滑りに対処していない。現在のテザー（つなぎ網）は、クローラー車両が地上に落下することを防止することはできるが、重力に逆らって、表面に対して真空付着又は静電気誘引を維持することには役立たない。現在の解決策は、クローラー車両が、重力方向に滑動せずに、水平線に沿った運動を維持することを助けることはできない。さらに、現在の解決策は、より高い付着力又は電力を必要とせずに昇降垂直運動を可能にすることはできない。
【発明の概要】
【０００５】
以下で幾らか詳細に開示されている主題は、ケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えたクローラー車両に重力補償をもたらすための装置及び方法を対象としている。当該クローラー車両は、自動化されたメンテナンス操作（例えば、非破壊検査又はその他のメンテナンス操作）を実行している間、非水平面に沿って移動し、非水平面の輪郭に従う。本明細書に開示された重力補償システムの複数の実施形態に共有される１つの技術的特徴は、（ツールを備えたクローラー車両に搭載されていない）ケーブルスプールが、回転して、真空付着したクローラー車両を吊り下げているケーブルの一部を巻き上げ、運動中にクローラー車両に作用する重力に対抗する引張力を生成することである。ケーブルスプールの回転は、モーター又は引張バネによって駆動される。
【０００６】
幾つかの実施形態が、以下で幾らか詳しく開示されているが、諸実施形態は、メンテナンスを受けている構造物の形状によって変動する構成要素の諸構成を含む。例えば、航空機の胴体は、円筒状外側表面を有するセクションを有し得、貯蔵タンクは、球状外側表面、ドーム状上方外側表面を有する円筒状側方外側表面、又は平坦な上方外側表面を有する円筒状側方外側表面を有し得る。
【０００７】
以上で言及された真空付着機能は、１つ又は複数の真空付着デバイスによってもたらされる。真空付着デバイスは、各クローラー車両が、表面に付着しながらも、依然としてクローラー車両が付着している表面の上を移動且つ／又は回転することを可能にする。各真空付着デバイスは、部分的に排気されると、浮遊するように設計されている。本明細書で使用される「浮遊」とは、吸引構成要素が、表面にわたって滑動する低摩擦パッドに適合する（バネ式である）ことを意味する。システムは、回転的に適合しており、Ｚ軸に沿って適合している。結果として得られる総吸引力は、クローラー車両を構造物に付着させるのに十分に強いが、横方向の変位又は回転を抑制するほど強くない。したがって、本明細書で使用される「付着（ａｄｈｅｒｅｎｃｅ）」という用語は、クローラー車両が表面上を移動することを可能にする浮遊付着を意味する。これとは対照的に、本明細書で使用される「取り付け（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）」という用語は、非浮遊付着（すなわち、付着）を意味し、浮遊付着を含まない。
【０００８】
ケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えた、非水平面にあるクローラー車両のために重力補償をもたらすための装置及び方法の様々な実施形態が、以下で幾らか詳細に説明されているが、これらの実施形態の１つ又は複数は、以下の態様の１つ又は複数によって特徴付けられ得る。
【０００９】
以下で詳細に開示される主題の一態様は、本体（例えば、航空機の胴体又は貯蔵タンク）の表面でのクローラー車両の移動の間、重力を補償するための方法である。当該方法は、（ａ）第１のケーブルの一端を第１のクローラー車両に取り付けることと、（ｂ）第１のケーブルの他端を第２のクローラー車両の第１のスプールに取り付けることと、（ｃ）第１のクローラー車両を、本体の表面にある第１の表面領域と接触している第１の位置に配置することであって、第１の表面領域が非水平である、第１の位置に配置することと、（ｄ）第２のクローラー車両を、本体の表面にある第２の表面領域と接触している第２の位置に配置することと、（ｅ）吸引を用いて、第１のクローラー車両を本体の表面に付着させることと、（ｆ）第１のクローラー車両が表面に付着している間、第１のクローラー車両を、第１の位置から本体の表面にある第３の表面領域と接触している第３の位置へと延びる第１の経路に沿って、移動させることと、（ｇ）第１のケーブルを引張して、ステップ（ｆ）の間に第１のクローラー車両をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力を第１のクローラー車両に作用させることと、（ｈ）第１のクローラー車両のメンテナンスツールを操作して、第１の経路に沿ったポイントで表面にメンテナンス操作を行うこととをさらに含み、ステップ（ｇ）は、第１のケーブルの一部を第１のスプール上に巻き上げることを含む。
【００１０】
直前の段落に記載された方法の一実施形態によれば、当該方法は、第１のクローラー車両の全重量を支持しているときでも、第２のクローラー車両の脱離を防止するのに十分な大きさを有する取り付け力を生成することによって、第２のクローラー車両を第２の位置で表面に取り付けることをさらに含む。取り付け力は、例えば、吸引、静電付着、又は磁気誘引のうちのいずれか１つの力によって生成され得る。
【００１１】
別の実施形態によれば、当該方法は、第１のクローラー車両が第１の経路に沿って移動している間、第２のクローラー車両を第２の経路に沿って移動させることと、第２のクローラー車両のメンテナンスツールを操作して、第２の経路に沿ったポイントで表面にメンテナンス操作を行うこととをさらに含む。
【００１２】
さらなる実施形態によれば、当該方法は、（ｉ）第２のケーブルの一端を第３のクローラー車両に取り付けることと、（ｊ）第２のケーブルの他端を第２のクローラー車両の第２のスプールに取り付けることと、（ｋ）第３のクローラー車両を、本体の表面にある第４の表面領域と接触している第４の位置に配置することであって、第４の表面領域が非水平である、第４の位置に配置することと、（ｌ）吸引を用いて、第３のクローラー車両を本体の表面に付着させることと、（ｍ）第３のクローラー車両が表面に付着している間、第３のクローラー車両を、第４の位置から本体の表面にある第５の表面領域と接触している第５の位置へと延びる第２の経路に沿って、移動させることと、（ｎ）第２のケーブルを引張して、ステップ（ｍ）の間に第３のクローラー車両をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力を第３のクローラー車両に作用させることとをさらに含む。
【００１３】
さらに別の実施形態によると、当該方法は、第２のケーブルの一端を地上車両の第２のスプールに取り付けることと、第２のケーブルの他端を第２のクローラー車両に取り付けることと、地上車両を、垂直中央平面の他方側の地上と接触するように配置することとをさらに含み、ステップ（ｇ）は、第２のケーブルの一部を第２のスプール上に巻き上げることを含む。
【００１４】
以下で詳細に開示される主題の別の態様は、上面、及び上面の最も低い高さより低い高さまで下方に延びる非水平側面を有する本体にメンテナンス操作を行う方法である。当該方法は、（ａ）ケーブルの一端を、メンテナンスツールを運ぶクローラー車両に取り付けることと、（ｂ）ケーブルの他端をアンカーデバイスのスプールに取り付けることと、（ｃ）アンカーデバイスを、本体の上面と接触するように配置することと、（ｄ）クローラー車両の全重量を支持しているときでも、クローラー車両の脱離を防止するのに十分な大きさを有する取り付け力を生成することによって、アンカーデバイスの脱離を防止するのに十分な大きさを有する取り付け力で、アンカーデバイスを上面に取り付けることと、（ｅ）クローラー車両を本体の非水平側面と接触するように配置することと、（ｆ）吸引を用いて、クローラー車両を非水平側面に付着させることと、（ｇ）クローラー車両が非水平側面に付着している間、クローラー車両を経路に沿って移動させることと、（ｈ）ケーブルを引張して、ステップ（ｇ）の間にクローラー車両をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力をクローラー車両に作用させることと、（ｉ）メンテナンスツールを操作して、経路に沿ったポイントで非水平側面にメンテナンス操作を行うこととをさらに含む。
【００１５】
円形外周を有する上面をもった本体にメンテナンス操作を行うための方法の幾つかの実施形態によると、直前の段落に記載された方法は、
スプールを回転可能なアームの遠位端に回転可能に連結することと、回転可能なアームの回転の中心が、円形外周の中心と整列するように、本体の上面に回転可能なアームの近位端を配置することと、回転可能なアームを回転させることであって、回転可能なアームが、回転の中心の周りで回転している間、スプールの一部が、上面の円形外周を越えて延びることを可能にする長さを有する、回転可能なアームを回転させることと
をさらに含む。
【００１６】
以下で詳細に開示された主題のさらなる態様は、第１及び第２のクローラー車両、並びに一端が第１のクローラー車両に接続され、他端が第２のクローラー車両に接続されたケーブルを備えている装置であり、第１及び第２のクローラー車両は、それぞれ、フレーム、フレームに付着した又は組み込まれた少なくとも１つの真空付着デバイス、フレームに回転可能に連結された車輪の第１のセット、車輪の少なくとも１つの回転を駆動するように動作可能に連結された駆動モーター、及び駆動モーターの動作を制御するように構成されたコンピューターシステムを備え、第１のクローラー車両は、メンテナンス操作を行うように構成されたメンテナンスツールをさらに備え、第２のクローラー車両は、ケーブルの他端が取り付けられたケーブルスプール、及びスプールモーターをさらに備えている。
【００１７】
以下で詳細に開示された主題のさらに別の態様は、アンカーデバイス、クローラー車両、及び一端がアンカーデバイスに接続され、他端がクローラー車両に接続されたケーブルを備えている装置であり、アンカーデバイスは、アンカーベース、アンカーデバイスを表面に取り付けるための、アンカーベースに連結された少なくとも１つの取り付けデバイス、ケーブルの一端が取り付けられたケーブルスプール、ケーブルスプールの回転を駆動するように動作可能に連結されたスプールモーター、及びスプールモーターの動作を制御するように構成された第１のコンピューターシステムを備え、クローラー車両は、フレーム、フレームに付着した又は組み込まれた少なくとも１つの真空付着デバイス、フレームに回転可能に連結された車輪のセット、車輪のセットのうちの少なくとも１つの車輪の回転を駆動するように動作可能に連結された駆動モーター、フレームに連結され、メンテナンス操作を行うように構成されたメンテナンスツール、並びに駆動モーター及びメンテナンスツールの動作を制御するように構成された第２のコンピューターシステムを備えている。
【００１８】
直前の段落に記載された装置の幾つかの実施形態によると、当該装置は、アンカーベースに回転可能に連結されたタレット、並びにタレットに接続された又はタレットに一体形成された近位端、及びケーブルスプールが回転可能に連結された遠位端を有するアームをさらに備えている。
【００１９】
ケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えた、非水平面で移動するクローラー車両のために重力補償をもたらすための装置及び方法の他の態様が、以下に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
上記で説明された特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において個別に実現されてもよく、又は、さらに別の実施形態において組み合わされてもよい。上記の態様及び他の態様を例示する目的で、以下で、図面を参照しながら様々な実施形態が説明される。本節で簡潔に記載されている図面はいずれも、縮尺どおりに描かれていない。
【００２１】
【図１Ａ−Ｂ】第１の実施形態に係る、ケーブルによって吊され、真空によって付着したクローラー車両の対を含む重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の２つの異なる瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。図１Ｂに示す繰り出しケーブルの長さは、図１Ａに示す繰り出しケーブルの長さより大きい。
【図２Ａ−Ｂ】ケーブルによって吊され、真空によって付着したクローラー車両の対を使用して、自動化メンテナンスを施されている、それぞれの貯蔵タンクを例示する図である。
【図３Ａ】一実施形態に係る、ケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えたクローラー車両の上面を示す図である。
【図３Ｂ】ケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えた図３Ａに示すクローラー車両の側面を示す図である。
【図３Ｃ】ケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えた図３Ａに示すクローラー車両の端面を示す図である。
【図４】一実施形態に係る、ケーブルによって吊され、真空によって付着し、スプールを備えたクローラー車両の上面を示す図である。
【図５】一実施形態に係る、２つの吸引ゾーンを有するホロノミック運動クローラー車両の部品の三次元ビューを示す図である。図示の構成要素及び他の構成要素の動作を制御するための信号を供給する電気接続は示されていない。
【図６】デュアル吸引ゾーンを有するメカナムホイール式クローラー車両の底面を示す図である。
【図７Ａ】一実施形態に係る、前方セットと後方セットがある４つの真空付着デバイスを備えたホロノミック運動クローラー車両の図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すホロノミック運動クローラー車両の底面を示す図である。
【図８Ａ】一実装形態に係る、真空付着デバイスの断面を示す図である。
【図８Ｂ】非平坦ブレード面に付着した、図８Ａに示す真空付着デバイスの断面を示す図である。真空付着デバイスと非平坦面との間の空隙は、例示を目的として誇張された。
【図９】右側と左側の真空付着デバイスを有するクローラー車両の部分の前面を示す図であり、片側のメカナムホイール４ａ及び４ｃが、ある高さにあり、他方の側のメカナムホイール４ｂ及び４ｄが、別の高さにあるとき、水平面によってクローラー車両のメカナムホイールに作用する力をさらに示す。
【図１０】右側と左側の真空付着デバイスを有するクローラー車両の部分の前面を示す図であり、片側のメカナムホイール４ａ及び４ｃが、ある高さにあり、他方の側のメカナムホイール４ｂ及び４ｄが、別の高さにあるとき、傾斜面によってクローラー車両のメカナムホイールに作用する力をさらに示す。
【図１１Ａ】一端に固定型ＮＤＩスキャンヘッドが取り付けられたクローラー車両のメカナムホイール式フレームの上面を示す図である。
【図１１Ｂ】一端にレシプロ式ＮＤＩスキャンヘッドが設置されたクローラー車両のメカナムホイール式フレームの上面を示す図である。
【図１２Ａ−Ｄ】代替的実施形態に係る、ホロノミック運動クローラー車両の上面を示す図である。ホロノミック運動クローラー車両は、車両の垂直軸の中心の周りを枢動する受動接続を有し、ケーブルの力が、車両の重心を通って突出する（しかし、クローラー又はセンサペイロードと干渉しない）ことを可能にするように成形されたアームを備えている。
【図１３】図１２Ａから１２Ｄに示された種類の受動接続を有するホロノミック運動クローラー車両の対を示す図である。
【図１４Ａ】別の実施形態に係る、ケーブルスプール、及びメンテナンスツール用のキャリッジの両方を有する、ホロノミック運動クローラー車両の幾つかの構成要素を特定するブロック図である。
【図１４Ｂ】本体（例えば、航空機胴体）に真空付着した、２つのケーブル接続されたクローラー車両が、地上ベースの制御コンピューターと無線通信する、重力補償システムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。
【図１５】第２の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。ここでは、重力補償システムは、一次アンビリカルケ―ブルによってブームから吊された第１の真空付着クローラー車両、及びそれぞれの二次ケーブルによって、第１の真空付着クローラー車両に接続された、第２と第３の真空によって付着し、ツールを備えたクローラー車両を含む。
【図１６】第３の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。ここでは、重力補償システムは、無線通信システムを備えたカート、及びそれぞれのケーブルによってカートに接続された、真空付着し、ツールを備えたクローラー車両の対を含む。
【図１７】１つの提案されたコンピュータアーキテクチャに係る、本体の表面に超音波検査を実行するためのシステムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。
【図１８Ａ】ケーブルで吊された移動式クローラー車両に作用する重力に対抗する引張力を生成する、バネ駆動式ケーブルスプールを有するカートを含む、重力補償システムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。
【図１８Ｂ】ケーブルで吊された移動式クローラー車両に作用する重力に対抗する引張力を生成する、モーター駆動式ケーブルスプールを有するカートを含む、重力補償システムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。
【図１９Ａ−Ｂ】第４の実施形態に係る、アンカーデバイス、及びケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えたクローラー車両を含む重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の２つの異なる瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。図１９Ｂに示す繰り出しケーブルの長さは、図１９Ａに示す繰り出しケーブルの長さより大きい。
【図２０Ａ−Ｂ】第５の実施形態に係る、表面に取り付けられたクローラー車両にケーブルを介して接続された、真空によって付着し、ツールを備えたクローラー車両を含む重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の２つの異なる瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。図２０Ｂに示す繰り出しケーブルの長さは、図２０Ａに示す繰り出しケーブルの長さより大きい。
【図２１】第６の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。ここでは、重力補償システムは、スプールを備えた地上車両、真空によって付着し、スプールを備えたクローラー車両、及びケーブルによって接続された、真空付着し、ツールを備えたクローラー車両を含む。
【図２２】第７の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。ここでは、重力補償システムは、スプールを備えた地上車両、ケーブルによって地上車両に接続された、ツールを備えたクローラー車両、及びケーブルの中間部分を支えるケーブル浮揚クローラー車両を含む。
【図２３】第８の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンクを示す図である。ここでは、重力補償システムは、貯蔵タンクの上面に配置された円形トラックに乗っかる、スプールを備えた浮揚キャリッジ、及び貯蔵タンクの側面に真空付着した、ケーブルによって吊された、ツールを備えたクローラー車両を含む。
【図２４】第９の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンクを示す図である。ここでは、重力補償システムは、貯蔵タンクの上面に配置された、スプールを備えたクローラー車両、及び貯蔵タンクの側面に真空付着し、ケーブルによって吊され、ツールを備えたクローラー車両を含む。
【図２５】第１０の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンクを示す図である。ここでは、重力補償システムは、貯蔵タンクの上面に回転可能に連結された、受動タレットが設置され、スプールを備えたアーム、及び貯蔵タンクの側面に真空付着し、ケーブルによって吊され、ツールを備えたクローラー車両を含む。
【図２６】第１１の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンクを示す図である。ここでは、重力補償システムは、貯蔵タンクの上面に回転可能に連結された、モーター駆動タレットが設置され、スプールを備えたアーム、及び貯蔵タンクの側面に真空付着し、ケーブルによって吊され、ツールを備えたクローラー車両を含む。
【図２７】図２６に示す重力補償システムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。  以下で図面を参照する。種々の図面中、類似の要素には同一の参照番号が付されている。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書に開示された改善事項は、航空機の胴体及び貯蔵タンクなどの大型構造物にメンテナンス機能を実行するための自動化装置に組み込まれてもよく、又はこの自動化装置において利用されてもよい。本明細書で使用される「メンテナンス（ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）」という用語には、非破壊検査、掘削、相欠き、（例えば、接合又はボルト留めされた構成要素を取り除くための）研削、締固、アップリケ適用、プライマッピング（ｐｌｙ  ｍａｐｐｉｎｇ）、洗浄、マーキング、及び塗装などの操作が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
例示を目的として、航空機胴体又は貯蔵タンクに自動化されたメンテナンス操作を行うための装置及び方法は、これより詳細に説明される。しかしながら、実際の実装形態のすべての特徴が本明細書に記載されているわけではない。当業者であれば、このような任意の実施形態の開発では、開発者の具体的な目標を達成するために、実装形態に固有の判断を多数行う必要があることを理解するであろう。開発者の具体的な目標とは、例えば、実装形態によって異なる、システム関連の制約やビジネス関連の制約に適合することである。さらに、こうした開発のための取り組みは煩雑で時間がかかるものであるかもしれないが、それでも、本開示から受益する当業者にとっては、所定の日常業務であることを理解するであろう。
【００２４】
メンテナンスツールは、スキャン経路に沿って複数の位置で本体の外側表面の非破壊検査又は洗浄などのメンテナンス操作を行うデバイスである。以下で開示される幾つかの実施形態によると、自動化装置は、ケーブルから吊された、１つ又は複数のメンテナンスツールを備えたクローラー車両を備えている。メンテナンス操作が非破壊検査である場合、ケーブルで吊されたクローラー車両は、本体の表面上の領域をスキャンし得る。スキャン中に確実に表面を全面的にカバーするために、ケーブルの長さは、クローラー車両の高さを変更するように調節され得る。
【００２５】
幾つかの実施形態によると、クローラー車両は、ホロノミック運動が可能であるように構成される。ホロノミック運動システムは、運動の制約を受けないシステムである。本開示で使用されているように、制御可能な自由度が全自由度に等しい場合、車両はホロノミックであるとみなされる。この種類のシステムは、あらゆる方向に移動して、同時に回転することができる。これは、回転中は同時にいずれの方向にも移動できないほとんどの種類の地上車両（例えば、自動車型車両、履帯車両、又は車輪付き差動ステア（スキッドステア）車両）とは異なる。
【００２６】
クローラー車両のメンテナンスツールは、異なる種類のＮＤＩセンサ（例えば、超音波トランスデューサアレイ、赤外線サーモグラフィユニット、ビデオカメラ、光学三次元座標測定機、又はレーザーラインスキャナー）、洗浄ユニットなどの交換可能なメンテナンスツールの群から選択され得る。提案された一実装形態によると、自動化装置は、クローラー車両の対を備え、クローラー車両は、それぞれは、航空機胴体又は貯蔵タンクに一連のメンテナンス機能を行うための複数のメンテナンスツールのうちの任意の１つを支持することが可能である。全体的に、本明細書に記載された自動化装置は、メンテナンス時間、労働時間、及びヒューマンエラーを減らし、安全性を向上させる。
【００２７】
大きな表面領域を有する構造物又は本体（航空機胴体又は貯蔵タンクなど）に自動化されたメンテナンス操作を行う場合、真空付着し、メンテナンスされている表面に対して移動する、ツールを備えたクローラー車両を使用することが一般的である。メンテナンス操作に表面全体を覆うことが関わる場合（例えば、非破壊検査の間に表面をスキャンする場合）、メンテナンスツールは、例えば、互いに隣接する垂直又は水平のストリップ状区域を連続的に通過してスキャンすることができる。ツールを備えたクローラー車両を急峻な表面又は垂直表面で動作させることが必要な用途（例えば、飛行機の胴体周囲の移動）では、所望の位置を維持して、表面上でナビゲートするのに必要な取り付け力は、非常に強い場合がある。そして、十分な誘引力が利用可能である場合でも、クローラー車両を垂直方向又はほぼ垂直方向移動させるのに必要な移動運動力は、非常に大きい場合がある。
【００２８】
これらの課題に対処するため、本開示では、（胴体の実施例のような）一部の状況で（ケーブルによって）互いに係留された２つ以上のクローラー車両を用いることが提案されている。この場合、２つのクローラー車両は、重力に対抗するために著しい垂直成分を有する浮揚支援力を加えることによって、スキャン操作の間に互いを支援する。一実施例では、クローラー車両は、目標物体の両側に配置され、真空付着し、各クローラー車両に平衡力を加えるための手段を備え得る。この手段を備えることにより、浮揚を支援して、片方のクローラー車両が表面付着を喪失したときに互いに落下することを防止するという目的を達成する。
【００２９】
一実施形態によると、２つのクローラー車両が、航空機胴体の両側に配置され、テザーケーブルによって接続される。片方のクローラー車両は、ウインチを装備し、他方のクローラー車両は、メンテナンス操作を行うためのツール（例えば、ＮＤＩセンサユニット）を装備する。メンテナンス操作の間、ケーブルで吊されたクローラー車両は、クローラー車両をより低い高さに付勢する傾向のある重力の対象となる。テザーケーブルの長さ及び張力は、ケーブルに張力を生じさせるために回転するケーブルスプールを含むウインチによって管理される。ケーブルの張力は、次いで、ツールを備えたクローラー車両に引張力を加える。この引張力は、ツールを備えたクローラー車両をより低い高さに付勢する傾向のある重力に対抗するベクトル成分を有する。
【００３０】
２つ以上のクローラー車両による能動的な抗重力係留（ａｎｔｉ−ｇｒａｖｉｔｙ  ｔｅｔｈｅｒｉｎｇ）を用いて、航空機の胴体以外に、大型及び小型の保持タンク、オイル及びガスタンク、大型パイプライン、並びにその他の大型構造物を維持することができる。
【００３１】
図１Ａ及び図１Ｂは、ケーブルによって吊され、真空によって付着したクローラー車両２０ａ及び２０ｂを含む第１の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の２つの異なる瞬間における航空機胴体１００の前端を表す図である。クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、それぞれ、フレーム２、及びフレーム２に回転可能に連結された４つの車輪４を含む。図１Ａ及び図１Ｂに示されていないが、クローラー車両２０ｂは、メンテナンスツールを運ぶ。任意選択的に、ケーブルスプール５２ａを含むクローラー車両２０ａもメンテナンスツールを運んでもよい。クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、それぞれ、多数のモーター、多数のモーターコントローラを含み、クローラー車両が、メンテナンス操作の間に航空機胴体１００の外側表面１１２を自律的に移動することを可能にするよう構成されたコンピューター（図１Ａ及び図１Ｂに図示せず）を含み得る。しかしながら、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、ケーブル２２によって、互いに係留されている。（図１Ａ及び図１Ｂ、並びに幾つかの他の図面では、ケーブル２２は、表面に接する真っ直ぐな線としてではなく、表面から分離するときがあっても弧状に描かれていることに留意されたい。これは、図面上でケーブル２２をより見やすくし、より簡単に描けるようにするためである。）ケーブル２２の一端は、クローラー車両２０ａのケーブルスプール５２ａに取り付けられるが、ケーブル２２の他端は、（例えば、フックによって）クローラー車両２０ｂのフレーム２に取り付けられる。したがって、ある瞬間では、片方のクローラー車両が、ケーブル引張方向に移動する能力が制約される。ケーブル引張方向は、ケーブルの取り付け点でケーブル２２と整列する。ケーブル２２がぴんと張られているとき、ケーブル引張方向におけるクローラー車両２０ｂの運動は、クローラー車両２０ａのケーブルスプール５２ａがケーブル２２をさらに繰り出すことによって、又は、接続された車両の同時運動によって可能になる。
【００３２】
図１Ａは、第１の高さでクローラー車両２０ａ及び２０ｂが、対称軸１０８（図１Ａの破線によって示される）の垂直面の両側に対称的に配置されたときの第１の瞬間における航空機胴体１００を示す。この状況では、図１Ａに示す繰り出されたケーブルの長さは、第１の長さと等しい。対称的な航空機胴体１００の両側の第１の高さでは、クローラー車両２０ａ及び２０ｂの車輪４は、大きさが等しいが符号が反対である傾斜角を有するそれぞれの非水平面領域と接触する（又は、表面領域が凸状である場合、それぞれの弧状輪郭の端を接続する線は、大きさが等しいが符号が反対である傾斜角を有することになる）。図１Ａに示す対象状態では、クローラー車両２０ａ及び２０ｂにそれぞれ作用する重力（質量が等しいと推測する）は、均等であり、平衡している。
【００３３】
メンテナンス操作の間（例えば、非破壊検査の間）、クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、その高さを変えるために、垂直な対称面１０８に対して垂直な（且つ航空機胴体１００の長手方向軸に対して垂直な）垂直面で反対方向に同時に移動することができる。例えば、図１Ｂは、第１の高さより低い第２の高さでクローラー車両２０ａ及び２０ｂが、垂直な対称面１０８の垂直面の両側に対称的に配置されたときの（第１の瞬間に続く）第２の瞬間における航空機胴体１００を示す。これらの位置にクローラー車両２０ａ及び２０ｂを位置付けするために、ケーブルスプール５２ａからケーブル２２がさらに繰り出されて、それにより、図１Ｂに示すように、クローラー車両２０ａ及び２０ｂを分離する円周距離が長くなる。言い換えると、図１Ｂに示す繰り出しケーブル２２の長さは、図１Ａに示す繰り出しケーブルの長さより大きい。
【００３４】
図１Ａ及び図１Ｂに示すいずれの状況においても、クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、スキャン操作の間、外側表面１１２に沿って同時に水平移動し得る。例えば、クローラー車両２０ｂが、超音波トランスデューサアレイを運んでいる場合、外側表面１１２のストライプ状領域が、一定のスキャン経路長を有する第１のスキャン経路に沿って超音波検査され得る。第１のスキャン経路は、概して水平である。
【００３５】
例えば、クローラー車両２０ｂが、ケーブル２２と接続せずに傾斜面に真空付着しており、ホロノミック運動が可能である場合、傾斜面に平行な重力成分に対抗するのに十分な車輪摩擦力を発生させるために、発生吸引量を調整しなければならない。発生する吸引力が大きくなるにつれて、消費される電力量も多くなる。さらに、吸引力を発生させるファンモーターは、ファン速度がより速くなるように設計しなければならなく、それにより、クローラー車両のコスト及び重量が増える。
【００３６】
本開示は、ケーブル２２の形態で重力補償手段を設けることにより、クローラー車両の消費電力量、コスト、及び重量を減らすことを提案する。以下でより詳細に説明されるように、ケーブルがクローラー車両にもたらす引張力は、吸引力を減らすので、より軽量で、より低コストで、正確に水平のスキャン経路を維持するために消費電力がより低いクローラー車両の設計が可能になる。
【００３７】
引き続き図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、ケーブル２２が接続されているケーブルスプール５２ａにトルクを発生させることによって、ケーブル２２によって加えられる支援的な引張力が生成される。ケーブルスプール５２ａが設置されているクローラー車両２０ａは、クローラー車両２０ｂの第１のスキャン経路を反映する第２のスキャン経路に沿って同時に移動するように操作され得る。クローラー車両２０ａ及び２０ｂが、協働して水平移動するとき、クローラー車両２０ａ上のケーブルスプール５２ａには、ケーブル２２の張力を変えるためにトルクが加わる場合があり、それにより、スキャン中に作用する重力に対抗するために、クローラー車両２０ｂに作用する引張力を調節する。
【００３８】
代替的なスキャンシナリオでは、クローラー車両２０ｂは、航空機胴体１００を垂直スキャンするように設計され得る。例えば、クローラー車両２０ｂが、図１Ｂに示すより低い高さから図１Ａに示すより高い高さに上方移動するとき、クローラー車両２０ｂに設置された超音波トランスデューサアレイを起動して、航空機胴体１００の外側表面１１２の垂直ストライプ状表面領域から超音波検査データを取得することができる。この垂直スキャンの間、以上で説明したように、重力補償支援をもたらすようにケーブル２２を引張することによって、重力を克服するために必要な車輪摩擦力を減らすことができる。
【００３９】
さらなる代替的な実施形態によると、スプールを備えたクローラー車両２０ａは、さらにメンテナンスツールを備えてもよい。この場合、航空機胴体１００の両側でメンテナンス操作が同時に実行され得る。協働して水平運動を行っている間、両方のクローラー車両に反重力支援をもたらすためにケーブル２２の張力を調節しているとき、（スキャンされている外側表面が円筒形である限り）ケーブル２２の長さは一定であり得る。協働的な上方垂直運動の間、クローラー車両２０ａ及び２０ｂが上方移動するにつれて、ケーブル２２の長さは短くなり、ケーブル２２の張力は、繰り返し調節されて、両方のクローラー車両２０ａ及び２０ｂが浮揚するにつれて反重力支援をもたらし得る。
【００４０】
係留されたクローラー車両の対を使用して大型本体の外側表面をスキャンするという概念は、航空機胴体への適用において限定されない。図２Ａは、ケーブル２２の両端に接続された、真空付着したクローラー車両２０ａ及び２０ｂ
の対（それぞれ、図１Ａ及び図１Ｂに関連して以上で説明されたケーブルスプール５２及びメンテナンスツールを備えている）を使用して、自動化されたメンテナンスを受けている球状の貯蔵タンク１０２を表す図である。クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、球体を二分する仮想的な水平面にある両側の位置で球状表面１１３に真空付着する。枢動ガイド１５は、球状の貯蔵タンク１０２の頂に取り付けられたベース、及び取り付けられたベースに対して回転するタレットを含む。枢動ガイド１５のベースは、例えば、吸引、磁気誘引、又は電気接着によって、球体の上部に取り付けられ得る。タレットは、ケーブル２２の中間部分が置かれる線状の溝又はチャネルを有する。クローラー車両２０ａ及び２０ｂが、同じ高さで、同じ方向に、球状の貯蔵タンク１０２の周りで協働して移動するにつれて、枢動ガイド１５のタレットは、回転軸の周りで回転する。それと同時に、ケーブル２２が常に球体の最も高いポイント上を通過して滑り落ちないように、ケーブル２２が座している溝又はチャネルが、ケーブル２２を制約することにより、クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、球状の表面１１３の周りを周方向に移動するにつれて、任意の高さで両側の位置を保つことが可能になる。枢動ガイド１５は、滑り落ちたときに、クローラー車両のうちの片方によって拾い上げることができ、又は、何らか他の手段（例えば、クレーン）によって配置されてもよい。
【００４１】
図２Ｂは、ケーブル２２の両端に接続された、真空付着したクローラー車両２０ａ及び２０ｂの対（それぞれ、図１Ａ及び図１Ｂに関連して以上で説明されたケーブルスプール５２及びメンテナンスツールを備えている）を使用して、自動化されたメンテナンスを受けている異なる形状の貯蔵タンク１０４を表す図である。この場合、貯蔵タンク１０４は、垂直側面１１４、及び凸状湾曲上面１１６を有する。図２Ａに関連して以上で説明されたように、枢動ガイド（図２Ｂに示さず）は、凸状湾曲上面１１６の最も高いポイントに取り付けられてもよく、それにより、メンテナンス手順の間、ケーブル２２が滑り落ちることを防ぐ。図２Ｂは、クローラー車両２０ａ及び２０ｂが、同じ高さの、正反対の位置で垂直側面１１４に真空付着しているシナリオを示す。この状況では、クローラー車両２０ａは、貯蔵タンク１０４の垂直側面１１４にメンテナンス操作を実行し得る。任意選択的に、図２Ｂに示す、係留且つ真空付着したクローラー車両２０ａ及び２０ｂは、貯蔵タンク１０４の凸状湾曲上面１１６にメンテナンス操作を行うように使用されてもよい。このようなメンテナンス操作の間、当該システムは、ケーブル２２において張力を発生させるように操作され得る。この張力により、図１Ａ及び図１Ｂに関連して以上で説明されたように、クローラー車両２０ｂに重力補償引張力が作用する。
【００４２】
図３Ａは、一実施形態に係る、タレットに設置されたケーブルフック３を有する、ケーブルによって吊されたクローラー車両２０ｂの上面を示す図である。図３Ｂ及び図３Ｃは、図３Ａに示すケーブルによって吊されたクローラー車両２０ｂの側面及び端面を示す図である。図３Ａ及び図３Ｃに示すクローラー車両２０ｂは、ケーブル２２から吊されている。好ましくは、ケーブルフック３のシャフトは、クローラー車両２０ｂの重心と垂直に整列するポイントでフレーム２に取り付けられる。クローラー車両２０ｂは、それぞれの回転軸が平面にある４つの車輪４を有する。この平面は、ここでは「クローラー車両平面」と呼ばれる。図３Ａから図３Ｃに示すクローラー車両２０ｂは、クローラー車両平面に対して垂直であり得る軸に沿って移動可能であるメンテナンスツール２８を含む。この能力により、クローラー車両２０ｂの経路でメンテナンスツール２８を障害物の上に持ち上げることが可能になる。一実施形態によると、メンテナンスを受けている構造物の、対面側の外側表面に対して垂直にメンテナンスツール２８を移動させる手段は、モーター駆動式リニア摺動部３１の形態をとり得る。代替例では、線運動軸受と共に使用され得る様々な種類のアクチュエータがある。例えば、メンテナンスツール２８は、リニアアクチュエータ（例えば、モーター駆動式リードスクリュー、モーター駆動式ラックピニオン装置、油圧アクチュエータ、又は空気圧アクチュエータ）によって摺動するよう駆動されるキャリッジに取り付けられてもよい。クローラー車両２０ｂの経路にある障害物の検出に応答して、クローラー車両２０ｂに搭載された又は搭載されていないコントローラ（図３Ａから図３Ｃに図示せず）は、リニアアクチュエータを起動して、メンテナンスツール２８を、障害物との接触を回避し得る引き込み位置へと移動させる。
【００４３】
図３Ａでよく見られるように、ケーブル２２の端部はループを有しており、このループによって、クローラー車両２０ｂをケーブル２２の端部に引っ掛けることができる。ケーブルフック３は、タレット４６に固定的に連結されている。タレット４６は、タレットベース４７上で回転可能であり、クローラー車両２０ｂと表面との位置合わせを促進する。タレットベース４７は、フレーム２に固定的に連結されている。図３Ａ及び図３Ｃに示す、提案された実装形態では、タレットベース４７は、フレーム２の片側に連結されており、タレット４６は、車輪４の回転軸に対して平行な回転軸の周りで回転可能である。（図１Ａ及び図１Ｂに示すように）代替的な、提案された実装形態では、ケーブル２２は、フレーム２の片側に取り付けられてもよい。より具体的には、図３Ａに示すタレットベース４７は、代わりに、フレーム２の片側に連結されてもよく、この場合、タレット４６は、車輪４の回転軸に対して垂直な回転軸の周りで回転可能である。
【００４４】
図４は、一実施形態に係る、ケーブルによって吊され、真空によって付着し、スプールを備えたクローラー車両２０ａの上面を示す図である。クローラー車両２０ａは、それぞれの回転軸が平面にある４つの車輪４を有する。この平面は、ここでは「クローラー車両平面」と呼ばれる。図４に示すクローラー車両２０ａは、図３Ａから図３Ｃに示すクローラー車両２０ｂに関連して以上で説明された態様で浮揚し得るメンテナンスツール２８を含む。
【００４５】
クローラー車両２０ａは、スプール支持体６８に回転可能に連結されたケーブルスプール５２をさらに含む。スプール支持体６８は、上部に開口を有する。ケーブル２２は、この開口に挿入されたケーブルホルダー５６を通過する。ケーブル２２の取り込み又は繰り出し（すなわち、巻き上げ又は巻き戻し）の間、ケーブルスプール５２は、スプール支持体６８に設置されたスプールモーター５４によって回転駆動する。ケーブルスプール５２の回転軸は、ケーブルスプール５２のスプール軸（図４に示されていないが、図１４Ａのスプール軸５０を参照されたい）と共線上にある。
【００４６】
次に、スプール支持体６８は、タレット４６に固定的に連結されている。タレット４６は、タレットベース４７上で回転可能であり、クローラー車両２０と表面との位置合わせを促進する。タレットベース４７は、フレーム２に固定的に連結されている。タレット４６は、ケーブルスプール５２のスプール軸５０に対して垂直であり、クローラー車両平面に対して平行である回転軸の周りで回転可能である。したがって、スプール支持体６８は、タレット４６の回転軸の周りで回転可能である。
【００４７】
クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、それぞれ、複数のモーター（図３Ａから図３Ｃ、及び図４に示されていないが、図１４Ａを参照されたい）をさらに含む。複数のモーターは、地上ベース制御ステーションからクローラー車両２０ａ及び２０ｂへと延びる電力／信号コード（図１Ａ及び図１Ｂに示さず）を介して、電力を受信する。電力／信号コードは、クローラー車両２０ａ及び２０ｂ上のモーターの動作を制御する地上ベース制御ステーションのコントローラ（例えば、コンピューターシステム）からの制御信号をさらに供給する。クローラー車両２０ｂ上の（及び、任意選択的にクローラー車両２０ａ上の）メンテナンスツール２８がＮＤＩセンサユニットである場合、電力／信号コードは、ＮＤＩセンサユニットによって取得されたＮＤＩセンサデータを地上ベースコントローラに送信するための経路をさらに設ける。
【００４８】
さらなる代替的な実施形態によれば、クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、クローラー車両２０ａ及び２０ｂに設置されたバッテリからの電力を受信しながら、地上ベース制御ステーションと無線通信し得る。これにより、クローラー車両２０ａ及び２０ｂから地上ベース制御ステーションへとつながる複数の電力／信号コードの使用を避けることになる。無線通信は、（ａ）制御信号を、地上ベース制御ステーションにおける送受信機からクローラー車両２０ａ及び２０ｂ上の送受信機へと送信することであって、制御信号は、次いで、クローラー車両２０ａ及び２０ｂの運動を制御するために、クローラー車両２０ａ及び２０ｂに搭載されたモーターコントローラに転送される、送信すること、及び（ｂ）クローラー車両２０ａ及び２０ｂのうちの片方又は両方に搭載されたＮＤＩセンサユニットによって取得されたデータをクローラー車両２０ａ及び２０ｂに搭載された送受信機から地上ベース制御ステーションにおける送受信機へと送信することを含むことになる。
【００４９】
水平面及び非水平面（例えば、傾斜面又は垂直面）を走行できるクローラー車両の様々な実施形態が、これより以下に開示される。本明細書で提案されたシステムの幾つかの実施形態によると、ホロノミック運動クローラー車両が利用される。水平面及び非水平面でホロノミックに運動することが可能なクローラー車両の様々な実施形態が例示を目的として開示される。幾つかの開示された実施形態は、クローラー車両が走行する表面を検査するための非破壊検査センサを運ぶが、本明細書に記載されたホロノミック運動クローラー車両は、代替的に、メンテンアンス操作又は塗布操作に必要なツールなどの他の種類のツールを運ぶことができる。
【００５０】
図５は、一実施形態に係る、４つのメカナムホイール、及び２つの吸引ゾーンを有するホロノミック運動クローラー車両２０の一部を示す。図示の構成要素の動作を制御するための信号を供給する電気接続は示されていない。このホロノミック運動プラットフォームは、対応するホイール軸６によってフレームに取り付けられた４つのメカナムホイール４（２つのタイプ「Ａ」と２つのタイプ「Ｂ」）を有するフレーム２を備え、さらに４つの独立制御駆動モーター８（ホイール毎に１つ）を備えている。各駆動モーター８は、それぞれのホイール４の回転を制御する。
【００５１】
メカナムホイール式車両は、ホロノミックシステムであり、これは、回転と同時にいずれの方向にも移動可能であることを意味する。これは、ホイールの形状により可能である。メカナムホイール式車両の標準的な構成は、４つのメカナムホイール（２つのタイプ「Ａ」と２つのタイプ「Ｂ」）を有する。メカナムホイールは、一方の対角線上にタイプ「Ａ」の対、他方の対角線上にタイプ「Ｂ」の対を有するように配置されており、それぞれ、車両の中心を通る線に直交する軸を有する。タイプ「Ａ」のメカナムホイール上のローラの軸は、タイプ「Ｂ」のメカナムホイール上のローラの軸に対して直角をなす。しかしながら、プラットフォームは、４個の任意の倍数、例えば、４個、８個、１２個のメカナムホイールを有してもよい。
【００５２】
図５に示すホロノミック運動クローラー車両２０は、４つのメカナムホイール４ａ〜４ｄを利用する。各メカナムホイール４ａ〜４ｄは、ホイールの外周に回転可能に取り付けられた複数のテーパ状ローラ１６を有し、各テーパ状ローラ１６は、その軸の周りで自由に回転可能である。これらのテーパ状ローラ１６は、ホイールの平面に対して４５度の角度におかれた回転軸を有する。タイプ「Ａ」のメカナムホイールは、左回りのローラを有し、タイプ「Ｂ」のメカナムホイールは右回りのローラを有する。各メカナムホイール４ａ〜４ｄの回転の速度と方向を変化させることにより、ホロノミック運動クローラー車両２０をいかなる方向にも移動させることができる。例えば、４つのホイールをすべて同じ速度で同じ方向に回転させることにより、前後運動が生じ、片側のホイールを反対側のホイールの回転と同じ速度で、しかし反対方向に回転させることにより、車両の回転が生じ、さらにはタイプ「Ａ」のホイールをタイプ「Ｂ」のホイールの回転と同じ速度で、しかし反対方向に回転させることにより、横方向への移動が生じる。
【００５３】
図５に示す実施形態は、さらに、前輪と後輪との中間のフレーム２の中央部に横並びに配置された２つの吸引デバイスを有する。この特定の実施形態では、吸引デバイスは、フレーム２に形成された対応する開口（図５には示さず）に設置された対応する電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂである。図１４Ａに示すように、各電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂは、軸の周りで回転可能なファン１１、ファン１１を囲むダクト９、及び電気ファンモーター１３を含む。電気ファンモーター１３は、空気がフレーム２の下方から推進されてファンダクト９を通ることにより、それぞれの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂ（図６で確認可能）で吸引を生じさせる方向に、ファン１１を回転駆動させる。
【００５４】
図６は、中央スカート部１４ａによって分離されたデュアル吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂを有するメカナムホイール式クローラー車両２０の底面図であり、中央スカート部１４ａは、長手方向軸に沿ってフレーム２の底面を二分している。図６で最もよく確認することができるように、２つの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂの両側は、長手方向に延びる表面摩擦の小さい柔軟なスカート部１４ｂ及び１４ｃを境界としており、スカート部１４ｂ及び１４ｃは、フレーム２に取り付けられ、中央スカート部１４ａは、２つの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂを分離する共通境界壁を形成する。スカート部１４ａ〜１４ｃは、それらの底端が、車両が移動する表面に接するように、下方に向かって延在し得る。
【００５５】
この特定の構造では、スカート部１４ａとスカート部１４ｂとの間の底面領域は、１つの電気ダクテッドファン１０の開口を有する平坦な中央表面３６ａを含む。平坦な中央表面３６ａは、前方及び後方の凸状面３８ａ及び４０ａに両側を挟まれる。同様に、スカート部１４ａとスカート部１４ｃとの間の底面領域は、１つの電気ダクテッドファン１０の開口を有する平坦な中央表面３６ｂを含む。平坦な中央表面３６ｂは、前方及び後方の凸状面３８ｂ及び４０ｂに両側を挟まれる。各凸状表面３８ａ、３８ｂ、４０ａ、及び４０ｂは、空気力学的に流線形の表面であり得、これらの表面は、車両が移動する表面の対向部分と共にそれぞれののど部を形成する。このように、フレーム２の曲線底面、スカート部１４ａ〜１４ｃ、及びクローラー車両が移動する傾斜面１１１は、対応する電気ダクテッドファン１０ａ又は１０ｂを通して十分な空気を吸引し、所望の吸引力を発生させることを可能にする対応するチャネルを画定する。凸状表面３８ａ、３８ｂ、４０ａ、及び４０ｂの最底点間の各チャネル部分は、それぞれの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂを形成する。図６に示す特定の実施形態では、吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂは、中央スカート部１４ａによって分離されており、電気ダクテッドファン１０ａ又は１０ｂが設置されているそれぞれの開口と流体連通している。これらの開口は、吸引ゾーンから空気が流れ易くなるように、その最も低い部分に沿って実質的に円錐形であり得る。
【００５６】
図６に示す本体下方の表面形状は、例示的な実装態様であることを理解されたい。本体下方の表面は、クローラー車両２０の前方及び後方から、クローラー車両２０の下方の空間を通って、次いで、電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂのダクト９を通って上昇する空気の流れを助ける様々な形状を有し得る。
【００５７】
図５に示さないが、ホロノミック運動クローラー車両２０は、車両上の駆動モーター８、並びに電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂに電力を供給するケーブルによって、支持システムに係留され得る。ケーブルは、駆動モーター８、及び電気ダクテッドファン１０の動作を制御する搭載コンピューター４４に制御信号をさらに供給する。搭載コンピューター４４は、駆動モーター８、及び電気ダクテッドファン１０の動作を制御するそれぞれのモーターコントローラ８５と通信する。一実施形態によると、駆動モーター８は、ステッパモーターである。例えば、各モーターコントローラ８５は、モーターコントローラの一部でもある駆動部のためのステップパルス及び方向信号を生成するように構成されたインデクサー（例えば、マイクロプロセッサ）を含み得る。駆動部は、インデックス付けされた制御信号を、モーター巻線を励起するのに必要な電力に変換する。ステッパモーターは、デジタルパルスを機械的軸回転に変換する電磁デバイスである。搭載コンピューター４４は、モーターコントローラに指令を与えたり、モーターコントローラを編成したりするためのコンピューター又はプロセッサをさらに含み得る。ホロノミック運動クローラー車両２０は、フレーム２に取り付けられた変換ボックス（図示せず）をさらに含み得る。変換ボックスは、ファンモーター１３（図１４Ａ参照）を制御するために、搭載コントローラ４４からのＵＳＢ信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換する。
【００５８】
代替的な実施形態によれば、クローラー車両２０は、電力／信号コードを介して電力を受信する代わりに、バッテリによって給電され得る。さらに、モーターコントローラ（図５に示さないが、図１４Ａのモーターコントローラ８５を参照）は、地上ベースコンピューターの代わりに、搭載コンピューター（図５に示さないが、図１４Ａの搭載コンピューター４４を参照）の制御下にあってもよい。代替的に、非搭載コントローラとの無線接続を介して、クローラー車両２０に搭載されたモーターを制御することができる。
【００５９】
クローラー車両２０のフレーム２は、すべてのホイール４がスリップすることなく表面との接触状態に保つために、幾らかの量の圧縮率（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を必要とする。４つのホイール４のうちの３つしか表面と接触しておらず、牽引力を生成することができる場合、クローラー車両２０は、運動の入力に適切に応答しない。ホイールの接触に関する課題に対処する１つの方法は、捩れ剛性の小さなフレームをつくることである。別の方法は、ホイールのうちの１つ又は複数のためのサスペンションを設けることである。
【００６０】
メカナムホイール車両が、傾斜面又は垂直面で適切に機能するためには、対処すべき別の問題が存在しており、特に、適切な車両運動を生成するためには、ホイールにかかる力が、必要とされる牽引力の生成に十分であることが必要である。ホイールのうちの１つ又は複数が、スリップ又は失速を始めると、車両のその一角に必要とされる力が生成されず、その結果、車両全体に望ましくない運動が生じる。
【００６１】
十分な牽引力を確保するために、クローラー車両２０には、複数の吸引又は真空発生デバイス（例えば、電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂ）が設けられてもよい。複数の吸引又は真空発生デバイスは、独立制御が可能なそれぞれの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂを設けるためにフレーム２のそれぞれの開口に取り付けられる。これらの独立制御された吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂは、システムが、接触面によって車輪４ａ〜４ｄに作用する垂直力の量を制御することを可能にし、それにより、クローラー車両２０の重量に対抗して作用する摩擦力の量が決まる。
【００６２】
図６に示すように、２つの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂを設けるようにフレーム２の下側が成形される。さらに、フレーム２は、非平坦面に適合して表面摩擦が少ないスカート部１４ａ〜１４ｃを有する。電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂは、フレーム２のそれぞれの開口に設置され、フレーム底面とスカート部１４ａ〜１４ｃとによって画定されたそれぞれの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂと流体連通している。電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂが起動すると、各電気ダクテッドファンは空気を上方に押し上げ、それにより、成形された吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂのそれぞれから空気が吸引される。電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂは、それぞれの吸引ゾーン１２ａ及び１２ｂの下方の対向面に様々な吸引力を加えるために、個別に制御可能である。
【００６３】
図７Ａは、非磁気表面に付着し、非磁気表面で移動可能であるために、真空付着技術及びホロノミックホイールを使用するホロノミック運動クローラー車両２０ｇを示す図である。クローラー車両２０ｇには、２つの回転自由度を有するジンバル３３に設置されたメンテナンスツール２８（ＮＤＩセンサユニットなど）が装備され得る。クローラー車両２０ｇは、それぞれ真空密封を形成する８つの真空付着デバイスと共に、デュアル真空支援システムを通して、非磁気表面に付着する。これらの真空付着デバイスは、クローラー車両２０ｇが運動している間、表面に沿って引きずられる。この付着機構は、平坦面へと移動したり、平坦面に付着したりするのに問題がなく、全角度で表面との付着を維持することができる。
【００６４】
図７Ａは、４つのメカナムホイール４ａ〜４ｄ（図７Ａではホイール４ｂ及び４ｄのみを確認できる）、４つの全方向ホイール（以下、「オムニホイール」、図７Ａでは、オムニホイール４５ａのみを確認できる）、車両の下方の２つの吸引ゾーン（図示せず）、及び各側面の３つのＬＥＤ光１３６ａ〜１３６ｃの各セット（図７Ａでは、１つのセットのみを確認できる）を有するホロノミック運動クローラー車両２０ｇを示す。図７Ａに示す実施形態によると、ＬＥＤ光１３６ａ〜１３６ｃは、クローラー車両のカバー上に非対称パターンで配置される。各ＬＥＤ光は、クローラー車両２０ｇのカバー１３８の上に突出する概して半球状の電球を有する。
【００６５】
図７Ｂは、図７Ａに示すホロノミック運動クローラー車両の底面を示す図である。ホロノミック運動クローラー車両２０ｇは、複数の真空付着デバイス１５０を有する。例えば、複数の真空付着デバイス１５０は、第１の列に配置された４つの真空付着デバイス１５０の第１セット１５１ａ、及び第１の列と平行な第２の列に配置された４つの真空付着デバイス１５０の第２のセット１５１ｂを含み得る。真空付着デバイス１５０の配置のための他の構成も可能である。真空付着デバイス１５０は、クローラー車両２０ｇの、外側表面１１１の凸状湾曲輪郭への付着の向上をもたらすように構成されている。
【００６６】
クローラー車両２０ｇの位置を測定することが可能な位置追跡システムが設けられ得る。位置追跡システムは、例えば、４つのオムニホイール４５ａ〜４５ｄのセットに動作可能に連結された回転型エンコーダ４８（図１４Ａを参照）を使用して、漸進的に追跡された運動の完了の後、絶対座標でクローラー車両２０ｇの位置を測定することが可能である。漸進運動測定システムの一例としては、推測航法オドメトリ（ｄｅａｄ−ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ  ｏｄｏｍｅｔｒｙ）に基づいたシステムが挙げられる。任意の推測航法ソルーションは、時間の経過とともに蓄積する小さなエラーに起因して不正確な測定を有することになる。これらのことは、デバイスにおける系統誤差又は環境における予期せぬ変化によってもたらされた中断によって引き起こされる場合がある。
【００６７】
図７Ｂに示すこのデバイスは、４つのオムニホイールを有する、垂直な、二重差動構成を有する。それぞれの回転エンコーダ４８は、オムニホイール４５ａ〜４５ｄの回転を測定する。オムニホイール４５ａ〜４５ｄが表面上をローリングするにつれて、回転エンコーダ４８は、それぞれのエンコーダカウント値を表すエンコーダパルスを、各オムニホイールの各漸進回転の後に、電力／信号ケーブル（図７Ａ及び図７Ｂに図示せず）を介して、オペレーション制御センターに送信する。各回転エンコーダ４８は、それぞれのオムニホイールの回転の角度に比例するエンコーダカウント値を出力することになる。これらのエンコーダパルスは、デバイスのＸとＹの座標を算出するコンピューターシステム（例えば、図１４Ａに示す搭載コンピューター４４を参照）によって受信されることになる。
【００６８】
制御システムは、デバイスが所望の位置に達したとエンコーダパルスのカウント値が示すとき、デバイスを停止させる。次いで、停止させられたデバイスの現在位置を確認することができ、所望位置からどれほど逸脱したかを判断する。本明細書に記載された教示によると、より低い更新率で、正確な絶対測定値を取得することによって、相対的な運動測定値に対して補正を行うことができる。この絶対測定プロセス（ターゲット物体が停止している時に行われる）を、より高い更新率で稼働する相対運動測定システムに組み込むことができる。相対運動測定システムは、ターゲット物体が移動しているときに相対運動測定値を取得する。以下に開示された一実施形態によれば、更新率がより低い局地測位システムに基づいたプロセスは、更新率がより高いオドメトリシステムに補正をもたらす。
【００６９】
クローラー車両２０ｇの位置の絶対測定のプロセスは、ＬＥＤ光１３６ａ〜１３６ｃがオフの状態で画像を取得し、次いで、光をオンにして、別の画像を取得することによって、実装される（又は逆の順序も可能である）。２つのバリエーションのプロセスが開発された。１つは、すべての光が同時にオンになるバリエーションであり、もう１つは、光が特定の順序でオンになるバリエーションである。１番目の方法の方が若干速い。１番目の方法は、非対称的なターゲット物体の表面の光パターンを利用する。２番目の方法は、光の区別においてより優れており、光パターンが非対称であることを必要としない。絶対測定システム（図面に図示せず）は、有限の時間インターバル内に位置及び配向データを生成するパンチルトユニットに設置されたレーザー測距計を含む。
【００７０】
図８Ａは、一実装形態に係る、真空付着デバイス１５０の断面を示す図である。真空付着デバイス１５０は、円筒状スリーブハウジング１５２、及びスリーブハウジング１５２の内部の中央軸１６６に沿って軸方向に滑動可能な円筒部を有するスリーブ１５４を備えている。スリーブ１５４は、中央軸１６６に沿って位置する中央点を有し、外側が球状の軸受面を有する軸受部１５６をさらに備えている。軸受部１５６は、上述のスリーブ１５４の円筒部と一体的に形成され得る。真空付着デバイス１５０は、封止部１６２を保持するソケットリング１６０を備えた枢動可能な封止アセンブリ１５８をさらに備えている。ソケットリング１６０は、内側が球状の軸受面をさらに有する。ソケットリング１６０の軸受面は、スリーブ１５４の軸受部１５６の外側球状軸受面と同心円上にあり、この軸受面と枢動可能に連結されている。ソケットリング１６０の枢動点は、スリーブ１５４の軸受部１５６の外側球状軸受面の中央点と並んでいる。
【００７１】
枢動可能な封止アセンブリ１５８は、枢動点の周りでスリーブ１５４に対して回転して、対向面の形状に少なくとも部分的に適合するように構成されている。チャネル１６４に空気が引かれたとき、真空付着デバイス１５０はこのような対向面に付着することができる。チャネル１６４は、スリーブハウジング１５２のチャネルによって部分的に形成され、スリーブ１５４のチャネルによって部分的に形成され、封止部１６２における開口によって部分的に形成される。枢動可能な封止アセンブリ１５８は、スリーブハウジング１５２内の中央軸１６６に対して平行な方向のスリーブ１５４の並進運動から独立して、スリーブ１５４に対して回転するように構成されている。枢動可能な封止アセンブリ１５８の回転量は、スリーブ１５４の軸受部１５６の外側球状軸受面の大きさ及び／又は形状によって制限され得る。
【００７２】
図８Ａに示されていないが、真空付着デバイス１５０は、好ましくは、中央軸１６６に沿った下方摺動（図８Ａに示す）によって、スリーブハウジング１５２の外側に延びるようスリーブ１５４を付勢するように配置されたバネを含む。この摺動運動は、運動の選択範囲に制限され得る。しかしながら、スリーブ１５４は、運動の選択範囲内で、スリーブハウジング１５２に対して自由に「浮揚」し得る。このスリーブ１５４の並進運動の制限は、スリーブ１５４の円筒部の壁にスロット１６８を設けることによって、且つ、スリーブハウジング１５２の壁からスロット１６８内へと径方向内側に延びるピン１７０を設けることによって、実現し得る。さらに、ピン１７０は、スリーブハウジング１５２内にスリーブ１５４を保持するように使用されてもよい。スロット１６８の長さによって、スリーブハウジング１５２に対するスリーブ１５４の摺動運動が制限される。
【００７３】
チャネル１６４は、制御弁と流体連通しており（図８Ａに図示せず）、次いで、制御弁は、真空ポンプと流体連通している（これも図８Ａに図示せず）。真空ポンプ、制御弁、チャネル１６４、及び接続導管は、チャネル１６４内に空気を引くように構成される真空システムを形成し、それで、枢動可能な封止アセンブリ１５８と対向面との間に真空付着が形成される。真空付着は、チャネル１６４の内部に発生した真空圧力の結果である。空気が逆流すると、ポンプによって供給された空気は、封止部１６２と対向する外側表面１１１との間の任意の間隙を通って流れる。間隙の高さは、封止部１６２の外周に沿って変動し得る。この間隙の高さは、対向面の形状と、その形状に適合する封止部１６２の回転の度合いに左右される。封止部１６２は、数々の異なる材料のうちの１つから形成されてもよい。例えば、封止部１６２には、シリコーンゴム若しくは他のエラストマー材料、ビスコエラストマー材料（ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、又は何らか他の適切な可撓性材料が含まれ得る。
【００７４】
図８Ｂは、凸状湾曲外側表面１１１に付着した、図８Ａに示す真空付着デバイス１５０の断面図を示す。真空付着デバイス１５０と外側表面１１１との間の空隙は、例示を目的として誇張された。空隙は、枢動可能な封止アセンブリ１５８を外側表面１１１の近傍で保持しながら、静止摩擦を選択された許容誤差内に減じる空気軸受として機能し得る。言い換えると、空隙は、枢動可能な封止アセンブリ１５８を外側表面１１１の上方で「浮揚」させながら、枢動可能な封止アセンブリ１５８と外側表面１１１との間で真空付着を維持することを可能にする。さらに、空隙は、静止摩擦の量が減じた状態で、表面に対して望ましくない効果を引き起こさずに、枢動可能な封止アセンブリ１５８が外側表面１１１の上を移動することを可能にする。
【００７５】
一実施形態では、封止部１６２と外側表面１１１との間の空気流のための小さなチャネルを実現にするために、封止部１６２を波形にしてもよい。場合によっては、これらの波形のチャネルは、不均一な輪郭の表面又は様々な表面の粗さにおいて真空を促進することが示された。この実施形態によると、波形部は、低摩擦材料を含み得る。この低摩擦材料は、基本運動を可能にするように摺動をさらに引き起こすが、波型チャネルによって空気流が確保される。
【００７６】
発生したそれぞれの吸引力を制御する能力により、表面法線に対して垂直な方向でホイール４ａ〜４ｄにかかる荷重を制御することが可能となり、これにより、等式Ｆ＝μＮ（Ｆは摩擦による横方向の力、μは摩擦係数、Ｎは垂直力）によって、ホイール４ａ〜４ｄにかかる横方向の力を増大させる能力がもたらされる。
【００７７】
図９は、図５及び図６に示すクローラー車両２０のメカナムホイール４ａ〜４ｄに対して、水平表面によってかかる力を示す図である。（図９及び図１０に示す原則は、図７Ａ及び図７Ｂに示すクローラー車両２０ｇに対して等しく適用可能である。）それぞれの電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂによって生成された吸引力が均等であると、車両の左側と右側のメカナムホイール４ａ〜４ｄにかかる垂直力は等しく、すなわちＮ１＝Ｎ２である。
【００７８】
図１０は、傾斜面１１１によって、ホイール４ａ及び４ｃ（ホイール４ｃは、ホイール４ａのすぐ後ろにあり、図１０では確認できない）、並びにホイール４ｂ及び４ｄにかかる力を示す図である。クローラー車両の両側で異なる吸引力を発生させるように、電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂの速度を制御することができる。比較的高い位置に配置された電気ダクテッドファン１０により生成された吸引力が、比較的低い位置に配置された電気ダクテッドファン１０により生成された吸引力より特定の量だけ大きいとき、傾斜面１１１によって、上方の対のホイール４ａと、下方の対のホイール４ｂにかかる摩擦力及び垂直力を均等にすることができる。すなわち、Ｆ１’＝Ｆ２’、且つＮ１’＝Ｎ２’となる。したがって、下方の区域の吸引力に対して上方の区域の吸引力を増大させることができ、結果として、上方の２つのメカナムホイール４ａ及び４ｃにかかる垂直荷重が増大する。それぞれの電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂは、車両が位置する傾斜面１１１の傾斜角の関数として制御される。区域１２間の均衡は、フレーム２に取り付けられた、電子傾斜計センサ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｉｎｃｌｉｎｏｍｅｔｅｒ  ｓｅｎｓｏｒ）のようなセンサ（図示せず）を使用することにより制御することができ、これにより、フレームと重力ベクトルｍｇとの間の相対的角度を測定する（ｍは、クローラー車両２０の質量である）。電子傾斜計センサは、傾斜角のデータをコントローラに戻し、コントローラは、このデータを使用して、電気ダクテッドファン１０を制御する。したがって、総重力補償力Ｆ１’＋Ｆ２’が、重力ベクトルｍｇの横方向成分（傾斜面１１１に対して平行）と等しいか又はそれより大きい限り、クローラー車両の滑動は起きない（ｍは、クローラー車両２０、及びクローラー車両２０とケーブルスプール５２との間のケーブル（図１０に図示せず）の長さの総質量であり、ｇは、重力による加速度である）。
【００７９】
図１０では示さないが、クローラー車両２０のフレーム２は、図３Ａから図３Ｃに示すように、ケーブル２２の一端に固定されるか、又は留められてもよい。図１０に示す矢印付きＦｃａｂｌｅは、クローラー車両２０を吊り下げているケーブルによってかかる追加の重力補償引張力を表す。したがって、総補償力Ｆ１’＋Ｆ２’＋Ｆｃａｂｌｅが、重力ベクトルｍｇの横方向成分より大きいか、又はそれと等しい限り、クローラー車両の滑動は起きない。ケーブルによってかかるＦｃａｂｌｅの力により、上方の２つのメカナムホイール４ａ及び４ｃにかかる横方向の摩擦力Ｆ１’と、下方の２つのメカナムホイール４ｂ及び４ｄのかかるＦ２との大きさを減らすことができ、これにより、クローラー車両２０の下方滑動を防ぐのに必要な吸引力が減少する。より小さな力を利用することができるので、最大出力及びファンモーター１３の付随する質量を減らすことができ、それにより、各クローラー車両の質量及びコストが減る。さらに、クローラー車両２０がバッテリ駆動である場合、フレーム２に取り付けられた引張状態のケーブルによってもたらされる反重力支援は、電力消費率を低下させる。これにより、バッテリの再充電が必要なときまで運転時間が延長される。
【００８０】
水平面、傾斜面、及び垂直面で移動することができるホロノミック運動システムにより、検査及び他の種類の用途のための多目的運動制御が可能になる。想起される種類の検査用途のために、ホロノミック運動制御は、システムオペレーターが効率良い経路計画を立てることを可能にする。
【００８１】
上記のような回転操作を傾斜面又は垂直面で行う間、垂直方向のホイール荷重が変化するにつれて、メカナムホイール式車両の下方の複数の区域における吸引力は、制御ソフトウェア又はハードウェアにより自動的に変更される。ホイールにかかる荷重を均衡させるために、吸引力の変更が実行される。車両が湾曲面を移動するにつれて、種々の区域の吸引力も変化し得る。幾つかの実施形態では、傾斜計のような重力ベクトル感知デバイスからのデータを使用することにより、各区域の吸引力の相対量が制御される。他の実施形態では、必要とされる吸引量を決定するために、各ホイールの荷重センサが使用されてもよい。さらに、この情報は、所望の追加の重力補償力Ｆｃａｂｌｅが生成する、クローラー車両２０ａ（図１Ａ及び図１Ｂ参照）上のケーブルスプール５２の回転角度を計算するために使用されてもよい。
【００８２】
本明細書に開示されるクローラー車両２０は、複数の用途を有する。一応用例では、クローラー車両２０は、渦電流センサを運搬するが、超音波センサといった他の種類のセンサを運搬してもよい。センサは、単一の感知要素又は感知要素のアレイであってもよい。カメラ、ツール、塗装装備、レーザマーキングシステム、ロボットアームマニピュレータ、又は他のデバイスもプラットフォームによって運搬されてよい。
【００８３】
図１１Ａは、フレーム２の一端に取り付けられた固定式の超音波トランスデューサアレイ８８を備えたクローラー車両２０の一バージョンを示す。超音波トランスデューサアレイ８８は、車両が進む方向に下方表面を走査することができる。超音波センサは、単一の超音波感知要素又は超音波感知要素のアレイであってもよい。
【００８４】
図１１Ｂは、フレームの一端に固定されたリニアトラック３２に取り付けられた走査超音波センサユニット３０（例えば、線状又は湾曲状の超音波トランスデューサアレイ）を備えたクローラー車両２０の別のバージョンを示す。超音波センサユニット３０は、リニアトラック３２に沿って前後に滑動して、クローラー車両２０が静止している間にその下方表面の横断領域を走査することができる。この場合も、超音波センサは、単一の感知要素又は感知要素のアレイであってもよい。車両は、前方に向かって段階的に移動することができる。一段階移動するごとに一時停止して、超音波センサユニット３０が横断ラインに沿って走査することが可能である。代替的に、クローラー車両２０及び走査ヘッドの移動を制御して、表面領域を走査する他のパターンをもたらすよう、コントローラをプログラミングすることができる。
【００８５】
図１２Ａ〜１２Ｄは、代替的な実施形態に係る、ホロノミック運動クローラー車両２０ｅの上面を示す図である。ホロノミック運動クローラー車両２０ｅは、フレーム２に対して垂直であり且つクローラー車両２０ｅの重心を通過する回転軸Ｒ１（図１３を参照）の周りを枢動する受動接続を有し、ケーブルの力が、クローラー車両２０ｅの重心を通って突出する（しかし、クローラー又はセンサペイロードと干渉しない）ことを可能にするように成形されたアーム１３２ａを備えている。より具体的には、クローラー車両２０ｅは、フレーム２に回転可能に連結され、回転軸Ｒ１の周りで回転する中央ピボット１３４ａ、一端が中央ピボット１３４ａに取り付けられたアーム１３２ａ、アーム１３２ａの他端に取り付けられたタレットベース４７、タレットベース４７に回転可能に取り付けられたタレット４６、及び一端がタレット４６に取り付けられた又は結び付けられたケーブル２２を含む。図１２Ａ〜１２Ｄは、回転軸Ｒ１の周りでフレーム２が反時計回りの回転する間、それぞれの瞬間におけるそれぞれの角度位置のクローラー車両２０ｅを示す。
【００８６】
図１３は、ホロノミック運動クローラー車両の対２０ｅ及び２０ｆの側面図を表す図である。クローラー車両２０ｆは、フレーム２に回転可能に連結され且つクローラー車両２０ｆの重心を通過する垂直軸Ｒ２の周りで回転する中央ピボット１３４ｂ、一端が中央ピボット１３４ｂの取り付けられたアーム１３２ｂ、及びアーム１３２ｂの他端に回転可能に連結されたケーブルスプール５２を含む。ケーブル２２は、一端がスプール５２に巻き付けられ、他端がクローラー車両２０ｅのタレット４６に取り付け又は結び付けられている。図１３では、クローラー車両２０ｅ及び２０ｆは、平坦面上に示されているが、図１Ａ及び図１Ｂに示すクローラー車両２０ａ及び２０ｂの配置と同じように、航空機胴体１００に置かれてもよい。メンテナンス操作を実行している間、ツールを備えたクローラー車両２０ｂの運動は、様々なクローラー車両位置測定システムのうちの任意の１つを用いて追跡され得る。各クローラー車両が任意の時間でどこに位置しているかを把握することは重要である。例えば、メンテナンスツールがＮＤＩセンサユニットである場合、ＮＤＩセンサユニットの位置は、取得されたＮＤＩセンサデータと関連付けられ、それにより、完全なカバレッジが確保され、航空機胴体１００（又は他の本体）の外側表面１１２のＮＤＩマップが潜在的に生成される。
【００８７】
（ａ）クローラー車両２０ｂは、全方向ホイール、並びに垂直運動及び水平運動の追跡を可能にするオムニホイール回転エンコーダを備え得る。
（ｂ）レーザーに基づく方法を用いてもよい。例えば、レーザーに基づいたクローラー車両位置測定システムは、レーザ距離計を含み得る。レーザ距離計は、カートに取り付けられ、クローラー車両２０ａ及び２０ｂのそれぞれに取り付けられた光学ターゲットに照準を合わせる。
（ｃ）クローラー車両２０ａ及び２０ｂのそれぞれに取り付けられた光学ターゲットを使用するモーションキャプチャのようなカメラ又はビデオに基づいた方法を使用してもよい。
【００８８】
図１４Ａは、ホロノミック運動クローラー車両の幾つかの構成要素を特定するブロック図である。ホロノミック運動クローラー車両は、一実施形態に係る、ケーブルスプール５２と、キャリッジが取り付けられたメンテナンスツール（図１４Ａではキャリッジ３４のみが示されている）との両方が備え付けられている。このスプール及びツールを備えたホロノミック運動クローラー車両は、固定的に連結された４つのホイール軸６のセットを有するフレーム２を含む。４つのメカナムホイール４のセットは、それぞれのホイール軸６に回転可能に連結されている。４つの駆動モーター８のセットは、それぞれのモーターコントローラ８５が受信した制御信号に応答して、メカナムホイール４の回転をそれぞれ駆動するように構成されている。次いで、モーターコントローラ８５は、搭載コンピューター４４からコマンドを受信する。搭載コンピューター４４は、送受信機８０を介して、地上ベースの制御コンピューターから動作指令を受信し、次いでモーターコントローラ８５が認識するフォーマットの指令を発行するようにプログラミングされている。さらに、電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂの対が、フレーム２に組み込まれる。（代替的な実施形態では、電気ダクテッドファンの数は、２つではない場合がある。）各電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂは、軸の周りで回転可能なファン１１、ファンを囲むダクト９、及び搭載コンピューター４４から受信した制御信号に応答して、ファン１１を回転させるように駆動する電気ファンモーター１３を含む。図１４Ａに部分的に示すホロノミック運動クローラー車両は、フレーム２に固定的に連結されたスプール軸５０、スプール軸５０に回転可能に連結されたケーブルスプール５２、及び搭載コンピューター４４から受信した制御信号に応答して、ケーブルスプール５２を回転駆動するように構成されたスプールモーター５４をさらに含む。さらに、図１４Ａに部分的に表すホロノミック運動クローラー車両は、フレーム２に取り付けられたリニアトラック３２を含む。より具体的には、リニアトラック３２は、図３Ｂに示す種類のモーター駆動式リニア摺動部３１に移動可能に連結され得る。メンテナンスツール２８が固定的に連結されたキャリッジ３４（図１４Ａに図示せず）は、リニアトラック３２に移動可能に連結され、搭載コンピューター４４から受信した制御信号に応答して、（図示していない歯車列を用いて）キャリッジモーター４２によって、リニアトラック３２に沿って横方向に移動するように駆動される。
【００８９】
さらに、搭載コンピューター４４は、差動走行距離計を用いて、クローラー車両の位置を追跡するようにプログミングされ得る。（この文脈では、「位置（ｌｏｃａｔｉｏｎ）」という用語は、３次元座標系での位置、及び当該座標系に対する配向を含む。）この目的のために、図１４Ａに示すクローラー車両の構成要素は、それぞれ回転エンコーダ４８を備えた多方向ホイール４５のセットを含む。回転エンコーダ４８によって出力された符号化データは、搭載コンピューター４４によって受信される。本明細書の教示に従って、クローラー車両のフレーム２は、車両の運動を追跡するための４つの多方向ホイール４５のセット、及び搭載コンピューター４４の制御の下で車両を駆動するための４つのメカナムホイール４のセットを有し得る。
【００９０】
図１４Ａで特定されたすべてのモーターは、フレーム２に取り付けられる。搭載コンピューター４４は、モーターの動作を制御するように構成されている。これにより、各ホロノミック運動クローラー車両が、航空機胴体１００の表面のそれぞれの領域でメンテナンス操作を実行する。搭載コンピューター４４は、１つ又は複数のセンサ８２からデータを受信する。１つ又は複数のセンサ８２は、例えば、ホロノミック運動クローラー車両の傾斜角を表すデータを提供する傾斜計、又は各ホイールにかかる荷重を表すデータを提供する対応センサを含み得る。搭載コンピューター４４は、この情報を処理して、（１）位置／配向データの関数として駆動モーター８を制御し、（２）センサデータの関数として電気ダクテッドファン１０ａ及び１０ｂを制御する。
【００９１】
搭載コンピューター４４は、スプールモーター５４の動作を制御して、以下で詳細に説明するように、ケーブルを介して、別のクローラー車両に反重力支援をもたらすようにさらにプログラミングされている。例えば、搭載コンピューター４４は、「位置制御」モードでプログラミングされてもよく、このモードでは、回転エンコーダ４８（又は何らか他の長さに基づく測定センサ）と、スプールモーター５４との間に直接的なフィードバックが存在する。これにより、スプールモーター５４を回転駆動させ、比例積分微分（ＰＩＤ）制御などのフィードバック制御モードを用いて、ケーブル２２を所望の長さにする。
【００９２】
代替的な一実施形態によると、モーター駆動式ウインチの作動を設定し得る別の方法は、「トルク制御」又は「力制御」モードを使用することである。この場合、モーター電力は、特定の量のトルク（ケーブル２２にかかる特定の量の力に等しい）を生成するように予め設定される。これは、上述の「位置制御」モードより単純なモードである。クローラー車両２０ｂが、走査タスクのために所望の運動制御をすべて実現している間、トルク制御によって、所望の荷重を設定して、それを維持することを可能になる。
【００９３】
さらなる代替的な実施形態によると、定荷重引張バネ（例えば、図１８Ａで特定された引張バネ８６）を有する受動ウインチを使用することができる。受動ウインチは、上述の「トルク制御」モードと似たような結果をもたらす。この場合、バネ荷重はあらかじめ設定されている。引張バネ８６は、いかなる力も加えられずに重力補償引張力を発生させる。
【００９４】
引張バネに対するトルク制御の利点は、条件によって要求が生じる場合、例えば、表面のスロープが変化して、より少ない又はより多くのトルクが所望される場合、又は、追加のケーブルが繰り出され、過剰な重量のケーブルを補正するためにトルクを増加しなければならない場合、オペレーターが、スプールモーター５４に供給される電力量を変更することができることである。さらに、何らかの理由でオペレーターがクローラー車両を異なる方法で動かさなければならないとき（例えば、クローラー車両が動けなくなったときに、クローラー車両をそこから救出する）、スプールモーター５４の制御モードをアクティブ又はマニュアル制御モードに簡単に変更することができる。
【００９５】
モーター駆動式ウインチのすべての利点を備えた、受動バネ付きのモーター駆動式ウインチを有することも可能であり、受動的な重力補償が、システムを実行するために必要な電力を削減する。
【００９６】
概して、重力補償は、クローラー車両の重量、繰り出されるケーブルの長さ、及び傾斜面１１１のスロープに基づいて決定されることになる。総補償力を計算するために、以下の数式が使用され得る。
Ｆ１′＋Ｆ２′＋Ｆｃａｂｌｅ＝（ｍｃｖ＋ｍｃａｂｌｅ）＊ｇ＊ｓｉｎ（ａｎｇｌｅ）
式中、ｍｃｖは、クローラー車両の質量であり、ｍｃａｂｌｅは、クローラー車両２０ｂとケーブルスプール５２との間のケーブルの長さの質量であり、ｇは、重力の加速度であり、ｓｉｎ（ａｎｇｌｅ）は、水平面に対する傾斜面の角度のサインである（垂直壁は９０度であり、ｓｉｎ（９０）＝１となる）。
【００９７】
ケーブル２２の繰り出し長さの質量は、より多くのケーブルが繰り出されるにつれて変化するので、受動ウインチデバイスについては、オペレーターは、バネ引張を幾らか平均的なケーブルの繰り出し長さに設定し得る。モーターに基づいたトルク制御の方法では、オペレーターは、繰り出されたケーブルの長さに基づいて、トルクの変更を採用し得る（任意選択的な長さ測定センサが使用される場合）。
【００９８】
再び図１Ａを参照すると、クローラー車両２０は、図１４Ａに示すすべての構成要素を有し得、又は、リニアトラック３２、キャリッジ３４（メンテナンスツールが取り付けられている）、及びキャリッジモーター４２を除いて、図１４Ａに示すすべての構成要素を有し得る。これとは対照的に、クローラー車両２０ｂは、スプール軸５０、ケーブルスプール５２、及びスプールモーター５４を除いて、図１４Ａに示すすべての構成要素を有する。
【００９９】
図１４Ｂは、本体（例えば、航空機胴体１００）に真空付着した、２つのケーブル接続されたクローラー車両２０ａ及び２０ｂが、地上ベースの制御コンピューター９０と無線通信する、重力補償システムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。制御コンピューター９０は、動作指令をデジタルフォーマットで送受信機８０ｃに出力するようにプログラミングされており、送受信機８０ｃは、デジタルデータを変調波形に変換し、この変調波形は、アンテナによって無線周波数信号として一斉送信される（図１４Ｂに図示せず）。一斉送信された無線周波数信号は、クローラー車両２０ａ及び２０ｂに取り付けられたそれぞれのアンテナ（図１４Ｂに図示せず）によって受信され、結果として生じた変調波形は、送受信機８０ａ及び８０ｂによって復調される。送受信機８０ａ及び８０ｂは、動作指令を表すデジタルデータをそれぞれの搭載コンピューター４４に出力する。次いで、搭載コンピューター４４は、コマンドをモーターコントローラ８５に送信し、モーターコントローラ８５は、クローラー車両２０ａ及び２０ｂを動作指令に従って作動させる。
【０１００】
図１５は、第２の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体１００の前端を表す図である。重力補償システムは、スプールを備えたクローラー車両１８を含む。このクローラー車両１８は、アンビリカルケ―ブル２４によってブーム２７から吊され、航空機胴体１００の外側表面１１２に真空付着している。クローラー車両１８は、ホロノミックに運動するように構成され得る。図１５に示すシステムは、対応するケーブル２２ａ及び２２ｂによってスプールを備えたクローラー車両１８に接続され、航空機胴体１００の両側の外側表面１１２に真空付着した、ツールを備えたクローラー車両２０ｃ及び２０ｄをさらに含む。クローラー車両２０ｃ及び２０ｄもホロノミックに運動するように構成されている。図１５では外側表面１１２から一定距離離れているように示されているケーブル２２ａ及び２２ｂは、実際には、ケーブルによって接続されたクローラー車両間の中間領域で外側表面１１２に接触し得ることを理解するべきである。
【０１０１】
続けて図１５を参照すると、プーリ２６が、ブーム２７の遠位端に回転可能に接続されており、アンビリカルケ―ブル２４の繰り出しと巻き取りを促進する。地上ベースの制御コンピューターがクローラー車両１８に搭載されたコンピューターと通信し、電力をクローラー車両１８に供給するために、電力／信号コード（図１５に図示せず）が、アンビリカルケ―ブル２４に取り付けられるか、又はアンビリカルケ―ブル２４に組み込まれてもよい。同様に、クローラー車両１８に搭載されたコンピューターがクローラー車両２０ｃ及び２０ｄに搭載されたコンピューターと通信し、電力をクローラー車両２０ｃ及び２０ｄに供給するために、対応する電力／信号コード（図１５に図示せず）が、ケ―ブル２２ａ及び２２ｂに取り付けられるか、又はケ―ブル２２ａ及び２２ｂに組み込まれてもよい。
【０１０２】
図１５に示された実施形態によれば、クローラー車両１８は、２つのケーブルスプール５２ａ及び５２ｂを有している。一方のケーブルスプール５２ａは、ケーブル２２ａの一端が取り付けられて、ケーブル２２ａの一部が巻き付けられており、他方のケーブルスプール５２ｂは、ケーブル２２ｂの一端が取り付けられて、ケーブル２２ｂの一部が巻き付けられている。ケーブル２２ａの他端は、クローラー車両２０ｃのフレーム２に取り付けられるが、ケーブル２２ｂの他端は、クローラー車両２０ｄのフレーム２に取り付けられる。図１５に示す構成によると、クローラー車両１８に搭載されたコンピューターは、それぞれのケーブルスプール５２ａ及び５２ｂのモーター駆動回転を制御して、上述と同じように、それぞれのケーブル２２ａ及び２２ｂを介して、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄに同時に追加の重力補償力を加え得る。代替的な実施形態では、クローラー車両１８上のケーブルスプール５２ａ及び５２ｂは、引張バネを使用してトルクがかけられてもよい。したがって、クローラー車両１８は、ケーブル２２ａ及び２２ｂのみを扱い、ツールを備えたクローラー車両２０ｃ及び２０ｄに対して、電力源及び通信中継器として作動する。
【０１０３】
図１６は、第３の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体１００の前端を表す図である。ここでは、重力補償システムは、それぞれのケーブル２２ａ及び２２ｂによって、ツールを備えたクローラー車両の対２０ｃ及び２０ｄに接続されたクローラー車両１８ａを含む。図１６では外側表面１１２から一定距離離れているように示されているケーブル２２ａ及び２２ｂは、実際には、ケーブルによって接続されたクローラー車両間の中間領域で外側表面１１２に接触することを理解するべきである。
【０１０４】
続けて図１６を参照すると、クローラー車両１８ａは、重力補償をもたらすケーブルスプールの対５２ａ及び５２ｂ、並びに地上ベースの制御コンピューターとの２方向通信を可能にする無線通信システム（アンテナ７２を含む）を備えている（図１６に図示していないが、図１７の制御コンピューター９０を参照されたい）。クローラー車両は、バッテリ（図１６に図示せず）をさらに含む。このバッテリは、電力を、自身のクローラー車両に供給し、ケーブル２２ａ及び２２ｂに取り付けられた又は組み込まれた対応する電力／信号コードを介して、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄに供給する。クローラー車両１８ａ、２０ｃ、及び２０ｄは、すべてホロノミックに運動するように構成され得る。このような運動は、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄに搭載されたコンピューターに動作指令を送信するように構成されている、クローラー車両１８ａに搭載されたコンピューターによって同期され得る。図１６に示す構成によると、クローラー車両１８ａに搭載されたコンピューターは、それぞれのケーブルスプール５２ａ及び５２ｂのモーター駆動回転をさらに制御して、上述と同じように、それぞれのケーブル２２ａ及び２２ｂを介して、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄに同時に追加の重力補償力を加え得る。
【０１０５】
図１７は、１つの提案されたコンピュータアーキテクチャに係る、本体の表面に超音波検査を実行するためのシステムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。例えば、ＮＤＩセンサユニットは、超音波トランスデューサアレイ８８であり得る。上述のように、当該システムは、超音波トランスデューサアレイ８８の（例えば、局所的測位システムを使用して取得された初期位置に対する）相対位置を追跡する回転エンコーダを使用する制御サブシステムを含み得る。より具体的には、制御システムは、運動制御アプリケーションソフトウェア９２及びＮＤＩ走査アプリケーションソフトウェア９４でプログラミングされた地上ベースの制御コンピューター９０を含む。制御コンピューター９０は、クローラー車両１８ａ、２０ｃ、及び２０ｄに搭載されたコンピューターに指令を送信する対応ソフトウェアモジュールを含む、運動制御アプリケーションソフトウェア９２でプログラミングされた汎用コンピューターであり得る。これらの搭載コンピューターは、次いで、クローラー車両１８ａ、２０ｃ、及び２０ｄに搭載されたモーターコントローラにコマンドを出力する。このモーターコントローラには、（ａ）２つの搭載スプールモーターの動作を制御する、クローラー車両１８ａに搭載された２つのモーターコントローラ、及び（ｂ）超音波検査の間、それぞれの走査経路に沿ってクローラー車両１８ａ、２０ｃ、及び２０ｄの運動を関連付けるためにモーターの動作を制御する、各クローラー車両上の少なくとも４つのモーターコントローラが含まれる。運動制御アプリケーションソフトウェア９２は、クローラー車両１８ａ、２０Ｃ、及び２０ｄの位置を追跡する位置測定システム８４からのフィードバックに基づいて、コマンドを送信する。位置測定システム８４からのフィードバックは、超音波パルサー／受信機９６にも供給される。超音波パルサー／受信機９６は、電気コード若しくはケーブルを介して、又は無線によって、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄ上の超音波トランスデューサアレイ８８に接続され得る。
【０１０６】
続けて図１７を参照すると、超音波パルサー／受信機９６は、ＮＤＩ走査アプリケーションソフトウェア９４にエンコーダパルスを送信する。ＮＤＩ走査アプリケーションソフトウェア９４は、走査データを適切な位置に置くためにエンコーダ値を使用する。制御コンピューター９０は、超音波データ取得をホストし、超音波パルサー／受信機９６を制御するソフトウェアを表示する。次いで、超音波パルサー／受信機９６は、超音波トランスデューサアレイ８８にパルスを送信し、超音波トランスデューサアレイ８８から帰還信号を受信する。ＮＤＩ走査アプリケーションソフトウェア９４は、超音波トランスデューサアレイ８８の隣接するスイープの間に取得されたデータの縫い合わせを含む、走査データ、及びデータの表示のすべての詳細を制御する。
【０１０７】
位置測定システム８４は、航空機胴体１００の座標系（すなわり、基準フレーム）に対する、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄのそれぞれの初期座標位置を表す位置データを取得するように構成されている。一旦、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄのそれぞれの初期座標位置が決定されると、初期座標位置から離れる又は初期座標位置に向かう各段階的運動を追跡するために、回転エンコーダ４８（図１４Ａを参照）が取得したデータを使用することができる。これにより、制御コンピューター９０が、超音波検査の間、クローラー車両２０ｃ及び２０ｄが運搬する超音波トランスデューサアレイ８８の位置を追跡することが可能になる。
【０１０８】
代替的な実施形態によると、複数の真空付着デバイス、並びに複数のボール及びソケット型軸受を有するカートを図１６に示すホロノミック運動クローラー車両１８ａと代替してもよい。代替的に、ローラ、キャスター、又はオムニホイールを利用してもよい。
【０１０９】
図１８Ａは、引張バネ８６によってトルクを発生したケーブルスプール５２を有するカート１９を含む重力補償システムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。ケーブル２２の一端は、ケーブルスプール５２に取り付けられるが、ケーブル２２の他端は、クローラー車両２０のフレーム２に取り付けられる。この実施例では、引張バネ８６は、ケーブル２２内に引張力を発生させて、移動時にクローラー車両２０に作用する重力に対抗する。
【０１１０】
図１８Ｂは、スプールモーター５４によってトルクを発生したケーブルスプール５２を有するカート１９を含む重力補償システムの幾つかの構成要素を特定するブロック図である。ケーブル２２の一端は、ケーブルスプール５２に取り付けられるが、ケーブル２２の他端は、クローラー車両２０のフレーム２に取り付けられる。この実施例では、スプールモーター５４は、モーターコントローラ８５によって起動し、カート１９に搭載されたコンピューターシステム１１０からのコマンドに従って回転する。コンピューターシステム１１０は、次いで、カート１９に取り付けられた送受信機８０を介して、地上ベースの制御コンピューターから動作指令を受信する。スプールモーター５４の制御された回転によって、ケーブル２２内に引張力が発生し、移動時にクローラー車両２０に作用する重力に対抗する。
【０１１１】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、第４の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の２つの異なる瞬間における航空機胴体１００の前端を表す図である。重力補償システムは、外側表面１１２に取り付けられたアンカーデバイス７４、及び外側表面１１２に真空付着した、ツールを備えたクローラー車両２０を含む。ケーブル２２の一端は、ケーブルスプール５２に取り付けられるが、ケーブル２２の他端は、クローラー車両２０のフレーム２に取り付けられる。図１９Ｂに示す繰り出しケーブル２２の長さは、図１９Ａに示す繰り出しケーブル２２の長さより大きい。この実施例では、ケーブルスプール５２は、（引張バネ又はスプールモーターによって）回転し、ケーブル２２内に引張力を発生させて、移動時にクローラー車両２０に作用する重力に対抗する。アンカーデバイス７４は、クレーンによって所定位置まで下降し得る（図面に図示せず）。このクレーンは、アンカーベース７５に取り付けられたハンドル７６を把持するエンドエフェクタを有する。アンカーベース７５は、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、吸引カップ又は静電接着グリッパー（ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｇｒｉｐｐｅｒ）などの、同じ種類の高力静的表面取り付けデバイス７７を使用して、外側表面１１２に取り付けられてもよい。
【０１１２】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、第５の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の２つの異なる瞬間における航空機胴体の前端を表す図である。重力補償システムは、外側表面１１２に取り付けられた、スプールを備えたクローラー車両１８ｂ、及び外側表面１１２に真空付着した、ツールを備えたクローラー車両２０を含む。ケーブル２２の一端は、ケーブルスプール５２に取り付けられるが、ケーブル２２の他端は、クローラー車両２０のフレーム２に取り付けられる。図２０Ｂに示す繰り出しケーブル２２の長さは、図２０Ａに示す繰り出しケーブル２２の長さより大きい。クローラー車両１８ｂは、所望の位置に駆動され、次いで、吸引カップ又は静電接着グリッパーなどの高力静的表面取り付けデバイス７７を使用して、外側表面１１２に取り付けられる。次いで、クローラー車両２０は、走査経路に沿って駆動され得る。クローラー車両１８ｂのフレーム２に回転可能に取り付けられたケーブルスプール５２は、（引張バネ又はスプールモーターによって）回転し、ケーブル２２内に引張力を発生させて、クローラー車両２０が外側表面１１２の一領域を走査するにつれて、クローラー車両２０に作用する重力に対抗する。
【０１１３】
図２１は、第６の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体１００の前端を表す図である。重力補償システムは、ケーブルスプール５２ｂを備えた地上車両７８、ケーブルスプール５２ａを備え、アンビリカルケ―ブル２４によって地上車両７８に接続されたクローラー車両１８ａ、及びメンテナンスツール（図２１に図示せず）を備え、ケーブル２２によってクローラー車両１８ａに接続したクローラー車両２０を含む。クローラー車両１８ａ及び２０は、両方とも、航空機胴体１００の外側表面１１２に真空付着する。クローラー車両１８ａ及び２０は、ホロノミックに運動するように構成され得る。アンビリカルケ―ブル２４の一端は、ケーブルスプール５２ｂに取り付けられ、アンビリカルケ―ブル２４の他端は、クローラー車両１８ａのフレーム２に取り付けられ、ケーブル２２の一端は、ケーブルスプール５２ａに取り付けられ、ケーブル２２の他端は、クローラー車両２０のフレーム２に取り付けられる。クローラー車両１８ｂのフレーム２に回転可能に取り付けられたケーブルスプール５２ａは、（引張バネ又はスプールモーターによって）回転し、ケーブル２２内に引張力を発生させて、クローラー車両２０が外側表面１１２の一領域を走査するにつれて、クローラー車両２０に作用する重力に対抗する。
【０１１４】
図２２は、第７の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における航空機胴体１００の前端を表す図である。重力補償システムは、ケーブルスプール５２を備えた地上車両７８、プーリの対２６ａ及び２６ｂを備えたクローラー車両１８ｃ、及びメンテナンスツール（図２２に図示せず）を備えたクローラー車両２０を含む。この実施形態では、クローラー車両２０のフレーム２は、プーリ２６ａ及び２６ｂの上を通過するケーブル２２によって、ケーブルスプール５２ａに接続される。クローラー車両１８ｃ及び２０は、両方とも、航空機胴体１００の外側表面１１２に真空付着する。クローラー車両１８ｃ及び２０、並びに地上車両７８は、ホロノミックに運動するように構成され得る。地上車両７８に回転可能に取り付けられたケーブルスプール５２は、（引張バネ又はスプールモーターによって）回転し、ケーブル２２内に引張力を発生させて、クローラー車両２０が外側表面１１２の一領域を走査するにつれて、クローラー車両２０に作用する重力に対抗する。このような走査の間、ケーブル２２が、外側表面１１２に接触したり、又は、外側表面１１２から突出する任意の障害物にぶつかったりしないように、プーリ２６ａ及び２６ｂは、外側表面１１２から一定距離離れてケーブル２２を支持する。
【０１１５】
ケーブルによって吊され、ツールを備えたクローラー車両と共に使用するための重力補償システムの追加の実施形態が、図２３から図２６に関連して開示される。図２３から図２６にそれぞれ示されたシステムは、幾らか共通の特徴を有する。共通の特徴を反復的に記載することを避けるために、少なくとも幾つかの共通の特徴をこれより説明する。その後、各システムのそれぞれ特有の特徴が別個に説明される。
【０１１６】
図２３から図２６に示す重力補償システムは、貯蔵タンク１０６の自動化されたメンテナンスのために設計される。貯蔵タンク１０６は、水平平坦頂面１２８、及び固体物又は液状物を含有する目的で平坦頂面１２８の下方の空間を囲む垂直側面１１４を有する。貯蔵タンク１０６の水平平坦頂面１２８の外周は、円形であり、垂直側面１１４は、円筒形である。図２３から図２６は、それぞれ、様々な実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンク１０６の図を表す。
【０１１７】
図２３から図２６に示すそれぞれのシステムは、平坦頂面１２８上のデバイスによって支持されたケーブルスプール５２、一端がケーブルスプール５２に取り付けられ、一部がケーブルスプール５２に巻き付けられたケーブル２２、及び貯蔵タンク１０６の垂直側面１１４に真空付着し、ケーブル２２の他端に取り付けられたクローラー車両２０を含む。好ましくは、クローラー車両２０は、ホロノミック運動のために構成されている。クローラー車両２０は、垂直側面１１４にメンテナンス操作を実行するために使用されるメンテナンスツール（図２３から図２６に図示せず）を含む。図２３から図２６に示すそれぞれのシステムでは、ケーブル２２の一端は、ケーブルスプール５２に取り付けられるが、ケーブル２２の他端は、クローラー車両２０のフレーム２に取り付けられる。ケーブルスプール５２は、垂直側面１１４を越えて径方向外側に十分な距離だけ突出し、ケーブル２２の繰り出し部分が垂直側面１１４に接触することを防止するように、位置付けされる。
【０１１８】
図２３から図２６に示すそれぞれの状況では、クローラー車両２０は、スキャン操作の間、垂直側面１１４に沿って水平に移動し得る。例えば、クローラー車両２０が、超音波トランスデューサアレイを運んでいる場合、垂直側面１１４のストライプ状領域が、概して水平なスキャン経路に沿って超音波検査され得る。クローラー車両２０は、水平スキャン経路に沿って側方移動するにつれて、垂直側面１１４を周回する。クローラー車両２０が垂直側面１１４を周回するにつれて、ケーブルスプール５２は水平平坦頂面１２８の中心の周りを回転する。さらに、ケーブルスプール５２は、（引張バネ又はスプールモーターによって）回転し、ケーブル２２内に引張力を発生させて、超音波トランスデューサアレイが垂直側面１１４の一領域を走査するにつれて、クローラー車両２０に作用する重力に対抗する。
【０１１９】
図２３から図２６に示す様々な実施形態間の唯一の違いは、ケーブルスプール５２を支持するそれぞれの構成要素に見いだされる。これらの違いについては、各実施形態につき個別に説明する。
【０１２０】
図２３に示す第８の実施形態では、ケーブルスプール５２を支持する構成要素は、貯蔵タンク１０６の水平平坦頂面１２８に配置された円形トラック１２６に乗る浮揚キャリッジ２１を含む。円形トラック１２６は、水平平坦頂面１２８の円形外周と同心円にある。ケーブルスプール５２は、浮揚キャリッジ２１のフレーム２３に回転可能に取り付けられる。クローラー車両２０が、一定の高さで垂直側面１１４を周回するにつれて、浮揚キャリッジ２１は、同じ角速度で円形トラック１２６に沿って移動して、走査の間、ケーブル２２を垂直位置に維持しようとする。
【０１２１】
図２４は、第９の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンク１０６を示す図である。重力補償システムは、貯蔵タンク１０６の水平平坦頂面１２８に真空付着したクローラー車両２０ａ、及び貯蔵タンク１０６の垂直側面１１４に真空付着した、ケーブルによって吊されたクローラー車両２０ｂを含む。好ましくは、クローラー車両２０ａ及び２０ｂは、ホロノミック運動のために構成されている。クローラー車両２０ａは、フレーム２、及びフレーム２に回転可能に取り付けられたケーブルスプール５２を含むが、クローラー車両２０ｂは、垂直側面１１４にメンテナンス操作を実行するために使用されるメンテナンスツール（図２４に図示せず）を含む。ケーブル２２の一端は、クローラー車両２０ａ上のケーブルスプール５２に取り付けられるが、ケーブル２２の他端は、クローラー車両２０ｂのフレーム２に取り付けられる。
【０１２２】
図２４に示す状況では、クローラー車両２０ｂは、スキャン操作の間、垂直側面１１４に沿って水平に移動し得る。クローラー車両２０ｂが水平走査経路に沿って側方に移動するにつれて、クローラー車両２０ａは、走査の間にケーブル２２を垂直位置に維持するように回転且つ移動する。実際に、クローラー車両２０ａは、クローラー車両２０ｂが垂直側面１１４を周回する角速度と同じ角速度で水平平坦頂面１２８の中心の周りを回転する。
【０１２３】
図２５は、第１０の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンク１０６を示す図である。重力補償システムは、水平平坦頂面１２８上の中心位置に取り付けられた受動アンカーデバイス２５、及び垂直側面１１４に真空付着した、ツールを備えたクローラー車両２０を含む。好ましくは、クローラー車両２０は、ホロノミック運動のために構成されている。アンカーデバイス２５は、吸引カップ又は静電接着グリッパーを使用して、平坦頂面１２８に取り付けられ得るアンカーベース（図２５に図示せず。図２７のアンカーベース７５ａを参照）を含む。アンカーデバイス２５は、アンカーベース７５ａに回転可能に連結されたタレット１２４、近位端がタレット１２４に接続され、タレット１２４から径方向外側に延びるピボットアーム９８、及びピボットアーム９８の遠位端に回転可能に取り付けられたケーブルスプール５２をさらに含む。ケーブルスプール５２の回転軸は、タレット１２４の回転軸に対して垂直であり得る。
【０１２４】
図２５に示す状況では、クローラー車両２０が垂直側面１１４を周回するにつれて、ケーブル２２は、ケーブルスプール５２を周方向に引っ張り、タレット１２４及びピボットアーム９８が、クローラー車両２０を追尾することになる。実際に、ピボットアーム９８は、クローラー車両２０の角速度と同じ角速度で水平平坦頂面１２８の中心の周りを回転するが、ケーブル２２が厳密な垂直位置からずれた小さな角度に起因して、微妙な遅れが生じる。
【０１２５】
図２６は、第１１の実施形態に係る、重力補償システムを使用して実行される自動化メンテナンス手順の間の瞬間における貯蔵タンク１０６を示す図である。重力補償システムは、水平平坦頂面１２８上の中心位置に取り付けられたモーター駆動式アンカーデバイス２５ａ、及び垂直側面１１４に真空付着した、ツールを備えたクローラー車両２０を含む。モーター駆動式アンカーデバイス２５ａは、上述のように、アンカーベース７５ａ（図２７を参照）を含む。モーター駆動式アンカーデバイス２５ａは、アンカーベース７５ａに回転可能に連結されたタレット１２４、タレット１２４から径方向外側に延びるピボットアーム９８、ピボットアーム９８の遠位端に回転可能に取り付けられたケーブルスプール５２、及びアーム回転モーター１１８をさらに含む。図２６に示す状況では、アーム回転モーター１１８は、起動して、クローラー車両２０が垂直側面１１４を周回する角速度と同じ角速度で、タレット１２４及びピボットアーム９８を追尾且つ回転させる。
【０１２６】
図２７は、図２６に示すアンカーデバイス２５ａの構成要素の幾つかを特定するブロック図である。上述のように、アンカーデバイス２５ａは、アンカーベース７５ａ、軸受１２２によってアンカーベース７５ａに回転可能に連結されたタレット１２４、タレット１２４から径方向外側に延びるピボットアーム９８、及びピボットアーム９８の遠位端に回転可能に取り付けられたケーブルスプール５２をさらに含む。アンカーデバイス２５ａは、ギヤシステム１２０によって、タレット１２４に機械的に連結されたアーム回転モーター１１８をさらに含む。アーム回転モーター１１８は、１つのモーターコントローラ８５の制御の下で動作する。モーターコントローラ８５は、次いで、アンカーデバイス２５ａに組み込まれ得るコンピューターシステム１１０からコマンドを受信する。コンピューターシステム１１０は、スプールモーター５４（図２７に図示せず）の動作を制御するようにさらに構成されている。アンカーデバイス２５ａは、地上ベースの制御コンピューター（図２７に図示せず）から動作指令を受信するための送受信機８０をさらに含む。
【０１２７】
提案された一実装形態によると、ケーブルスプール５２は、図４に示すタレット４６と類似する第２のタレットによって、ピボットアーム９８の遠位端に回転可能に連結されている。より具体的には、ケーブルスプール５２は、スプール軸５０（図１４Ａをを参照）の周りを回転するが、スプール軸５０は、ピボットアーム９８の軸の周りを自由に回転可能である。ケーブルスプール５２が、クローラー車両２０の上に直接配置されている場合、スプール軸５０の角度は、垂直面に対して直角をなす。つまり、ケーブルスプール５２は、垂直面に対して０°の角度で垂直に配向される。クローラー車両２０が垂直側面１１４に沿って水平に移動しているとき、ピボットアーム９８は回転しないが、ケーブルスプール５２の角度は、水平面に対して０°から偏差する。アンカーデバイス２５ａは、この０°角度位置からの偏差を検知する角度センサ１３０（例えば、回転エンコーダ）をさらに含む。角度センサ１３０の出力は、コンピューターシステム１１０に出力され、これにより、アーム回転モーター１１８が制御されて、ケーブルスプール５２の０°角度位置の回復が試みられる。この状況では、ケーブル２２の繰り出し部分は垂直になる。この態様では、ケーブルスプール５２が周回するクローラー車両２０の真上の位置を維持するように、ピボットアーム９８が回転制御される。さらに、ケーブルスプール５２は、（図２７に図示しない引張バネ又はスプールモーターによって）回転し、ケーブル２２内に引張力を発生させて、超音波トランスデューサアレイ８８（図１７を参照）が垂直側面１１４の一領域を走査するにつれて、クローラー車両２０に作用する重力に対抗する。
【０１２８】
図２３から図２６に示す各実施形態では、ケーブル２２の繰り出し部分の長さは、ケーブルスプール５２に動作可能に連結された別の回転エンコーダを使用して測定することができる。この回転エンコーダは、スプール軸５０の周りのケーブルスプール５２の回転角度を測定する。スプール軸５０の周りのケーブルスプール５２の回転軸の高さが、システムの初期設定時に設定されたと推測した場合、回転エンコーダの出力は、ケーブル２２の繰り出し部分の長さを表し、さらにこれは、ケーブルがクローラー車両２０のフレーム２に取り付けられたポイントの高さを示す。クローラー車両２０の形状及び寸法が周知であるため、コンピューターシステム１１０は、ケーブルスプール５２の初期座標、ケーブル２２の繰り出し部分の測定された長さ、及びケーブルの取付点に対する超音波トランスデューサアレイ８８の周知の位置に基づいて、貯蔵タンク１０６の基準フレームにおける超音波トランスデューサアレイ８８の垂直位置を計算するように構成され得る。
【０１２９】
浮揚キャリッジ２１（図２３に示す）、受動アンカーデバイス２５（図２５に示す）、及びモーター駆動式アンカーデバイス２５ａ（図２６に示す）は、それぞれ、真空、静電クランプ、磁気クランプ、別の構造物への取り付け、又はさらにそれ自体の重量を利用して、作動中の位置を維持することができる。さらに、浮揚キャリッジ、受動アンカーデバイス２５、又はモーター駆動式アンカーデバイス２５ａは、無人航空機、クレーン、若しくはクローラー、又は手動で、貯蔵タンク１０６の水平平坦頂面１２８上の所定位置に持ち上げられ得る。
【０１３０】
本明細書に開示された自動化装置は、様々なメンテナンス機能（非破壊検査、掘削、研削、締固、アップリケ適用、相欠き、プライマッピング、マーキング、洗浄、及び塗装を含むが、これらに限定されない）の自動化に使用されるよう適合され得る。エンドエフェクタが、回転工具（例えば、スカーファー、ドリル、バリ取り器（ｄｅｂｕｒｒｅｒ）、又はリーマー）である場合、回転工具がターゲット位置に達したとき、コンピューターシステムは、モーターコントローラを介して、エンドエフェクタモーター（図面に示さず）を起動して、回転工具の回転を駆動するようにプログラミングされ得る。
【０１３１】
特定の実施形態に関連して、ケーブルによって吊され、真空によって付着し、ツールを備えた、非水平面で移動するクローラー車両のために重力補償をもたらすための装置及び方法が説明されてきたが、当業者であれば、本明細書の教示の範囲から逸脱しない限り、様々な変更が可能であり、その要素を均等物と置換できることを理解するであろう。さらに、その本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況を本明細書の教示に適合させるために、多くの修正を行うことが可能である。したがって、以下で提示される特許請求の範囲は、開示された特定の実施形態に限定されないことが意図される。
【０１３２】
本明細書で使用されている「コンピューターシステム」という用語は、少なくとも１つのコンピューター又はプロセッサを有し、且つネットワーク又はバスを介して通信する複数のコンピューター又はプロセッサを有し得るシステムを包含すると広く解釈するべきである。前文で使用された「コンピューター」及び「プロセッサ」という用語は、両方とも、処理ユニット（例えば、中央処理装置）、及び処理ユニットによって読み取り可能なプログラムを記憶するための何らかの形のメモリ（すなわち、コンピューター可読媒体）を備えるデバイスのことを指す。
【０１３３】
本明細書に記載された方法は、限定するものではないが、記憶デバイス及び／又はメモリデバイスを含む、非一過性の有形的なコンピューター可読記憶媒体で具現化される実行可能な指令として符号化され得る。このような指令は、プロセッサ又はコンピューターによって実行されると、本明細書に記載された方法の少なくとも一部をプロセッサ又はコンピューターに実行させる。
【０１３４】
さらに、本開示は、以下の条項に係る実施形態を含む。
【０１３５】
条項１
本体の表面でのクローラー車両の移動中に重力を補償するための方法であって、
（ａ）第１のケーブルの一端を第１のクローラー車両に取り付けることと、
（ｂ）前記第１のケーブルの他端を第２のクローラー車両の第１のスプールに取り付けることと、
（ｃ）前記第１のクローラー車両を、前記本体の前記表面にある第１の表面領域と接触している第１の位置に配置することであって、前記第１の表面領域が非水平である、第１の位置に配置することと、
（ｄ）前記第２のクローラー車両を、前記本体の前記表面にある第２の表面領域と接触している第２の位置に配置することと、
（ｅ）吸引を用いて、前記第１のクローラー車両を前記本体の前記表面に付着させることと、
（ｆ）前記第１のクローラー車両が前記表面に付着している間、前記第１のクローラー車両を、前記第１の位置から前記本体の前記表面にある第３の表面領域と接触している第３の位置へと延びる第１の経路に沿って、移動させることと、
（ｇ）前記第１のケーブルを引張して、ステップ（ｆ）の間に前記第１のクローラー車両をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力を前記第１のクローラー車両に作用させることと
を含む方法。
【０１３６】
条項２
前記第１のクローラー車両の第１のメンテナンスツールを操作して、前記第１の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことをさらに含む、条項１に記載の方法。
【０１３７】
条項３
前記第１のクローラー車両の全重量を支持しているときでも、前記第２のクローラー車両の脱離を防止するのに十分な大きさを有する取り付け力を生成することによって、前記第２のクローラー車両を前記第２の位置で前記表面に取り付けることをさらに含む、条項１に記載の方法。
【０１３８】
条項４
前記取り付け力が、吸引、静電付着、又は磁気誘引のうちのいずれか１つによって生成される、条項３に記載の方法。
【０１３９】
条項５
前記第１のクローラー車両が前記第１の経路に沿って移動している間、前記第２のクローラー車両を第２の経路に沿って移動させることと、
前記第２のクローラー車両の第２のメンテナンスツールを操作して、前記第２の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことと
をさらに含む、条項１に記載の方法。
【０１４０】
条項６
ステップ（ｇ）が、前記第１のケーブルの一部を前記第１のスプール上に巻き上げることを含む、条項１に記載の方法。
【０１４１】
条項７
前記第１のスプールの巻き上げが、モーター駆動又はバネ駆動である、条項６に記載の方法。
【０１４２】
条項８
（ｈ）第２のケーブルの一端を第３のクローラー車両に取り付けることと、
（ｉ）前記第２のケーブルの他端を前記第２のクローラー車両の第２のスプールに取り付けることと、
（ｊ）前記第３のクローラー車両を、前記本体の前記表面にある第４の表面領域と接触している第４の位置に配置することであって、前記第４の表面領域が非水平である、第４の位置に配置することと、
（ｋ）吸引を用いて、前記第３のクローラー車両を前記本体の前記表面に付着させることと、
（ｌ）前記第３のクローラー車両が前記表面に付着している間、前記第３のクローラー車両を、前記第４の位置から前記本体の前記表面にある第５の表面領域と接触している第５の位置へと延びる第２の経路に沿って、移動させることと、
（ｍ）前記第２のケーブルを引張して、ステップ（ｌ）の間に前記第３のクローラー車両をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力を前記第３のクローラー車両に作用させることと
をさらに含む、条項１に記載の方法。
【０１４３】
条項９
前記第１のクローラー車両の第１のメンテナンスツールを操作して、前記第１の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことと、
前記第２のクローラー車両の第２のメンテナンスツールを操作して、前記第２の経路に沿ったポイントで前記表面にメンテナンス操作を行うことと
をさらに含む、条項８に記載の方法。
【０１４４】
条項１０
第２のケーブルの一端を地上車両の第２のスプールに取り付けることと、
前記第２のケーブルの他端を前記第２のクローラー車両に取り付けることと、
前記地上車両を前記本体に近接して地上と接触するように配置することと
をさらに含み、ステップ（ｇ）が、前記第２のケーブルの一部を前記第２のスプール上に巻き上げることをさらに含む、条項１に記載の方法。
【０１４５】
条項１１
前記本体が、航空機胴体である、条項１に記載の方法。
【０１４６】
条項１２
上面、及び上面の最も低い高さより低い高さまで下方に延びる非水平側面を有する本体にメンテナンス操作を行う方法であって、
（ａ）ケーブルの一端を、メンテナンスツールを運ぶクローラー車両に取り付けることと、
（ｂ）前記ケーブルの他端をアンカーデバイスのスプールに取り付けることと、
（ｃ）前記アンカーデバイスを、前記本体の前記上面と接触するように配置することと、
（ｄ）前記クローラー車両の全重量を支持しているときでも、前記クローラー車両の脱離を防止するのに十分な大きさを有する取り付け力を生成することによって、前記アンカーデバイスの脱離を防止するのに十分な大きさを有する取り付け力で、前記アンカーデバイスを前記上面に取り付けることと、
（ｅ）前記クローラー車両を前記本体の前記非水平側面と接触するように配置することと、
（ｆ）吸引を用いて、前記クローラー車両を前記非水平側面に付着させることと、
（ｇ）前記クローラー車両が前記非水平側面に付着している間、前記クローラー車両を経路に沿って移動させることと、
（ｈ）前記ケーブルを引張して、ステップ（ｇ）の間に前記クローラー車両をより低い高さに付勢する傾向がある重力に対向するベクトル成分を有する引張力を前記クローラー車両に作用させることと、
（ｉ）前記メンテナンスツールを操作して、前記経路に沿ったポイントで前記非水平側面にメンテナンス操作を行うことと
を含む方法。
【０１４７】
条項１３
前記取り付け力が、吸引、静電付着、又は磁気誘引のうちのいずれか１つによって生成される、条項１２に記載の方法。
【０１４８】
条項１４
ステップ（ｈ）が、前記ケーブルの一部を前記スプール上に巻き上げることを含む、条項１２に記載の方法。
【０１４９】
条項１５
前記アンカーデバイスが、前記上面に取り付けられ、前記クローラー車両が、前記非水平側面に接触している間、前記クローラー車両とスプールとの間の前記ケーブルの一部が、前記本体に接触しない、条項１２に記載の方法。
【０１５０】
条項１６
前記上面が、円形外周を有し、
スプールを回転可能なアームの遠位端に回転可能に連結することと、
前記回転可能なアームの回転の中心が、前記円形外周の中心と整列するように、前記本体の前記上面に前記回転可能なアームの近位端を配置することと、
前記回転可能なアームを回転させることであって、前記回転可能なアームが、前記回転の中心の周りで回転している間、前記スプールの一部が、前記上面の前記円形外周を越えて延びることを可能にする長さを有する、前記回転可能なアームを回転させることと
をさらに含む、条項１５に記載の方法。
【０１５１】
条項１７
第１及び第２のクローラー車両、並びに一端が前記第１のクローラー車両に接続され、他端が前記第２のクローラー車両に接続されているケーブルを備えている装置であって、
前記第１のクローラー車両が、前記ケーブルの前記一端に連結された第１のフレーム、前記第１のフレームに付着した又は組み込まれた少なくとも１つの真空付着デバイス、前記第１のフレームに回転可能に連結された車輪の第１のセット、前記車輪の第１のセットのうちの少なくとも１つの回転を駆動するように動作可能に連結された第１の駆動モーター、前記第１のフレームに連結され、メンテナンス操作を行うように構成された第１のメンテナンスツール、並びに前記第１の駆動モーター及び前記第１のメンテナンスツールの動作を制御するように構成された第１のコンピューターシステムを備え、
前記第２のクローラー車両が、第２のフレーム、前記第２のフレームに付着した又は組み込まれた少なくとも１つの真空付着デバイス、前記第２のフレームに回転可能に連結された車輪の第２のセット、前記車輪の第２のセットのうちの少なくとも１つの回転を駆動するように動作可能に連結された第２の駆動モーター、前記ケーブルの前記他端が取り付けられたケーブルスプール、前記第２のフレームに設置され、前記ケーブルスプールの回転を駆動するように動作可能に連結されたスプールモーター、並びに前記第２の駆動モーター及び前記スプールモーターの動作を制御するように構成された第２のコンピューターシステムを備えている、装置。
【０１５２】
条項１８
所望の引張力が前記第１のクローラー車両に作用するまで、前記ケーブルを巻く方向に前記ケーブルスプールを回転させるように前記スプールモーターを選択的に起動するために、前記第２のコンピューターシステムに送信される制御信号を生成するように構成された制御コンピューターをさらに備えている、条項１７に記載の装置。
【０１５３】
条項１９
前記第１及び第２のクローラー車両が、ホロノミック運動のために構成されている、条項１７に記載の装置。
【０１５４】
条項２０
前記第２のクローラー車両が、前記第２のフレームに連結され且つメンテナンス操作を実行するように構成された第２のメンテナンスツールをさらに備え、前記第２のコンピューターシステムが、前記第２のメンテナンスツールの動作を制御するようにさらに構成されている、条項１７に記載の装置。
【０１５５】
条項２１
前記第１のクローラー車両が、前記第１のフレームに枢動可能に連結された第１のアームを備え、前記ケーブルの一端が、前記第１のアームに連結され、前記第２のクローラー車両が、前記第２のフレームに枢動可能に連結された第２のアームを備え、前記ケーブルスプールが、前記第２のアームに回転可能に連結されている、条項１７に記載の装置。
【０１５６】
条項２２
アンカーデバイス、クローラー車両、及び一端が前記アンカーデバイスに接続され、他端が前記クローラー車両に接続されたケーブルを備えている装置であって、
前記アンカーデバイスが、アンカーベース、前記アンカーデバイスを表面に取り付けるための、前記アンカーベースに連結された少なくとも１つの取り付けデバイス、前記ケーブルの前記一端が取り付けられたケーブルスプール、前記ケーブルスプールの回転を駆動するように動作可能に連結されたスプールモーター、及び前記スプールモーターの動作を制御するように構成された第１のコンピューターシステムを備え、
前記クローラー車両が、フレーム、前記フレームに付着した又は組み込まれた少なくとも１つの真空付着デバイス、前記フレームに回転可能に連結された車輪のセット、前記車輪のセットのうちの少なくとも１つの車輪の回転を駆動するように動作可能に連結された駆動モーター、前記フレームに連結され、メンテナンス操作を行うように構成されたメンテナンスツール、並びに前記駆動モーター及び前記メンテナンスツールの動作を制御するように構成された第２のコンピューターシステムを備えている、装置。
【０１５７】
条項２３
所望の引張力が前記クローラー車両に作用するまで、前記ケーブルを巻く方向に前記ケーブルスプールを回転させるように前記スプールモーターを選択的に起動するために、制御信号を生成するように構成された制御コンピューターをさらに備えている、条項２２に記載の装置。
【０１５８】
条項２４
前記アンカーデバイスが、
前記アンカーベースに回転可能に連結されたタレット、並びに
前記タレットに接続された又は前記タレットに一体形成された近位端、及び前記ケーブルスプールが回転可能に連結された遠位端を有するアーム
をさらに備えている、条項２２に記載の装置。
【０１５９】
請求項の文言が、請求項に列挙されているステップのうちの幾つか又は全てを実施する特定の順序を示す条件を明確に特定又は言及していない限り、以下に記載される方法の請求項は、これらのステップを、アルファベット順（本明細書中の任意のアルファベット順は、既に列挙されたステップを参照するためにのみ使用される）又はこれらのステップが列挙されている順で、実施することを要求していると解釈すべきではない。また、方法の請求項が、同時に又は交互に実施される２つ以上のステップの任意の部分を除外すると解釈すべきではないが、請求項の文言がそのような解釈を排除する条件を明確に示している場合は例外である。
【図１Ａ−Ｂ】
2020045089.tif 000003
【図２Ａ−Ｂ】
2020045089.tif 000004
【図３Ａ】
2020045089.tif 000005
【図３Ｂ】
2020045089.tif 000006
【図３Ｃ】
2020045089.tif 000007
【図４】
2020045089.tif 000008
【図５】
2020045089.tif 000009
【図６】
2020045089.tif 000010
【図７Ａ】
2020045089.tif 000011
【図７Ｂ】
2020045089.tif 000012
【図８Ａ】
2020045089.tif 000013
【図８Ｂ】
2020045089.tif 000014
【図９】
2020045089.tif 000015
【図１０】
2020045089.tif 000016
【図１１Ａ】
2020045089.tif 000017
【図１１Ｂ】
2020045089.tif 000018
【図１２Ａ−Ｄ】
2020045089.tif 000019
【図１３】
2020045089.tif 000020
【図１４Ａ】
2020045089.tif 000021
【図１４Ｂ】
2020045089.tif 000022
【図１５】
2020045089.tif 000023
【図１６】
2020045089.tif 000024
【図１７】
2020045089.tif 000025
【図１８Ａ】
2020045089.tif 000026
【図１８Ｂ】
2020045089.tif 000027
【図１９Ａ−Ｂ】
2020045089.tif 000028
【図２０Ａ−Ｂ】
2020045089.tif 000029
【図２１】
2020045089.tif 000030
【図２２】
2020045089.tif 000031
【図２３】
2020045089.tif 000032
【図２４】
2020045089.tif 000033
【図２５】
2020045089.tif 000034
【図２６】
2020045089.tif 000035
【図２７】
2020045089.tif 000036
【外国語明細書】
2020045089000001.pdf
2020045089000002.pdf
2020045089000003.pdf
2020045089000004.pdf