(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフレームユニットであって、各フレームユニットが、そこに回転可能に連結された１つだけの無限軌道を有し、前記無限軌道の少なくとも１つの表面が、前記フレームユニットを推進するための表面との係合を可能にするために露出されている複数のフレームユニットと、
一連の構成で前記フレームユニットを連結する少なくとも１つの作動リンクであって、少なくとも１つの軸を中心とした制御可能な曲げをもたらすように構成された少なくとも１つの作動接合部を有する作動リンクと、
アーム付フレームユニットを形成するために前記複数のフレームユニットの少なくとも１つの両側に配置された少なくとも２つの独立可動アームであって、少なくとも１つのディメンションで可動であり、推進するための表面との係合および係合解除が可能であるアームとを備え、
前記可動アームは、地面または構造の外面に接触するために前記フレームユニットの端部を越えて延びることができる、
ロボット式無限軌道車。
【請求項２】
前記フレームユニットのそれぞれが、それに対応する無限軌道の内側表面によって画定された周囲内に実質的に収容される、請求項１に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項３】
前記少なくとも２つのアームが、前記対応する無限軌道の内側表面によって画定される周囲内に実質的に収容される収容位置に移動できるように構成される、請求項１に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項４】
前記アーム付フレームユニットが、
前記無限軌道に連結された第１の駆動ユニットと、
前記少なくとも２つのアームに連結された第２の駆動ユニットと、
前記第１および第２の駆動ユニットに接続され、前記ロボット式無限軌道車の推進を提供するために前記無限軌道および前記少なくとも２つのアームの運動を調整するように構成された駆動制御システムとを備える、請求項１に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項５】
前記少なくとも１つの作動リンクが、前記ロボット式無限軌道車の運動および姿勢を調整させるために前記駆動制御システムに接続される、請求項４に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項６】
前記少なくとも１つの作動リンクが、少なくとも１つの残りのフレームユニットによって支持されながら少なくとも１つの前記フレームユニットの持ち上げを可能にするのに十分なトルクを有する、請求項１に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項７】
前記少なくとも２つのアームが前記アーム付フレームユニットへの取付点を中心として回転可能である、請求項１に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項８】
前記少なくとも２つのアームが、前記アーム付フレームユニットの前記無限軌道の回転軸に実質的に垂直な２次元平面で可動である、請求項１に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項９】
前記少なくとも２つのアームが、前記アーム付フレームユニットの持ち上げを可能にするのに十分なトルクを有する駆動ユニットに連結された、請求項１に記載のロボット式無限軌道車。
【請求項１０】
フレームユニットであって、前記フレームユニットに回転可能に連結された１つの無限軌道のみを有し、前記無限軌道の少なくとも１つの表面が、前記フレームユニットを推進するための表面との係合を可能にするために露出されているフレームユニットと、
前記フレームユニットの両側に配置された少なくとも２つの関節アームであって、少なくとも１つのディメンションで互いに独立に可動であり、推進するための表面との係合および係合解除が可能である関節アームとを備え、
前記関節アームは、地面または構造の外面に接触するために前記フレームユニットの端部を越えて延びることができる、ロボット式無限軌道車。
【請求項１１】
ロボット式無限軌道車を表面の上で動作させる方法であって、
（ａ）第１のフレームおよび第２のフレームを提供するステップであって、各フレームが、前記表面と係合するための露出した領域を備える１つだけの無限軌道を有し、前記１つの無限軌道が、前記無限軌道の回転をもたらすために駆動源に連結されるステップと、
（ｂ）前記第１のフレームおよび第２のフレームの少なくとも１つの両側に配置された少なくとも２つの関節アームを提供するステップであって、１つのアームが前記第１のフレームと前記第２のフレームのそれぞれに取り付けられ、前記アームが少なくとも１つのディメンションで互いに対して、およびその対応するフレームに対して独立に可動であり、且つ推進するための表面との係合および係合解除が可能であり、前記関節アームは、地面または構造の外面に接触するために前記フレームの端部を越えて延びることができる、ステップと、
（ｃ）前記第１のフレームと前記第２のフレームの間に連結された多自由度の作動リンクアームを提供するステップと、
（ｄ）前記表面の上で前記ロボット式無限軌道車の姿勢および運動を制御するために、前記無限軌道の回転、前記関節アームの運動、および前記多自由度のリンクアームの作動を調整させるステップとを含む方法。
【請求項１２】
ステップ（ｄ）が、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームをタンク様構成に配置するステップを含み、その場合に前記第１のフレームおよび前記第２のフレームが横に並び、実質的に平行である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｄ）が、前記表面に接触し、それによって前記ロボット式無限軌道車にさらなる安定性および／またはトラクションをもたらすように、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームの端部を越えて同じ方向に延出するように前記関節アームを配置するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｄ）が、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームを列状の構成に配置するステップを含み、その場合に前記第１のフレームおよび前記第２のフレームが端部同士を整列されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｄ）が、前記表面に接触し、それによって前記ロボット式無限軌道車にさらなる安定性および／またはトラクションをもたらすように、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームの遠位端を越えて延出するように、前記関節アームを配置するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ｄ）が、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームを、外側が上がる構成で配置するステップを含み、その場合に前記第１のフレームおよび前記第２のフレームが、前記無限軌道の露出した部分が互いに向かい合い、上がる構造の両側の外側表面と接触して配置される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｄ）が、前記構造の前記外側表面に接触し、それによって前記ロボット式無限軌道車にさらなる安定性および／またはトラクションをもたらすように、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームの端部を越えて前記関節アームを配置するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ｄ）が、前記第１のフレームおよび前記第２のフレームを、内側が上がる構成で配置するステップを含み、その場合に前記第１のフレームおよび前記第２のフレームが、前記無限軌道の露出した部分が互いに反対を向き、上がる構造の対向する内側表面と接触して配置される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（ｄ）が、前記無限軌道の対応する露出部分と同じ側の、前記構造の内側表面に接触する位置に各フレームユニットの前記関節アームを配置し、それによって前記ロボット式無限軌道車にさらなる安定性および／またはトラクションをもたらすステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ステップ（ｄ）が、前記無限軌道の前記対応する露出部分と反対側の前記構造の前記内側表面に接触する位置に各フレームユニットの前記関節アームを配置し、それによって前記ロボット式無限軌道車にさらなる安定性および／またはトラクションをもたらすステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
ステップ（ｄ）が、
前記第１のフレームおよび前記第２のフレームのうちの１つの前記端部を越えて前方に延出するように、前記関節アームを配置するステップと、
尖った構成を形成するために、前記関節アームを内側に偏らせるステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、米国特許商標庁に２００６年１１月１３日に出願された「Ｔｒａｃｋｅｄ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃｒａｗｌｅｒ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａ  Ｍｏｖｅａｂｌｅ  Ａｒｍ」という題名の米国仮特許出願第６０／８５８,９１５号の優先権を主張し、その出願は、その全体が本明細書に参照によって組み込まれる。
【０００２】
本発明は、小型の無人地上ロボット車両に関する。より詳細には、本発明は、少なくとも１つの可動アームを有するロボット式無限軌道車（ｔｒａｃｋｅｄ  ｒｏｂｏｔｉｃ  ｃｒａｗｌｅｒ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
ロボット工学は研究の活発な領域であり、多くの異なるタイプのロボット車両がさまざまな仕事のために開発されてきた。たとえば無人飛行機は、軍事空中偵察において大きな成功を収めている。しかし、無人地上車両によって収められた成功は少なく、それは地上の環境は飛行の環境よりも移動がかなり困難であることが一因となっている。
【０００４】
無人地上車両は、機動力が試される場合に多くの困難に直面する。地形は、たとえば、緩く、移動する物質、障害、植生、幅および高さの制限された開口、段差などを含み、多様である可能性がある。１つの環境での動作に最適化された車両は、その他の環境では低い性能しか発揮できない。
【０００５】
車両の大きさに関連するトレードオフもある。大きな車両は、たとえば段差、下降、間隙などを含むいくつかの障害によりよく対処することができる。一方で、大きな車両は、容易に狭い通路をうまく通り抜けられず、またはパイプの内側を這って進むことができず、また植生によってより簡単に抑止されてしまう。大きな車両は、より容易に位置を突き止められる傾向にもあり、したがって離散的な偵察の用途にはあまり望ましくはない。対照的に、小さな車両はより離散的であるが、障害を克服することはより大きな進路誘導上の課題となる。
【０００６】
さまざまな機動性の構成が、困難な地形を移動するために適用されている。これらの選択肢には、脚、車輪、および軌道が含まれる。脚の付いたロボットは俊敏であるが、移動し、安定性を得るために複雑な制御機構を使用する。車輪付の車両は、高い機動性をもたらすことができるが、限られたトラクションしかもたらすことができず、安定性を得るために幅が必要になる。
【０００７】
装軌車が当分野で知られ、従来からタンク様式の構成で構成されている。装軌車はある種の環境において高い安定度を可能にすることができるが、装軌車は一般に、非常に小さな車両には限定された操作性しかもたらさない。さらに、よく知られている装軌車は、特に地形が狭く、経路が曲がりくねっている場合に多様な障害に対応することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、従来技術に固有の問題および欠陥を克服するのに役立つ、ロボット式無限軌道車を含む。ロボット式無限軌道車は、フレームユニットに回転可能に連結された無限軌道を有する少なくとも１つのフレームユニットを備え、無限軌道の少なくとも１つの表面が、フレームユニットを推進するための表面との係合を可能にするために露出されている。少なくとも１つのアームがフレームユニットに配置されている。アームは、フレームユニットに対して可動である。
【０００９】
本発明は、添付の図面とともに読めば、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより十分に明らかになる。これらの図面は本発明の例示の実施形態を示すに過ぎす、したがってそれらはその範囲を限定するとみなされないことが理解される。本明細書の図面に全体的に説明され、例示されるような本発明の構成要素は、多様な異なる構成で配置および設計できることが容易に理解されるであろう。それでも、本発明は添付の図面の使用によってさらに具体的かつ詳細に述べられ、説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の例示の実施形態によるロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図２】図１のロボット式無限軌道車の概略図である。
【図３】本発明の別の例示の実施形態によるロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図４】本発明の別の例示の実施形態によるロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図５】図４のロボット式無限軌道車の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による、間隙を渡る列の構成でのロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による、タンク構成でのロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態による、外側が上がる構成でのロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図９】図９（ａ）は本発明の一実施形態による、個別の内側を上がる構成でのロボット式無限軌道車の斜視図である。図９（ｂ）は本発明の一実施形態による、個別の内側を上がる構成でのロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は本発明の一実施形態による、さらなる個別の内側を上がる構成でのロボット式無限軌道車の斜視図である。図１０（ｂ）は本発明の一実施形態による、さらなる個別の内側を上がる構成でのロボット式無限軌道車の斜視図である。
【図１１】図１１（ａ）は本発明の一実施形態による、１組の階段を上がるロボット式無限軌道車の一連の動作の側面図である。図１１（ｂ）は本発明の一実施形態による、１組の階段を上がるロボット式無限軌道車の一連の動作の側面図である。図１１（ｃ）は本発明の一実施形態による、１組の階段を上がるロボット式無限軌道車の一連の動作の側面図である。図１１（ｄ）は本発明の一実施形態による、１組の階段を上がるロボット式無限軌道車の一連の動作の側面図である。図１１（ｅ）は本発明の一実施形態による、１組の階段を上がるロボット式無限軌道車の一連の動作の側面図である。図１１（ｆ）は本発明の一実施形態による、１組の階段を上がるロボット式無限軌道車の一連の動作の側面図である。図１１（ｇ）は本発明の一実施形態による、１組の階段を上がるロボット式無限軌道車の一連の動作の側面図である。
【図１２】本発明の別の実施形態によるロボット式無限軌道車である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の例示の実施形態の以下の詳細な説明は、本明細書の一部分を形成し、例として本発明を実施できる例示の実施形態がそこに示される添付の図面に参照を行う。これらの例示の実施形態は、当業者が本発明を実施可能にするために十分に詳しく説明されるが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その他の実施形態が実現でき、本発明に対してさまざまな変更を行うことができることを理解されたい。したがって、本発明の実施形態の以下のより詳細な説明は、特許請求の範囲に記載されるように、本発明の範囲を限定するために意図されるものではなく、本発明の特徴および特質を述べるため、本発明の最良の動作モードを明記するため、ならびに当業者が本発明を十分に実施できるようにするために、限定ではなく例示の目的のみのために示される。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【００１２】
本発明の以下の詳細な説明および例示の実施形態は、添付の図面を参照することによってもっともよく理解され、本発明の要素および特徴が全体を通して数字によって示される。
【００１３】
図１を参照すると、本発明の第１の例示の実施形態によるロボット式無限軌道車の図が示される。特に、図１は、無限軌道１４を有するフレームユニット１２を備えるロボット式無限軌道車１０を示す。所望であれば、２つ以上の無限軌道をフレームに含むことができる。無限軌道の少なくとも１つの表面１６が露出されて、フレームユニットを推進するための表面と係合可能になる。少なくとも２つの関節アーム１８ａ、１８ｂがフレームユニットの両側に取り付けられる。関節アームは、少なくとも１つのディメンション（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）で互いに独立に可動である。たとえば、関節アームは、共通の軸２０に装着でき、方向２２に回転運動をもたらす。したがって、各関節アームはフレームユニットの側面に平行な平面で可動である。言い換えれば、関節アームはフレームユニットの無限軌道の回転軸に垂直な平面で可動である。フレームユニットは、無限軌道の内側表面によって定義される周囲の内側に実質的に囲むことができ、小さな輪郭を維持するのに役立つ。当然のことながら、フレームの複数の部分が側方に延出して、ロボット式無限軌道車の接合部またはその他の特徴に連結できることが理解されよう。下記にさらに説明されるように、関節アームのさまざまなその他の配置が使用できる。
【００１４】
関節アームは、ロボット式無限軌道車１０の推進を補助するために使用できる。関節アームは、たとえばフレームユニットの前端を障害物の上に持ち上げるのを助けるために、フレームユニットの前端を越えて延出する位置に回転できる。関節アームは、（たとえば点線１８’によって示されるような）収容位置に回転することもでき、そこでアームは実質的に無限軌道の内側表面２１によって画定された周囲内に実質的に収容される。
【００１５】
したがって、アームが収容されたときに小さな輪郭が得られ、狭い通路を通り抜け、植生の障害物を通過し、目立たない概観を維持する、ロボット式無限軌道車の能力が向上する。さまざまなその他の動作モードが、下記にさらに詳細に説明される。
【００１６】
図２に概略の形式で示されるように、ロボット式無限軌道車１０は無限軌道１４に連結された軌道駆動ユニット２４、およびそれぞれ関節アーム１８ａ、１８ｂに連結された１つまたは複数のアーム駆動ユニット２６ａ、２６ｂを備えることができる。軌道駆動ユニットは、たとえば移動の方向（前方向または逆方向）および速度を制御するなど、無限軌道の運動を制御できる。アーム駆動ユニットは、関節アームの運動を制御できる。ロボット式無限軌道車の推進は、下記にさらに詳細に論じられるように、無限軌道および関節アームの協調運動を含むことができる。
【００１７】
ロボット式無限軌道車は、本発明の別の実施形態による、図３に示されるような複数のフレームユニットも含むことができる。ロボット式無限軌道車３０は、列状の配置での一連の構成で連結された複数のフレームユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備える。各フレームユニットは、上述したように無限軌道１４ａ、１４ｂ、１４ｃを備える。フレームユニットは、接合部３２によって連結される。たとえば、接合部は受動接合部または作動接合部（ａｃｔｕａｔｅｄ  ｊｏｉｎｔ）であることができる。作動接合部は、下記にさらに詳細に論じられる。
【００１８】
フレーム１２のうちの１つまたは複数は、少なくとも１つの関節アーム１８を備えることができる。たとえば、１つのアーム付フレームユニットが関節アームを有し、他のフレームがアームのないものであることができる。別の例として、各フレームユニットが１つまたは複数のアームを有することができる。別の例として、列内の最初と最後のフレームユニットがアームを有することができ、中間のユニットがアームのないものであることができる。関節アームは、たとえば前部付近、後部付近、または中央付近を含むさまざまな位置でフレームに連結できる。１つの特に有用な実施形態は、関節アームがフレームユニットの一方の端部の付近（たとえば前部）に配置され、接合部３２がフレームユニットの他方の端部（たとえば後部）付近に連結される場合である。
【００１９】
３つのフレームユニットが示されるが、追加の接合部を使用してより多くのユニットを共に連結して、より長い列にすることができる。下記にさらに説明されるように、一列に連結された２つまたは複数のフレームユニットを使用して、改善された機動力および俊敏性を得ることができる。
【００２０】
本発明の別の実施形態による１つの特定の例示のロボット式無限軌道が、図４に示される。ロボット式無限軌道車４０は、第１のフレームユニット１２ａおよび第２のフレームユニット１２ｂを備え、フレームユニットが上述のように無限軌道１４ａ、１４ｂを有する。関節アーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが各フレームユニットに対向した対で配置される。第１のフレームユニットおよび第２のフレームユニットは作動リンク（ａｃｔｕａｔｅｄ  ｌｉｎｋａｇｅ）３４によって連結されている。作動リンクは、少なくとも１つの軸を中心とした制御可能な曲げを提供する。たとえば、作動リンクはここに示されるように７つの異なる軸を中心とした曲げを提供する接合部を備えることができる。２つの接合部がヨー軸４２を中心とした曲げを提供し、２つの接合部がピッチ軸４４を中心とした曲げを提供し、２つの接合部がロール軸４６を中心とした回転を提供し、１つの追加の曲げ接合部４８が含まれる。この特定の接合部の配置は、ロボット式無限軌道車がとることができる姿勢においてかなりの可撓性を提供する。たとえば、２００６年１１月１３日に出願され、参照によって本明細書に組み込まれる、本願の権利者が所有する「Ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃｒａｗｌｅｒ」という名称の米国仮特許出願第６０／８５８，９１７号は、接合部のこの特定の配置によって可能になるさまざまな姿勢および運動の動きを記載している。
【００２１】
図５に概略の形式で示されるように、ロボット式無限軌道車４０は、それぞれ無限軌道１４ａ、１４ｂに連結された軌道駆動ユニット２４ａ、２４ｂを備える。アーム駆動ユニット２６ａ、２６ｂも備えられる。各アーム駆動ユニット２６ａ、２６ｂはそれぞれ、一対のアーム１８ａ、１８ｂ、および１８ｃ、１８ｄを制御するが、その代わりに各アームに対して個別の駆動ユニットを設けることもできる。駆動制御システム３６が駆動ユニットに接続されて、ロボット式無限軌道車の推進を提供するために無限軌道およびアームの運動を調和する。作動リンク３４は、ロボット式無限軌道車の運動および姿勢を調和させるために駆動制御システムにも接続できる。
【００２２】
ロボット式無限軌道車に関して、さまざまな動作モードおよび姿勢が可能である。次に図４に示される構成を参照して、例を提供するが、本明細書に開示された他の構成も下記に説明される動作モードのうちのいくつかまたは全てが可能であることを理解されたい。
【００２３】
第１の姿勢が本明細書で「列」構成と呼ばれ、その場合に第１のフレーム１２ａおよび第２のフレーム１２ｂが図６に示されるように一直線に配置される。フレームは、一直線上に整列することができるが、それは必須ではない。列構成は、小さな輪郭をもたらし、狭い通路および開口（たとえばトンネル６０など）を通過できるようになる。ロボット式無限軌道車は、無限軌道１４ａ、１４ｂを同じ相対的な方向に移動するように駆動することによって、前方向および逆方向に移動できる。任意で、一方の無限軌道を駆動でき、他方の無限軌道が受動モードのままにされる。
【００２４】
アーム１８は、たとえば図６に示されるように、表面に接触し、ロボット式無限軌道車４０に追加の長さを提供するために、フレームの端部を越えて延出するように配備することができる。追加された長さはまた、さらなる安定性をもたらす。これにより、ロボット式無限軌道車が間隙および穴（たとえばキャニヨン６２などの）を渡る能力が向上する。
【００２５】
ロボット式無限軌道車４０の回転は、さまざまな様式で行うことができる。１つのモードでは、作動リンク３４は、第１のフレーム１２ａと第２のフレーム１２ｂに角度を形成するために動作できる。別のモードでは、１つまたは複数のアーム１８が延出して表面を掘削し、駆動が無限軌道１４に加えられると、１つまたは複数のフレームが周囲にトルクを与える偏心の抵抗の点（または複数の点）を提供する。別のモードでは、作動リンクの１つまたは複数のアーム、および軌道の動作は、回転を行うために調整できる。
【００２６】
第２の姿勢が本明細書で「タンク」構成と呼ばれ、その場合に第１のフレーム１２ａおよび第２のフレーム１２ｂが図７に示されるように横に並んで配置される。フレームは、平行であってもよいが、それは必須ではない。タンク構成は、たとえば険しい坂を移動する場合にロボット式無限軌道車４０に側方の安定性をもたらす。ロボット式無限軌道車は、無限軌道１４ａ、１４ｂを同じ相対方向に駆動することによって前方向および逆方向に移動でき、無限軌道を反対方向に駆動することによって旋回される。一般に、タンク様構成でロボット式無限軌道車を移動させることは、無限軌道に（反対方向を含む）異なる駆動速度を加えることを伴う可能性がある。列構成に対して、無限軌道のうちの１つの方向の向きが逆になることに留意されたい。タンク構成では、アーム１８は、さらなる安定性および／またはトラクションをもたらすために、延出して表面に接触することができる。
【００２７】
ロボット式無限軌道車は外側が上がる構成で、構造の外側が上がるように構成することもできる。図８に示されるように、ロボット式無限軌道車４０は、無限軌道１４の露出部分７２、７４が互いに向かい合い、構造の両側の外側表面７６、７８に接触するように、構造７０の周りに巻きつけられる。アーム１８は、さらなる安定性および／またはトラクションをもたらすために、フレーム１２の端部を越えて延出し、構造の外側表面に接触することができる。たとえば、アームは、ロボット式無限軌道車を構造に中心を合わせて保持するのに役立つことができる。
【００２８】
無限軌道は、構造を上下して移動させるようにロボット式無限軌道車を駆動できる。この外側が上がる構成で、たとえばポールを含む多くの異なる構造的なジオメトリを上げることができる。
【００２９】
ロボット式無限軌道車は、構造の内側が上がるように構成することもできる。図９（ａ）および９（ｂ）は、２つの異なる内側が上がる構成を示す。１つの内側が上がる構成では、ロボット式無限軌道車４０は、無限軌道の露出部分７２、７４が互いに反対を向き、構造７０の両側の内側表面８０、８２と接触するように構成される。アームは、構造の内側表面と接触するために、フレームの端部を越えて延出できる。アームは、図９（ａ）および９（ｂ）に示されるように、その対応する無限軌道と同じ内側表面に接触するように配置できる。あるいは、アームは図１０（ａ）の別の姿勢に示されるように、反対の内側表面に接触するように配置できる。図１０（ｂ）に示されるように別の代替として、無限軌道は１つの内側表面８０と接触して同じ方向に面することができ、アームは反対の内側表面８２に接触できる。さまざまな姿勢で、アームは無限軌道と内側表面の間の力を増加させるのに役立つことができ、無限軌道のトラクションを増加させる。内側が上がる構成は、パイプ、煙突、ウォールインテリアなどを上がるのに役立つことができる。
【００３０】
さまざまな関節運動が同様に、ロボット式無限軌道車に関して可能である。たとえば、図１１（ａ）〜１１（ｉ）は、ロボット式無限軌道車４０が１組の階段８６を上っていることを示す、一連の図解の側面図を提供する。ロボット式無限軌道車は、図１１（ａ）に示されるように、それがまだその姿勢になっていない場合に列構成になる。次いでロボット式無限軌道車は、前方アームが図１１ｂに示されるように第１のフレームの前に延出する位置にアームを回転させる。次いで前方アームは、図１１ｃに示されるように、最初の段を乗り越えるために、さらに回転され、第１のフレームの前部を持ち上げる。後方アームは、さらなる安定性および／またはトラクションをもたらすために、回転してロボット式無限軌道車の背後の表面に接触することができる。次いで軌道は、図１１（ｄ）に示されるように、第１の段の上でロボット式無限軌道車を前方に移動させるために、前方に駆動できる。次の段を上がるために、回転のシーケンスが前部のアームに関して繰り返される。後方アームは、図１１（ｅ）〜１１（ｇ）に示されるように、第２のフレームを持ち上げるのを助けるために使用することもできる。一般に、アームは、フレームユニットの上にある間はその遠位端が移動の方向に回転し、フレームユニットの下にある間は遠位端が移動の方向と反対に回転するように回転する。この動きは、アームが障害物を乗り越え、トラクションを増大させ、フレームユニットを障害物の上に持ち上げるのを助ける。したがって、アーム駆動ユニットがフレームユニットの重量を持ち上げるのに十分なトルクを有すると有効である。その代わりに、作動リンク３４が、第２のフレームユニットによって支持されながら、第１のフレームユニットのフレームを持ち上げるのに十分なトルクを提供できる。１組の階段を上がるために使用されるのと同様の動きが、壁の穴に入るためにロボット式無限軌道車に関して使用できることが理解されよう。関節運動のさまざまなその他の組合せが、誘導される階段（またはその他の障害物）のディメンションに応じて有用であることを証明できる。本発明の実施形態で使用できるさらなる動作モードが、「Ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃｒａｗｌｅｒ」という名称の上述の出願に説明される。
【００３１】
前述の議論は全体的に、関節アームの比較的単純な構成に注目したが、より複雑な配置が同様に使用できる。たとえば、関節アームは、複数の関節接合部を含むことができる。たとえば、作動リンクにおいて使用されるのと同様の接合部を関節アームで使用することもできる。工具、カメラなどのさまざまな付属器を関節アームに固定することもできる。たとえば、図１２は、本発明の別の実施形態によるロボット式無限軌道車５０を示す。ロボット式無限軌道車はそれぞれ軌道１４ａ、１４ｂを有するフレーム１２ａ、１２ｂを備える。接合部５６ａおよび５６ｂによって共に連結された下方セグメント５２ａ、５２ｂ、および上方セグメント５４ａ、５４ｂを有する接合されたアームがフレームに連結される。それぞれの接合されたアームは、カメラ６０ａ、６０ｂを備える。各アームの遠位端に、鋸歯状の刃先６２ａ、６２ｂが固定される。
【００３２】
接合されたアームは、多くの目的に使用できる。１つの目的はカメラ６０ａ、６０ｂの支持である。下方セグメント５２ａ、５２ｂは、（たとえばよりよい視界をもたらすために高さを増加し、またはより低い輪郭をもたらすために高さを減少させるために）、カメラを上げまたは下げるように回転できる。上方セグメント５４ａ、５４ｂは、たとえば上記に論じたように、推進を補助するために回転できる。鋸歯状の刃先６２ａ、６２ｂは、たとえば上記に論じたように階段を上がる場合にトラクションをもたらすのに役立つことができる。
【００３３】
カメラは、誘導を補助するために使用できる。たとえば、前方のカメラ６０ａは、主に環境を精査するために使用でき、後方のカメラ６０ｂは制御の目的でロボット式無限軌道車の姿勢を観測するために使用できる。
【００３４】
もちろん、たとえばライト、クランプ、グリッパ、マニピュレータ、カッタ、ドリル、材料採取器、センサなどを含むその他のさまざまな工具がアームの端部に固定できる。たとえば、レーダ、ライダ、温度センサ、化学センサ、力センサ、運動検出器、マイクロフォン、アンテナなどを含むさまざまなセンサが使用できる。
【００３５】
別の実施形態では、２つの自由度における運動をもたらすアームが使用できる。第１の自由度は、たとえば上述したようにフレームへの取付点に対して正接する平面においての回転運動であることができる。第２の自由度は、平面に垂直な側方の運動であることができる。たとえば、側方の運動をもたらすために、制御可能なコンプライアンスを有する構造または接合部を有するアームが使用できる。制御可能なコンプライアンスは、アームにバネ付勢を与えることによって得られ、その場合に、バネ定数がアクチュエータによって動作の間に変更できる。
【００３６】
アームを側方に動かすことによって、さまざまな追加の動作モードが可能である。たとえば、アームは尖った配置を形成するために、内側に偏らされ、ロボット式無限軌道車の前に延出できる。この姿勢は、ロボット式無限軌道車が密度の高い植生などの障害物を通過するのを補助できる。
【００３７】
別の例として、アームは、たとえば外側が上がる構成で凸の外側表面の上を把持する場合に、トラクションを増加させるために、互いに向かって内側に偏らせることができる。アームは、たとえば内側が上がる構成で凹に湾曲した内側表面の上にトラクションをもたらす場合に、外側に偏らせることもできる。別の例として、アームはアウトリガを形成するために外側に偏らせることもでき、ロボット式無限軌道車にさらなる安定性をもたらす。
【００３８】
ある程度まとめ、反復すると、本発明の実施形態によるロボット式無限軌道車は、さまざまな用途および環境において配備できる。たとえば、限定としてではないが、用途には捜索救難、軍事作戦、および生産工程を含むことができる。ロボット式無限軌道車は、不安定な建築物、軍事衝突状態、および化学的汚染、生物学的汚染、または核汚染された環境などの危険な環境に人間を曝す必要をなくすのに役立つことができる。ロボット式無限軌道車の構成上の柔軟性により、多数の動作モードが提供できる。たとえば、タンク様構成での運動は高い安定性をもたらすことができる。列様の構成での運動は、狭い経路またはパイプを通るアクセス、および間隙の橋渡しを可能にすることができる。構造（たとえばポール）の外側が上がること、および構造（たとえば煙突）の内側が上がることも可能である。階段を上がることも例示されている。
【００３９】
前述の詳細な説明は、特定の例示の実施形態を参照して本発明を説明する。しかし、添付の特許請求の範囲に明記したように本発明の範囲から逸脱せずにさまざまな修正および変形を行うことが可能であることが理解されよう。詳細な説明および添付の図面は、限定するものではなく例示のものにすぎないとみなされ、全てのそのような修正または変更は、もしあれば、本明細書に説明および明記されるように本発明の範囲内に収まることが意図される。
【００４０】
より具体的には、本発明の例示の実施形態を本明細書に説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、前述の詳細な説明に基づいて当業者によって理解されるような修正、省略、組合せ（たとえばさまざまな実施形態の間の態様の）、改造、および／または改変を有する任意および全ての実施形態を含む。特許請求の範囲における限定は、特許請求の範囲で使用された言語に基づいて広く解釈され、前述の詳細な説明で、または出願手続中に説明された例に限定されず、その例は排他的でないと解釈される。たとえば、本開示において、用語「好ましくは」は非排他的であり、「好ましいが、それには限定されない」を意味することが意図される。任意の方法または製法のクレームに列挙された任意のステップは、任意の順で実行でき、特許請求の範囲に表された順に限定されない。したがって、本発明の範囲は、上記に与えられた説明および例によってではなく、添付の特許請求の範囲およびその法的な等価物によってのみ決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１１（ｃ）】
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【図１１（ｄ）】
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【図１１（ｅ）】
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【図１１（ｆ）】
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【図１１（ｇ）】
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【図１２】
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