(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置を支持するためのトラックと；
結合ギアを有する多数のソーラー表面のうちの第１のソーラー表面と；
結合ギアを有する前記多数のソーラー表面のうちの第２のソーラー表面と；
前記トラックの第１の位置に近接しておりおよび前記第１のソーラー表面の配向を調節可能である第１の支持構造、ならびに前記トラックの第２の位置に近接しておりおよび前記第２のソーラー表面の配向を調節可能である第２の支持構造であって、各支持構造は、
対応するソーラー表面および第１の入力ギアに結合されるシャフトであって、前記第１の入力ギアは、第１の入力を受けて前記ソーラー表面を第１の方向に回転させるように構成されており、前記シャフトおよび前記ソーラー表面の前記結合は、前記ソーラー表面が第２の方向に回転するように構成されている、と、
前記シャフトを封入しおよび第２の入力ギアおよび出力ギアに結合された外部構造であって、前記出力ギアは前記ソーラー表面の結合ギアと係合するように構成され、前記第２の入力ギアは第２の入力を受けて前記ソーラー表面を前記第２の方向に回転させるように構成されている、と、を有する、と；
ロボットを前記トラックに沿って位置付けるように構成された駆動システムを含むロボットであって、前記ロボットは、前記ロボットが前記トラックの前記第１の位置の近くに位置付けられたときに前記第１の支持構造の入力ギアと係合して前記第１のソーラー表面の配向を変更し、および前記ロボットが前記トラックの前記第２の位置の近くに位置付けられたときに前記第２の支持構造の入力ギアと係合して前記第２のソーラー表面の配向を変更するように構成されている、と、
を備えることを特徴とする多数のソーラー表面を制御するためのシステム。
【請求項２】
前記ロボットは：
前記トラック上の前記ロボットの位置を確認するように構成された位置検出装置と；
前記支持構造の前記入力ギアと相互作用するように配置される、モジュールと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記モジュールは、力学的界面を使用する前記入力ギアと相互作用することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記モジュールは、前記ロボットが前記第１の位置の近くに位置付けられたときに前記第１の支持構造の前記入力ギアと結合して前記第１のソーラー表面の配向を変更させることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記モジュールは、前記ロボットが第２の位置の近くに位置付けられたときに前記第２の支持構造の前記入力ギアと結合して前記第２のソーラー表面の配向を変更させることを特徴とする請求項４に記載のシステム。 
【請求項６】
前記モジュールは、前記第１の支持構造の前記入力ギアと係合するように構成された電磁気界面を含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記モジュールは、前記第１の支持構造の前記入力ギアのうちの１つの第２の電磁石装置と係合するように構成される少なくとも１つの第１の電磁石装置を含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の電磁石装置は、前記第２の電磁石装置を移動させて、前記第１のソーラー表面の配向を変更させることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の支持構造は、前記ロボットが前記第１の位置にないときに前記第１のソーラー表面の移動に抵抗するように構成された制動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ロボットは、前記トラック内に位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記トラックはカバーを含み、ここで、前記カバーおよびトラックは封入路を形成し、前記ロボットは、前記封入路に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ロボットは、前記第１の位置の近くに位置付けられたときに前記第１のソーラー表面の当初の配向を検出する校正センサを含み、前記ロボットは、前記当初の配向に基づいて、前記第１の支持構造の前記入力ギアと係合して前記第１のソーラー表面の配向を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ロボットは、内部電力貯蔵装置に電力を蓄えるように構成された電力充電界面を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
第２のロボットをさらに含み、ここで、前記ロボットおよび前記第２のロボットは、無線通信システムを使用して通信していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
トラックと；
結合機構を有する多数のソーラー表面のうちの第１のソーラー表面と；
結合機構を有する前記多数のソーラー表面のうちの第２のソーラー表面と；
前記トラックの第１の位置に近接しておりおよび前記第１のソーラー表面の配向を調節可能である第１の支持構造、ならびに前記トラックの第２の位置に近接しておりおよび前記第２のソーラー表面の配向を調節可能である第２の支持構造であって、各支持構造は、
対応するソーラー表面および第１の入力機構に結合されるシャフトであって、前記第１の入力機構は、第１の入力を受けて前記ソーラー表面を第１の方向に回転させるように構成されており、前記シャフトおよび前記ソーラー表面の前記結合は、前記ソーラー表面が第２の方向に回転するように構成されている、と、
前記シャフトを封入しおよび第２の入力機構および出力機構に結合された外部構造であって、前記出力機構は前記ソーラー表面の結合機構と係合するように構成され、前記第２の入力機構は第２の入力を受けて前記ソーラー表面を前記第２の方向に回転させるように構成されている、と、を有する、と；
ロボットを前記トラックに沿って位置付けるように構成された駆動システムを含むロボットであって、前記ロボットは、前記ロボットが前記トラックの前記第１の位置の近くに位置付けられたときに前記第１の支持構造の入力機構と係合して前記第１のソーラー表面の配向を変更し、および前記ロボットが前記トラックの前記第２の位置の近くに位置付けられたときに前記第２の支持構造の入力機構と係合して前記第２のソーラー表面の配向を変更するように構成されている、と、
を備えることを特徴とする多数のソーラー表面を制御するためのシステム。
【請求項１６】
前記ロボットは：
前記トラック上の前記ロボットの位置を確認するように構成された位置検出装置と；
前記支持構造の前記入力機構と相互作用するように配置される、モジュールと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記モジュールは、力学的界面を使用する前記入力機構と相互作用することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記モジュールは、電磁気界面を使用する前記入力機構と相互作用することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ロボットは、前記第２の位置の近くに位置付けられたときに前記第２のソーラー表面の当初の配向を検出する校正センサを含み、前記ロボットは、前記当初の配向に基づいて、前記第２の支持構造の前記入力ギアと係合して前記第２のソーラー表面の配向を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ロボットは、前記第１の支持構造の前記第１の入力ギアおよび前記第２の支持構造の前記第２の入力ギアと自律的に係合することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ロボットは、前記第１の支持構造の前記第１の入力機構および前記第２の支持構造の前記第２の入力機構と自律的に係合することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照によってその全体が本願に組み込まれる２０１０年５月２８日に出願された米国仮出願第６１／３４９，６９７号および２０１０年７月１５日に出願された米国仮出願第６１／３６４，７２９号および２０１０年１２月３日に出願された米国仮出願第６１／４１９，６８５号の全てに基づく優先権を主張する。
【０００２】
本願発明は、太陽追尾装置および校正装置、ならびに、特に、太陽との配向を維持するために恒常的な再配置を必要とする集中型太陽光発電追尾システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽エネルギーの値段を低減させようとして、正確に再配置し自由度２で表面を校正するための費用を削減することに関し、多くの開発が行われてきた。集中型太陽熱システムにおいて、ヘリオスタットのアレイ（arrays）は、二重軸再配置機構を利用して、ヘリオスタットのミラーの法線ベクトルを現在の太陽の位置と目標との間の角度を二等分するようにさせることによって、太陽光を中枢塔に対して方向転換する。中枢塔から発生した熱は、次いで、産業上の利用のための蒸気または電力系統（utility grid）のための電力を発生させるために使用されることができる。
【０００４】
集中型太陽光発電（ＣＰＶ） システムは、ＣＰＶの表面に対して垂直なベクトルが太陽位置ベクトルと合致する位置に達するために、二重軸機構を活用する。ＣＰＶ表面が太陽に配向するとき、内部光学系は、小型の高効率な太陽電池に太陽光を集中させることができる。
【０００５】
また、二重軸位置調整システムは、太陽追尾によって平板太陽電池（ＰＶ）システムにさらなる電力を発生させることを可能にする。傾斜が固定されたシステムと比べて、二重軸ＰＶシステムは、年率ベースで３５〜４０％ほど、より多くのエネルギーを生成する。このエネルギー生産率の増加は魅力的に見えるかもしれないが、全システムの資本および維持費を４０〜５０％増加させるため、今日の技術は二軸太陽追尾の価値を低く評価する。
【０００６】
個々の表面を制御し校正することの問題に対する従来の解決策は、３つのカテゴリー：能動的な個々の作動、モジュールまたはミラーのグループ化、および受動制御のうちの１つに分類される。能動的な個々の作動モデルにおいて、各二重軸システムは、各表面を制御および校正するために、２つのモーター、マイクロプロセッサ、バックアップ電源、フィールド配線、および電子システムを必要とする。さらに、全ての構成要素は、２０年以上の寿命がなければならず、システムは、厳しい設置環境から遮断される必要がある。個々の表面を制御する固定費を分散（spread out）させようとして、個々の作動のパラダイムにおいて、従来の技術者は、１５０平方メートル（ｍ2）のヘリオスタット、および２２５平方メートルのＰＶ／ＣＰＶトラッカーを建設することを考えている。このサイズでは制御費用は低減されるが、大型トラッカーは、鋼鉄の増加、および基礎および据付の要件に悩まされる。
【０００７】
別の取り組みでは、多数の表面をケーブルまたは機械的リンク機構と一緒にグループ化することによって固定制御の費用問題を解決しようとしている。これは、モーター作動費用を有効に分散させるが、同時に、整地に関する厳しい要求をつきつけ、設置工程を非常に複雑にし、および機械的リンク機構の必要とされる剛性のために鋼鉄の費用の増加を招く。一定の地盤設定、ならびに製造および設置の不完全性に起因して、ヘリオスタットシステムおよびＣＰＶシステムは、システムの複雑性および維持費を増加させる個々の調整を必要とする。
【０００８】
太陽を追跡するために水力学流体、バイメタル板、または生物触発性材料（bio-inspired materials）を利用する受動システムは、平板太陽電池用途に限定されており、個々に作動されるシステムまたは連動されるシステムと比較されるときに低い働きをする。さらに、これらのシステムは、エネルギー収量および土地被覆比に関するソーラー領域を最適化するバックトラック法によるアルゴリズムを実行することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
いくつかの実施形態の一般的な目的は、個々のマイクロプロセッサ、方位角駆動、高度駆動、中央制御システム、またはバックアップ電源無しに、正確に制御し自由度２で表面を校正することができる低費用の太陽追尾システムを提供することである。これらの構成要素は、調節可能な配向性、および多数の列（１００以上）の個々のミラー、ＣＰＶモジュール、または平板太陽電池パネルを自動的に調節する単一のロボット制御装置を備える機械的位置ロック機構によって、再配置される。
【００１０】
いくつかの実施形態の第２の一般的な目的は、本装置がミラー、ＣＰＶモジュール、または太陽電池パネルの正確な配向を決定し、フィールドの配置、既知のターゲット、および／または現在の太陽の位置に従ってそれを調整することができるように、校正センサーシステムとロボット制御装置を結合することによって、個々のソーラー校正センサーの必要性を無くすことである。
【００１１】
いくつかの実施形態の第３の一般的な目的は、ロボット制御装置がそれを再位置調整しないときに、機械的位置ロック機構の位置を固定することである。その最低水準の複雑性において、機械的位置ロック機構は、単一の変形可能なリンク機構または摩擦の高いジョイントで構成される。
【００１２】
いくつかの実施形態の第４の一般的な目的は、２つの入力軸の回転再位置調整を２度の表面自由度に変換するために、機械的位置ロック機構におけるギアまたはギア列システムを利用することである。表面の配向は、外部制動システムの使用によって、またはギアまたはギア列システムを逆駆動されることができないように設計することによって、固定されることができる。
【００１３】
いくつかの実施形態の第５の一般的な目的は、正確に制御された表面を支持する力学的界面に直接的に接触するロボット制御装置の必要性を取り除く磁気界面または電磁気界面を使用して、個々の機械的位置ロック機構を調節することである。
【００１４】
いくつかの実施形態の第６の一般的な目的は、位置ロック機構の列をあらかじめ組み立てることによって、および設置するフィールドの水準測量する必要性を取り除くためのポール土台を使用することによって、設置の費用および複雑性を実質的に低減させることである。
【００１５】
いくつかの実施形態の第７の一般的な目的は、充電機構と併せて搭載エネルギー貯蔵システムを利用するロボット制御装置に電力を供給することである。
【００１６】
いくつかの実施形態の第８の一般的な目的は、搭載エネルギー貯蔵システムの必要性を取り除く帯電レール（electrified rail）または繋留ワイヤシステムを利用するロボット制御装置に電力を提供することである。
【００１７】
いくつかの実施形態の第９の目的は、このヘリオスタット再配置システムを、太陽熱電力のための中央レシーバー、中央太陽電池レシーバー、水脱塩および工業用蒸気用途のための中央レシーバーと併せて、またはＣＰＶモジュールまたはＰＶパネルを効率的に追跡するために利用することである。 
【課題を解決するための手段】
【００１８】
多数のソーラー表面を制御するためのシステムは、支持梁またはトラック；第１の支持構造の第１端に結合される多数のソーラー表面のうちの第１のソーラー表面（ここで、該第１の支持構造の第２端はトラック梁の第１の位置に結合されており、該第１の支持構造は第１の位置のロック機構を含む）；第２の支持構造の第１端に結合された多数のソーラー表面のうちの第２のソーラー表面（ここで、該第２の支持構造の第２端はトラックの第２の位置に結合されており、該第２の支持構造は第２の位置のロック機構を含む）；およびロボット制御装置、を備え、トラック上の前記ロボット制御装置の位置調整のための駆動システムを含み、該ロボット制御装置がトラックの該第１の位置に近接して位置付けられたときに第１のソーラー表面の方向を変更し、ロボット制御装置が該トラックの第２の位置に近接して位置付けられたときに第２のソーラー表面の方向を変更する。
【００１９】
本発明のこれらの一般的な目的の列挙は網羅的ではなく、および本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００２０】
本明細書に記載される特徴および利点は、包括的ではなく、および、特に、図面および明細書を考慮して、多くのさらなる特徴および利点は当業者にとって明らかであろう。さらに、明細書に使用される言葉は、主に読みやすさおよび教育的目的のために選択されており、本発明の主題の輪郭を描きまたは境界線を引くために選択されているものではないことに注目すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を作動させることができる環境を説明する図である。
【図２】１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構を有する太陽電池（ＰＶ）表面を説明する図である。
【図３】１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構をより詳細に説明する図である。
【図４】１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構を説明する分解図である。
【図５】１つの実施形態に従う支持梁に取り付けられる機械的位置ロックシステムの図である。
【図６】１つの実施形態に従う支持梁グラウンド搭載システムの図である。
【図７】１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構と相互作用する二次的なギア列システムの図である。
【図８】機械的位置ロック機構と相互作用する二次的なギア列システムの別の実施形態の図である。
【図９】作動した制動機構を利用する二次的なギア列システムの別の実施形態の図である。
【図１０】１つの実施形態に従う電磁気界面の図である。
【図１１】１つの実施形態に従う充電システムに基づく接触を介してロボット制御装置に電力を供給するシステムの図である。
【図１２】１つの実施形態に従う帯電レールを介してロボット制御装置に電力を供給するシステムの図である。
【図１３】１つの実施形態に従うロボット制御装置の図である。
【図１４】１つの実施形態に従う、その上部筐体が取り除かれたロボット制御装置のより詳細な図である。
【図１５】１つの実施形態に従うロボット制御装置の電磁気界面システムのより詳細な図である。
【図１６】１つの実施形態に従う力学的界面を使用する各位置ロック機構を校正および／または調節するロボット制御装置の図である。
【図１７】１つの実施形態に従う２つの電磁気界面を使用する各位置ロック機構を校正および／または調節するロボット制御装置の図である。
【図１８】１つの実施形態に従うロボット制御装置の図である。
【図１９】１つの実施形態に従う機械的調節界面を利用するロボット制御装置の図である。
【図２０】１つの実施形態に従う２つの電磁気調節界面を利用するロボット制御装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図は、本発明のさまざまな実施形態を例示のみを目的として示す。当業者には、本明細書において説明される構造および方法の代替的な実施形態を、本明細書に記載される発明の本質から逸脱することなく採用してもよいことが、以下の考察から容易に認識されるであろう。
【００２３】
ここで、本発明の好ましい実施形態を図を参照して説明し、図中、同様の参照番号は同一の要素または機能的に類似する要素を示す。
【００２４】
「１つの実施形態」または「実施形態」という明細書の記載は、実施形態に関係して記載される特定の機構、構造、または特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。明細書のさまざまな場所に現れる「１つの実施形態において」または「実施形態において」という表現は、必ずしも全てが同一の実施形態を参照しているのではない。
【００２５】
以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに基づく動作のアルゴリズムおよび象徴的な表現の観点で示される。これらのアルゴリズムに関する記載および表現は、データ処理の技術分野における当業者によって、彼らの仕事の実質を技術分野の他の者に効率よく伝えるために使用される手段である。アルゴリズムは、本明細書において、および一般的に、所望の結果をもたらす工程（指令）の自己無撞着シーケンスであると考えられる。工程は、物理量の物理的処置を必要とする工程である。必ずではないが大抵は、これらの量は、貯蔵、伝達、結合、比較、および別の方法で操作されることができる電気的、磁気的、または光学的な信号の形態をとる。主に共通使用の理由のために、時にはこれらの信号をビット、値、要素、記号、文字、期間、数として言及することが都合がよい。さらに、一般性を喪失することなく物理的処置または物理量の変換、あるいは物理量をモジュールとして表すことまたは装置を符号化することを必要とする工程の特定の配列に言及することも時には都合がよい。
【００２６】
しかしながら、これらの用語および同様の用語のすべては、適当な物理量を伴うべきものであり、単にこれらの量に適用される便利なラベルであるに過ぎない。別の方法で具体的に記載されない限りは、以下の記載から明らかなように、説明全体を通して、「処理」または「演算」または「計算」または「決定」または「表示」等のような用語を用いる考察は、コンピュータシステムのメモリまたはレジスタまたは他のそのような情報ストーレージ、伝達装置または表示装置内で物理（電子)量として表されるデータを操作および変換するコンピュータシステムまたは同様の電子演算装置（例えば特定の演算機）の動作および処理を言う。
【００２７】
本発明の特定の態様は、アルゴリズムの形態で本明細書に記載される処理工程および指令を含む。本発明の処理工程および指令は、ソフトウェア、ファームウェアまたはハードウェア内に具現化されることができ、ソフトウェア内に具現化されるときは、ダウンロードされて、多様なオペレーティングシステムによって使用される異なるプラットフォームに与えられえ、そこから操作されてもよいことに注目すべきである。また、本発明は、演算システムによって実行されるコンピュータプログラム製品内に存在することができる。
【００２８】
また、本発明は、本明細書内の操作を行うための装置に関する。この装置は、例えば特定のコンピュータを目的として特別に構成されていてもよく、または、コンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に作動されまたは再構成される汎用のコンピュータを含んでいてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、それに限定されるものではないが、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスクを含む任意のタイプのディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または電子指令を記憶するのに適しておりそれぞれコンピュータシステムバスに結合された任意のタイプの媒体を含むコンピュータ可読記憶媒体内に記憶されていてもよい。メモリは、情報／データ／プログラムを記憶することができる上述のデバイスおよび／または他のデバイスのうちの任意のものを含むことができる。さらに、本明細書において言及されるコンピュータは、シングルプロセッサを含んでいてもよく、または計算能力の増大のために設計されたマルチプロセッサを採用するアーキテクチャであってもよい。
【００２９】
本明細書中に示されるアルゴリズムおよび表示は、何ら特定のコンピュータまたは他の装置に本質的に関係するものではない。また、さまざまな汎用のシステムは、本明細書における教示に従うプログラムを用いて使用されてもよく、または、該方法の工程を実行するためにより特殊化した装置を構成するのに便利であると分かってもよい。多様なこれらのシステムの構造は、以下の記載から明らかになるであろう。さらに、本発明は、何ら特定のプログラミング言語に関連して記載されてはいない。本明細書に記載されるような本発明の教示を実施するために多様なプログラミング言語が使用されてもよく、および特定の言語に関する以下の言及のいずれも、本発明の実施可能性およびベストモードの開示のために提供されることは理解されよう。
【００３０】
さらに、本明細書において使用される言語は、主に可読性および説明の目的のために選択されており、本発明の対象を詳細に説明して制限するために選択されているものではない。したがって、本発明の開示は例示を意図しており、本発明の範囲を制限するものではない。
【００３１】
ヘリオスタットのアレイまたはＣＰＶ／ＰＶモジュールのリアルタイム制御は無駄となる作動費用を招くという認識を足場にして、本発明の実施形態は、個々の表面の校正および再位置調整の固定費を取り除こうと努める。これは同時に、大型のトラッカーの開発を推進するコアエンジニアリングの前提を取り除き、費用効率よく小さな表面を費用効率よく追跡する本発明を可能にする。初期資本費用を低減することに加え、小型のヘリオスタットまたはソーラートラッカーは、より容易に、あらかじめ組み立てられ、大量生産され、および出荷されることができる。また、より小型の機構は、簡単な手工具で設置されることができ、設置者に高価なクレーンまたは設置機材を借りることを要求しない。 
【００３２】
ここで図面を参照して、図１〜図６は、自由度２の個々の表面の位置を維持することができる機械的位置ロック機構のあらかじめ組み立てられた列の１つの配置を示す。これらの表面、例えばソーラー表面は、曲面鏡、平面鏡、集中型太陽光発電（ＣＰＶ）モジュールを含むことができる太陽電池（ＰＶ）モジュール、または平板太陽電池パネルである可能性がある。考察の容易のため、これらの表面はＰＶ表面であるものとして言及する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態を動作させることができる環境の図である。図１は、剛性支持梁（１０２）（本明細書中、「トラック」としても言及する）に関する個々の表面（１０１）の配向が調節可能である設計の可能な順列を示す。この支持梁は、鋼鉄、アルミニウム、プラスチック、繊維ガラスまたはソーラー表面を支持するために十分な剛性を提供することができる材料から製造されていることができる。この図は、各表面が機械的位置ロック機構（１０３）によって梁に取り付けられていることを示す。１つの実施形態において、独立したロボット制御装置（１０４）は、剛性支持梁に沿って移動し、個々の機械的位置ロック機構と接触して、個別の表面の二軸配向を調節する。ロボット制御装置のパラダイムは、ソーラー位置ベクトルは１時間あたりに１５度しか移動しないという事実を活用し、したがって、表面の多重度（multiplicity）を調節することによってその費用を最小化することができる。本質的に、より良いロボット工学−モーター、制御装置、電力供給、または配線の費用を低減させない−は、ステーション間をより速く移動し、より迅速に調節を行い、およびより長寿命を持つように絶えず更新されることができるような、より魅力的なシステム経済を可能にする。
【００３４】
代替的な実施形態において、剛性支持梁の（トラックの）唯一の機能的なデューティーは、ソーラー表面間でロボット制御装置を移動させることである。この実施形態において、各機械的位置ロック機構は個々の土台を有する。したがって、剛性支持梁は軽量トラックとしての機能を果たし、プラスチック、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の管、繊維ガラスアルミニウム、鋼鉄、またはロボット制御装置の重量を支持することができる任意の材料でできていてもよい。トラックは、多重度の機械的位置ロック機構に近接して配置されていてもよい。また、トラックは可撓性であってもよく、各機械的位置ロック機構を支持する個々の土台に対する設置許容誤差を許す。剛性支持梁を非構造部材として利用することは、ソーラー表面間に大量の間隔が必要とされる太陽電池用途のために、好ましい。
【００３５】
図２は、１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構を有する太陽電池（ＰＶ）の表面の図である。図２は、表面（１０１）が機械的位置ロック機構（１０３）に取り付けられていること、および、この機構が梁（１０２）に取り付けられていることを示す。また、この図は、再配置可能表面上の校正位置（２０１）の多重度を示す。これらの点の一般的な目的は、ロボット制御装置（１０４）がその校正センサー（１つまたは複数）（２０２）から校正点の多重度までの距離を決定することによって表面の配向を感知することを可能にすることである。ロボット制御装置は、次いで、内臓コンピュータを使用してこれらの点のこれらの発見された位置を幾何学的面に適合させてもよい。これらの校正点は、ロボット制御装置によって生成された仮想的な節点、または表面の物理的な標識であることができる。これらの点は、たいていは、視覚化目的のためであり、物理的な校正点を有することは必須ではないことに留意されたい。１つの実施形態において、ロボット制御装置の校正システムは、構造化光発生装置、および構造化光を検出することができる配列されたカメラから成る。搭載画像処理ユニットは、検出された特徴の三角測量を使用して、カメラからの深度を決定する。次いで、検出された特徴を幾何学的面に適合させる深度図が作成される。上述の面の運動学により相対的な配向が決定される。
【００３６】
図３は、１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構をより詳細に示す図である。図３は、機械的位置ロック機構の近景図である。この機構は、自由度２の表面の配向を制御するギア列から構成されていてもよい。それは、内部リンク構造（３０１）、内部リンケージを包む外部管状リンク構造（３０２）、および内部管状リンク構造に固定されたシャフト（３０４）に据え付けられた直角ギアボックス（３０３Ａ、３０３Ｂ）を含む。システムの最も基本的な機能的形態において、単一のギアは内部リンク構造（３０５）に固定されている。このギアの回転は、表面（１０１）の方位角の配向を直接的に調節する。
【００３７】
付加的なギア（３０６）は外部管状リンケージに固定されている。このギアの回転は、直角ギアボックスの内部ギア（３０３Ａ）の部分を調節する。直角ギアボックス内の外部ギア（３０３Ｂ）のシャフト（３０４）は、内部リンク構造に固定されている。したがって、内部リンケージに固定されているギア（３０５）は、表面の方位角の配向を制御することができ、および外部リンケージに固定されているギア（３０６）は、再配置可能表面の高度または傾斜を制御することができる。直角ギアボックス（３０３Ａ、３０３Ｂ）は、かさ歯車、マイタ歯車、フェースギア、磁気歯車、またはねじ歯車のシステムを利用してもよい。同様に、内部および外部リンケージに固定されているギア（３０５、３０６）は、平歯車、マイタ歯車、かさ歯車、ねじ歯車、フェースギア、ハーモニックギア、磁気歯車、または、はすば歯車のシステムまたは列の一部である可能性がある。これらのギアは、ロボット制御装置に対する界面となることができるが、しかし機能的な観点からは必要はない。１つの例として、ロボット制御装置は、内部および外部リンケージ（３０１,３０２）と係合し、それらを直接的に回転させることができる可能性がある。
【００３８】
ギア列システムの高水準の目的は、２つの入力リンケージ（固定された回転軸を備える）の回転を表面の二軸制御に転換することである。この機構は、調節の間に両方の入力リンケージが同一の位置に残ったままであるように、ロボット制御装置の複雑性を大幅に低減させる。両方の入力リンケージが固定された回転軸を有していなければならないという制約は、機械的位置ロック機構の複雑性を低減させるために、取り除かれることができる。これらのシステムにおいて、ロボット制御装置は、調節の間に同一位置に残らない入力リンケージを補う必要がある。
【００３９】
本発明の分散型作動パラダイムを極端にすると、機械的位置ロック機構は、再配置可能表面に固定される単一のロック可能なまたは可撓性の接合部から成ることができる。このクラスの解決策において、ロボットは、この接合部をロック解除し、表面と直接的に接触してもよい搭載作動システムを使用して表面を調節し、および接合部をロックしてから、別の機械的位置ロック機構に向かって移動することができる必要がある。 
【００４０】
図４は、１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構の分解図を示す図である。図４は、図３の分解図である。外部管状リンク構造（３０２）およびそれに固定された２つのギアは、別個の構成要素として示されている。この図は、直角ギアボックス（３０３Ａ）内の内部ギアは、外部リンク構造（３０２）に固定されており、したがって、内部リンケージ（３０１）の周りを回転することを示す。直角ギアボックス（３０３Ｂ）の外部ギアは、内部リンク構造に固定されたシャフト（３０４）の周りを自由に回転する。機械的位置ロック機構のギア列におけるギアのある種の形態は、システムが風または不均一な表面荷重によって逆駆動されることを許す。これは、システムに高水準の摩擦を導入することによって、または逆駆動されることができないねじ歯車セットまたはハーモニックギアセットのようなギアシステムを選択することによって、防止することができる。
【００４１】
図５は、１つの実施形態に従う支持梁に取り付けられた機械的位置ロックシステムを示す図である。 図５は、機械的位置ロック機構が支持梁（１０２）に取り付けられていることを示す。また、これは、１つのギア（３０５）が内部リンケージ（３０１）に対してどのように取り付けられることができるか、および別のギア（３０６）が外部リンケージ（３０２）に対してどのように取り付けられることができるかを示す。１つの実施形態において、内部リンク構造は、その基部にフランジ（５０１）を有していてもよい。このフランジは、風または他の力が機械的位置ロック機構を支持梁から引き抜くことを防止する。また、内部リンク構造は、摩擦を低減させるために、支持梁（１０２）に固定されたベアリング（５０２）と接触する。
【００４２】
図６は、１つの実施形態に従う支持梁グラウンド搭載システムを示す図である。図６は、梁（１０２）がグラウンド搭載システム内にどのようにしてしっかりと据え付けられることができるかを示す。１つの実施形態において、ポール（６０１）は、地面に打ち込まれていてもよく、調節機能を考慮してもしなくてもよい取り付け留め具（６０２）を用いて梁に固定されていてもよい。図６は、この取り付け留め具を標準的なＵ字型ボルトとして示す。また、これらのポールは、コンクリート内に打ち込まれるか、風がシステムを転倒させることを防止する重りのついたバラストに取り付けられることができる。１つの実施形態において、バラストは、取り付け留め具または標準的なボルトパターンを用いて梁に直接的に固定されることができる。打ち込まれたポールは、領域高さの局所的な変化を説明するために深度を変化させるために設置されることができるので、最大限のシステム柔軟性を示すが、いくつかの実施形態において梁（１０２）は水平にされている必要はない。システムは、一緒に結合されてロボット制御装置のための１つの延長列を形成する多重度の支持梁を構成していてもよい。
【００４３】
図７〜図９は、機械的位置ロック機構のための他の可能な形態を示す。この形態は、ギア列に付加的なギア、およびロボット制御装置が表面を調節しないときにシステムの位置を時々メンテナンスする制動機構を導入する。制動機構は、固有の抗逆駆動特性を有さないギア列システムのために特に有用である。
【００４４】
図７は、１つの実施形態に従う機械的位置ロック機構と接触する二次的なギア列システムを示す図である。図７は、図１〜図６に示される機械的位置ロック機構（１０３）の内部ギア（３０５、３０６）と接触する二次的なギア列システムの１つの実施形態を示す。付加的なギアシステムの目的は、個々の表面（１０１）のより正確な制御を可能にすること、および／または直接的なギア列ロックを提供することである。１つの実施形態において、ロボット制御装置は、表面を再配置するために必要とされるトルク量を最小化するために、最終段の構成要素またはギア列システム内の構成要素と接触する。示されるギア列の形態において、固定されたリンケージ（７０４）は、二次的なギア列システムを支持する。このギア列は、外部リンケージ（３０６）に固定されたギアと接触する上部の最終段のギア（７０１）、および内部リンケージ（３０５）に固定されたギアと接触する下部の最終段のギア（７０２）から成る。また、これらの最終段のギアは、制動機構と接触してもよい。この制動機構は、例えばギアの任意の大幅なまたは相当の移動を防止するためにギアの位置を固定するように設計されており、したがって、例えば、ロボット制御装置が個々の機械的位置ロック機構を調節していないときに、ギア滑りに基づく表面の任意の大幅な異動を防止する。１つのそのような制動機構は−ウォーム駆動のような−逆駆動されることができないギアをギア列の任意の段に組み入れる。このタイプのギアは、付加的な外部制動機を用いずに、個々の表面の位置を受動的に固定することができる。
【００４５】
他の制動機構は、ギア列システム内の任意のギアと、または直接的に内部および外部リンケージと、能動的に係合または係合解除することによって機能することができる。示されるモデルにおいて、２つのばねは、ギア列が逆駆動するのを防止するために、上部および下部の最終段のギア（７０１、７０２）をギアロック機構（７０３）内に推し進める。他の構成において、上部および下部の最終段のギアは、固定された垂直位置を有していてもよく、およびギアロック機構は、ばね荷重式であることができる。ギアロック機構は、摩擦パッドおよび／または積極的な係合（７０５）を利用して、最終段のギアが回転するのを防止してもよい。最終段のギアの回転および表面の再配置を調節するために、ロボット制御装置は、最初に、制動機構を作動解除する必要がある。
【００４６】
２つの軸で表面を制御するために、ロボット制御装置が最終段のギアの両方を回転させる必要はない。例えば、この構成における上部の最終段のギア（７０１）を固定し、下部の最終段のギア（７０２）を回転させたら、その結果、表面の方位角の配向および傾斜が同時に調節される。この効果を利用するロボット制御装置は、表面の方位角の配向のみを変更させるために、上部の最終段のギアをその制動機から係合解除して、下部の最終段のギアを回転させることができる必要がある。
【００４７】
図８は、機械的位置ロック機構と接触する二次的なギア列システムの別の実施形態を示す図である。図８は、この効果を利用する、より簡単な二次的なギア列システムを示す。固定されたリンケージ（７０４）は、この二次的なギア列システムを支持することができる。示される実施形態において、ギアロック機構（７０３）は、下部の最終段のギア（７０２）と連動してのみ動作する。図７に示される上部の最終段のギア（７０１）は、作動された制動機構（８０１）と置き換えられる。この作動されたロッドの１つの端は、外部リンク構造（３０２）または外部リンク構造（３０６）に固定されたギアを能動的に係合することができる制動パッド（８０２）を備えている。この制動パッドは、摩擦および／または能動的な係合を利用して、係合されたシステムが回転するのを防止してもよい。この作動されたロッド（８０３）の他の端は、金属材料または磁性材料を含有して、磁気によるまたは電磁石による調節を可能にしてもよい。このシステムを作動させることによって、ロボット制御装置は、外部リンク構造を効果的に固定および固定解除することができる。この制動作動装置は、ロボット制御装置の複雑性を低減させるために、ばね荷重式であってもよい。
【００４８】
図９は、作動した制動機構を利用する二次的なギア列システムの別の実施形態を示す図である。作動した制動機構（８０１）を利用する二次的なギア列システムは、内部リンク構造および外部リンク構造（３０５、３０６）に固定されたギアの位置を同時に固定する。図８に記載された作動された制動機と同様に、この制動機構は、ばね荷重式であってもよい。また、制動パッド（８０２）は、スクリュー駆動システム（９０１）によって作動されることができる。この制動機構を係合および係合解除するために、ロボット制御装置は、作動装置の入力軸（９０２）を回転制御可能でなければならない。この入力軸は、磁気制御または電磁石制御を可能にするために、金属材料または磁性材料を含んでいてもよい。
【００４９】
ロボット制御装置は、再配置可能表面の配向を調節するために、機械的位置ロック機構（図１〜図９に概説される）と接触する。この目標を達成するために使用することができるような多くの界面がある。解決策の１つのクラスは、それに限定されるものではないが、内部ギアおよび／または制動機構の位置を調節するために、機械的な係合を利用することを含む。これは、摩擦および／または能動的な係合を使用して成し遂げることができる。解決策の別のクラスは、それに制限されるものではないが、内部ギアおよび／または制動機構の位置を調節するために、磁気および／または電磁石係合を利用することを含む。このクラスの解決策は、それが物理的な接触を用いない調節を可能にするので、ロボット制御装置の定格の寿命を大幅に増大させる可能性を有する。また、このスタイルの係合は、ロボット制御装置および機械的位置ロック機構が互いからおよび設置環境から密閉されることを可能にする。また、磁気結合は本質的に配列のずれの原因となり得るので、正確なステーション位置合わせは電磁石システムにとってそれほど重要ではない。
【００５０】
図１０は、１つの実施形態に従う電磁気界面を示す図である。図１０は、磁気界面または電磁気界面の１つの実施形態を概説する。考察の容易のため、本明細書中「電磁石」の使用は、電磁石および磁気の両方の界面および効果を含む。このモデルにおいて、上部の最終段のギア（７０１）および下部の最終段のギア（７０２）は、多重度の金属円板または磁石（１００１）が装備されている。これらの円板は、ロボット制御装置（不図示）上の磁気システムまたは電磁石システムと相互作用する。ロボット制御装置の磁気システムまたは電磁石システムは、上部および下部の最終段のギアに垂直抗力を提供することができる。この効果は、調節工程の前および間に、最終段のギアをその制動機構から係合解除するためにそれを利用することができるので、望ましい。これは、最終段のギアをギアロック機構（７０２）内へとばねによって荷重を掛け、初期設定の状態としてこれらが回転するのを防止することにより、達成することができる。ロボット制御装置の磁気システムまたは電磁石システムが作動させられるとき、それは上部および下部の最終段のギアをギアロック機構から係合解除する垂直抗力を提供する。これは、ひいては、ロボット制御装置が各最終段のギアの位置を直接的に制御することを可能にする。
【００５１】
機能的な観点から、ギア列システム内の最終ギアは、軸方向磁束モーターの半分であるかのように動くことができる。ロボット制御装置は、概念的な軸方向磁束モーターの他の半分を含むことができ、多くの位置ロック機構の中でこの複雑性（個々の校正、配線、および表面制御に伴う複雑性）を分配することができる。しかしながら、本発明の範囲は、回転運動によって再位置調整を入力することに限定されるものではない。これらのシステムは概念的に理解することがより容易であるが、本発明は、線形機構または非線形機構を含む多様な入力運動を利用して、自由度２で再配置可能表面を作動させることができる。
【００５２】
図１１および図１２は、ロボット制御装置に電力を供給する種々の方法を示す。ロボット制御装置は、電子構成要素および／または制御装置を調節ステーション間で移動させることができる搭載駆動システムに電力を供給するために、エネルギーを必要としてもよい。また、ロボット制御装置は、個々の位置ロック機構を調節するための電力を必要とする。
【００５３】
図１１は、１つの実施形態に従う充電システムに基づく接触を介してロボット制御装置に電力を供給するシステムを示す。このシステムの目的は、ロボット制御装置に搭載されるエネルギー貯蔵システムに充電することである。充電システムは、正極（１１０２）および負極（１１０３）の接触パッチを支える支持アーム（１１０１）で構成されていてもよい。ロボット制御装置は、これらの接触パッチを金属ブラシおよび／またはホイールと係合させてもよい。充電システムは、梁に沿った任意の点に配置することができる。好ましい実施形態において、これは、多重度の支持梁（１０２）および位置ロック機構（１０３）で構成される長い列の端部に配置される。ロボット制御装置は、充電システムを使用して、そのエネルギー貯蔵システムにいつでも再充電することができる。小容量の搭載エネルギー貯蔵システムを有している場合、それは各列調節サイクルの間または終わりに再充電してもよい。１つの実施形態において、それは、終日に亘る調節に十分なエネルギー貯蔵容量を有しており、夜に再充電する。充電器は、電力をロボット制御装置に伝達するために直接接触または電磁石誘導を利用してもよい。充電エネルギー源は、それ自体が太陽エネルギーを使用して充電されるバッテリーであってもよい。
【００５４】
図１２は、１つの実施形態に従う帯電レールを介してロボット制御装置に電力を供給するシステムを示す図である。図１２は、帯電レール（１２０１）を介してロボット制御装置に常時電力を提供することができるシステムを示す。このシステムは、ロボット制御装置の搭載エネルギー貯蔵システムに再充電するため、またはロボット制御装置に直接的に電力を供給するために使用されることができる。帯電レールは、ロボット制御装置がブラシおよび／またはホイールと係合することができる正極（１２０２）および負極（１２０３）接触ストリップで構成されていてもよい。支持梁間の接合点（１２０５）は、ロボット制御装置のための帯電トラックの連続列を作るために、電気路コネクタ（１２０４）を必要とすることができる。また、常時電力を提供する機能的デューティーは、電源からロボット制御装置へワイヤを接続することによって達成することができる。繋留されたシステムにおいて、ロボット制御装置は、余剰ワイヤを扱う機構（例えば、ケーブル運搬装置）が必要になる。
【００５５】
図１３〜図１５は、各機械的位置ロック機構をそれぞれ校正および／または調節するロボット制御装置の１つの実施形態を示す。ロボット制御装置の目的は、独立した表面を１つのフィールド交換可能な構成要素内に正確に位置付けるために必要とされる複雑な制御要素をできるだけ多く統合することである。その最も基本的な機能水準において、ロボット制御装置は、機械的位置ロック機構間を移動し、それ自身を調節ステーションに正確に配列し、（必要ならば）制動機構を係合解除し、機械的位置ロック機構を操作し、および（必要ならば）制動機構を再係合させることができる必要がある。付加的な校正センサーがロボット制御装置に取り付けられて、さまざまなソーラー用途のために再配置可能表面がどのように配向されるべきかをロボットが決定することを可能にしてもよい。図１３〜図１５は、回転入力運動を２度の表面自由度に変換するためにギア列システム（図８参照）を利用する機械的位置ロック機構をロボット制御装置がどのように調節および校正することができるかを示す。
【００５６】
図１３は、１つの実施形態に従うロボット制御装置の図である。図１３は、前述の基本的な機能の目標を達成するためにロボット制御装置（１０４）に組み込まれてもよいシステムの概略を示す。これらのシステムは、それに制限されるものではないが、機械的位置ロック機構間のシステムのコレクションを輸送するための駆動システム（１３０１）、帯電レール（１２０１）、繋留ケーブル、または静的充電システムから電気的エネルギーを受け取ることができる電力界面（１３０２）、電力界面からエネルギーを受け取り、搭載システムに電力を提供することができるエネルギー貯蔵システム（１３０３）（図１４参照）、コマンドを種々の構成要素に与えおよび／またはこれらから受け取ることができる中央または分散型処理システム（１３０４）（図１４参照）、搭載センサーからの情報を記録することができるデータロギングシステム（１３０５）（図１４参照）、機械的位置ロック機構を操作することができる磁気、電磁石または機械的調節界面（１３０６）（図１４参照）、制動システムを係合および／係合解除することができる磁気、電磁石または機械的調節界面（１３０７）、システム構成要素を接続するための内部配線システム、システム構成要素を収納するための筐体（１３０８）、および表面を自由度２で特徴付けることができる校正システム（１３０９）を含んでいてもよい。この校正システムは、より多くの構成要素からなり、これは、限定されるものではないが、カメラ、個々の処理ユニット、構造化光発生および検出システム、レーザー測距センサー、およびロボット制御装置の地球規模のまたは相対的な位置調整を決定することができる位置位置決めシステムを含んでいてもよい。
【００５７】
別の実施形態において、単一のトラック内に多数のロボット制御装置が含まれていてもよい。これは、ソーラー表面の調節の頻度を増加させることができ、また、１つまたは複数のロボット制御装置が作動を停止した場合の二重安全システムを提供することができる。ロボット制御装置は、他のロボット制御装置および／または中央ステーション（不図示）に対する無線または優先通信を可能にするコンピュータ（または例えば他の処理装置）を含むことができる。中央ステーション（または多数の中央ステーション）は、プロセッサ、メモリ、記憶装置、無線通信デバイスを含んで、ロボット制御装置に対して情報を送受信することができる中央型システムを提供し、およびソフトウェア/ファームウェアの更新およびデータベースの更新を提供することができる。中央型ステーション（単数、複数）は、ロボット制御装置に対して、例えば数百メートル以内の局所にあることができる。さらに、中央型ステーションは、ステータスを維持し、多くの遠隔太陽エネルギーコレクションシステムに対して指令を提供することができる遠隔本部サーバーと通信してもよい。
【００５８】
図１４は、１つの実施形態に従う、その上部筐体が取り除かれたロボット制御装置をより詳細に示す図である。図１４は、その上部筐体が取り除かれたロボット制御装置を示す。示される順列は、機械的位置ロック機構を調節するために、２つの電磁気界面を使用する。１つの電磁気界面（１３０７）は、作動した制動機構（８０１）の位置を調節するために使用される。作動した制動機構が、ばね荷重式であり金属材料または磁性材料を含有しているならば、ロボット制御装置は、単純な電磁石を作動させおよび作動解除することによって、制動機を係合および係合解除することができる。作動した制動システムが作動のためにスクリュー駆動機構（９０１）を利用する場合、ロボット制御装置の電磁気界面は、作動装置の入力軸（９０２）に対して回転運動を提供する。これは、界面を概念的軸方向磁束モーター内に回転させることによって成し遂げられてもよく、ここで、スクリュー作動した制動機構の１つの端は、金属材料または磁性材料を含み、ロボット制御装置の界面（１３０７）は、電磁石および制御電子回路を含む。
【００５９】
別の電磁気界面（１３０６）は、機械的位置ロック機構の最終段のギアの回転を調節するために使用される。この界面は、機械的位置ロック機構の下部の最終段のギア（７０２）に取り付けられた金属円板または磁気ディスク（１００１）と相互作用する静的または可動電磁石から構成されていてもよい。この界面は、あたかもそれが軸方向磁束または誘導モーターであるかのように機能し、 ここで、複雑な構成要素はロボット制御装置内に含まれ、最少数の受動的構成要素は、機械的位置ロック機構内に組み込まれる。
【００６０】
帯電レール（不図示）に接続された電源は、ロボット制御装置にエネルギーを伝達してもよい。ロボット制御装置は、この電気的エネルギーを、接触ブラシ（１４０１）またはホイールを含んでいてもよい電力界面（１３０２）を介して受け取る。ロボット制御装置は、その搭載エネルギー貯蔵システム（１３０３）を使用してこの電気的エネルギーを貯蔵する。
【００６１】
ロボット制御装置に搭載される駆動システム（１３０１）は、システムのコレクションを位置ロック機構間で移動させることができる。これは、駆動モーターおよび駆動ホイール（１４０２）を用いて成し遂げられてもよい。また、この目標は、ベルト、鎖、またはケーブル駆動システムのような外部駆動機構の使用により達成されてもよい。
【００６２】
図１５は、１つの実施形態に従うロボット制御装置の電磁気界面システムをより詳細に示す図である。図１５は、電磁気界面システムの近景図を示す。１つのシステム（１３０７）は、制動機構を作動させるために使用され、別の可動電磁石システム（１３０６） は、位置ロック機構の下部の最終段のギアの回転を調節するために使用される。作動した制動機構を制御する界面は、磁気係合によってばね荷重式制動機構と相互作用する単一の電磁石を含んでいてもよい。
【００６３】
この順列において、可動電磁石システムは、回転台（１５０２）上の４つの電磁石（１５０１）から成る。この台は、システムを回転させるのに十分なトルクを提供することができる駆動機構（１５０３）に接続されている。４つの電磁石は、同時に作動させられ、機械的位置ロック機構の下部の最終段のギア（７０２）上の４つの金属円板または磁気ディスク（１００１）と相互作用する。駆動システムが可動電磁石システム（１３０６） を回転させるとき、これは、ひいては、ここで４つの電磁石（１５０１）に対して電気機械的に結合された下部の最終段のギアを回転させる。これは、ロボット制御装置の可動電磁石システムが機械的位置ロック機構において下部の最終段のギアの位置調整を調節することを可能にする。 
【００６４】
図１６は、１つの実施形態に従う力学的界面を使用して位置ロック機構を校正および／または調節するロボット制御装置を示す図である。この機械的な調節界面は、機械的位置ロック機構の最終段のギアと物理的に係合する。これは、能動的な係合および／または摩擦を用いて成し遂げられてもよい。示されるシステムは、機械的位置ロック機構の最終段のギアとかみ合う２つの調節ギア（１６０１）を利用する。搭載モーター（１６０２）は、これらの調節ギア（１６０１）に取り付けられ、これらを正確におよび個々に回転させることができる。搭載モーターは、したがって、調節ギア（１６０１）が機械的位置ロック機構の最終段のギアとかみ合うとき、ソーラー表面の位置を制御することができる。
【００６５】
図１７は、１つの実施形態に従う２つの電磁気界面を使用して位置ロック機構を校正および／または調節するロボット制御装置を示す図である。図１７は、２つの静的電磁気界面（１７０１）を使用して各機械的位置ロック機構を校正および／または調節するロボット制御装置の１つの実施形態を示す。各界面は、個々に作動されることのできる多重度の電磁石コイル（１７０２）から成る。これらのコイルは、機械的位置ロック機構の最終段のギア（７０１、７０２）内に埋め込まれた金属円板または磁気ディスク（１００１）と接触する。正確に作動させられたとき、このシステムは、あたかもこれが軸方向磁束または誘導モーターであるかのように機能することができる。これらの電磁石コイルは、ロボット制御装置の搭載エネルギー貯蔵システムおよび／または電力界面によって動力が供給されることができる。
【００６６】
図１８は、１つの実施形態に従うロボット制御装置を示す図である。図１８は、図１３〜図１５および図８に記載されたシステムを組み合わせて、機械的位置ロック機構の多重度を校正および／または調節するために使用されてもよいロボット制御装置がどのように使用されることができるかをよりよく示す。プロセスは、ロボット制御装置の中央処理ユニットの作動から始めてもよい。このコンピュータシステムは、ロボット制御装置が機械的位置ロック機構のシステムとどのように相互作用すべきかを高水準で決定する。また、それは、前述の高水準の機能を実行するために、搭載構成要素に低水準のコマンドを送ることができる。１つの実施形態において、計算処理の１つの工程は、過去の作動履歴および／または搭載校正センサー（１３０９）から情報を引き出すことである。これは、ロボット制御装置が支持梁上でその現在位置を決定するのに役立つ。次の工程は、ロボットがどのようにして次の調節ステーションにそれ自体を移動させるか決定することである。計算されると、ロボット制御装置は、その駆動システム（これは、例えば、駆動ホイールに取り付けられた単一の駆動モーターを含んでいてもよい）を、それが調節ステーションに着くまで、作動させてもよい。ステーションを確認するために、ロボット制御装置は、正確な位置を特定するための任意の多様な方法を使用してもよい。例は、機械的位置ロック機構の特徴を検出することができるカメラシステムを含む。また、その駆動システムは、ロボット制御装置をあらかじめ計算された距離移動させるためにシステムの予備知識を利用してもよい。また、ロボット制御装置は、各機械的位置ロック機構に配置された金属片または磁石片を感知することができる金属材料または磁性材料検出システムを使用してもよい。ある位置ロック機構において、正確なステーション配列を達成するために、中央処理装置は、駆動システムに対して再度コマンドを送信してもよい。
【００６７】
調節プロセスが始まる前に、再配置可能表面の現在の配向をよりよく決定するため、および／または調節の必要量を計算するために、ロボット制御装置は、その過去の作動履歴および／または校正センサーからさらなる情報を引き出してもよい。これが完了すると、ロボット制御装置は、作動した制動機構（８０１）の位置を制御するその電磁気界面（１３０７）を作動させてもよい。これは、外部リンク構造に固定されたギア（３０６）の位置を有効にロック解除する。
【００６８】
可動電磁石システム（１３０６）における電磁石（１５０１）は、ここで作動させられる。この作動は、機械的位置ロック機構の下部の最終段のギア（７０２）上に、ギアロック機構（７０３）からそれを解除する垂直抗力を提供する。係合が解除されると、システムは、ロック解除され、可動電磁石システムの回転位置を制御する駆動機構（１５０３）を作動させることにより再配置されることができる。下部の最終段のギアの回転を係合解除した制動機と調節することは、表面の方位角の配向のみを調節する。表面の傾斜を変更するために、ロボット制御装置は、その電磁石制動界面（１３０７）を作動解除することにより、制動機構を再係合することができる。下側の最終段のギアを係合した制動機と調節することは、傾斜および方位角の配向の両方を調節する。
【００６９】
再位置調整プロセスが完了した後、中央処理ユニットは、将来の再位置調整セッションのために調節データの記録を取ってもよい。また、それは、表面が正確に再位置調整されていることを検証するために、その校正センサーからデータを引き出してもよい。この検証プロセスは、任意の多様な方法を使用することができる。例は、ソーラー表面の裏面に構造化光を投影する搭載発光機構、およびソーラー表面上の構造光のパターンを検出することができる配列されたカメラを利用することを含む。ロボット制御装置の搭載処理ユニットは、次いで、この情報を処理して、多重度の検出された点を幾何学的面に適合させる。表面が正確に位置付けられたことを検証するために、ロボット制御装置のソフトウェアは、表面の所望の配向が測定された配向と整合していることを確認する。
【００７０】
図１９は、１つの実施形態に従う機械的調節界面を利用するロボット制御装置を示す図である。図１９は、機械的調節界面を利用する多重度の位置ロック機構を校正および／または調節するためにロボット制御装置がどのように使用されることができるかよりよく示すために、図１６および図３に記載されたシステムを組み合わせている。ロボット制御装置のプロセスは、図１８に概説されているプロセスと非常に類似している。しかしながら、位置ロック機構の位置を調節するために、電磁気界面を作動させる代わりに、この構成は、直接的な機械的係合を使用する。
【００７１】
ロボット制御装置が、それ自体を調節ステーションに正確に配列し、表面を再配置するために必要とされる調節を計算した後、その調節ギア（１６０１）を機械的位置ロック機構の内部ギア（３０５、３０６）と物理的に係合させてもよい。係合プロセスは、調節ステーション内に正確に引っ張られるように単純であってもよく、ギアセットがかみ合うことを可能にする. この簡単な係合プロセスは、移動の全ての点を通して同一位置に残る入力軸を有するギア列システムを選択する主な利点の１つを示す。係合させられると、ロボット制御装置は、その搭載モーター（１６０２）を作動させて、機械的位置ロック機構の内部ギアを回転させる。
【００７２】
図２０は、１つの実施形態に従う２つの電磁石調節界面を利用するロボット制御装置を示す図である。図２０は、２つの電磁石調節界面（１７０１）を利用して多重度の機械的位置ロック機構を校正および／または調節するためにロボット制御装置がどのように使用されてもよいかよりよく示すために、図１７および図７に記載されたシステムを結合する。ロボット制御装置のプロセスは、図１８に概説されたプロセスと非常に類似している。しかしながら、電磁石システムを使用する代わりに作動した制動機構を制御し、この構成は、上部および下部の最終段のギア（７０１、７０２）をギアロック機構（７０３）から係合解除することができる２つの静的電磁システムを使用する。また、これらの静的電磁システムは、上部および下部の最終段のギアの回転を調節して、機械的位置ロック機構を効率的に再配置することができる。
【００７３】
ロボット制御装置が、調節 ステーションに対してそれ自体を正確に配列させ、表面を再配置するために必要な調節を計算した後、静的電磁気界面の両方を作動させてもよい。この作動は、上部（７０１）および下部（７０２）の最終段のギアの両方に垂直抗力を誘導し、ギアロック機構（７０３）からそれらを開放することを含む。ギアのロックが係合解除されると、各静的電磁気界面内に含まれるコイル（１７０２）は、個々に作動させられて、上部および下部の最終段のギアを回転させてもよい。最終段のギアが正確に再配置された後、ロボット制御装置は、その静的電磁システムを作動解除してもよい。これは、ギア上の垂直抗力を取り除き、ばね荷重式システムがそれらを固定位置に戻すことを可能にする。
【００７４】
ロボット制御装置の調節プロセスは、固有の抗逆駆動特性を有するギア列システムにおいてはるかに簡単である。これらのシステムは、ロボット制御装置が調節プロセスの間に制動機構を操作することを必要としない。
【００７５】
本明細書において特定の実施形態および用途が示されているが、本発明は本明細書中に開示されるまさにその構造および構成要素に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明の配列、動作、ならびに方法および装置の詳細に、さまざまな修正、変更、および変動を加えてもよいことは理解されよう。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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