(57)【要約】  水中の対象構造物（Ｔ）に対する作業の実行中に平衡安定を有する２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム（１０）が提供される。ロボットシステムは、水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形の第１の水中ロボット車両（１００）を含む。第２の水中ロボット車両（２００）は、水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形で、第１の水中ロボット車両と選択的にドッキングする。第１のロボット車両と第２のロボット車両とは、補完ドッキング機構（１１２、２１２）を含み、補完ドッキング機構は、第１のロボット車両と第２のロボット車両とが、第１のロボット車両と第２のロボット車両との間に少なくとも部分的に配置された水中の対象構造物と互いに選択的に結合するのを可能にする。一つのロボットは、対象構造物に作用し得る道具（１０４）を含み、他のロボットは、道具の力を平衡させるために、対象構造物に逆に作用し得る安定化モジュール（２０４）を含む。
2019531962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の対象構造物に対する作業の実行中に平衡安定を提供する、２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステムであって、
前記水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形の第１の水中ロボット車両と、
前記水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形であり、前記第１の水中ロボット車両と対向する位置に少なくとも部分的に向いた第２の水中ロボット車両と、
前記第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とが、前記第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両との間に少なくとも部分的に配置された前記水中の対象構造物と互いに選択的に結合できるように、前記第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とによって支持され、配置された補完ドッキング機構と、
前記水中の対象構造物に対して第１の力を第１の方向に及ぼす道具であって、前記第１の水中ロボット車両および第２の水中ロボット車両のうちの１つによって支持される前記道具と、
第２の力を前記水中の対象構造物に対して第２の方向に及ぼして、前記第１の力に少なくとも部分的に対抗する安定化モジュールであって、前記第１の水中ロボット車両および第２の水中ロボット車両のうちの１つによって支持される前記安定化モジュールと、
を含む、前記２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項２】
前記道具は清掃具である、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項３】
前記道具はロボットアームである、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項４】
前記安定化モジュールは接触ローラである、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項５】
前記安定化モジュールは、検査センサを含む、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項６】
前記ドッキング機構は、フックとレセプタクルとを含み、前記レセプタクルは、前記フックを受け入れる大きさ及び形である、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項７】
前記ドッキング機構は、突出部とレセプタクルとを含み、前記レセプタクルは、前記突出部を受け入れる大きさ及び形である、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項８】
前記ドッキング機構は、ラッチと突出部とを含み、前記ラッチは、前記突出部に係合、及び前記突出部から離れるように位置を変えるように動作可能である、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項９】
前記ドッキング機構は、可動磁石を備え、前記可動磁石は、互いに係合、及び離れるために、極の向きを変えるように動作可能である、請求項１に記載の２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム。
【請求項１０】
水中の対象構造物に対して安定化操作を行う方法であって、
２つの部分からなるロボットシステムであって、
第１の水中ロボット車両と、
第２の水中ロボット車両と、
前記第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とが、前記第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両との間に少なくとも部分的に配置された前記水中の対象構造物に互いに選択的に結合できるように、前記第１の水中ロボットと第２の水中ロボット車両とによって支持され、配置される補完ドッキング機構と、
前記第１の水中ロボット車両および第２の水中ロボット車両のうちの１つによって支持される道具と、
前記第１の水中ロボット車両および第２の水中ロボット車両のうちの１つによって支持される安定化モジュールと、
を含む、前記２つの部分からなるロボットシステムを提供するステップと、
前記第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両の間に少なくとも部分的に配置された前記水中の対象構造物に、前記第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とを互いに結合するステップと、
第１の力を前記水中の対象構造物に対して第１の方向に及ぼすように、前記道具を操作するステップと、
第２の力を前記水中の対象構造物に対して第２の方向に及ぼして、前記第１の力に少なくとも部分的に対抗するように、前記安定化モジュールを操作するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１１】
前記道具は清掃具である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記道具はロボットアームである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記安定化モジュールは接触ローラである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記安定化モジュールは検査センサを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ドッキング機構は、フックとレセプタクルとを含み、前記レセプタクルは、前記フックを受け入れる大きさ及び形である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドッキング機構は、突出部とレセプタクルとを含み、前記レセプタクルは、前記突出部を受け入れる大きさ及び形である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドッキング機構は、ラッチと突出部とを含み、前記ラッチは、前記突出部と係合、及び前記突出部から離れるように位置を変えるように動作可能である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記ドッキング機構は、可動磁石を含み、前記可動磁石は、互いに係合、互いに離れるために、極の向きを変えるように動作可能である、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
水中のパイプライン及び構造物を含む水中資産に対して検査及び他のタスクを行うシステム、方法、及びデバイスであって、対象のパイプラインまたは他の構造物に対する作業の支援に互いに協力するように構成された少なくとも第１のロボットと第２のロボットとを含む、または利用するシステム、方法、及びデバイスを提供する。
【背景技術】
【０００２】
水中検査作業は、特に水中で、例えば水柱の真ん中で浮かびながらタスクを行う時、ロボットシステムにとって複雑なタスクとなる場合がある。検査アーム等の検査具のロボット操作は、被検査面からの反力が遠隔作業機（「ＲＯＶ」）を押し戻して、その安定性を妨げ得るので、困難な場合がある。同様に、例えばウォータージェットを用いた水中のパイプまたはパイプライン上の海洋生物の除去は、強い押し戻しを生み、ＲＯＶを安定させるのを難しくする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、道具、例えばロボットアームまたは清掃システム（制限ではなく、例として、回転ブラシ、またはキャビテーション／ウォータージェット）の操作によって起こる反力に関連する安定性の問題を解決するように構造的に構成され、動作的に制御される水中車両を提供する必要がある。本明細書に記載の本発明は、この問題と他の問題に対する解決法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の一態様において、水中の対象構造物に対する作業を行っている間、平衡安定を提供する２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステムを提供する。ロボットシステムは、水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形の第１の水中ロボット車両を含む。水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形の第２の水中ロボット車両も提供される。第２の水中ロボット車両は、第１の水中ロボット車両と対向する位置に少なくとも部分的に向いていてよい。第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とが、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両との間に少なとも部分的に配置された水中の対象構造物に互いに選択可能に結合できるように、補完ドッキング機構が、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とによって支持され、配置される。水中の対象構造物に対して第１の方向に第１の力を及ぼす道具が提供される。道具は、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とのうちの１つによって支持できる。水中の対象構造物に対して２の力を第２の方向に及ぼして、第１の力に少なくとも部分的に対抗する安定化モジュールが提供される。安定化モジュールは、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両のうちの１つによって支持できる。
【０００５】
さらなる態様によると、道具は清掃具である。
【０００６】
さらなる態様によると、道具はロボットアームである。
【０００７】
上記態様の１つまたは複数に従って構成された実施形態と組み合わせ得る他の態様によると、安定化モジュールは接触ローラである。
【０００８】
さらなる態様によると、安定化モジュールは検査センサを含む。
【０００９】
上記態様の１つまたは複数に従って構成された実施形態と組み合わせ得る、さらなる態様によると、ドッキング機構は、フック／突出部とレセプタクルとを含み、特定の実施形態に含まれ得るように、レセプタクルは、フックまたは突出部を受け入れる大きさ及び形である。
【００１０】
上記態様の１つまたは複数に従って構成された実施形態と組み合わせ得るさらなる態様によると、ドッキング機構は、ラッチと突出部を備え、ラッチは、突出部と係合、また、突出部から離れるように位置を変えるように動作可能である。
【００１１】
上記態様の１つまたは複数に従って構成された実施形態と組み合わせ得るさらなる態様によると、ドッキング機構は、可動磁石を含み、可動磁石は、互いに係合、また、離れるために、極の向きを変えるように動作可能である。
【００１２】
さらなる態様によると、水中の対象構造物に安定化操作を行う方法が提供される。方法は、２つの部分からなるロボットシステムを提供するステップを含む。ロボットシステムは、水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形の第１の水中ロボット車両を含む。水中の対象構造物を少なくとも部分的に囲む大きさ及び形の第２の水中ロボット車両も提供される。第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とが、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両との間に少なくとも部分的に配置された水中の対象構造物と互いに選択的に結合できるように、補完ドッキング機構が、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とによって支持され、配置される。第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両との１つに支持され得る道具が提供される。第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とによって支持され得る安定化モジュールが提供される。方法は、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両とを、第１の水中ロボット車両と第２の水中ロボット車両との間に少なくとも部分的に配置された水中の対象構造物と互いに結合させるステップを含む。道具は、第１の力を水中の対象構造物に対して第１の方向に及ぼすように、操作される。安定化モジュールは、第２の力を水中の対象構造物に対して第２の方向に及ぼして、第１の力に少なくとも部分的に対抗するように操作される。
【００１３】
方法のさらなる態様によると、道具は清掃具である。
【００１４】
方法のさらなる態様によると、道具はロボットアームである。
【００１５】
上記態様の１つまたは複数による実施形態と組み合わせ得る方法の他の態様によると、安定化モジュールは接触ローラである。
【００１６】
方法のさらなる態様によると、安定化モジュールは検査センサを含む。
【００１７】
上記態様の１つまたは複数による実施形態と組み合わせ得る方法のさらなる態様によると、ドッキング機構は、フック／突出部とレセプタクルとを含み、特定の実施形態に含まれ得るように、レセプタクルは、フックまたは突出部のいずれかを受け入れる大きさ及び形である。
【００１８】
上記態様の１つまたは複数による実施形態と組み合わせ得る方法のさらなる態様によると、ドッキング機構は、ラッチと突出部を含み、ラッチは、突出部と係合、また、突出部から離れるように位置を変えるように動作可能である。
【００１９】
上記態様の１つまたは複数による実施形態と組み合わせ得る方法のさらなる態様によると、ドッキング機構は、可動磁石を含み、可動磁石は、互いに係合、及び、離れるために、極の向きを変えるように動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による、協調水環境移動ロボットの図である。
【図１Ａ】本発明の実施形態による、協調水環境移動ロボットの概略図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態による、協調水環境移動ロボットのドッキング機構の図である。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態による、協調水環境移動ロボットのドッキング機構の図である。
【図３】本発明の他の実施形態による、協調水環境移動ロボットのドッキング機構の図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態による、協調水環境移動ロボットのドッキング機構の図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施形態による、協調水環境移動ロボットのドッキング機構の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照すると、２つの部分からなる選択的にドッキング可能なロボットシステム１０が提供される。ロボットシステム１０は、水中の対象構造物（例えばパイプ、ケーブル、リグ構造）に対する作業（例えば検査、テスト、清掃、メンテナンス、建設、及び修理）の実行中、平衡安定を提供する。ロボットシステム１０は、第１の水中ロボット１００と第２の水中ロボット２００とを含む。以下により詳細に記載するように、第１の水中ロボット１００と第２の水中ロボット２００とは、コントローラによって制御され、コントローラは、第１の水中ロボット１００と第２の水中ロボット２００の動きを協調させるように構成され、それによって、第１の水中ロボット１００と第２の水中ロボット２００は、協調して、様々な水中のタスクの効率を向上させる。これについては、以下にさらに詳細に記載する。
【００２２】
第１の水中ロボット１００は、対象構造物Ｔに対してロボット１００を所定位置に操縦する様々なスラスタ１０２を含む。ロボット１００が所定位置にくると、スラスタ１０２は、ロボット１００がその位置を維持するのを助けるように、また、ロボットがタスクを行う時、ロボット１００を対象構造物Ｔに沿って平行に移動させるように、及び／またはロボット１００を対象構造物Ｔの周りを回転可能に移動させるように使用できる。スラスタ１０２は、ロボットが、水中環境で三次元に移動できるように平行であってよく、そうでなければ、ロボットの異なる軸（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）に平行になるように回転されてよい。
【００２３】
図１において、対象構造物Ｔは、例示の水中パイプである。ケーブル、サポート、柱、タンク、固定チェーン、及び他の様々な海洋インフラストラクチャ等の他の構造物は、ロボットシステム１０によって作業でき、水中パイプは、単に対象Ｔの例として示したものである。
【００２４】
第１のロボット１００は、対象構造物Ｔに対して作業を行うのに使用する道具１０４を含む。例えば、図１に示すように、道具１０４は、増殖した生物や他の物質を対象Ｔから除去するのに十分な速度で水を吐き出すことができるウォータージェットであってよい。ロボットアーム、清掃用ブラシ、センサ、カメラ、非破壊検査及びテスト機器、サンドブラスタ、溶接機、または水中の検査、テスト、メンテナンス、清掃、修理、もしくは建設を行うのに適した他の道具等、他の道具も使用できる。
【００２５】
第１の水中ロボット１００は、水中構造物Ｔを少なくとも部分的に囲む大きさ及び形のハル構造１０６を有してよい。例えば、水中ロボット１００は、構造物Ｔを部分的に囲む大きさ及び形のＵ字形ハルを有してよい。図１に示すように、Ｕ字形ハルは、パイプ等の円柱状物体を部分的に囲むのに特に適している。ハル１０６は、対象構造物Ｔを補完するように設計し得る他の大きさ及び形を有してよい。ハル１０６は、アーム１０８と１１０を含むことができ、アーム１０８と１１０は、対象Ｔを少なくとも部分的に取り囲むように外側に延び、第２のロボット２００の方に延び、第１のドッキング機構１１２を支持して、２つのロボット１００と２００の間のドッキングを容易にする。これについては、以下により詳細に記載する。
【００２６】
第２の水中ロボット２００は、多くの点で、第１のロボット１００と類似していてよい。第２のロボット２００は、所定の位置に操縦し、対象構造物Ｔに沿ってあちこち移動するためのスラスタ２０２のセットを含み得る。スラスタ２０２は、ロボットが水中環境において三次元に移動できるように、ロボットの異なる軸（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と平行でよい。第２のロボット２００は、ハル２０６を有してよく、ハル２０６は、第１のロボット１００のハル１０６と同じ大きさ及び形を有し、類似のアーム２０８と２１０を含む。同様に、第２のドッキング機構２１２は、アーム２０８と２１０によって支持できる。
【００２７】
第２の水中ロボット２００は、安定化モジュール２０４を含む。図１に示すように、安定化モジュールは、対象構造物Ｔに接触するように配置されたローラを含み得る。スライド、ベアリング、スキッド、ローラ、または他の類似のデバイス等の他のデバイスを使用して、対象構造物Ｔに接触し、対象構造物Ｔに力を加えることができる。以下により詳細に記載するように、安定化モジュール２０４は、第１のロボット１００と道具１０４とに平衡した安定力を提供する。安定化モジュール２０４は、道具１０４の操作中、対象構造物Ｔと接触しているので、安定化モジュール２０４は、対象構造物Ｔの条件を検査し得るセンサまたは他の非破壊テスト機器（例えば、カメラ、超音波トランスデューサ、容量センサ）も含み得る。従って、道具１０４が、対象構造物Ｔに対して作業（例えば清掃）を行う時、安定化モジュール２０４は平衡力を提供でき、構造物を検査して、道具１０４が作業を成功裏に行ったことを確認することもでき、または道具が行う意図した作業が完了すると、ロボット１００、２００が、対象Ｔから除かれるように、もしくは異なる対象面の新しい位置に移動するように合図することもできる。
【００２８】
協調するコンポーネント部分が、第１の水中ロボット１００および第２の水中ロボット２００上に提供されて、ドッキングコネクタＤを提供でき、ドッキングコネクタＤは、ロボットが選択的に互いに結合するのを可能にする。ドッキングコネクタは、第１のロボット１００によって支持される第１のドッキング機構１１２と、第２のロボット２００によって支持される第２のドッキング機構２１２と、を含み得る。第１のドッキング機構１１２は、アーム１０８および１１０によって支持され、第２のドッキング機構は、アーム２０８および２１０によって支持される。
【００２９】
図１Ａを簡単に参照すると、図１の配置を概略的に表現したものが、水中の対象物Ｔを囲むように連結された第１の水中ロボット１００と第２の水中ロボット２００とを示している。図１Ａに概略的に示すように、アーム１０８、１１０、２０８、２１０は、長さが（例えば、伸縮自在に）延びるようにも構成でき、またはロープ、鎖、または、ケーブルの形態であってよい。従って、第１のロボット１００と第２のロボット２００とがドッキングして、様々な大きさ及び形の対象構造物Ｔを収容できるように、アームの長さを調節できる。図１Ａに示すように、第１のドッキング機構１１２は、第２のドッキング機構２１２を受ける大きさ及び形の、リング等のレセプタクルであってよく、第２のドッキング機構２１２は、フック形の突出部を含み得る。第２のドッキング機構２１２は、第１のドッキング機構１１２に挿入され、第１のドッキング機構１１２によって保持されて、第１のロボット１００と第２のロボット２００とを結合できる。以下に詳細に示すように、図２〜図４に示すドッキング機構等、他のドッキング機構構成を使用できる。スラスタ１０２、２０２、及び安定化モジュール２０４は、上述のように操作できる。
【００３０】
第１のロボットと第２のロボットは、ドッキング機構を介して一緒に結合されると、水中の対象構造物Ｔを少なくとも部分的に囲むことができる。例えば図１に示すように、第１のロボット１００と第２のロボット２００とは、対象構造物Ｔを第１のロボット１００と第２のロボット２００との間に置いて、対象構造物Ｔを横断方向に取り囲む大きさ及び形であってよい。この構成において、道具１０４は、対象構造物Ｔに作業をする位置にあり、安定化機構２０４は、道具１０４が及ぼす力に平衡力を提供する位置にある。道具１０４は、対象構造物に対する作業（例えば、ウォータージェット洗浄）を行うので、力が対象構造物に加えられ、反対向きの等しい力を第１のロボットは受ける。この反対向きの反力は、第１のロボット１００を対象構造物Ｔから遠ざけ得る。適切な反作用力が無いと、第１のロボット１００は、所定の位置から動いて、対象構造物Ｔから離れ、一旦離れると、タスクを行うことができないか、またはタスクを効率的に行うことができない。第２のロボット２００の安定化モジュール２０４は、第１のロボット１００が受ける反力に対抗する。従って、発明によると、第１のロボット１００と第２のロボット２００とは一緒に結合されるので、第１のロボット１００は、対象構造物に対して作業を行う時、第２のロボット２００によって適所に保持される。道具１０４が操作される時、道具１０４は、第１の力を対象構造物Ｔに加え、安定化モジュールは、第１の力に対抗する第２の反対向きの等しい力を提供する。第１のロボット１００と第２のロボット２００とは、ドッキング機構を介して結合されるので、第１のロボット１００と第２のロボット２００とが受ける正味の力はゼロである。正味ゼロの力は、ロボットが対象構造物Ｔに対して安定した位置にとどまるのを可能にする。従って、第１のロボットと第２のロボットとアクティブな道具と安定化モジュールとは、協働して、安定した作業プラットフォームを提供し、それによって、様々な作業を対象構造物に対して行うことができる。
【００３１】
例として、道具１０４は、対象構造物Ｔに対して高圧で水を吹き付けるウォータージェットであってよく、対象構造物Ｔは、図１に示すように、パイプであってよい。ウォータージェットを、パイプの外面に向けて、海洋付着物等の様々なデブリ及び／または腐食等をパイプ表面から取り除くことができる。ウォータージェットは、パイプの表面に対して一方向に吹き付けるので、第１のロボットは、パイプから押し戻される力を受ける。従って、ローラを含み得る安定化モジュール２０４は、パイプの反対側に接触する。ローラとパイプ表面との接触力は等しく、反対向きである。これらの２つの力は、第１のロボット１００と第２のロボット２００とを結合するドッキング機構を通して伝えられ、互いに打ち消し合う。従って、ロボットは、パイプに対して安定したままであり、洗浄作業は、安定に制御されて効率的に行うことができる。
【００３２】
ドッキング機構を介して物理的に結合されることに加えて、第１のロボット１００と第２のロボット２００とは、制御信号及び他の信号が第１のロボットと第２のロボットと間で送信できるように、結合もできる。ロボットは、ドッキング機構の一部であり得る電気的接続を介して接続できる、及び／またはロボットは、（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信、ＩＥＥＥ（登録商標）８０２．１１、または他の通信プロトコルを用いた）無線通信モジュールを介して接続できる。このような接続は、ロボットが協調制御されて一緒に動作するのを可能にする。例えば、第１のロボットが、そのスラスタを用いて対象の表面に沿って移動する時、第１のロボットと第２のロボットとが協働するように、第１のロボットは、第２のロボットがそのスラスタを補完的に動作させるように制御信号を与えることができる。従って、第１のロボットが、対象構造物に沿って移動する時、第２のロボットは、それを追って、対象構造物に対して所望の位置にロボットを維持するのに必要な平衡安定力を提供し続ける。
【００３３】
一つの構成によると、表面（例えば、表面ベースの制御ステーション、通信リレイ車両、またはサポート車両）と第１のロボットと第２のロボットとの間に通信を確立できる。通信は、（例えば、表面と第１のロボットと第２のロボットとの間に）テザーを用いて、または無線技術（音響、レーザ、可視光線、ＲＦ等）を用いて確立できる。あるいは、親子構成が使用でき、表面と「メインロボット」（例えば、第１のロボット１００）との間を、テザーを用いて直接接続し、他の「サポートロボット」（例えば、第２のロボット２００）を次にテザーでメインロボットにつなぐ。この構成は、表面につながるテザーの数を減らす。二つのロボット間の接続は、短距離無線技術を用いても達成できる。
【００３４】
一制御スキームにおいて、第１のロボットと第２のロボットとは、それらがドッキングされるまで独立して制御できる。ドッキング完了後、第１のロボットと第２のロボットとは、１つのユニットとして遠隔で制御されて、水中の対象構造物に沿って長手方向または円周方向にあちこち移動するように構成できる。
【００３５】
ドッキング前、各ロボットのコントローラは、オペレータが望む動きを達成するように正しいスラスタを作動させるために、オペレータ（例えば、ジョイスティック）から別個のコマンドを受信できる。ドッキング操縦を達成するために、第１のロボットおよび第２のロボット（例えば、サポートロボット）のうちの一方は、水中の対象構造物（例えば、パイプ）に寄りかかるように、また任意選択で、センサを使用して、（例えば、圧力センサ及びコンパスを用いて）奥行、向き、及び／または位置を自動的に保持するように、遠隔で制御されてよい。オペレータ及び／または搭載プロセッサが提供する自動コントローラも、対象構造物の表面に追加の推力を提供して、ドッキング中の反動に対抗できる。
【００３６】
第１のロボットおよび第２のロボットの他方（例えば、メインロボット）は、ドッキングを開始するために、サポート車両の近辺に他方のロボットを操縦するようにオペレータによって遠隔で制御されてよい。ドッキングは次に、オペレータによって手動で行われてよく、または搭載カメラまたはソナーまたは任意の適切なセンサを用いてメイン車両の搭載コントローラによって自動で行われてよく、ドッキング操縦を誘導できる。両方のロボット上のコントローラは、自動訂正を行ってドッキングを支援するように互いに通信もできる。二つのロボットは、同時にまたは順々に、このように遠隔で制御できる。
【００３７】
ドッキングが完了すると、オペレータは、第１のロボットと第２のロボットとを１つのユニットとして制御でき、それによって、第１のロボットと第２のロボットとのそれぞれに関連付けられた個々のコントローラが信号を交換して、任意の方向の平行移動及び回転を含むオペレータが望む動きを達成するために、結合された車両のどのスラスタを作動させる必要があるかを決定できる。さらに、コントローラは、両車両でスラスタの新しい組み合わせを使用して、利用可能なスラスタに制限があるため１つの車両ではできない一定の動きを達成することによって、追加の自由度を開放することもできる。
【００３８】
さらに、清掃または検査等のタスクを行っている間、コントローラは、組み合わされたスラスタを用いて、任意の長手方向、円周方向、または他の変位を補正することによって、自動的に位置を保持することができる。
【００３９】
タスクが完了すると、ドッキングを解除できる。例えば、コントローラは、コントローラの各スラスタを反対方向に作動させてドッキングを解除できる。コントローラは、ドッキング機構を動作させて、第１のロボット車両と第２のロボット車両との互いのドッキングを解除させることもできる。ドッキングの解除後、第１のロボットと第２のロボットの両方に対して独立した手動制御を取り戻す。
【００４０】
図２Ａ及び図２Ｂは、特定の実施形態による、第１のロボット１００の第１のドッキング機構１１２と、第２のロボット２００の第２のドッキング機構２１２と、を示す。第１のドッキング機構１１２は、円錐形の広がった部分１５０と細長いポスト１５２とを有する突出部を含む。第２のドッキング機構２１２はレセプタクルを含み、レセプタクルは、図２Ｂに示すように、第１のドッキング機構１１２の広がった部分１５０と細長い部分１５２とを、それぞれ受け入れる大きさ及び形の円錐形の広がった部分２５０と細長い穴２５２とを有する。第１のドッキング機構１１２が第２のドッキング機構２１２によって受け入れられると、第１のロボット１００と第２のロボット２００は結合される（図２Ｂ）。
【００４１】
図３は、特定の実施形態による、第１のロボット１００の第１のドッキング機構１１２と、第２のロボット２００の第２のドッキング機構２１２と、を示す。第１のドッキング機構１１２は、楔形のレセプタクル３００を含み、レセプタクル３００は、第２のドッキング機構２１２の楔形の突出部３０２を受け入れる大きさ及び形である。第１のドッキング機構１１２は、２つの機械的に動作可能なラッチ３０４を含む。ラッチ３０４は、突出部３０２の前縁３０８を補完する形及び大きさの斜面３０６を含む。突出部３０２が、ドッキングのためにレセプタクル３００の方に移動すると、補完面３０６と３０８は、その部分がより効率的に互いにスライドするのを可能にする。ラッチ３０４は、斜面３０６の反対側にほぼ平らな面３１０を含む。突出部３０２は肩部３１２を含み、肩部３１２は、第１のドッキング機構１１２と第２のドッキング機構２１２とが結合されると、平らな面３１０が肩部３１２に近接するようにラッチ３０４を受け入れる大きさ及び形である。
【００４２】
ラッチ３０４は、それぞれ、ピボット３１４によって支持され、ピボット３１４を中心に回転するように接続される。ソレノイド等のアクチュエータ３１６は、アーム３１８に接続され、アクチュエータ３１６を作動させると、アーム３１８を伸ばしたり、後退させたりするように構成される。アクチュエータ３１６が作動されて延在位置になった時、アーム３１８は、ラッチ３０４に対してラッチに接触する位置になる。アーム３１８はばね３２０を含み、ばね３２０は、アクチュエータ３１６が後退すると、ばね３２０がラッチ３０４に引張力を加えるように、ラッチ３０４に接続される。ラッチはピボット３１４に接続されるので、アクチュエータ３１６の作動は、ピボット３１４を中心にラッチ３０４を両方向に回転させる。従って、アクチュエータ３１６は、ドッキングが容易な位置にラッチ３０４を回転し、ロボットをドッキング配置で維持する位置に回転、維持し、その後、反対方向に回転して、ロボットが離れることができるようにラッチ３０４を移動させるように作動できる。
【００４３】
図４Ａ及び図４Ｂは、特定の実施形態による、第１のロボット１００の第１のドッキング機構１１２と第２のロボット２００の第２のドッキング機構２１２とを示す。ドッキング機構１１２、２１２は、それぞれ、電動磁石４００、４０２を含む。電動磁石４００、４０２は、Ｎ極とＳ極とを有する磁石を含み、磁石は、Ｎ極とＳ極の向きを変更することができるように回転可能である。磁石の磁力をドッキング機構１１２、２１２の対向する面に集中、方向付けることができるように、電動磁石４００、４０２の隣にフラックスコンセントレータ４０４を備える。フラックスコンセントレータ４０４は、フラックスコンセントレータ４０４と電動磁石４００、４０２との間の空間を最小にできるように、電動磁石４００、４０２を補完する大きさ及び形の凹部４０６を含んでよく、それによって、フラックスコンセントレータの有効性を向上させる。
【００４４】
図４Ａに示すように、電動磁石４００、４０２は、両極がフラックスコンセントレータ４０４の方を向くように向けられる。電動磁石４００は、その極が電動磁石４０２の極と反対になるように向けられる。従ってこの構成においては、ドッキング機構１１２、２１２は、第１のロボット１００と第２のロボット２００との間の結合を促進、維持する引力を受ける。ドッキングが完了すると、図４Ｂに示すように、両極がフラックスコンセントレータ４０４の方を向かないように、また、対向する極が互いに向き合うように、電動磁石４００、４０２は、回転される。従って、フラックスコンセントレータ４０４を通る正味の磁力は無く、磁石の対向する極が、第１のロボット１００と第２のロボット２００とが離れるのを容易にする。同様に、電動磁石４００、４０２は、同じ極の向きで両極がフラックスコンセントレータ４０４の方に向くように回転することができ、分離する斥力がフラックスコンセントレータ４０４を通して向けられる。
【００４５】
ロボット１００が道具１０４を有し、ロボット２００が安定化モジュール２０４を有するように記載し、道具１０４がロボット１００と関連付けられ、安定化モジュールがロボット２００と関連付けられるが、本明細書に記載のロボットは、補完のドッキングコネクタＤの特徴を有することを除いて、他の点では同じである。代替として、道具、安定化モジュール、及び／またはドッキングコネクタの特徴は、第１のロボットおよび第２のロボットの一方または他方によって支持できる。さらに、第１のロボットは、「メインロボット」であってよく、第２のロボットは、「サポートロボット」であってよい。または、それらは逆でもよい。代替実施形態においては、対象Ｔを中心とするロボットの回転を少なくして対象Ｔの両側での作業を可能にするために、ロボット１００、２００は、それぞれ図１に関連して大体記載したように、道具と安定化モジュールとの両方を備えることができる。理解されるように、特定のロボット１００、２００に含まれる特定の道具及び安定化モジュールの構成は、他のロボットに含まれるものと同じであってもよく、異なっていてもよい。ロボット１００、２００のそれぞれに異なる道具を提供することによって、ロボットが水中にいる時、より広い範囲の作業を行うことができる。一定の実施形態においては、ロボット１００、２００は、テザーを含むことができ、及び／または、ロボットは、ロープまたは鎖を用いて互いにドッキングされてよい。ロボットが作業（清掃及び／または検査）を水中の対象構造物に対して行うので（例えば、らせん状に履く清掃／検査パターン）、テザー／ロープを対象構造物の周りに巻き付けることができる。作業が完了すると、ロボットは、第２の作業（清掃及び／または検査）も行いながら、テザー／ロープをほどく逆の操縦を行うことができる。
【００４６】
図面の類似の番号は、幾つかの図面を通して類似の要素を表すこと、また、図面を参照して記載し、示したコンポーネント及び／またはステップの全てが、全ての実施形態または構成に対して必要ではないことを理解されたい。本明細書に開示のシステム及び方法の実施形態、実施態様、及び／または構成は、（ソフトウェアモジュール、ブラウザプラグインを含む）ハードウェア、ファームウェア、及び／またはコンピュータ使用可能媒体に存在するソフトウェアアルゴリズム、アプリケーション、プログラム、モジュール、またはコードとして組み込むことができ、それらは、コンピュータシステムまたはコンピュータデバイスのプロセッサで実行されて、プロセッサ及び／または他の要素が本明細書に記載の機能及び／または動作を行うように構成できることも理解されたい。少なくとも１つの実施形態による、実行されると、本開示の方法を行う１つまたは複数のコンピュータプログラム、モジュール、及び／またはアプリケーションは、１つのコンピュータまたはプロセッサに存在する必要はなく、多くの異なるコンピュータまたはプロセッサにモジュール式に分散して、本明細書に開示のシステム及び方法の様々な態様を実施してよいことは理解されたい。
【００４７】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態の記載のみを目的としており、発明を制限する意図はない。本明細書においては、単数形の「ａ」「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈から明らかに異なる場合を除いて、複数形も含むものとする。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、本明細書で使用される時、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／またはコンポーネントを特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／またはそれらのグループの存在または追加を除外しないこともさらに理解されよう。
【００４８】
請求項の要素を修飾する請求項における「第１の」「第２の」「第３の」等の序数の使用は、それだけで、ある請求項の要素が他の請求項の要素より優先度、先行、または順序において上であることを意味しておらず、方法の行為が行われる時間的順序も意味しておらず、ある名前を有する請求項の要素を同じ名前を有する（が序数を使用する）他の要素と区別するラベルとしてのみ使用されて、請求項の要素を区別することに注意されたい。
【００４９】
また、本明細書で使用する言い回し及び用語は、記載を目的とし、制限とみなすべきではない。本明細書での「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、及び、これらの変形の使用は、その後に列挙する項目及びそれらの同等物と追加の項目とを含むものとする。
【００５０】
上記主題は、説明のためにのみ提供されており、制限とみなすべきではない。図示し記載した実施形態及び適用の例に従うことなく、また、請求項に記載した本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の主題に様々な修正及び変更を行ってよい。
【００５１】
特に、記載または図示した要素の一部または全てを交換することによって他の実施態様が可能なので、上記図面及び例は、本出願の範囲を１つの実施態様に制限する意図はない。さらに、本出願のある要素が、既知のコンポーネントを用いて部分的または全体的に実施できる場合、本出願の理解に必要なそのような既知のコンポーネントのその部分のみが、記載され、そのような既知のコンポーネントの他の部分の詳細な記載は、出願をあいまいにしないように省略する。本明細書において、単数のコンポーネントを示す実施態様は、複数の同じコンポーネントを含む他の実施態様に必ずしも限定されず、別段の記載の無い限り、逆も真である。さらに、出願者は、明細書または請求項のいずれの語も、別段の規定がない限り、一般的でない、または、特別な意味とはしない。さらに、本出願は、例として本明細書で言及する既知のコンポーネントの現在及び今後の既知の同等物を含む。
【００５２】
特定の実施態様の前述の記載は、出願の一般的な性質を完全に示したので、（本明細書で参照することによって引用及び組み込まれた書類の内容を含む）当業者が備えている技能の範囲内の知識を適用することによって、過度の実験を行うことなく、本出願の一般的概念を逸脱することなく、他者が、容易に様々な適用に合わせて、このような特定の実施態様を修正及び／または適合する。このような適合及び修正は、よって本明細書に提示の教示及び指導に基づいて、開示の実施態様の同等物の意味及び範囲内にあるものとする。本明細書の言い回し及び用語は、記載のためであり制限のためではなく、よって本明細書の言い回し及び用語は、本明細書に提示の教示及び指導に照らして、当業者の知識と組み合わせて当業者によって解釈されることは理解されたい。記載または図に示す寸法は、一例に応じて示されており、発明の範囲を逸脱せずに他の寸法も使用できることは理解されたい。
【００５３】
本出願の様々な実施態様を記載したが、それらは例として提示したもので、制限ではないことは理解されたい。形態及び詳細における様々な変更は、出願の趣旨及び範囲を逸脱することなく行うことができることは、当業者には明らかであろう。従って、本出願は、上記実施態様の例のいずれにも制限されるべきではない。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ・・・ロボットシステム
１００  ・・・第１の水中ロボット
１０２  ・・・スラスタ
１０４  ・・・道具
１０６  ・・・ハル
１０８、１１０  ・・・アーム
１１２  ・・・第１のドッキング機構
１５０  ・・・円錐形の広がった部分
１５２  ・・・細長いポスト
２００  ・・・第２の水中ロボット
２０２  ・・・スラスタ
２０４  ・・・安定化モジュール
２０６  ・・・ハル
２０８、２１０  ・・・アーム
２１２  ・・・第２のドッキング
２５０  ・・・円錐形の広がった部分
２５２  ・・・細長い穴
３００  ・・・レセプタクル
３０２  ・・・突出部
３０４  ・・・ラッチ
３０６、３０８  ・・・斜面
３１０  ・・・平らな面
３１２  ・・・肩部
３１４  ・・・ピボット
３１６  ・・・アクチュエータ
３１８  ・・・アーム
３２０  ・・・ばね
４００、４０２  ・・・電動磁石
４０４  ・・・フラックスコンセントレータ
４０６  ・・・凹部
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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