(57)【要約】本発明は、表面横断装置に関し、この装置は、フレーム、このフレームに設置されるシール外周部を有するシール、およびこの装置を表面に対して移動させるように構成された伝動装置を備える。このシールの外周部は、実質的に、横断されるべき表面と転がり接触するために、適合される。このデバイスは、水平な表面、垂直な表面、反転した表面などに吸引接着し、そしてこの表面に沿って移動し得、そして障害物または表面の不規則性を乗り越え、一方で、この表面に対する吸引接着を維持し得る。このデバイスは、運動する転がりシールアセンブリを用いて、この表面に沿って推進され得る。このアセンブリは、この減圧接着に影響を及ぼすシールと、このデバイスをこの表面にわたって駆動する運動との両方を提供する。
2007507395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分減圧によって表面に接着するように適合された、表面横断装置であって、該装置は、以下：
チャンバを形成するフレーム；
該チャンバの開口部を規定する、実質的に閉じたシール外周部を有するシールであって、該シール外周部の少なくとも一部分は、該チャンバに対して転がるように、そして横断されるべき表面と接触して、漏出を防止し、該表面とのシールを維持するように実質的に適合されている、シール；および
該装置を該表面に対して移動させるように構成された、伝動装置、
を備える、装置。
【請求項２】
前記シール外周部が、少なくとも１つのローラを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのローラが、圧縮可能な外側表面を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記伝動装置が、前記少なくとも１つのローラに動力供給するように適合されている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記シール外周部の一部分が、少なくとも２つのローラを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも２つのローラが、実質的に平行であり、そして前記フレームの対向する側に配置されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記シール外周部の一部分が、軌道を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記軌道が、複数の連続的なパッドを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つのパッドが、可撓性のシーリング要素を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つのパッドが、独立して圧縮可能な１対の可撓性のシーリング要素を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記伝動装置が、前記軌道に動力供給するように適合されている、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記シール外周部の一部分が、２つの軌道を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記２つの軌道が、実質的に平行であり、そして前記フレームの対向する側に配置されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置を前記表面と接触させて維持するための手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記維持するための手段が、前記シール外周部によって少なくとも部分的に規定されるゾーンに対する圧力差を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記圧力差が、部分減圧である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
処理装置をさらに備え、該処理装置は、前記フレームに設置されており、そして前記表面の少なくとも一部分を処理するように適合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記シール外周部が、実質的に閉じた多角形を構成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記多角形が、四辺形である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置を制御するためのプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
部分減圧によって表面に接着するように適合されている、表面横断装置であって、該装置は、以下：
チャンバを形成するフレーム；
運動シールであって、該運動シールは、該フレームに設置されており、そして該チャンバに対して転がるように、そして該横断されるべき表面に接触して、漏出を防ぎ、そして該表面とのシールを維持するように、実質的に適合されている、運動シール；および
該装置を該表面に対して移動させるように構成された、伝動装置、
を備える、装置。
【請求項２２】
前記運動シールが、外周部を備え、該外周部の少なくとも一部分が、前記伝動装置と協働して、前記装置を前記表面に対して移動させる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
表面横断装置であって、該装置は、以下：
フレーム；
シールであって、以下：
実質的に平行な、第一のローラおよび第二のローラであって、該ローラは、該フレームの対向する側に配置されており、該ローラは、該フレームに回転可能に接続されている、第一のローラおよび第二のローラ；
該フレームのさらなる対向する側に配置された、第一の軌道および第二の軌道であって、該ローラおよび軌道は、横断されるべき表面と転がり接触するように、そして該表面とのシールを維持するように、実質的に適合されている、第一の軌道および第二の軌道、
を備える、シール；ならびに
該装置を該表面に対して移動させるように構成された、伝動装置、
を備える、表面横断装置。
【請求項２４】
前記第一のローラおよび第二のローラのうちの少なくとも一方が、さらなる軌道を備える、請求項２３に記載の表面横断装置。
【請求項２５】
表面を横断する方法であって、該方法は、以下の工程：
部分減圧によって表面に接着するように適合された装置を提供する工程であって、該装置は、以下：
チャンバを形成するフレーム；
該チャンバの開口部を規定する、実質的に閉じたシール外周部を有するシールであって、該シール外周部は、該チャンバに対して転がるように、そして横断されるべき表面と接触して、漏出を防止し、該表面とのシールを維持するように実質的に適合されている、シール；および
該装置を該表面に対して移動させるように構成された、伝動装置、
を備える、工程；ならびに
該表面を該装置で横断する工程、
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般に、遠隔制御されるデバイスおよびロボットの分野に関する。より具体的には、本発明は、表面に接着しながら、この表面を横断するための装置およびその横断方法に関する。
【０００２】
（関連出願の引用）
本願は、２００３年１０月７日に出願された、米国特許出願番号１０／６８０，７４５に対する優先権の利益を主張する。この出願の開示は、その全体が、本明細書中に参考として援用される
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
遠隔制御されるデバイスおよびロボットは、科学および産業の種々の局面（自動車産業、建築産業、探検産業、海難救助産業、塗装産業、表面調整産業、診断産業および環境美化産業が挙げられる）において、使用されている。表面を横断するかまたはよじ登ることが可能な、遠隔制御されるデバイスを必要とする例が、次第に増加している。この分野における技術革新は、デバイス（このデバイスは、汚染物質、および潜在的に危険な高められた高さの作業条件に対する、人の曝露を減少させる）を用いて高められた高さの表面を登るため、あるいは表面が除染されるか、清浄化されるか、またはコーティングされることを必要とする場合に、有利である。このことは、表面を横断することおよびよじ登ることに関する、遠隔制御されるデバイスおよびロボットの、サブフィールドの開発をもたらした。
【０００４】
当該分野において公知の、クライミングデバイスの１つのファミリーは、可動フレームに設置された、吸引要素または磁気要素を利用する。例えば、特許文献１（Ｚｏｒｅｔｉｃｈ）、特許文献２（Ｃｏｌｌｉｅ）、特許文献３（Ｃｏｌｌｉｅ）、および特許文献４（Ｂａｒ−Ｃｏｈｅｎら）を参照のこと。これらの開示は、その全体が、本明細書中に参考として援用される。このファミリーのいくつかのデバイスにおいて、２つ以上のフレームが、キャタピラ様の運動を介して、少しずつ動く。第一のフレームの吸引カップは、第二のフレームが自由に動く間に接着し、次いで、第二のフレームの吸引カップが接着する。この時点で、第一のフレームが外れ、自由に動くようになり、そしてそのフレームを、第二のフレームまで引き上げる。この運動方法は、付着／脱離プロセスを介して、繰り返され続ける。表面の横断に対するこのアプローチは、遅く、不規則であり、そしてこのアプローチは、滑らかな、連続的な移動が必要とされる作動（例えば、清浄化、コーティングの除去、除染の調査など）の役に立たない。さらに、このアプローチは、遭遇し得、回避し得る表面障害物の観点で、限界を有する。
【０００５】
当該分野において公知の、クライミングデバイスの第二のファミリーは、無限軌道に設置されたかまたは他の様式の吸引カップを使用する。例えば、特許文献４（Ｂａｒ−Ｃｏｈｅｎ）、および特許文献３（Ｃｏｌｌｉｅ）を参照のこと。これらの開示は、その全体が、本明細書中に参考として援用される。無限軌道上の吸引カップを使用するデバイスは、比較的平坦な表面を必要とする。なぜなら、これらの吸引カップの大部分が、接着を起こすために、この表面と密接なシール接触になければならないからである。粗い表面または不均一な表面上では、これらの吸引カップの大部分が、しっかりと接触し得ず、従って、このデバイスは、接着を失う。このようなデバイスは、大型航空機の外装（この表面が比較的滑らかである場合）を登るために、最も適切である。このようなデバイスは、亀裂の入ったコンクリート（ここでは、その表面は、非常に不均一である）または多くの端構造体（ここでは、その表面は、一緒にボトルで止められた多くのプレートを備える）においては、良好に作動しない。大きなボルトおよびこれらのプレートの不均一性は、この吸引カップで接着するデバイスが、これらの表面を乗り越える効果をなくす。この型のデバイス上の弁装置は、代表的に、非常に複雑である。なぜなら、減圧が、しっかりと固定されたカップのみに働き、そしてその表面にしっかりと固定されていないカップには働かないからである。さもなければ、失われる減圧が多くなりすぎる。これにより、この型の設計の使用は、非常に複雑かつ費用がかかるデバイスを正当にする用途、および／または比較的平坦な滑らかな表面が存在する場合（例えば、市販の航空機の外装）に、かなり制限されている。
【０００６】
先行技術において公知のクライミングデバイスの、第三のファミリーは、固定されたシール区画によって囲まれた、大きい吸引チャンバを組み込む。このシール区画は、横断されるべき表面にわたって、牽引されるか、またはスライドする。例えば、特許文献５（Ｕｒａｋａｍｉ）、特許文献６（Ｕｒａｋａｍｉ）、特許文献７（Ｕｒａｋａｍｉ）、特許文献８（Ｆｉｓｃｈｅｒ）、および特許文献９（Ｎａｐｏｌｉ）を参照のこと。これらの開示は、その全体が、本明細書中に参考として援用される。ホイールまたは無限軌道が、このファミリーの機械のデバイスを動かす。この大きいチャンバ内の減圧の力は、この表面への接着に影響を与えるが、このシール区画に対する尚早かつ過度の磨耗が、シール技術（例えば、振動シールまたは容易に交換可能なシール区画）における多大な試みによる改善をもたらしている。しかし、これらのデバイスは、平坦または比較的平坦な表面に限定される。なぜなら、このシール区画は、ゴムまたは膨張したダイアフラムから作製されるものでさえも、この表面上を牽引されるからである。これらのデバイスは、表面の障害物（例えば、大きなボルトまたはプレート）を、吸引の損失なしには乗り越え得ない。このことにより、結果として、このデバイスがその表面から落ち得る。さらに、このシール区画の牽引は、急激なシールの磨耗および劣化をもたらし、頻繁なシール交換を必要とする。このシールが、磨耗によりいつ故障するかを予測することが、問題となる。このファミリーのデバイスのシールの常習的な故障は、危険性および信頼性の問題を提示し、これらの商業的な認容性および利用性を制限する。
【０００７】
従って、以前の技術の例の全ては、これらの装置を多くの実用的な商業的条件において効果がなくするという制限を示す。このようなデバイスは、表面に接着するための種々のシステムを提供するが、実際の現場での作動において、これらの制限は、これらのデバイスの使用を、ほぼ平坦な、障害物のない表面に制限している。これらのデバイスは、多くの実際の生活条件において通常見出される表面を横断し得ない。従って、亀裂の入ったコンクリート、腐食した金属、またはボルト、プレート、溶接部分、表面障害物、鋭利な突出部、もしくは表面のプレートを破壊する障害物を有する表面のような表面、あるいは不均一な表面を、横断し得る、クライミングデバイスに対する必要性が存在する。
【０００８】
科学および産業は、広範な表面および表面状態を効果的に横断し得る、遠隔制御されるデバイスまたはロボットデバイスを追及する。具体的には、高レベルの信頼性、シールの故障に対する抵抗性、および不均一な表面（通常の表面突出部、または実際の生活の表面状態）を乗り越える能力を提示するデバイスが、必要とされる。従って、当該分野において、広範な種類の表面の型および表面状態を係合し得る、信頼性のあるクライミング表面横断デバイスを開発することが、必要とされている。
【特許文献１】米国特許第６，０００，４８４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１２１，８０５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，０７７，５１０号明細書
【特許文献４】米国特許第６，１０５，６９５号明細書
【特許文献５】米国特許第４，９２６，９５７号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５３６，１９９号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７５２，５７７号明細書
【特許文献８】米国特許第６，１０２，１４５号明細書
【特許文献９】米国特許第３，２６８，０２３号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の要旨）
本発明の１つの実施形態は、水平な表面、傾斜した表面、垂直な表面、および反転した表面に、減圧の力によって接着し得る、表面横断デバイスまたは装置に関する。この減圧の力すなわち負圧は、この装置に位置しても位置しなくてもよい、減圧源によって提供される。減圧チャンバの一部分が、この装置の下面に形成される。このチャンバは、一般に、頂部プレートおよび弾性転がりシールと境界を接し、この頂部プレートは、この弾性転がりシールアセンブリに接触する。横断される表面は、負圧が適用されると、この密閉された減圧チャンバを完成させて、この装置をこの表面に接着させる。本発明の装置は、弾性の転がりシールを備える。このシールは、一般に、シール外周部によって規定され、ここで、この弾性転がりシールが、横断可能な表面に接触する。さらに、このシールは、この表面への吸引接着を維持する減圧チャンバ体積を、部分的に規定する。このシールは、動力送達システムによって、転がり作用で駆動され、この装置を、この表面に沿って運動させ得る。この実施形態の弾性転がりシールは、この装置が、滑らかに動くこと、および必要に応じて、表面障害物を越えて登ることを可能にする。このシールの転がり作用および必要に応じた運動作用は、増強された耐久性および寿命、ならびにこのシステム全体の信頼性を提供する。このシール材料の弾性は、表面の粗さ、不規則性、および障害物に、実質的に完全に適合する；従って、本発明の実施形態によって横断される表面の地形にかかわらず、漏出に起因する、減圧すなわち吸引の有意な損失がない。従って、この表面に対する接着の損失がない。
【００１０】
１つの局面によれば、本発明の１つの実施形態は、表面横断装置に関する。一般に、この装置は、フレーム、このフレームに設置されるシール外周部を有するシール、および表面に対してこの装置を移動させるように構成された伝動装置を備える。さらに、このシール外周部の少なくとも一部分は、横断されるべき表面との転がり接触のために、実質的に適合される。従って、このシール外周部、またはさらなる二次シールの一部分は、いくつかの実施形態において、この表面とスライド接触し得る。
【００１１】
１つの実施形態において、このシール外周部の一部分は、少なくとも１つのローラを備える。１つの実施形態において、この装置の少なくとも１つのローラは、弾性の圧縮可能な外側表面を備える。この少なくとも１つのローラは、圧縮可能な表面を備える。さらに、この表面横断装置の伝動装置は、この少なくとも１つのローラに動力供給するように適合され得る。特定の実施形態において、この装置のシール外周部は、少なくとも２つのローラを備える。これらの少なくとも２つのローラは、実質的に平行であり、そしてこのフレームの対向する側に配置される。種々の実施形態において、この装置のシール外周部は、実質的に閉じた多角形を構成する。特定の実施形態において、この多角形は、四辺形である。他の実施形態において、このシール外周部は、円弧と多角形線分との組み合わせを備え得る。さらなる実施形態において、これらの線分のいくつかは、表面と転がり接触し、一方で、他の線分は、この表面とスライド接触する。
【００１２】
さらに他の実施形態において、この少なくとも１つのローラは、間隔を空けた１対の軸によって支持されており、この軸は、実際に、軌道のローラ作動特徴を与える。種々の実施形態において、軌道およびローラは、交換可能に使用され、回転要素および必要に応じた運動要素を提供し得る。これらの要素は、１つ以上の軸によって支持され、そして／またはベルトによって接続されるか、その組み合わせである。
【００１３】
この表面移動装置のシール外周部の一部分は、種々の実施形態において、軌道を備える。さらに、種々の実施形態において、この伝動装置は、この軌道に動力供給するように適合される。１つの特定の実施形態において、この軌道は、複数の連続的なパッドを備える。少なくとも１つのパッドは、可撓性のシーリング要素を備える。別の実施形態において、少なくとも１つのパッドは、独立して圧縮可能な１対の可撓性シーリング要素を備える。１つの実施形態において、この装置のシール部分は、２つの軌道を備える。これらの２つの軌道は、実質的に平行であり、そしてこのフレームの対向する側に配置され得る。
【００１４】
種々の実施形態において、この表面移動装置は、この装置を表面と接触させて維持するための手段を、さらに備える。この維持手段は、シール外周部によって少なくとも部分的に規定されるゾーンに対する、圧力差を有する。１つの実施形態において、この圧力差は、部分減圧である。種々の実施形態において、この表面横断装置は、処理装置をさらに備え、この処理装置は、このフレームに設置され、そして横断される表面の少なくとも一部を処理するように適合される。種々の実施形態において、この表面横断装置は、この装置を制御するためのプロセッサをさらに備える。
【００１５】
別の局面によれば、本発明の１つの実施形態はまた、シールを備える表面横断装置に関する。一般に、この装置は、フレーム、シール、および伝動装置を備える。このシールは、このフレームに設置されており、そしてこの伝動装置は、この装置を、表面に対して移動させるように構成される。さらに、このシールは、横断されるべき表面と転がり接触するように、実質的に適合される。１つの実施形態において、このシールは、外周部を備え、この外周部の少なくとも一部分は、この伝動装置と協働して、この表面移動装置を表面に対して移動させる。
【００１６】
１つの実施形態において、前方軌道および後方軌道が、このシールの一部分を形成して、表面との転がり接触を増加させる。ローラが、間隔を空けた１対の軸によって支持され、軌道を、このシールの一部分として形成し、この表面との転がり接触を増加させ得、そしてこの表面とのシールを増強させ得る。
【００１７】
なお別の局面によれば、本発明の１つの実施形態はまた、運動シールを備える表面横断装置に関する。一般に、この装置は、フレーム、運動シール、および伝動装置を備える。この運動シールは、実質的に平行な、第一のローラおよび第二のローラ（これらのローラは、このフレームの対向する側に配置される）、ならびに第一の軌道および第二の軌道（これらの軌道は、このフレームのさらなる対向する側に配置される）を備える。この局面において、これらのローラは、このフレームと回転可能に接触する。さらに、これらのローラおよび軌道は、横断されるべき表面と転がり接触するように、そしてこの表面とのシールを維持するように、実質的に適合され、同時に、この伝動装置は、この装置をこの表面に対して移動させるように構成される。１つの実施形態において、これらの第一のローラと第二のローラとのうちの少なくとも一方は、さらなる軌道を形成する。
【００１８】
なおさらなる局面によれば、本発明の実施形態はまた、表面を横断する方法に関する。この方法は、装置を提供する工程、およびこの装置でこの表面を横断する工程を包含する。この装置は、フレーム、シール外周部を有するシール、およびこの装置をこの表面に対して移動させるように構成された伝動装置を備える。このシールは、このフレームに設置され、そしてこのシール外周部は、横断されるべき表面と転がり接触するように、実質的に適合される。
【００１９】
種々の実施形態が、広範な種類の作業活動を実施するための、吸引接着デバイスに関する。この活動としては、塗装およびコーティングの除去、除染、表面の磨きおよび清浄化、表面の検査、非破壊性の試験、塗装およびコーティングの塗布、遠隔溶接または機械的修復、ならびにロボット修復が挙げられるが、これらに限定されない。この吸引接着デバイスは、フレーム、シールアセンブリ、減圧チャンバ、および１つ以上のモータを備える。このシールアセンブリは、転がり適合性かつ／または搬送適合性の弾性材料を備え、この材料が、シーリング区画を形成している。このシールアセンブリはまた、種々の実施形態において、必要に応じて、この機械を、表面に沿って運動させるように働く。
【００２０】
本発明の１つの実施形態において、このシールは、１つの弾性前方ローラ、１つの弾性後方ローラ、および２つの弾性側部シール（左側シールおよび右側シールと称される）を備える。このシール区画全体は、矩形、正方形、多角形、弓形、円形、楕円形、または他の適切な形状の領域またはこれらの組み合わせを、減圧チャンバの内部に形成する。これらの側部シールは、非常に弾性かつ柔軟な材料であり得、連続的であっても、断片化されて連続物を形成してもよく、無限チェーンに取り付けられ得る。モータからのエネルギーが、この無限チェーンに運ばれる。このチェーンの回転が、このシールアセンブリを転がす。この作用は、このデバイスを、表面を横切って運動させる。このシールの高い弾性および柔軟さは、このデバイスが、表面障害物を乗り越えることを可能にし、同時にこのデバイスのこの表面への減圧接着を維持する。少なくとも２つのチェーンおよび弾性シールのアセンブリが存在し得、このデバイスの２つの対向する側に少なくとも１つずつ存在し得る。この弾性の前方ローラおよびこの弾性の後方ローラは、自由に回転しても、あるいは１つ以上の同じかまたは異なるモータによって動力供給されても、いずれでもよい。
【００２１】
この装置は、このシールを局所的な表面状態に適合させることによって、容易に、かつ信頼性よく、表面障害物を乗り越える。さらに、このシールアセンブリは、転がるので、表面上の障害物または妨害物は、この機械の進行を妨げず、そしてこれらの障害物は、表面とシールとの間のいかなる大きな開き（ここを通して、認容不可能な減圧損失が起こり得る）をも引き起こさない。このことは、この表面がいかに粗いか、あるいはいかに多くの障害物または不規則性が存在するかにかかわらず、このデバイスが、この表面への接着を維持しながらこの表面にわたって進行することを可能にする。このデバイスが表面に沿って動いている間、減圧が存在する。従って、この機械は、止まることなく、表面の粗さまたは不規則性または障害物を越えて、そして重要なことには、表面の不規則性または表面の粗さにわたって吸引接着を失うことなく、滑らかに動き得る。さらに、シールは転がるのであり、牽引されるのではないので、摩擦が最小であり、そして電力消費が、先行技術のデバイスより顕著に減少される。
【００２２】
別の実施形態において、種々の型の表面進行装置が、表面横断装置と組み合わせられ得る。機械的研磨機（例えば、ブラシ、Ｒｏｔｏｐｅｅｎｓ（登録商標）、ニードル銃、スカブラー（ｓｃａｂｂｌｅｒ）など）が、このデバイスに設置され得る。この研磨器に取り付けられた覆い（この覆いに、別個の減圧源が取り付けられている）は、全ての細片を効果的に捕捉し、そしてこの細片を、濾過（例えば、ＨＥＰＡ濾過）減圧収集ドラムまたはビンへと移動させる。従って、このデバイスは、よじ登り、清浄化し、そして危険な物質または毒性の物質を捕捉し、そしてこれらの物質を、作業表面から再度中継する。このことにより、高められた高さの条件と、危険な物質または毒性の物質との両方に対する、人の曝露が劇的に低下する。サンドブラスト、水の吹き付け、レーザー、スポンジ、二酸化炭素、または任意の手段もしくは他の機械的道具がまた、減圧された覆いにおいて利用されて、種々の実施形態のよじ登り、清浄化、捕捉および再中継の能力に影響を与え得る。
【００２３】
多くの核およびエネルギー省（ＤＯＥ）での用途は、ボルト、プレート、表面の粗さが、公知のデバイスの有用性を厳しく制限する、放射線試験および構造体（特に、コンクリート構造体または金属タンク構造体）の除染に関する。しかし、種々の実施形態で、それらが吸引接着を維持し、同時にこのような表面をよじ登る、増強された能力を用いて効果的に乗り越え得る表面が存在する。
【００２４】
別の実施形態において、ロボットアームが、このデバイスに設置され、これによって、遠隔制御される作業（例えば、溶接、切削、切断、持ち上げ、修復の実施などが挙げられるが、これらに限定されない）の無限のアレイの性能を可能にする。
【００２５】
本発明の種々の実施形態において使用される転がりシールは、このデバイスを表面に沿って移動させるために必要とされるエネルギーの量を減少させる。以前の製品の、完全に静止した型のシールによる摩擦を克服することは、大きなモータおよびかなりの力を必要とし、重量およびエネルギー消費を増加させている。従って、エネルギー消費およびモータサイズは、本発明の種々の実施形態を使用して、減少され得る。
【００２６】
本発明の種々の実施形態の利点は、クライミング機械に対する用途の範囲を、劇的に拡大させる。これらの実施形態は、かなりの商業的価値を有する。なぜなら、クライミング機械の有用性が、ここで、新たなシールアセンブリ（このアセンブリは、弾性的に転がり、そしていくつかの実施形態においては、表面にわたって運動する）を使用して、現在横断可能であるより広い範囲の表面の型および表面状態を含むように、拡大され得るからである。代替の実施形態において、このシールアセンブリの転がりシール要素のいずれも、運動のために、動力供給される必要がない。この転がりシールアセンブリは、従来のホイールまたは軌道（これらは、転がりシールが接着機能を実施している間に、この装置を独立して運動させる）と組み合わせて使用され得る。
【００２７】
本発明は、添付の特許請求の範囲において、具体的に示されている。上で記載された本発明の利点は、さらなる利点と一緒に、添付の図面と組み合わせて考慮されて、以下の詳細な説明を参照することによって、よりよく理解され得る。この図面において、同じ参照文字は、一般に、異なる図にわたって、同じ部品を表す。この図面は、必ずしも同一縮尺ではなく、本発明の原理を説明する際に、強調がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（詳細な説明）
本発明の現在好ましい実施形態および代替の実施形態を、本発明者らに現時点で既知である本発明を実施するための最良の形態を含めて、ここで、添付の図面と組み合わせて、詳細に記載する。用語「デバイス」および「装置」は、本明細書中の種々の例および文脈において、交換可能に使用され、本発明の種々の実施形態による表面移動装置をいう。
【００２９】
図１を参照すると、表面横断装置１０の実施形態が、例示的な垂直表面Ｓに接着して示されている。図１は、所定の例示的な環境で作動する装置１０を示す目的で、装置１０の実施形態を図示する概略図である。デバイス１０は、種々の環境で作動し得、この環境としては、水面下の環境、放射活性の環境、毒性の環境、危険な環境、標高が変化する環境、ならびに従来の製造環境および構築環境が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３０】
さらに、種々の実施形態における、装置１０に付随する種々の補助構成要素および支持構成要素もまた、図１に示されている。これらの補助構成要素は、装置１０の機能を補助するか、または装置１０の機能を増強する；しかし、これらの構成要素は、一般に、本発明の実施形態の中心的な技術を実施するために、必要ではない。
【００３１】
補助的な支持構成要素の１つは、任意の安全繋留システム１２である。この安全繋留システム１２は、デバイス１０に取り付けられて、このデバイスが、最初に表面Ｓに接着すること、および装置１０が動力を切られるかまたは他の様式で表面Ｓから脱係合される場合に落下しないことを確実にする。種々の実施形態において、デバイス１０は、減圧を介して表面Ｓに接着する。この減圧は、部分的には、表面と接触して配置される運動シールによって、境界を定められる。さらに、減圧源１４が、装置１０を補助して、装置１０と流体連絡する。
【００３２】
負圧または減圧の領域は、図１に示されるような別個の減圧源１４によって、デバイス１０に供給される。この供給源１４は、種々の実施形態において、デバイス１０上に位置しても、そうでなくてもよいが、デバイス１０と表面Ｓとの間の空間内で発生されてシールにより境界を定められる、結果として生じる減圧力は、吸引接着を提供し、この吸引接着を介して、デバイス１０は、表面Ｓに接着する。この減圧は、以下でより詳細に議論されるように、装置１０のシールアセンブリおよび横断されるべき表面Ｓによって仕切られたチャンバ内に発生する。
【００３３】
減圧源１４とデバイス１０との間に流体連絡を確立するための手段（これらの例においては、減圧源は、デバイス１０の内部に組み込まれない）は、任意の接続導管１６を介して達成される。一般に、接続導管１６は、装置１０を動力供給源、減圧源１４、制御機構、空気力デバイス、および／または他の適切な補助的なデバイスもしくはシステムに接続するための、１つ以上の導管、ホース、ケーブル、ワイヤまたは他の移動／伝達装置を備え得る。ここでまた、一般的なレベルにおいて、接続導管１６は、流体、気体、エネルギー、化学物質、電気、光、情報、細片、または他の適切な物質もしくはデータを、装置１０へ、および装置１０から移動させて、この装置の機能を補助するように働く。
【００３４】
制御システム１８は、代表的に、導管１６を介して装置１０に接続されたプロセッサを備えるが、無線スキーム、無線周波数スキームまたは他の通信スキームが、使用され得る。制御システム１８は、使用者に、このデバイスを操るように、そして／またはデバイス１０の内部に備えられるかもしくは付随するサブシステムのいくつかもしくは全てを制御するように、指示を提供する。種々の無線実施形態において、制御システム１８は、例えば、赤外線ベースのインターフェース、セルラーベースのインターフェース、音波ベースのインターフェース、光学ベースのインターフェースまたは無線ベースのインターフェースのような手段を介して装置１０に情報を送信し得るか、または装置１０から情報を受信し得、これによって、制御の目的で、接続導管１６をデバイス１０に接続する必要性をなくす。例示的な制御システム１８としては、ベースのインターフェース携帯型リモコン、パーソナルデジタルアシスタント、別個のペンダント型制御器、またはコンピュータ／ラップトップが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３５】
表面横断装置１０はまた、図１に示されるように、動力供給源２０および任意の電力変換器２２に接続されるが、他の実施形態においては、動力供給源（例えば、バッテリ）は、デバイス１０の内部に組み込まれる。電力変換器は、例えば、ＡＣ−ＤＣ変換器または他の適切な電力変換デバイスであり得る。空気式動力供給源が、種々の実施形態において、このデバイスおよび／またはそのサブシステムにエネルギー付与するために、使用される；しかし、電気、太陽、化学または他の型の動力供給源２０が、限定されることなく使用され得る。表面処理装置２４がまた、表面横断装置１０に接続されて示されている。このシールアセンブリ、デバイス１０のさらなる特徴および実施形態、ならびに表面処理装置２４に関するさらなる詳細は、以下で議論される。
【００３６】
図２Ａを参照すると、本発明の例示的な実施形態に従う、表面横断装置１０の上面等角概略図が示されている。同様に、図２Ｂは、表面横断装置１０ａの代替の実施形態を示す。図３は、図２Ａに示される実施形態の代替の図である。
【００３７】
図２Ａに示されるように、デバイス１０は、圧力低下フレームまたはハウジング２６を備える。圧力低下ハウジング２６は、デバイス１０の機械的構成要素を支持し、そして部分的に、横断されるべき表面Ｓの近くの減圧または吸引体積の境界を定める。デバイス１０は、第一の無限側部シール軌道２８および第二の無限側部シール軌道３０を、ハウジング２６の各側に備え、そして前方ローラ３２および後方ローラ３４を備える。軌道２８、３０は、図６〜８に、より詳細に示される。
【００３８】
前方ローラ３２は、分離され得、その結果、前方ローラ３２の（前方から見た場合）左側３２Ｌは、左側軌道３０に接続されて作動し、そして前方ローラの右側３２Ｒは、右側軌道２８に関連して作動する。後方ローラ３４もまた分離され得、その結果、後方ローラ３４の左側３４Ｌは、左側軌道３０と供に作動し、そしてこの後方ローラの右側３４Ｒは、右側軌道２８と一緒に作動する。種々の実施形態において、シールを形成する要素（例えば、軌道またはローラなど）は、個々に制御可能であり得、そして独立して可動であり得る。種々の実施形態において、前方ローラと後方ローラとのいずれか一方または両方は、必ずしも、右側および左側に分離される必要はなく、むしろ、分割されていないローラが使用される。ローラまたはこれらのローラの作動は、必要に応じて、動力を供給されてもされなくてもよい。これらのローラ３２、３４は、代表的に、比較的厚い、弾性の外側材料層を備え、シールの損失なしに、表面の突出部を乗り切ることを容易にする。
【００３９】
図２Ａにおいて導入された、表面横断デバイス１０ならびにローラ３２、３４およびシール軌道２８、３０に関するさらなる詳細が、以下でより詳細に提示される。これらのローラおよび軌道に加えて、他の要素および構成が、効果的なシールアセンブリを提供するために使用され得る。図２Ｂは、１つのこのような代替のシール構成を図示する。この代替の構成は、有利なシール特性および表面接触特性を達成するための、改変されたローラアプローチを使用する。
【００４０】
具体的には、図２Ｂにおいて、図２Ａに図示されている円筒形の前方ローラおよび後方ローラを使用する代わりに、デバイス１０ａの前方ローラ３２ａおよび後方ローラ３４ａは、軌道として効果的に作動するように、改変されている。この構成は、各ローラが、示される連続的な軌道３０ａと類似の様式で機能することを可能にする。種々のローラが、連続的な軌道３０ａと一緒に作動してシールを形成し、そしてモータまたは適用される力に応答して、デバイス１０ａを動かす。
【００４１】
示されるように、各ローラ３２ａおよび３４ａは、間隔を空けた第一の軸Ａｘ１および第二の軸Ａｘ２によって支持される。スプロケットＳ１およびＳ２またはハブが、軸Ａｘ１および軸Ａｘ２上に配置されて、各ローラを支持し得る。この二重軸の構成は、これらのローラを、ほぼ長楕円形の経路に沿った回転のために支持する。各ローラを軌道要素として利用することによって、前方ローラおよび後方ローラの、表面との実際のシール接触面積が、有利に増加する。
【００４２】
増強されたシール領域は、デバイス１０、１０ａに対する障害物乗り越え能力および作動信頼性を改善する。この機械が方向転換する場合、および／または表面障害物を乗り越える場合、シール／表面界面の増加した面積は、シールの一体性を維持し、そして減圧を損なわずに保つ。従って、より広範な種々の動きおよび不規則な地形の乗り越えが可能である。デバイス１０ａは、危険性が高い種々の活動のため、および毒性の高い環境において使用され得るので、増加した信頼性が、非常に望ましい作動上の特徴である。二重軸のローラの使用は、ローラの摩擦を増加させ、そしてローラの耐久性をわずかに低下させるが、この二重軸ローラの構成は、より厚く、より柔軟であり、そして／またはコーティングされた、ローラ材料と組み合わせて使用され得る。
【００４３】
図２Ｂはまた、代替の減圧シーリングプレート３６Ｈを図示する。図２Ｂおよび図１８Ｃに示されるように、減圧プレート３６Ｈは、前方ローラ３２ａおよび後方ローラ３４ａの面に対して、２つの湾曲した区画Ｃｐにおいてシールする。これらの区画は、前方ローラおよび／または後方ローラの、この領域での外径に実質的に一致するように形成される。この減圧プレート３６Ｈの構成は、減圧プレート３６Ｈと、前方ローラ３２ａおよび後方ローラ３４ａとの間に、より大きいシーリング面を提供し、より信頼性のあるシールを提供する。
【００４４】
より具体的には、減圧プレート３６Ｈの２つの区画Ｃｐおよび中央の架橋部分は、「Ｈ」字型の面を形成する。１つの実施形態において、Ｈ字型のプレート３６Ｈは、このデバイスにおいて、上で議論されたプレート３６よりわずかに高く上昇して位置し、減圧チャンバの体積を変化させ得る。
【００４５】
１つの実施形態において、図２Ｂに示される構成に基づいて、横断されるべき表面に対して実質的に平行である減圧プレート３６Ｈの底部は、約１／４インチ〜１／２インチの範囲の厚さである（図１８Ｂを参照のこと）。１つの実施形態において、シーリングプレート３６Ｈの湾曲した区画Ｃｐは、約３インチの幅である。１つの実施形態において、湾曲した区画Ｃｐは、薄い規格のアルミニウムから形成される；しかし、減圧を維持するために適切である、他の適切な構築材料が、当業者に公知であるように、限定なく使用され得る。湾曲した区画ＣｐおよびＨ字型のプレート構成の使用は、前方ローラから減圧プレートへ、および後方ローラから減圧プレートへの、信頼性のあるシールを与える。
【００４６】
このデバイスの動力伝達システムの１つの実施形態が、図２Ｂに図示されている。デバイス１０ａは、図２Ａの実施形態において使用されたチェーンではなく、可撓性のタイミングベルトＴＢを使用して、軌道３０ａを駆動するかまたは運動させる。タイミングベルトＴＢは、力学的駆動力の非常に良好な移動を提供し、重量を減少させ、そしてＨ字型プレート３６Ｈのランナー／スライドに沿って延びる非常に良好なシーリング面を提供する。
【００４７】
１つの実施形態において、タイミングベルトＴＢは、軌道３０ａと同程度の幅であり、そしてこれらのタイミングベルトは、発泡体の側部軌道の内面に接着される。接着剤が使用され得るが、ベルトＴＢはまた、摩擦、突起、把持具または他の適切な取付機構を使用して、軌道３０ａに固定され得る。各タイミングベルトＴＢの溝または歯が、溝付きのプラスチックローラまたはタイミング滑車によって、駆動される。４つの溝付きのプラスチックローラＧが存在し、そして各それぞれのローラＧは、デバイス１０ａの角のうちの１つに位置決めされる。いくつかの実施形態において、これらのローラは、任意であり、そして他の回転可能な要素が使用され得る。プラスチックまたは他の軽量の材料を、種々のデバイス、シール、フレームおよび他のシステム構成要素のために使用することによって、このデバイスの重量がかなり減少する。具体的には、タイミングベルトの構成は、より重い金属スプロケット（代表的に、種々の金属軌道チェーンを駆動するために必要とされる）ではなく、他の軽量プラスチック要素の使用を可能にする。デバイスの重量の減少は、改善された表面接着および作動面でのデバイスの信頼性に関連し得るので、種々のアプローチにおいて、複合材料および他の強い軽量材料の形態で、重量を減少させる材料を選択することが望ましくあり得る。
【００４８】
図２Ａおよび図３への参照に戻ると、上で議論されたように、前方ローラ３２および後方ローラ３４は、前方ローラ／後方ローラの右側部分が、右側軌道２８とともに回転し（回り）、そして前方ローラ／後方ローラの左側部分が、左側軌道３０とともに回転する（回る）ために、分離される。薄いフィルムのＭｙｌａｒ（登録商標）３５または他の高潤滑製の材料３５の環状のシートが、ローラ半体の間に提供されて、前方ローラ３２および後方ローラ３４の左側３２Ｌ、３４Ｌおよび右側３２Ｒ、３４Ｒを分離し、そして摩擦を低下させ得る。このことにより、ローラ３２、３４が、互いに妨害も引きずられもせずに、反対方向に動くことが可能になる。種々の実施形態において、ローラ３２、３４は、個々に独立して可動である複数のシーリング要素に、円周方向に分節され得る。あるいは、他の実施形態において、ローラ３２および３４は、各々が、分割されていない１つの実質的に円筒形の弾性要素であり得るか、または任意の数の近位に配置された環状の弾性要素であり得る。
【００４９】
前方ローラ３２および後方ローラ３４はまた、デバイス１０内に組み込まれた吊下システムに設置されて、ローラ３２、３４の、ハウジング２６に対する上方および下方への運動を可能にし得、これによって、機械１０が、表面の不規則性および障害物を乗り越える能力をさらに増強し、一方で、シールの連続性を維持し、これにより、デバイス１０と表面Ｓとの間の減圧力を維持する。
【００５０】
図２Ａおよび図３を再度参照すると、シーリングプレート３６は、下部減圧チャンバの一部分を規定する。シーリングプレート３６は、側部シール軌道２８、３０ならびに前方ローラ３２および後方ローラ３４から延び、そしてこれらに対してシールし、これによって、デバイス１０が表面Ｓに接触して減圧チャンバ内に減圧が適用される場合に、この減圧チャンバ内での実質的に完全なシールの形成を可能にする。シーリングプレート３６は、隆起した環状リングとして示される接続ポート３８を備え、この接続ポートと、接続導管１６および／または減圧源１４が接続され得、これによって、この減圧チャンバ内での減圧の形成を容易にする。図４は、デバイス１０の底面図を示し、この減圧チャンバが、この例示的な実施形態のシール要素によって境界を定められるように示す。この実施形態において、これらのシール要素は、２つのローラ３２、３４および２つの無限軌道２８、３０を含む。
【００５１】
図２Ａおよび図３に戻ると、軌道およびローラのアセンブリは、デバイス１０のフレームまたはハウジング２６に設置される。このフレームは、２つの構造的側部パネル４０、４１、および構造的頂部パネル４２を備え、これらのパネルは、反転した「Ｕ字型」のハウジング２６を本質的に形成する。これらの側部パネルおよび頂部パネルのさらなる図が、図５Ａ〜５Ｂに示される。一般に、このフレームは、シール要素を取り付けるために適切な任意の構成を呈し得、そして種々のロボットシャーシ、ハウジング、台座などに関する分野において公知の種々のフレーム構成は、本発明の範囲内のフレームを教示する。
【００５２】
図２Ａおよび図３において、前方軸４４および後方軸４６は、デバイス１０を通って、側部パネル４０、４１に対して垂直に延びる。前方軸４４は、側部軌道２８と３０との両方、および前方ローラ３２アセンブリを通って延びる。後方軸４６もまた、側部軌道２８と３０との両方、および後方ローラ３４アセンブリを通って延びる。前方軸４４および後方軸４６はまた、各々が、一端に、駆動スプロケット４７を備える。
【００５３】
２つの回転子４８Ｒ、４８Ｌ（一般に、４８）は、図示される実施形態において、側部軌道２８、３０、および前方ローラ３２／後方ローラ３４に、駆動力を提供する。種々の実施形態において、空気モータまたは空気力モータが使用されるが、任意の型の動力送達デバイス（例えば、電気により動力供給されるモータ）が、デバイス１０において使用され得る。
【００５４】
スプロケット４９は、各モータ４８のシャフトに取り付けられる。無限チェーン（一般に、５０）は、各モータスプロケット４９から各軸スプロケット４７まで延びる。２つのチェーン５０Ｌ、５０Ｒが存在し、モータスプロケット４９と軸スプロケット４７との対に対してそれぞれ１つずつである。軸スプロケット４７は、１対の軸４４、４６に取り付けられる。無限チェーン５０に関するさらなる詳細は、図１７に示される。当然、代替の伝動装置および動力伝達構成要素（例えば、ベルト、可撓性シャフト、歯車、運動学的連結具など）が使用され得る。
【００５５】
右側モータ４８Ｒ、右側モータスプロケット４９、右側チェーン５０Ｒ、および右側軸スプロケット４７の全ては、調和して機能して、右側軌道２８ならびに前方ローラ３２Ｒ、後方ローラ３４Ｒの右側を駆動する。これらのモータは、逆転可能であるので、左側モータ４８Ｌは、このシールアセンブリの左半分を、順回転と逆回転との両方で駆動するように機能する。左側モータ４８Ｌおよび関連するアセンブリは、それらの右側の対応物と同じ様式で作動する。デバイス１０を回転させることは、デバイス１０の片側を順回転で駆動し、同時にこのデバイスの他方の側を逆回転で駆動すること、あるいはこのデバイスの片側のみを駆動することによって、達成される。チェーン５０Ｌ、５０Ｒ、およびモータ４８の方向を示すさらなる詳細は、図１７に示されている。
【００５６】
図６を参照すると、軌道２８、３０をそれらの無限移動経路において駆動するために、歯車の歯またはスプロケット５１が、軸４４、４６に設置される。これらの歯車の歯／スプロケット５１は、軸４４、４６からの回転力を、無限側部軌道２８、３０へと移動させる。これらの側部軌道アセンブリは、高強度の材料の構成の、軌道チェーン５２Ｌ、５２Ｒ（一般的に、５２）からなる。軌道チェーン５２のさらなる詳細は、図６〜８に示されている。さらに、図１７は、無限チェーン５０と軌道チェーン５２との間の関係をさらに詳述する分解図を提供する。軌道チェーン５２には、機械的ファスナーおよび／または接着剤を介して、非常に可撓性で柔軟な弾性材料（例えば、不連続気泡発泡体、ゴム、ネオプレンなど）の比較的厚い外側層が取り付けられている。この可撓性／弾性の材料は、減圧チャンバのための側部シールを形成する。これらの軌道およびローラが動くにつれて、これらが形成するシールもまた、表面に係合し、かつこの表面にわたって転がる。従って、本発明の種々の局面において使用されるシールは、表面に接着するための機構と供に、運動の供給源である。これらのローラおよび軌道の、表面に接触する材料は、これらの材料が、非常に可撓性の、弾性の特性を保有し、これによって、非常に不規則な表面を超える場合、および／または表面障害物を超える場合でさえも、この機械が表面にわたって運動する際にシールが維持されることを確実にするように選択される。必要に応じて、例えば、摩擦係数を変化させるため、厚さを提供するため、穿孔耐性または磨耗耐性を改変するためなどに、さらなる外側層またはコーティングが提供され得る。しかし、一般に、このような外側層またはコーティングは、必要ではない。
【００５７】
前方ローラ３２／後方ローラ３４は、前方軸４４／後方軸４６を囲む。これらのローラ３２、３４は、側部軌道２８、３０の間にフィットし、そして側部軌道２８、３０に対して垂直に延びる。これらのローラは、比較的硬いコアを供え得、このコアは、丸い軸を覆ってフィットし、ローラ３２、３４がこれらの軸に対して自由に回転することを可能にする。この硬いコアは、本質的に、これらの軸を覆ってフィットするための小さいボアの穴を有する円筒形である。この硬いコアの外径は、軌道において使用されるものと類似の、非常に可撓性で柔軟な弾性材料の比較的厚い層を受容し、この層は、このコアの周りに巻かれ、そしてこのコアに固定される。この材料の可撓性／弾性は、これらのローラが表面上を転がる際に、表面の不規則性および／または表面障害物を超える場合でさえも、減圧チャンバに対するシールに影響を与えるように働く。横断されるべき表面の性質に依存して、シーリング層の半径方向の厚さは、このローラの全半径の約２５％まで、５０％まで、７５％まで、またはそれより大きくあり得る。
【００５８】
図７を参照すると、図６に図示される連続的な外側層ではなく、代替の分節された軌道アセンブリ５４が示されている。具体的には、２つの分節された軌道アセンブリ５４が、デバイス１０のフレームに取り付けられている。軌道チェーン５２もまた、この軌道アセンブリ５４に組み込まれている。材料の弾性的な連続バンドを取り付けるよりむしろ、軌道チェーン５２は、複数の個々の軌道要素５６に取り付けられる。これらの個々の要素５６は、種々の実施形態において、個々に変形可能または圧縮可能であり、ボルトまたは他の表面突出部が軌道アセンブリ５４によって遭遇される場合に、減圧シールを維持することを容易にする。表面突出部が、１つ以上の分節された要素５６を圧縮する場合、この軌道の残りの要素５６は、依然として、圧縮された要素５６によって形成される軌道アセンブリ５４のポケット内に位置する突出部とのシールを形成する。各個々の軌道要素５６は、第一の固定された部分５８、第二の入れ子式の外向きに付勢された第二の部分６０（これは、固定された部分５８に対してスライドし得る）、および弾性の外側層６２を備える。複数の分節された軌道要素５６に関するさらなる詳細は、図８に示されている。
【００５９】
さらに、図９は、大きい分節された軌道アセンブリ５４内に含めるために適した、軌道要素６４の代替の型を図示する。各軌道要素６４は、２つの部分要素６４ａおよび６ｂに分割されており、これらの部分要素の両方が、個々に独立して圧縮可能である。従って、各個々の軌道要素６４を２つの圧縮可能な部分要素６４ａ、６４ｂに分割することによって、表面の突出部（例えば、ボルト）に遭遇する場合に、シールを維持する可能性が増加する。その結果、この突出部は、軌道要素６４のうちの一方の部分６４ａまたは６４ｂのみを圧縮させるように位置決めされ得るので、同時に、軌道要素６４および他方のシール構成要素は、妨害されないままで維持する。従って、減圧シールが、このシールアセンブリに対する小さい妨害のみで、表面の突出部の周りで維持され、これによって、横断されるべき表面への接着を確実にする。
【００６０】
図７および図１７に戻ると、第一の小型ローラ６６ａおよび第二の小型ローラ６６ｂ（一般的に、６６）が、前方ローラ３２および後方ローラ３４と、減圧チャンバのシーリングプレート３６との間でほぼ摩擦のないシールを達成する目的で、提供される。第一の小型アセンブリは、前方ローラ３２とプレート３６との間に存在し、そして別個の第二の小型ローラアセンブリは、後方ローラ３４とプレート３６との間に存在する。これらの小型ローラ６６ａ、６６ｂは、前方ローラ３２／後方ローラ３４と、シーリングプレート３６との間の、あらゆる空隙を満たすように働く。さらに、これらの小型ローラアセンブリは、デバイス１０が所定の表面上で運動している間に、プレート３６の周りのシールを維持することによって、シーリング機能を増強する。１つの実施形態において、これらの小型ローラアセンブリは、ばね付勢され得る。従って、これらのアセンブリは、ローラ３２、３４が遭遇し得るあらゆる前方から後方への動き、または前方ローラアセンブリ／後方ローラアセンブリに対するあらゆる磨耗に対する、前方と後方とを自動的に調節する。これらの小型ローラ６６ａ、６６ｂはまた、作動の間、ローラ３２、３４から細片を運び去るかまたは除去するように働く。
【００６１】
図１０を参照すると、方向Ｍに移動しながら例示的な表面Ｓに接着している、表面横断装置１０の断面概略側面図が示されている。三次元領域または減圧体積Ｖが、ローラ３２、３４の実質的に円筒形の弾性表面部分；軌道２８、３０の弾性表面材料；および横断されるべき表面Ｓによって、規定されている。従って、運動シールの１つの実施形態が、図示されている。代表的に、減圧源１４は、デバイス１０に組み込まれていても、デバイス１０とは別個であっても、領域Ｖと流体連絡する。一旦、デバイス１０に吸引接着を提供するために充分な負圧が達成され、そしてシール要素２８、３０、３２、３４によって維持されると、これらの要素は、このデバイスを、表面Ｓに沿って動かすためにエネルギー付与され得る。さらに、上で取り組まれたように、弾性材料、連続的または分節した軌道、および必要に応じて、個々に圧縮可能な分割された起動要素の使用は、表面の不規則性または突出部に遭遇する場合に、シールの一体性が維持されることを確実にするために、使用され得る。
【００６２】
表面Ｓ上でのシールの「スライド」は、このシールの摩滅および磨耗に寄与する。転がり接触は、一般に、好ましい運動である。デバイス１０およびシールは、例えば、方向転換する場合に、いくらかの少量のスライド接触を起こすことが、理解される。しかし、作動において、このシールの作動の主要な原理（方向転換する場合を含む）は、実質的に転がり接触によることが、当業者によって理解される。
【００６３】
しかし、いくつかの代替の実施形態において、スライド可能なシール要素（すなわち、デバイスが動く場合に表面との転がり接触を維持しないシール要素）が使用されて、シールの外周部の部分を形成する。図２Ａは、ローラと軌道との組み合わせを示す。図２Ｂは、全てが軌道である実施形態を示す。図１９は、全てがローラである実施形態を、部分的に図示する。これらの異なる実施形態のシール要素の組み合わせが、可能である。さらに、これらの転がりシール要素の実施形態は、当該分野において公知のスライド可能なシール要素（例えば、重なっている可撓性シートまたはフィンガーから形成されるシールカーテン）と組み合わせられ得る。その結果、ハイブリッドの実施形態は、転がり接触シール要素とスライド接触シール要素との両方を備えて、シールを規定し得る。この型のいくつかの例示的な実施形態に関するさらなる詳細は、以下で議論される。
【００６４】
吸引接着は、外側の環境と、減圧チャンバの内側の環境との間の障壁によって、上に記載された転がり可撓性シール（これは、不均一な表面でさえも、デバイス１０が表面Ｓ上で運動する際に効果的なシールを維持する）により、比較的一定に保持される。吸引接着シールの材料および形状に関して、上記代替の実施形態において例示されたもの以外にも、種々の材料および／または形状が、効果的に使用され得る。
【００６５】
図１１〜１５は、図１〜１０に関して上で議論されたデバイス１０の、要素および特徴のいくつかに対する異なる図および斜視図を図示する。図１１は、表面横断装置１０の上平面図であり、これは、１つのハブを通る断面図を伴い、そのさらなる詳細を図示している。図１２は、表面横断装置１０の、部分的に長手軸方向の、ハブにおいて半径方向断面の図を示す。デバイス１０の、Ａで標識された領域に注目のこと。この領域の拡大図は、図１３に図示されている。図１４は、表面横断装置１０の部分断面側面図である。Ｂで標識された領域に注目のこと。この領域の拡大図は、図１５に図示されている。図１１〜１５において、デバイス１０の駆動機構に関するさらなる詳細は、図示される実施形態において示される。適切な駆動機構は、当該分野において公知であるように、１つ以上のシール要素を起動させるために、有利に使用され得る。
【００６６】
さらに、図１１〜１２において、シールの一体性に対する表面の突出部の影響を軽減することに関する、デバイス１０の別の特徴が示されている。具体的には、円周方向に等しく間隔を空けた、実質的に円筒形の、複数の間隙またはしわゾーン６７が、弾性な柔軟な材料（この材料は、示されるように、ローラ３２、３４の外側部分を形成する）の内部で長手軸方向に配置されているのが示されている。これらのしわゾーン６７は、この実施形態において、実質的に円筒形の形状を有するように示されるが、これらのゾーンは、ローラの内部の、弾性の柔軟な材料内の変化する密度の領域に配置される、種々の形状の１つ以上の間隙の形態、または他の適切な構成を採り得る。しわゾーン６７を、個々のシール要素の内部に組み込むことによって、表面の突出部に遭遇する場合に、より広範なシール表面の変形および局部的なシールの外れの可能性ではなく、局部的な領域の増加した変形が可能になる。このことは、デバイス１０が表面への接着を維持し、一方で、シールが障害物を越えて転がり、そして乗り越える能力を、さらに増強する。
【００６７】
図１６を参照すると、本発明の表面横断装置１０は、引きずり型の表面処理装置２４と組み合わせられて示されている。一般に、デバイス１０によって横断されて接着される表面の操作、診断、処理、感知、または他の様式での相互作用もしくは改変を達成する目的で、種々の型のデバイスまたは機械が、デバイス１０に取り付けられ得るか、または接続され得る。いくつかの実施形態において、表面横断装置１０、１０ａは、表面処理特徴および機能性を直接組み込み得、これによって、引きずり型の装置の構成の必要性を回避する。さらに、１つの実施形態において、表面処理装置２４は、運動要素（例えば、本明細書中で開示されるもの）から作製されるシール外周部を備える。従って、表面処理装置２４は、運動要素から作製されるシールを使用して、表面に接着し得、そしてこの表面を横断し得る。
【００６８】
図１８Ａを参照すると、このデバイス１０の特定の実施形態において、表面処理装置２４は、デバイス１０に取り付けられた機械的クリーナーツール（例えば、ブラシ、Ｒｏｔｏｐｅｅｎｓ（登録商標）、スカブラーなど）を備える。別個のモータが、これらの機械的クリーナーツールを駆動するために、提供され得る。これらのツールはまた、減圧覆い内に収容されて、この機械的クリーナーの清浄化作用によって発生した細片／ごみを捕捉する。別個の減圧源が、この細片／ごみを、別個のホースに沿って、十分なフィルタを取り付けられる減圧源および収集ビン／容器（例えば、ＨＥＰＡ（高効率粒子空気）濾過される減圧源）へと運ぶ。従って、デバイス１０は、クライミング、清浄化、捕捉、および再中継デバイスとして機能する。デバイス１０は、このデバイスが細片／ごみを、まさにその発生位置において補足し（清浄化作用）、そしてこの細片／ごみを、ホースまたは接続導管を通して、適切なごみ集収受器に直接移動させるので、再中継する。この作用は、ヒトの接触なしで、そして細片またはごみを環境に導入することなく達成されることが、注目されるべきである。なぜなら、清浄化、捕捉、および再中継の局面全体が、減圧覆いまたはホースを用いて行われるからである。この機械的クリーナー（種々の表面処理装置２４に組み込まれる）の別の利点は、これらのクリーナーが、その清浄化プロセスにおいて、二次的なごみを発生させないことである。本明細書中では、別個の構成要素として示されるが、表面処理装置２４は、このデバイスにおける減圧体積と共に処分され得る。
【００６９】
図１８Ｂ〜１８Ｄにおいて、図示される表面処理装置２４は、研磨デバイスである。示される装置は、回転研磨要素２４ａを組み込むが、種々の実施形態は、異なる表面処理装置の型を組み込み得る。
【００７０】
図１８Ｂ〜１８Ｄに示されるように、表面処理装置２４の研磨器の実施形態は、研磨器スピンドルまたは清浄化ヘッド２４ａ；ごみ／細片を捕捉し、そして収容するための研磨器覆い２４ｓ；研磨器駆動モータおよび駆動構成要素；研磨器上昇および下降アセンブリ６８ならびに研磨器フレーム６９を備える。
【００７１】
１つの実施形態において、機械的研磨器は、デバイス１０ａに取り付けられる、完全にモジュール式のアセンブリであり、そしてその作動の全ては、デバイス１０ａの作動のための制御パネルと一緒にかまたはこのパネルに隣接して位置する、制御ペンダントまたはラップトップコンピュータにおいて、遠隔制御される。
【００７２】
図１８Ｂ〜Ｄに示される、研磨表面処理装置２４は、回転型またはハブ型の研磨器であり、これは、研磨器ヘッド２４ａをスピンドルまたはシャフト上で回転することによって、清浄化する。１つの実施形態において、研磨器ヘッド２４ａは、約１２インチの長さおよび４インチの直径である。このシャフトは、この研磨器ヘッド要素が、清浄化されるべき表面に突き当たるように回転する。このシャフトの回転は、一般に、スピンドルにおいて測定すると２０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの範囲であり得る。種々の交換可能な研磨器が、このスピンドルに固定され得る。３ＭＴＭは、Ｒｏｔｏ  ＰｅｅｎＴＭ研磨器ヘッド２４ａを、可撓性の磨耗耐性フラップにショット取り付けした炭化タングステンで製造する。これらのヘッドは、１２インチの長さのスピンドルに設置され得る。ワイヤまたは合成ブラシ、スターカッターおよび種々の他の機械的清浄化ヘッド技術が、適合され得る。
【００７３】
覆い２４ｓは、清浄化プロセスの間に、細片または汚染物が出ることを防止するように働く。減圧ホースが、おそらく、この覆いに取り付けられ、このホースは、この覆いから、濾過フィルタ（例えば、ＨＥＰＡ（高効率粒子空気）フィルタまたはＵＬＰＡ（超低進入空気）フィルタ）を備える減圧源まで延びる。この覆いのホースは、減圧チャンバと連絡しているホースと同一であっても異なっていてもよい。この研磨器が清浄化するにつれて、この覆われた減圧が、この清浄化プロセスの間に発生する全ての粒子、塵埃、および細片を捕捉する。１つの実施形態において、この減圧ホースは、二重管腔の設計であり得、一方の管腔は、デバイスの減圧のためのものであり、そして他方の管腔は、汚染物質／細片の隔離を提供する目的の、覆いの減圧のためのものである。他の実施形態において、この減圧ホースは、主要ホース幹であり得、これは、細片の収集のための２つ以上の二次減圧ホースに分割される。
【００７４】
図１８Ｂ〜１８Ｄに示される表面処理装置２４ａは、モータで動力を供給されて、このスピンドルを、所望の速度で回転させ得る。空気式モータ、電気モータもしくは液圧モータ、または他の適切な動力供給源が、種々の実施形態において、使用され得る。さらに、モータの作動は、遠隔制御され得、そして可変の速度で駆動され得る。人の操作者は、代表的に、このモータおよび関連するパラメータを制御する；しかし、制御は、プロセッサまたは他の機構（例えば、ガイドワイヤ、テザー、軌道または他の外部案内要素）を介して、自動化され得る。示される実施形態において、この研磨器の駆動モータは、動力を、２つの歯車およびベルトを介して、この研磨器のスピンドルへと移動させる。当該分野において公知の他の伝達駆動アセンブリもまた、使用され得る。
【００７５】
覆い２４ｓおよびツール２４ａは、１つ以上の車輪またはスライドアセンブリＲの表面に載り、装置２４が表面に沿って動く場合の牽引または摩擦を低下させる。示されるアセンブリＲは、球状ローラである。要素Ｒは、このデバイスが表面Ｓを横断し、そしてこの表面に接着する場合に、このデバイスのシール外周部と組み合わさって、安定な作動モードを規定する。
【００７６】
表面処理装置２４の内側または外側に沿って配置される、他の要素Ｒは、種々の実施形態において使用され得る。これらの要素としては、車輪、ローラ、軌道、ベアリング、スライド可能な要素、これらの組み合わせ、および装置２４を所定の表面上で支持するための他の適切なデバイスが挙げられ得るが、これらに限定されない。さらに、これらの要素Ｒは、衝撃、高さ制御、転がりスライドシールまたは他の特徴を組み込み得る。要素Ｒの設置は、研磨ツール２４ａまたは他の表面処理デバイス２４ツールの、表面に対する高さを設定するために使用され得る。あるいは、離れた距離は、フレームまたは上昇／下降アセンブリ６８における高さ調節要素によるものであり得る。
【００７７】
図１８Ｂ〜１８Ｄをなお参照すると、研磨器の上昇および下降アセンブリ６８は、装置２４を、表面に対して引き込むかまたは展開するために使用され得る。例えば、中心に位置する起動可能な親ねじシャフト６８ａおよび２つの衝撃吸収材またはガイドが、アセンブリ６８を形成する。親ねじシャフト６８ａに接続された空気モータが、表面処理装置２４を、表面から所望の高さまで上昇および下降させる。
【００７８】
装置２４の上昇および下降は、代替の方法（例えば、電気モータまたは液圧モータ）によって、達成され得る。清浄化ヘッド２４ａを表面に対して上昇および下降させるモータの作動は、人操作者による遠隔制御を介して実施され得る。１つの実施形態において、このデバイスに設置されたカメラが、この操作者を、表面上の障害物の観察の際に補助し、これによって、この操作者に、この研磨器アセンブリがこの表面からいつ上昇して離される必要があるかの情報を与える。
【００７９】
研磨器装置２４は、デバイス１０、１０ａに取り付けられたフレーム６９に取り付けられる。フレーム６９は、デバイス１０、１０ａへの取り付けおよびこのデバイスからの取り外しを容易にするように、設計される。１つの実施形態において、フレーム６９は、炭素繊維／複合材料構築物を使用して製造される。しかし、他の軽量の耐久性のある構築材料が、このフレームを製造するために使用され得る。この研磨器装置の要素は、軽量の、高強度の材料を使用して製造され得る。
【００８０】
図１６および図１８Ａ〜１８Ｄを再度参照すると、別の実施形態において、任意の型の調査設備が、デバイス１０、１０ａの表面／内部に、表面処理装置２４、２４ａのように、設置され得るか、または接続され得る。従って、遠隔の調査が、このデバイスを用いて実施され得る。カメラ、非破壊性試験プローブ（例えば、表面の厚さ、亀裂、および不完全性を検出し得るもの）、または放射線、化学物質／生物学的物質、兵器、薬剤などを検出するための設備が、デバイス１０に設置されて、遠隔調査の能力を実施し得、これによって、人命を保護する。この能力は、非常に放射性の領域または非常に毒性の領域（ここでは、危険な試薬または環境への人命の曝露の減少が有利である）において、特に有利である。
【００８１】
代替の清浄化方法を使用するさらなる清浄化装置がまた、デバイス１０に取り付けられ得、そしてこれらの清浄化装置は、減圧で満たされた覆い内に収容され、発生したすべての細片／ごみを捕捉する。サンドブラスト、水の吹き付け、氷ペレットの吹きつけなどは、デバイス１０に取り付けられ得る清浄化手法のほんの数個に過ぎない。これらの清浄化手法において、減圧清浄化作動は、主要なごみ（すなわち、表面から取り除かれたあらゆるもの）と、二次的なごみ（すなわち、清浄化を実施するために使用されるあらゆる媒体または試薬（例えば、砂、水、または氷））との両方を捕捉する。
【００８２】
デバイス１０の別の実施形態において、遠隔制御されるカメラ、試験プローブおよび／または搬送設備がまた、デバイス１０に取り付けられ得る。従って、デバイス１０は、情報を集めるため、試験を行うため、および／または視覚的表示を提供するため（全て遠隔的に）に、使用され得る。デバイス１０の遠隔制御のための信号、およびデバイス１０によって収集されたデータまたは情報は、ケーブルまたは無線周波、あるいは別の方法を介して、デバイス１０から離れて位置するデータ収集部またはビデオスクリーンに送達され得る。
【００８３】
このような完全に遠隔の能力は、デバイス１０が、清浄化および／またはデータ収集を実施することを可能にし、これによって、このデバイスが危険な（ｈａｚａｒｄｏｕｓ）環境または危険な（ｄａｎｇｅｒｏｕｓ）環境を横断している間、ヒト操作者は、完全に安全な環境にいることが可能である。この遠隔清浄化ならびに／または遠隔データ収集および試験の能力は、デバイス１０の非常に有利な用途である。
【００８４】
スライドシール接触より転がりシール接触が好ましい、本発明の１つの原理に従って、図１９を参照すると、本発明のシール７０に対する代替の構成が、図示されている。複数の個々のシール要素７２が、重なったシーリング構成で配置されて示されている。本発明の１つの局面は、複数の個々のシール要素７２を使用して、実質的に閉じたあらゆる二次元形状にわたり得るシール外周部を有するシール７０を形成することを企図する。従って、このシールの境界の形状は、多角形、弓形、これらの組み合わせ、または横断されるべき表面との実質的な転がり接触を容易にする他の任意の適切な形状であり得る。シール７０を形成するために適切な要素は、代表的に、柔軟な弾性コーティングまたは層を組み込み、そしてより具体的には、ローラ、軌道、球状要素、ビーズアレイ、ならびに減圧シールの運動および維持が可能な他の適切な要素が挙げられるが、これらに限定されない。
【００８５】
１つの実施形態においては、図１９に示される要素の全ては、減圧シールを維持しながら転がり得るが、本発明の他の実施形態においては、このシールの１つ以上の部分が、表面に対してスライドすることが望ましくあり得る。従って、種々の実施形態において、要素７２のうちのいくつかは、表面に対してスライドするように固定され得るか、またはそのように設計され得、一方で、他の要素７２は、表面と転がり接触を維持する。いくつかの実施形態において、シールの部分は、他のシール要素が表面に沿って転がるにつれて、牽引され得、そして磨耗し得る。
【００８６】
例えば、矩形のシール構成（例えば、図２Ａ〜２Ｂに図示されるもの）において、この表面横断装置のシールの２つの側部は、反対側に位置する平行な１対のローラまたは軌道によって規定され得、これらのローラまたは軌道は、表面と実質的に転がり接触を維持する。このシール外周部の他の２つの側部は、カーテンまたはリップシール構成を形成する材料の重なるストリップ、楔または他のセクションを備え得、これらは、表面に対してスライドする。組み合わせて、これらのシール要素は、このデバイスが表面を横断する際に、減圧を実質的に維持するが、スライドする要素は、摩擦による磨耗を受ける。このようなデバイスは、特に大きい障害物に適合しなければならない場合に、望ましくあり得る。例えば、転がる発泡体側部シール軌道ならびに前方カーテンおよび後方カーテンを有するデバイスは、表面から延びる大きなボルトスタッドを、このスタッドを発泡体軌道でまたぐことによって横断するために使用され得る。
【００８７】
重量および寸法に関する詳細は、運動シールベースのデバイス１０の所望の用途に基づいて、変動し得る。デバイス１０は、駆動モータに動力供給するために必要とされるエネルギーを減少させるため、およびデバイス１０を横断されるべき表面に適切に保持するために必要な減圧（流れと吸引との両方）を減少させるために、一般に、可能な限り軽いべきである。５０ポンド（約２３キロ）以下が、１つの実施形態におけるデバイスの重量である。この実施形態において、クライマーデバイス１０の寸法は、約２０インチ幅×２０インチ長さ×８インチ高さである。「システム」全体（減圧源、必要とされる動力供給源、付属品、およびオンボード清浄化／非破壊的試験／ロボットアーム容量を含む）の重量および寸法は、可搬性、および可動化／脱可動化の容易さを促進するために、可能な限り軽いべきである。当然、このシステムは、デバイス１０を表面に接着させて維持するために必要とされる減圧および関連する力の量が、比較的大きいかまたは通常予測される障害物と表面との不連続（例えば、配管および導管を設置した表面）に起因して予測される一時的な漏出に適合するために充分な余裕を持って、横断されるべき表面の鋭利さ、配向、粗さおよび材料によってほとんど影響を受けないような大きさであるべきである。さらなる減圧の余裕が、特定の用途において（例えば、表面が半多孔性である場合、表面に時々穿孔または開口部が存在する場合など）、このシステムがこの表面への接着を維持することを確実にするために、必要とされ得る。しかし、予測される障害物および表面の不連続性はまた、当業者に明らかであるように、選択されるシーリング材料の厚さに影響を与え得る。１つの実施形態において、このシーリング材料は、Ｒｕｂａｔｅｘ（登録商標）  Ｒ１８００−ＦＸ不連続気泡発泡体（Ｒｏａｎｏｋｅ，ＶＡにあるＲＢＸ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）であり得る。
【００８８】
このデバイスの種々の実施形態は、多数の適切な動力供給デバイスまたは方法によって、動力供給され得る。動力は、デバイス１０を所定の表面にわたって駆動するモータを駆動するために使用される。この動力供給源は、使用されるモータの型に依存する。電気動力、空気動力、液圧動力などは、全て、利用可能な代替物である。１つの実施形態において、空気動力が、その優れたトルク対重量比のために、選択される。空気力ソレノイドもまた、これらのモータへの空気の流れを制御するために、使用され得る；従って、必要とされる唯一の動力は、空気力である。さらなるオンボード容量（例えば、このデバイスに設置されたビデオカメラ、清浄化ツール、ＮＤＴ（非破壊的試験）器具、ロボットアームなど）のために、動力がまた必要とされる。ビデオについては、電力が、最も実用的である。清浄化ツールについては、デバイス１０に動力供給するために空気力が使用される場合、空気力が、あり得る動力供給源である。ＮＤＴ器具については、電力が、適切な動力供給源である。このことは、ロボットアームを使用するデバイス１０の実施形態についても、事実である。使用される動力の型にも動力供給源のアレイにも無関係に、動力は、実質的に地上に位置する供給源から、導管ハードワイヤを介して、または無線、赤外線、光などによって、このクライマーに運ばれ得る。
【００８９】
チャンバ内に必要とされる、必要な減圧の決定は、少なくとも部分的に、運動シールおよび表面とのシールで収容される領域によって規定され、そして当業者によって容易に決定され得る。より具体的には、必要とされる減圧のこの決定は、デバイス１０の重量と、このデバイスが所定の表面に接着しながら登る高さとの関数である。種々の実施形態において、このデバイスによって達成される減圧は、約３．５インチＨｇ〜約６インチＨｇの範囲である。好ましくは、シールおよび減圧アセンブリは、約２インチＨｇ〜約７インチＨｇの範囲の減圧（例えば、約２．５インチＨｇ〜約６．５インチＨｇ、約３インチＨｇ〜約６インチＨｇ、約３．５インチＨｇ〜約６インチＨｇ、約４インチＨｇ〜約５．５インチＨｇ、または約４．５インチＨｇ〜約５インチＨｇ）を達成する。
【００９０】
ロボットデバイスの従来の構築および製造において使用される任意の材料が、その用途の環境状態を条件として、デバイス１０の種々の実施形態において使用するために適切である。１つの実施形態においてＡＢＳプラスチックが、このデバイスの部品（例えば、ハウジングまたはフレーム）を作製するために使用される。他の実施形態において、適切な金属、木材、合金または複合材料が、デバイス１０の部品を製造するために使用され得る。１つの実施形態において、ローラシャフトは、アルミニウムおよび／または炭素繊維を含有する。ローラおよび側部軌道は、比較的柔らかい、柔軟かつ弾性の材料である。この弾性材料としては、不連続気泡発泡体、ネオプレン、ゴムコーティングを有する連続気泡発泡体、およびこれらの組み合わせが挙げられ得るが、これらに限定されない。
【００９１】
連続気泡発泡体（例えば、スプレー塗布されたポリマーＨｙｐｏｌｏｎ（ｔｍ）コーティングでコーティングされた、２ポンドのポリウレタンスポンジ）が、ローラ、軌道、または他のシール要素のために使用され得る。あるいは、不連続気泡発泡体（例えば、４ポンドの発泡スポンジゴムビニルニトリル）が、使用され得る。軌道およびローラの材料はまた、これらの材料および他の材料の組み合わせであり得る。表面の障害物を乗り越え、そして方向転換する能力を、他の材料と比較して改善するために、種々の材料が、使用され得る。
【００９２】
１つの実施形態において、連続気泡発泡体は、約６ミル未満の厚さの合成ゴムコーティングでコーティングされ得る。このコーティングは、この連続気泡発泡体のローラ／軌道を通って空気が流れることを防止する。コーティングされた連続気泡発泡対は、改善された障害物乗り越え性能を提供し得、一方で、不連続気泡発泡体は、改善された方向転換を提供し得る。適切な発泡体は、Ｍｅｒｒｙｗｅａｔｈｅｒ  Ｆｏａｍ，Ｉｎｃ．，Ｂａｒｂｅｒｔｏｎ，Ｏｈｉｏから得られ得る。
【００９３】
さらに、空気を容易には通過させない事実上全ての弾性／可撓性材料が、デバイス１０の種々の部品およびシールのためのコーティングとして使用され得る。代替の実施形態において、このシールは、動力供給されず、そして単に、接着のためのみに使用され得、図２０に示されるように、さらなる軌道、車輪、ローラ、把持具などが、適切なデバイス１０ｂを、表面にわたって推進するために使用される。
【００９４】
具体的には、図２０において、このシールは、転がり要素８０（例えば、図１９に図示されたもの）から作製され、これらの要素は、実質的にダイヤモンド型の構成で配置される。転がり要素８０は、動力供給されず、そしてこのデバイス１０ｂの実施形態において、駆動力を提供しない。モータアセンブリ８３が、１つ以上の軸Ｘ１、Ｘ２を能動的に駆動するために使用される。軌道および／またはローラは、デバイス１０ｂを表面にわたって動かすために、これらの軸Ｘ１、Ｘ２に設置され得る。いくつかの実施形態において、第二のモータが備えられ得る。従って、デバイス１０ｂは、シール要素８０が動いて必要とされる減圧シールを受動的に維持する間に、表面を横切って運動し得る。モータ８３または他の適切な駆動システムが、デバイス１０ｂ全体を駆動する。
【００９５】
受動的または動力を与えられないシールを備える表面横断装置の別の実施形態は、片持ち梁式の方向駆動車輪の使用を包含する。このような実施形態において、これらの車輪は、側部軌道から間隔を空け得、その結果、これらの車輪は、この装置を、横断されるべき表面から離しておくことによって、側部軌道のシーリング作動を妨害しない。モータまたはベルトが、これらの車輪を直接駆動し得、一方で、転がりシール部分またはスライドシール部分は、動力を与えられないままである。なおさらに、他の実施形態において、この表面横断装置は、補助的に動力を与えられる伝動装置または原動機によって、例えば、複数両編成の列車の様式で、引かれ得るか、押され得るか、または他の様式で駆動され得る。
【００９６】
他のデバイスの実施形態は、所定の表面横断用途に望ましいように、少なくとも部分的に転がり接触する内側シールおよびスライド接触を有する外側シールを有するデバイス；全てのローラを有するデバイス；全ての軌道を有するデバイス；ならびにこれらの組み合わせおよびハイブリッドバージョンを包含する。
【００９７】
従って、上記のことは、表面横断デバイスの設計に対する、広範かつ便利なアプローチを表すことがわかる。本明細書中で使用される専門用語および表現は、説明の観点で使用されており、限定ではなく、そしてこのような専門用語および表現の使用において、示されそして記載された特徴またはその一部分のあらゆる均等物を排除することは意図されず、種々の改変が、本願発明の範囲内において可能であることが、認識される。従って、特許明細書によって保証されることが望まれるものは、全ての均等物を含めて、添付の特許請求の範囲において定義および区別されるような発明である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、例示的な環境における、本発明の実施形態を図示する概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の例示的な実施形態による、表面横断装置を図示する上面等角概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態に従う、２つの連続的な側部軌道アセンブリおよび前方と後方との二重の軸で支持されたローラを有する、表面横断装置を図示する上面等角分解概略図である。
【図３】図３は、図２Ａに図示される例示的な実施形態の代替の図である。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態による、表面横断装置を図示する底面等角概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の例示的な実施形態による、表面横断装置を図示する概略側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の例示的な実施形態による、表面横断装置を図示する概略端面図である。
【図６】図６は、本発明の例示的な実施形態による、表面横断装置を図示する上面等角分解図である。
【図７】図７は、本発明の例示的な実施形態による、分節された軌道アセンブリを有する表面横断装置を図示する底面等角分解図である。
【図８】図８は、本発明の例示的な実施形態による、分節された軌道アセンブリハブの一部分を図示する、拡大概略側面図である。
【図９】図９は、本発明の代替の例示的な実施形態による、分裂した分節された軌道アセンブリ要素の拡大概略斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の例示的な実施形態による表面横断装置の、例示的な表面に接着した、断面概略側面図である。
【図１１】図１１は、１つのハブを通る断面図を伴う、本発明の例示的な実施形態による表面横断装置の上平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の例示的な実施形態による、表面横断装置の、部分的に長手軸方向の、ハブの半径方向断面図である。
【図１３】図１３は、図１２のハブの断面図の部分の拡大図である。
【図１４】図１４は、本発明の例示的な実施形態による、表面横断装置の部分断面側面図である。
【図１５】図１５は、図１４のハブの断面図の部分の拡大図である。
【図１６】図１６は、本発明の例示的な実施形態による、引きずり型の表面処理装置を備える、表面横断装置の側面図である。
【図１７】図１７は、本発明の例示的な実施形態による、引きずり型の表面処理装置を備える、表面横断装置の分解斜視図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１７に図示される装置の底面部分図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の例示的な実施形態に従う、引きずり型の表面処理装置を備える、図２Ｂの表面横断装置の底面斜視図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、本発明の例示的な実施形態による、図１８Ｂの表面横断装置の断面概略側面図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、本発明の例示的な実施形態による、図１８Ｂおよび図１８Ｃの表面横断装置の上面斜視図である。
【図１９】図１９は、本発明の代替の例示的な実施形態による、シール構成を図示する概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の例示的な実施形態による、図１９に図示されるシール構成の実施形態を備える、表面横断装置の底面斜視図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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】
2007507395.tif 000021
【図１８Ａ】
2007507395.tif 000022
【図１８Ｂ】
2007507395.tif 000023
【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９】
2007507395.tif 000026
【図２０】
2007507395.tif 000027
【国際調査報告】
2007507395.tif 000028
2007507395.tif 000029
2007507395.tif 000030