(57)【要約】      （修正有）【課題】新規な船体用ロボット、例えば自立的であるとともに船舶が航行中でも作動できる船体用ロボットを提供する。【解決手段】船体クリーニングロボット１０’は、船舶の船体をクリーニングするための少なくとも１つのクリーニング装置と、ロボット１０’が船体の周囲を移動するようにロボット１０’を船体上に保持する少なくとも１つの駆動トラックと、少なくとも１つの駆動トラック、付加的にはクリーニング装置を作動させるために船体を通過する水によって活性化可能な少なくとも１つのタービン３２ａ、３２ｂとを含む。【選択図】図２
2015061781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体クリーニングロボットであって：
船舶の船体をクリーニングするための少なくとも１つのクリーニング装置と；
前記船体の周囲で前記ロボットを移動させるように、前記船体上に前記ロボットを保持する少なくとも１つの駆動トラックと；
前記少なくとも１つのクリーニング装置と前記少なくとも１つの駆動トラックとを作動させるために、前記船体を流れ過ぎる水によって活性化される少なくとも１つのタービンと；を具備してなり、
前記ロボットのためのナビゲーションシステムをさらに含み、
前記ナビゲーションシステムが、
ａ）前記船体を介して伝達される可聴信号に応答する少なくとも１つの受信機と、
ｂ）前記船体における信号に応答する、前記ロボット上のプローブと、を含むことを特徴とする船体クリーニングロボット。
【請求項２】
前記タービンによって駆動可能な発電機をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記少なくとも１つの駆動トラックのためのモータと、前記モータのためのかつ前記発電機によって充電可能な電源と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記少なくとも１つのクリーニング装置のためのモータと、前記モータのためのかつ前記発電機によって充電可能な電源と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項５】
前記タービンと前記少なくとも１つの駆動トラックとの間に駆動トレインをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項６】
前記タービンと前記少なくとも１つのクリーニング装置との間に駆動トレインをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項７】
前記少なくとも１つの駆動トラックは、離間されたローラの周囲にあるエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項８】
前記ベルトは、その中に被包される磁石を含むことを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
前記ベルトのためのステアリングサブシステムをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【請求項１０】
前記ロボットとコミュニケーションをとるために、前記ロボットに内蔵されるコミュニケーションサブシステムをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項１１】
少なくとも１つの駆動トラックを制御するよう構成されたコントローラをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項１２】
前記ロボットは、前記船体に対して前記ロボットを押し付けるよう構成される流体力学的形状を有することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項１３】
船体クリーニングロボットシステムであって；
ロボットであって、
船舶の船体をクリーニングするための少なくとも１つのクリーニング装置と、
前記船体の周囲で前記ロボットを移動させる駆動サブシステムと、
前記駆動サブシステムの運転のために流水によって活性化させられる少なくとも１つのタービンと、を具備してなるロボットと；
コミュニケーションサブシステムと；
ナビゲーションサブシステムと；
前記駆動サブシステムと前記ロボットの動作とを制御するために前記コミュニケーションサブシステムおよび前記ナビゲーションサブシステムに応答可能な前記ロボットに搭載されたコントローラと；を具備してなり、
前記ロボットは、前記ロボットのためのナビゲーションシステムをさらに含み、
前記ナビゲーションシステムが、
ａ）前記船体を介して伝達される可聴信号に応答する少なくとも１つの受信機と、
ｂ）前記船体における信号に応答する、前記ロボット上のプローブと、を含むことを特徴とする船体クリーニングロボットシステム。
【請求項１４】
船体クリーニングロボットであって：
ロボット本体と；
前記ロボット本体に対して回転可能に配置された複数のクリーニングブラシと；
流水によってそれぞれ活性化可能な一対の離間されたタービンと；
前記ロボットが前記船体の周囲で移動するよう前記船体に前記ロボットを磁気によって保持するための少なくとも１つの駆動トラックと；
前記クリーニングブラシを作動させるために、少なくとも１つのタービンに応答可能な手段と；
前記少なくとも一つの駆動トラックを作動させるために、少なくとも１つのタービンに応答可能な手段と；を具備してなり、
前記ロボットのためのナビゲーションシステムをさらに含み、
前記ナビゲーションシステムが、
ａ）前記船体を介して伝達される可聴信号に応答する少なくとも１つの受信機と、
ｂ）前記船体における信号に応答する、前記ロボット上のプローブと、を含むことを特徴とする船体クリーニングロボット。
【請求項１５】
前記クリーニングブラシを作動するための前記手段は、
前記ブラシを駆動するモータに電力を供給するバッテリーを充電するためにタービンによって駆動可能な少なくとも１つの発電機と、
前記タービンと前記クリーニングブラシとの間に駆動トレインと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の船体クリーニングロボット。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの駆動トラックを作動させるための前記手段は、
前記少なくとも一つの駆動トラックを駆動するモータに電力を供給するバッテリーを充電するためにタービンによって駆動可能な少なくとも１つの発電機と、
１つのタービンと前記少なくとも１つの駆動トラックとの間に前記駆動トレインと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の船体クリーニングロボット。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの駆動トラックは、その中に被包される磁性材料を備えるエンドレスベルトを含むことを特徴とする請求項１４に記載の船体クリーニングロボット。
【請求項１８】
前記ロボット本体は、水が前記ロボット本体中を流動する際に前記ロボットが前記船体に対して押し付けられるよう構成された流体力学的形状を有することを特徴とする請求項１４に記載の船体クリーニングロボット。
【請求項１９】
船体用ロボットであって：
ロボット本体と；
前記ロボットを前記船体の周囲で移動させる駆動サブシステムと；
前記駆動サブシステムを作動させるために前記船体を流れ過ぎる流体によって活性化されるタービンサブシステムと；を具備してなり、
前記ロボットのためのナビゲーションシステムをさらに含み、
前記ナビゲーションシステムが、
ａ）前記船体を介して伝達される可聴信号に応答する少なくとも１つの受信機と、
ｂ）前記船体における信号に応答する、前記ロボット上のプローブと、を含むことを特徴とする船体用ロボット。
【請求項２０】
ロボットであって：
前記ロボットを表面周囲で移動させる駆動サブシステムと；
露出された流体用取水口を、流体が前記取水口に流入するときに前記ロボット駆動サブシステムに電力を供給するために、備える少なくとも１つのタービンと；を具備してなり、
前記ロボットのためのナビゲーションシステムをさらに含み、
前記ナビゲーションシステムが、
ａ）船体を介して伝達される可聴信号に応答する少なくとも１つの受信機と、
ｂ）前記船体における信号に応答する、前記ロボット上のプローブと、を含むことを特徴とするロボット。
【請求項２１】
船体クリーニングロボットであって：
船舶の船体をクリーニングするための少なくとも１つのクリーニング装置と；
前記少なくとも１つのクリーニング装置の運転のために前記船体を流れ過ぎる水によって活性化可能な少なくとも１つのタービンと；を具備してなり、
前記ロボットのためのナビゲーションシステムをさらに含み、
前記ナビゲーションシステムが、
ａ）前記船体を介して伝達される可聴信号に応答する少なくとも１つの受信機と、
ｂ）前記船体における信号に応答する、前記ロボット上のプローブと、を含むことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して船舶の船体の清掃および／または点検をするために構成された船体用ロボットに関するものである。
【０００２】
本出願は、35 U.S.C. §119, 120, 363, 365ならびに37 C.F.R. §1.55および§1.78に基づき、２００８年１１月２１日に出願された米国出願第12/313,643号の利益を主張しかつそれ基づいて優先を主張するものであり、その開示は、この引用によって、その全体が本明細書中に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
水中を移動する船舶の船体の摩擦抵抗は抵抗全体の４５％から９０％を占めており、かつそれは海草やフジツボなどの船体の付着物が原因となって６％から８０％増大されることがある。タンカー船体の生物付着物の抑制のための３０％の付加的な抵抗は、一日当たり１２トンまで船舶の燃料消費量を増大させ得る。これによって、船舶の操作に掛かる付加的な費用ならびに増大された排出物が生じるようになる。
【０００４】
それゆえ、生物付着の機会を低減させるためかつ／または船舶の船体をクリーニングするために、さまざまな種類の方法が用いられてきた。例えば生物付着の機会の低減するために船体に塗料や被覆材を使用することが挙げられるが、そうした処置は常に確実に作用するわけではない。例えば特許文献１を参照されたい(その開示はこの引用によってその全体が本明細書中に組み込まれる)。また船舶は、塗料および／または被覆材が塗布される間は長期間にわたって乾燥状態でドックに入れる必要がある。さらには耐生物付着塗料および被覆材には環境に関する懸念事項が存在する。
【０００５】
それゆえ、通常は、船がドックに入れられ、かつ／または通常の積荷のない状態となっているときに、船体は、モータ駆動されるブラシを使用してスキューバダイバーによって手動で定期的にクリーニングされる。そうしたクリーニング処理はコストが高くつくが、このタイプのクリーニングの効果は、約１０ヶ月から２０ヶ月で、必要であればそれよりも早くなくなってしまう。より悪いことに、水を汚染する耐生物付着塗料の毒性が原因となり、いくつかの法律によってこれは違法であるとされた。
【０００６】
それに応じてロボットによる船体クリーナーが提案された。「Hismar」共同事業体によって例えば通常の非積載状態中の船体クリーニングのためのロボットプラットフォームが提供された。このロボットは、船舶が静止しているときに磁気的に船体に取り付けられ、かつ操作制御ユニット、高圧水源、吸引サブシステムおよび電源サブシステムに係留されている。
【０００７】
他の係留されたロボットは、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献６、特許文献７および特許文献８に開示されている。さらに特許文献９、非特許文献１および非特許文献２も参照されたい(その開示はこの引用によってその全体が本明細書中に組み込まれる)。
【０００８】
最近の船体クリーニングロボットはいくつかの欠点を有する。一般に、ロボットはケーブルに接続され、内蔵電源および制御サブシステムによって電力供給および制御がなされるようになっており、かつ静止船舶においてのみ作動できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第7,390,560号明細書
【特許文献２】米国特許第5,628,271号明細書
【特許文献３】米国特許第6,317,387号明細書
【特許文献４】米国特許第4,674,949号明細書
【特許文献５】米国特許第4,401,048号明細書
【特許文献６】米国特許第4,079,694号明細書
【特許文献７】米国特許第3,946,692号明細書
【特許文献８】米国特許第3,638,600号明細書
【特許文献９】国際公開第02/074611号パンフレット
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Lee Min Wai SereneおよびKoh Cheok Wei著、「Design of a Remotely Operated Vehicle (ROV) for Underwater Ship Hull Cleaning」
【非特許文献２】２００４年６月公開、「The Journal of Marine Science and Application」、第３巻、第１号、Fu-cai、他著、「The Design of Underwater Hull- Cleaning Robot」
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
それゆえ、本発明の目的は新規な船体用ロボットを提供することである。一例においては、この船体用ロボットは自立的であり、かつ船舶が航行中でも作動できる。当該船体用ロボットは、例えば週に一度や毎日など定期的に、あるいは連続的に作動されてもよい。
【００１２】
一態様において、この船体クリーニングロボットは、船舶の摩擦抵抗を低減することに役立てることができる。燃料コストの低減および二酸化炭素(ＣＯ２)排出量の減少も可能である。
【００１３】
船体クリーニングロボットは、船舶の船体の付着物の除去に掛かるコストを低減し、船体クリーニング時に水の中に耐付着塗料による毒素が放出されることを低減し、かつ船体メンテナンス費用も低減することができる。
【００１４】
本発明の一態様において、船体クリーニングロボットは、信頼性が高く、かつさまざまな構造体における種々の作業のために使用することができる。
【００１５】
本発明は、一つには、一例において船舶の航行中に船体を通過する水によって駆動可能なタービンと、ロボットの操作(例えば電源供給)、クリーニングおよび駆動サブシステムとを含む新規な船体クリーニングロボットの実現によってもたらされる。独特のナビゲーション、コミュニケーションおよび他のサブシステムについても説明する。
【００１６】
ただし、本発明は、他の実施形態においてはすべての目的を達成する必要はなく、その権利範囲はこれら目的を達成可能な構造体または方法に限定されない。
【００１７】
本発明は、船舶の船体をクリーニングするための少なくとも１つのクリーニング装置を備える船体クリーニングロボットを特徴とする。少なくとも１つのタービンが、船体を流れ過ぎる水によって作動させられ、かつ少なくとも１つのクリーニング装置と少なくとも１つの駆動トラックとを動かす。
【００１８】
一つの好ましい実施形態において、発電機がタービンによって駆動され、かつ少なくとも１つの駆動トラックのためのモータおよびモータのための電源が存在する。電源は発電機によって充電される。さらに、少なくとも１つのクリーニング装置およびモータのための電源が含まれている。電源は発電機によって充電される。他の例示においては、タービンと少なくとも１つの駆動トラックとの間に駆動トレインが設けられ、かつタービンと少なくとも１つのクリーニング装置との間に駆動トレインが設けられる。
【００１９】
一例においては、クリーニング装置は、少なくとも１つのブラシを含む。二つの側方ブラシと、二つの側方ブラシの間の第３のブラシが設けられてもよい。この特定の例示においては、ブラシはともに駆動可能である。
【００２０】
一つの好ましい駆動トラックは、離間されたローラの周囲にエンドレスベルトを含む。このロボットベルトは、その中に封入されるマグネットを含んでいてもよい。さらにベルトのためのステアリングサブシステムが設けられる。一つのステアリングサブシステムは、その方向を変更するために一つのローラに接続されたアクチュエータを駆動するモータを含む。
【００２１】
ロボットは、また一般に、船体へ振動を伝達する送信機および／または船体を介して伝達された振動を受信する受信機などのロボット内蔵型のコミュニケーション（連絡用）サブシステムを含んでいる。
【００２２】
ロボットのための一つのナビゲーション（運行用）サブシステムが、船体を介して伝達される可聴信号に応答可能な少なくとも１つの受信機を含んでいる。他のナビゲーションサブシステムは船体における振動に応答可能な、ロボット上のプローブを含んでいる。
【００２３】
概して、コントローラは、少なくとも１つの駆動トラックを制御するように、かつロボットが船体を通過する水の方向において船体に沿って進むように第１の方向に少なくとも１つの駆動トラックを動作させるように、かつ続いて、ロボットが船体を通過する水の方向に対向する方向において船体に沿って進むように少なくとも１つの駆動トラックの作動を対向する方向に逆転させるように構成されている。
【００２４】
好ましくは、ロボット本体は船体にロボットを押し付けるよう構成された流体力学的形状を有する。
【００２５】
一実施形態において、船体クリーニングロボットは、船舶の船体のクリーニングのための少なくとも１つのクリーニング装置と、船体の周囲でロボットが動作する場合に船体にロボットを保持するために離間されたローラと離間されたローラの周囲の磁化材料が封入されているエンドレスベルトとを含む少なくとも１つの駆動トラックと、少なくとも１つの駆動トラックを作動させるために船体を通過する水によって活性化される少なくとも１つのタービンとを含む。ベルトのための一つの好ましいステアリングサブシステムは、その方向を変更するために一つのローラと連結されたアクチュエータを駆動するモータを含む。
【００２６】
本発明に基づく一つの船体クリーニングロボットは、通常、ロボット本体と、ロボット本体に対して回転可能に配置される複数のクリーニングブラシと、流れ過ぎる水によって活性化される一対の離間されたタービンと、船体の周囲でロボットが作動するよう船体にロボットを磁気的に保持するための少なくとも１つの駆動トラックと、駆動トラックとクリーニングブラシとを作動するための、少なくとも１つのタービンに対応する手段と、を含む。一つの好ましい実施形態においては、クリーニングブラシを作動するための手段は、ブラシを駆動するモータに電力を供給するバッテリーを充電するべくタービンによって駆動可能な発電機を含む。少なくとも１つの駆動トラックを作動させるための手段は、少なくとも１つの駆動トラックを駆動するモータにも電力を提供するバッテリーを充電するべくタービンによって駆動可能な発電機を含んでもよい。他の例示においては、クリーニングブラシを操作するための手段は、タービンとクリーニングブラシとの間に駆動トレインを含み、かつ、少なくとも１つの駆動トラックを操作するための手段は、一つのタービンと少なくとも１つの駆動トラックとの間に駆動トレインを含む。
【００２７】
本発明に基づく船体用ロボットは、概して、ロボット本体と、船体の周囲でロボットを移動させるための駆動サブシステムと、駆動サブシステムを作動するために船体を通過する流体によって活性化可能なタービンサブシステムとを特徴とする。本体ロボットは、少なくとも１つのクリーニングブラシなどの少なくとも１つのクリーニング装置をさらに含んでもよい。
【００２８】
本発明は、また、表面の周りでロボットを移動させる駆動サブシステムと、流体が取水口に流入しているときにロボット駆動サブシステムに電力を供給する露出された流体取水口を備え折る少なくとも１つのタービンとによって特徴付けられる。
【００２９】
本発明は、船舶の船体のクリーニングのための少なくとも１つのクリーニング装置と、少なくとも１つのクリーニング装置を作動するために船体を流れ過ぎる水によって活性化可能な少なくとも１つのタービンとによってさらに特徴付けられる。駆動サブシステムは、典型的には、同じタービンまたは第２のタービンによっても電力供給される。
【００３０】
他の目的、特徴部および利点について、当業者は好ましい実施形態および図面から想到しうるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】船舶の船体の移動の本発明によるロボットの一例を概略ブロック図で示す図である。
【図２】本発明に基づく船体クリーニングロボットの一例を概略的に三次元で示す図である。
【図３】図２に示される船体クリーニングロボットを関連する主サブシステムのうちのいくつかを上部を除いて概略的に三次元で示す図である。
【図４】図２〜図３に示される船体クリーニングロボットを概略的に三次元で示す底面図である。
【図５】本発明に基づく船体クリーニングロボットの他の実施形態に組み込まれる構成要素のいくつかを概略的に三次元で示す図である。
【図６】本発明に基づく船体クリーニングロボットの一例に組み込まれる主サブシステムのブロック図である。
【図７】図６に示されるデザインに基づく本発明に組み込まれた船体クリーニングロボットの概略底面図である。
【図８】本発明に基づく船体クリーニングロボットの他の例に組み込まれる主サブシステムのブロック図である。
【図９】本発明に基づくロボット操縦機構の一例の概略的部分図である。
【図１０】図９に示される操縦機構をより詳細に示す他の概略図である。
【図１１】本発明に基づくコミュニケーションおよびナビゲーションのために使用可能な音源のさらなる概略図である。
【図１２】コミュニケーションおよびナビゲーションの両方のための本発明に基づく船体用ロボットと接続されるよう使用される音受信機の一例を概略的に示す側面図である。
【図１３】本発明で使用される可聴性位置決めシステムの一例を示す、いくつかの異なる可聴信号を概略的に示す図である。
【図１４Ａ】本発明の他の実施形態に有用なナビゲーションプローブのさらなる概略側面図である。
【図１４Ｂ】本発明の他の実施形態に有用なナビゲーションプローブのさらなる概略側面図である。
【図１５】船体の長さに沿って移動させる本発明に基づく船体用ロボットの実施形態の概略図である。
【図１６】本発明に基づくロボットプラットフォームの一例に組み込まれるいくつかの主サブシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
好ましい実施形態、つまり以下に述べる実施形態に加えて、本発明はさまざまな方法で実行されるかまたは実施される他の実施形態とすることもできる。それゆえ、本発明が以下で説明されかつ図示される構成要素の構成および配置の詳細がその態様に限定されないことを理解されたい。本明細書では一実施形態のみが記載されるが、その特許請求の範囲はこの実施形態に限定されない。さらに特定の規定、限定または範囲からの除外を示す証拠を明確にしかつ明らかにする限りは、その特許請求の範囲は限定をもたらすものではない。
【００３３】
図１には、ベクトル１４の方向に航行中の船舶の船体(例えば船)１２におけるロボット１０が示される。ロボット本体１６は、駆動サブシステム１８とタービンサブシステム２０を収容する。流体(例えば水)が船体の移動によってベクトル２２の方向に船体１２を流れ過ぎる。本発明によれば、タービンサブシステム２０は、移動する流体によって活性化(例えば駆動)され、かつ少なくとも駆動サブシステム１８を作動するよう使用される。
【００３４】
これによって、少なくとも矢印２４で示されるように船体１２の周囲でロボットを操作することができるようになる。さらに、通常は、ベクトル１４の直線上にない船体の周囲の制御された経路上で矢印２４で示された方向にロボットを操作可能となる。このロボットは、船舶の航行中に船体を流れる水の移動によって動力が与えられる。この方法において、クリーニングおよび／または点検(inspection)などは船舶の作動中にでさえ連続して行うことができる。それゆえこのロボットは、ロボットを流れる流体の動きから、必要とされるエネルギーを取得するよう構成されている。
【００３５】
通常は、例えば、クリーニングサブシステム、ナビゲーションサブシステム、コミュニケーションサブシステムなどの他のサブシステムがロボット１０の構成要素として含まれているが、好ましくは、ロボット本体１６は、内蔵電源またはコントロールサブシステムなどに係留される必要はない。タービンサブシステムは、駆動サブシステム１８(ならびに一例においてはクリーニングサブシステム)を、直接的にあるいは、駆動サブシステムおよび／またはクリーニングサブシステムを駆動する１つ以上のモータに電力を供給する電源サブシステム(例えばバッテリーパック)を充電する発電機を介して作動させることができる。バッテリーパックは、ロボットに組み込まれた他の電子サブシステムおよび／または電気機械サブシステムに電流を流すために使用することもできる。この発電機は１つ以上のモータを直接的に駆動することもできる。
【００３６】
一つの特定の例示においては、ロボット１０’(図２)は、流入側フィルタースクリーン３０を備える本体１６’を含んでいる。本体１６’は、好ましくは図示されるような流体力学的な形状または同様の形状を有する。つまり、水中を移動する船舶の動作によって、ロボットが水中を移動するよう配置された場合に、ロボットが船体に対して押し付けるよう構成されている(例えばそのように形状付けられている)。タービン３２ａおよび３２ｂの取水口がスクリーン３０の後ろに見られる。タービン３２ａおよび３２ｂの取水口は、スクリーン３０を介して船体を通過する流体にさらされている。この例においては、ロボットハウジング１６’は約３６インチの長さと、２４インチの幅と、６インチの高さとを有する。図３ないし図４に示されるように、この例における駆動サブシステムは、ロボット１０’が機能する場合に船体にロボットを保持するために構成された少なくとも１つの駆動トラック３４を含む。複数の駆動トラックを設けることができる。この例において、クリーニングブラシ３６ａ〜３６ｃが船舶の船体をクリーニングするために含まれている。バッテリーパック３８が電子制御モジュール４０として図示されている。ブラシ３６ａ〜３６ｃは、各々がともに駆動される歯車駆動４２ａ〜４２ｃによってそれぞれ駆動されてもよい。これらギアは、タービン３２ｂのシャフトによって、あるいは、タービン３２ｂがモータの操作のためのバッテリーパック４０に電力を供給する発電機を駆動する実施形態におけるモータによって駆動されてもよい。他のクリーニングサブシステムも使用できる。例えばロボットは、スクイジー、受動性クリーニングパッド、ウォータージェットなど含むことができる。受動性クリーニング装置に関して、タービンサブシステムは当該クリーニング装置を作動させるためには使用されないだろう。
【００３７】
タービン３２ａは、タービン３２ａのシャフトが駆動トレインを介してローラ５０ａに連結される場合においては特設的にトラックローラ５０ａを駆動するために使用できる。なお、タービン３２ａのシャフトは、ローラ５０ａを駆動するモータに電力を供給する発電機に接続されることが好ましい。
【００３８】
図示された例においては、エンドレスベルト４３は、ローラ５０ａおよび５０ｂにわたって配置され、かつ、一般にはゴムであるベルト材料に埋め込まれた(例えば被包された)磁石および／または磁性材料５２を含んでいる。この方法において、ベルト３４がロボットを船舶の船体に固定する。船体にロボットを嵌合させるために使用される他の磁気サブシステムは当技術分野において公知である。
【００３９】
図５に示される例において、タービン３２ａのシャフトはトラックローラ５０ａを駆動する駆動トレイン６０ａに連結されており、かつ、タービン３２ｂのシャフトはベルト６２ａおよび６２ｂならびに滑車６４ａ〜６４ｄを介して駆動ブラシ３６ａ〜３６ｃを駆動する駆動トレインに連結されている。少なくとも１つの駆動トラックおよびクリーニング装置を作動させるための他の手段を用いることができる。
【００４０】
図６には、一例として、(船体を通過する流体によって作動させられる１つ以上のデバイスを含む)タービンサブシステム３２が電源３８に充電する発電機７０を含む本発明のより好ましい実施形態が示されている。モータ７２ａおよび７２ｂなどの１つ以上のモータは電源３８によって電力が供給される。モータ７２ａは、駆動トレイン７４ａを介してトラックサブシステム１８を駆動する。ロボットの移動方向は、例えばナビゲーションサブシステム７８および／またはコミュニケーションサブシステム８０から入力に応じてモータ７２ａの方向に逆行するよう構成された電子制御サブシステム７６を介して逆動作できる。また、電子コントローラ７６は電源３８によって電力供給される。同様にモータ７６ｂは、駆動トレイン７４ｂを介してクリーニングサブシステム８２(例えば上述したように１つ以上のブラシ)を駆動する。モータ７２ｂは、電源３８によっても電力供給される。他の実施形態において、１つ以上のモータが電気以外の動力源に基づいて作動されてもよい。そのモータは例えば流体駆動されるものとして知られている。続いて、タービンサブシステムは、モータに加圧状態で流体をポンピングしてもよい。クリーニングサブシステムが例えばパッドおよび／またはスクイジーなどの受動的なものである場合には、モータ７２ａおよび駆動トレイン７４ｂは必要ではない。
【００４１】
クリーニングサブシステムが例えば駆動されるなどで能動的なものである場合には、有利なことに、クリーニング装置をロボット作動オペレーションにおける補助として作動してもよい。例えば、二つの回転クリーニングブラシが、ロボットに正味の力が存在しないような相対方向に作動されてもよい。ロボットの主移動方向に交差するよう方向付けられた軸線上で回転可能なより大きな単一の前方および／または後方ブラシを用いて、ロボットが船体を通過する流体の方向(例えば下流方向)に作動される場合に、トラックの移動方向に対向して回転するようブラシを作動させることができる。ロボットが上流に向かって操作されるときは、ブラシはトラックの方向と同じ方向に作動させられることが望ましい。ロボットが水流方向に交差する方向に作動させられるときは、ブラシとトラックは同じ方向に作動させられることが望まれてもよい。
【００４２】
図７には、配置時に制御電子素子４０’を介してバッテリー３８’を充電するタービン／発電ユニット３２ａ’および３６ａを収容するロボット本体１６”を示す。バッテリー３８は、駆動ベルトローラ５０ａのギア３５を駆動するギア３３を回転させる駆動ベルトモータ７２ａに対して(制御電子素子４０’を介して)電力を供給する。バッテリー３８はまた、クリーニングブラシギア４２ａおよび４２ｃをそれ自身が駆動するギア４２ｂと協働するギア３７を回転させるブラシモータ７２ｂに対して(制御電子素子４０’を介して)電力を供給する。(通常、マイクロプロセッサ、電源回路などが用いられた)制御電子素子４０’もバッテリー３８’によって電力供給される。
【００４３】
図８には、タービン３２ａが駆動トレイン７４ａを介して駆動サブシステム１８を駆動する、より直接的な駆動バージョンを示す。タービン３２ａは、クリーニングサブシステム８２が能動的である場合に、ドライブトレイン７４ｂを介してクリーニングサブシステム８２も駆動する。動力伝達装置（変速機）８６ａが、トラックサブシステム１８の動作、速度および方向を制御するために電子制御サブシステム７６の制御下で駆動トレイン７４ａに関連付けられてもよい。同様に、伝達装置８６ｂが、電子サブシステム７６の制御下で、クリーニングサブシステム８２の動作を調整するために使用されてもよい。
【００４４】
図９〜図１０には、モータ９０(バッテリーパック３８によって電力供給される、図３)と、モータ９０によって回転させられるアクチュエータ９４とを含むステアリングサブシステムの一例を示す。ローラ５０ｂは、特にこの例においてはシャフト９６に角度をつけるようにアクチュエータ９４とローラシャフト９６との間でリンケージ９２を介してロボット基体に対して傾斜させられている(図１０の角度α参照)。アクチュエータ９４は、矢印９８で示される要綱を往復動するようリンケージ９２を駆動するために回転する。その結果、ローラ５０ｂが、ロボットを移動させるために角度付けされるようになる。他のステアリングサブシステムを使用することもできる。例えばこの参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第3,634,664号明細書、米国特許第4,046,429号明細書および米国特許第4,119,356号明細書を参照されたい。二つの駆動トラックが使用された場合、ステアリングはこれらトラックの差動的動作によって達成されうる。
【００４５】
さまざまな種類のコミュニケーションおよびナビゲーションサブシステムが本発明に基づく船体クリーニングおよび点検システムと関連させて使用できる。特定の例において、変換器１００(図１１)が船体構造１２に衝撃を与えるためのソレノイド(円筒コイル)１０４によって駆動されるハンマー１０２を含む。可聴信号の発生は船体の外面におけるロボットによって検出可能である。簡単なメッセージが、例えば反対方向へまたは水線上に規定されたピックアップ位置へとロボットを作動させるよう指示することができる。代替的に、あるいは付加的に、ロボットは、例えば船舶船体を通る双方向コミュニケーションをもたらすための、そうした変換器を備えることができる。
【００４６】
図１２には、ピックアップヘッド１１２の形態の受信機１１０と、ハンマー１０２(図１１)による船体１２における振動を検出するためにそれに対して応答可能な位置センサー(例えばポテンショメータ／エンコーダ)１１４とを備えるロボット１０を示す。船体コミュニケーションを介した音を使用して、ロボットを内蔵コンピュータによって指示されうる。一つ目の音色が例えば逆方向命令の信号となり、二つ目の音色が誘導左命令などを生じることができる。異なる音色シリーズおよび／または振動数を使用することによって、より複雑なメッセージをロボットに送ること(付加的にはロボットからの信号を受信すること)ができる。なお、他のコミュニケーションシステムを使用することもできる。
【００４７】
複数のハンマー１０２ａ〜１０２ｃ(図１３)を備えることによって、ナビゲーションも可能となる。ハンマー１０２ａは、１０３ａで示された第１の振動数における可聴信号を送出するよう作動され、ハンマー１０２ｂは、第２の振動数１０３ｂで船体を介して信号を提供するよう作動され、かつハンマー１０２ｃは、船体を介して振動数１０３ｃでの第３の可聴信号を提供するよう作動される。ロボットにおいて、この信号は、(例えば図１２に示される受信機を使用して)検出され、フィルタリングされ、かつアナログ−デジタル変換器を介してデジタル信号に変換される。音色信号は分離され、そして船体上のロボットの位置を三角測量するためにロボットと関連付けられた電子サブシステムによって信号同士の間の遅延時間が検出される。それによって、電子制御モジュール４０(図３)は、例えばコミュニケーション、ナビゲーションならびにロボット作動／制御のためのソフトウェアおよび／または電気回路を通常含んでいる。
【００４８】
他の例において、船体の特徴部が、船体上のロボットの位置を決定するためにロボットによって調査されかつ検出される。図１４には、ローラ１３２とアーム１３４とアーム１３４に応答可能なセンサーまたはスイッチ１３６とを含むロボットと関連付けられたプローブ１３０を示す。ローラ１３２が、構成溶接部または設計ランドマーク溶接部１３８(図１４Ｂ)によって持ち上げられるとき、センサー１３６がこの事象を検出し、そしてロボット制御サブシステムが、船体上のロボットの位置を確定するためのそうした特徴部が保存されたマップを参照するよう構成されている。ロボットが船体の長さに沿って進行するような１つの単純設計においては、ロボットが遭遇する溶接ラインのいくつかのトラックが単純に保有されており、あらかじめ決められた数の溶接ラインを通過した後、ロボットはその方向とは逆のほうへわずかに回転し、そしてクリーニングおよび／または検出動作のために船体の長さに沿って後方へ進むようになる。
【００４９】
通常ロボット１０(図１５)は、常に、ベクトル１５０によって図示される船体１２を通過する水の方向に対面するタービン３２ａおよび３２ｂの取水口とともに方向付けられる。船体１２はベクトル１５２の方向に移動している。タービン３２ａおよび／または３２ｂからの電力供給下で適切な遅い速度で(例えば船舶の速度よりかなり遅い速さで)ロボット１０は経路１５４に沿って移動する。船舶船体の縁部の付近では、ロボット１０は、１５６で示されるようにわずかに回転し、そして停止し、続いて１５８で示された方向に逆走する。ロボット駆動サブシステムを作動するモータの方向は逆となることが可能であり、かつ上述したように伝達サブシステムを備えることができる。この方法において、水流方向は常にロボットタービン取水口へと向いている。ロボットの回転については図９〜図１０を参照して説明している。ただし、他のロボット挙動も考えられうる。通常、ロボットは、制御モジュール４０(図３)に組み込まれたソフトウェアおよび／または回路によって制御される。また、２つ以上のロボットを同時に船体上に配置することもできる。
【００５０】
したがって、一般に、ロボットプラットフォーム電力プラント２００(図１６)は、上述したいくつかのタービンサブシステムを含む。使用されるタービンは、シャフトに取り付けられたベーンによって回転させられるシャフトを含むか、あるいは、タービンは、羽根車などの流体移動によって活性化させられる他の構成要素を含むこともできる。ロボット駆動サブシステム２０２は、少なくとも１つの上記磁化トラックまたは船体にロボットを付着させるための他の手段を含んでいてもよい。通常、上記ブラシなどの、いくつかの種類のクリーニングサブシステム２０４が存在する。一般にはナビゲーションシステム２０６およびコミュニケーションシステム２０８がさらに設けられている。いくつかの実施形態において、ロボットプラットフォームは、点検サブシステム２１０および／または前兆監視(threats surveillance)サブシステム２１２を含む。いくつかのタイプのコンピュータ化制御サブシステム２１４がこれらさまざまなサブシステムを作動させるよう構成されている。
【００５１】
一実施形態において、この結果は、船体の抵抗性を低減させ、燃料コストを節約し、排出物をより減少させ、かつ海水の汚染を低減するために、船舶の航行中でも連続様式で船舶の船体をクリーニングするために使用される新規な船体用ロボットとなる。ロボットに組み込まれた１つ以上のタービンが、ロボットを通過する水によって活性化され、かつ通常、ロボットクリーニング装置および駆動サブシステムなどを作動させるために使用される。
【００５２】
本発明の特定の特徴部分がいくつかの図面だけに図示されており（他の図面には示されていない）、これは、便宜上、各特徴部分を本発明に基づく他の特徴部のいくつかあるいはそのすべてと組み合わせできる。本明細書で使用される「含む」、「具備する」、「有する」および「備える」との語は幅広く解釈されかつ包括的なものであり、物理的な相互関係を制限するものではない。さらに、本明細書に記載された実施形態は唯一実施可能な実施形態と受け取られるものでもない。例えば、本明細書に記載された例示は主に水中で運転される船体に関するものである。しかしながら、他の構成要素の本体を、本明細書に開示されたロボットのバージョンを使用してクリーニングしかつ検査することもできる。
【００５３】
加えて、当該特許のための本件出願の係属中に示される補正は本件出願で示された請求要素のいずれかの放棄を意味するものではなく：当業者であっても文字通りにすべての可能な同等物を包含し得る請求項を起草するために適切な予想をすることはできず、いくつかの同等物は補正時には(どちらかと言えば)予測不可能でありかつ権利放棄されるものの公正な判定を超えており、補正の基礎をなす根拠は多くの同等物に関してわずかに関係することを意味するだけであるが、かつ／または、これらは多くの他の理由により、補正される請求要素に関して特定の非実質的な代替物を説明するために予期することができない。
【００５４】
他の実施形態が当業者に対してかつ特許請求の範囲内でもたらされる。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０’  ロボット
１２  船体
１６，１６”  ロボット本体
１６’  ロボットハウジング
１８  駆動サブシステム
２０  タービンサブシステム
３０  フィルタースクリーン
３２  タービンサブシステム
３２ａ，３２ａ’，３２ｂ，３２ｂ’  タービン
３３，３５，３７  ギア
３４  駆動トラック
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  クリーニングブラシ
３８  電源
３８’  バッテリー
４０  電子制御モジュール
４０’  制御電子素子
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  クリーニングブラシギア
５０ａ，５０ｂ  トラックローラ
５２  磁性材料
６０ａ，６０ｂ  駆動トレイン
６２ａ，６２ｂ  ベルト
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ  滑車
７０  発電機
７２ａ，７２ｂ  モータ
７４ａ，７４ｂ  駆動トレイン
７６  電子コントローラ
７８  ナビゲーションサブシステム
８０  コミュニケーションサブシステム
８２  クリーニングサブシステム
８６ａ，８６ｂ  伝達装置
９０  モータ
９２  リンケージ
９４  アクチュエータ
９６  シャフト
１００  変換器
１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ  ハンマー
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ  振動数
１０４  ソレノイド
１１０  受信機
１１２  ピックアップヘッド
１１４  位置センサー
１３０  プローブ
１３２  ローラ
１３４  アーム
１３６  センサー／スイッチ
１３８  ランドマーク溶接部
２００  動力プラント
２０２  ロボット駆動サブシステム
２０４  クリーニングサブシステム
２０６  ナビゲーションシステム
２０８  コミュニケーションシステム
２１０  点検サブシステム
２１２  前兆監視サブシステム
２１４  コンピュータ化制御サブシステム
【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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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