(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール式検査ビークルであって、
シャーシであって、前記シャーシは、第１および第２車輪のそれぞれの１つに連結された第１および第２シャーシ部分を備え、前記第１および第２シャーシ部分は、前記第１および第２シャーシ部分の間の運動の自由度を可能にし、前記検査ビークルが進む面との前記第１および第２車輪の接触を維持するリンク機構を介して接続される、シャーシと、
第１運動モジュールであって、第１軸回りに回転するよう前記第１シャーシ部分に取り付けられ、磁気駆動車輪である前記第１車輪を含む、第１運動モジュールと、
第２運動モジュールであって、前記第２シャーシ部分に取り付けられた前記第２車輪であって、前記第１車輪の回転方向に対して直交する回転のために前記第１車輪に対して名目上垂直の第２軸回りに回転するよう構成された第２車輪を含み、前記第２車輪が前記ビークルの方向を変えることができる磁気全方向車輪である、第２運動モジュールと、
前記ビークルの環境に関連する検査データを収集するよう構成された、前記シャーシに接続された検査モジュールと、
データを送受信するよう構成された、前記シャーシに接続された通信モジュールと、
前記ビークルおよびそのモジュールに電力を供給するよう構成された、前記シャーシに接続された少なくとも１つの電力モジュールと、
前記検査データを受信するよう構成された、前記シャーシに接続された制御モジュールであって、前記通信モジュールを介した送信のために前記検査データを準備するよう構成された、制御モジュールと、
を備える、モジュール式検査ビークル。
【請求項２】
前記ビークルの位置に関する位置データを収集するよう構成された、前記シャーシに接続されたナビゲーションモジュールをさらに備える、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項３】
前記制御モジュールは、対応する位置において収集された前記検査データに対応する受信した位置データに前記検査データを関連付けるよう構成され、かつ前記制御モジュールが、前記通信モジュールを介した送信のために前記関連付けしたデータを準備するよう構成されている、請求項２に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項４】
前記シャーシは、前記第１および第２車輪のそれぞれの１つに連結された第１および第２シャーシ部分を備え、前記第１および第２シャーシ部分は、前記第１および第２シャーシ部分の間の運動の自由度を可能にするリンク機構を介して接続されている、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項５】
前記リンク機構は、ヒンジである、請求項４に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項６】
全方向車輪は、前記全方向車輪の周辺に配置される複数のローラーを含み、前記複数のローラーは、駆動車輪が駆動されると前記駆動車輪の回転方向に受動的に回転するよう前記全方向車輪に取り付けられ、前記全方向車輪は、前記第１車輪の回転方向に対して直交して回転するように駆動されるように構成され、それによって前記ビークルが方向を変えることができる、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項７】
前記第１運動モジュールが駆動モジュールであり、前記第２運動モジュールがステアリングモジュールであり、前記第１および第２車輪は、前記ビークルの異なるタイプの操舵をもたらすために、個別に、または同時に駆動されることができる、請求項６に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項８】
前記第１および第２車輪の少なくとも１つが磁石を含む、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項９】
前記第１および第２車輪の少なくとも１つに含まれている前記磁石が高温で作動するよう構成された磁石である、請求項８に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１０】
前記検査モジュールが材料の厚さ、欠陥、および異常の少なくとも１つを検出するセンサを含む、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１１】
前記検査モジュールが超音波振動子プローブを含む、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１２】
前記超音波振動子プローブが乾式連結プローブである、請求項１１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１３】
前記超音波振動子プローブが湿式連結プローブである、請求項１１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１４】
流体分配モジュールをさらに含む、請求項１３に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１５】
前記超音波振動子プローブが高温で作動するよう構成されている、請求項１１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１６】
前記超音波振動子プローブが検査面に接触し、垂直を維持するように付勢されるマウントによって、前記超音波振動子プローブが支持されている、請求項１１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１７】
所望の位置にマーキング材料を分配するよう構成されたマーキングモジュールをさらに含む、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１８】
前記ビークルが、複数のモジュールを受け入れる寸法および形の複数の取付点を含む、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項１９】
前記ビークルがロボットアームモジュール、ガス感知モジュール、および温度感知モジュールの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２０】
前記電力モジュールが搭載バッテリーから電力を受け取る、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２１】
前記電力モジュールがテザーを通じて電力を受け取る、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２２】
１つの電力モジュールが、電力が必要な他の各モジュールに電力を供給する、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２３】
複数の電力モジュールをさらに備え、各モジュールそれぞれの電力を調整するために、電力モジュールが、電力が必要な他の各モジュールに関連付けられている、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２４】
前記電力モジュールが、電力が必要な前記他の各モジュールにそれぞれ組み込まれている、請求項２３に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２５】
前記電力モジュールが、電力が必要な前記他の各モジュールにそれぞれ関連づけられた個別のモジュールである、請求項２３に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２６】
前記電力が搭載バッテリーによって供給される、請求項２３に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２７】
前記電力がテザーによって供給される、請求項２３に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２８】
前記通信モジュールがデータを無線で送受信するよう構成されている、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【請求項２９】
前記通信モジュールがテザーを介してデータを送受信するよう構成されている、請求項１に記載のモジュール式検査ビークル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、参照によってその全体が本明細書に記載されているかのように組み込まれる２０１３年１１月３０日出願の米国仮特許出願番号第６１／９１０，３２３号に基づくとともにその優先権を主張するものである。
【０００２】
技術分野
本発明は、構造物の検査のためのシステム及び方法、特に検査ビークルに関する。
【背景技術】
【０００３】
届きにくく、アクセスしにくい構造の検査は、費用、時間がかかり、潜在的に危険な作業である。特に、高いパイプ、ビーム、タンク、船を含む鋼鉄表面、および他の金属表面または構造における腐食および／または溶接の失敗などの欠陥の検査は、現在困難なものである。これらの資産は通常、長期間検査しないままであるか、または検査が必要な領域に到達するために足場を建設することが必要である。足場の建設および使用は、落下に関して潜在的に安全面の問題があり、準備に時間と人手がかかり、また大幅に費用がかかるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特定のロボット検査ビークルが利用可能であるが、これらのビークルは、多くの欠点を有する。例えば、典型的なロボット検査ビークルは、非常に専門化しており、それぞれの用途に応じて異なるビークルを購入しなければならない。１つのビークルが貯蔵タンクの壁を検査することができても、同じビークルは、パイプの検査には適していない。さらに、目視検査、超音波検査およびガス感知などの異なる機能には、異なるロボットおよびシステムが必要である。さらに、従来の検査ビークルは、スタックして、そのアンビリカルコード（係留索）が絡まることなく、障害物（例えば接合部）に近づき領域にアクセスするために使用される能力を制限する係留接続が通常必要であるという点で制限されるものである。
【０００５】
本発明は、これらの課題、および他の課題に対するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様によると、シャーシおよび第１および第２運動モジュールを有するモジュール式検査ビークルが提供される。第１運動モジュールは、第１軸回りに回転するようシャーシに取り付けられた第１車輪を含む。第２運動モジュールは、シャーシに取り付けられた第２車輪を含み、第２車輪は、第１車輪の回転方向に対して直交する回転のために第１車輪に対して角度をなす第２軸回りに回転するよう構成される。ビークルは、ビークルの環境に関連する検査データを収集するよう構成された検査モジュールと、データを送受信するよう構成された通信モジュールと、ビークルおよびそのモジュールに電力を供給するよう構成された少なくとも１つの電力モジュールとをさらに含む。ビークルはまた、検査データを受信するよう構成された制御モジュールを含むことができ、制御モジュールは、通信モジュールを介して送信するために検査データを準備するよう構成される。
【０００７】
さらなる態様によると、シャーシに接続されたナビゲーションモジュールがビークルの位置に関する位置データを収集するよう構成される。
【０００８】
またさらなる態様によると、制御モジュールは、検査データを対応する位置で収集された検査データに対応する、受信した位置データに関連付けるよう構成され、制御モジュールは、通信モジュールによって送信するために関連付けられたデータを準備するよう構成される。
【０００９】
さらなる態様によると、シャーシは、第１および第２シャーシ部分を備え、それぞれは、第１および第２車輪のそれぞれの１つに連結され、部分は、第１および第２シャーシ部分の間の運動の自由度を可能にするリンク機構を介して接続されている。
【００１０】
さらに別の態様によると、リンク機構は、ヒンジである。
【００１１】
さらに選択的な態様によると、第１車輪は、磁気駆動車輪であり、かつ第２車輪は、ビークルの方向を変えることができる磁気全方向車輪である。
【００１２】
さらなる態様によると、磁気駆動車輪および磁気全方向車輪は、高温磁石を含む。
【００１３】
さらなる態様によると、第１および第２車輪の少なくとも１つは、磁石を含む。
【００１４】
さらなる態様によると、磁石は、高温磁石である。
【００１５】
さらなる態様によると、検査モジュールは、材料の厚さ、欠陥、および異常の少なくとも１つを検出するセンサを含む。
【００１６】
さらに別の態様によると、検査モジュールは、超音波振動子を含む。
【００１７】
さらなる態様によると、超音波振動子は、乾式連結プローブである。
【００１８】
さらなる態様によると、超音波振動子は、湿式連結プローブである。
【００１９】
さらに別の態様によると、ビークルは、流体分配モジュールを含む。
【００２０】
別の態様によると、超音波振動子は、高温度プローブである。
【００２１】
さらに別の態様によると、超音波振動子は、超音波振動子を検査面に接触させ、垂直に維持するよう付勢されるマウントによって支持される。
【００２２】
別の態様によると、ビークルは、所望の位置にマーキング材料を分配するためのマーキングモジュールを含む。
【００２３】
さらに別の態様によると、ビークルは、複数のモジュールを受け入れることができる寸法および形の複数の取付点を含む。
【００２４】
さらなる態様によると、ビークルは、ロボットアームモジュール、ガス感知モジュール、および温度感知モジュールの少なくとも１つを含む。
【００２５】
さらなる態様によると、電力モジュールは、搭載バッテリーから電力を受け取る。
【００２６】
さらなる態様によると、電力モジュールは、テザーを通じて電力を受け取る。
【００２７】
さらなる態様によると、１つの電力モジュールが、電力が必要な他の各モジュールへ電力を提供する。
【００２８】
さらなる態様によると、複数の電力モジュールが設けられ、電力モジュールは、それぞれの各モジュールの電力を調整するために、電力が必要な他の各モジュールに関連づけられている。
【００２９】
またさらなる態様によると、電力モジュールは、電力が必要な他の各モジュールにそれぞれ組み込まれている。
【００３０】
またさらなる態様によると、電力モジュールは、電力が必要な他の各モジュールにそれぞれ関連付けられた個別のモジュールである。
【００３１】
またさらなる態様によると、電力は、搭載バッテリーによって供給される。
【００３２】
またさらなる態様によると、電力は、テザーによって供給される。
【００３３】
さらなる態様によると、通信モジュールは、データを無線で送受信するよう構成されている。
【００３４】
さらなる態様によると、通信モジュールは、テザーを介してデータを送受信するよう構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】モジュール式検査ビークルを示す。
【図１Ｂ】モジュール式検査ビークルの追加的な機構を示す
【図２Ａ】面上のモジュール式検査ビークルの概略を示す。
【図２Ｂ】面上のモジュール式検査ビークルの概略を示す。
【図３】曲面上のモジュール式検査ビークルの側面図を示す。
【図４】モジュール式検査ビークルのサブシステムの概略を示す。
【図５Ａ】検査モジュールおよびアームモジュールを有するモジュール式検査ビークルの上側面図である。
【図５Ｂ】検査モジュールを有するモジュール式検査ビークルの底側である。
【図６】モジュール式検査ビークルの検査プローブのマウントの側面図である。
【図７Ａ】モジュール式検査ビークルとともに使用可能な全方向車輪を示す。
【図７Ｂ】モジュール式検査ビークルとともに使用可能な全方向車輪を示す。
【図７Ｃ】モジュール式検査ビークルとともに使用可能な全方向車輪を示す。
【図７Ｄ】モジュール式検査ビークルとともに使用可能な全方向車輪を示す。
【図８】モジュール式検査ビークルおよび様々なサブシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、構造物を検査するためのシステムおよび方法に関する。本発明のある実施形態によると、検査ビークルは、これらの構造物の検査を達成するために使用される。検査ビークルは、鋼鉄（または他の磁気誘導性材料）の表面を登るために独自の移動設計を使用することができる。ロボットビークルは、ビークルが走行する面の形状に対して調整する自動自己調整シャーシを含むことができる。ロボットビークルは、１つの磁気駆動車輪およびステアリングのための（駆動車輪に対して）直角に取り付けられた磁気全方向車輪をさらに含むことができる。このようなロボットビークルは、目視検査、ＵＴ検査、ガス感知のためのモジュールなどの複数の検査モジュールおよびロボットアーム操作のためのモジュールを含むことができる。ロボットビークルは、データを送信し、および／または動作コマンドを受信するために、テザーが必要ない無線および自給式、または有線接続とすることができる。テザーをなくすことは、ビークルの可動性および検査のために利用可能な用途の数をさらに増加させる。さらに、ビークルのシャーシ設計および車輪の構成により、ビークルの構造を変えることなくビークルを異なる直径の曲面上で使用することが可能となる。例えば、ビークルの多目的に使用可能な適応性のある設計により、ビークルの構造を調整することなく、同じビークルを８インチの直径のパイプおよび大きい貯蔵タンクの表面を検査するために使用することが可能である。
【００３７】
図１Ａおよび図３を参照すると、ビークル１０は、２つのモジュール、駆動モジュール１１ａおよびステアリングモジュール１１ｂを備える新規な機械的なシャーシを利用している。駆動モジュール１１ａは、第１シャーシ部分１２およびビークル１０を前後へ駆動する磁気駆動車輪１６を含む。ステアリングモジュール１１ｂは、第２シャーシ部分１４および直交して取り付けられた磁気全方向車輪１８を含む。全方向車輪１８は、駆動する間、能動的なステアリングおよび受動的な摺動（小さいローラーを介して）を提供する。他の実施形態においては、ステアリングモジュールおよび駆動モジュールが取り付けられた共通のシャーシが設けられる。これら実施形態に共通するのは、ビークルが、ビークルが検査作業を実行することを可能にする様々なモジュールを支持することが可能であるということである。
【００３８】
車輪１６および１８および／またはシャーシ部分は、ビークルおよび強磁性／磁気誘導性材料（例えば鋼鉄パイプなどの磁場のあるところで引力を発生する材料）の間に引力を生じさせる磁石を含むことができる。磁石は、強磁性／磁気誘導性表面に沿って進む場合に、ビークルが垂直および／または逆さの位置で進むことが可能となるのに十分な引力を提供するように選択され得る。さらに、磁石は、極端な温度に耐性を有するものを選択することができ、またビークル自体を極端な温度条件から隔離するような熱絶縁緩衝を提供することができる。磁気全方向車輪１８は、例えば以下により詳細に述べられる図７Ａ〜図７Ｄに示すような構造を有することができる。しかし、磁石が全方向車輪に組み込まれている他の構造配置も利用することができる。
【００３９】
図７Ａ〜図７Ｄを参照すると、取付くさび７６を含む全方向車輪７０が示されている。全方向車輪７０は、２つのハブ７２、２つのハブの間に配置されたスペーサリング７３を含み、スペーサリング７３は、磁石７４を受容するための空洞を画定する。上述のように、スペーサリング７３およびハブは、１つのハブの１つのローラーが他のハブの２つのローラーの間の間隙に配向されるように車輪を位置合わせするための位置合わせノッチを含むことができる。ハブの直径に関して使用されるローラーの数およびハブの位置合わせは、各車輪におけるでこぼこを低減し、およびより滑らかな走行を提供する。さらに、２つのハブ７２間での磁気的短絡を防止するために、スペーサ７３は、磁石の磁力を伝えない非鉄材料から作られる。各ハブ７２は、取付くさび７６によってハブに取り付けられる複数のローラー７５を含む。ハブ７２は、各くさび７６の取付孔７７ｂに対応する複数の取付孔７７ａを含み、それによってくさびをハブに接続することができる（例えばネジ、ボルト、リベット、ピン等の留め具によって）。各くさびは、車軸７９を受け入れるような大きさおよび形の車軸取付孔７８を含む。明らかなように、ローラー７５は、くさび７６の車軸取付孔７８内で支持される車軸７９に取り付けられる。くさび７６は、取付孔７７ａおよび７７ｂを介してハブ７２に取り付けられる。この構成において、車輪は、容易に組立、および取外しが可能である。上述のように、ハブ７２およびくさび７６は、磁束集束として働く鉄材料から作ることができる。磁石７４は、その磁極がハブおよびくさびに向かうように配向され、磁石の磁束を走行面に向かって集束し、導く。くさびの縁および走行面の間の距離Ｄが小さくなり、それにより、車輪および面の間の磁気引力を増加させるように、くさびの大きさおよび形を変えることができる。ハブ、くさび、およびローラーは、車輪が面に沿って進むとハブおよびくさびの材料が走行面と近接するような大きさと形である。ハブおよびくさびの磁束集束材が走行面により近づくように接触するほど、車輪および走行面の間の磁気引力が強まるため、ハブおよびくさびの材料が走行面と近接することが望ましい。しかし、面に沿って進む場合、特に車輪がハブに垂直に移動する場合（すなわちローラーが走行方向に転がる場合）に車輪の抗力が増えるため、ハブまたはくさびが面に実際に接触することは望ましくない。くさび７６の外縁７６ａは、ハブ７２の円周の形状に適合する凹状形状を有することができる。このように、くさび７６を走行面に近づけることができる。また、くさびの凹状形状は、例えば平らなエッジのくさびにおいて一貫した引力を維持するのに役立つ。これは、くさびの凹形状が、走行面およびくさびの間の距離を一定にして、車輪が回転しても変化しないこと（くさびが直線の縁部を有する場合に発生する）を保証するためである。このように、車輪および走行面の間の磁気引力は、磁石の大きさを変えることなく増強することができる。磁気全方向車輪のこのような構造は、ヒンジで連結されたロボットビークル１０において使用する場合に特に有用である。特に垂直および逆さの状態において、ビークルと強磁性の走行面との磁気作用を確実に保持するよう磁力を最大化するために、全方向車輪構造は、磁石の力を効果的に向けることができる。したがって、より小さい磁石を使用することができ、それによりビークルの大きさおよび重量を低減し、それは、可動性を増し、ビークルの電力消費を抑えることができる。
【００４０】
図１Ａおよび図３を再度参照すると、ビークル１０の第１および第２シャーシ部分１２，１４は、ヒンジ２０を介して共に接続されている。ヒンジ２０は、例えばナックル／ピンヒンジ、ボールおよび戻り止めヒンジを含むいくつかの異なるタイプとすることができる。２つのシャーシ部分間の自由度を提供するために他のタイプの構造を使用することができる。例えば、２つのシャーシ部分間の自由度を提供しながら２つのシャーシ部分を共に接続するために、柔軟な材料（例えば柔軟なプラスチック）を使用することができる。ヒンジ２０は、矢印Ａによって示されるように互いに対して回転できるように第１および第２シャーシ部分間の運動の自由度を提供する。第１および第２シャーシ部分１２，１４の間の回転を許容する運動の自由度は、駆動車輪１６および全方向車輪１８が曲面１（例えば鋼鉄パイプ）に接触したまま垂直に配向されながら曲面を横切るために、ビークルに運動の柔軟性を提供する。自由度は、上下両方の方向における移動を許容し、それは、凸状面（例えばパイプの外側）および凹状面（貯蔵タンクの内面など）の両方を横切ることができるビークルの能力を増すことができる。車輪および面の間の引力を与える全方向車輪の幅および磁石は、上下方向の不所望の動きを妨げるように役立つ。その幅および磁石によって全方向車輪は、走行面に対して垂直になるように付勢される。したがって、全方向車輪自体がヒンジ回りのビークルの回転に対する抵抗力を生じさせる。さらに、ヒンジは、いくらかのあそびをヒンジ設計に組み込むことによってもたらすことができる他の制限された自由度を有することができる。このあそびは、特に、ビークルがパイプ周りのらせんパターンを進む場合など、２つのシャーシ部分の間のねじれ運動を引き起こす軌跡に沿って移動する場合に、ロボットの機能を向上することができる。
【００４１】
図１Ｂを参照すると、ヒンジで連結されたシャーシを図示しない簡略化した図が駆動車輪１６および全方向車輪１８の向きを示している。矢印Ｄで示されるロボットのビークルの好ましい進行方向を有するロボットビークルの実施形態において、ビークルを前方に進めるモーターに応じて矢印Ｒ１によって示される方向にロボットのビークル１０の駆動車輪１６がその軸回りに回転する。図１Ｂに示すように、全方向車輪１８の回転軸は、名目上駆動車輪１６と垂直に（車輪が直交平面にある）配向される。全方向車輪１８は、全方向車輪１８の周辺に配置される複数のローラー２２を含む。ローラー２２は、矢印Ｒ２によって示されるように駆動車輪１６と同じ方向に回転するよう（すなわちＲ１は、Ｒ２と同じ方向である）、（例えばピンまたは車軸を介して）全方向車輪１８に取り付けられる。したがって、駆動車輪１６が駆動される場合、全方向車輪１８は、駆動されないフォロア車輪として働くことができる。駆動車輪１６が駆動される場合に、ローラー２２は受動的に回転し、それにより、矢印Ｄによって示される駆動される方向にビークルが進むことができ、少なくともビークル１０が水準面に沿って移動する場合に、ローラーは、受動全方向車輪１８の摩擦を低減する目的を果たす。
【００４２】
全方向車輪１８は、ロボットビークル１０を制御するためにステアリング、または回転を提供する。ビークル１０は、全方向車輪およびモーターの間の従来のリンク機構を用いることにより、上述のモーターまたは第２モーター（どちらも個別に示されていない）を用いて全方向車輪１８を駆動して操舵することができる。全方向車輪は、矢印Ｒ３によって示される方向に回転する。全方向車輪の回転により、矢印Ｓによって示される方向にビークルを旋回、または操舵する。全方向車輪１８の回転を制御することにより、ビークル１０の操舵が可能となる。ヒンジ２０が、全方向車輪がＳ方向に駆動される場合に最低限の量を有するように構成されることにより、ビークルが自身を折り畳むことなくビークルは方向Ｓに回転することができ、かつヒンジ２０を介した駆動車輪へ伝えられる動きの結果として、全方向車輪１８のＳ方向の移動が駆動車輪１６の再配向に関連付けることができる。
【００４３】
したがって、全方向車輪１８が受動的な、小さい抵抗のフォロア車輪、またはビークルのための能動的なステアリング機構のいずれかとして機能しながら、ビークルの前方および後方への移動を提供するように駆動車輪１６を制御することができる。ビークル１０の異なるタイプの操舵をもたらすために、車輪１６，１８は、個別に、または同時に作動、および駆動される。
【００４４】
ビークルの車輪のこの構成は、比較的小さい占有面積を維持しながら優れた可動性および安定性を提供するものである。これにより、小さい領域にロボットが適合することができ、かつ４つの車輪付きビークルなどの従来の装置では不可能ではないが達成することが難しい操縦性を有することができる。例えば、記載された構成を有するビークルは、直径が８インチから完全に平らな表面の範囲の表面において有効となるように構成される。駆動車輪１６は、ビークルに対して安定性を提供する。特に、駆動車輪は、車輪およびビークル１０が移動することができる強磁性の表面の間に引張力を作る強い磁石を含むことができ、この構造的な配置は、ビークルを転倒しにくくする。さらに、駆動車輪は、比較的幅広く、平らな構成を有することができ、これは、さらにビークルに対して安定性を提供する。
【００４５】
図３を参照すると、一例として鋼鉄パイプとすることができる湾曲した強磁性の表面１を横切るビークル１０が示されている。駆動車輪１６および全方向車輪１８は、それぞれ磁石を含むことができる。例えば、磁石は、これら各車輪のハブに含まれることができ、または二重全方向車輪（図３に示すような）である場合には、２つのハブの間に含まれることができる。駆動車輪および全方向車輪をそれぞれのシャーシ部分に連結することにより、各シャーシ部分は、（車輪の磁石を介して）強磁性の誘導性材料面（例えば鋼鉄パイプなどの磁場の存在下で引力を発生する材料）に引きつけられる。あるいは、または追加的に、シャーシ部分自体が、各シャーシ部分および強磁性の表面の間に引力を提供する磁石を含むことが可能である。このように、ビークルが湾曲した、または平らではない表面を横断する場合、各部分は、表面に磁気的に引きつけられる。その間、ヒンジ２０は、シャーシ部分が互いに対して回転することを可能にする。この構成によって、駆動車輪１６および全方向車輪１８は、ビークル１０が進む表面との接触および直交性を維持する。バネ２４がまた２つのシャーシ部分１２，１４に延在するよう接続され、２つのシャーシ部分の回転が約０°の状態で同じ平面に２つの車輪が位置するような位置に部分を戻すよう補助をする付勢力を提供する。
【００４６】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、曲面上およびパイプなどの面の長手方向縁部上のロボットビークルの概略図がそれぞれ示されている。図２Ａに示すように、シャーシ部分は、ヒンジ２０回りに回転し、それにより、車輪は、ビークルが進む曲面２との接触を維持する。ヒンジ２０無しでは、シャーシは、直線形状のままであり、車輪の１つが曲面との接触を維持することができないか、曲面との部分的な接触のみとなる（例えば、車輪の縁のみが接触を維持するなど）。１つまたは２つの車輪が進行表面との接触を維持することができないことは、重大な結果をもたらす場合がある。第１に、周辺縁などの車輪の部品が表面に接触し、それにより、ビークルが表面を進み続けると部品に対する抗力および磨耗を生じさせる場合がある。第２に、接触不良は、シャーシの磁石および表面の間の引力を著しく低下させる場合がある。これは、ビークルが垂直または逆さの表面を進む場合に、表面との磁気作用を維持することができず、実際に表面から離れてしまうという危機的状況を引き起こしかねない。ビークルが離れてしまうと、落下によりビークルの損傷をもたらし、エリア内の作業者に危険を及ぼし、および／またはビークルがスタックするというさらなる課題を提示する。図２Ｂに示すように、ビークル１０は、パイプ２の長手方向縁部に配置される。ヒンジ２０は、回転停止部２６および２８を含むことができる。これらは、例えば各第１および第２シャーシ部分上の嵌合面とすることができる。回転停止部は、ビークルが平らな表面にある場合、またはそれ以外に２つの車輪が同じ平面にある場合などに、ヒンジ２０回りの不所望の回転を防ぐように、または設定範囲に回転を制限するように配置することができる。例えば、ヒンジは、平らな表面にある場合に、ヒンジ接合部が表面に引っ張られるようにビークルが折り畳まれることを防ぐことができる。停止部はまた、上下両方の方向における限られた量の回転を許容するよう離間させることができる。したがって、ビークルは、凹状および凸状表面の両方に適合するようにヒンジ回りに回転することができる。このように、ビークルは、ビークルの構造を変更することなく、パイプの外側（凸状表面）、タンクの内側（凹状表面）で使用することができる。自由度は、上下両方の方向の動きを許容することができ、両方の凸状表面（例えばパイプの外側）および凹状表面（タンク表面など）を横断するビークルの能力を増加させることができる。全方向車輪の幅および車輪および表面の間に引力を提供する磁石は、上下方向の不所望の動きを妨げるのに役立つ。その幅および磁石により全方向車輪は、進む表面に対して垂直になるように付勢される。したがって、全方向車輪自体は、ヒンジ回りのビークルの過剰回転に対する抵抗力を提供する。
【００４７】
さらに、ヒンジは、他の限られた自由度を有することができ、これは、いくらかのあそびをヒンジ設計に組み込むことによって達成することができる。このあそびは、ビークルがパイプの周囲のらせんパターンを進む場合など、２つのシャーシ部分の間にねじれ運動を引き起こすような特定の軌跡に沿って移動する場合に、ロボットの機能を向上させることができる。
【００４８】
図２Ａおよび図２Ｂをさらに参照すると明らかなように、ビークルが曲面に対して向きを変えると、ヒンジ２０回りの２つのシャーシ部分の間の角度が変化する。ビークルが曲面の軸に垂直である場合、ヒンジの間の角度は、最大となる。ビークル１０が同じ曲面に配置されているが、ビークルが曲面の軸と平行に配向されている（例えばパイプの流れ方向と平行）場合、角度は変化する。ビークルが曲面の尾根に配置されている場合、前後の車輪は、同じ平面上に位置している。このような場合、ヒンジ回りの回転角度は、ゼロである。この向きにおいては、ヒンジ回りの角度は、最小、すなわちゼロである。ビークルが面の軸に垂直である向きから、ビークルが面の軸に平行である向きにビークルが推移すると、ヒンジ回りの角度は、最大から最小へ減少する。ヒンジ回りの角度の値を測定することによって、以下に詳細に説明するように、曲面に対するビークルの向きを決定することができる。
【００４９】
この角度の値は、ビークルの幾何学的配置、ビークルが配置されている曲面（例えばパイプ）の直径、および曲面に対するビークルの向きの関数である。車輪の直径および車輪およびヒンジの距離を含むことができるビークルの幾何学的配置は、測定して知ることができ、ロボットによって実行される検査の間一定のままである因子である。さらに、検査するためにビークルが展開される面（例えば湾曲したパイプ）の直径は、測定して知ることができ、ロボットによって実行される検査の間一定のままである因子である。さらに、センサによって（例えばポテンショメータ、エンコーダ、歪み計測器、一方が駆動モジュールに、他方がステアリングモジュール取り付けられた２慣性測定ユニットの短時間における相対的な差、または他の適切なセンサ等を用いて）ヒンジ回りの角度を測定することができる。ヒンジ回りの測定角度と組み合わせて、ビークルおよび面に関連する既知の、および一定の因子を用いることによって、ビークルの向きを計算することができる。これは、特にビークルのナビゲーションに有用であり、慣性センサおよび／またはエンコーダなどの他のナビゲーションシステムとの組み合わせの補足として用いることができる。角度が曲面に対するビークルの実際の向きの関数であるため、シャーシ部分の間の角度は、ビークルの真の向きの指標を提供する。したがって、向きを決定するための角度の測定は、他の推測に基づいたナビゲーションセンサに発生しうるドリフトを修正するために使用することができる。したがって、慣性システムがＸ度の向きを示し、角度センサがＸ＋１度の向きを示す場合、角度センサは、他のセンサシステムのドリフトを修正するために使用することができ、より正確な測定を確実にし、かつドリフトが組み込まれることを防ぐ。
【００５０】
ビークル１０は、様々なモジュールオプションによって多数の検査サービスを行うことができる。図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、ビークルは、ビークルによって支持される様々な検査モジュールを有するように示されている。例えば、目視検査モジュール５０は、ビークル１０に取り付けることができ、制御可能なブームアーム５２に取り付けられたカメラ５１を含むことができる。検査モジュールは、金属パイプなどの検査面の腐食を検出するセンサを含むことができる。検査モジュールは、材料の表面特性の変化、化学変化、および／または厚さの変化を検出することができる。一例においては、腐食センサ検査モジュールは、超音波センサを含むことができる。超音波検査モジュール５３をビークル１０に取り付けることができる。超音波検査モジュールは、乾式連結超音波プローブ５４を含む。水源を必要とする湿式連結プローブに対して、乾式連結プローブを使用することにより、プローブに水を提供するテザーの必要性がなくなり、それによりビークルの可動性が増す。超音波検査（または超音波テスト（ＵＴ））モジュール５３は、調節可能なマウント５５−以下により詳細に説明される−を含むことができ、ビークルの設計の結果として達成可能な複雑な軌跡（例えばらせん掃引経路）に沿ってビークルが進む場合に、走行面に対して垂直となる位置に超音波プローブを保持する。乾式連結プローブ５４は、鋼鉄面の腐食マッピング／壁の厚さを提供する。プローブは、材料の厚さ、欠陥、およびこれに限定されないが、腐食およびクラックを含む材料の異常を検出することができる。ガス感知モジュール（図示せず）をビークル取り付けることもできる。ガス感知モジュールは、異なるガスの濃度を測定することができる。モジュールの概念により、追加的な機能を実現する複数のモジュールを追加することが容易である。アンビリカルコードまたはテザーなしの無線通信リンクによってビークルとの通信を達成することができ、テザーの絡まりを回避することによって可動性を高めるのに役立つ。より詳細に以下に説明される２つの制御モードが作業者によって利用可能である。第１に、作業者は、全て手動の制御によって検査する領域へビークルを駆動する。そして、ビークルは、ＵＴプローブを用いて領域の全ての腐食マップを提供するために、らせん経路によってパイプの周囲に自律的に駆動することができる。
【００５１】
図６を参照すると、超音波検査モジュール５３の調節可能なマウント５５が示されている。調節可能なマウント５５は、検査面と接触するようにプローブを維持するためにプローブ５４に力を加えるバネ仕掛けのリニアアクチュエータ５６を含む。４つの棒リンク機構システム５８により、プローブ５４を検査面に対して移動、および調整することができ、その結果、プローブの効率を最適にするために、プローブは、検査面に対して垂直を維持することができる（４つの棒リンク機構の破線および実線は、２つの可能な調節位置を示す）。２つの主要な機能は、市販の乾式連結プローブと従来のＵＴプローブを区別する；乾燥および／または半乾燥であるため、検査面のでこぼこによる摩耗を防ぐための車輪への僅かの給脂以外は、水または他の伝達媒質を使用する必要がない。さらに、これらの車輪プローブは、作業者にとって検査作業をより正確かつ簡易にするために移動式プラットフォームにこれらを取り付けることができるという、従来のプローブよりも大きな利点を提供する。これらの車輪プローブは、一般的に変換器が内部中央に配置された車軸から構成され、ゲルまたは水に似た音響インピーダンスを有する合成ゴムから作られたタイヤによって密閉されている。任意に、プローブは、また信号を外側のゴムに伝達する液体の伝達媒質で充填することができる。さらに、従来のプローブおよび高温プローブを含む様々な他のプローブを使用することができる。選択されたプローブが検査される材料との「湿った」インターフェースを必要とする場合、伝達媒質または透過流体、例えばゲルまたはオイルなどを適用する機構を設けることができる。流体利用機構は、ビークル設計に組み込むことができ、および伝達媒質の分配のためにビークルコントローラによって遠隔制御することができる。流体利用モジュールは、例えばリザーバー、アクチュエータ、および分配ポートを有することができる。制御信号に応じて、アクチュエータは、伝達媒質をリザーバーから移動させ、および分配ポートを介して検査面へ分配させることができる。
【００５２】
ＵＴプローブの結晶の向きを制御するようにサーボモーター５７を用い、検査中に適切な力をプローブに加え、使用していない間は面から持ち上げるようにバネ仕掛けのリニアアクチュエータ５６を用いることによって、乾式連結プローブ５４を検査面に対して垂直の位置に保持することができる。この取付機構は、占有面積、大きさ、および重量を最小にするために、必要に応じて加えることができるにもかかわらず、プローブ回りの支持車輪を使用しない。サーボモーター５７は、アセンブリに対する角度変位を制御するために、４つの棒リンク機構５８によってプローブシャフトに接続される。プローブのゴム車輪は、シャフト上で自由に回転するため、曲面上での垂直化を達成するための角度調節を行うのに通常の位置サーボモーターで十分であることを留意すべきである。リニアアクチュエータ５６は、少なくとも機能的に働く。ゴムの磨耗を低減し、横に引きずられないように、リニアアクチュエータは、検査が行われていない間面からプローブを持ち上げる。第二に、検査中には、リニアアクチュエータは、所望のＵＴ信号を得るために適切な圧縮力をプローブに与えるよう、バネを圧縮するために使用される。この機構は、異なるパイプ直径に対して調整することが可能であり、また同じパイプの半径方向スキャンのために長手方向かららせんへ移動する際に調整することができる。例えば、平らな面からパイプへの移動（半径方向スキャン）は、表面に接触させるためにプローブを下げること、バネ圧縮を補うことの両方のためにリニアアクチュエータを伸長することが必要である。同じパイプにおける長手方向、らせん、および半径方向スキャンの間の違いに対しても同じことが言える。なぜならこれらの変化が基本的にプローブから見た経路の曲率の変化であるためである。
【００５３】
コードを実行するためのメモリを有するプロセッサを有するコンピュータによって、ビークルの向きを決定するための方法を実行することができる。図４に示すように、情報プロセッサ１０２の機能要素が示され、好ましくは、情報プロセッサ１０２の動作を制御するためにソフトウェアコードを実行するのに使用される１または複数の中央処理ユニット（ＣＰＵ）２０２、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２０４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０６、通信ネットワークを介して他の計算デバイスとデータを送受信するための１または複数のネットワークインターフェース２０８、プログラムコード、データベース、およびアプリケーションコードを保存するハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤドライブなどの記憶装置２１０、キーボード、マウス、トラックボール等の１または複数の入力デバイス２１２、およびディスプレイ２１４を含む。情報プロセッサ１０２の様々な構成要素は、同じシャーシに物理的に収容されたり、１つの位置に配置される必要はない。例えば、記憶装置２１０に存在するデータベースに関して上記に説明したように、記憶装置２１０を情報プロセッサ１０２の残りの要素から離れた場所に配置することができ、ネットワークインターフェース２０８を介して通信ネットワーク１０６上でＣＰＵ２０２と接続することもできる。例えば、ロボットに搭載されたプロセッサを用いてデータ処理を実行することができ、離れたコンピュータターミナルに送信することができる。
【００５４】
図４に示される機能要素（参照符号２０２〜２１４によって示される）は、好ましくは、使用者の計算デバイス１０４に好ましく存在する機能要素と同じカテゴリーである。しかし、全ての要素、例えばＰＤＡの場合は記憶装置が存在する必要はなく、様々な要素の能力は、使用者の期待する要求に対応するよう構成されている。例えば、使用者の計算デバイス１０４におけるＣＰＵ２０２は、情報プロセッサ１０２内のＣＰＵ２０２より小さい能力である。同様に、情報プロセッサ１０２が、ワークステーション１０４内の記憶装置２１０より大容量の記憶装置２１０を含む可能性がある。もちろん当業者は、機能要素の能力を必要に応じて調整可能であることを理解するだろう。
【００５５】
例えば、ヒンジの角度を測定するセンサは、プロセッサへ電気入力信号を提供することができる。このような信号は、プロセッサ２０２または個別のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）においてコンピュータコードとして実行される前処理モジュールなどによって、プロセッサ２０２に入力される前にアナログまたはデジタル信号処理される。このようなモジュールは、アナログ−デジタル変換器から出力を受信し、次にセンサ、例えば歪み計測器から信号を受信する。ビークルの向きを決定するために使用される計算は、ロボットビークルに搭載されたプロセッサによって実行することができる。あるいは、または追加的に、ビークルの向きおよび位置を決定するための処理を行うために、感知されたデータを（例えば無線通信によって）遠隔のプロセッサ（例えば、現場のラップトップコンピュータ、スマートフォン、タブレット等）に送信することができる。
【００５６】
図８は、ビークル１０のための例示的な制御システムを示すブロック図を提供する。ビークルの動作を制御し、命令を様々な検査モジュールに送るために、ソフトウェアコードを格納するマイクロコントローラ８０が設けられる。ビークルは、ナビゲーションシステム８１を含む。ナビゲーションシステム８１は、ビークルの位置を決定する手段として加速度計およびジャイロを含むことができる慣性システム８２を含むことができる。さらに、ナビゲーションシステムは、駆動車輪および／またはステアリング車輪の回転数を感知するエンコーダ８３を含むことができる。上述のように、ナビゲーションシステムは、曲面に対するビークルの向きを決定するために、ロボットの２つのシャーシ部分の間の角度を測定するセンサをさらに含むことができる。
【００５７】
運動システム８５を制御するために命令を生成するようナビゲーションシステム８１から収集されたデータをマイクロコントローラ８０で分析することができる。運動システム８５は、ビークルの軌跡を制御するために、マイクロコントローラ８０から命令を受信し、次に駆動モーター８７およびステアリングモーター８８の動作を制御する運動コントローラモジュール８６を含むことができる。
【００５８】
ビークル１０は、バッテリー９０を含む電力システム８９を含むことができる。低電圧コンバーター９１（例えば５ＶＤＣ）は、システムの電子機器（例えばマイクロコントローラ、無線通信システム、センサモジュール等）に電力を提供することができる。高電圧（例えば１２ＶＤＣ）をビークルの他のシステム（例えばモーター）に提供するために第２コンバーター９２を使用することができる。このように、ビークル電力モジュールは、充電式または非充電式バッテリーのどちらかを含むことができる。あるいは、テザーを含む構成においては、電力モジュールは、テザーによって外部電源から電力を受け取ることができる。電力が必要なビークル上の全ての他のモジュールのための電力を調整する単独の電力モジュールを設けることができる。電力が必要な各モジュールが関連する電力モジュールを有することができるように複数の電力モジュールを設けることもでき、それにより各モジュールは、それぞれのモジュールに電力を調整および供給することができる。電力モジュールはまた、例えば、電力が必要な各モジュールに統合することができる。
【００５９】
ビークル１０は、例えば超音波検査モジュール９３、ガス検出モジュール９４、目視検査カメラ９５、ロボットアームモジュール５２、および他のモジュールなどの複数の検査モジュールを含むことができる。各モジュールは、モジュールを動作するための全ての必要な電子機器、制御部、および電気−機械的要素を含むことができる。検査モジュールは、有線接続または無線ルーター９６を介してコントローラ８０と通信することができる。検査モジュールは、統合された無線通信機能を有することができる。あるいは、検査モジュールは、収集された検査データを無線送信に適したものする転送モジュール９７を使用することができる。
【００６０】
ビークルから無線信号を送受信するように遠隔のユーザーインターフェース９８を構成することができる。例えば、ユーザーインターフェース９８は、コンピュータ、ラップトップ、ラップトップ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、タブレット、または他の適切なデバイス上で実行されるアプリケーションを含むことができるか、またはGoogle社から入手可能なChromeなどの従来のブラウザアプリケーションにおけるページとして実行することができる。したがって、ユーザーインターフェースは、検ロボットによって収集された検査および位置データを受信し、情報をディスプレイ９９上に表示することができる。ユーザーインターフェースはまた、制御インターフェース１００（例えばタッチスクリーン制御インターフェース、またはボタンおよびジョイスティックを用いた従来の物理的なタッチインターフェース等）を含むことができ、それにより、ビークルの動きおよび／または検査モジュールを制御するために使用者がビークルに無線で命令を送ることができる。
【００６１】
例えば、マイクロコントローラは、特定の位置に進めるために、およびその位置において、検査プロトコルを実行するために、ユーザーインターフェースからコマンド命令を受信することができる。したがって、マイクロコントローラは、ビークルを目標位置に進めるためにモーターシステム８５を制御し、ビークルの位置を確認するためにナビゲーションシステム８１から情報を受信し、目標位置に到達するようモーターの制御を調整することができる。一旦目標位置にくると、マイクロコントローラは、検査掃引パターンでビークルを移動するためにモーターを制御することができ、検査掃引パターンは、例えば曲面（例えばパイプの外側）の周りのらせんパターンとすることができる。ビークルが掃引パターンで動いている間、マイクロコントローラは、それぞれの検査データ収集作業を実行するために、複数の検査モジュールと相互作用して制御することができる。そして、マイクロコントローラは、それぞれの検査モジュールから受信したデータを収集し、検査データをナビゲーションシステム８１から収集したデータに関連付けることができる。このように、マイクロコントローラは、収集した検査データをデータが収集された特定の位置に関連付けることができる。したがって、マイクロコントローラは、検査データおよび対応する位置データを含むことができるマルチモードのデータ点を作成することができる。これらのマルチモードデータ点は、ユーザーインターフェース９８に無線で送信され、使用者に対して表示される。データ点は、位置および検査データの結果を示すマップの形で表示することができる。多数の検査モジュールからの検査データを位置データに関連付けることができる。例えば、マップは、ビークルが横切る各位置点に対して収集されたＵＴデータ、ガス検出データ、および視覚画像データを含むことができる。
【００６２】
上述のビークルは、凹状および凸状両方の湾曲に対して自動調節することができる。駆動およびステアリングモジュールの間のシャーシの内部に導入される自由度により、ビークルは、湾曲に緊密に自己調整することができ、それにより、例えば平らから、８インチの直径のパイプまでの鋼鉄面をカバーすることができる。対照的に、従来の検査クローラーは、特定の湾曲で動作するか、または検査を始める前に手動で調整しなければならず、それは、一次元（長手方向または円周方向）における作業に固定されていることを意味する。自己調整システムを有することにより、ビークルは、任意の方向に自由にパイプの上を動き回ることができる。なぜなら、長手方向から円周方向駆動への移行がビークルによって観測される曲率の変化を伴うためである。ビークルは、磁気駆動車輪を駆動することによって前後へ移動することができる一方で、全方向車輪のローラーにより、全方向車輪の滑らかな抑制されない摺動が可能である。ビークルは、駆動車輪回りに枢動しながらステアリング全方向車輪が動作することにより、パイプ表面上で所定の場所における全３６０度の回転を行うことができる。両方の車輪を作動することにより、駆動しながら左右への旋回が可能となる。全てのこれらの駆動モードの組み合わせにより、ビークルは、障害物（例えば接合部）を回避するために様々な複雑な操縦を行うことが可能となり、検査中に全パイプの網羅を実現するためにらせん経路をたどることができる。２つの車輪の直列配置により、狭いビームおよび柱および小さい直径パイプなどの狭い面でビークルを操舵することができる。従来の検査クローラーは、３つ以上の車輪を有するため（それらは、このような直列構成をとらない）、幅が広くなっている。
【００６３】
ビークル１０は、自給式であり、かつ遠隔制御される。ビークルは、作業者からコマンドを受信し、ライブ配信動画および検査データ（例えば厚さ測定、ガス濃度等）を送り返すために無線通信プロトコル（例えばWiFi、RF、Zigbee）を利用する。充電式バッテリパックは、選択的なソーラーパネルと共にロボットに電力を提供する。従来のＵＴ検査クローラーは、電力および通信を提供するためにアンビリカルコードが必要である。なぜなら、パルサー（高電圧パルスをＵＴプローブに提供するＵＴ回路）が重く、および地面に配置されているため、クローラーへのテザーが必要であるからである。ビークル１０は、アンビリカルコードのための無線通信波と共に搭載ミニチュアパルサーを特徴とする。テザーが不要になることにより、絡まりおよびコードの過剰な重量が回避され、従来のクローラーとは異なり、到達することが難しい表面および高いパイプにアクセスすることが可能となるため、ロボットの改善された操縦性を保証することができる。例えば通信の問題、電力に対する大きい要求、または流体の外部供給の必要性が予期される特定の実施形態においては、ビークルは、テザーを含むことができる。テザーは、通信信号、電力、および例えばテザーが必要な特定の用途における追加的な入力データおよび伝達媒質流体などのビークルによって要求され得る他の要素の伝達を提供することができる。例えば、ビークルは、接続モジュールを含むことができる。接続モジュールは、適切なコネクタによって構成され、それにより、テザーをビークルに接続することができる。したがって、検査中にビークルが移動すると、テザーがビークルにしっかり接続されたままで、共に移動する。テザーは、１つの目的（例えば電力）、または多数の目的のために機能することができ、多数の構成要素（例えば電力ワイヤー、通信ワイヤー／ファイバー、流体ライン等）を含むことができる。したがって、テザーがビークルに接続された状態で、他のモジュールを適切なテザーの構成要素に直接または間接的に接続することができる。
【００６４】
モジュール式手法をビークル１０に適合させることにより、多数の取り外し可能なモジュールを介して多様な異なるタスクを実行するための能力を改善する。これらのモジュールは、例えばカメラを用いた目視検査、パルサーおよび乾式連結プローブ（または従来のまたは高温プローブなどの他のタイプのＵＴプローブ）を用いたＵＴ検査モジュール、ガス感知モジュール、ロボットアームモジュールを含むことができる。このシステムは、全ての機器を一度に不必要に運ぶことなくビークルの設けられた機能を拡張する。個別のモジュールを開発することにより他の潜在的な用途も実行することができる。それらは、表面準備、検査プロセスの結果としての欠陥位置の物理的なマーキング（例えば塗装などの視覚マーカー、または磁気マーカーボタンなどの物理的なマーカーにより）、コーティング／塗装、マイナーな整備／修復、コンピュータ補助損傷メカニズム検出および保障／監視などである。例えば、マーキングモジュールは、マーキング材料（例えばペンキ、ダイ、または他の検出可能材料）のリザーバー含むことができ、マーキングモジュールにマーキング材料を所望の位置に分配させるための信号を受信することができる。マーキングモジュールは、検査された位置、損傷を受けた位置、重大な修理が必要な位置をマークすることができる。さらに、マーキングモジュールは、異なる状態を示すために（例えば１つの色は、特定の位置において検査が行われたことを示し、別の色は、欠陥が検出されたことを示す）異なるマーキング材料のいくつかの個別のリザーバーを含むことができる。
【００６５】
ビークルモジュールは、異なるモジュールを接続することができる多数の取付点を有する。したがって、モジュールの物理的な取り付け、およびビークルのモジュールおよび他の構成要素の間で電力、制御、およびデータを移送するための電子的な連結を提供することができる標準化インターフェースを使用することができる。モジュールは、シャーシに直接接続することができ、または例えば他のモジュールに支持されることにより、または追加的なリンク機構を介して、シャーシに間接的に接続することができる。好ましくは、上述の全方向車輪ビークルを作るために、磁気全方向車輪を含むステアリングモジュールは、駆動モジュールの後に取り付けられる。しかし、２つの駆動車輪の速度または方向を変化させることによって操舵できる差動ステアリングビークルを作るために、２つのヒンジを用いて２つの駆動モジュールを並べて取り付けることにより異なる構成を得ることができる。他の構成とは、スネーク／リングを含み、これは、多数の駆動およびステアリングモジュールを、蛇状形態を作るために１つのラインに、またはリング状形態を作るためにループに取り付けることによって達成することができる。
【００６６】
当業者が本発明の多様な組み合わせ、代替形、および改良を行うことができることを理解すべきである。本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれるそのような全ての代替、改良、および変形を包含することを意図している。
【００６７】
本発明は、特にその好ましい実施形態を参照して説明されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく形および詳細における様々な変更がなされ得ることは、当業者によって理解されるであろう。
【符号の説明】
【００６８】
１,２  曲面
１０  ビークル
１１ａ  駆動モジュール
１１ｂ  ステアリングモジュール
１２  第１シャーシ部分
１４  第２シャーシ部分
１６  駆動車輪
１８  全方向車輪
２０  ヒンジ
２２  ローラー
２４  バネ
２６  回転停止部
５０  目視検査モジュール
５２  ロボットアームモジュール
５３  超音波検査モジュール
５４  乾式連結プローブ
５５  マウント
５６  リニアアクチュエータ
５７  サーボモーター
５８  棒リンク機構システム
７０  全方向車輪
７２  ハブ
７３  スペーサ
７４  磁石
７５  ローラー
７６  外縁
７７  取付孔
７８  車軸取付孔
７９  車軸
８０  マイクロコントローラ
８１  ナビゲーションシステム
８２  慣性システム
８３  エンコーダ
８５  運動システム
８６  運動コントローラモジュール
８７  駆動モーター
８８  ステアリングモーター
８９  電力システム
９０  バッテリー
９３  超音波検査モジュール
９４  ガス検出モジュール
９５  目視検査カメラ
９６  無線ルーター
９７  転送モジュール
９８  ユーザーインターフェース
９９  ディスプレイ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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