(57)【要約】  本開示は、発電機、電気モータ、またはターボ機械などの機械のインサイチュギャップ検査で使用されるクローラロボットなどのロボットで使用するための全方向牽引モジュールのシステムおよび構成要素を提供する。牽引モジュールは、外側フレームと、外側フレーム内に回転可能に装着された回転フレームとを含むことができる。少なくとも１つの駆動システムは、回転フレーム内に装着され得る。少なくとも１つの駆動システムは、回転フレーム内で固定配向を有してもよい。アクチュエータは、回転フレームに動作可能に接続され、ロボットの進行のために回転フレームを所望の配向に制御可能に回転させることができる。【選択図】図１
2020527472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのための牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）であって、前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）は、
外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）と、
前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）内に回転可能に装着された回転フレーム（８２０、１３０４）と、
前記回転フレーム（８２０、１３０４）内に装着された少なくとも１つの駆動システム（１００）であって、前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）内で固定配向を有する少なくとも１つの駆動システム（１００）と、
前記回転フレーム（８２０、１３０４）に動作可能に接続され、前記回転フレーム（８２０、１３０４）を所望の配向に制御可能に回転させるアクチュエータ（８２２）と
を備える、牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項２】
前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）は、前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）を前記ロボットに固着するための少なくとも１つの取り付け特徴（８１２、８１４）と、前記ロボットへの少なくとも１つの電気相互接続（８１６、１３１０、１３１２、１３１４、１３１６）とを含む、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項３】
前記回転フレーム（８２０、１３０４）は、３６０度の弧を有し、前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）に対して前記３６０度の弧に沿った任意の位置に前記少なくとも１つの駆動システム（１００）を配向させる、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項４】
前記所望の配向を制御するために、前記アクチュエータ（８２２）の初期配向を決定する配向基準および配向センサをさらに備える、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項５】
３６０度の電気接点と、前記３６０度の電気接点と接触する嵌合電気接点とをさらに備え、前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）と前記回転フレーム（８２０、１３０４）との間の電気接続（１４６）は、前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）に対する前記回転フレーム（８２０、１３０４）の任意の配向で連続している、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項６】
複数の３６０度の電気接点と、前記複数の３６０度の電気接点と接触し、前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）と前記回転フレーム（８２０、１３０４）との間に複数の電気チャネルを定義する複数の嵌合電気接点とをさらに備える、請求項５に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、第１のベルト（８３６、８３８）駆動装置と、第２のベルト（８３６、８３８）駆動装置とを含み、前記第１のベルト（８３６、８３８）駆動装置は、前記第２のベルト（８３６、８３８）駆動装置から独立して制御される、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、フラットモードとクリアランスモードとの間で移動可能な位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットを含み、前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットは、回転軸を有し、前記フラットモードは、前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットの前記回転軸を平面（８５４、８５６、８５８、８６０）に整列させ、前記クリアランスモードは、前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットの前記回転軸を少なくとも２つの異なる平面（８５４、８５６、８５８、８６０）に整列させる、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、解放されるまで前記クリアランスモードで前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットをロックするラチェットロック機構（８７１）を含む、請求項８に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１０】
前記ラチェットロック機構（８７１）は、少なくとも１つのラチェットホイールと、前記少なくとも１つのラチェットホイールのロック位置を保持する少なくとも１つのばね付勢歯止めと、前記少なくとも１つのばね付勢歯止めを前記ロック位置から解放する歯止め解放アクチュエータとを含む、請求項９に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１１】
前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットは、前記ロボットからの制御信号なしに前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットを前記クリアランスモードから前記フラットモードに移動させる少なくとも１つの手動緊急解放部（８９０、８９２）を含む、請求項８に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、第１のベルト（８３６、８３８）駆動装置と、第２のベルト（８３６、８３８）駆動装置とを含み、前記フラットモードと前記クリアランスモードとの間の移動は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）が前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）に対して固定配向に保持されている間、前記第１のベルト（８３６、８３８）駆動装置を前方方向に、前記第２のベルト（８３６、８３８）駆動装置を後方方向に駆動することを含む、請求項８に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１３】
前記アクチュエータ（８２２）は、ウォームギアを含み、前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）に取り付けられたウォームベアリングの回転は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）を囲むホイールギアと係合する、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１４】
前記回転フレーム（８２０、１３０４）の角度位置を測定する前記アクチュエータ（８２２）の位置エンコーダをさらに備え、前記ロボットの制御システム（１００）は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）の前記角度位置を使用して前記ロボットを操縦する、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）は、第１のトラック幅を有する第１のトラック駆動装置と、第２のトラック幅を有する第２のトラック駆動装置とを含み、前記第１のトラック幅と前記第２のトラック幅の合計は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）の内径の少なくとも半分である、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１６】
前記ロボットは、発電機、電気モータ、またはターボ機械の環状ギャップ（２２０、５２０）をナビゲートするための拡張可能な本体（１１２、２４６、６１０）を有するロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００）であり、前記ロボットは、前記環状ギャップ（２２０、５２０）内の表面に対して前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）を位置決めする少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）をさらに備え、前記少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）は、衝撃吸収体と、変位トランスデューサ（１４２０）とを含み、前記変位トランスデューサ（１４２０）は、前記衝撃吸収体の変位を測定して前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）と前記環状ギャップ（２２０、５２０）内の前記表面との間の表面接触を制御する、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１７】
ロボット本体と、
制御システム（１００）と、
前記本体に取り付けられた少なくとも１つの牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）であって、前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）は、
外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）と、
前記外側フレーム（６６６、６６８、６７０、８１０、１３０２）内に回転可能に装着された回転フレーム（８２０、１３０４）と、
前記回転フレーム（８２０、１３０４）内に装着された少なくとも１つの駆動システム（１００）であって、前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）内で固定配向を有し、前記制御システム（１００）から移動制御信号を受容するための少なくとも１つの駆動システム（１００）と、
前記回転フレーム（８２０、１３０４）に動作可能に接続され、制御システム（１００）からの方向制御信号に応じて、前記回転フレーム（８２０、１３０４）を所望の配向に制御可能に回転させるアクチュエータ（８２２）と
を備える少なくとも１つの牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）と
を備える、ロボットシステム。
【請求項１８】
前記ロボットシステムによってナビゲートされる表面に対して前記少なくとも１つの牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）を位置決めするための少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）をさらに備え、前記少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）は、衝撃吸収体と、変位トランスデューサ（１４２０）とを含み、前記変位トランスデューサ（１４２０）は、前記衝撃吸収体の変位を測定し、測定信号を前記制御システム（１００）に提供して前記少なくとも１つの牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）の動作位置を調整し、前記少なくとも１つの牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）とナビゲートされる前記表面との間の表面接触力を変更する、請求項１７に記載のロボットシステム。
【請求項１９】
衝撃吸収体を有する少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）を含む複数のモジュール式フレーム部材と、
前記複数のモジュール式フレーム部材に取り外し可能に取り付けられ、機械（２２０、５０２）の少なくとも１つの表面に対して前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）を位置決めする複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）であって、前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）は、回転フレーム（８２０、１３０４）内に装着され、前記少なくとも１つの駆動システム（１００）を３６０度の弧の周りに配向させるように回転可能な少なくとも１つの駆動システム（１００）を含む複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）と、
前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）に取り外し可能に取り付けられた複数のセンサインターフェースアダプタと、
前記複数のセンサインターフェースアダプタに取り外し可能に取り付けられた複数のセンサモジュール（１２０、１２２）と
を備える、モジュール式ロボットシステム。
【請求項２０】
衝撃吸収体を有する前記少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）は、変位トランスデューサ（１４２０）をさらに含み、前記変位トランスデューサ（１４２０）は、前記衝撃吸収体の前記変位を測定して前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）の動作位置を調整し、前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）と前記機械（２２０、５０２）の前記少なくとも１つの表面との間の表面接触力を変更する、請求項１９に記載のモジュール式ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、機械の検査のためのロボットに関し、より具体的には、機械の１つまたは複数の表面に沿った多方向進行のためのロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機、電気モータ、またはターボ機械の視覚的および／または電気的検査および試験は、定期的に実施される必要がある。例えば、発電機は、固定子のウェッジ固定力、視覚的な表面の異常、コアの欠陥、低磁束などについて、現場で定期的に検査および試験される場合がある。発電機／固定子の検査および試験手順では、ユニットで検査または試験が実施され得る前に、固定子の完全な分解および固定子からの発電機回転子の取り外しが必要となることがある。回転子の分解および取り外しのコスト、このプロセスにかかる時間、および回転子の取り外しの危険性は、そのような検査の頻度に影響を与える可能性がある。
【０００３】
発電機のインサイチュ検査は、ポール、トロリー、スコープ、および回転子旋回技術を用いて実施されている。これらの手順では、完全な、タイムリーな、または安全な方法で検査タスクを達成することができない場合がある。
【０００４】
鉄心と保持リングとの間の半径方向エアギャップへの挿入が可能なロボットクローラを使用すると、回転子および固定子のコアのインサイチュ検査が可能になる。クローラは、折り畳み位置でギャップに挿入され、エアギャップの幅まで拡張され得る。１つまたは複数の牽引モジュールにより、クローラの移動が駆動され得る。クローラは、技術者によって遠隔制御することができ、クローラが選択された場所に駆動されると、エアギャップ内で発電機の回転子および固定子の検査を実施するためのビデオカメラおよび他の検査ツールを提供する。クローラは、ナビゲーションと視覚検査の両方のためにビデオを使用して、エアギャップ内で技術者によって操縦され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０３０８３２４号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本開示の第１の態様は、ロボットのための全方向牽引モジュールを提供する。回転フレームは、外側フレーム内に回転可能に装着される。少なくとも１つの駆動システムは、回転フレーム内に装着される。少なくとも１つの駆動システムは、回転フレーム内で固定配向を有する。アクチュエータは、回転フレームに動作可能に接続され、回転フレームを所望の配向に制御可能に回転させる。
【０００７】
本開示の第２の態様は、全方向牽引モジュールを有するロボットシステムを提供する。ロボット本体および制御システムは、少なくとも１つの牽引モジュールに接続される。牽引モジュールは、本体に取り付けられ、外側フレームと、外側フレーム内に回転可能に装着された回転フレームとを含む。少なくとも１つの駆動システムは、回転フレーム内に装着される。少なくとも１つの駆動システムは、回転フレーム内で固定配向を有し、制御システムから移動制御信号を受容する。アクチュエータは、回転フレームに動作可能に接続され、制御システムからの方向制御信号に応じて、回転フレームを所望の配向に制御可能に回転させる。
【０００８】
本開示の第３の態様は、全方向牽引モジュールを有するモジュール式ロボットシステムを提供する。モジュール式ロボットシステムは、衝撃吸収体を有する少なくとも１つのリンク部材を含む、複数のモジュール式フレーム部材を含む。複数の牽引モジュールは、複数のモジュール式フレーム部材に取り外し可能に取り付けられ、機械の少なくとも１つの表面に対して複数の牽引モジュールを位置決めする。複数の牽引モジュールは、回転フレーム内に装着され、少なくとも１つの駆動システムを３６０度の弧の周りに配向させるように回転可能な少なくとも１つの駆動システムを含む。複数のセンサインターフェースアダプタは、複数の牽引モジュールに取り外し可能に取り付けられる。複数のセンサモジュールは、複数のセンサインターフェースアダプタに取り外し可能に取り付けられる。
【０００９】
本開示の例示的な態様は、本明細書に記載された問題および／または論じられていない他の問題を解決するように構成される。
【００１０】
本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明からより容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の様々な実施形態による、インサイチュギャップ検査のための例示的なシステムの図である。
【図２】機械へのロボットクローラのギャップ挿入の側面断面図である。
【図３】機械の環状ギャップ内の拡張されたロボットクローラの側面断面図である。
【図４】本開示の様々な実施形態による、機械の環状ギャップ内の拡張されたロボットクローラの斜視切断図である。
【図５Ａ】機械の環状ギャップ内のロボットクローラの例示的な検査経路を示す図である。
【図５Ｂ】機械の環状ギャップ内のロボットクローラの例示的な検査経路を示す図である。
【図６】本開示の様々な実施形態による、その拡張状態のロボットクローラの斜視図である。
【図７】その折り畳み状態の図６のロボットクローラの上面図である。
【図８】その折り畳み状態の図６のロボットクローラの端面図である。
【図９】本開示の様々な実施形態による、多方向牽引モジュールの斜視図である。
【図１０】そのフラットモードの牽引アセンブリの側面断面図である。
【図１１】そのクリアランスモードの図１０の牽引アセンブリの側面断面図である。
【図１２】図１０〜図１１の牽引アセンブリの位置ロックの側面断面図である。
【図１３】本開示の様々な実施形態による、多方向牽引モジュールの一部の断面図である。
【図１４】本開示の様々な実施形態による、拡張リンクの側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の図面は、必ずしも原寸に比例しないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面では、図面間で類似する符号は、類似する要素を表す。
【００１３】
以下の説明では、説明の一部を成す添付の図面を参照し、図面には、本教示が実施され得る特定の例示的な実施形態が例として示されている。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施できるように十分に詳細に記載されており、本教示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用してもよく、また変更が行われてもよいことを理解されたい。したがって、以下の説明は、単なる例示である。
【００１４】
ある要素または層が別の要素または層に対して「上に」、「係合される」、「係合解除される」、「接続される」または「結合される」と言及される場合には、他の要素または層に対して直接上に、係合され、接続され、または結合されてもよいし、あるいは介在する要素または層が存在してもよい。逆に、ある要素が別の要素または層に対して「直接上に」、「直接係合される」、「直接接続される」または「直接結合される」と言及される場合には、介在する要素または層は存在しなくてもよい。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「〜の間に」に対して「直接〜の間に」、「〜に隣接して」に対して「直接〜に隣接して」など）。本明細書で使用する場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のいずれかおよび１つまたは複数のすべての組合せを含む。
【００１５】
図１を参照すると、インサイチュギャップ検査のための例示的なシステム１００が示されている。システム１００は、ロボットクローラ１１０と、テザーリール１３０と、制御ユニット１５０とを含むことができる。ロボットクローラ１１０は、機械の自律的または半自律的な検査を行うために、入口ギャップを通して機械の環状ギャップに挿入されるように構成され得る。例えば、ロボットクローラ１１０は、折り畳みまたは拡張状態で動作することができ、その折り畳み状態で狭い入口ギャップを通して挿入され、より広いギャップ幅に拡張されて環状ギャップの対向する表面に係合し得る折り畳み可能なロボットであってもよい。ロボットクローラ１１０は、図１にその拡張状態で示されている。環状ギャップに入ると、ロボットクローラ１１０は、環状ギャップをナビゲートし、１つまたは複数のセンサモジュールを使用して、その移動中または環状ギャップの様々な所望のクローラ位置で様々な検査試験を行うことができる。ロボットクローラ１１０は、軸方向の前方および後方移動、ならびに半径方向の双方向の側方移動を含む多方向移動のために構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ１１０は、軸方向および半径方向に加えて、軸方向と半径方向との間の任意の配向の双方向移動を含む全方向移動のために構成されてもよい。例えば、ロボットクローラ１１０は、３６０度の弧の任意の方向に移動し、その進行方向を、軸方向と半径方向との間の角度が付けられた複数の方向を含む３６０度の弧の任意の配向に自由に変更するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ１１０は、ロボットクローラ１１０に接続され、動作中に機械の外に延びるテザー１３２を含むことができる。例えば、テザー１３２は、ロボットクローラ１１０に接続されたケーブルであり、ロボットクローラ１１０がそれ自体の力で環状ギャップの外にナビゲートすることができない場合にロボットクローラ１１０の後退を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、テザー１３２は、試験システムまたはロボット動作を支持するために、有線通信チャネルおよび／または遠隔電源および／または空気圧もしくは油圧ラインのための、ロボットクローラ１１０からの物理的接続を提供し得る。テザーリール１３０は、環状ギャップ内のロボットクローラ１１０の動作中にテザー１３２の張力および／またはたるみを調整するように自動化され、ユーザがテザーの位置を手動で管理することなく、ロボットクローラ１１０が様々なナビゲーション経路をナビゲートし、検査ルーチンを実施することを可能にし得る。制御ユニット１５０は、ロボットクローラ１１０と通信して制御信号をロボットクローラ１１０に提供し、ロボットクローラ１１０からセンサ、ナビゲーション、および／または他の動作データを受容することができる。いくつかの実施形態では、制御ユニット１５０は、テザー１３２に直接またはテザーリール１３０を通して電気的に接続することができ、電気接続は、電力チャネルおよび通信チャネルの一方または両方を含むことができる。制御ユニット１５０は、機械の環状ギャップ内の検査展開中、ロボットクローラ１１０を監視、評価、補足、および／または制御するためのユーザインターフェースをユーザに提供することができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、ロボットクローラ１１０は、異なる検査タスクのために再構成され、個々のモジュールの効率的な保守、交換、および／またはアップグレードを可能にすることができるモジュール式ロボットである。ロボットクローラ１１０は、様々なモジュールを互いに対して受容し、位置決めし、かつ接続するための拡張可能な本体１１２などの本体フレームを含むことができる。いくつかの実施形態では、拡張可能な本体１１２は、複数の牽引モジュール１１４、１１６、１１８を収容する。例えば、ロボットクローラ１１０は、３つの牽引モジュール１１４、１１６、１１８、前方牽引モジュール１１４、中間牽引モジュール１１６、および後部牽引モジュール１１８を含むことができ、前方牽引モジュール１１４および後部牽引モジュール１１８は、環状ギャップ内の第１の表面と係合するように構成され、中間牽引モジュール１１６は、環状ギャップ内の対向する第２の表面と係合するように構成される。牽引モジュール１１４、１１６、１１８は、環状ギャップ内の軸方向と半径方向の両方の移動を含む複数の方向にロボットクローラ１１０を移動させることが可能な多方向牽引モジュールであってもよい。ロボットクローラ１１０は、ナビゲーションおよび／または視覚検査のための視覚センサなどの複数のセンサモジュール１２０、１２２をさらに含むことができる。例えば、センサモジュール１２０、１２２は、中間牽引モジュール１１６の前方および後部側のセンサインターフェースを介して取り付けられてもよく、前方と後部に面するナビゲーションカメラの両方、ならびに環状ギャップの隣接する表面を検査するための１つまたは複数の上方に面するカメラを提供し得る。ロボットクローラ１１０はまた、一般に適合性のある端部コネクタ１３４およびファスナ１３６、１３８と共に、テザー１３２を着脱可能に受容するための１つまたは複数のテザーコネクタ１２４、１２６を含み得る。
【００１７】
いくつかの実施形態では、テザーリール１３０は、ロボットクローラ１１０の動作中に必要に応じて張力を調整するためにテザー１３２を受容し、解放し、かつスプールすることができる自動化テザーリールである。例えば、テザーリール１３０は、サーボモータ１４２と、張力管理ロジック１４４とを含み得る。例えば、トルク／電流制御モードで動作するサーボモータ１４２は、テザーリール１３０に入るときにテザー１３２の張力の変化を検出することができ、張力管理ロジック１４４は、サーボモータ１４２を使用して許容可能な張力範囲を維持するためのアルゴリズムを提供し、閉ループ制御下でテザー１３２を巻き取るまたは巻き出すことができる。いくつかの実施形態では、テザー１３２はテザーリール１３０への固定接続１４６を有してもよく、別個のワイヤ１４８が制御ユニット１５０に接続してもよい。例えば、ワイヤ１４８は、ロボットクローラ１１０をつなぐのに望ましい機械的特性を提供することなく、通信および／または電力チャネルを提供してもよい。いくつかの実施形態では、テザーリール１３０は、制御ユニット１５０からテザーリール１３０の制御信号を受容するためのインターフェースを提供してもよい。例えば、制御ユニット１５０は、張力制御またはモータパラメータを調整することができ、かつ／またはテザーリール１３０の動作を手動で無効にすることができる。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ１１０は、テザーなしで動作し、それ自体の力（例えば、バッテリー）を運び、かつ／または制御ユニット１５０との無線通信を使用し得る。
【００１８】
いくつかの実施形態では、制御ユニット１５０は、コンピューティングシステム１５２を含むことができる。コンピューティングシステム１５２は、ロボットクローラ１１０を動作させるための複数のプログラム制御およびユーザインターフェースを提供し得る。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１５２は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、モバイルデバイス、または（汎用コンピューティング構成要素およびオペレーティングシステムを使用する）産業用制御システム内の組込みシステムなどの汎用コンピューティングデバイスである。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１５２は、システム１００の動作を制御するタスクのための特殊なデータ処理システムであってもよい。コンピューティングシステム１５２は、バスによって相互接続された少なくとも１つのメモリ１５４、プロセッサ１５６、および入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１５８を含むことができる。さらに、コンピューティングシステム１５２は、ロボットクローラ１１０、テザーリール１３０、およびネットワークリソースなどの接続システムを含む外部Ｉ／Ｏデバイス／リソースおよび／またはストレージシステムとの通信を含むことができる。一般に、プロセッサ１５６は、メモリ１５４および／またはストレージシステムに記憶される検査制御モジュール１６０などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行する間、プロセッサ１５６は、（Ｉ／Ｏインターフェース１５８を通じて）メモリ１５４、ストレージシステム、およびＩ／Ｏデバイスとの間でデータを読み書きすることができる。バスは、コンピューティングシステム１５２内の構成要素の各々の間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏデバイスは、ユーザがコンピューティングシステム１５２と対話することを可能にする任意のデバイス（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイなど）を備えることができる。コンピューティングシステム１５２は、ハードウェアおよびソフトウェアの様々な可能性のある組合せだけを表す。例えば、プロセッサは、単一の処理ユニットを備えてもよく、または１つまたは複数の場所、例えば、クライアントおよびサーバにおける１つまたは複数の処理ユニットにわたって分散されてもよい。同様に、メモリおよび／またはストレージシステムは、１つまたは複数の物理的場所に存在することができる。メモリおよび／またはストレージシステムは、磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などを含む様々な種類の非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の組合せを備えることができる。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１５２は、有線（シリアル、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）など）または無線（８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）接続およびシステム１００のために実行されるアプリケーションソフトウェアを介してロボットクローラ１１０と通信するラップトップコンピュータである。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１５２の機能の一部またはすべては、１つまたは複数のユーザインターフェースおよび／またはリモートデータストレージへの無線通信を伴うまたは伴わない、オンボード制御モジュールなどの統合コンピューティングシステムを使用するオンボードロボットクローラ１１０であってもよい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１５２は、ロボットクローラ１１０を制御するための１つまたは複数のアプリケーションプログラム、データソース、および／または機能モジュールを含むことができる。例えば、コンピューティングシステム１５２は、データソース１６２、１６４、１６６、１６８と連動して動作する検査制御モジュール１６０を含み、ロボットクローラ１１０に制御信号を提供し、ロボットクローラ１１０からデータを受容することができる。検査制御モジュール１６０は、視覚表示モジュール１７０を提供してもよい。例えば、ロボットクローラ１１０のカメラによって収集された視覚データは、１つまたは複数のビデオフィードのためのグラフィカルユーザインターフェースなどの視覚表示モジュール１７０によって表示され得る。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ１１０からの視覚データは、視覚表示モジュール１７０による使用のための視覚データソース１６４および／または他のユーザもしくはシステムによる使用を含む後の使用のための視覚データの選択的、一時的、および／またはアーカイブストレージに記憶され得る。データ表示モジュール１７２は、視覚表示を含む、処理された視覚データおよび結果の計算または分析を含む他の試験データの表示を提供し得る。例えば、データ表示モジュール１７２は、ロボットクローラ１１０からのセンサおよびナビゲーションデータを使用する１つまたは複数の試験プロトコルからの試験結果のためのグラフィカルユーザインターフェースを含み得る。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ１１０からの試験データは、データ表示モジュール１７２による使用のための試験データソース１６６および／または他のユーザもしくはシステムによる使用を含む後の使用のための試験データの選択的、一時的、および／またはアーカイブストレージに記憶され得る。データ表示モジュール１７２は、ロボットクローラ１１０によって収集される試験データのリアルタイム表示および／または試験データソース１６６からの試験データの閲覧、集約、分析、視覚化、選択、および／または報告のための１つまたは複数の機能を含み得る。自律ナビゲーションモジュール１７４は、機械の環状ギャップ内のロボットクローラ１１０のナビゲーションのためのプロトコルまたは一連のコマンドを提供し得る。いくつかの実施形態では、自律ナビゲーションモジュール１７４は、ユーザが検査経路データソース１６２に記憶された複数の検査経路から検査経路を選択することを可能にする。例えば、検査経路は、ロボットクローラ１１０が環状ギャップ内をたどり、環状ギャップ内の１つまたは複数の場所で１つまたは複数の検査タスクを完了するべき物理的経路として定義されてもよい。検査経路は、軸方向および半径方向の距離を定義する１つまたは複数の機械の物理的な概略図またはパラメータに基づいている場合がある。検査経路はまた、ナビゲーション（例えば、回避する表面特徴）または試験（例えば、特定の試験を行うための場所または対応するクローラ位置）のいずれかの対象となる特定の特徴に関連するパラメータおよび場所を含む場合もある。いくつかの実施形態では、検査経路は、クローラコマンドのシーケンスに関して記憶および定義され得る。自律ナビゲーションモジュール１７４は、自律動作が開始されると、ユーザの介入なしにクローラコマンドのシーケンスを受容および実行するロボットクローラ１１０による自律ナビゲーションを可能にし得る。いくつかの実施形態では、自律ナビゲーションモジュール１７４は、開始されるとユーザの介入を必要としない完全な自律検査ルーチンを有してもよく、または潜在的にナビゲーション、視覚、または試験データのフィードバックに基づいて、ユーザによって所望のシーケンスで開始される特定の移動パターン、位置変更、または試験プロトコルなどの複数の検査サブルーチンを含んでもよい。手動ナビゲーションモジュール１７６は、ロボットクローラ１１０を操作あるいは制御する能力をユーザに提供し得る。いくつかの実施形態では、手動ナビゲーションモジュール１７６は、自動化制御を開始するための初期位置を確立するために提供されてもよく、および／またはユーザが問題、例外、もしくは特定の試験プロトコル（さらなるデータ収集を必要とする初期試験結果など）に応じて自動化制御を無効にすることを可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、制御ユニット１５０は、ナビゲーション、センサの展開、および様々な試験プロトコルを行うために、ジョイスティックおよび他の触覚制御などのロボットクローラ１１０を手動で制御するための１つまたは複数のユーザＩ／Ｏインターフェースを含み得る。検査モジュール１７８は、１つまたは複数のセンサモジュールを使用して、様々な検査プロトコルのための複数のルーチンを提供してもよい。いくつかの実施形態では、検査モジュール１７８による使用のために、１つまたは複数のセンサプロトコルがセンサプロトコルデータソース１６８に記憶される。例えば、視覚検査プロトコルは、機械による場所情報への捕捉視覚データのマッピングを可能にするために、定義されたナビゲーション経路に沿ってロボットクローラ１１０の１つまたは複数のセンサモジュールから視覚データを起動および捕捉することを含み得る。いくつかの実施形態では、異なる向きの複数のカメラおよび／または位置決め可能なカメラが１つまたは複数のセンサモジュールに存在し得、視覚検査モジュールがロボットクローラ１１０およびその様々なカメラの選択的な起動および位置決めを含み得る。検査モジュール１７８によって実行される検査プロトコルは、ナビゲーション要素（ナビゲーション経路、自律位置決め、および／または手動位置決め）とセンサプロトコル（位置要件、展開、起動、タイミング／サンプリング、パラメータなど）の組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、検査モジュール１７８は、視覚データソース１６４および試験データソース１６６における視覚データおよび試験データの記憶および／または視覚表示モジュール１７０による視覚データの表示、ならびにデータ表示モジュール１７２による試験データを定義し得る。クローラ構成モジュール１８０は、モジュールの構成、ならびにロボットクローラ１１０の任意の所与の構成の関連する能力およびプロトコルに関するデータを提供し得る。いくつかの実施形態では、クローラ構成モジュール１８０は、クローラ構成を機械仕様およびセンサプロトコルにマッピングし、ユーザが検査プロトコルを所与の試験展開に利用可能なリソースと一致させるのを支援することができる。例えば、センサモジュールの所与の構成は、ロボットクローラ１１０の試験能力を定義し、それらのセンサモジュールを利用するための特定の検査プロトコルを推奨する場合がある。いくつかの実施形態では、クローラ構成モジュール１８０は、センサモジュールおよび関連する能力のライブラリを含み、所望の検査プロトコル用のロボットクローラ１１０のユーザ再構成を支持し得る。クローラ構成モジュール１８０はまた、ロボットクローラ１１０を制御するために使用され得るクローラコマンド１８４のセットを定義し得る。クローラ調節モジュール１８２は、検査制御モジュール１６０が同時に複数のロボットクローラ１１０を制御することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、クローラ調節モジュール１８２は、複数のロボットクローラとの制御信号およびデータ信号のための複数の通信チャネルを維持してもよい。例えば、クローラ調節モジュール１８２は、複数のロボットクローラの並列管理のために、視覚表示モジュール１７０、データ表示モジュール１７２、自律ナビゲーションモジュール１７４、手動ナビゲーションモジュール１７６、検査モジュール１７８、およびクローラ構成モジュール１８０の複数のインスタンスを管理し得る。いくつかの実施形態では、クローラ調節モジュール１８２は、現在のクローラ位置、ナビゲーション経路、ならびに様々な移動のタイミングおよびセンサプロトコルを追跡するための干渉保護を含み、環状ギャップ内の衝突または他の干渉を防ぐことができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、視覚表示モジュール１７０、データ表示モジュール１７２、自律ナビゲーションモジュール１７４、手動ナビゲーションモジュール１７６、および検査モジュール１７８は、１つまたは複数のクローラコマンド１８４をロボットクローラ１１０に発行し、それらの機能のいくつかの態様を完了させることを含み得る。次いで、クローラコマンド１８４は、制御ユニット１５０からロボットクローラ１１０へのメッセージまたは制御信号に変換され得る。いくつかの実施形態では、クローラ構成モジュール１８０は、ロボットクローラ１１０の構成に基づいて、他のモジュールが利用可能なクローラコマンドのセットを定義してもよい。例示的なクローラコマンド１８４のセットが提供されるが、ロボットクローラ１１０ならびに牽引モジュール、センサモジュール、および可能な本体フレーム機構の様々な構成を制御するために使用することができる可能なクローラコマンドは排他的でも網羅的でもないことが理解されよう。ロボットクローラ１１０は、本体の位置を駆動する１つまたは複数のモータへの制御信号など、折り畳み状態と１つまたは複数の拡張状態との間で拡張可能な本体１１２を拡張または収縮する拡張／収縮コマンド１８６を受容し得る。いくつかの実施形態では、拡張または収縮は、牽引モジュールが平面位置にあるとき（折り畳み状態の場合）、または環状ギャップ内の対向する表面に接触したとき（拡張状態の場合）のロボットクローラ１１０内のセンサからのフィードバックに基づいてもよい。他の実施形態では、拡張または収縮は、時間（例えば、ｘ秒の拡張または収縮の間モータを起動する）または距離（例えば、クローラ幅をｙインチに設定する）に基づいてもよい。ロボットクローラ１１０は、（多方向牽引モジュールの場合の牽引モジュールの現在の整列に基づいて）その牽引モジュールを前方または後方に駆動する移動コマンド１８８を受容し得る。ロボットクローラ１１０は、方向変更コマンド１９０を受容し、その牽引モジュールおよび進行方向を再配向することができる。例えば、方向変更コマンド１９０は、多方向牽引モジュールを９０度回転させ、軸方向の配向および進行方向から半径方向の配向および進行方向に変更することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、方向変更コマンド１９０は、９０度よりも大きいまたは小さい配向変更を含み、配向または牽引モジュールを確認し、配向を制御ユニット１５０に戻すためのフィードバック信号を含んでもよい。ロボットクローラ１１０は、牽引モードコマンド１９２を受容し、異なる牽引モードの牽引モジュールの構成の変更を駆動することができる。例えば、牽引モジュールは、ロボット挿入および／または低プロファイルならびに滑らかな表面進行のためのフラットモード、およびロボットクローラ１１０の本体と、クローラが障害物または不均一な表面に沿って移動するおよび／またはそれらを横断する表面との間にクリアランスを提供するクリアランスモードを含み得る。牽引モードコマンド１９２は、フラットモードからクリアランスモードに、またはクリアランスモードからフラットモードに変更するための制御信号を含むことができる。ロボットクローラ１１０は、展開および／または位置決め特徴を含むセンサモジュールのための位置センサコマンド１９４を受容し得る。例えば、いくつかのセンサモジュールは、データ収集の前、最中、または後にセンサモジュールの１つまたは複数の要素を延長、上昇、下降、回転、あるいは位置決めするための電気機械的特徴を含み得る。位置センサコマンド１９４は、ロボットクローラ１１０からセンサを延長あるいは再位置決めしてデータ収集のためにセンサを位置決めしたり、またはデータ収集中にクローラの位置を変更することなくセンサを（回転などによって）移動させたりするためにモータを起動する制御信号を含むことができる。ロボットクローラ１１０は、センサモジュールに存在するモダリティを使用して、そのセンサモジュールを通じてデータ収集を開始するためのデータ取得コマンド１９６を受容することができる。データ取得コマンド１９６は、視覚センサのカメラからのビデオフィードなどの連続データ収集モードの開始もしくは停止信号、または機械的なウェッジ固定力などのより個別のセンサ試験の特定の試験シーケンスを提供することができる。一部のロボットクローラおよび制御ユニットは、複数のコマンドを並行して、重複するシーケンスとして、またはシリアルコマンドシリーズとして通信および管理することができることが理解されよう。クローラ調節モジュール１８２は、制御ユニット１５０が複数のロボットクローラにコマンドを並行して発行し、そこからデータを取得することを可能にし得る。
【００２１】
図２を参照すると、図１のロボットクローラ１１０などのロボットクローラ２１０が機械２２０に挿入されているインサイチュギャップ検査システム２００が示されている。機械２２０は、入口ギャップ２２２を通してアクセス可能な環状ギャップ２２０を有する任意の機械、より具体的には、発電機、電気モータ、またはターボ機械の様々な機械構成であり得る。例えば、発電機は、鉄心と保持リングとの間の半径方向エアギャップへの挿入を可能にすることができ、回転子および固定子のコアのインサイチュ検査を可能にする。環状ギャップ２２０は、円筒中央部材２２６と、ほぼ相補的な曲率を有する周囲の円筒部材２２４との間に定義され得る。いくつかの実施形態では、環状ギャップ２２０は、一般に、（固定子の内径から回転子の外径を引いたもの）を２で除算することによって定義されるエアギャップであってもよい。環状ギャップ２２０は、円筒中央部材２２６の第１の端部から第２の端部までの軸方向長さと、円筒中央部材２２６の円周の周りで半径方向に測定された円周とを有する。環状ギャップ２２０は、円筒中央部材２２６の外側表面２３６から周囲の円筒部材２２４の最も近い反対側の表面（内側表面２３４）まで測定された環状ギャップ幅２２８を有する。いくつかの実施形態では、入口ギャップ２２２は、中央円筒部材２２６の端部のエアギャップであってもよく、環状ギャップ幅２２８と同じ入口幅を有してもよい。他の実施形態では、入口ギャップ２２２は、入口ギャップ２２２をさらに拘束し、環状ギャップ幅２２８よりも小さい入口ギャップ幅２３２を定義する保持部材２３０などの追加の特徴を含むことができる。いくつかの実施形態では、追加の特徴または障害物は、冷却空気流を誘導するために使用される入口バッフルなどの環状ギャップ幅２２８を減少させる場合がある。
【００２２】
図２では、ロボットクローラ２１０は、その牽引モジュールが単一の平面に整列している折り畳み状態にある。ロボットクローラ２１０は、挿入前の入口ギャップ２２２の外側と、挿入後の環状ギャップ２２０の内側とで示されている。ロボットクローラ２１０は、折り畳まれたクローラ幅２１２を定義することができる。折り畳まれたクローラ幅２１２は、入口ギャップ幅２３２と環状ギャップ幅２２８の両方よりも小さくてもよい。折り畳み状態では、ロボットクローラ２１０は、環状ギャップ２２０の内側の中央円筒部材２２６の外側表面２３６のみと係合する。
【００２３】
図３〜図４は、環状ギャップ２２０内で拡張状態にあるロボットクローラ２１０の２つの図を示す。ロボットクローラ２１０がその拡張状態にあるとき、対向する表面２３４、２３６と係合し得る。拡張状態では、ロボットクローラ２１０は、拡張クローラ幅２１４を定義することができる。拡張クローラ幅２１４は、折り畳まれたクローラ幅２１２および入口ギャップ幅２３２よりも大きく、かつ環状ギャップ幅２２８に等しくなり得、その結果、対向する表面２３４、２３６との表面接触を維持することができる。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ２１０は、拡張可能な本体２４６に装着された複数の牽引モジュール２４０、２４２、２４４を備える。牽引モジュール２４０、２４４は、中央円筒部材２２６の外側表面２３６のみと係合してもよく、牽引モジュール２４２は、周囲の円筒部材２３６の内側表面２３４のみと係合してもよい。いくつかの実施形態では、牽引モジュール２４０、２４２、２４４の構成を逆にすることができ、牽引モジュール２４０、２４４は、周囲の円筒部材２３６の内側表面２３４のみと係合してもよく、牽引モジュール２４２は、中央円筒部材２２６の外側表面２３６のみと係合してもよい。牽引モジュール２４０、２４２、２４４は、ホイール、ボール、またはトラックを含むローラを含み、対向する表面２３４、２３６との移動表面接触に基づいて、ロボットクローラ２１０を環状ギャップ２２０を通して移動させることができる。牽引モジュール２４０、２４２、２４４は、環状ギャップ２２０を通る所望のナビゲーション経路上でロボットクローラ２１０を移動させることができる。
【００２４】
図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、ロボットクローラ５１０の別の実施形態が環状ギャップ５２０内に示されており、ライン５３０、５３２は、環状ギャップ５２０を検査するための例示的なナビゲーション経路を示す。ロボットクローラ５１０は、機械５０２の入口端部部分５２４に隣接する入口ギャップ５２２のすぐ内側の開始クローラ位置にある拡張状態で示されている。ライン５３０に続いて、ロボットクローラ５１０は、環状ギャップ５２０のギャップ長さ５２６に沿って、入口端部部分５２４から閉鎖端部部分５２８に前方軸方向に移動する。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ５１０は、環状ギャップ５２０のナビゲート可能なギャップ長さ５２６の端部を表す段差または他の障害物に達する場合がある。例えば、閉鎖端部部分５２８は、保持リングまたは他の特徴によって形成された段差を含むことができ、機械の囲まれた端部領域に別のエアギャップを含むことができる。ロボットクローラ５１０は、その進行方向を軸方向から半径方向に変更することを可能にする多方向牽引モジュールを含むことができる。ライン５３０は、環状ギャップ５２０の円周に沿ったいくつかの半径方向の段差を示す。半径方向の段差の長さは、ロボットクローラ５１０上のセンサモジュールを使用した所望の試験プロトコルを支持するように、センサの範囲／面積（または視覚センサの視野）、試験場所、所望の試験範囲またはサンプリング、および／またはナビゲーション経路に含まれる特定の機械の特徴に関連する様々な要因に依存し得る。新たな半径方向位置が達成された後、ライン５３０は、ギャップ長さ５２６に沿った軸方向逆向きの戻り経路を示す。ロボットクローラ５１０は、その移動方向を再び軸方向の配向に変え、環状ギャップ５２０の長さを反対の方向に移動することができる。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ５１０は、入口ギャップ５２２に関連し、環状ギャップ５２０のナビゲート可能なギャップ長さ５２６の端部を表す段差または他の障害物に達する場合がある。ロボットクローラ５１０は、再び半径方向の移動のためにその進行方向を変え、別の半径方向の段差を作製することができる。ロボットクローラ５１０は、選択されたセンサモジュールおよび検査プロトコルで検査される環状ギャップ５２０の面積について、円周に沿った様々な半径方向位置においてこれらの軸方向の経路を進み続けることができる。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ５１０は、半径方向位置においてギャップ長さ２３６を横断し、環状ギャップ５２０の表面の完全な視覚検査をもたらすために、環状ギャップ５２０の全周を巡って重なり合う視覚検査範囲をもたらすことができる。以下のライン５３２は、代替の検査経路を示し、複数の検査経路が多方向および全方向移動によって可能になり得ることを実証するために提供される。ライン５３２により、ロボットクローラ５１０は、軸方向進行、半径方向進行、および軸方向と半径方向との間の中間配向に沿った進行を含む検査経路に沿って移動する。より複雑かつ繰り返しの少ない検査経路を、特定の面積または特徴の検査、ならびに既知の障害物の回避に使用することができる。
【００２５】
図６〜図８を参照すると、ロボットクローラ６００の追加の実施形態がいくつかの図で示されており、図６の拡張状態および図７〜図８の折り畳み状態を含む。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ６００は、取り外し可能なモジュールを収容するための複数のフレーム６１２、６１４、６１６を含む拡張可能な本体６１０を有するモジュール式ロボットである。取り外し可能なモジュールは、ホイール、トラック、もしくはボールなどのローラ、またはギャップ内の表面に沿ってロボットクローラ６００を移動させるための別の形態の移動様式を提供する牽引モジュール６６０、６６２、６６４を含んでもよい。ロボットクローラ６００はまた、ロボットクローラ６００とセンサモジュールとの間に機械的および／または電気的／通信／制御を提供するセンサインターフェースを使用して、ナビゲーションセンサ、視覚検査センサ、構造試験センサ、または電気試験センサなどの複数のセンサモジュールを収容してもよい。例えば、１つまたは複数のモジュールフレームは、センサインターフェースおよび／または牽引モジュールを含むことができ、または他のセンサモジュールは、単一フレームから複数のモジュールをチェーン接続するためのセンサインターフェースを含むことができる。複数のセンサインターフェースは、ロボットクローラ６００上のいくつかの位置に設けられ、様々なセンサに異なる動作位置を提供してもよい。例えば、牽引モジュール６６０、６６２、６６４の各々は、１つまたは複数のセンサインターフェースおよび関連するセンサ位置を含むことができる。いくつかの実施形態では、センサインターフェースの複数の構成があり得る。例えば、牽引モジュール６６０、６６２、６６４に取り付けるためのセンサインターフェースは、シリアルセンサインターフェース間のセンサインターフェースとは異なる場合がある。また、テザーコネクタモジュール６０２など、他の機能のために他のモジュールが提供されてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、拡張可能な本体６１０は、ほぼ長方形のベースフレームを含み、長方形の短辺を提供する前部フレーム６１２および後部フレーム６１６に接続された長方形の長辺に側方部材６１８、６２０を含む。側方部材６１８、６２０は、そのそれぞれの遠位端部に近接したフレームアタッチメント６２２、６２４、６２６、６２８を含むことができる。フレームアタッチメント６２２、６２４は、前部フレーム６１２に接続することができ、フレームアタッチメント６２６、６２８は、後部フレーム６１６に接続することができる。いくつかの実施形態では、中間フレーム６１４は、その拡張状態で拡張可能な本体６１０の幅を拡張するために、前部フレーム６１２および後部フレーム６１６の平面から変位するように構成されてもよい。中間フレーム６１４は、長方形のベースフレームに接続された延長リンク部材６３０、６３２に取り付けることができる。例えば、延長リンク部材６３０、６３２は、前部フレーム６１２および後部フレーム６１６を有する、または代替的に、その遠位端部に近接する側方部材６１８、６２０を有する旋回アタッチメント６３４、６３６、６３８、６４０を含んでもよい。延長リンク部材６３０、６３２は、中間フレーム６１４への旋回アタッチメント６５０、６５２を有する第１のリンク６４２、６４４および第２のリンク６４６、６４８を有する関節リンク部材であってもよい。旋回アタッチメント６５０、６５２は、延長リンク部材６３０、６３２の関節ジョイントとして作用し、長方形のベースフレームの平面に垂直に中間フレーム６１４を移動させることができる。拡張可能な本体６１０は、中間フレーム６１４を移動させるためのモータまたは他のアクチュエータを含んでもよい。例えば、側方部材６１８、６２０は、後部フレーム６１６に対して前部フレーム６１２を移動させ、側方部材６１８、６２０の長さおよび前部フレーム６１２と後部フレーム６１６との間の距離を変えるための線形アクチュエータ６５４、６５６を含むことができる。側方部材６１８、６２０がその完全に延長した位置にあるとき、前部フレーム６１２、中間フレーム６１４、および後部フレーム６１６は、同じ平面にあり得、拡張可能な本体６１０は、その最も狭いまたは折り畳み状態にある。側方部材６１８、６２０は、線形アクチュエータ６５４、６５６によって短縮され、後部フレーム６１６は、前部フレーム６１２に向かって移動し、延長リンク部材６３０、６３２は、旋回アタッチメント６５０、６５２で関節運動し、第１のリンク６４２、６４４、第２のリンク６４６、６４８、および側方部材６１８、６２０は、二等辺三角形を形成し、中間フレーム６１４が前部フレーム６１２と後部フレーム６１６との間の移動方向に垂直な方向に移動する。レバーアーム、シザージャッキ、入れ子式部材、または他の変位機構に装着された１つまたは複数のフレームなど、拡張可能な本体の他の構成が可能である。いくつかの実施形態では、拡張可能な本体６１０は、前部フレーム６１２と後部フレーム６１６と中間フレーム６１４との間に衝撃吸収体を組み込み、不均一なギャップ空間のナビゲートを支援してもよい。例えば、延長リンク部材６３０、６３２は、対向するギャップ表面での牽引を支援し、いくつかの障害物および／またはギャップ間隔の変化を補償するために、内部ばねを有する入れ子式リンクを組み込んでもよい。いくつかの実施形態では、側方部材６１８、６２０は、電力損失または線形アクチュエータ６５４、６５６の制御を防ぐ他の故障の場合に手動で側方部材６１８、６２０を係合解除するための緊急解放部６２７、６２９を含むことができる。例えば、フレームアタッチメント６２６、６２８は、側方部材６１８、６２０をフレームアタッチメント６２６、６２８に取り付ける機械的ファスナを組み込むことができ、これらの機械的ファスナは、ユーザが機械的ファスナを解放し、それによって側方部材６１８、６２０を係合解除して拡張可能な本体６１０をその折り畳み状態に折り畳ませることを可能にすることによる緊急解放部６２７、６２９として作用し得る。いくつかの実施形態では、緊急解放部６２７、６２９は、フレームアタッチメント６２６、６２８を通り、拡張可能な本体６１０を折り畳むために取り外すことができる側方部材６１８、６２０へのねじ、ボルト、またはピンであってもよい。いくつかの実施形態では、拡張可能な本体６１０は、フレーム６１２、６１４、６１６および側方部材６１８、６２０の構成に基づく弧である側面形状を有し、図８で最もよく見ることができる。拡張可能な本体６１０の弧は、ロボットクローラ６００が動作することを意図されている環状ギャップの曲率を補完するように構成されてもよい。例えば、弧または曲率は、環状ギャップを定義する中央円筒部材の外側表面または周囲の円筒部材の内側表面の弧に類似していてもよい。
【００２７】
いくつかの実施形態では、フレーム６１２、６１４、６１６の各々は、牽引モジュール６６０、６６２、６６４を受容し、位置決めし、保持するように構成される。例えば、牽引モジュール６６０、６６２、６６４は各々、フレーム６１２、６１４、６１６に取り外し可能に取り付けられる固定外側フレーム６６６、６６８、６７０を有する多方向牽引モジュールであってもよい。牽引モジュール６６０、６６２、６６４は、ロボットクローラ６００がローラ６７８、６８０、６８２の配向および移動方向を変更することを可能にする回転内側フレーム６７２、６７４、６７６を含むことができる。牽引モジュール６６０、６６２、６６４の各々はまた、センサモジュールまたは他の機能モジュールを直接または直列に取り付けるために使用することができる１つまたは複数のインターフェース６８４、６８６、６８８、６９０を含むことができる。例えば、牽引モジュール６６０は、インターフェース６８４を含むことができ、視覚センサモジュール６９２と共に示される。牽引モジュール６６２は、インターフェース６８６、６８８と、視覚センサモジュール６９４、６９６とを含み得る。牽引モジュール６６４は、インターフェース６７０と、視覚センサモジュール６９８と、テザーコネクタモジュール６０２とを含み得る。
【００２８】
図９は、様々な実施形態による、例示的な多方向または全方向牽引モジュール８００を示す。多方向とは、一般に、複数の方向に進む能力を指す。しかしながら、本明細書で使用する場合、角度配向を変更する能力を含むために、３つ以上の方向（例えば、固定駆動システムの場合の前方および後方よりも多い）を指す。例えば、多方向ロボットは、軸方向と半径方向の配向の両方で移動し、かつ両方の配向で前方および後方に移動し、少なくとも４つの方向への移動を行うことができる。前方および後方に加えて、配向を９０度変更することが可能な駆動システムは、効果的な多方向駆動システムであり得る。多方向は、軸方向および半径方向の配向からの９０度変更の間の位置など、３つ以上の動作可能な配向も含むことができる。全方向は、合理的な制御パラメータ内で、３６０度の弧を中心に任意の配向を選択する能力を指す。全方向牽引モジュールは、多方向牽引モジュールのサブセットであり得る。配向変更のための１８０度の回転弧と可逆駆動システム（前方／後方）の組合せにより、効果的な全方向ナビゲーションを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、牽引コントローラは連続的に全方向性であってもよく、これは、ある方向または別の方向にその３６０度の弧を中心に回転することができる回数に制限がないことを意味する。一般に、連続的な全方向駆動システムは、回転を制限する可能性があるワイヤなどの固定接続によって制約され得ない。
【００２９】
牽引モジュール８００は、ロボットクローラ１１０、２１０、５１０、６００などのロボットクローラで使用するために構成することができる。牽引モジュール８００はまた、他のモジュール式ロボットで使用するために構成されてもよい。牽引モジュール８００は、ロボットクローラ自体の配向を変更することなく、ロボットクローラの進行の方向および配向を変更することを可能にする。いくつかの実施形態では、牽引モジュール８００などの複数の牽引モジュールを同じロボットに取り付けることができるが、各々が独立して配向を変更することができるように独立して制御され、それらが取り付けられているロボットの操縦性をさらに高めることができる。牽引モジュール８００は、本体フレームへの挿入などのロボットクローラへの取り付けに合わせて構成された１つまたは複数の取り付け特徴８１２、８１４を有する固定外側フレーム８１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、牽引モジュール８００はまた、ロボットクローラから牽引モジュール８００への電力および／または制御信号のための電気相互接続８１６を含むことができる。牽引モジュール８００は、固定外側フレーム８１０内に据えられ、固定外側フレーム８１０に対して回転移動が可能である回転フレーム８２０を含むことができる。例えば、回転フレーム８２０または固定外側フレーム８１０は、回転フレーム８２０を移動させるためのモータおよびウォームギアなどのアクチュエータ８２２を含むことができる。いくつかの実施形態では、回転フレーム８２０は、９０度回転して進行の配向および方向を変更することができる。いくつかの実施形態では、回転フレーム８２０は、少なくとも９０度の弧および／または最大３６０度の弧に沿って横断し、または様々な位置または配向に停止することができる。いくつかの実施形態では、回転フレーム８２０は、固定接続なしで任意の数の回転に対していずれかの方向に３６０度の弧を繰り返し横断し、連続的な全方向制御を提供することができる。いくつかの実施形態にでは、ウォームギアまたは他の駆動機構は、回転フレーム８２０の角度位置または配向を測定するためのエンコーダ（図示せず）を組み込む。例えば、ねじウォームギアは、ウォームギアのシャフトの回転が回転フレーム８２０の配向の定義された角度変化に変換されるように、回転フレーム８２０の外径の嵌合縁部と係合してもよい。いくつかの実施形態では、基準の弧８２４、８２６は、光学センサ８２８によって牽引モジュール８００の配向を確認することができるように、反射および非反射コーティングによる視覚的基準を提供することができる。回転フレーム８２０は、前方および／または後方（環状ギャップ内の軸方向におおむね対応し得る）に対応する第１の位置を提供することができる。いくつかの実施形態では、ローラアセンブリ８３０が回転フレーム８２０内に配置され、回転による牽引力をもたらして回転の方向にロボットクローラを移動させるためのローラ８３２、８３４の構成を含む。ローラアセンブリ８３０はまた、ローラ８３２、８３４を回転させるためのモータまたは他のアクチュエータを含んでもよい。ローラアセンブリ８３０および／または回転ローラ８３２、８３４ならびにそれらのそれぞれのアクチュエータは、駆動システムまたは駆動装置の例であり得る。駆動システムまたは駆動装置は、機械的移動様式の任意の動力システムであり、限定はしないが、関連するアクチュエータ（例えば、電気モータ）を有するトラックおよびホイールなどの転動システムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ローラアセンブリ８３０は、回転フレーム８２０の回転による配向の変更に加えて、前方または後方方向に駆動され得る。いくつかの実施形態では、ローラ８３２、８３４は、牽引モジュール８００に牽引力をもたらすために、ベルト８３６、８３８と係合してベルト８３６、８３８を回転させることができる。例えば、ベルト８３６、８３８は、隣接する機械表面との大きな接触面積をもたらすために、ローラ８３２、８３４の長さを実質的に覆うことができる。いくつかの実施形態では、ベルトまたはトラックの組み合わされた幅は、回転プラットフォーム８２０の全幅の少なくとも半分であってもよい。いくつかの実施形態では、ベルト８３６、８３８は、滑りやすい表面においてグリップをもたらすために、テクスチャが施された表面など、牽引を改善するための表面の特徴または処理を含むことができる。いくつかの実施形態では、ローラアセンブリ８３０は、複数の牽引の構成を支持するためのローラ構成アクチュエータ８７０と、構成間の変更を行い、選択された構成を所定の位置にロックするための機構とを含むことができる。いくつかの実施形態では、ベルト８３６、８３８の運動および方向は、独立して制御されるものであり得る。対応するローラ（図示せず）およびベルト８３６を反対方向に駆動しながらローラ８３２、８３４およびベルト８３８を一方向に駆動すると、ローラ構成の変更が作動し得、ローラ構成アクチュエータ８７０は、主にロックおよびロック解除機構を含むことができる。ローラアセンブリ８３０は、より低いプロファイルをもたらすためのフラットモードと、ロボットクローラとロボットクローラが進行する表面との間のクリアランスを大きくするための斜めのベルト経路を有する障害物またはクリアランスモードとの間で、切り替えが可能であってもよい。ローラ構成アクチュエータ８７０は、２つのモード間の変更を作動させ、各構成を保持するためのロック機構を提供することができる。いくつかの実施形態では、ローラ構成アクチュエータ８７０は、電力の不具合またはローラ構成アクチュエータ８７０の制御の他の喪失の場合にローラアセンブリ８３０をフラットモードへと戻すべく作動させることができる緊急解放部８９０、８９２を組み込むことができる。
【００３０】
図１０〜図１２は、フラットモード（図１０）およびクリアランスモード（図１１）のローラアセンブリ８３０ならびに２つのモードを維持するためのローラ構成アクチュエータ８７０（図１２）を示す。ローラアセンブリ８３０は、一対の軸アセンブリ８４４、８４６内のローラ８３２、８３４、８４０、８４２を有することができる。軸アセンブリ８４４、８４６は、フラットモードとクリアランスモードとの間の調整のために、中央旋回アタッチメント８４８、８５０を中心にして回転可能であってもよい。フラットモードでは、ローラ８３２、８３４、８４０、８４２の各々の回転軸は、単一の平面８５２内に整列させることができる。クリアランスモードでは、軸アセンブリ８４４、８４６は、この共有の平面の外へとローラ８３２、８３４、８４０、８４２を回転させ、少なくとも２つの異なる動作平面８５４、８５６、８５８、８６０を定義する。例えば、平面８５４は、ベルト８３６、８３８の平行な戻り経路を支持するローラ８３２、８３４の回転軸に整列する。平面８５６は、ベルト８３６、８３８の主たる牽引経路を支持するローラ８４０、８４２の回転軸に整列する。平面８５４は、平面８５６とは異なる。平面８５８は、（進行方向に応じて）第１の登り牽引面または戻り経路を支持する（軸アセンブリ８４４上の）ローラ８３２、８４０の回転軸に整列する。平面８６０は、（進行方向に応じて）第２の登り牽引面または戻り経路を支持する（軸アセンブリ８４６上の）ローラ８３４、８４２の回転軸に整列する。ローラ８３２、８３４、８４０、８４２が共通の平面８５２の外へと回転すると、隣接する機械表面と主たる牽引面との間の反力がフラットモードへと戻るような逆回転を促すが、この傾向に対抗するために、ローラ構成アクチュエータ８７０内にロック機構８７１を含めることができる。いくつかの実施形態では、ロック機構８７１は、旋回アタッチメント８４８、８５０上のラチェット端８７２、８７４を含むことができ、爪部材８７６、８７８がラチェット端８７２、８７４と係合し、ばね８８０からの引張力の下でクリアランスモードの位置にラチェット端８７２、８７４を保持する。ばね８８０からの引張力に対して反対の力を制御可能にもたらすために、動力式の解放機構８８２を設けることができる。例えば、２つのレバーアーム８８６、８８８の間の形状記憶合金ワイヤ８８４が、加熱されると収縮してラチェット端８７２、８７４を解放し、ローラアセンブリ８３０のフラットモードへの復帰を可能にすることができる。電気ソレノイドまたは他のアクチュエータが、同様の動力式の解放機構８８２をもたらしてもよい。ロック機構８７１は、手動の緊急解放部８９０、８９２を含むことができる。例えば、緊急解放部８９０、８９２は、ローラアセンブリ８３０を障害物モードまたはクリアランスモードに保持するためのロック機構８７１に組み込まれた手動解放レバー８９４、８９６へのアクセスを提供する開口部であってもよい。いくつかの実施形態では、ピンまたは同様のツールが緊急解放部８９０、８９２の開口部へと手動で案内され、手動解放レバー８９４、８９６を作動させる。緊急解放部８９０、８９２を手動で作動させるための他の構成は、ばね付勢ボタン、ばねピン、レバー、または同様のアクチュエータ部材を含むことができる。
【００３１】
図１３を参照すると、電気相互接続１３１０、１３１２、１３１４、１３１６に近接する円周方向場所における、外側フレーム１３０２と回転フレーム１３０４との間のインターフェースの例示的な牽引モジュール１３００の切断図が示されている。外側フレーム１３０２は、外側ハウジング１３２０と、内部フレーム１３２２と、上部カバー１３２４とを含み得る。外側ハウジング１３２０は、センサモジュールまたはセンサインターフェースアダプタなどの他の構成要素の嵌合表面の少なくとも一部を含む牽引モジュール１３００の側方表面を提供し得、牽引モジュール１３００の周囲の様々な点で構成要素を収容するための様々な取り付けもしくは相互接続特徴および／または開口部を組み込むことができる。内部フレーム１３２２は、回転フレーム１３０４の支持および係合のための剛性構造を提供し得る。内部フレーム１３２２は、円形の装着スペース１３２６を定義し、回転フレーム１３０４を支持するためのベアリングリング１３２８を提供してもよい。いくつかの実施形態では、ベアリングリング１３２８は、ベアリングリング１３２８の円周に間隔を置いて配置された複数のファスナ１３３０によって内部フレーム１３２２に取り付けられてもよい。内部フレーム１３２２およびベアリングリング１３２８はまた、内部フレーム１３２２と回転フレーム１３０４との間でシールリング１３３４を受容して位置決めするためのシールシート１３３２を収容することができる。上部カバー１３２４は、ローラ、トラック、ベルト、またはホイールなどの牽引駆動装置が通過して突出し、回転フレーム１３０４と共に回転し得る円形の駆動開口部１３３６を提供しながら、内部フレーム１３２２および外側フレーム１３０２と回転フレーム１３０４との間のインターフェースを少なくとも部分的に覆うことができる。いくつかの実施形態では、上部カバー１３２４は、電子機器および他の構成要素のための装着表面を提供し得る。例えば、上部カバー１３２４は、１つまたは複数の統合および／または表面装着構成要素、ならびに外側フレーム１３０２へのまたはそれを通る１つまたは複数の固定相互接続および／またはロボットシステムに接続するための牽引モジュール１３００用の１つまたは複数の電気相互接続を有するプリント回路基板であってもよい。
【００３２】
回転フレーム１３０４は、ベース部材１３４０と、回転リング１３４２と、電子機器基板１３４４と、カバー部材１３４６とを含み得る。ベース部材１３４０は、複数のファスナ１３４８によって回転リング１３４２に取り付けることができ、外側フレーム１３０２と回転フレーム１３０４との間にシールリング１３３４を収容および位置決めするためのシールシート１３５０を収容し得る。回転リング１３４２は、ベアリングリング１３２８と係合するためのベアリング凹部１３５４を定義するリップ１３５２を含むことができる。いくつかの実施形態では、回転リング１３４２は、ウォームギアまたは回転フレーム１３０４を制御可能に旋回させるための別のアクチュエータと係合するためのねじ溝１３５８を定義する外側縁部１３５６を含んでもよい。いくつかの実施形態では、電子機器基板１３４４は、回転フレーム１３０４と共に回転する電子機器および他の構成要素の装着表面を提供してもよく、駆動システム、ローラ位置アクチュエータ、および回転フレーム１３０４内の他の電気サブ構成要素への固定電気相互接続を含み得る。カバー部材１３４６は、露出した牽引駆動構成要素（ローラ、トラック、ベルト、またはホイールなど）と外側フレーム１３０２の上部カバー１３２４との間の回転フレーム１３０４の少なくとも一部に上部カバーを提供してもよい。いくつかの実施形態では、ベース部材１３４０およびカバー部材１３４６は、駆動モータ、位置決め構成要素、およびロック機構などの機械的アクチュエータおよびサブシステム用の１つまたは複数の区画を少なくとも部分的に定義し得る。
【００３３】
外側フレーム１３０２および回転フレーム１３０４は、外側フレーム１３０２と回転フレーム１３０４との間に１つまたは複数の電気チャネルを提供するために、電気相互接続１３１０、１３１２、１３１４、１３１６などの１つまたは複数の電気相互接続を含むことができる。示される例では、電気相互接続１３１０、１３１２、１３１４、１３１６を通る４つの別個の電気チャネルが提供され、第１の牽引駆動システム、第２の牽引駆動システム、および位置ロック解放部などの複数のサブシステムに電力および／または制御信号を提供し得る。電気相互接続１３１０、１３１２、１３１４、１３１６の各々は、外側フレーム１３０２上の第１の電気相互接続と、回転フレーム１３０４上の嵌合電気相互接続とを含み得る。いくつかの実施形態では、電気相互接続１３１０、１３１２、１３１４、１３１６は各々、上部カバー１３２４上の円形導電トラック１３６０、１３６２、１３６４、１３６６からの円形導電トラックと、電子機器基板１３４４上の導電ピン１３７０、１３７２、１３７４、１３７６からのばね付勢導電ピンとを含む。他の実施形態では、異なるタイプの移動相互接続が提供されてもよく、ならびに／または円形相互接続および嵌合相互接続が上部カバー１３２４と電子機器基板１３４４との間で切り替えられてもよい。
【００３４】
図１４を参照すると、例えば図６〜図８の第１のリンク６４２、６４４または第２のリンク６４６、６４８に使用することができ、衝撃吸収体を組み込む例示的な接続リンク１４００の断面図が示されている。接続リンク１４００は、衝撃吸収体を提供するために、ばね１４１４によって互いに移動可能な関係に保持された第１の入れ子式部材部分１４１０および第２の入れ子式部材部分１４１２を含むことができる。剛性部材間の空気、流体、もしくは磁気による抵抗の使用、および／または１つまたは複数の柔軟な部材の使用を含む、圧縮可能であるが抵抗するリンク部材（衝撃吸収体）の他の構成が可能であることに留意されたい。ばね１４１４を圧縮し、接続リンクを静止長または最大長から圧縮長へと短縮するために必要な力を、ばね定数および／またはそのような変位に抵抗する摩擦力を調整することによって構成することができる。いくつかの実施形態では、接続リンク１４００は、接続リンク１４００の長さの変化を検出するための変位トランスデューサ１４２０または他のセンサを含むことができる。変位トランスデューサ１４２０は、長さの変化を表す信号を生成し、その信号をロボットクローラまたはロボットクローラの制御ユニットへと通信することができる。いくつかの実施形態では、変位トランスデューサ１４２０は、センサデータを提供するための無線通信サブシステムと組み合わせられる。いくつかの実施形態では、変位トランスデューサ１４２０は、ロボットクローラ内のセンサおよび他の動作データ用のデータバスへの有線接続を有する。いくつかの実施形態では、変位トランスデューサ１４２０からの変位データを使用して、ロボットクローラの拡張状態の距離を調整することでギャップ幅の変化もしくは特定の障害物を補償し、かつ／または牽引モジュールとギャップの表面との間の力の所望の程度を維持することができる。
【００３５】
本明細書で使用している専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」は、文脈がそのようでないことを明らかに示していない限り、複数形も含むように意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を示すが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００３６】
以下の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を遂行するための、一切の構造、材料または動作を包含することを意図している。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図していない。当業者には、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの修正および変形が明らかであろう。本開示の原理および実際の応用を最良に説明し、想定される特定の用途に適するように様々な修正を伴う様々な実施形態の開示を他の当業者が理解できるようにするために、本実施形態を選択し、かつ説明した。
【００３７】
本開示は、「現場ギャップ検査用モジュール式クローラロボット」と題された米国特許出願第１５／６５２，７３０号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。
本開示は、「端部領域検査モジュールおよび現場ギャップ検査ロボットシステムのための方法」と題された米国特許出願第１５／６５２，７７１号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。
本開示は、「現場ギャップ検査ロボットシステムおよび方法」と題された米国特許出願第１５／６５２,６８０号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。
本開示は、「作動センサモジュールおよび現場ギャップ検査ロボットのための方法」と題された米国特許出願第１５／６５２,８０５号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。
【符号の説明】
【００３８】
１００  システム
１１０  ロボットクローラ
１１２  拡張可能な本体
１１４  前方牽引モジュール
１１６  中間牽引モジュール
１１８  後部牽引モジュール
１２０  センサモジュール
１２２  センサモジュール
１２４  テザーコネクタ
１２６  テザーコネクタ
１３０  テザーリール
１３２  テザー
１３４  端部コネクタ
１３６  ファスナ
１３８  ファスナ
１４２  サーボモータ
１４４  張力管理ロジック
１４６  固定接続
１４８  ワイヤ
１５０  制御ユニット
１５２  コンピューティングシステム
１５４  メモリ
１５６  プロセッサ
１５８  入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
１６０  検査制御モジュール
１６２  検査経路データソース
１６４  視覚データソース
１６６  試験データソース
１６８  センサプロトコルデータソース
１７０  視覚表示モジュール
１７２  データ表示モジュール
１７４  自律ナビゲーションモジュール
１７６  手動ナビゲーションモジュール
１７８  検査モジュール
１８０  クローラ構成モジュール
１８２  クローラ調節モジュール
１８４  クローラコマンド
１８６  拡張／収縮コマンド
１８８  移動コマンド
１９０  方向変更コマンド
１９２  牽引モードコマンド
１９４  位置センサコマンド
１９６  データ取得コマンド
２００  インサイチュギャップ検査システム
２１０  ロボットクローラ
２１２  折り畳まれたクローラ幅
２１４  拡張クローラ幅
２２０  機械、環状ギャップ
２２２  入口ギャップ
２２４  円筒部材
２２６  円筒中央部材、中央円筒部材
２２８  環状ギャップ幅
２３０  保持部材
２３２  入口ギャップ幅
２３４  対向する表面、内側表面
２３６  対向する表面、外側表面、周囲の円筒部材
２４０  牽引モジュール
２４２  牽引モジュール
２４４  牽引モジュール
２４６  拡張可能な本体
５０２  機械
５１０  ロボットクローラ
５２０  環状ギャップ
５２２  入口ギャップ
５２４  入口端部部分
５２６  ギャップ長さ
５２８  閉鎖端部部分
５３０  ライン
５３２  ライン
６００  ロボットクローラ
６０２  テザーコネクタモジュール
６１０  拡張可能な本体
６１２  前部フレーム
６１４  中間フレーム
６１６  後部フレーム
６１８  側方部材
６２０  側方部材
６２２  フレームアタッチメント
６２４  フレームアタッチメント
６２６  フレームアタッチメント
６２７  緊急解放部
６２８  フレームアタッチメント
６２９  緊急解放部
６３０  延長リンク部材
６３２  延長リンク部材
６３４  旋回アタッチメント
６３６  旋回アタッチメント
６３８  旋回アタッチメント
６４０  旋回アタッチメント
６４２  第１のリンク
６４４  第１のリンク
６４６  第２のリンク
６４８  第２のリンク
６５０  旋回アタッチメント
６５２  旋回アタッチメント
６５４  線形アクチュエータ
６５６  線形アクチュエータ
６６０  牽引モジュール
６６２  牽引モジュール
６６４  牽引モジュール
６６６  固定外側フレーム
６６８  固定外側フレーム
６７０  固定外側フレーム、インターフェース
６７２  回転内側フレーム
６７４  回転内側フレーム
６７６  回転内側フレーム
６７８  ローラ
６８０  ローラ
６８２  ローラ
６８４  インターフェース
６８６  インターフェース
６８８  インターフェース
６９０  インターフェース
６９２  視覚センサモジュール
６９４  視覚センサモジュール
６９６  視覚センサモジュール
６９８  視覚センサモジュール
８００  牽引モジュール
８１０  固定外側フレーム
８１２  取り付け特徴
８１４  取り付け特徴
８１６  電気相互接続
８２０  回転フレーム、回転プラットフォーム
８２２  アクチュエータ
８２４  基準の弧
８２６  基準の弧
８２８  光学センサ
８３０  ローラアセンブリ
８３２  ローラ
８３４  ローラ
８３６  ベルト
８３８  ベルト
８４０  ローラ
８４２  ローラ
８４４  軸アセンブリ
８４６  軸アセンブリ
８４８  中央旋回アタッチメント
８５０  中央旋回アタッチメント
８５２  平面
８５４  動作平面
８５６  動作平面
８５８  動作平面
８６０  動作平面
８７０  ローラ構成アクチュエータ
８７１  ロック機構
８７２  ラチェット端
８７４  ラチェット端
８７６  爪部材
８７８  爪部材
８８０  ばね
８８２  解放機構
８８４  形状記憶合金ワイヤ
８８６  レバーアーム
８８８  レバーアーム
８９０  緊急解放部
８９２  緊急解放部
８９４  手動解放レバー
８９６  手動解放レバー
１３００  牽引モジュール
１３０２  外側フレーム
１３０４  回転フレーム
１３１０  電気相互接続
１３１２  電気相互接続
１３１４  電気相互接続
１３１６  電気相互接続
１３２０  外側ハウジング
１３２２  内部フレーム
１３２４  上部カバー
１３２６  装着スペース
１３２８  ベアリングリング
１３３０  ファスナ
１３３２  シールシート
１３３４  シールリング
１３３６  駆動開口部
１３４０  ベース部材
１３４２  回転リング
１３４４  電子機器基板
１３４６  カバー部材
１３４８  ファスナ
１３５０  シールシート
１３５２  リップ
１３５４  ベアリング凹部
１３５６  外側縁部
１３５８  ねじ溝
１３６０  円形導電トラック
１３６２  円形導電トラック
１３６４  円形導電トラック
１３６６  円形導電トラック
１３７０  導電ピン
１３７２  導電ピン
１３７４  導電ピン
１３７６  導電ピン
１４００  接続リンク
１４１０  第１の入れ子式部材部分
１４１２  第２の入れ子式部材部分
１４１４  ばね
１４２０  変位トランスデューサ
【図１】
2020527472.tif 000003
【図２】
2020527472.tif 000004
【図３】
2020527472.tif 000005
【図４】
2020527472.tif 000006
【図５Ａ】
2020527472.tif 000007
【図５Ｂ】
2020527472.tif 000008
【図６】
2020527472.tif 000009
【図７】
2020527472.tif 000010
【図８】
2020527472.tif 000011
【図９】
2020527472.tif 000012
【図１０】
2020527472.tif 000013
【図１１】
2020527472.tif 000014
【図１２】
2020527472.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月12日(2020.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのための牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）であって、前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）は、
外側フレーム（６６６、６６８、８１０、１３０２）と、
前記外側フレーム（６６６、６６８、８１０、１３０２）内に回転可能に装着された回転フレーム（８２０、１３０４）と、
前記回転フレーム（８２０、１３０４）内に装着された少なくとも１つの駆動システム（１００）であって、前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）内で固定配向を有する少なくとも１つの駆動システム（１００）と、
前記回転フレーム（８２０、１３０４）に動作可能に接続され、前記回転フレーム（８２０、１３０４）を所望の配向に制御可能に回転させるアクチュエータ（８２２）と
を備える、牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項２】
前記回転フレーム（８２０、１３０４）は、３６０度の弧を有し、前記外側フレーム（６６６、６６８、８１０、１３０２）に対して前記３６０度の弧に沿った任意の位置に前記少なくとも１つの駆動システム（１００）を配向させる、請求項１に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項３】
前記所望の配向を制御するために、前記アクチュエータ（８２２）の初期配向を決定する配向基準および配向センサをさらに備える、請求項１または２に記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項４】
３６０度の電気接点と、前記３６０度の電気接点と接触する嵌合電気接点とをさらに備え、前記外側フレーム（６６６、６６８、８１０、１３０２）と前記回転フレーム（８２０、１３０４）との間の電気接続（１４６）は、前記外側フレーム（６６６、６６８、８１０、１３０２）に対する前記回転フレーム（８２０、１３０４）の任意の配向で連続している、請求項１乃至３のいずれかに記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、第１のベルト（８３６、８３８）駆動装置と、第２のベルト（８３６、８３８）駆動装置とを含み、前記第１のベルト（８３６、８３８）駆動装置は、前記第２のベルト（８３６、８３８）駆動装置から独立して制御される、請求項１乃至４のいずれかに記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの駆動システム（１００）は、フラットモードとクリアランスモードとの間で移動可能な位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットを含み、前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットは、回転軸を有し、前記フラットモードは、前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットの前記回転軸を平面（８５４、８５６、８５８、８６０）に整列させ、前記クリアランスモードは、前記位置決め可能なローラ（６７８、６８０、６８２、８３２、８３４、８４０、８４２）のセットの前記回転軸を少なくとも２つの異なる平面（８５４、８５６、８５８、８６０）に整列させる、請求項１乃至５のいずれかに記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項７】
前記アクチュエータ（８２２）は、ウォームギアを含み、前記外側フレーム（６６６、６６８、８１０、１３０２）に取り付けられたウォームベアリングの回転は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）を囲むホイールギアと係合する、請求項１乃至６のいずれかに記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項８】
前記回転フレーム（８２０、１３０４）の角度位置を測定する前記アクチュエータ（８２２）の位置エンコーダをさらに備え、前記ロボットの制御システム（１００）は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）の前記角度位置を使用して前記ロボットを操縦する、請求項１乃至７のいずれかに記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）は、第１のトラック幅を有する第１のトラック駆動装置と、第２のトラック幅を有する第２のトラック駆動装置とを含み、前記第１のトラック幅と前記第２のトラック幅の合計は、前記回転フレーム（８２０、１３０４）の内径の少なくとも半分である、請求項１乃至８のいずれかに記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【請求項１０】
前記ロボットは、発電機、電気モータ、またはターボ機械の環状ギャップ（２２０、５２０）をナビゲートするための拡張可能な本体（１１２、２４６、６１０）を有するロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００）であり、前記ロボットは、前記環状ギャップ（２２０、５２０）内の表面に対して前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）を位置決めする少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）をさらに備え、前記少なくとも１つのリンク部材（２３０、１３４６）は、衝撃吸収体と、変位トランスデューサ（１４２０）とを含み、前記変位トランスデューサ（１４２０）は、前記衝撃吸収体の変位を測定して前記牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）と前記環状ギャップ（２２０、５２０）内の前記表面との間の表面接触を制御する、請求項１乃至９のいずれかに記載の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４、８００、１３００）。
【国際調査報告】
2020527472.tif 000018
2020527472.tif 000019