(57)【要約】  表面を横断するためのロボット車両が提供される。車両は、車両を駆動および操縦するための磁気駆動ホイールと安定化機構とを支持するシャーシからなる。磁気ホイールは、２つの磁束集中ヨークと、それらの間に延在する軸方向に磁化されたハブを備える。ハブは、センサプローブを収容し、磁束が駆動ホイールを通って軸方向に流れる高透磁率材料の連続経路を提供することによって、ホイールの磁気吸引力を高めるように構成された中央ハウジングを含む。安定化機構は、シャーシに移動可能に連結された前向きおよび後向きの支持要素を備え、支持要素は、表面に接触し、シャーシに対して対称に移動し、それによって、表面に対して垂直に車両およびプローブを維持し、表面の曲率および車両の配向にかかわらず、表面を横断している間に、車両に安定性を提供するように構成されている。
2020526449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を横断するための磁気ロボットクローラ車両であって、
シャーシと、
前記シャーシに装着された磁気駆動ホイールであって、前記駆動ホイールが、横方向に延在し、
回転軸を中心に回転し、独立して駆動されて、それによって、前記車両を前記表面に沿って駆動および操舵するように構成されている、２つの離間された磁束集中ヨークであって、前記車両の長手方向軸が、横の前記回転軸に対して前後方向に直交し、かつ前記２つのヨーク間の中点を通って延在する、２つの離間された磁束集中ヨークと、
前記２つのヨーク間で横に延在する軸方向に磁化されたハブと、を備える、磁気駆動ホイールと、
前記シャーシに連結された安定化機構であって、前記安定化機構が、
前記車両の正常動作中に前記表面に接触し、それに沿って移動するように構成された第１および第２の支持要素であって、前記第１および第２の支持要素が、前記回転軸に対して前記駆動ホイールの両側に位置付けられており、前記第１および第２の支持要素が、前記長手方向軸に対して対称に位置付けられている、第１および第２の支持要素と、
前記第１および第２の支持要素を前記シャーシに移動可能に連結する支持機構であって、前記支持機構が、第１および第２の支持要素を前記シャーシに対して少なくとも上下方向に移動させるように構成されており、前記上下方向が、前記長手方向軸および前記回転軸の両方に対して略直交しており、
前記支持機構が、本質的に受動的であり、前記表面の曲率に応答して、前記上下方向に前記第１および第２の支持要素を移動させ、それによって、前記第１および第２の支持要素を前記表面と接触状態に維持する、支持機構と、を備える、安定化機構と、を備える、磁気ロボットクローラ車両。
【請求項２】
前記軸方向に磁化されたハブが、
１つ以上の軸方向に磁化された磁石と、
前記回転軸に沿って延在するハウジングと、を備え、
前記ハウジングが、その中の開口チャンバおよび少なくとも１つの開口部を画定するように形状決めされ、前記チャンバが、前記２つのヨーク間の前記中点に提供され、前記ハウジングは、前記少なくとも１つの開口部が、前記車両の正常動作中に前記表面に向かって下方を向くように、前記ヨークに対する固定位置を有する、請求項１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項３】
前記ハウジングが、強磁性材料を含み、左壁、対向する右壁、およびそれらの間に前記回転軸に沿って延在する１つ以上の側壁を含み、前記ハウジングの前記壁が、前記チャンバを画定するように形状決めされており、前記１つ以上の側壁が、それを通る前記少なくとも１つの開口部を画定するように形状決めされている、請求項２に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項４】
前記チャンバ内に少なくとも部分的に配設されたセンサプローブアセンブリと、
前記センサプローブアセンブリを前記ハウジングおよび前記シャーシのうちの１つ以上に移動可能に連結するセンサ支持体と、をさらに備え、前記センサ支持アセンブリが、前記表面の前記曲率に応答して、少なくとも前記上下方向に前記ハウジングに対して前記プローブアセンブリを受動的に移動させ、それによって、前記プローブアセンブリを前記表面と接触状態に維持するように構成されている、請求項３に記載のロボット車両。
【請求項５】
前記センサプローブアセンブリが、
前記表面に沿って概ね前記車両の走行方向に受動的に転動するように構成された乾式結合ホイールプローブを備える、請求項４に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項６】
前記センサ支持体は、前記ホイールプローブの車軸を支持し、かつ少なくとも１つのマウントによって前記ハウジングおよび前記シャーシのうちの１つ以上に連結されている１つ以上のシャフトであって、前記少なくとも１つのマウントは、前記１つ以上のシャフトが少なくとも前記上下方向に前記ハウジングに対して移動することを可能にするように構成されている、１つ以上のシャフトと、
少なくとも前記センサプローブアセンブリと前記シャーシおよび前記ハウジングのうちの１つ以上との間に力を及ぼすように構成された１つ以上のばね要素であって、前記力が、前記ハウジングの前記少なくとも１つの開口部を通して下向きに前記ホイールプローブを付勢し、前記表面と接触させる、１つ以上のばね要素と、を備える、請求項５に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項７】
前記第１および第２の支持要素が、前記駆動ホイールの前記回転軸から等距離であり、前記第１および第２の支持要素が、前記車両の前記長手方向軸に沿って位置付けられる、及びその両側に前記長手方向軸から等間隔に離間される、のうちの１つ以上である、請求項１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項８】
前記安定化機構が、前記第１および第２の支持要素を機械的に連結する１つ以上のリンク機構を含み、前記１つ以上のリンク機構が、前記上下方向に前記駆動ホイールに対して対称に前記第１および第２の支持要素を移動させ、それによって、前記第１および第２の支持要素を前記表面と接触状態に、かつ前記車両を前記表面に対して実質的に垂直に維持するように構成されている、請求項１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項９】
前記１つ以上のリンク機構は、前記第１および第２の安定化要素がそれぞれの湾曲した経路に沿って移動するように、前記前後方向および前記上下方向に前記駆動ホイールに対して対称に前記第１および第２の支持要素を移動させるように構成されている、請求項８に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１０】
前記１つ以上のリンク機構の少なくとも１つと、前記シャーシ、前記駆動ホイール、および別のリンク機構のうちの１つ以上との間に力を及ぼすように構成された１つ以上のばね要素をさらに備え、前記力が、前記表面と接触するように前記前後支持要素を付勢し、それによって、前記表面に対して垂直位置に前記第１のシャーシ区分を付勢する、請求項８に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１１】
前記安定化機構が、前記第１および第２の支持要素を機械的に連結する１つ以上のリンク機構を含み、１つ以上の方向に前記駆動ホイールに対して対称に前記第１および第２の支持要素を移動させるように構成され、前記安定化機構が、前記第１および第２の支持要素の動きと前記プローブアセンブリの前記上下方向の動きとの間の規定の関係を維持するように構成されている、請求項４に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１２】
前記支持機構が、前記第１の支持要素を支持する第１のリンク機構と、前記第２の支持要素を支持する第２のリンク機構と、を備え、前記第１および第２のリンク機構が、１つ以上のマウントによって前記シャーシに移動可能に連結されており、前記第１および第２のリンク機構が、前記シャーシに対して少なくとも１つの方向に前記第１および第２の支持要素の動きを同期させ、それによって、前記第１および第２の支持要素を前記表面と接触状態に、かつ前記車両を前記表面に対して実質的に垂直に維持するように機械的に連結されている、請求項１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１３】
前記１つ以上のマウントが、
前記第１および第２のリンク機構のうちの１つが、１つ以上の方向に前記シャーシに対して直線的に摺動することを可能にするように構成されたリニア軸受と、
枢軸であって、前記第１および第２のリンク機構のうちの前記１つが前記枢軸を中心に回転することを可能にするように構成された、枢軸と、からなる群から選択される、請求項１２に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１４】
前記第１および第２のリンク機構は、前記第１および第２の支持要素が平行に移動するように、一緒に堅固に結合されている、請求項１３に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１５】
前記第１および第２のリンク機構が、前記シャーシに対する１つ以上の方向および互いに対する１つ以上の方向の前記第１および第２の支持要素の動きを同期させるように構成された１つ以上の平歯車を使用して機械的に連結されている、請求項１３に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１６】
前記安定化機構、前記シャーシ、および前記駆動ホイールのうちの１つ以上に取り付けられており、前記安定化機構と前記駆動ホイールまたは前記シャーシのいずれかとの間の相対位置を測定するように構成された、１つ以上の位置センサと、
前記安定化機構および前記駆動ホイールの既知の幾何学的形状、ならびに前記表面上での前記ロボットクローラ車両の規定の操縦の実行中に前記１つ以上のセンサを使用して測定された前記相対位置に基づいて、ａ）前記表面の既知の幾何学的形状に基づいた前記表面に対する前記ロボットクローラ車両の配向、およびｂ）前記表面の曲率、のうちの１つ以上を計算するように構成された、プロセッサと、をさらに備える、請求項１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１７】
前記センサプローブアセンブリ、前記シャーシおよび前記駆動ホイールのうちの１つ以上に取り付けられた１つ以上の位置センサであって、前記１つ以上の位置センサが、前記センサプローブアセンブリと前記駆動ホイールとの間の相対位置を測定するように構成されている、１つ以上の位置センサと、
前記センサプローブアセンブリおよび前記駆動ホイールの既知の幾何学的形状、ならびに前記表面上での前記ロボットクローラ車両の規定の操縦の実行中に前記１つ以上のセンサを使用して測定された前記相対位置に基づいて、ａ）前記表面の既知の幾何学的形状に基づいた前記表面に対する前記ロボットクローラ車両の配向、およびｂ）前記表面の曲率、のうちの１つ以上を計算するように構成された、プロセッサと、をさらに備える、請求項４に記載のロボットクローラ車両。
【請求項１８】
表面を横断するための磁気ロボットクローラ車両であって、
シャーシと、
前記シャーシに装着された磁気駆動ホイールであって、前記駆動ホイールが、横方向に延在し、
回転軸を中心に回転し、独立して駆動されて、それによって、前記車両を前記表面に沿って駆動および操舵するように構成されている、２つの離間された磁束集中ヨークであって、前記車両の長手方向軸が、前記回転軸に対して前後方向に直交し、かつ前記２つのヨーク間の中点を通って延在する、２つの離間された磁束集中ヨークと、
前記２つのヨーク間で横に延在する軸方向に磁化されたハブと、を備える、磁気駆動ホイールと、
前記シャーシに連結された安定化機構であって、前記安定化機構が、
前記車両の正常動作中に前記表面に接触し、それに沿って移動するように構成された第１および第２の支持要素であって、前記第１および第２の支持要素が、前記回転軸に対して前記駆動ホイールの両側に位置付けられており、前記第１および第２の支持要素が、前記駆動ホイールの前記回転軸を挟んで対称に位置付けられ、前記長手方向軸に対して対称に位置付けられている、第１および第２の支持要素と、
前記第１および第２の支持要素を前記シャーシに移動可能に連結する支持機構であって、前記支持機構が、少なくとも上下方向に前記シャーシに対して前記第１および第２の支持要素を移動させるように構成されており、前記支持機構が、前記表面の曲率に応答して、前記上下方向に受動的な様式で前記第１および第２の支持要素を移動させ、それによって、前記第１および第２の支持要素を前記表面と接触状態に維持するように構成されている、支持機構と、を備える、安定化機構と、を備える、磁気ロボットクローラ車両。
【請求項１９】
前記軸方向に磁化されたハブが、
１つ以上の軸方向に磁化された磁石と、
ハウジングであって、その中の開口チャンバ、および正常動作中に前記表面に面する、前記ハウジングを通る少なくとも１つの開口部を画定するように形状決めされている、ハウジングと、を備え、前記チャンバが、前記２つのヨーク間の前記中点に提供され、前記シャーシに対する固定位置を有し、
前記ハウジングが、左壁、右壁およびそれらの間に延在する１つ以上の側壁を含み、前記左壁および前記右壁が、ホイール構成要素に各々隣接している、請求項１８に記載のロボット車両。
【請求項２０】
前記ハウジングが、強磁性材料からなり、左壁、右壁、およびそれらの間に延在する１つ以上の側壁を含み、前記１つ以上の側壁が、それを通る前記少なくとも１つの開口部を有する、請求項１８に記載のロボット車両。
【請求項２１】
表面を横断するための磁気ロボットクローラ車両であって、
シャーシと、
前記シャーシに装着された磁気駆動ホイールであって、前記駆動ホイールが、横方向に延在し、
回転軸を中心に回転し、独立して駆動されて、それによって、前記車両を前記表面に沿って駆動および操舵するように構成された、２つの離間された磁束集中ヨークであって、前記車両の長手方向軸が、前記回転軸に対して前後方向に直交し、かつ前記２つのヨーク間の中点を通って延在する、２つの離間された磁束集中ヨークと、
軸方向に磁化されたハブであって、前記２つのヨーク間で横に延在し、かつ、
１つ以上の軸方向に磁化された磁石と、
強磁性材料からなり、左壁、対向する右壁、および前記回転軸に沿ってそれらの間に延在する１つ以上の側壁を含むハウジングと、を含み、前記ハウジングの前記壁が、その中に開口チャンバを画定するように形状決めされており、前記１つ以上の側壁が、そこを通る少なくとも１つの開口部を画定するように形状決めされており、前記チャンバが、前記２つのヨーク間の前記中点に提供され、前記ハウジングは、前記少なくとも１つの開口部が、前記車両の正常動作中に前記表面に向かって下方を向くように、前記ヨークに対する固定位置を有する、軸方向に磁化されたハブと、を備える、磁気駆動ホイールと、
前記チャンバ内に少なくとも部分的に配設されたセンサプローブアセンブリであって、前記センサプローブアセンブが、
前記表面に沿って概ね前記車両の走行方向に受動的に転動するように構成された乾式結合ホイールプローブと、
前記ホイールプローブを前記ハウジングおよび前記シャーシのうちの１つ以上に移動可能に連結するセンサ支持体と、を備え、前記センサ支持アセンブリが、前記表面の曲率に応答して、少なくとも上下方向に前記ハウジングに対して受動的に前記ホイールプローブを移動させ、それによって、前記車両の正常動作中に、前記プローブを前記表面と接触状態に維持するように構成されている、センサプローブアセンブと、
前記シャーシに連結された安定化機構であって、前記安定化機構が、
前記車両の正常動作中に前記表面に接触し、それに沿って移動するように構成された第１および第２の支持要素であって、前記第１および第２の支持要素が、前記回転軸に対して前記駆動ホイールの両側に位置付けられており、前記第１および第２の支持要素が、前記駆動ホイールの前記回転軸を挟んで対称に位置付けられ、前記長手方向軸に対して対称に位置付けられている、第１および第２の支持要素と、
前記第１および第２の支持要素を前記シャーシに移動可能に連結する支持機構であって、前記支持機構が、少なくとも前記上下方向に前記シャーシに対して前記第１および第２の支持要素を移動させるように構成されており、前記支持機構が、本質的に受動的であり、前記表面の曲率に応答して、前記上下方向に前記第１および第２の支持要素を移動させ、それによって、前記第１および第２の支持要素を前記表面と接触状態に維持する、支持機構と、を備える、安定化機構と、を備える、磁気ロボットクローラ車両。
【請求項２２】
前記センサ支持体は、前記ホイールプローブの車軸を支持し、かつ少なくとも１つのマウントによって前記ハウジングおよび前記シャーシのうちの１つ以上に連結されている１つ以上のシャフトであって、前記少なくとも１つのマウントは、前記１つ以上のシャフトが少なくとも前記上下方向に前記ハウジングに対して移動することを可能にするように構成されている、シャフトと、
少なくとも前記センサプローブアセンブリと前記シャーシおよび前記ハウジングのうちの１つ以上との間に力を及ぼすように構成された１つ以上のばね要素であって、前記力が、前記ハウジングの前記少なくとも１つの開口部を通して下向きに前記ホイールプローブを付勢し、前記表面と接触させる、１つ以上のばね要素と、を備える、請求項２１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項２３】
前記第１および第２の支持要素が、前記駆動ホイールの前記回転軸から等距離に位置付けられており、かつ、前記車両の前記長手方向軸に沿って位置付けられている、及びその両側に前記長手方向軸から等間隔に離間されている、のうちの１つ以上である、請求項２１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【請求項２４】
前記安定化機構が、
前記第１および第２の支持要素を機械的に連結する１つ以上のリンク機構であって、前記１つ以上のリンク機構が、少なくとも前記上下方向に前記駆動ホイールに対して対称に前記第１および第２の支持要素を移動させるように構成されている、１つ以上のリンク機構と、
前記１つ以上のリンク機構の少なくとも１つと、前記シャーシ、前記駆動ホイール、および別のリンク機構のうちの１つ以上との間に力を及ぼすように構成された１つ以上のばね要素をさらに備え、前記力が、前記表面と接触するように前記前後支持要素を付勢し、それによって、前記表面に対して垂直位置に前記第１のシャーシ区分を付勢する、請求項２１に記載の磁気ロボットクローラ車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット車両に関し、特に、磁気駆動ホイールを有するロボット検査車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの業界では、安全性を確保して性能を最適化するために、機器の定期的な検査が重要である。例えば、石油産業および関連分野では、液体および気体、ならびにそれらの混合物がパイプラインを介して輸送され、これらの原料はまた、大きいタンクに貯蔵される。
【０００３】
この業界では、パイプライン、貯蔵タンクなどの完全性を維持するために、そのような表面を検査するためにセンサデバイスが用いられ得ることが知られている。特に、検査車両は、対象物（例えば、パイプまたはタンク）の表面全体を走行し、パイプ壁の品質に関する情報を記録するために使用され得る。これらの検査車両の大部分は、超音波または磁気センサを使用して検査を実行する。記録された情報に基づいて、検査される表面（例えば、パイプ壁）の任意の亀裂または他の欠陥が、検出および記録されて、その後の是正措置が講じられることを可能にする。
【０００４】
過去には、工場設備、船舶、水中プラットホーム、パイプライン、および貯蔵タンクなどの様々な構造物を検査するために使用される異なる検査車両設計が存在している。構造物を検査するために好適な検査車両を利用することができない場合、代替案は、人々がこれらの構造物を検査するためにアクセスすることを可能にする足場を構築することであるが、検査者の物理的安全性に対する多大なコストおよび危険性がある。過去の検査車両は、そのような表面を効果的に検査するために必要な制御、操縦性、および小型パッケージング（すなわち、サイズ）が欠けていた。
【０００５】
加えて、そのような検査車両で使用され得るいくつかの異なるセンサが存在するが、１つの好ましいタイプの超音波センサは、表面の超音波検査を実施して壁厚を測定し、腐食を検出するように構成される乾式結合プローブ（ＤＣＰ）である。乾式結合プローブは、通常、ホイールの形態で構築され、シャフト（車軸）は、外側のタイヤがシャフトの周囲を回転しながら、シャフト内に堅固に埋設されたトランスデューサ構成要素を有するため、固定して保持されることになる。したがって、プローブのシャフトは、トランスデューサが常に表面を指すように保持および位置付けられなければならず、これは、ホイールがそのロールおよびピッチ方向に傾斜しないことを意味する。
【０００６】
したがって、ＤＣＰを使用する際の課題の１つは、プローブが検査されている表面に常に直交（垂直）である必要があることであり、これは、検査車両が可動性であり、表面をナビゲートしている間の課題であり得る。さらなる課題は、検査されている表面に近接または接触した状態にプローブを維持することである。これは、検査車両がパイプまたはタンクの表面を周方向、長手方向、および螺旋状に駆動し得るため、特に困難であり、これは、ＤＣＰが検査車両の場所にかかわらずに検査されている表面に垂直であることを確保するために、ＤＣＰが再調整されなければならないことを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、車両の運動に対する重力の影響を最小化しつつ、依然として多目的な制御を可能にする、非重力依存動作で車両の運動を提供するための解決策を提供する。同様に、本発明は、安定性を維持し、パイプや容器などの様々な曲面を効果的にナビゲートすることができ、これは、本発明の１つの考えられる用途である。本発明はまた、検査が実施されているとき、及びおよび検査車両が、表面の曲率の様々な範囲にもかかわらず表面に沿って様々な異なる軌道で操舵および／または移動されている間、検査されている表面に対してセンサの安定化、その適切な高さの維持、およびセンサ（例えば、ＤＣＰ）の正規化を行う機構（デバイス／装置）を対象とする。
【０００８】
本明細書でなされた開示が提示するのは、これらおよび他の考察に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によると、表面を横断するための磁気ロボットクローラ車両が開示される。車両は、シャーシおよび磁気駆動ホイールを備え、磁気駆動ホイールは、駆動ホイールが横方向に延在するように、シャーシに装着されている。加えて、駆動ホイールは、回転軸を中心に回転する２つの離間された磁束集中ヨークと、２つのヨーク間で横に延在する軸方向に磁化されたハブと、を備える。ヨークは、独立して駆動され、それによって、車両を表面に沿って駆動および操縦するように構成されている。参考までに、車両は、前後方向に回転軸対して直交し、かつ２つのヨーク間の中点を通って延在する、長手方向軸を有する。
【００１０】
加えて、車両は、シャーシに連結される安定化機構をさらに備える。特に、安定化機構は、車両の正常運転中に表面に接触し、それに沿って移動するように構成されている、第１の「前向き」支持要素および第２の「後向き」支持要素を備える。第１および第２の支持要素は、回転軸に対して駆動ホイールの両側に位置付けられ、長手方向軸に対して対称に位置付けられる。安定化機構はまた、第１および第２の支持要素をシャーシに移動可能に連結する支持機構を含む。支持機構は、少なくとも上下方向にシャーシに対して第１および第２の支持要素を移動させるように構成されている。特に、支持機構は、本質的に受動的であり、表面の曲率に応答して、第１および第２の支持要素を上下方向に移動させ、それによって、第１および第２の支持要素を表面と接触状態に維持する。
【００１１】
さらなる態様によると、車両は、安定化機構、シャーシおよび駆動ホイールのうちの１つ以上に取り付けられた１つ以上の位置センサをさらに備える。１つ以上の位置センサは、安定化機構と駆動ホイールまたはシャーシのいずれかとの間の相対位置を測定するように構成されている。車両は、プロセッサをさらに備え、プロセッサは、安定化機構および駆動ホイールの既知の幾何学的形状、ならびに表面上でのロボットクローラ車両の規定の操縦の実行中に１つ以上のセンサを使用して測定された相対位置に基づいて、ａ）表面の既知の幾何学的形状を考慮して表面に対するロボットクローラ車両の配向を計算する、および／またはｂ）表面の曲率を計算するように構成されている。
【００１２】
さらなる態様によると、車両は、センサプローブアセンブリ、シャーシおよび駆動ホイールのうちの１つ以上に取り付けられた１つ以上の位置センサをさらに備える。特に、１つ以上の位置センサは、センサプローブアセンブリと駆動ホイールとの間の相対位置を測定するように構成されている。加えて、車両は、プロセッサをさらに備え、プロセッサは、センサプローブアセンブリおよび駆動ホイールの既知の幾何学的形状、ならびに表面上でのロボットクローラ車両の規定の操縦の実行中に１つ以上のセンサを使用して測定された相対位置に基づいて、ａ）表面の既知の幾何学的形状を考慮して表面に対するロボットクローラ車両の配向を計算する、および／またはｂ）表面の曲率を計算するように構成されている。
【００１３】
本発明の別の態様によると、表面を横断するための磁気ロボットクローラ車両が開示される。車両は、シャーシおよび磁気駆動ホイールを備え、磁気駆動ホイールは、駆動ホイールが横方向に延在するように、シャーシに装着されている。より具体的には、駆動ホイールは、２つの離間された磁束集中ヨークと、それらの間に横に延在する軸方向に磁化されたハブを備える。ヨークは、回転軸を中心に回転し、独立して駆動され、それによって、車両を表面に沿って駆動および操縦するように構成されている。参考までに、車両の長手方向軸は、前後方向に回転軸対して直交し、かつ２つのヨーク間の中点を通って延在する。
【００１４】
２つのヨーク間で横に延在する軸方向に磁化されたハブは、１つ以上の軸方向に磁化された磁石と、ハウジングとを含む。ハウジングは、強磁性材料からなり、左壁、対向する右壁、および回転軸に沿ってそれらの間に延在する１つ以上の側壁を含む。加えて、ハウジングの壁は、その中に開口チャンバを画定するように形状決めされ、１つ以上の側壁は、そこを通る少なくとも１つの開口部を画定するように形状決めされる。さらに、チャンバは、２つのヨーク間の中点に提供され、ハウジングは、少なくとも１つの開口部が、車両の正常動作中に表面に向かって下方を向くように、ヨークに対する固定位置を有する。
【００１５】
車両は、シャーシに連結される安定化機構をさらに備え、安定化機構は、車両の正常動作中に表面に接触し、それに沿って移動するように構成されている第１および第２の支持要素を備える。特に、第１および第２の支持要素は、回転軸に対して駆動ホイールの両側に位置付けられ、駆動ホイールの回転軸を挟んで対称に、かつ長手方向軸に対して対称に位置付けられる。さらに、安定化機構は、第１および第２の支持要素をシャーシに移動可能に連結する支持機構を含む。特に、支持機構は、少なくとも上下方向にシャーシに対して第１および第２の支持要素を移動させるように構成されている。さらに、支持機構は、本質的に受動的であり、表面の曲率に応答して、第１および第２の支持要素を上下方向に移動させ、それによって、第１および第２の支持要素を表面と接触状態に維持する。
【００１６】
本発明の別の態様によると、表面を横断するための磁気ロボットクローラ車両が開示される。車両は、シャーシおよび磁気駆動ホイールを備え、磁気駆動ホイールは、駆動ホイールが横方向に延在するように、シャーシに装着されている。より具体的には、駆動ホイールは、２つの離間された磁束集中ヨークと、それらの間に横に延在する軸方向に磁化されたハブを備える。ヨークは、回転軸を中心に回転し、独立して駆動され、それによって、車両を表面に沿って駆動および操縦するように構成されている。参考までに、車両の長手方向軸は、前後方向に回転軸対して直交し、かつ２つのヨーク間の中点を通って延在する。
【００１７】
２つのヨーク間で横に延在する軸方向に磁化されたハブは、１つ以上の軸方向に磁化された磁石と、ハウジングとを含む。ハウジングは、強磁性材料からなり、左壁、対向する右壁、および回転軸に沿ってそれらの間に延在する１つ以上の側壁を含む。加えて、ハウジングの壁は、その中に開口チャンバを画定するように形状決めされ、１つ以上の側壁は、そこを通る少なくとも１つの開口部を画定するように形状決めされる。さらに、チャンバは、２つのヨーク間の中点に提供され、ハウジングは、少なくとも１つの開口部が、車両の正常動作中に表面に向かって下方を向くように、ヨークに対する固定位置を有する。
【００１８】
車両は、ハウジングのチャンバ内に少なくとも部分的に配設されたセンサプローブアセンブリをさらに備える。特に、センサプローブアセンブリは、乾式結合ホイールプローブおよびセンサ支持体を備える。ホイールプローブは、表面に沿って概ね車両の走行方向に受動的に転動するように構成されている。センサ支持体は、ホイールプローブをハウジングおよびシャーシのうちの１つ以上に移動可能に連結する。加えて、センサ支持アセンブリは、表面の曲率に応答して、少なくとも上下方向にハウジングに対してホイールプローブを受動的に移動させ、それによって、車両の正常動作中に、プローブを表面と接触状態に維持するように構成されている。
【００１９】
車両は、シャーシに連結される安定化機構をさらに備え、安定化機構は、車両の正常動作中に表面に接触し、それに沿って移動するように構成されている第１および第２の支持要素を備える。特に、第１および第２の支持要素は、回転軸に対して駆動ホイールの両側に位置付けられ、駆動ホイールの回転軸を挟んで対称に、かつ長手方向軸に対して対称に位置付けられる。さらに、安定化機構は、第１および第２の支持要素をシャーシに移動可能に連結する支持機構を含む。特に、支持機構は、少なくとも上下方向にシャーシに対して第１および第２の支持要素を移動させるように構成されている。さらに、支持機構は、本質的に受動的であり、表面の曲率に応答して、第１および第２の支持要素を上下方向に移動させ、それによって、第１および第２の支持要素を表面と接触状態に維持する。
【００２０】
これらおよび他の態様、特徴、ならびに利点は、本発明の特定の実施形態の付随する説明、ならびに添付の図面および特許請求の範囲から理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】１つ以上の開示された実施形態による、磁気ロボットクローラ車両の斜視図である。
【図１Ｂ】１つ以上の開示された実施形態による、図１Ａの磁気ロボットクローラ車両の斜視図である。
【図２Ａ】１つ以上の開示された実施形態による、磁気駆動ホイールの背面概念図である。
【図２Ｂ】１つ以上の開示された実施形態による、磁気駆動ホイールの背面概念図である。
【図２Ｃ】１つ以上の開示された実施形態による、図１Ａの磁気ロボットクローラ車両の磁気駆動ホイールの背面概念図である。
【図３Ａ】１つ以上の開示された実施形態による、図１Ａの磁気駆動ホイールのハウジング構成要素の斜視図である。
【図３Ｂ】１つ以上の開示された実施形態による、磁気駆動ホイールの斜視図である。
【図４】１つ以上の開示された実施形態による、磁気ロボットクローラ車両の斜視図である。
【図５】１つ以上の開示された実施形態による、磁気ロボットクローラ車両のセンサプローブアセンブリの斜視図である。
【図６】１つ以上の開示された実施形態による、パイプを横断するロボット車両１００の簡略化された概略モデルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
概要および導入として、揺れ止め支持体を有する小型磁気ロボットクローラ車両が開示される。車両は、表面の幾何学的形状および配向にかかわらず、高機敏性および操縦性でほぼ全ての曲率の強磁性表面を横断することができるように構成される。
【００２３】
本発明の一態様によると、車両は、車両を表面に沿って駆動し、かつ車両を操舵するように構成されている、磁気駆動ホイールを含む、主シャーシ区分からなる。より具体的には、磁気ホイールは、対称サイズを有し、かつ磁化されたハブの２つの端に提供される、２つの強磁性磁束集中ヨーク間に軸方向に延在する、磁化されたディスクまたはリングを備える、軸方向に磁化されたハブ（以下、「磁化されたハブ」と称される）から概してなる、アセンブリである。開示された実施形態の１つ以上の顕著な態様によると、磁化されたハブは、中央チャンバ区分を含み、これは、検査プローブをその中（すなわち、チャンバ内）に収容するように構成され、高透磁率を有する材料から作製される。言い換えると、チャンバは、２つの目的で、つまり、センサおよびアクチュエータをホストすると共に、さらにハブおよびヨークを通って延在する磁束線に沿って低透磁率領域を最小化するように設計される。例えば、本明細書にさらに説明されるように、チャンバは、強磁性材料から構築され、チャンバの飽和および磁束の漏れを回避するように設計され得る。
【００２４】
いくつかの構成では、センサは、パイプ表面に沿って転動し、センサ測定を行うように構成されたローラセンサプローブとすることができる。さらに、プローブは、好ましくは、表面に対して上／下方向にチャンバ内のプローブ位置の自己調整を提供する垂直に配向されたばね式機構を使用してシャーシによって支持される。したがって、チャンバは、少なくとも開口底部（例えば、パイプ表面に面する側）を有し、それにより、プローブは、動作中に表面に対して保持されるか、または表面に近づけられ、横断および検査されている表面の輪郭に応じて上下方向に移動し得る。
【００２５】
さらなる顕著な態様によると、安定化機構もまた、シャーシに取り付けられている。安定化機構は、駆動ホイールの軸を中心にシャーシの揺れを最小化するように機能する前向きおよび後向きの支持要素（例えば、駆動ホイールの軸に対して垂直に延在する）を備える。安定化機構に関して、前後支持要素は、概して、クローラの長手方向軸に沿って整列される。好ましくは、支持要素はまた、シャーシに対して移動可能である。いくつかの構成では、支持要素は、それらがシャーシに対して同時に移動するように、機械的に連結され得る。安定化機構の上下運動は、表面の曲率に応じて支持要素の高さを受動的に調整するばねによって支援され得る。ばね支援安定化機構は、前後の支持要素を横断される表面に対して維持するように機能し、したがって、１つ以上の支持点がパイプに接触している限り、シャーシクローラを表面上の理想的な直立位置に維持する。いくつかの構成では、支持要素は、互いに対して同時に移動するように構成され得、例えば、２つの支持要素は、平歯車を用いて一緒に連結され得、機構は、２つの支持要素が、横断される表面の曲率が変化する際に互いに対して均等量で移動するように、ばね式である。いくつかの実装では、磁石は、ロボットがパイプから離れることを防止することを助けるために、前後の支持接触点に（またはその近くに）提供され得る。加えて、いくつかの実装では、１つ以上のセンサが、例えば、パイプとの接触を検出し、ロボットの望ましくない傾きを検出するために、前後の接触点に提供され得る。
【００２６】
クローラの上記の態様は、本明細書でさらに説明されるように、検査車両の全体的なサイズおよび重量を同時に低減しつつ、検査クローラの開発に共通する複数の主要な課題に対処する。
【００２７】
図１Ａを参照すると、本発明の実施形態による例示的なロボット車両１００が、背面および側面斜視図から示されている。示されるように、車両は、表面１１１にわたって制御可能に駆動され得る磁気クローラ検査車両（本明細書に示されるロボットなど）の形態であり得る。例えば、車両１００は、車両の動作を制御するために車両に制御コマンドを送信することができるユーザによって制御され得る１つ以上のオンボードセンサプローブを使用して、表面１１１の１つ以上の領域を検査するためのロボットデバイスであり得る。このようにして、ユーザは、車両を表面にわたって効果的に駆動することができ、同様に車両を停止および操縦することができる。車両はまた、同様に自律して駆動するように構成されてもよい。
【００２８】
ロボット車両１００は、第１のシャーシ区分１１２を含む。磁気駆動ホイール１１６は、第１のシャーシ区分１１２に接続されている。また、第１のシャーシ区分１１２には、安定化機構１１４も接続されており、これは、前方支持要素１４０（図示せず）および後向き支持要素１３８を備える。上述のように、駆動ホイールは、ロボット検査車両１００が、金属パイプまたは金属貯蔵タンクなどの強磁性金属表面１１１に磁着することを可能にし、表面全体を移動可能であるように磁化される。したがって、第１のシャーシ区分１１２は、表面１１１にわたって車両１００を移動させる手段を提供し、一方、前後の支持点は、移動しながら第１のシャーシ区分に受動的に先行および追従する。本明細書でさらに説明されるように、前後の支持要素は、１つ以上のホイール、例えば、磁気ホイール、センサプローブホイールを含むアセンブリを各々備え得ることを理解されたい。
【００２９】
矢印「Ｄ」で示されるロボット車両の前後方向の移動では、ロボット車両の駆動ホイール１１６は、車両を前後に推進するモータに応答して、矢印「Ｒ１」で示されるいずれかの方向にその軸１５４を中心に回転する。駆動ホイールの回転軸１５４はまた、横軸１５４とも称され、これは、第１のシャーシ区分を通って幅方向に延びる。横軸に対して垂直であり、かつ第１のシャーシ区分の中央を通って長手方向に延在する（例えば、クローラが上にある平坦表面に対して平行であり、かつ車両を左右側／半分に二等分する）ものが、長手方向軸１５０である。また、図１Ａには、長手方向軸および横軸の両方に対して直交して延在し、かつ表面１１１に対して垂直である（クローラが平坦表面上にあるとき）、直交軸１５２も示されている。
【００３０】
本明細書でさらに説明されるように、駆動ホイールが、車両を前後方向に推進するとともに、車両を操縦するように構成され得ることも理解され得る。駆動ホイールが車両１００に安定性を提供することがさらに理解され得る。特に、駆動ホイールは、ホイールと車両が移動され得る強磁性表面１１１との間に引張力を生じさせる強力な磁石を含み得、この構造的配置は、車両の傾斜に抵抗することを支援する。加えて、駆動ホイールは、比較的広い姿勢を有することができ、これは、長手方向軸１５０を中心とした転動または傾斜に抵抗することによって車両に安定性をさらに提供する。
【００３１】
図示されていないが、第１のシャーシ区分は、制御モジュールを含み得る。制御モジュールは、モータと、モータから駆動ホイール１１６に機械的動力を伝達するための駆動アセンブリと、電源（例えば、バッテリー）と、プロセッサを使用して、検知されたデータを処理する、記憶された命令を処理する、および／または遠隔コンピュータ／オペレータ（図示せず）から受信した制御命令／信号を処理することによって、車両の動作を制御し得るコントローラと、を含み得る。第１のシャーシ区分１１２はまた、操舵機構を含む他の動作部品をさらに含み得る。
【００３２】
駆動ホイール
図１Ｂは、図１Ａと同じ車両１００を図示し、車両１００を推進し操舵することができるように構成されている駆動ホイール１１６の構成要素を強調している。いくつかの実装形態では、駆動ホイール１１６は、磁束集中器として作用するように構成されている、２つの離間されたスチールヨーク、つまり、左ヨーク１１７および右ヨーク１１８を含む、磁気ホイールアセンブリを備え得る。磁気駆動ホイール１１６はまた、２つのヨーク間に延在する軸方向に磁化された円筒形ハブ１２０を含み得る。
【００３３】
加えて、必ずしも必要ではないが、ヨーク１１７および１１８は、好ましくは、２つのヨークを差動的に回転させることができ、したがって、車両１００の完全な操縦性を達成することができるように、独立して駆動されるように構成される。例えば、いくつかの実装形態では、磁化されたハブ１２０の非回転端と回転ヨークとの間に着座するアンギュラコンタクト軸受（図示せず）は、独立した回転を達成する１つの例示的な手段である。ニードルスラスト軸受を通常の玉軸受と組み合わせること（これも図示せず）などの、他の可能な構成が想到される。好ましくは、軸受座は、回転スチールヨークと磁化されたハブの隣接側面との間に可能な限り小さい空隙を有し、さらにハブの磁化された側面とスチールヨークのそれから空隙にわたって位置付けられる部分との間の重なりを最大化するように構成され、これは、磁気ホイールの結果的に生じる引張力を最大化するためである。
【００３４】
駆動ホイール１１６のヨークのうちの１つ以上が自由に回転することを可能にする構成は、表面１１１上の定位置で枢動するときに有用である。そのような配置は、駆動ホイールの車軸の中点（例えば、軸１５２と回転軸１５４との交点）ではなく、真の単一点（例えば、表面と左ヨークまたは右ヨークとの接触点、それぞれ、Ｐ０ＬおよびＰ０Ｒ）を中心とする回転を可能にする。この配置はまた、駆動ホイールが回転を介して摺動する際に、駆動ホイールが表面を損傷することを防止し得る。したがって、駆動ホイール１１６、したがって、ロボット車両１００は、例えば、限定されないが、周方向、長手方向、螺旋経路などを含む、表面１１１に沿った任意の数の方向に制御可能に操舵され得る。ヨークは、平坦なリム外形２２２を有するように示されているが、ヨークはまた、各ヨークが表面の曲率にかかわらず、ちょうど一点で表面に接触するように、湾曲したリム外形を有してもよい。いくつかの実装形態では、リムは、グリップを提供するために、ローレット加工および／またはテクスチャ加工もしくはコーティングを施され得る。そのような配置は、引張力および摩擦の整合性を改善することができ、さらに駆動機構の性能を改善し、枢動時の駆動ホイールの電力消費を低減し得る。
【００３５】
図２Ａ〜２Ｃは、本発明の１つ以上の実施形態による、例示的な駆動ホイールアセンブリの概念図である。簡略化のために、図２Ａ〜２Ｃは、背面（または正面）図から示されており、それらは、第１のシャーシ区分または安定化機構を図示していないという点で簡略化されている。本明細書でさらに説明されるように、図２Ａ〜２Ｃに図示される例示的な駆動ホイール構成間の主な違いは、ヨーク間に延在する軸方向に磁化されたハブの設計および構造に関する。
【００３６】
図２Ａは、磁気ホイールの分野の当業者によって理解されるように、軸方向に磁化された円筒形ハブ２２０Ａの基本構成を図示する。そのような構成では、円筒形ハブは、軸方向に磁化された磁石２２５を備え、これは、１つ以上のディスク、円筒、またはリング磁石を含み得る。磁石は、磁化方向が、示されているように、回転軸／横軸１５４と整列される磁石の軸に沿っているため、軸方向に磁化される。したがって、磁石の端面に位置する、磁石のＮ極およびＳ極は、それぞれ、左ヨーク２１７Ａの内面２４７および右ヨーク２１８Ａの内面２４８に隣接している。図２Ａに示されるように、ヨークは、磁束が、磁石２２５、その両端のヨークを通って連続的にループし、媒体（例えば、ヨークと接触している表面１１１）を通って戻る磁束ループ２３０Ａによって概して例示される経路をたどるように、磁場を集中させるように機能する。そのような構成は、磁気ホイールアセンブリと表面との間に比較的高い吸引力を提供する。
【００３７】
磁気ホイールを使用する用途では、それは、アクチュエータまたはセンサの配置のためにホイールの中央領域に利用可能な物理的空間を有することが望ましい場合があるが、空の空間を導入することは、磁性材料の除去に加えて、磁束線を空気または低透磁率を有する他の材料を通して流すことによる残りの磁性材料の磁束の破壊によって、ホイールの引張力を自然に低下させる、磁性材料の除去を必要とすることに留意されたい。図２Ｂは、円筒形ハブ（例えば、ハブ２２０Ｂ）が中央区分２４０を含む例示的な構成を例示しており、中央区分２４０は、左ヨーク２１７Ｂと右ヨーク２１８Ｂとの間の中点付近に開放空間を画定する。中央区分の左側と左ヨークとの間、および中央区分の右側と右ヨークとの間に配設された複数の軸方向に磁化された磁石２３５も示されている。上述のように、磁石は、１つ以上のディスク、円筒、またはリング形状の磁石であり得る。図２Ｂはまた、磁束ループ２３０Ｂによって概して例示される経路に沿ってたどり、乱れた磁場を例示し、磁束ループ２３０Ｂは、各々、磁化されたハブの半分、それぞれのヨークおよび媒体（例えば、ヨークと接触している表面）を通ってループする。上述のように、そのような構成は、磁気ホイールアセンブリと表面との間に比較的弱い吸引力を提供し得る。
【００３８】
本発明の１つ以上の実施形態によると、図２Ｃは、図１Ａに示される車両１００の軸方向に磁化された円筒形ハブ１２０の例示的な構成を例示する概念図である。示されるように、左ヨーク１１７と右ヨーク１１８との間で軸方向に延在し、それは、検査プローブ１３０を内部に収容するための開口チャンバを画定する中央ハウジング２５０を含む。顕著な態様によると、ハウジング２５０は、ハウジングの外壁によって画定される開放空間内に少なくとも部分的に検査プローブを収容し、同時に、好ましくは、ハブおよびヨークを通って連続的に延在する磁束線に沿った低透磁率領域も最小化するように具体的に構成されている。
【００３９】
より具体的には、１つ以上の実施形態では、円筒形ハブ１２０は、１つ以上のディスク、円筒、またはリング磁石の形態であり得る、複数の軸方向に磁化された磁石を含む。図２Ｃに示されるように、２つの磁石２６０Ｌ、２６０Ｒが提供されるが、より多いまたはより少ない磁石が使用されてもよい。磁石２６０Ｌは、ハウジング２５０の左側と左ヨーク１１７の内側表面２７７との間に配設されている。磁石２６０Ｒは、チャンバの右側と右ヨーク１１８の内側表面２７８との間に配設されている。上述のように、ヨークは、磁場を集中させるように機能する。加えて、ヨーク１１７および１１８が、好ましくは、独立して回転可能であり、一方、少なくともハウジング部分２５０が、好ましくは、回転しない（例えば、プローブ１３０を表面１１１に対して整合して位置付けられて保持するために）ため、ヨークは、ハブの１つ以上の部分とは独立して回転するように構成され得る。例えば、上述のように、ホイールの回転構成要素と隣接する静止構成要素との間の空隙（すなわち、距離）を最小化するように構成された軸受が、磁気ホイールの結果的に生じる引張力を最大化することを助け得る。
【００４０】
いくつかの実装形態では、ハウジング２５０は、磁石のうちの１つ以上と一体的に形成されてもよい。追加または代替として、ハウジングは、別個の構造であってもよい。ハウジングが別個の構造である場合、ハウジングの端は、結合されたハウジングおよび磁石が互いに対して移動しないように、隣接する磁石に固定的に連結され得る。追加または代替として、隣接する磁石（またはヨーク）は、静止ハウジングに対して回転するように構成されてもよい。代替の磁気ホイール構成が可能であり、例えば、ハウジングは、２つの磁石間に位置付けられるのではなく、ヨークのうちの１つ以上に隣接してもよい。そのような構成では、１つ以上の磁石は、別の場所、例えば、ヨークの反対側でヨークに連結され得る。
【００４１】
上述のように、ハウジング２５０は、磁束線に沿った低透磁率領域を最小化するように具体的に構成され得る。いくつかの実装形態では、これは、強磁性材料を使用してハウジングを構築することにより達成される。さらに、ハウジングによって画定される開口チャンバの特定の形状は、チャンバの飽和および磁束の漏れを回避するように構成され得る。したがって、図２Ｃに示されるように、磁石によって生成され、中央ハウジング２５０を通過し、ヨーク１１７および１１８によって表面１１１に集中する磁場は、磁束ループ２３０Ｃによって概して例示される経路をたどることができ、磁束ループ２３０Ｃは、磁化されたハブ１２０および各ヨークの長さを連続的に通り、媒体（例えば、ヨークと接触している表面１１１）を通る。図２Ａ〜２Ｃに例示される磁束線は、簡略化されており、単に基本的な例示目的のために示されていることを理解されたい。磁場が実際にどのように振る舞うかは、ハウジングおよび開口チャンバの寸法、磁石リングと対象表面との間の距離などを含む多くの変数に強く依存し得る。
【００４２】
図３Ａは、１つ以上の実施形態による、中央ハウジング２５０の例示的な構成の斜視図である。ハウジング２５０は、概して、軸１５４の方向に延在する細長い構造である。ハウジング２５０は、開口チャンバ２５５を画定するように形状決めされ、その中に１つ以上のアクチュエータおよび／またはセンサプローブ（例えば、プローブ１３０）を収容するように構成される。図３Ａに示される特定の構成では、ハウジング２５０は、好ましくは、検査表面に面する開口底部側、および対向する開口頂部側を有し、それにより、中空内部チャンバ２５５がハウジングの一部分を上下方向に完全に通って延在するしたがって、ハウジングは、左端壁３６６と右端壁３６８との間に延在する一対の対向する側壁、つまり、前壁３６２および後壁３６４によって画定され、それによって、開口チャンバ３５５を画定し得る。例示的なハウジング３５０は、頂部側および対向する底部側に提供された開口を有する、回転軸１５４に沿って延在する中空円筒様に形状決めされるが、ハウジングは、任意の数の異なる形状を有してもよいことを理解されたい。例えば、離間されたヨーク、中央ハウジング３５０を含む軸方向に磁化されたハブを有する例示的な駆動ホイール３１６の斜視図である図３Ｂに示されるように。示されるように、例えば、ハウジングは、開口底部側（図示せず）を有する細長い構造（例えば、中空円筒）の形態を有し得る。代替のハウジングサイズおよび形状が同様に使用され得る。
【００４３】
図３Ａに戻ると、ハウジング２５０は、その中に開口チャンバ内にプローブを収容するように構成され得るが、一方、依然として、磁束が流れて通るための高透磁率材料の単一連続経路を形成することによって、パイプ上のクローラの全体的な磁気引張力を強化する。好ましくは、ハウジングは、鉄材料などの高透磁率を有する材料を使用して構築される。ハウジングはまた、ハウジングの端と磁気駆動ホイールアセンブリの隣接するコンポーネント（例えば、ハウジングのそれぞれの端に隣接する磁石または磁束集中ヨーク）との間の低透磁率領域を最小化するように構成され得る  。上述のように、ハウジングの端と隣接する磁気ホイール構成要素との間の空隙距離を最小化することは、ハウジングの透磁率を改善し得る。磁場源（配置に応じてヨークまたは磁石自体）に面するハブの面積を増加させることはまた、ハブがそれを通してより多くの磁束を運ぶことを助け得る。したがって、隣接するホイール構成要素に面する十分な表面積を有する端壁を提供することはまた、ハブの磁化された側面とそこから空隙を挟んで位置付けられたスチールヨークの一部分との間の重なりを最大化することができ、それによって、ハブ１２０の磁気飽和点が上昇する。
【００４４】
さらに、端壁３６８および３６６の間に延在する１つ以上の側壁（例えば、壁３６４および３６２）のサイズ、形状、および厚さは、例えば、ハウジングを軸方向に磁化することを容易にする十分な厚さおよび形状を有することによって、ハウジング２５０の透磁率を改善するように画定され得る。いくつかの実施形態では、ハウジングの全体的な透磁率は、比較的低い透磁率の領域である開口チャンバ２５５の容積を最小化することによってさらに改善され得る。例えば、ハウジングの壁は、可能な限り小さいチャンバを提供するように構築され得るが、一方、依然として、動作中にプローブ１３０の所望の動きを可能にするために必要な要素を収容する。可能な限り、チャンバ内での非鉄材料の使用を回避することもまた、有益であり得る。
【００４５】
最終的に、図２Ｃおよび３Ａに示される円筒形ハブ１２０およびハウジング２５０の例示的な構成は、磁気ホイール１１６と表面１１１との間に比較的高い吸引力を提供し、一方、依然として、プローブ１３０を少なくとも部分的に内部に収容するために好適である中央チャンバを提供する。
【００４６】
図１Ａに例示され、本明細書でさらに説明される例示的なクローラ車両１００は、好ましくは、図２Ｃおよび３Ａに関連して示され説明される円筒形ハブ１２０およびハウジング２５０を含むが、代替のハブ構成、例えば、図２Ａおよび２Ｂならびに３Ｂに関連して示され説明されたハブ構成が利用されてもよいことに留意されたい。
【００４７】
安定化機構
ここで図１Ａを参照すると、安定化機構１１４は、第１のシャーシ区分１１２の前に提供された前方支持要素１４０（図示せず）と、第１のシャーシ区分の後ろに提供された後方支持要素１３８を含み得る（車両１００が矢印Ｄによって識別される方向に移動していると仮定する）。支持要素は、第１のシャーシ区分が駆動ホイール１１６の軸１５４を中心に前後にピッチし得る量を制限し、それによって、シャーシを表面に対して直立した、より好ましくは、正常位置に維持するように構成され得る。
【００４８】
いくつかの構成では、前後の支持要素は、例えば、車両１００の中央を通って延在する長手方向軸１５０と並んで、中央に置かれる。しかしながら、代替的に、前後の支持要素は、車両の長手方向中心線からオフセットされ得る。
【００４９】
支持要素は、例えば、限定されないが、受動的に転動するボールキャスタを含み得る。代替の支持要素構成、例えば、駆動ホイールの回転軸１５４に平行である固定回転軸を中心に回転するホイールが利用されてもよい。さらなる例として、支持要素は、表面１１１に沿って摺動するように構成された硬質の平滑なプラスチック片を含み得る。そのような場合、好ましくは、低摩擦係数を有する材料が、前方支持体の摺動を容易にし、表面の傷を防止することを助けるために使用され得る。加えて、磁石もまた、表面との接触を維持することを支援するために、例えば、各支持要素の後ろまたは周囲で支持要素とともに提供され得る。加えて、センサが、それぞれの支持要素とパイプとの間の接触を検出し、ロボットの望ましくない傾きを検出するために、前後の接触点に提供され得る。この情報は、例えば、オペレータに望ましくない傾きを警告するアラームをトリガするために、様々な目的でクローラによって使用され得る。
【００５０】
上述のように、支持要素は、好ましくは、第１のシャーシ区分１１２に対して移動可能である。例えば、図１Ａに示される例示的な構成では、安定化機構１１４は、逆「Ｕ」の形状を有するリンク構造１６２を含み得、第１および第２の支持要素１３８および１４０は、リンク構造の垂直に配向されたシャフトのそれぞれの端で接合される。加えて、リンク構造１６２は、支持要素がシャーシおよび／またはホイールに対して１つ以上の方向に移動することができるように、シャーシ１１２および／または駆動ホイール１１６に移動可能に連結され得る。例えば、図１Ａは、ハウジング２５０の前および後側に取り付けられる後方リニア軸受１６４および前方リニア軸受１６６（図示せず）を使用して円筒形ハブ１２０に摺動可能に装着される前後のシャフトを含むリンク構造１６２を示す。したがって、リンク構造のシャフトは、軸受を通して上下方向（例えば、軸１５２の方向）に直線的に摺動し、したがって、上下に表面１１１に対して前後の支持要素を移動させ得る。
【００５１】
安定化機構１１４によって提供される支持要素１３８および１４０の上下運動は、概して受動的であるが、運動は、支持要素を動作中に横断される表面と接触状態で維持するように、引張ばねなどを使用して付勢または支援され得る。例えば、限定されないが、図１Ａは、一端が円筒形ハブ１２０に、他端がリンク構造１６２に各々取り付けられる２つの引張ばね１７０を図示する。表面１１１上に置かれている駆動ホイール間に加えられるばね張力、および摺動リンク構造１６２は、動作中にリンク構造を表面に向かって効果的に引張することによって、第１の支持要素１３８および第２の支持要素１４０を表面１１１と接触状態に維持するように機能する。
【００５２】
安定化機構によって及ぼされる下向きの力が、駆動ホイールを横断される断面と接触状態に維持する磁力を上回らないように、安定化機構を構成することが好ましい場合がある。代替的に、さらなる態様では、強力な永久磁石が、支持要素１３８および１４０に近接して加えれてもよく、それにより、それらは、磁力に完全に起因して、または磁力とクローラシャーシから及ぼされる力との組み合わせによってのいずれかで、横断される表面と接触し続ける。いずれの場合でも、磁石が接触に必要な力の一部をオフセットする場合でさえ、クローラが表面から離れる可能性が低下することになる。
【００５３】
さらに、前後の支持要素上に安定化機構によって加えられるダウンフォースは、車両を安定に保つために表面に対して支持要素を維持することを支援するが、場合によっては、この下向きの力が打ち消され、それによって、支持要素の１つ以上を表面との接触から離れさせ得ることが理解され得る。例えば、表面上の障害物を横断する場合、前方支持要素１４０は、障害物と接触する場合があり、これは、安定化機構１１４の下向きの力が相殺されるまである程度の初期抵抗を与え、それによって、前方支持体を表面から一時的に離れさせ、車両を磁気ホイールの軸を中心に後ろに揺らし、したがって、前方支持体が障害を乗り越えることを可能にする。
【００５４】
図１Ａに示される実施形態では、揺れ止め支持要素が平行な直線方向に移動し、一緒に移動するように機械的に連結されることに留意されたい。追加または代替として、支持機構はまた、互いに対してある角度で前後の支持要素の運動を提供するように構成され得る。追加または代替として、前後の支持要素は、独立して移動するように構成され得る。さらに、支持要素は、ある程度の独立した運動および一定程度のリンクされた運動を有するように構成され得る。
【００５５】
前後の支持要素がシャーシ１１２および／または駆動ホイール１１６に対して同時に移動することを可能にする安定化機構の使用に加えて、安定化機構はまた、前後の支持要素が互いに対して移動することも可能にするように構成され得る。図４は、前方支持要素４３８（図示せず）および後方支持要素４４０を移動可能に支持する安定化機構４１４を含む車両４００の例示的な構成を図示する。特に、安定化機構は、各々が細長いＣ字形を有する、前向きリンク構造４６２および後向きリンク構造４６４を含む。後向き支持要素４３８および前向き支持要素４４０（図示せず）は、それぞれ、前向きおよび後向きのリンク構造の中点付近に装着される。前向きおよび後向きのリンク構造の端は、第１のシャーシ構造４１２の左側壁４８２および右側壁４８４に枢動可能に装着され得る。加えて、前後のリンク構造は、リンク構造が協調してそれぞれの枢動点を中心に枢動するように構成されるように、一緒に機械的に連結され得る。例えば、インターロック平歯車４６６および４６８は、それぞれ、シャーシ４１２に枢動可能に接合されるリンク構造４６２および４６４の端に連結され得る。相補的な平歯車を使用して連結される枢動リンク構造は、前後の支持要素が、それぞれ、矢印Ｐ１およびＰ２で示されるように、第１のシャーシ区分に対して上下方向であるが、わずかに湾曲した経路に沿って移動することを可能にする。したがって、運動は、シャーシに対する上下方向のみに限定されず、支持要素が互いにより近くまたはより遠くにも移動する湾曲した経路を含み得る。
【００５６】
安定化機構４１４を画定するリンク構造および枢動点の特定の幾何学的形状の結果として、前後の支持要素は、横断される表面の曲率が変化したとしても、前後の支持要素を表面１１１と接触状態に維持するために、第１のシャーシ区分１１２に対して円弧Ｐ１およびＰ２に沿って移動可能である。例えば、自己調整安定化機構は、車両４００が、広範囲の直径を有するパイプを任意の方向に横断することを可能にする。
【００５７】
安定化機構４１４によって提供される支持要素４３８および４４０の上下運動は、概して受動的であるが、運動は、１つ以上の引張ばねを使用して運動を付勢または支援され得る。例えば、限定されないが、図４は、前向きのリンク構造４６２および後向きのリンク構造４６４の間に延在する引張ばね４７０を図示する。２つのリンク構造間に加えられるばね張力は、動作中にリンク構造を互いに向かって効果的に引張することによって、前方支持要素４４０および後方支持要素４３８を表面１１１と接触状態に維持することを支援し得る。
【００５８】
上述のように、揺れ止め安定化要素を、それらがシャーシに対して、かつ任意選択的に互いに対して、対称に移動するように機械的に連結することは、力の不均衡に起因するクローラの望ましくない傾き／揺れを最小化し、安定化要素がパイプに接触することが提供される、表面上のクローラの曲率半径（例えば、パイプのサイズ）または配向および位置にかかわらず、湾曲した表面上でクローラの直立性を維持し得る。クローラの直立性を維持できます安定化要素がパイプに接触している場合、曲率半径（パイプのサイズなど）、または表面上のクローラの方向と位置に関係なく、曲面。
【００５９】
例示的な安定化機構は、非限定的な例として提供される。前後の安定化要素に下向きの力を提供するための他の安定化機構構成ならびに他のシステムおよび方法が、開示された実施形態の範囲から逸脱せずに、使用され得る。加えて、上述のばね様要素の代わりに、またはそれに加えて作用するリニアアクチュエータおよびモータなどのアクチュエータが、前後の支持要素を横断されている表面に対して押し下げるために利用され得る。
【００６０】
図１Ａに示される実施形態は、プローブとは独立して移動する揺れ止め支持要素を例示するが、代替的に、支持機構１１４が、プローブアセンブリに機械的にリンクされ、以下にさらに詳細に説明されるプローブの動きと支持要素の動きとの間の規定の関係を維持するように構成されてもよい。そのような構成は、車両１００の幾何学的形状および表面１１１の輪郭が、表面に対するプローブおよび／または車両の正規化された配向を達成するために、支持要素およびプローブが異なる速度で移動することを必要とし得る用途で有益であり得る。例示的な一構成では、カムが、安定化機構に連結され得、カムフォロワが、プローブに取り付けられ得る。さらに、カムの外形は、フォロワがプローブをパイプと接触状態に維持する規定の非線形関係に従って上下させるＤＣＰを駆動するように画定され得る。加えて、規定の非線形関係は、表面（例えば、パイプ）の曲率および／または表面上のデバイスの配向の関数であり得る。
【００６１】
プローブアセンブリ
上述のように、本発明の１つ以上の実施形態によると、磁化されたハブ１２０は、ハウジングおよびハブの長さにわたる磁束経路に対する最小限の乱れを伴って（すなわち、高透磁性）、チャンバ２５５内に検査プローブを収容するように構成されるハウジング２５０を含み得る。
【００６２】
図５は、図１Ａに示される車両１００の例示的なプローブアセンブリ１３０の拡大背面斜視図である。プローブアセンブリ１３０は、軸方向に磁化されたハブ１２０のハウジング２５０部分によって画定されるチャンバ２５５内に少なくとも部分的に配設される。示されるように、プローブアセンブリ１３０は、駆動ホイールの回転軸１５４に対して略平行に配向された中心車軸５３５を中心に回転するプローブホイール５３０を備え得る。したがって、検査されている表面に沿って転動し、センサ測定を行うように構成されている、プローブホイール５３０。プローブホイールは、任意のタイプのプローブ、例えば、乾式結合超音波ホイールプローブとすることができる。ただし、他の用途では、異なるタイプのホイール付きおよびホイールなしのセンサがプローブアセンブリに組み込まれ得ることを理解されたい。
【００６３】
さらに、プローブアセンブリは、好ましくは、シャーシ１１４に対して移動可能である。例えば、図５は、表面１１１に対して上下方向にチャンバ２５５内のプローブの位置の自己調整を提供するプローブキャリア５４０と称される垂直に配向されたばね式支持機構を例示する。上述のように、チャンバ２５５は、少なくとも開口底部（例えば、図示しないが、表面に面する側）を有し、それにより、プローブホイール５３０は、動作中に表面と接触して保持されるか、または表面に近づけられて保持され、横断および検査されている表面の輪郭に応じて上下に移動し得る。
【００６４】
より具体的には、プローブキャリア５４０は、２つの垂直シャフト５６０を含む。各シャフトは、一端付近でホイールプローブの車軸５３５の対応する端に接合される。加えて、シャフトは、シャーシ１１２に移動可能に各々連結される。例えば、図５は、それぞれのリニア軸受５４０を使用して、シャーシ１１２の上壁５１２に摺動可能に装着されたシャフトを示す。したがって、リニア軸受は、シャフトが上下方向にそこを通って摺動することを可能にする。
【００６５】
プローブキャリア５４０によって提供されるプローブアセンブリの上下運動は、概して受動的であるが、運動は、ばねなどを使用して付勢または支援され得る。例えば、限定されないが、図５は、それぞれのシャフト５６０の長さの周囲に各々配設され、かつシャーシ区分１１２とプローブアセンブリ１３０との間で圧縮される、ばね５７０を図示する。シャーシおよび直線的に摺動するシャフトを押すばね力は、動作中にプローブアセンブリを表面に向かって効果的に押し、プローブホイール５３０の高さを自動調整することによって、プローブホイール５３０を表面と接触状態に維持して、パイプの曲率および曲率の変化に適応する。
【００６６】
追加または代替として、表面に対してプローブホイール５３０を維持する力は、磁石、例えば、ホイール５３０の左側および右側に配設され、車軸５３５と同じ軸を中心に回転する、ローラホイール磁石を使用して提供され得る。
【００６７】
プローブアセンブリ１３０のこの態様に関して、ホイールプローブをクローラの中央（左右方向および前後方向の両方において）に配置することは、パイプに対するプローブの位置合わせに関する問題（「プローブの正規化」とも称される一般的な問題）が大幅に簡素化されることに留意されたい。プローブのこの配置は、正規化の問題を３自由度の課題から特定の１ＤｏＦ課題に基本的に軽減し、１ＤｏＦ課題は、克服するべき唯一の課題が、本明細書に説明される揺れ止め安定化機構によって対処されるシャーシの揺れ（前後の傾き）となる。
【００６８】
さらに、ホイールプローブをクローラの中心に配置することは、他のクローラで生じ得る（プローブが操舵前にパイプから持ち上げられない限り）、プローブホイール５３０の横の引きずりに関する問題を排除し得る。したがって、本明細書に開示される例示的なクローラ車両は、パイプからプローブを持ち上げることを必要とせずに（すなわち、操舵時にプローブを中心に単に枢動することによって）、任意の操縦を実行しながらプローブの読み取りを連続的に行うことができる。
【００６９】
例示的なハウジング、プローブアセンブリ１３０および自動調整プローブキャリア５４０は、非限定的な例として提供され、代替の調整可能な装着システムが、ホイールプローブを支持し、かつ１以上の自由度でプローブアセンブリの運動を提供するために使用され得る。さらなる例として、いくつかの実装形態では、スチールハウジングが、開口頂部を有しない開口底部を含むことができ、装着されたばね式プローブキャリアを中に嵌合させるように形状決めされた擬似角柱の垂直中空領域を有し、チャンバとプローブキャリアとの間の公差は、ハウジングを軸方向に通る磁束の不断の流れを容易にしながら、ハウジング内および開口部を通る、プローブの平滑な運動を可能にする。
【００７０】
例示的なＤＣＰプローブの実装に関して、乾式結合プローブが、完全な測定値を取得するためにその内部トランスデューサ構成要素が検査される表面に対して垂直であることを必要とするため、正常な接触が、横断される表面１１１と転動センサプローブホイール５３０との間で維持されることが好ましい。したがって、上述のように、本発明によると、プローブキャリア５４０によって提供される上／下運動および安定化機構は、表面に対するプローブの受動的正規化を提供する。
【００７１】
さらに、プローブアセンブリは、好ましくは、異なる表面曲率、およびパイプ上で螺旋状または長手方向に駆動するときに、曲面が、離間されたホイールヨーク間で這う（例えば、車両の近くで湾曲するか、または最上部を形成する）という事実を補償するために垂直形式で直線的に移動するように構成される。
【００７２】
安定化機能
例示的な車両１００の詳細、より具体的には、車両１００の正規化および安定化特性は、図１、２Ｃを引き続き参照して以下にさらに論じられる、図６〜７を参照してさらに理解され得る。
【００７３】
図６は、例示的なロボット車両１００の簡略化された概略モデルの側面図である。図６は、例示的な車両１００とパイプ表面との間の主な接触点間の幾何学的関係を例示する。図６は、パイプの有効断面６００の近似をさらに例示し、該断面は、ロボットがパイプの表面上を螺旋状に横断する際のロボットの中央平面に沿っている。簡略化のために、概略図は、次の構成要素のみを例示する。
●Ｐ０は、磁気駆動ホイール１１６（駆動ホイールの外周のみが示されている）と横断される表面３１１との間の接触点を表す。
●Ｐ１は、磁気駆動ホイール１１６の回転軸１５４を表す。
●Ｐ２は、前向き支持要素１４０と表面との間の接触点を表す。
●Ｐ３は、後向き支持要素１３８と表面との間の接触点を表す。
●θ１およびθ２は、前後の支持要素と車両の直交軸１５２との間の角度を相応して画定する。
【００７４】
図６に示されるように、パイプの有効断面は、楕円に対応する。さらに、半径「ｒ」のパイプについて、概略図では、パイプの楕円形断面が、２ｒの短軸長および２ｒ／Ｓｉｎ（θＳｔｅｅｒ）の長軸長で示されており、ｒは、パイプ直径を表し、θＳｔｅｅｒは、パイプの中心線に対するクローラの配向を表す。
【００７５】
θＳｔｅｅｒ＝π／２＋ｎπ（任意の整数ｎについて）が、楕円が円になる場合のパイプの周囲を周方向に走行するクローラに対応し、さらに、θＳｔｅｅｒ＝０が、楕円長軸が無限大の長さになる場合のパイプ上を長手方向（すなわち、縦方向）に走行するクローラを表すことに留意されたい。車両１００が、クローラの中心要素として主磁気ホイールアセンブリを含み、パイプとの２つの対称に配設された接触点（側面概略図では、両方ともＰ０によって表される）を提供することにも留意されたい。そのため、パイプとクローラの駆動ホイールとの接触点は、通常、図に示されるように楕円の短軸に沿って生じるべきであり、そこから外れるべきではない（ただし、θＳｔｅｅｒ＝０およびθＳｔｅｅｒ＝π／２は、特殊な場合であり、上記の記載が当てはまらない）。
【００７６】
図６に示されるように、磁気駆動ホイールと楕円との間の接触点は、楕円の長軸に沿って常に生じると仮定される。つまり、車両がパイプ上の一定ピッチの螺旋状経路をたどる際、接触点は、楕円の周囲に沿って移動せず、むしろ、クローラが移動する際のあらゆる点で、同一の楕円形断面が一定に生じる。これは、駆動ホイールが磁性を有し、それが、駆動ホイールを表面に対して効果的に正規化する表面との２つの対称に分離された接触点を有するように設計されている事実に起因する自然現象である。
【００７７】
上述のように、車両１００の安定化機構１１４に関して、Ｐ２およびＰ３は、対応する前向き揺れ止め支持要素１３８および後向き揺れ止め支持要素１４０とパイプとの間の接触点を表す。θ１およびθ２は、これらの支持要素とロボットの直交軸１５２との間の角度を相応して画定する。したがって、重力および車両を駆動するために加えられるトルクなどの変数が、Ｐ０、Ｐ２およびＰ３間の力の分布に影響を与え得、シャーシを前後のいずれかに揺らす傾向があり得ることが理解され得る。言い換えると、そのような力は、θ１≠θ２になるように働き得る。ただし、Ｐ２およびＰ３がパイプとの接触を維持し、かつクローラの中央平面および楕円の短軸に対して対称に配設されている限り、θ１は、θ２に等しいままであるはずであり、軸１５２がパイプ表面に対して垂直に維持される直立クローラ構成を概して表すことになる。
【００７８】
上述の原理は、同様に、揺れ止め支持要素が、駆動ホイールの軸に対して平行である軸を中心に枢動または回転する実装形態、例えば、図４に関して示され説明される例示的な車両４００に適用される。独立して上／下に移動し得る揺れ止め支持体が使用される場合、パイプ上のクローラの直立性（すなわち、軸１５４に対する前後の傾きがないこと）は、前後の支持要素間の相対的な高さの関数になる。
【００７９】
図１Ａおよび図４に関連して開示されているように、揺れ止め安定化機構の好ましい実施形態では、接触点Ｐ２およびＰ３は、クローラの中央平面上、言い換えると、図６に示す２次元概略図の平面上で生じ、Ｐ２およびＰ３は、楕円の短軸に対して対称に配設されている。それにもかかわらず、正規化および安定化機能は、前後の支持要素が、Ｐ２およびＰ３がクローラの中央平面（すなわち、直交軸１５２および長手方向軸１５０を通る平面）から外れてパイプに接触するように設計されるが、それらが中央平面に対して対称様式（すなわち、中央平面からその両側に等間隔）で配設されることが提供される場合でも、達成され得る。例えば、Ｐ２およびＰ３は、上述の対称性の制約が満たされている限り、駆動ホイールのそれぞれのヨークの近くに提供され得、ヨークは、車両の両側付近に提供される。
【００８０】
表面曲率および車両配向の計算
さらに、本発明の１つ以上の実施形態によると、車両１００は、直交軸１５４によって表される上／下方向のシャーシに対するプローブアセンブリ１３０の高さを測定するように構成された１つ以上のセンサを含み得る。さらに、車両制御コンピュータ（またはロボットと通信する外部コンピューティングデバイス）は、測定されたプローブの高さならびに車両の既知のサイズおよび形状（例えば、駆動ホイールヨークの既知の距離およびプローブに対する位置）を使用して、パイプ直径およびパイプ上の車両の配向を決定するように構成され得る。表面曲率およびデバイスの配向を計算するための例示的なシステムおよび方法が、本明細書、および本明細書にその全体が明らかにされるかのように参照により本明細書に組み込まれる、同時係属中かつ同一出願人による２０１４年１１月２５日出願のＧｏｎｚａｌｅｚらの米国特許第９，３６０，３１１号、発明の名称「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｄｅｖｉｃｅ」にさらに説明される。
【００８１】
例えば、制御コンピュータは、車両１００に特定の操縦、例えば、２つのヨークのうちの１つの接触点を中心に１８０度（またはそれを超える）操舵操縦を実施させることと、操縦中にセンサを使用して相対的なプローブ高さを測定することと、プローブの最高記録場所（θＳｔｅｅｒ＝π／２＋ｎπの長手方向の配向で生じる）を捕捉することと、ホイールヨークとプローブとの間の既知の距離に基づいて、記録された高さでホイールヨークおよびプローブと一致する円の半径を計算することと、によって検査されているパイプの半径を決定し得る。さらに、パイプの直径が既知である場合、同様の手法に従って、パイプの中心線に対するクローラの配向をリアルタイムで決定することができる。そのような用途では、プローブ高さ読み取り値が、好ましくは、配向を決定するために円の代わりに楕円に相関することになる。
【００８２】
さらなる態様では、パイプの直径を決定するための同じ技術が、円筒形容器または貯蔵タンクの直径を決定するために使用され得る。例えば、クローラ１００は、タンクの壁に配備されてもよく、その技術を、壁上の複数の場所で実施することができ、したがって、続く容積較正目的のためにタンクの直径の複数の測定値を決定することができる。この場合、センサチャンバは、タンクの壁までの距離を正確に測定するために、超音波検査プローブの代わりにレーザ距離計を備えてもよい。
【００８３】
同様に、揺れ止め支持要素の構成の構成（例えば、シャーシおよび互いに対する位置）を測定するセンサもまた、車両１００上に設置されてもよく、この情報は、パイプの半径または配向を数学的に計算するために使用される。支持要素の相対位置情報は、パイプサイズおよび車両配向を推定する補足的または代替的な方法であり得る。
【００８４】
さらなる態様では、クローラの部品が、陰極防食（ＣＰ）測定読み取り値を取得するためにプローブ要素として使用されてもよい。陰極防食測定は、通常、パイプの表面とパイプ自体のどこかに装着された基準電極との間で行われる単純な電圧測定を伴う。磁束集中ヨークが金属材料で作製されるため、それらは、パイプとの接触時にこれらの測定を行うように構成され得る。例えば、クローラホイールヨークは、パイプ表面上の電圧読み取り値を取得するために好適なセンサを備えてもよく、読み取り値は、導管コードによってパイプの基準電極に戻って参照され得る。追加または代替として、前方および／または後方の支持要素は、陰極防食測定を行うために好適なセンサを備えてもよい。加えて、クローラが水中で配備される実装形態では、参照が無線で生じてもよい。さらに、海中用途では、ＣＰ読み取り値は、パイプ表面と周囲の海水との間で測定される電圧として取得され得、したがって、クローラは、基準電極に直接電気的に接続されることを必要としない。
【００８５】
本発明の様々な組み合わせ、代替、および修正が当業者によって想到され得ることを理解されたい。本発明は、添付の特許請求の範囲内にあるそのような全ての代替、修正、および変形を包含することを意図している。
【００８６】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のためであり、本開示を限定することを意図していない。本明細書で使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈で別に明示していない限り、複数形も含むことを意図している。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」および／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」という用語は、本明細書で使用する際、述べた特徴、整数、ステップ、作業、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、作業、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことがさらに理解されるであろう。
【００８７】
また、本明細書に使用されている表現および専門用語は、説明目的のものであり、限定するものと見なされるべきではない。本明細書における「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、または「ｈａｖｉｎｇ（有する）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ（伴う）」、およびそれらの異形の使用は、それ以降に挙げられた項目、およびその均等物、ならびに追加項目を包含することを目的としている。
【００８８】
本発明は、その好ましい実施形態を参照して具体的に示され説明されてきたが、本発明の概念および範囲から逸脱せずに、形態および詳細の様々な変更がなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は、上述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と同等の意味および範囲内にある全ての変更は、その範囲内に包含されることになる。
【符号の説明】
【００８９】
１００  ・・・ロボット車両
１１１  ・・・表面
１１２  ・・・第１のシャーシ区分
１１４  ・・・安定化機構
１１６  ・・・磁気駆動ホイール
１１７  ・・・左ヨーク
１１８  ・・・右ヨーク
１２０  ・・・円筒形ハブ
１３８  ・・・後向き支持要素
１５０  ・・・長手方向軸
１５２  ・・・直交軸
１５４  ・・・駆動ホイールの回転軸
１６２  ・・・リンク構造
１６４  ・・・後方リニア軸受
１７０  ・・・引張ばね
【図１Ａ】
2020526449.tif 000003
【図１Ｂ】
2020526449.tif 000004
【図２Ａ】
2020526449.tif 000005
【図２Ｂ】
2020526449.tif 000006
【図２Ｃ】
2020526449.tif 000007
【図３Ａ】
2020526449.tif 000008
【図３Ｂ】
2020526449.tif 000009
【図４】
2020526449.tif 000010
【図５】
2020526449.tif 000011
【図６】
2020526449.tif 000012
【国際調査報告】
2020526449.tif 000013
2020526449.tif 000014
2020526449.tif 000015