JP2020528547A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本開示は、端部領域を有する、発電機、電気モータ、またはターボ機械などの機械の現場ギャップ検査のためのシステムおよび方法を提供する。ロボットクローラは、機械の環状ギャップをナビゲートするように構成される。視覚検査モジュールは、ロボットクローラに接続され、カメラを端部領域に延長して視覚検査データを収集するための延長部材を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、機械の検査に関し、より具体的には、発電機、電気モータ、またはターボ発電機を含むターボ機械のエアギャップなどの環状ギャップ空間に挿入されたロボットを使用する検査に関する。
発電機、電気モータ、またはターボ機械の視覚的、機械的、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、電磁コアの欠陥などについて、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。
発電機の現場検査は、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。
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現場検査が可能になる。クローラは、折り畳み位置でギャップに挿入され、スプリングリターン式の空気圧ラムによってエアギャップの幅まで拡張され得る。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。
米国特許出願公開第２０１４−００２２３７４号明細書
本開示の第１の態様は、現場ギャップ検査ロボットを使用する端部領域検査のためのシステムを提供する。ロボットクローラは、機械の環状ギャップ内をナビゲートするように構成される。視覚検査モジュールは、ロボットクローラに接続され、延長部材および少なくとも１つのカメラを含む。視覚ディスプレイは、ロボットクローラと通信し、少なくとも１つのカメラからの視覚検査データをユーザに表示するように構成される。
本開示の第２の態様は、現場ギャップ検査ロボットを使用する端部領域検査のための方法を提供する。発電機、電気モータ、またはターボ機械から選択される機械の第１の端部にある第１の端部部分は、取り外されて機械の環状ギャップへの入口ギャップを露出させる。ロボットクローラは、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。環状ギャップは、ロボットクローラによって、第１の端部の反対側の第２の端部にある機械の第２の端部部分に隣接するクローラ位置まで横断される。機械の第２の端部部分の視覚検査は、ロボットクローラに接続され、延長部材および少なくとも１つのカメラを含む視覚検査モジュールを使用して実施される。
本開示の第３の態様は、現場ギャップ検査で使用されるロボットクローラのための視覚検査モジュールを提供する。クローラインターフェースは、ロボットクローラへの取り外し可能な取り付けのために構成される。延長部材は、クローラインターフェースから延び、機械の環状ギャップに位置決めされたロボットクローラから延びるように構成される。少なくとも１つのカメラは、延長部材の遠位端部に配置され、機械の端部部分から視覚データを収集するように位置決め可能である。少なくとも１つの通信チャネルは、視覚検査モジュールへの制御信号を受容し、視覚データを視覚ディスプレイに提供するように構成される。
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。
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。
本開示の様々な実施形態による、現場ギャップ検査のための例示的なシステムの図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本開示の様々な実施形態による、例示的な端部領域視覚センサモジュールの上面斜視図である。 図９の端部領域視覚センサモジュールのコネクタアセンブリの拡大上面斜視図である。 図９の端部領域視覚センサモジュールの延長部材の拡大上面斜視図である。 本開示の様々な実施形態による、端部領域視覚センサモジュールと共に使用するための例示的なセンサヘッドアセンブリの拡大上面斜視図である。 機械の環状ギャップ内の端部領域視覚センサモジュールの例示的な展開の側面断面図である。
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。
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。
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。
図１を参照すると、現場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。
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、前部牽引モジュール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、前部牽引モジュール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。
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。
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。
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。
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。
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に挿入されている現場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現場検査を可能にする。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。
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。
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。
図５を参照すると、機械５００の環状ギャップ５２０にロボットクローラ５１０が示されており、ライン５３０は、環状ギャップ５２０を検査し、端部領域視覚検査モジュール（図示せず）を展開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から発電機の端部巻線領域などの閉鎖端部部分５２８に前方軸方向に移動する。例えば、閉鎖端部部分５２８は機械５００の駆動端部であり得、収集端部の入口ギャップ５２２から環状ギャップ５２０を通してアクセスすることにより、検査のために駆動端部を分解する必要をなくすことができる。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ５１０は、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。本明細書で説明されるように、端部領域視覚検査モジュールは、検査のためにロボットクローラ５１０から閉鎖端部部分５２８に延びてもよい。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と共に、軸方向を逆にして入口端部部分５２４で環状ギャップ５２０に戻り、かつ出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。ロボットクローラ５１０は、より複雑なナビゲーション経路をたどって他の検査または試験を行うことができ、閉鎖端部部分５２８に近接しているときに端部領域視覚検査モジュールを展開することができる。
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。
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。
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。
図９〜図１１を参照すると、視覚検査センサの別の構成が端部領域検査モジュール９００として示されている。端部領域検査モジュール９００は、ロボットクローラがあるいは達することができず、ロボットクローラにとって狭すぎる検査ギャップを通してアクセス可能な、および／またはロボットクローラの牽引モジュール（または任意の他の形態の移動様式）にとってアクセス不可能な閉塞端部領域など、領域の視覚検査を可能にすることができない機械のその領域に延びるように構成され得る。
端部領域検査モジュール９００は、端部領域検査モジュール９００をロボットクローラに取り外し可能に取り付けるために、装着インターフェース９１２を定義し、ファスナ９１４、９１６を収容するモジュールハウジング９１０を含むことができる。例えば、装着インターフェース９１２は、センサインターフェースを有する牽引モジュールを含む、モジュール装着フレームまたは以前に設置されたモジュールのセンサインターフェースなど、ロボットクローラのセンサインターフェースへの取り外し可能な取り付けのために構成され得る。いくつかの実施形態では、モジュールハウジング９１０は、電子機器、電源、通信チャネル、および／または端部領域検査モジュール９００の他の試験構成要素を支持および／またはインターフェースする試験構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、装着インターフェース９１２は、端部領域検査モジュール９００との間の制御および／またはデータ信号のための電力および／または通信チャネル用のコネクタ９１８、９２０を含み得る。いくつかの実施形態では、端部領域検査モジュール９００は、モジュールハウジング９１０の上または中に装着された固定カメラ９２２および光源９２４、９２６、９２８を含むことができる。
端部領域検査モジュール９００は、モジュールハウジング９１０に接続された延長部材９３０を含むことができる。例えば、延長部材９３０は、モジュールハウジング９１０への固定マウント９３２を有し、固定部分９３４、第１の入れ子式部分９３６、および固定部分９３４と第１の入れ子式部分９３６との間の摺動可能に位置決め可能なジョイント９３８を有する入れ子式部材を備えてもよい。いくつかの実施形態では、延長部材９３０は、第２の入れ子式部分９４０と、第１の入れ子式部分９３６と第２の入れ子式部分９４０との間に摺動可能に位置決め可能なジョイント９４２とを含み得る。図１１は、第１の入れ子式部分９３６と第２の入れ子式部分９４０の両方が延長された延長構成の延長部材９３０を示す。いくつかの実施形態では、摺動可能に位置決め可能なジョイント９３８、９４２は、機械の環状ギャップへの展開前に延長部材９３０の長さを調整することができる手動トルククランプなどのトルククランプを含むことができる。いくつかの実施形態では、延長部材９３０は、所望の長さへの調整を容易にするために、延長部材９３０の表面にマークされた長さの増分を含むことができる。いくつかの実施形態では、延長部材９３０は、第１の入れ子式部分９３６および第２の入れ子式部分９４０を通って延び、ロボットクローラまたは制御ユニットと通信してギャップ内のロボットクローラの動作中に延長部材９３０の長さを調整するアクチュエータ（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、摺動可能に位置決め可能なジョイント９３８、９４２はまた、第１の入れ子式部分９３６および第２の入れ子式部分９４０の位置決め可能な回転を含んでもよい。延長部材９３０はまた、モジュールハウジング９１０からの電力、制御、またはデータチャネルをセンサヘッドアセンブリ９７０に接続するための１つまたは複数のチャネル（図示せず）も含み得る。例えば、延長部材９３０は、延長部材９３０の長さにわたって延び、モジュールハウジング９１０からセンサヘッドアセンブリ９７０への１つまたは複数のワイヤまたは同様の接続を運ぶ、内部チューブまたはチェースなどの内部空間を含んでもよい。いくつかの実施形態では、延長部材９３０は、延長部材９３０の長さを調整するために延長部材９３０に組み立て、追加、または取り外し可能な所定の長さの複数の部材セクション（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、これらの追加部材セクションは、１つまたは複数の入れ子式部材と組み合わせて使用されてもよく、他では入れ子式構成の代わりに使用されてもよい。
延長部材９３０は、延長部材９３０の位置決めを支援する１つまたは複数の摺動可能な支持体を含み得る。例えば、延長部材９３０は、ブラケット９５２、９５４および可撓性部材９５６、９５８、９６０、９６２によって支持された横方向に隔置された対の摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０を含むことができる。摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０は、機械の１つまたは複数の磁気表面に取り付け力を提供するように構成された磁気コアと、磁気表面に沿って移動するように構成された非粘着パッド表面を組み合わせることができる。摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０は、ロボットクローラ、入れ子式部材、または別の位置決め要素の原動力の下で機械の表面上で摺動可能であり、そこから着脱可能であり得る。摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０は、可撓性部材９５６、９５８、９６０、９６２によって延長部材９３０から横方向に隔置され得る。可撓性部材９５６、９５８、９６０、９６２は、摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０をほぼ平坦な構成に保ちながら、それらが固着する環状ギャップ内の表面の曲率に向かって屈曲し、曲率に一致することを可能にし得る。例えば、可撓性部材９５６、９５８、９６０、９６２は、延長部材９３０から横方向に摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０を支持するのに十分剛性でありながら、摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０の磁力下で隣接する表面に向かって湾曲する１〜５インチの屈曲を提供し得る。一実施形態では、一対の摺動可能な磁気パッド９４４、９４６は、ブラケット９５２によって固定部分９３２に取り付けられてもよく、もう一対の摺動可能な磁気パッド９４８、９５０は、ブラケット９５４によって第１の入れ子式部分９３６に取り付けられてもよい。この例では４つのパッドを有する構成を示しているが、任意の数のパッドを有する他の構成も実現可能であり得ることに留意されたい。摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０の係合は、延長部材９３０の偏向を制限し、延長部材９３０のセンサの展開および使用中の振動を最小限に抑えることができる。いくつかの実施形態では、可撓性部材９５６、９５８、９６０、９６２は、摺動可能な磁気パッド９４４、９４６、９４８、９５０が摺動可能に係合することを意図されている表面の曲率に一致した固定幾何学的形状を有する剛性部材に置き換えられてもよい。
延長部材９３０は、延長部材９３０の遠位端部でセンサヘッドアセンブリ９７０に接続し、支持することができる。例示的な端部領域検査モジュール９００はカメラを組み込んだ視覚検査センサモジュールに関して説明されているが、機械の到達困難な領域における他の検査または試験のために他の検査または試験モジュールを延長部材９３０と共に使用することができる。いくつかの実施形態では、センサヘッドアセンブリ９７０は、デジタルビデオカメラなどのカメラ９７４を有するセンサハウジング９７２と、拡散器を有するＬＥＤなどの光源９７６とを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサハウジング９７２は、障害物を通してセンサヘッドアセンブリ９７０を案内するのを支援するためのテーパ状端部９７３を含み得る。センサヘッドアセンブリ９７０は、電子機器モジュール９７８と、モータモジュール９８０とをさらに含むことができる。例えば、電子機器モジュール９７８は、カメラ９７４によって収集された視覚データを処理し、その視覚データを有線または無線ビデオストリーミングなどによってロボットクローラまたは制御ユニットに通信するための電子機器を含むことができ、モータモジュール９８０は、検査プロトコル中に回転ハウジング９７２、カメラ９７４、および光源９７６を制御可能に移動させるためのモータ、位置指標、および制御インターフェースを提供し得る。例えば、回転カメラ構成は、検査プロトコル中に延長部材９３０の軸の周りをパンすることを可能にし得る。
図１２を参照すると、延長部材９３０（図９〜図１１）と同様の延長部材９８４に動作可能に取り付けられたセンサヘッドアセンブリ９８２の別の例示的な構成が示されている。センサヘッドアセンブリ９８２は、デジタルビデオカメラなどのカメラ９８８を有するセンサハウジング９８６と、拡散器を有するＬＥＤなどの光源９９０とを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサハウジング９８６は、固定カメラ配向を含んでもよい。センサハウジング９８６は、障害物を通してセンサヘッドアセンブリ９８２を案内するのを支援するためのテーパ状端部９９２を含み得る。センサヘッドアセンブリ９８２は、電子機器モジュール９９４をさらに含むことができる。例えば、電子機器モジュール９９４は、カメラ９８８によって収集された視覚データを処理し、その視覚データを有線または無線ビデオストリーミングなどによってロボットクローラまたは制御ユニットに通信するための電子機器を含むことができる。センサヘッドアセンブリ９８２は、前方シールド９９６と、後方シールド９９８とを含むことができる。例えば、前方シールド９９６および後方シールド９９８は各々、電子機器モジュール９９４の幅に向かってテーパ状になり、障害物を偏向させ、前方と後方の進行方向の両方で障害物を通してヘッドアセンブリを案内するのを支援し得る。
図１３を参照すると、様々な実施形態による機械的位置決めモジュール２１００が示されている。機械的位置決めモジュール２１００を使用して、センサモジュールをギャップ内で、ロボットクローラのクローラ位置に対して位置決めすることができる。例えば、機械的位置決めモジュールは、センサインターフェース（および取り付けられたセンサモジュール）を、ギャップを定義する機械表面の間の所望の高さに移動させるための１つまたは複数の位置決め可能なジョイントを含んでもよい。機械的位置決めモジュール２１００は、第１の表面２１０４と第２の表面２１０６との間のギャップ２１０２に示されており、ロボットクローラ２１１０に取り付けられ、センサインターフェースハウジング２１４０を位置決めしてリップ２１０８をクリアする。いくつかの実施形態では、機械的位置決めモジュール２１００は、ロボットクローラ２１１０のセンサインターフェースに接続する装着インターフェースハウジング２１２０と、一端で装着インターフェースハウジング２１２０に接続された機械的位置決めアセンブリ２１３０と、機械的位置決めアセンブリ２１３０の他端に接続されたセンサインターフェースハウジング２１４０とを含む。例えば、装着インターフェースハウジング２１２０は、センサモジュールについて上述したものと同様の装着インターフェースを含み、ロボットクローラ２１１０の１つまたは複数のセンサインターフェースと互換性があり得る。装着インターフェースハウジング２１２０は、制御信号を受容し、機械的位置決めアセンブリ２１３０の位置を制御するためのモータおよび他の構成要素を含み得る。機械的位置決めアセンブリ２１３０は、ロボットクローラ２１１０のベースに平行な平面上に維持しながらセンサインターフェースハウジング２１４０を上下させることが可能な平行リフトなど、所望の位置決め動作を実施するための様々な位置決め可能なジョイント、部材、およびアクチュエータを含み得る。センサインターフェースハウジング２１４０は、センサモジュールを受容し、位置決めし、かつ接続するための上述したものと同様のセンサインターフェースを提供することができる。いくつかの実施形態では、センサインターフェースハウジング２１４０は、位置決めアセンブリを有する統合センサモジュール用のセンサハウジングに置き換えられてもよい。
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。
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。
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、「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、「ロボットのための全方向性牽引モジュール」と題された米国特許出願第１５／６５２，８５９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。
１００ システム
１１０ ロボットクローラ
１１２ 拡張可能な本体
１１４ 前部牽引モジュール
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 現場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
５００ 機械
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
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
９００ 端部領域検査モジュール
９１０ モジュールハウジング
９１２ 装着インターフェース
９１４ ファスナ
９１６ ファスナ
９１８ コネクタ
９２０ コネクタ
９２２ 固定カメラ
９２４ 光源
９２６ 光源
９２８ 光源
９３０ 延長部材
９３２ 固定マウント、固定部分
９３４ 固定部分
９３６ 第１の入れ子式部分
９３８ 位置決め可能なジョイント
９４０ 第２の入れ子式部分
９４２ 位置決め可能なジョイント
９４４ 摺動可能な磁気パッド
９４６ 摺動可能な磁気パッド
９４８ 摺動可能な磁気パッド
９５０ 摺動可能な磁気パッド
９５２ ブラケット
９５４ ブラケット
９５６ 可撓性部材
９５８ 可撓性部材
９６０ 可撓性部材
９６２ 可撓性部材
９７０ センサヘッドアセンブリ
９７２ センサハウジング、回転ハウジング
９７３ テーパ状端部
９７４ カメラ
９７６ 光源
９７８ 電子機器モジュール
９８０ モータモジュール
９８２ センサヘッドアセンブリ
９８４ 延長部材
９８６ センサハウジング
９８８ カメラ
９９０ 光源
９９２ テーパ状端部
９９４ 電子機器モジュール
９９６ 前方シールド
９９８ 後方シールド
２１００ 機械的位置決めモジュール
２１０２ 環状ギャップ、入口ギャップ
２１０４ 第１の表面
２１０６ 第２の表面
２１０８ リップ
２１１０ ロボットクローラ
２１２０ 装着インターフェースハウジング
２１３０ 機械的位置決めアセンブリ
２１４０ センサインターフェースハウジング

Claims (18)

  1. 複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）を使用して機械（２２０、５００、５０２）の環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）内をナビゲートするように構成されたロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）と、
    前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）に接続され、延長部材（２３０、９３０、９８４）および前記延長部材（２３０、９３０、９８４）の遠位端部にある少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）を含む視覚検査モジュール（１７８）であって、前記少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）は、前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）を越えて横方向に位置決めされる視覚検査モジュール（１７８）と、
    前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）と通信し、前記少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）からの視覚検査データを表示するように構成された視覚ディスプレイと
    を備える、システム（１００）。
  2. 前記機械（２２０、５００、５０２）は、前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）にアクセス不可能な端部領域を含み、前記延長部材（２３０、９３０、９８４）は、前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）のクローラ位置から前記端部領域に延びるように構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
  3. 前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）は、センサインターフェース（６７０、６８４）を含み、前記視覚検査モジュール（１７８）は、前記センサインターフェース（６７０、６８４）で前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）への固定接続（１４６）を有し、前記視覚検査モジュール（１７８）は、前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）に対して前記延長部材（２３０、９３０、９８４）を整列させる少なくとも１つの位置決め可能なジョイント（９３８、９４２）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１００）。
  4. 前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）は、前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）内で軸方向および半径方向に前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）を位置決めするように構成された複数の多方向牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）を含み、前記少なくとも１つの位置決め可能なジョイント（９３８、９４２）は、対向する表面（２３４、２３６）間の所望の高さで前記延長部材（２３０、９３０、９８４）を位置決めする平行リフトである、請求項３に記載のシステム（１００）。
  5. 前記延長部材（２３０、９３０、９８４）は、前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）から視覚検査場所までの延長長さを調整するように構成された入れ子式部分（９３６、９４０）を含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
  6. 前記視覚検査モジュール（１７８）は、前記機械（２２０、５００、５０２）の表面と係合し、前記延長部材（２３０、９３０、９８４）を位置決めするように構成された少なくとも１つの磁気摺動パッドをさらに含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
  7. 前記機械（２２０、５００、５０２）は、前記複数の多方向牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）にアクセス不可能な端部領域を含み、前記延長部材（２３０、９３０、９８４）は、前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）のクローラ位置から前記端部領域に延びるように構成され、前記少なくとも１つの磁気摺動パッドは、前記端部領域内の表面と係合するために前記延長部材（２３０、９３０、９８４）から横方向に延びる複数の磁気摺動パッドを含む、請求項６に記載のシステム（１００）。
    前記少なくとも１つの磁気摺動パッドは、前記延長部材（２３０、９３０、９８４）から横方向に延びる可撓性部材（２３０）によって支持される、請求項６に記載のシステム（１００）。
    前記視覚検査モジュール（１７８）は、前記少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）を所望の位置に制御可能に回転させる前記視覚ディスプレイと通信する電動位置コントローラをさらに含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
  8. 前記視覚検査モジュール（１７８）は、少なくとも１つの光源（９２４、９２６、９２８、９７６、９９０）をさらに含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
  9. 前記機械（２２０、５００、５０２）は、発電機、電気モータ、またはターボ機械から選択され、前記機械（２２０、５００、５０２）の第１の端部が前記機械（２２０、５００、５０２）から取り外されるときにアクセス可能な入口ギャップ（２２２、５２２、２１０２）と、前記第１の端部の反対側の前記機械（２２０、５００、５０２）の第２の端部の端部領域とを含み、前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）は、前記入口ギャップ（２２２、５２２、２１０２）を通して前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）に挿入され、前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）を前記第２の端部に隣接するクローラ位置にナビゲートするように構成され、前記延長部材（２３０、９３０、９８４）は、前記少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）を使用して前記端部領域を検査するために、前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）の前記クローラ位置から前記端部領域に延びるように構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
  10. 機械（２２０、５００、５０２）の第１の端部にある第１の端部部分を取り外して前記機械（２２０、５００、５０２）の環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）への入口ギャップ（２２２、５２２、２１０２）を露出させることであって、前記機械（２２０、５００、５０２）は、発電機、電気モータ、またはターボ機械から選択されることと、
    ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）を前記入口ギャップ（２２２、５２２、２１０２）を通して前記機械（２２０、５００、５０２）の前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）に挿入することと、
    前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）を、前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）によって、前記前記第１の端部の反対側の第２の端部にある前記機械（２２０、５００、５０２）の第２の端部部分に隣接するクローラ位置まで横断させることと、
    前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）に接続され、延長部材（２３０、９３０、９８４）および少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）を含む視覚検査モジュール（１７８）を使用して、前記機械（２２０、５００、５０２）の前記第２の端部部分の視覚検査を実施することと
    を含む、方法。
  11. 前記第２の端部領域は、前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）の複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）にアクセス不可能な機械（２２０、５００、５０２）の駆動端部であり、前記延長部材（２３０、９３０、９８４）は、前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）の前記クローラ位置から前記第２の端部領域に延びるように構成され、前記横断させることは、前記視覚検査モジュール（１７８）が前記機械（２２０、５００、５０２）の前記駆動端部内に入るまで、前記環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）を通して軸方向に前記複数の牽引モジュール（１１４、１１６、１１８、２４０、２４２、２４４、６６０、６６２、６６４）を駆動することを含む、請求項１２に記載の方法。
  12. 前記視覚検査モジュール（１７８）は、前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）に対して前記延長部材（２３０、９３０、９８４）を整列させるための少なくとも１つの位置決め可能なジョイント（９３８、９４２）をさらに備え、前記方法は、前記少なくとも１つの位置決め可能なジョイント（９３８、９４２）を使用して前記第２の端部領域を検査するために前記少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）を位置決めすることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  13. 前記延長部材（２３０、９３０、９８４）は、入れ子式部分（９３６、９４０）を含み、前記方法は、前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）から視覚検査場所までの前記延長部材（２３０、９３０、９８４）の延長長さを調整することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記視覚検査モジュール（１７８）は、少なくとも１つの磁気摺動パッドをさらに含み、前記方法は、前記機械（２２０、５００、５０２）の第２の端部領域表面を前記少なくとも１つの磁気摺動パッドと係合させ、前記第２の端部領域表面に沿って前記少なくとも１つの磁気摺動パッドを摺動させることによって前記少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）を位置決めすることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  15. 前記視覚検査モジュール（１７８）は、電動位置コントローラをさらに含み、前記視覚検査を実施することは、前記少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）を複数の所望の位置に制御可能に回転させることを含む、請求項１２に記載の方法。
  16. ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）のための視覚検査モジュール（１７８）であって、
    前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）への取り外し可能な取り付けのために構成されたクローラインターフェースと、
    前記クローラインターフェースから延び、機械（２２０、５００、５０２）の環状ギャップ（２２０、５２０、２１０２）に位置決めされた前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）から前記ロボットクローラ（１１０、２１０、５１０、６００、２１１０）にアクセス不可能な前記機械（２２０、５００、５０２）の端部部分まで延びるように構成された延長部材（２３０、９３０、９８４）と、
    前記延長部材（２３０、９３０、９８４）の遠位端部に配置され、前記機械（２２０、５００、５０２）の前記端部部分から視覚データを収集するように位置決め可能な少なくとも１つのカメラ（９２２、９７４、９８８）と、
    前記視覚検査モジュール（１７８）から制御信号を受容し、視覚データを視覚ディスプレイに提供するように構成された少なくとも１つの通信チャネルと
    を備える、視覚検査モジュール（１７８）。
  17. 前記延長部材（２３０、９３０、９８４）に接続され、前記機械（２２０、５００、５０２）の表面と係合して前記延長部材（２３０、９３０、９８４）を位置決めするように構成された少なくとも１つの磁気摺動パッドをさらに備える、請求項１８に記載の視覚検査モジュール（１７８）。
  18. 収集された視覚データを処理し、前記少なくとも１つの通信チャネルを通して視覚データを送信するための、前記延長部材（２３０、９３０、９８４）の前記遠位端部に近接する電子機器モジュールをさらに備える、請求項１８に記載の視覚検査モジュール（１７８）。
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