CN113120841B - 用于交通工具加燃料和充电的机械系统和方法 - Google Patents

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克里斯托弗·大卫·博伊斯
彼得·约翰·尼斯贝特
杰森·拉尔夫·戈登·柯尔
特雷弗·欧文·霍克
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Abstract

一种机械系统，该机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，该机械系统包括：机械臂，具有多个顺序排列的铰接连杆和至少一组操作缆绳，至少一组操作缆绳从臂的近端延伸以终止于控制连杆，用于控制该连杆的位置，每个缆绳都具有路径，路径包括在每个连续的更近端的连杆中用于紧密地接收缆绳的通道；柔性导管，与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统引导机械臂，以使交通工具连接器与输送连接器接合，并且在交通工具连接器与输送连接器接合时，控制系统将机械臂放松到约束不足的状态。

Description

用于交通工具加燃料和充电的机械系统和方法
技术领域
本主题大体上涉及用于交通工具加燃料和充电的机械系统和方法。更具体地，本主题涉及一种用于以自主方式给交通工具加燃料或充电的机械系统。
背景技术
当今使用的许多交通工具以存储在交通工具上的例如化石燃料或电荷的有限能量源操作。因此，这些交通工具需要定期补给其存储的燃料或电荷供应。
补给通常需要将交通工具停在燃料或电流源附近持续预定时间量，以足以补给交通工具的能量源。补给通常还需要在交通工具内或交通工具上的容器与能够向交通工具输送燃料或电流的导管之间建立连接。这通常是需要人工干预并且对交通工具和可用的补给装备都有些熟悉的手动过程。
补给操作会引起某些危险，例如流体或电弧的连通性损失和泄漏，加燃料或充电装备的不正确选择，以及交通工具在补给期间的意外移动。
因此，仍然需要给交通工具加燃料和充电的改进的系统和方法，其能够实现增强的安全性，可靠性和易用性。
发明内容
在一个方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂，机械臂具有多个顺序排列的铰接连杆和至少一组操作缆绳，至少一组操作缆绳从臂的近端延伸以终止于控制连杆，用于控制该连杆的位置，每个缆绳都具有路径，路径包括在每个连续的更近端的连杆中用于紧密地接收缆绳的通道；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统引导机械臂，以使交通工具连接器与输送连接器接合，并且在交通工具连接器与输送连接器接合时，控制系统将机械臂放松到约束不足的状态。
在另一个方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，输送连接器具有多个连接构造，多个连接构造能够响应于关于交通工具连接器的信息而被选择。
在另一个方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具充电，机械系统包括：机械臂；柔性缆绳，柔性缆绳与机械臂可操作地连接，用于向交通工具输送电流，缆绳在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具输送流体，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂、缆绳和导管；其中，控制系统激活柔性导管，以向交通工具输送流体，从而控制电池温度，同时柔性缆绳向交通工具输送电流。
在又一个方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统包括用于检测交通工具的移动的传感器；并且其中，控制系统引导机械臂，以使输送连接器与交通工具连接器接合，并且在检测到交通工具的移动超过预定阈值时，控制系统启动动作以防止损坏交通工具或机械系统。
在另一个方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统能够响应于有关交通工具的信息来选择适当的源。
在另一个方面，一种机械系统，用于给具有第一交通工具连接器和第二交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；第一柔性导管，第一柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送燃料或电流，第一柔性导管在第一端连接到第一源并且在第二端连接到第一输送连接器；第二柔性导管，第二柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具输送辅助流体，第二柔性导管在第一端连接到第二源并且在第二端连接到第二输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂、第一导管和第二导管；其中，控制系统激活第一柔性导管以向交通工具输送燃料或电流，并且激活第二柔性导管以向交通工具输送辅助流体。
在又一个方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统包括用于检测输送连接器与交通工具连接器之间的连接故障的传感器；并且其中，控制系统引导机械臂，以使输送连接器与交通工具连接器接合，并且在检测到连接故障时，控制系统启动动作以防止危险。
在进一步方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统包括用于识别交通工具并确定交通工具是否被授权使用机械系统的传感器。
在又进一步方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统包括用于检测交通工具相对于机械系统的位置的传感器；并且其中，控制系统向交通工具或交通工具操作者提供指令，以正确定位交通工具，用于加燃料或充电。
在还进一步方面，一种机械系统，用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，机械系统包括：机械臂；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统包括通信设备，以在机械系统可用时向潜在用户发出信号。
在又进一步方面，一种机械系统，与用于给具有交通工具连接器的第二交通工具加燃料或充电的第一交通工具相关联，机械系统包括：机械臂，机械臂被安装到第一交通工具，机械臂具有多个顺序排列的铰接连杆和至少一组操作缆绳，至少一组操作缆绳从臂的近端延伸以终止于控制连杆，用于控制该连杆的位置，每个缆绳都具有路径，路径包括在每个连续的更近端的连杆中用于紧密地接收缆绳的通道；柔性导管，柔性导管与机械臂可操作地连接，用于向第二交通工具分别输送流体或电流，导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，控制系统用于操作机械臂和软管或缆绳；其中，控制系统引导机械臂，以使交通工具连接器与输送连接器接合，并且在交通工具连接器与输送连接器接合时，控制系统将机械臂放松到约束不足的状态。
参考以下描述和所附权利要求书，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中，针对本领域普通技术人员，阐述了本发明包括其最佳模式的完整且能够实现的公开，其中：
图1是根据本公开的一方面的用于给交通工具加燃料或充电的机械系统的示例性实施例的立体图。
图2是连接到交通工具的图1的示例性机械系统的平面图。
图3是适合于与用于给本文所述的交通工具加燃料或充电的机械系统一起使用的各种类型的交通工具的示例性图示。
图4是用于给本文所述的第二交通工具加燃料或充电的安装在交通工具上的机械系统的示例性图示。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，本发明的实施例的一个或多个实例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相同或类似的标记已用于指代本发明的相同或相似的零件。
提供以下描述以使本领域技术人员能够获得和使用预期用于实现本发明的所描述的实施例。然而，对于本领域技术人员而言，各种修改、等同物、变化和替代将保持显而易见。任何和所有这样的修改、变化，等同物和替代旨在落入本发明的精神和范围内。
所有方向参考(例如，径向、轴向、近端、远端、上部、下部、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上、下、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游，向前，向后等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本发明，而不是对本发明的位置、方位或用途产生限制。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动。这样，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此成固定关系。示例性附图仅出于图示的目的，并且所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。
如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件区别于另一个部件，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，以及“下游”是指流体向其流动的方向。
除非本文另有规定，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等指的是两者直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征来间接联接、固定或附接。
除非上下文另有明确指出，否则单数形式“一”，“一种”和“该”包括复数引用。
如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言用于修改可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指的是在10％的范围内。
在这里以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。
参考下面讨论的示例性实施例，更全面地说明本发明的各个方面。应当理解的是，通常，一个实施例的特征也可以与另一个实施例的特征结合使用，并且这些实施例并不旨在限制本发明的范围。
图1是根据本公开的一方面的用于给交通工具加燃料或充电的机械系统10的示例性实施例的立体图。在图1所示的实施例中，机械系统10包括安装位置12，安装位置12在描绘的环境中采用地基基础的形式。其他安装位置，例如壁，也是适合的。机械系统10进一步包括具有第一端20和第二端22的机械臂14。机械臂14的第二端包括输送连接器18，并且机械系统10可以包括与控制系统32相关联的一个或多个传感器16，其目的将在下面描述。支撑基架24从安装位置12向上延伸以支撑机械臂14。在图1所示的实施例中，支撑基架24是伸缩式的，并且包括伸缩接头30，使得支撑基架能够以受控的速度将长度改变为两个长度极限值之间的任意值，这对于能够实现正确的加燃料或充电连接可能是必需的。
机械臂14与柔性导管相关联或包含柔性导管，柔性导管与机械臂14可操作地连接，用于将诸如燃料的流体或电流输送至交通工具。流体可以采取多种形式，包括气体或液体，并且气态或液体形式的普通燃料将包括汽油、柴油、煤油、喷气燃料、天然气、丙烷、氢气等。电流可以是具有适当的安培数和电压的交流或直流电。
机械臂14可以采用多种形式。但是，由于诸如下文所述的原因，一种称为“蛇臂机器人”的机器人对于在机械系统10中的使用可能是特别有利的。
蛇臂机器人包括：工作头，该工作头适于携带工具或检查元件以在现场进行工作或检查；用于工作头的支撑臂，该臂适于到达现场以将工作头定位在期望的操作位置；操作装置，该操作装置用于工作头的操作控制；以及控制装置，该控制装置用于控制臂的姿态和定位，其中支撑臂包括具有多个连杆的至少一个分段，每个连杆相对于其相邻连杆铰接；以及用于控制该分段相对于基准的位置和/或姿态的装置，从而使臂能够跟随并适应预定路径或形状。
这种类型的机械臂通常被称为“蛇形臂”，因为它们具有沿其自身长度纵向前进，从而使它们能够遵循蛇形路径的能力。这样做的优点是，在进入工作地点受到严格限制的情况下，可以使用这种类型的臂。但是，蛇臂机器人还能够以除了沿路径纵向前进以外的其他模式移动，例如，通过改变臂的姿势和位置而无需移动基座，以使臂沿预定路径移动。在某些情况下，臂可以通过两个形状的插值(interpolation)而在两个路径之间移动。蛇臂机器人还有其他移动方案。
一种类型的蛇臂机器人的控制装置包括多个筋腱(tendon)，例如绳索，或更具体地，钢丝绳或缆绳，每个绳索在绳索的一端连接在臂的多个连杆内的一点上，并连接到能够在绳索的另一端施加力和位移的致动器。
这种由绳索控制的臂的已知特性是，它们可以适于能够通过控制臂中一个或多个绳索中的张力或通过控制臂内的其他元件或弹簧元件的刚度来控制臂的刚度。
在这种类型的臂的其他实施例中，提供了弹簧装置，当绳索松弛时，弹簧装置使臂偏向一种形状，通常是笔直的形状。弹簧装置可以采用穿过臂的弹性构件，或者在臂内或不存在臂的螺旋弹簧构件，或者在相邻连杆或分段之间施加扭转、压缩或张力的一个或多个弹簧，或者在其内控制压力以控制腔室的刚度的臂内的可充气腔室的形式。
在这种蛇臂的特定实施例中，可以精确地控制每个分段中的连杆的铰接，以使得该臂能够遵循曲折路径，以将作业工具引导至例如机器或人体内的受限进入路径中。
在一个方面，铰接可以是简单的球窝接头，该球窝接头将允许分段相对于彼此弯曲。铰接可以并入用于将一个连杆相对于另一个连杆固定的装置。在替代实施例中，可以省去该固定特征，并且可以通过弹簧装置和/或通过张紧装置将连杆保持在分段结构内。
沿着弹簧装置的长度的相邻连杆的附接点的间隔和弹簧装置的刚度将明显影响成品臂的柔性。
通过采用具有受控刚度的弹簧装置，可以赋予分段可变的张力或压缩特性。
在典型的实施例中，可以提供三个线材用于控制每个分段。每个线材都附接到致动器，并且从分段的一端延伸到另一端，从而操作致动器以改变各线材相对于彼此的张力，使得或允许连杆弯曲，从而控制分段的移动和形状。在线材之间施加张力差会使得或允许分段移动或弯曲。用于致动器的控制装置可以包括以预定方式使得或允许臂移动的软件。
在本文描述的示例性实施例中，机械臂14能够维持所需的形状和构造，以实现输送连接器18和交通工具连接器110(图2中所示)之间的连接，并且在连接时，机械臂“放松”到约束不足的(under-constrained)状态，以使其在加燃料或充电操作期间柔软并顺从。这提供了许多优点，例如在加燃料或充电操作期间在乘客或货物进入或离开交通工具的情况下，允许机械系统与交通工具之间的相对运动。约束不足的状态还允许机械臂14响应于人或机械接触而移动，避免了损害臂本身或接触的人或物品。
图2是连接到示例性交通工具100以进行加燃料或充电操作的图1的机械系统10的平面图。在图2中描绘的场景中，交通工具100和机械系统10都位于加燃料站或充电站200中，加燃料站或充电站200可以是标记并指定的人行道空间或者可以是诸如车棚或车库的封闭空间。在图2的场景中，交通工具100是汽车的形式，例如可以用于个人或商业陆基运输。在所示的构造中，机械系统100被安装到壁28，并且源26被示出为接近机械系统10。源26可以包含用于输送到交通工具100的一种或多种流体或燃料，或者它可以包含电力源，例如连接到电网或连接到例如发电机、太阳能场、风力发电机等的本地电源的电路。
在图2中，交通工具100还包括交通工具连接器110和安装在交通工具上的传感器120。安装在交通工具上的传感器120可以与机械系统10的控制系统32对接，以帮助在输送连接器18和交通工具连接器110之间建立连接。
输送连接器18可以具有任何合适的构造，大小，形状，并且适于实现与辅助性交通工具连接器110的连接。在电连接的情况下，输送连接器可以具有与交通工具连接器的相应插座对接的一个或多个引脚，反之亦然。在流体连接的情况下，输送连接器可以是与交通工具上的加注管适配的喷嘴，反之亦然。
对于某些应用，输送连接器18可以是无线充电连接器，该无线充电连接器被构造成通过机械臂14被放置成紧邻与交通工具100相关联的接收线圈，用于感应式、无线电式或共振式充电系统。输送连接器18的精确的紧密定位能够对功率传输和效率产生重大影响。在这种无线充电场景中，当输送连接器18被定位成邻近交通工具连接器110以致可以进行充电时，输送连接器18被认为与交通工具连接器100“连接”或“接合”。
在操作中，将交通工具100放置成邻近机械系统10，并且利用传感器输入的控制系统32然后以自动化方式操作机械臂14，以使交通工具连接器110与输送连接器18接合并开始加燃料或充电操作。一旦实现连接，控制系统32然后将机械臂14放松到约束不足的状态，然后进行加燃料或充电操作。当与控制系统32相关联的传感器指示加燃料或充电操作完成时，控制系统32恢复机械臂14中的张力，并使输送连接器18与交通工具连接器110脱离，并将机械臂14移开。
许多交通工具具有不同的连接器构造。机械系统10可以包括多个不同的输送连接器18，其可以由控制系统32响应于关于交通工具100的信息进行选择。输送连接器18还可以实现不同的连接器构造，例如响应于关于交通工具100的信息，改变大小、形状或接口构造。
在充电操作期间，交通工具上的电池或其他蓄电系统的操作温度可能很重要，并且可能需要施加热量或去除热量以维持期望的操作范围。整个电池温度可能不一致，并且某些单元或区域的温度可能高于或低于其他单元或区域。除了与机械臂14相关联或并入机械臂14中的电缆之外，机械系统10还可以包括柔性导管，以便在充电操作期间通过导管将流体输送到交通工具，以向交通工具及其电池增加热量或从交通工具及其电池去除热量，并将电池温度保持在期望范围内。当电池温度达到预定阈值时，流体输送可以根据需要由控制系统32激活和停用。这样的系统在非常高功率的快速充电应用中可能是最有用的。在交通工具已经包含热控制系统的情况下，如果不需要交通工具本身携带能够处理与非常快的充电相关联的非常高的峰值需求的热管理系统，尤其是在正常操作期间的需求可能低得多时，机械系统10可以与这种机载系统结合工作，或者交通工具设计者可以将机载系统设计为更小更轻。
尽管机械系统10在加燃料或充电操作期间可以容许交通工具100和机械系统10之间的一定量的相对运动，但是由于机械臂具有最大长度，所以能够容许的相对移动量不是无限的。因此，控制系统32可以包括传感器16，以检测交通工具100的相对移动，并且可以发起动作以防止损坏交通工具或机械系统。这样的动作可以是在移动超过预定阈值时引导机械臂14，以使输送连接器与交通工具连接器脱离。合适的传感器可以包括摄像机、雷达、激光雷达、声纳、惯性(例如加速度计，陀螺仪传感器)等。控制系统还可以采取行动以通过与交通工具机载系统的通信来禁止交通工具移动。
机械系统10可以访问多个源，例如源26内的隔室或多个源26，这些源可以向交通工具100提供多个不同的电流或多个不同的流体。控制系统32能够响应于关于交通工具100的信息而选择适当的源26，以将适当的电流或流体输送至交通工具。传感器16可以识别交通工具100，并且控制系统可以包括关于各种交通工具以及用于为其加燃料或充电的适当流体或电流的存储信息。传感器16还能够检测从交通工具排放的蒸汽，以确定交通工具中存在的适当燃料类型。这将使机械系统能够与没有先验知识的交通工具一起使用。在其他实例中，交通工具可以包括射频识别(RFID)或设计为将信息传递到例如机械系统10的加燃料或充电源的其他通信装置。因此，机械系统10可以使用交通工具识别以及交通工具加燃料或充电需求的先验知识进行加燃料或充电操作，无需交通工具识别即可从交通工具获得知识，并在无法进行识别或通信的情况下获取有关燃料的信息。
交通工具100可以为了各种目的而使用各种流体，例如燃料、液压流体、挡风玻璃清洗剂流体、动力转向流体、制动流体、发动机冷却剂、例如机油的润滑剂等。机械系统10可以包括第二导管，该第二导管能够在加燃料或充电操作之前，在加燃料或充电操作期间，或在加燃料或充电操作之后，或与加燃料或充电操作无关地将这种辅助流体输送至交通工具。控制系统32可以接收来自传感器的输入，以确定对这种辅助流体的需要。交通工具100可以包括用于接收一个或多个辅助流体的一个或多个端口130。
如果在输送连接器18和交通工具连接器110之间发生连接故障，则控制系统可以检测到这种故障并可以启动动作来防止危险。可以利用诸如摄像机的传感器或用于检测燃料蒸汽的检测器。动作可以包括停止流体或电流输送和/或使输送连接器与交通工具连接器脱离。如果发生脱离，则机械系统10可以尝试重新建立连接。
机械系统10还可以包括关于被授权使用该系统的交通工具100的存储信息，以使效用最大化或防止资源被盗。传感器16可以用于识别交通工具100，并且控制系统32可以包括关于被授权使用机械系统的交通工具的信息。传感器16可以是摄像机，或者能够接收来自交通工具的信号或来自交通工具操作者的授权码。
机械系统10可以包括用于检测交通工具100相对于机械系统的位置的传感器，并且可以向交通工具或交通工具操作者提供指令，以适当地定位交通工具，用于加燃料或充电操作。与机械系统相关联或交通工具上的视觉显示器可用于提供这样的指令。扬声器也可以用于向交通工具操作者提供听觉指示。控制系统32还可以与智能电话应用程序通信，以向交通工具操作者提供指令。
交通工具操作者可能发现他们自己在远离其正常操作基础的情况下操作其交通工具100，并且可能发现他们需要加燃料或充电而没有预定位置来接收燃料或电荷。机械系统10的控制系统32可以包括通信设备，以在机械系统可用时向潜在用户发出信号。该信号可以在预定时间操作，或者可以在不使用机械系统10时操作。控制系统还可以包括用于识别交通工具100并确定交通工具是否被授权使用机械系统的传感器。控制系统32还可以包括计费系统，以收取用于给交通工具充电或加燃料的付款。控制系统还能够接收来自机械系统的所有者或操作者的输入，以阻止加燃料或充电操作。
图3是适合于与机械系统10一起使用的各种类型的交通工具100的图示，该机械系统10用于如本文所述的给交通工具加燃料或充电。如图3所示，交通工具100可以是任何尺寸或构造的陆基、空中或海上交通工具。交通工具100还可以将机械系统10结合到具有机械臂14的机载构造中，机械臂14能够连接到固定位置输送连接器。交通工具100还可以配备有机械系统10，该机械系统10能够连接到配备有交通工具连接器的另一交通工具100，使得一个交通工具100可以在两个交通工具均处于运动中时给另一交通工具100再加燃料或再充电。
这种系统的一个实例在图4中示出，其描绘了示例性空中再加燃料系统300，其中加油飞行器301可以利用具有机械臂14的机械系统10，机械臂14与导管或缆绳相关联或包含导管或缆绳，以给飞行中的另一个飞行器302再充电或再加燃料。如前所述，一旦在输送连接器18和交通工具连接器110之间已经形成连接，控制系统32就可以引导机械臂14放松到约束不足的状态。这允许两个交通工具之间的相对运动，例如当遇到湍流时可能发生的相对运动，而不会损坏任何交通工具、机械系统10或连接器。控制系统32还可以包括用于检测要加燃料或充电的交通工具与机械臂14的相对位置的传感器16，以及用于检测加燃料或充电操作完成的传感器。
预期这些和许多其他应用在本公开的范围内。
本文引用的所有出版物、专利和专利申请，无论是上文还是下文，均通过引用整体并入本文，其程度与每个单独的出版物、专利或专利申请被具体单独地指出通过引用并入相同。应当理解的是，被认为通过引用并入本文的任何专利、出版物或其他公开材料的全部或部分仅在并入的材料不与本公开中阐述的现有定义、陈述或其他公开材料相矛盾的程度上并入本文。这样，在必要的程度上，本文明确阐述的公开内容取代了通过引用并入本文的任何矛盾的材料。被认为是通过引用并入本文，但与本文阐述的现有定义、声明或其他公开材料相矛盾的任何材料或其部分，将仅在该并入材料与现有公开材料之间不产生矛盾的程度上被并入。
除了至少其中某些此类特征和/或步骤互斥的组合之外，本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中公开的所有特征，和/或如此公开的任何方法或处理的所有步骤可以以任何组合进行组合。
除非另有限定，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管在本发明的实践中可以使用与本文描述的那些相似或等同的许多方法和材料，但是本文描述了根据一些实施例的材料和方法。
应该注意的是，当在本公开中采用时，术语“包括”、“包含”以及来自词根术语“包括”的其他派生词是开放式术语，其指定任何所陈述的特征、元件、整数、步骤或部件的存在，并且不旨在排除一个或多个其他特征、元件、整数、步骤、部件或其群组的存在或添加。
根据需要，本文公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，其可以以各种形式实施。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求书的基础以及作为教导本领域技术人员实际上以任何适当的详细结构来不同地应用本发明的代表性基础。
本公开的各种特征、方面和优点也可以在本公开的各方面的任何排列中体现，包括但不限于在列举的方面中定义的以下技术方案：
1.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂，所述机械臂具有多个顺序排列的铰接连杆和至少一组操作缆绳，所述至少一组操作缆绳从所述臂的近端延伸以终止于控制连杆，用于控制该连杆的位置，每个所述缆绳都具有路径，所述路径包括在每个连续的更近端的连杆中用于紧密地接收所述缆绳的通道；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统引导所述机械臂，以使所述交通工具连接器与所述输送连接器接合，并且在所述交通工具连接器与所述输送连接器接合时，所述控制系统将所述机械臂放松到约束不足的状态。
2.根据方面1所述的机械系统，其中，所述导管是软管。
3.根据方面1所述的机械系统，其中，所述导管是电缆。
4.根据方面1-3所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具和所述机械臂的相对位置的传感器。
5.根据方面1-4所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具的加燃料或充电完成的传感器。
6.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述输送连接器具有多个连接构造，所述多个连接构造能够响应于关于所述交通工具连接器的信息而被选择。
7.根据方面6所述的机械系统，其中，所述输送连接器能够响应于关于所述交通工具连接器的信息而被重新构造。
8.根据方面6或7所述的机械系统，其中，所述输送连接器包括不同构造的多个输送连接器，并且其中，所述控制系统选择适合于与所述交通工具连接器一起使用的输送连接器。
9.根据方面6-8所述的机械系统，其中，所述输送连接器是电输送连接器，所述电输送连接器包括多个引脚或插座，并且所述引脚或插座能够响应于关于所述交通工具连接器的信息而被构造。
10.根据方面6-8所述的机械系统，其中，所述输送连接器是喷嘴，并且所述喷嘴能够响应于关于所述交通工具连接器的信息而被构造。
11.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性缆绳，所述柔性缆绳与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具输送电流，所述缆绳在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向所述交通工具输送流体，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂、所述缆绳和所述导管；其中，所述控制系统激活所述柔性导管，以向所述交通工具输送所述流体，从而控制电池温度，同时所述柔性缆绳向所述交通工具输送所述电流。
12.根据方面11所述的机械系统，其中，所述流体是冷却剂流体。
13.根据方面11或12所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于检测电池温度的传感器。
14.根据方面11-13所述的机械系统，其中，当电池温度达到预定阈值时，所述控制系统激活所述柔性导管以输送所述流体。
15.根据方面11-14所述的机械系统，其中，当电池温度达到预定阈值时，所述控制系统停用所述柔性导管并停止流体输送。
16.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具的移动的传感器；并且其中，所述控制系统引导所述机械臂，以使所述输送连接器与所述交通工具连接器接合，并且在检测到所述交通工具的移动超过预定阈值时，所述控制系统启动动作以防止损坏所述交通工具或所述机械系统。
17.根据方面16所述的机械系统，其中，所述传感器是摄像机。
18.根据方面16或17所述的机械系统，其中，所述动作是使所述输送连接器与所述交通工具连接器脱离。
19.根据方面16-18所述的机械系统，其中，所述动作是禁止交通工具移动。
20.根据方面16-19所述的机械系统，其中，所述传感器是声纳，雷达，激光雷达或惯性系统。
21.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统能够响应于有关所述交通工具的信息来选择适当的源。
22.根据方面21所述的机械系统，其中，所述柔性导管是软管，并且所述源是包含不同的液体燃料的多个源中的一个源。
23.根据方面21所述的机械系统，其中，所述柔性导管是缆绳，并且所述源输送不同的电流。
24.根据方面21-23所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于识别所述交通工具的传感器。
25.根据方面21-24所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具中存在的燃料的类型的传感器。
26.一种机械系统，所述机械系统用于给具有第一交通工具连接器和第二交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；第一柔性导管，所述第一柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送燃料或电流，所述第一柔性导管在第一端连接到第一源并且在第二端连接到第一输送连接器；第二柔性导管，所述第二柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具输送辅助流体，所述第二柔性导管在第一端连接到第二源并且在第二端连接到第二输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂、所述第一导管和所述第二导管；其中，所述控制系统激活所述第一柔性导管以向所述交通工具输送所述燃料或电流，并且激活所述第二柔性导管以向所述交通工具输送所述辅助流体。
27.根据方面26所述的机械系统，其中，所述辅助流体是挡风玻璃清洗剂流体，液压流体，冷却剂或润滑剂。
28.根据方面26或27所述的机械系统，其中，所述控制系统接收来自用于检测对辅助流体的需要的传感器的输入。
29.根据方面26-28所述的机械系统，其中，所述第二源包含多个辅助流体。
30.根据方面26-29所述的机械系统，其中，所述第二交通工具连接器包括用于多个辅助流体的多个端口。
31.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统包括用于检测所述输送连接器与所述交通工具连接器之间的连接故障的传感器；并且其中，所述控制系统引导所述机械臂，以使所述输送连接器与所述交通工具连接器接合，并且在检测到连接故障时，所述控制系统启动动作以防止危险。
32.根据方面31所述的机械系统，其中，所述传感器是摄像机。
33.根据方面31或32所述的机械系统，其中，所述动作是停止流体或电流输送。
34.根据方面31-33所述的机械系统，其中，所述传感器能够检测燃料蒸汽。
35.根据方面31-34所述的机械系统，其中，所述控制系统引导所述机械臂，以使所述输送连接器与所述交通工具连接器脱离。
36.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统包括用于识别所述交通工具并确定所述交通工具是否被授权使用所述机械系统的传感器。
37.根据方面36所述的机械系统，其中，所述传感器是摄像机。
38.根据方面36或37所述的机械系统，其中，所述传感器能够从所述交通工具接收信号。
39.根据方面36-38所述的机械系统，其中，所述控制系统维护授权交通工具的列表。
40.根据方面36-39所述的机械系统，其中，所述控制系统能够接收来自操作者的授权码。
41.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具相对于所述机械系统的位置的传感器；并且其中，所述控制系统向所述交通工具或交通工具操作者提供指令，以正确定位所述交通工具，用于加燃料或充电。
42.根据方面41所述的机械系统，其中，所述控制系统经由视觉显示器向所述交通工具操作者提供指令。
43.根据方面41或42所述的机械系统，其中，所述控制系统向所述交通工具操作者提供听觉指令。
44.根据方面41-43所述的机械系统，其中，所述控制系统经由机载交通工具扬声器系统向所述交通工具操作者提供听觉指令。
45.根据方面41-44所述的机械系统，其中，所述控制系统经由智能手机应用程序向所述交通工具操作者提供指令。
46.一种机械系统，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，所述机械系统包括：机械臂；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统包括通信设备，以在所述机械系统可用时向潜在用户发出信号。
47.根据方面46所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于识别所述交通工具并确定所述交通工具是否被授权使用所述机械系统的传感器。
48.根据方面46或47所述的机械系统，其中，当所述机械系统可用时，所述控制系统传达计划。
49.根据方面46-48所述的机械系统，其中，所述控制系统包括计费系统，以收取用于给交通工具充电或加燃料的付款。
50.根据方面46-49所述的机械系统，其中，所述控制系统能够接收来自所述机械系统的所有者或操作者的输入，以阻止加燃料或充电操作。
51.一种机械系统，所述机械系统与用于给具有交通工具连接器的第二交通工具加燃料或充电的第一交通工具相关联，所述机械系统包括：机械臂，所述机械臂被安装到所述第一交通工具，所述机械臂具有多个顺序排列的铰接连杆和至少一组操作缆绳，所述至少一组操作缆绳从所述臂的近端延伸以终止于控制连杆，用于控制该连杆的位置，每个所述缆绳都具有路径，所述路径包括在每个连续的更近端的连杆中用于紧密地接收所述缆绳的通道；柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向第二交通工具分别输送流体或电流，所述导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述软管或缆绳；其中，所述控制系统引导所述机械臂，以使所述交通工具连接器与所述输送连接器接合，并且在所述交通工具连接器与所述输送连接器接合时，所述控制系统将所述机械臂放松到约束不足的状态。
52.根据方面51所述的机械系统，其中，所述第一交通工具和所述第二交通工具是飞行器。
53.根据方面51或52所述的机械系统，其中，所述导管是软管或电缆。
54.根据方面51-53所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具和所述机械臂的相对位置的传感器。
55.根据方面51-54所述的机械系统，其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具的加燃料或充电完成的传感器。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及进行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。如果这些其他实例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他实例旨在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种机械系统，其特征在于，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，包括：
机械臂；
柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述柔性导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和
控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述柔性导管或操作缆绳；
其中，所述控制系统包括用于识别所述交通工具并确定所述交通工具是否被授权使用所述机械系统的传感器，并且所述控制系统能够在所述交通工具连接器与所述输送连接器接合时，将所述机械臂放松到约束不足的状态。
2.根据权利要求1所述的机械系统，其特征在于，其中，所述传感器是摄像机。
3.根据权利要求1所述的机械系统，其特征在于，其中，所述传感器能够从所述交通工具接收信号。
4.根据权利要求1所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统维护授权交通工具的列表。
5.根据权利要求1所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统能够接收来自操作者的授权码。
6.一种机械系统，其特征在于，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，包括：
机械臂；
柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述柔性导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和
控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述柔性导管或操作缆绳；
其中，所述控制系统包括用于检测所述交通工具相对于所述机械系统的位置的传感器；并且
其中，所述控制系统向所述交通工具或交通工具操作者提供指令，以正确定位所述交通工具，用于加燃料或充电；
所述控制系统还接收来自所述机械系统的所有者或操作者的输入，以阻止加燃料或充电操作，并且所述控制系统能够在所述交通工具连接器与所述输送连接器接合时，将所述机械臂放松到约束不足的状态。
7.根据权利要求6所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统经由视觉显示器向所述交通工具操作者提供指令。
8.根据权利要求6所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统向所述交通工具操作者提供听觉指令。
9.根据权利要求6所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统经由机载交通工具扬声器系统向所述交通工具操作者提供听觉指令。
10.根据权利要求6所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统经由智能手机应用程序向所述交通工具操作者提供指令。
11.一种机械系统，其特征在于，所述机械系统用于给具有交通工具连接器的交通工具加燃料或充电，包括：
机械臂；
柔性导管，所述柔性导管与所述机械臂可操作地连接，用于向交通工具分别输送流体或电流，所述柔性导管在第一端连接到源并且在第二端连接到输送连接器；和
控制系统，所述控制系统用于操作所述机械臂和所述柔性导管或操作缆绳；
其中，所述控制系统包括通信设备，以在所述机械系统可用时向潜在用户发出信号，并且所述控制系统能够在所述交通工具连接器与所述输送连接器接合时，将所述机械臂放松到约束不足的状态。
12.根据权利要求11所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统包括用于识别所述交通工具并确定所述交通工具是否被授权使用所述机械系统的传感器。
13.根据权利要求11所述的机械系统，其特征在于，其中，当所述机械系统可用时，所述控制系统传达计划。
14.根据权利要求11所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统包括计费系统，以收取用于给交通工具充电或加燃料的付款。
15.根据权利要求11所述的机械系统，其特征在于，其中，所述控制系统能够接收来自所述机械系统的所有者或操作者的输入，以阻止加燃料或充电操作。
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