CN1474765A - 通过粘附而通过曲面的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种牵引部件(22)，能够通过表面并在表面上转向，表面包括复合曲面例如球面或者是倒置的例如天花板。牵引部件包括多个滚轮(50a－50d)，可以操作以驱动牵引部件通过一个表面；和多个粘附部件，可以通过操作可松开地将部件(22)固定在表面(23)上。在操作中，当滚轮驱动部件通过表面时，粘附部件(46a－46d)周期性地附着在表面上并从表面上松开。在每个周期内，部件相对于附着的部件移动一个预定的距离后，部件松开表面并且在不同的点重新附着在表面上。

Description

通过粘附而通过曲面的装置和方法

本申请要求共同所有的、申请号为60/235,065的美国临时专利的优先权，其标题为“通过表面的机器人系统”，2000年9月25日提出申请，目前尚在审理之中，该专利通过参考完全并入此处。

技术领域

本发明一般涉及无人驾驶的自动设备，特别是，涉及诸如机器人之类的一种设备和方法，用于在具有复合曲线的表面上行走和转向。

相关技术介绍

人们通常使用诸如机器人之类的无人驾驶的自动设备来执行多种功能，这些功能由人类来完成是困难而危险的。例如许多人通常使用机器人来取回或处理爆炸装置，或者在能够使人致死或者损伤的环境中检查或工作。人们还常常使用机器人在通常情况下人类很难或无法接近的场所来检查或工作，例如检查管道。

不幸的是，由于机器人通常要驱动自身到达工作地点，多数传统的无人驾驶自动设备的使用受到机器人在表面上驱动自身的极大限制。例如，包括复合曲面的表面或者三维曲面、很陡的偏斜或者倾角、台阶或裂缝的表面，能够导致传统机器人的稳定性大幅降低，亦即，当它们在通过表面或在表面上转向时，极有可能失去相对于表面的优选方向。另外，表面的光滑能够导致传统机器人丧失相当大一部分的相对表面的牵引力，如果不是全部的话。如果在通过一个诸如天花板之类的倾斜的或者倒置的表面时发生这些情况，这种牵引力的丧失能够导致机器人摔倒。这种摔倒能够严重地损坏机器人、它的有效载荷，如果有的话，或者机器人所通过的结构的表面或其它部件。

传统机器人的另一个问题是当它们通过表面并在上面转向时，它们往往会刮擦表面。这能导致在表面上形成不希望的划痕。例如，商业飞机的蒙皮或挡风玻璃必须保持光滑而没有划痕，因为在飞行时在它上面会施加很大的压力。如果在上面出现了划痕，蒙皮或挡风玻璃通常需要更换，这要在时间和金钱两方面花费很大的代价。

传统机器人还有一个问题就是当它们驱动自身通过一个表面时，往往会弹跳或者颠簸地前行。这在检查，例如飞机的舱盖表面或结构——飞机机身的顶部——的过程中是一个严重的问题，因为大多数便宜的非破坏性检查技术需要检查装置与被检查表面之间保持一个基本固定的距离。由于这种需要，一般情况下飞机的检查包括搭建脚手架以便检查者在检查结构之前站在上面，这是很费时的。

发明概述

在本发明的一方面，一个牵引部件包括一个框架，多个附着于该框架的滚轮(truck)，通过滚轮能够驱动框架通过表面，以及多个附着于该框架并且可以相对该框架移动的粘附部件，这些部件可以通过操作将框架固定在表面上，并可以松开。每个粘附部件包括一个附着在主体上的脚部，主体可以通过操作使得脚部向表面伸展，也可以使脚部从表面上退回。牵引部件还包括多个对应的返回机构，该机构附着在框架上并可通过操作收粘附部件移动到各自的退回位置。由于粘附部件只是将部件附着在表面上，而滚轮只是驱动部件通过表面，所以部件可以通过具有复杂曲线的表面并在表面上转向。

在本发明的另一方面，一个控制部件确保在部件通过表面时，至少一个粘附部件附着在表面上。

附图简述

图1是按照本发明一种实施例的牵引部件的一个透视图。

图2是一个框架和粘附部件的透视图，该框架和粘附部件包括在按照本发明一种实施例的牵引部件中。

图3是包括在图1牵引部件中的返回机构和粘附部件的透视图。

图4是在图1-3中按照本发明一种实施例的粘附部件的横截面视图。

图5是一个气动系统的框图，该系统包括在按照本发明一种实施例的牵引部件系统中。

图6是滚轮的正向横截面视图，该滚轮包括在图1中按照本发明一种实施例的牵引部件中。

图7A是图1和6中滚轮的一个侧视图，包括一个按照本发明一种实施例的转向装置。

图7B是图1和6中滚轮的一个侧视图，包括一个按照本发明另一种实施例的转向装置。

图8是一个控制系统的框图，该控制系统包括在图1中按照本发明一种实施例的牵引部件系统中。

图9A-9F是包括在图1牵引部件系统中的牵引部件的几个视图，该部件用来完成按照本发明一种实施例的三种类型的转向。

图10是一列部件的侧视图，包括三个图1中的牵引部件，按照本发明一种实施例向上通过一个斜坡。

图11是一列部件的侧视图，包括三个图1中的牵引部件，按照本发明一种实施例通过一个拐角并向下前进。

图12是一列牵引部件的俯视图，它包括按照本发明另一种实施例的六个粘附部件。

图13是一列牵引部件的俯视图，包括按照本发明另一种实施例的两排并排附着的牵引部件。

图14是图1中牵引部件的透视图，该部件系在吊杆上，正在越过一架飞机。

图15是图1中两个牵引部件的透视图，该部件系在建筑物的顶上，正在协同工作。

优选实施例

图1是按照本发明一种实施例的牵引部件系统的透视图。该牵引部件系统能够在复合曲线表面上转向并通过——这些表面具有三维曲线，例如球面或者类似的表面——很少或者没有表面刮擦或磨削。

参照图1，系统20包括一个牵引部件22，它可以操作通过一个表面23；一个气动系统24，包括一个压缩空气源26，用来驱动牵引部件22的某些或者所有部件；一个控制系统28，包括一个微处理器(未示出)，用来指示并协调牵引部件22的某些或者所有部件的操作；一个真空源30和一根母绳32，它包括将适当部件附着到压缩空气源26、真空源30和控制系统28上的气体管路34、真空管路36和电线38；以及一根系绳40，用于将牵引部件悬挂在表面上方。

牵引部件22包括一个具有一个引导部分44的框架42，引导部分一般是当部件22通过一个表面23时指示行走的方向；包括粘附部件46a-46d(46d未示出)，可以相对框架42进行附着或者移动，以便可松开地将框架42固定到表面23上，或者提升框架42使之与表面23脱离；包括返回机构48a-48d，可以附着到粘附部件46a-46d上，用来将部件46a-46d移动到一个返回位置上；还包括滚轮50a-50d(50d未示出)可转动地或者固定地附着在框架42上，用来驱动部件22并保持框架42离开表面23恒定或者近似恒定的距离。

粘附部件46a-46d将牵引部件22附着在表面23上，并且包括一个粘附脚部52a-52d(52d未示出)，为了实现这个目的，每个部件46a-46d都可伸展到表面23上并且可以收回。粘附脚部52a-52d包括一个吸盘54a-54d(54d未示出)，吸盘通过真空管36附着到真空源30。尽管所显示和所讨论的脚部52a-52d包括吸盘54a-54d，脚部可能包括磁铁或者其它能够附着到一个表面上并且可以从上面脱开的传统机构。粘附部件46a-46d可以将其粘附脚部52a-52d伸展到由表面23上的点确定的平面(未示出)之下，在该表面上滚轮50a-50d与表面23接触，或者将粘附脚部52a-52d收回到该平面之上。这就使粘附部件46a-46d能够将牵引部件22固定到表面上，该表面在牵引部件22的框架42所覆盖的面积上起伏不平。这也使牵引部件22能将滚轮50a-50d悬吊在表面23之上，以便很快地改变方向并且不会刮擦表面23。尽管该系统20包括四个粘附部件46a-46d，牵引部件22可能包括更多或者更少的粘附部件。

滚轮50a-50d驱动牵引部件22通过表面23，并包括轮子56a-56d(56d未示出)。通常滚轮50a-50d不将牵引部件22附着到表面23上。滚轮50a-50d一般位于牵引部件22的边角处，同时粘附部件46a-46d通常位于边角内以便获得更好的稳定性。尽管滚轮50a-50d和粘附部件46a-46d可以有不同的配置。

牵引部件22还包括转向机构58a-58d，它们可以使每个滚轮50a-50d独立地转向，或者两个或多个滚轮一起转向，以及障碍传感器59a-59d。

仍然参照图1，在操作中，当滚轮50a-50d的轮子56a-56d驱动框架42通过表面23时，粘附部件46a-46d重复地在表面23上附着而后从表面23松开。尽管讨论的是单独一个粘附以及的46a的操作，其它粘附以及46b-46d的操作也按照相同的方式进行。在运动周期的第一时刻(第一时刻不必是第一个，而是为了讨论的目的简单地选取的任意一个第一时刻)，粘附部件46a从框架42上垂下来，位于表面23的上方，并且使粘附脚部伸展到表面23上，这是收回位置而且通常在返回机构48a停止移动粘附部件48a时出现。由于粘附部件46a附着到表面23上后，当轮子56a-56d加速驱动框架42通过表面23，以恒定或者基本恒定的速度驱动框架42，框架42相对粘附部件46a移动，或者框架以其它的方式移动。当框架42相对部件46a移动一个预定的距离之后，粘附脚部52a松开在表面23上的粘附，并且从表面上收回。下一步，返回机构48a将松开的部件46a移动到收回位置，在该位置部件46a再一次伸展粘附脚部52a使其附着到表面23上，并重复新的周期。在一种实施例中，为了帮助确保框架42固定在表面23上并通过表面23，控制系统28协调每个部件46a-46d的附着与松开，这样在所有的时间内总有一个部件46a-46d附着在表面23上。

牵引部件22能够和另一个/几个牵引部件22结合在一起形成一个部件列，如参照图10和11所讨论的。这样一个部件列能够越过表面上的障碍，例如裂缝或者台阶，或者通过表面轮廓上的突然变化，例如墙壁和地板拐角，或者机翼与机身的附着处。另外，部件22能够相互系在一起，或者系在吊杆上，以便万一偶然掉下来或者不能协调工作时，防止部件损坏表面。例如，可以使用安装在两个部件22支撑的横梁(未示出)上的扫描工具(未示出)对一个表面的面积进行扫描，或者一个部件22可以携带一个盛放清洗液的容器，而另一个部件22携带一个喷雾器。

图2是图1中牵引部件22的一个透视图，按照本发明一种实施例，包括框架42和一个粘附部件46a。为了清晰起见，图中忽略了其它的粘附部件46b-46d、滚轮52a-52d、返回机构48a-48d和转向机构58a-58d。但是，应当理解，图示中也可以采取忽略粘附部件46b-46d。

参照图2，在一种实施例中，框架42包括两个可以绕中心点64转动的部分60和62，以便在它通过一个复合表面时增加牵引部件22的稳定性。当插入两个部分60和62后，螺栓66通过螺纹与一个螺母(未示出)松散地配合，将部分60和62附着在一起。在另一种实施例中，可以使用普通轴承(未示出)以便两部分之间可以相互转动。在一种实施例中，每个部分60和62由具有高强度重量比的金属板制成，例如铝。每个部分60和62包括两个零件68b-68d，它们将部分60和62分成两个相等的或者近似相等的面积。当牵引部件22通过复合表面时，典型地，对于四个滚轮(未示出)来说，在任何给定的时刻，每个轮子(未示出)从表面到框架42的距离是不相同的。如果框架42不具有通过绕中心点64旋转而提供的附加柔性，滚轮上的轮子可能脱开与表面的接触，从而阻碍部件22在表面上的前进。

尽管部分60和62示出并描述为可以相对彼此绕中心点64转动，这两部分可以绕位于部分60和62上的其它点转动。

仍然参照图2，框架42保持粘附部件42在框架42和框架42之下的表面(未示出)之间对齐，并在部件46a在平移区域70内移动时支撑着粘附部件46a。在一种实施例中，框架42包括附着在框架42上的直线框架轴承72，框架42可移动地支撑着附着在部件46a上的直线部件装配轴承74。每个轴承72和74包括一个具有第一端80和84以及第二端82和86的轴承导轨76和78。框架轴承导轨76可以附着在框架42上，并典型地，伸展框架42的部分60和62的宽度。部件装配轴承导轨78附着在框架轴承托架88上，该托架可以相对框架轴承导轨76滑动。部件装配托架90可以相对部件装配导轨78滑动，并且可以附着到粘附部件46a上。通过在两个部件装配轴承导轨78上安装部件装配托架90，当牵引部件22在一个斜坡上上升或者下降、或者通过一个天花板或者倒置的墙壁时，粘附部件46a不会发生摆动而脱开框架与表面之间的对齐。

框架零件68a包括平移区域70，该区域限定了一个范围，当牵引部件22通过一个表面时(如前面所讨论的，实际上框架42移动，而粘附部件保持静止)，粘附部件46a在该范围内相对框架42移动。在一种实施例中，平移区域70包括一个限定该区域70的硬界限92，和一个布置在该区域70的硬界限92之内的软界限94，它由可能是磁簧开关、微型开关或者其它普通开关的限位开关确定。硬界限92是粘附部件行程限制，是通过框架托架88与框架导轨76的端部80或82的接触，以及部件装配托架90在部件装配导轨78的两端84或86与框架托架88的接触而施加的。一旦粘附部件46a碰到硬界限92，硬界限92阻止其相对框架42移动。

仍然参照图2，触动一个或者两个限位开关96会向控制系统28(图1)(未示出)的微处理器报警，说明粘附部件46a已经接近硬界限92。通常，软界限94是平移区域70的中心和硬界限之间近似一半的距离，但是可能是区域70内这两个位置之间的任何距离。在一种实施例中，开关96附着在框架托架88上，另一个开关96附着在部件装配托架90上。这两个开关96通过依附在一个开关横杆98上而进行操作。一旦粘附部件46a碰到软界限94，开关横杆98压下开关触点100；但是当粘附部件46a处于软界限之内时，开关触点100保持为伸展状态。

图3是图1中返回机构48a的一个透视图，包括一个返回套管和一个返回绳索。尽管图3示出了一种返回机构48a、一个粘附部件46a、框架轴承72和部件装配轴承74，应当理解，该图示也可以在其它返回机构48b-48d中使用，对应于图1中的其它粘附部件46b-46d。

在粘附部件松开表面(未示出)后，返回机构48a相对于框架42移动粘附部件46a。在一种实施例中，退回机构48a通过普通的紧固件安装在框架上，并包括一个可以选择进行操作来移动粘附部件46的驱动器102；一个可以附着在框架零件(未示出)上并具有一个孔106的退回套管104，其中孔106限定一个通常位于平移区域70(图2)中心的退回位置；还包括一个附着在驱动器102上的退回绳索108，其第一端110可以插入孔106中，而第二端112附着在部件装配托架90上。为了移动粘附部件46a，退回机构48a通过伸长滑枕114而推动绳索108从退回套管104中移开。绳索108的第一端110附着在驱动器102上，绳索108的第二端112被推向退回套管104。为了防止绳索108从滑枕114中滑脱，滑枕114包括一个绳索导向装置116，绳索108设置在绳索导向装置116中。

在操作中，控制系统的微处理器通常指令退回机构48a在一个预定的时间长度内移动粘附部件46a。这个时间长度一般为四分之三秒，或者略多或略少，这取决于牵引部件22通过一个表面(未示出)时的速度以及用来驱动机构48a的空气压力。在这个时间长度内，气动系统24(图1)向驱动器102提供高压气体，正如参照图5所更为详细地讨论的。尽管微处理器跟踪驱动器102操作的时间长度，普通传感器(未示出)例如微开关、磁簧开关或者光学传感器可以向微处理器发出粘附部件46a退回到退回位置的信号。如果在机构48a停止之前，退回机构48a没有完成粘附部件46a退回到退回位置，粘附部件46a只是停止相对框架42的移动，并开始将吸盘54a伸展到表面上。

尽管所讨论的退回位置位于平移区域70的中心，退回位置可以是平移区域70内的任何地方。另外，尽管绳索导向装置和滑枕114一起移动，绳索导向装置116也能够保持静止，而滑枕在其内部移动。而且，滑枕114可以包括一个管子，通过这个管子绳索108移动以防止绳索从滑枕114中滑脱。

图4是图1-3中按照本发明一种实施例的粘附部件46a的一个横截面视图。应当理解该图示也可适用于其它粘附元件46b-46d。

粘附部件46a包括用于将粘附部件46a附着到表面118上的吸盘54a，并且包括一个主体120，它可以操作将吸盘伸到表面上或者从表面上退回。吸盘54a可转动地附着在主体120上，以便在吸盘54a与弯曲或者倾斜的表面之间(未示出)形成一个密封。因此，当吸盘54a最初接触到弯曲或者倾斜的表面时，吸盘54a的一部分接触表面，并通过继续伸长吸盘54a，主体120使吸盘54a的剩余部分与表面接触。

仍然参照图4，在一种实施例中，吸盘54a包括三个同心的凸缘122a-122c和一种柔软的粘性材料124，例如硅树脂或者其它具有非常低的硬度的普通橡胶，以改进其构成，并且保持与粗糙的或者带槽的表面之间的密封。凸缘122a-122c从垫板126向外伸出离开主体120，并形成一个包含柔软粘性材料124的内部洞128和凸缘腔130。内部洞128包括一个通过真空管36附着在真空源30(图1)上的真空部分132。当吸盘54a上的凸缘122a-122c与表面118接触时，它们之间形成密封并且在内部洞128内形成真空。这个真空将吸盘54a附着在表面118上，并且挤压柔软粘性材料与表面118接触。只要凸缘122a-122c中的至少一个与表面之间形成密封，吸盘54a就能产生也真空并附着在表面118上。

在其它实施例中吸盘54a可能包括更多或者更少的凸缘，这些凸缘可能是同心的，也可能不是。另外，柔软粘性材料124可能包括纤维材料以增加材料的抗拉强度。

吸盘54a可以由任何普通弹性材料制成，例如橡胶或者塑料，这取决于吸盘的使用的环境和吸盘将要接触的表面类型。

仍然参照图4，在一种实施例中，主体120包括一个普通驱动器134，它能使杆件136往复运动，以便将吸盘54a伸向表面，以及从表面上退回。杆件136具有一个附着在垫板126上并可以转动的第一端138，以及附着在活塞142上的第二端。典型地，使用常规的方向接头或者球窝接头143将第一端138附着在吸盘54a上，通过经由管道线34a和34b给驱动器134提供高压空气(这将在下文中参照图5进行描述)驱动器134移动吸盘54a靠近或者远离主体120。

在另一种实施例中，主体120可以包括一个普通旋转驱动器或者一些其它常规机构，通过操作可以移动吸盘靠近或离开主体120。

图5是图1中按照本发明一种实施例的气动系统24的框图。系统24通过向吸盘54a、退回机构48a以及粘附部件46a分配负压、低正压或者高正压的压缩空气而向它们提供动力。尽管图5示出了气动系统24向一个退回机构48a、一个粘附部件46a以及一个吸盘54a提供动力，应当理解该图示也可以向其它退回机构48b-48d、粘附部件46b-46d以及吸盘54b-54d提供动力。

现在参照图5，系统在控制系统28(图1)的微处理器的指令下，以负压或者真空、低压和高压三种不同的压力向退回机构48a、粘附部件46a和吸盘54a提供空气。系统24包括一个退回机构阀144，用来有选择地提供高压以向退回机构48a提供动力；包括一个高/低压控制阀146，用来有选择地向粘附部件控制阀148提供低压或者高压空气，以便向粘附部件46a的活塞142(图4)提供动力，使吸盘54a伸长或者退回；还包括一个吸盘阀150，用来向吸盘54a提供真空或者高压空气。系统24还包括通过管路152附着到吸盘阀150上的真空源30(图1)，真空源通常安装在远离牵引部件22的地方；以及一个通过管路158附着在吸盘阀150和吸盘54a上的真空传感器154。真空传感器154监控吸盘54a中的空气压力，并且通过管路158将信息传递到微处理器。管路160将高压/低压控制阀146、退回机构阀144和吸盘阀150附着到通常远离牵引部件22安装的压缩空气源26。管路161将高/低压控制阀连接到高压气源26。管路162将高压/低压控制阀146附着到粘附部件控制阀148上，其中管路164和166附着在粘附部件46a上。管路168将系统空气排放到空气中。

在一种实施例中，高压近似比空气压力高125磅每平方英寸；低压近似为10磅每平方英寸，真空近似比空气压力低11-12磅每平方英寸。然而，也可能使用其它压力值，这取决于有效负载荷的重量和/或通过表面的类型。阀144-150附着在框架42(图1)，并且与各个机构48a、部件46a或吸盘54a隔开。但是，这些阀144-150可以构成为各个机构48a、部件46a或吸盘54a的一部分，或者布置在远离牵引部件22的地方。

仍然参照图5，当牵引部件22通过表面(未示出)时，系统24重复伸出与收回吸盘54a、收回粘附部件46a以及将吸盘附着到表面上并从表面上松开的周期。在运动周期的第一时刻(第一时刻不必是第一个，而是为了讨论的目的简单地选取的任意一个第一时刻)，粘附部件46a位于表面23的上方，处在返回的位置，吸盘阀150通过管路152和36将真空源30附着到吸盘54a上。当吸盘54a悬垂在表面上时，  真空从空气中抽取气体，真空传感器154在管路36中检测到一个小的负压。然后微处理器通过指令高压/低压控制阀146接通管路161以便向管路162提供低压气体，并指令粘附部件控制阀148将管路164与管路34a连通，从而将压缩空气源26附着到粘附部件46a。因此，粘附部件46a使吸盘伸长到达表面。一旦吸盘54a接触到表面，吸盘54a和表面之间形成一个密封，真空传感器154检测到负压的增加。在这个信息的基础上，微处理器通过指令高压/低压控制阀146接通管路161以便向管路162提供高压气体，并指令粘附部件控制阀148将管路162与管路34b连通，从而将压缩空气源26附着到粘附部件46a。然而，如果吸盘54a和表面之间不能形成密封，粘附部件46a将继续在低压的作用下伸长吸盘，并且粘附部件46a将只是保持相对于表面的静止状态，直到触发一个限位开关96(图2)。在另一种实施例中，微处理器指令粘附部件46a收回吸盘54a，返回机构48a在一个预定的时延长度后移动粘附部件46a，真空传感器154不会检测负压的增加。由于吸盘54a附着在表面上，粘附部件46a不能收回吸盘54a，因此通过向着表面推动牵引部件22，将牵引部件22固定在表面上。粘附部件46a附着在表面上后，牵引部件22相对部件46a移动，直到部件46a触发一个限位开关96。一旦触发了限位开关，微处理器使用管路36和160将压缩空气源26附着到吸盘54a上，并且在吸盘54a内产生正压，将吸盘54a从表面上吹开。在吸盘54a从表面上离开后，粘附部件46a在吸盘54a上施加一个收回的力，在松开过程中由吸盘54a造成的表面磨损降到了最低。当一个限位开关96被触发后，微处理器通过指令退回机构阀144将管路160附着到管路170上，导致退回机构48a伸长其滑枕114使得压缩空气源26附着到退回机构48a上。在退回机构48a工作约四分之三秒之后，微处理器指令退回机构阀144将管路160附着到172上，这将导致退回机48a收回其滑枕114。现在，粘附部件46a回到与第一刻相同的位置上，可以重复进行循环。

在另一种实施例中，系统24可能包括一个方向传感器例如普通倾角计或者加速度计，来监测牵引部件22相对于重力方向的方向，还包括一个调节器，用来增加或者降低真空和/或增高气体压力。这就使得当牵引部件22通过天花板或者陡峭的倾斜墙壁时，能调节吸盘54a和表面之间的吸入量和粘附部件46a-46d的收回力。例如，当通过飞机尾部主体部分的下侧时，牵引部件22可能被倒置。另外，在吸盘54a中产生的真空可能通过向文丘里管吹气并将吸盘54a的真空部分132(图4)附着到文丘里管侧壁的一个开口上而产生。

图6是图1中滚轮50的一个正视图，按照本发明的一种实施例，它包括一个电机、一个滚轮主体、两个轮子和一根驱动轴。尽管图6图示了一个滚轮50a，应当理解该图示也适用于其它滚轮50b-50d(图1)。

参照图6，滚轮50a驱动牵引部件22通过表面并转向，它包括一个轮子电机174，电机通过一根布置在滚轮主体178之内的驱动轴176附着到两个轮子56a和56b上。在一种实施例中，使用普通紧固件例如螺钉或者螺栓将轮子电机174安装在框架42上。一个转向轴承底板180，用来固定转向轴承182，并附着在轮子电机174下方的框架42上。转向轴承182支撑着一个安装在滚轮主体178上的转向管184，并且允许转向管184相对轴承底板180和框架42转动。固定在转向管184对表面186的转向链轮188可以通过普通皮带或者链索(未示出)附着在转向电机上(未示出)，当希望转动时，皮带或链轮将转向电机的动力传递给滚轮主体178。一个上驱动轴190从轮子电机174向下伸出，并通过普通方向接头193将下驱动轴192附着在轮子电机174上。一个蜗轮194可以附着在下驱动轴196的底部，并与连接在一个轴200上的正齿轮198啮合，将动力从电机174传递到轮子56a和56b。滚轮主体178通过普通轮子轴承201支撑着轴200，允许轴200相对滚轮主体178转动。普通技术设备(未显示)例如蝶形螺母和开口销、或者螺栓将轮子56a附着到轴200上，并且将轴200的转动传递到轮子56a上。

在一种实施例中，电机174是普通电机，其大小可以向轮子56a提供足够的动力，以驱动牵引部件22上升90度的倾角，而且轮子56a通常可由任何材料制成，例如Tygon，这种材料抵抗航空液压机液体的化学腐蚀。在另一种实施例中，电机174可能是一个步进电机或者一个气动驱动器，其能量输出可以改变，而且轮子可以由任何普通材料制成，这取决于环境状况和牵引部件所要通过的表面。

图7A是图1和6中滚轮的一个侧视图，按照本发明的一种实施例，滚轮包括一个转向装置。图7B是图1和6中滚轮的一个侧视图，按照本发明的另一种实施例，滚轮包括两个转向驱动器。在图7A和7B中，图6中的滚轮电机、滚轮主体和驱动器被忽略了。

现在参照图7A和图7B，典型地，转向装置202通常提供比轮子56a(图6)或者其它普通轮子可以提供的更大的牵引力，并且通常能使牵引部件22越过轮子56a或者其它普通轮子通常不能越过的障碍。在一种实施例中，转向装置202包括一个附着到轮子电机174(图6)(未示出)上的驱动轮子204，其中电机174用来驱动滚轮50a因此框架42(图1)  (未示出)可以越过表面206；还包括一个第一和第二转向架208和210，这两个转向架可以绕驱动轮子204转动；还包括附着到驱动轮子204和转向架208和210上的皮带212。一个或者多个驱动器214附着在转向杆216a和216b上，以移动转向架208和210靠近或者远离表面206。皮带212可以任何普通弹性材料例如橡胶或者塑料的，或者皮带212可以是附着起来的金属链，这取决于所要通过的表面。转向架208和210伸展后，可以在它们和表面206之间压紧皮带212，典型地，皮带212上接触表面206的区域从一个转向架208向另一个210延伸，其最小值包括接触每个转向架208和210、驱动轮子204和表面206的区域。接触面积越多，牵引部件22的牵引力越大。转向装置202通过将皮带212的一部分放置在障碍上，可以越过普通轮子通常无法越过的障碍，并且允许驱动轮子204爬上皮带212，这特别象坦克爬上倒下的、直径大于坦克的任何轮子的树。

参照图7A，在一种实施例中，一个Y字形附着件218将驱动器214附着到两个转向杆216a和216b上。在这种配置中，转向架208和210不围绕驱动轮子204彼此独立转动。参照图7B，在另一种实施例中，每个转向杆216a和216b都有一个与其相连的驱动器214，这就允许每个转向架208和210围绕驱动轮子204独立地转动。这就允许操作者将转向架208或210靠着表面206放置，从而产生附加的牵引力，而不需要将其它转向架靠着表面放置，例如当其它转向架受到损坏或者受到阻止不能与表面接触。

图8是按照本发明一种实施例的图1中控制系统28的框图。控制系统28自动控制牵引部件22(图1)的各种部件，并且允许操作者控制部件22。各个控制块都以一个名称指定，该名称以与在同一个框架零件68a-68d(图2)内相互联系的部件相同的参考号结束。例如，在框架零件中的粘附部件的伸展或者收回由粘附部件控制阀(AMCV1)控制，而移动相同粘附部件的退回机构由退回机构控制阀(RMCV1)控制。尽管随后将通过参照单一框架零件中共同的部件对控制系统进行讨论，该讨论也适用于其它框架零件中共同的其它部件。

参照图8，在一种实施例中控制系统28包括一个微处理器(MP)220，用来接收来自操作者(OP)、障碍和真空传感器(OS1和VS1)222a和224a、一个限位开关(LS1)226a和一个编码(EN1)228a的信号，根据所接收到的信号，控制系统直接并通过控制器(CON)230，对各种阀(吸盘阀，SCV1，粘附部件控制阀，AMCV1，高压/低压控制阀，HLPCV1，退回机构控制阀，RMCV1，以及升高控制阀，LCVA和LCVB，如果适用的话)126a-150a和232以及234、轮子电机和转向电机驱动器(WMD1和SMD1)236a和238a以及轮子电机和转向电机(WM1和SM1)240a和242a发送指令。在一种实施例中，系统28可能自动控制牵引部件22的组件，而不从操作者那里接收指令。在另外的实施例中，控制系统28可能按照从操作者那里接收到的指令控制牵引部件的一些或者全部组件。

仍然参照图8，MP按如下的方式指令一个粘附部件46a(图1)的操作。在运动周期的第一时刻(第一时刻不必是第一个，而是为了讨论的目的简单地选取的任意一个第一时刻)，粘附部件46a位于表面的上方，处在退回的位置，MP220指令AMCV1 148a和HLPCV1 146A向粘附部件46a加压使其伸出吸盘54a(图1)。然后，MP220等待VS1 154a，发出吸盘接触到表面上的信号，这通过发出一个负压增加的信号来实现。一旦这个信号被接收，MP220指令AMCV1 148a和HLPCV1 146a向粘附部件加压收回吸盘54a，从而将轮子56a-56d(图1)推向表面。框架42(图1)现在相对粘附部件46a移动，最终触发形成软界限94(图2)的LS1 226a。MP220记录该事件并且通过牵引部件22中其它粘附部件46b-46d比较该事件的时序与其它当时相同事件的时序。如果另一个事件的出现早于这个，MP220为使产生此事件的其他粘附元件从表面上松开，否则MP220指令SCV1 150a向吸盘54a加压以产生比空气压力大的压力，以松开粘附部件46a。此后立即，通常为几分之一秒钟后，MP220指令RMCV1 144a向返回机构48a(图1)加压，移动粘附部件46a移动到收回位置。如前所述，在一种实施例中，返回机构48a执行操作将近四分之三秒，而这时MP指令RMCV1 144a向机构48a加压以停止部件46a的移动。

仍然参照图8，在一种实施例中，MP220协调粘附部件46a-46d在表面上的附着与松开，这样在牵引部件22通过表面时，在任何给定时刻至少有一个粘附部件46a-46d附着在表面上。如果MP220确定将所有粘附部件46a-46d的松开时间转化为时间中的某一点，在牵引部件22继续移动通过表面时，MP220将停止一个两个或三个粘附部件46a-46d的吸盘的伸展。另外，MP220可以停止牵引部件22移动通过表面，并且在附着和松开的周期之内，将一个、两个或三个粘附部件46a-46d的时序移动到不同的位置。

仍然参照图8，在一种实施例中，MP220按如下方式指令滚轮50a-50d的操作。MP220接收并分析来自控制器(CON)230和操作者的信息，并且据此指令CON230。然后CON230按照从编码器(EN1)228a那里接收到的信号在本地指令轮子电机驱动器(WMD1)236a和转向电机驱动器(SMD1)238a。WMD1 236a控制轮子电机(WM1)240的操作参数，例如功率和速度。SMD1 238a控制转向电机(SM1)242a的操作参数，例如使轮子56a(图1)转向。EN1 228a将牵引部件22的位置数据传递到CON230，然后与从MP接收到的指令进行比较，据此指令电机驱动器236a和238a。另外，如果粘附部件46a-46d接触到硬界限92(图2)，MP220可以停止WM1 240a以防止刮擦并将粘附部件46a移动到收回位置。

仍然参照图8，如果多个牵引部件22组合在一起形成果一个部件列(与图10、11和13接合在一起进行讨论)，控制系统将典型地包括一个主微处理器(MSTRMP)240以协调每个牵引部件22的MP220地操作。另外，MSTRMP240将取代单个的MP220，操作者将通过MSTRMP240控制部件列。在障碍传感器(OS1)222a通知MP220碰到一个障碍、倾角或者下降坡度时，或MSTRMP240或者MP220据此指令链条控制阀(LCVA)232向链条驱动器加压(将结合图10和11进行更为详细的讨论)。另外，如这里所述，MP220也可能使用倾角计或者加速度计监视粘附部件46a相对于重力的方向，并且据此调节吸盘54a内的真空度。

图9A-9F是图1中牵引部件22的视图，图中牵引部件按照本发明的一种实施例执行三种类型的转弯。图9A和9B示出牵引部件22执行原地转弯；图9C和9D示出牵引部件22执行绕支点转弯；图9E和9F示出牵引部件22执行按某一半径转弯。

参照图9A和9B，原地转弯允许操作者在轮子56a-56d不与表面242接触时，改变牵引部件22的方向。这种类型的转弯允许牵引部件22改变方向而不会刮擦表面242——当轮子56a-56d视图改变部件的行走方向时磨损表面242，并且不会改变相对于表面242的对齐。刮擦通常会在表面上造成刮痕，这将在表面上和结构上造成表面损伤，并且越是表面光滑越是会出现刮痕。保持相同的对齐对于某些类型的工作或者检查方面的应用是非常重要的。

仍然参照图9A和9B，为了执行一个原地转弯，MP220(图8)或者操作者指令粘附部件46a-46d(46c和46d没有示出)附着其吸盘54a-54d(54c和54d未示出)，如果吸盘54a-54d尚未附着在表面242上。一旦吸盘54a-54d附着，粘附部件46a-46d进一步向表面242伸展其吸盘54a-54d。这使滚轮50a-50d的轮子56a-56d(56c和56d未示出)被提升离开表面242。然后，操作者或者MP220使滚轮50a-50d的轮子56a-56d转向，然后收回吸盘54a-54d，使得牵引部件的已经转向的轮子56a-56d再次与表面接触。

尽管在原地转向描述和示出了牵引部件22的所有轮子56a-56d都指向相同的方向，轮子56a-56d可能转动后指向不同的方向。

参照图9C和图9D，绕支点转弯允许牵引部件22绕牵引部件22内任一点转动而不会通过表面(未示出)。为了完成这种转弯，操作者或者MP220可以指令两个相邻的轮子电机240a和240b驱动它们对应的轮子56a和56b向前，同时指令剩余的轮子电机240c和240d在相反方向上驱动它们对应的轮子56c和56d，如图9C所示。另外，操作者或MP220可以指令所有的转向电机(未示出)使其对应的轮子56a-56d转向如图9D所示，并且指令轮子电机240a-240d在恰当的方向上驱动轮子56a-56d。

参照图9E和9F，绕某一半径转弯允许在部件22通过一个表面(未示出)时，牵引部件22绕在牵引部件22之外的某一点转弯。图9E中所示的转弯与通常汽车绕一个拐角转弯相同，并且导致转向轮子56a和56c刮擦表面。图9F中所示的转弯一般不会导致轮子56a-56d刮擦表面。然而，为了完成绕某一半径转弯而不会发生轮子56a-56d在表面上刮擦，外侧轮子56a和56c的转弯半径和速度必须大于内侧轮子56b和56d的转弯半径和速度。

图10和11是按照本发明一种实施例的三个图1中的牵引部件22a-22c附着在一起形成一个部件列250的侧视图。图10示出部件列250包括两个附着装置252a和252b，并且向上通过一个倾角。图11显示图10中的部件列通过一个下降坡度。

参照图10和11，在一种实施例中，部件列250包括第一附着装置252a，它的操作可以使第一或者引导牵引部件22a相对于第二或者中间牵引部件22b向上或者向下转动；以及第二附着装置252b，它的操作可以使第三或者尾部牵引部件22c相对于中间牵引部件22b向上或者向下转动。部件列250还包括可以安装在每个部件22a-22c上的障碍传感器254a-254h，传感器可以探测表面256上的障碍，例如缝隙、台阶或者突出物，以及将要通过的表面256上的任何明显得倾角或者下降坡度。第一附着装置252a包括一个转动连杆件258a，其一端可转动地附着在引导部件22a的后部260a，并且可转动地附着在中间部件22b的前部262b。附着装置252a还包括两个驱动器连杆264a和264b，它们的一端可转动地相互附着并且附着在或引导部件22a的后部260a或者中间部件22b的前部262b上；以及一个连杆驱动器266a，它同样可转动地附着中间部件22b和驱动器连杆246b上。普通技术设备例如螺栓可以插入轴衬或者球轴承、滚针轴承或者径向轴承中，可以用来将连杆258a、264a和264b以及驱动器266之间可转动地相互附着，并且附着到对应的牵引部件22a-22c上。第二附着装置252b的结构与第一附着装置252a相同。通常障碍传感器为使用声或光的普通近程传感器，用来检测将要碰到的障碍并且通知微处理器220(图8)。

仍然参照图10和11，在一种实施例中，部件列250还包括安装在牵引部件22a和22c上的工具267a和267b。工具267a和267b可以使任何普通工具，例如探针267c或者具有一个具有所希望的爪267a的臂状物。

仍然参照图10，当障碍传感器254a检测到一个相当大的倾角后，传感器254a通知MP220。然后MP220指令引导部件22a的粘附部件46a-46d松开表面，如前面结合图5所讨论的一样。然后，MP220指令图5中的气动系统24向连杆驱动器266提供压缩空气，以便在倾斜表面252上转动引导部件22a。然后MP220伸展引导部件22a的粘附部件46a-46d的吸盘54a-54d，并且指令中间和尾部部件22b和22c向着倾斜表面252驱动引导部件22a。一旦吸盘54a-54d接触到表面252并且形成密封，MP220指令引导部件22a驱动部件列250爬上倾斜表面。

参照图11，使用与此前所讨论的相同的操作顺序来驱动部件列转过并沿90度的斜坡下降。但是，当牵引部件22a爬下斜坡后，中间和尾部部件22b和22c在沿斜坡下降时会降低部件列250的速度。

仍然参照图11，传感器254a-254h可以探测到裂缝(未示出)，典型地，裂缝深度和宽度足以阻止部件列250通过表面256。当碰到这种裂缝时，仍然使用先前所描述的操作顺序，但是在这种情况下，当中间和尾部部件22b和22c驱动部件列250时，连杆驱动器266a将引导部件22a悬吊在裂缝上方。然后，一旦障碍传感器254a通知MP220(图8)引导部件22a通过了裂缝，MP220指令连杆266a降低引导部件22a回到表面256上。为了悬吊并驱动中间部件22b越过间隙，中间部件22b的粘附部件46a-46d从表面上松开，并且两个连杆驱动器266a和266b通过阻止中间部件的一个或多个滚轮50a-50d掉入间隙而将中间部件悬吊在间隙上。在另一个实施例中，连杆驱动器266a和266b可以包括锁定装置，操作它可以防止中间部件掉进缝隙中。

尽管部件列250被图示和描述为由牵引部件22a-22c的前部和后部彼此相互附着而成，部件列250可以通过将部件22a-22c彼此并排附着形成。进一步，附着装置252a和252b可能附着到不同牵引部件22a-22c的一个或者多个轮子轴200(图6)或者轴200和框架42(图1)的结合体上。同样，两个或者多个连杆装置252a和252b可以将部件22a-22c中的一个上附着到另一个部件22a-22c上，而不是仅仅象上面图示和描述的一样附着在一个上。

图12是牵引部件270的俯视图，按照本发明的一种实施例，包括六个粘附部件46e-46f。在一种实施例中，当部件270通过表面时，附加的粘附部件46e-46f可能通过操作将牵引部件270固定在表面(未示出)。在这样一种配置中，附加的粘附部件46e-46f循环经过附着、松开和返回操作，这与先前结合图1、5和8所讨论的操作相同。进一步，在这种配置中，附加的粘附部件46e-46f的循环通常受到MP220(图8)相对于其它粘附部件46a-46d的监控，以帮助确保在部件270通过表面时，至少一个粘附部件46a-46f附着在表面上。

在另一种实施例中，附加的粘附部件46e-46f的操作可能只是在部件270处于静止时，帮助将牵引部件270附着在表面上。例如，如果部件270颠倒地悬挂在上面或者携带有有效负载，包括一个钻头以便在表面上的特定位置工作，部件270可能需要比其它粘附部件46a-46d单独可以提供的更大的力，以便将其固定在表面上。在这种情况下，附加的粘附部件46e-46f可以附着在框架42上，以便在部件270通过一个表面时部件不会相对于框架移动。在这种配置中，当部件270移动到工作位置时，附加的粘附部件46e-46f通常悬挂在表面之上。一旦处于该位置，操作者或者MP220一般会指令附加粘附部件46e-46f将其吸盘54a-54d伸展到表面上并且形成一个与其它粘附部件46a-46d相同的密封。这样，部件270更牢固地附着在该表面上。进一步，在滚轮不能阻止部件270产生不希望的向下移动的倾斜表面上，附加的粘附部件46e-46f可以辅助阻止部件270移动。

尽管示出了两个附加的粘附部件46e-46f，可以增加更多的部件以进一步将部件270固定在表面上。

图13是按照本发明另一种实施例的两个并排连接的牵引部件列的俯视图。部件列272和部件列274都与结合图10和11讨论的部件列250相同，除了每个牵引部件270包括六个与结合图12讨论的部件270一样的粘附部件46a-46f。附着装置274与结合图10和11讨论的附着装置252a和252b相同，并且将部件列272附着到274上。通过将两个部件列272和274并排附着起来，可以很容易地移动一个更大的或者重的有效载荷表面和/或固定在表面上的工作位置上。

图14是图1中牵引部件22的透视图，该部件在通过一架飞机的机身278时，被系在吊杆276上。将部件系在吊杆上允许部件22的操作者将部件放置在靠近飞机机身278或者适用的其它表面上希望的位置，并且使部件22通过一个短的距离到达希望的位置，而不是将部件22放置在机翼280或者机身278的底部282——飞机上的典型、便于操作者轻松而无需辅助地到达的位置上——等待部件22通过一个较长的距离到达希望的位置。另外，将部件22系在吊杆276上允许操作者防止对飞机上的其它结构例如机翼280、机窗284或者机身278造成代价昂贵的损坏，如果牵引部件22从机身278上发生坠落的话。

绳32将牵引部件22附着到气动系统24(图1)和控制系统28(图1)上，如前面结合图1所讨论的一样，并且包括一个系绳40(图1)，系绳可以是在部件22自由滑落时任何常规的材料，其强度足以拉住部件22，并且能够使用普通技术设备例如螺栓或者钩子附着在吊杆276和牵引部件22上。如果牵引部件22偶然发生坠落，防止摆动的绳索286通过自动收回阻止部件22摆动回到机身。吊杆276可以是任何普通吊杆或者与4,417,424号美国专利中所讨论的吊杆相同，该专利通过参考并入此处。

图15是图1中两个牵引部件22a和22b系在建筑物顶上协调工作的透视图。万一在牵引部件22a和22b偶然坠落时，母绳32上的系绳40(图1)能够防止对建筑物和牵引部件22a和22b下方的人造成低价昂贵的损坏。牵引部件22a和22b支撑着横梁288，横梁288又转过来支撑着能够在部件22a和22b的两个方向上沿着横梁移动的窗户清洗工具290。在这种配置中，牵引部件22a和22b能够清洗多于一个的窗户，而无需移动到每个窗户前。在另一种实施例中，横梁288可能支撑着其它工具，例如探针或钻头。

从前述内容可以理解，尽管为了说明的目的这里对本发明特定的实施例进行了描述，可以对本发明进行各种修改而不会偏离本发明的精神和范围。

Claims (38)

1.一种牵引部件，包括所有的子系统：

一个框架；

多个附着在框架上的滚轮，可以通过操作以驱动框架通过一个表面；

多个附着在框架上并且可以相对框架移动的粘附部件，通过操作可以将框架固定在表面上并且能够从表面上松开，每个粘附部件包括一个附着在主体上的脚部，通过操作脚部可以伸展到表面上，也可以从表面上将脚部退回；以及

多个附着在框架上的退回机构，每个都可以操作使相应的粘附部件移动到相应的返回位置。

2.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，保持框架离开表面一个恒定或者基本恒定的距离。

3.如权利要求1的牵引部件，进一步包括一个附着在粘附部件和退回机构的控制部件，可以通过操作指令粘附部件伸展和退回其脚部，并指令退回机构移动粘附部件。

4.如权利要求1的牵引部件，进一步包括一个附着在粘附部件和退回机构上的控制部件，可以通过操作自动指令粘附部件伸展和退回脚部，自动指令退回机构移动粘附部件。

5.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，框架包括两个可转动地相互附着的部分。

6.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，框架包括两个部分，每个具有一个中心轴，并且可转动的附着在其中心轴上。

7.如权利要求1的部件，其特征在于：

框架包括两个尺寸相等或者基本相等的部分，相互之间可转动地附着，每个部分包括两个尺寸相等或者基本相等的零件；

相应的滚轮、粘附部件和退回机构都附着在每个零件上。

8.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，框架包括四个象限，每个滚轮和粘附部件位于相应的一个象限之中。

9.如权利要求1的牵引部件，其特征在于：

框架包括两个尺寸相等或者基本相等的部分，相互之间可转动地附着，每个部分包括两个尺寸相等或者基本相等的零件，每个零件包括一个外角和一个中心；

一个相应的滚轮位于每个外角之上；并且

一个相应的粘附部件位于每个中心。

10.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，框架是矩形的。

11.如权利要求1的牵引部件，其特征在于：

框架包括两个尺寸相等或者基本相等的部分，相互之间可转动地附着，每个部分包括两个外角和一个内部；

一个相应的滚轮位于每个外角之上；并且

两个相应的粘附部件位于每个内部上。

12.如权利要求1的牵引部件，其特征在于：

框架包括两个尺寸相等或者基本相等的部分，相互之间可转动地附着，每个部分包括两个外角和一个内部；

一个相关的滚轮位于每个外角之上；并且

三个相关的粘附部件位于每个内部上。

13.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，每个滚轮可转动地附着在框架上。

14.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，每个滚轮在相同的方向上伸展离开框架。

15.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，每个滚轮包括两个轮子，可以操作与表面接触并在上面滚动。

16.如权利要求1的部件，其特征在于，每个滚轮包括：

一个附着在框架上的滚轮体；

一根附着在滚轮体上的轴；

两个附着在轴上的轮子。

17.如权利要求1的部件，其特征在于，每个滚轮包括：

一个附着在框架上的滚轮体；

一根附着在滚轮体上的轴；

两个附着在轴上的轮子；以及

一个附着在轮子上的电机，通过操作以驱动轮子。

18.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，可以操作粘附部件以增加框架到表面之间的距离。

19.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，框架包括多个直线轴承，每个对应于各自的粘附部件，通过操作允许粘附部件相对框架移动。

20.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，当脚部接触表面时，粘附部件可以通过向脚部施加一个退回力完成操作，将框架推向表面。

21.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，主体包括一个驱动器，驱动器具有一个包括从主体上伸出并附着在脚部上的第一端的杆件。

22.如权利要求1的牵引部件，其特征在于：

脚部包括一个吸盘，通过操作在吸盘和表面之间产生真空；

主体包括一个驱动器，驱动器具有一个包括从外壳上伸出并附着在吸盘上的第一端的杆件。

28.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，每个粘附部件可以在平移区域内移动。

29.如权利要求1的部件，其特征在于，框架包括四个平移区域，每个都具有界限，以及一个可以在平移区域内移动的相应的粘附部件。

30.如权利要求1的部件，其特征在于，框架包括四个平移区域，每个都具有软界限，以及一个可以在平移区域内移动的相应的粘附部件。

31.如权利要求1的部件，其特征在于，框架包括四个平移区域，每个都具有一个中心，一个硬界限和一个位于中心和硬界限之间一半距离处的软界限，以及一个可以在平移区域内移动的相应的粘附部件。

32.如权利要求1的部件，其特征在于，每个粘附部件可以在平移区域内移动，该平移区域包括一个中心，一个位于平移区域的中心的退回位置。

33.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，每个退回机构可操作以将粘附部件推向退回机构。

34.如权利要求1的牵引部件，进一步包括：

一个附着在粘附部件和退回机构上的控制部件；

其中：

框架包括一个在平移区内，形成一个软界限的传感器，当粘附部件通过界限时，可以通过操作向控制部件发送粘附部件的位置信号，而且

控制部件通过指令粘附部件松开表面而对信号响应。

35.如权利要求1的牵引部件，进一步包括一个附着在粘附部件和退回机构上的控制部件，其特征在于控制部件指令每个退回机构向各自的退回位置移动相应的粘附部件，并且在预定的持续时间后，指令退回机构停止移动相应的粘附部件。

36.如权利要求1的牵引部件，进一步包括一个转向机构，可以操作使滚轮转动。

37.如权利要求1的牵引部件，进一步包括一个转向机构，可以操作使每个滚轮独立于其它滚轮而转动。

38.如权利要求1的牵引部件，进一步包括两个转向机构，其特征在于框架包括：

两个尺寸相等或者基本相等的部分，相互之间可转动地附着，每个部分包括两个尺寸相等或者基本相等的零件，每个零件包括一个外角，滚轮位于外角上；

其中一个转向机构可操作地附着在滚轮的一部分上，而另一个转向机构可操作地附着在滚轮的另一部分上。

39.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，脚部包括一个吸盘，可以操作在表面和吸盘之间产生一个真空；以及控制部件，可以操作以确定粘附部件相对于重力场的方向，并调节吸盘的真空度来补偿方向的改变。

40.如权利要求1的牵引部件，其特征在于，粘附部件可以在脚部附着在表面上时，通过向脚部施加一个退回力，向着表面推动框架；并且控制部件可以操作来确定粘附部件相对于重力场的方向，并调节吸盘的真空度来补偿方向的改变。

41.一种通过表面的方法，包括如下的顺序：

将脚部附着在表面上；

通过向着彼此推动脚部和框架，推动框架靠近表面；

相对附着的脚部移动框架；

从表面上松开脚部；

将松开的脚部移动到退回位置。

42.如权利要求41的方法，进一步包括当框架通过一个表面时，在所有时刻通过向着彼此推动附着的脚部和框架，推动框架靠近表面。

43.如权利要求41的方法，其特征在于，将脚部附着在表面上包括在脚部和表面之间产生一个真空。

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