ES2882637T3 - Compensación de gravedad para vehículos robóticos autopropulsados que se arrastran sobre superficies desniveladas. - Google Patents
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Abstract
Un método para compensar la gravedad durante el movimiento de un vehículo de orugas sobre una superficie de un cuerpo (100, 102, 104), comprendiendo el método (a) sujetar un extremo de un primer cable (22, 22a) a un primer vehículo (20b, 20c) de orugas; (b) sujetar otro extremo del primer cable (22, 22a) a un primer carrete (52a) de un segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas; (c) colocar el primer vehículo (20b, 20c) de orugas en una primera posición en contacto con una primera área (112) de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104), en donde la primera área (112) de superficie está desnivelada; (d) colocar el segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas en una segunda posición en contacto con una segunda área de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104); (e) adherir el primer vehículo (20b, 20c) de orugas a la superficie del cuerpo (100, 102, 104) utilizando succión; (f) a la vez que el primer vehículo (20b, 20c) de orugas está adherido a la superficie, mover el primer vehículo (20b, 20c) de orugas a lo largo de una primera ruta que se extiende a partir de la primera posición a una tercera posición en contacto con una tercera área de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104); y (g) tensar el primer cable (22, 22a) para ejercer una fuerza de tensión sobre el primer vehículo (20b, 20c) de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al primer vehículo (20b, 20c) de orugas a una elevación más baja durante la etapa (f).
Description
DESCRIPCIÓN
Compensación de gravedad para vehículos robóticos autopropulsados que se arrastran sobre superficies desniveladas
Antecedentes
Esta divulgación se refiere en general a sistemas automatizados para transportar herramientas de mantenimiento a través de superficies, incluyendo tales herramientas de mantenimiento (pero no se limitan a) sensores usados en inspección no destructiva (NDI). En particular, esta divulgación se refiere a vehículos robóticos autopropulsados que se arrastran por la superficie (en lo sucesivo, “vehículos de orugas”) que son capaces de moverse en superficies inclinadas o verticales (en lo sucesivo, “superficies desniveladas”) de grandes estructuras tales como fuselajes de aeronaves, tanques de almacenamiento y palas de turbinas eólicas.
Es conocido inspeccionar y limpiar manualmente estructuras grandes tales como fuselajes de aeronaves, tanques de almacenamiento y palas de turbinas eólicas elevando a una persona a una posición adyacente a la estructura. Sin embargo, la inspección y limpieza manuales pueden ser operaciones difíciles y que requieren mucho tiempo. Para mitigar los inconvenientes de la inspección y limpieza manuales, se han propuesto diversas soluciones que implican aparatos automatizados (por ejemplo, vehículos de orugas) configurados para viajar a lo largo de superficies desniveladas de una estructura grande. Por ejemplo, se han propuesto soluciones en las cuales un vehículo de arrastre equipado con herramientas está sujetado al extremo de un cable de amarre a la vez que el vehículo de arrastre está en contacto y “adherido” a una superficie desnivelada mediante fuerzas de succión o vacío. La funcionalidad de adherencia por vacío es proporcionada por uno o más dispositivos de adherencia por vacío que permiten que el vehículo de orugas se adhiera pero aún se traslade y/o gire sobre la superficie desnivelada.
En aplicaciones donde los vehículos de orugas necesitan operar en superficies desniveladas, como moverse alrededor de la circunferencia del fuselaje de una aeronave, puede ser difícil de alcanzar la magnitud de las fuerzas de adherencia por vacío necesarias para mantener la posición deseada y navegar. E incluso en aquellos casos en donde se dispone de suficiente fuerza de adherencia por vacío, la potencia de locomoción necesaria para mover el vehículo de orugas en direcciones verticales o casi verticales puede ser indeseablemente alta. Aumentar la fuerza de adherencia o la potencia de locomoción agrega complejidad y coste a estos sistemas robóticos, y puede limitar sus casos de uso rentables.
Las soluciones existentes de mayor flujo de succión (adherencia por vacío) o electrostática de mayor energía (atracción) requieren una mayor complejidad y costes del sistema, así como riesgos de rendimiento, que incluyen el daño superficial debido a altas cargas de adherencia. Las soluciones actuales no abordan el problema de deslizamiento asociado con suciedad, grasa, agua, u otros desechos en la superficie de la estructura sobre la cual se arrastra el robot. Los amarres actuales pueden impedir que los vehículos de orugas caigan al suelo, pero no ayudan a mantener la adherencia por vacío o la atracción electrostática a la superficie frente a la gravedad. Las soluciones actuales no ayudan a los vehículos de orugas a mantener el movimiento a lo largo de una línea horizontal sin deslizamiento en la dirección de la gravedad. Tampoco permiten el movimiento vertical ascendente sin mayor adherencia o requisitos de potencia.
El documento US 2013/0024067 A1 establece en su resumen vehículos terrestres de movimiento holonómico (es decir, plataformas móviles) que son capaces de movimiento controlado a través de superficies desniveladas, a la vez que llevan uno o más sensores de inspección no destructivos u otras herramientas. La plataforma móvil comprende un bastidor que tiene cuatro (o un múltiplo de cuatro) ruedas Mecanum, cada rueda accionada por un respectivo motor controlado de forma independiente, y que además tiene una pluralidad (por ejemplo, dos) de dispositivos de succión controlados de forma independiente. Las ruedas Mecanum permiten el movimiento holonómico, a la vez que los dispositivos de succión facilitan un control suficientemente preciso del movimiento en superficies desniveladas. Resumen
El tema divulgado con cierto detalle a continuación está dirigido a aparatos y métodos para proporcionar compensación de gravedad a un vehículo de orugas equipado con herramientas, adherido por vacío y suspendido por cable que viaja a lo largo y sigue el contorno de una superficie desnivelada durante la ejecución de una operación de mantenimiento automatizada (por ejemplo, inspección no destructiva u otra operación de mantenimiento). Una característica técnica compartida por múltiples realizaciones de los sistemas de compensación de gravedad divulgados en el presente documento es que un carrete de cable (no a bordo del vehículo de orugas equipado con herramientas) se gira para enrollar una porción del cable del cual está suspendido el vehículo de orugas adherido por vacío para generar una fuerza de tensión que contrarresta la fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo de orugas durante el movimiento. La rotación del carrete de cable puede ser accionada por un motor o por un resorte tensor.
A continuación, se divulgan con cierto detalle diversas realizaciones, las cuales incluyen configuraciones de componentes que varían en función de la geometría de la estructura que se somete a mantenimiento. Por ejemplo, el fuselaje de una aeronave puede tener secciones con superficies externas cilíndricas y los tanques de almacenamiento pueden tener una superficie externa esférica, una superficie externa lateral cilíndrica con una
superficie externa superior en forma de cúpula o una superficie externa lateral cilindrica con una superficie externa superior plana.
La funcionalidad de adherencia por vacío mencionada anteriormente es proporcionada por uno o más dispositivos de adherencia por vacío que permiten que cada vehículo de orugas se adhiera pero aún se traslade y/o gire sobre la superficie a la cual está adherido el vehículo de orugas. Cada dispositivo de adherencia por vacío está diseñado para “flotar” cuando el dispositivo de adherencia por vacío se evacua parcialmente. Como se usa en el presente documento, “flotar” significa que los componentes de succión son compatibles (cargados por resorte) con almohadillas de baja fricción que se deslizan por la superficie. El sistema es compatible con la rotación y también a lo largo del eje Z. La fuerza de succión total resultante es lo suficientemente fuerte como para adherir el vehículo de orugas a la estructura, pero no tan fuerte como para inhibir el desplazamiento o la rotación laterales. Por lo tanto, el término “adherencia”, como se utiliza en el presente documento, significa una adherencia flotante que permite que los vehículos de orugas se muevan sobre una superficie. En contraste, el término “sujeción” como se usa en el presente documento incluye adherencia no flotante (también conocida como adherencia) y no incluye adherencia flotante.
Aunque diversas realizaciones de aparatos y métodos para proporcionar compensación de gravedad para vehículos de orugas equipados con herramientas, adheridos por vacío y suspendidos por cable en superficies desniveladas se describen con cierto detalle más adelante en el presente documento, una o más de esas realizaciones se pueden caracterizar por uno o más de los siguientes aspectos.
Un aspecto del tema que se divulga en detalle a continuación es un método de la reivindicación 1 para compensar la gravedad durante el movimiento de un vehículo de orugas en una superficie de un cuerpo (por ejemplo, el fuselaje de una aeronave o un tanque de almacenamiento). El método comprende: (a) sujetar un extremo de un primer cable a un primer vehículo de orugas; (b) sujetar otro extremo del primer cable a un primer carrete de un segundo vehículo de orugas; (c) colocar el primer vehículo de orugas en una primera posición en contacto con una primera área de superficie en la superficie del cuerpo, en donde la primera área de superficie está desnivelada; (d) colocar el segundo vehículo de orugas en una segunda posición en contacto con una segunda área de superficie en la superficie del cuerpo; (e) adherir el primer vehículo de orugas a la superficie del cuerpo mediante succión; (f) a la vez que el primer vehículo de orugas está adherido a la superficie, mover el primer vehículo de orugas a lo largo de una primera ruta que se extiende a partir de la primera posición a una tercera posición en contacto con una tercera área de superficie en la superficie del cuerpo; (g) tensar el primer cable para ejercer una fuerza de tensión sobre el primer vehículo de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al primer vehículo de orugas a una elevación más baja durante la etapa (f); y, preferiblemente, una etapa de operar una herramienta de mantenimiento del primer vehículo de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la primera ruta, en donde la etapa (g) preferiblemente comprende enrollar una porción del primer cable en el primer carrete.
De acuerdo con una realización del método descrito en el párrafo inmediatamente anterior, el método comprende además sujetar el segundo vehículo de orugas a la superficie en la segunda posición produciendo una fuerza de sujeción que tiene una magnitud suficiente para impedir el desprendimiento del segundo vehículo de orugas incluso cuando soporta todo el peso del primer vehículo de orugas. La fuerza de sujeción puede producirse, por ejemplo, por una de las siguientes fuerzas: succión, adhesión electrostática o atracción magnética.
De acuerdo con otra realización, el método comprende además: mover el segundo vehículo de orugas a lo largo de una segunda ruta a la vez que el primer vehículo de orugas se mueve a lo largo de la primera ruta; y operar una herramienta de mantenimiento del segundo vehículo de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la segunda ruta.
De acuerdo con una realización adicional, el método comprende además: (h) sujetar un extremo de un segundo cable a un tercer vehículo de orugas; (i) sujetar otro extremo del segundo cable a un segundo carrete del segundo vehículo de orugas; (j) colocar el tercer vehículo de orugas en una cuarta posición en contacto con una cuarta área de superficie en la superficie del cuerpo, en donde la cuarta área de superficie está desnivelada; (k) adherir el tercer vehículo de orugas a la superficie del cuerpo utilizando succión; (I) a la vez que el tercer vehículo de orugas está adherido a la superficie, mover el tercer vehículo de orugas a lo largo de una segunda ruta que se extiende a partir de la cuarta posición a una quinta posición en contacto con una quinta área de superficie en la superficie del cuerpo; y (m) tensar el segundo cable para ejercer una fuerza de tensión sobre el tercer vehículo de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar el tercer vehículo de orugas a una elevación más baja durante la etapa (I).
De acuerdo con aún otra realización, el método comprende además: sujetar un extremo de un segundo cable a un segundo carrete de un vehículo terrestre; sujetar otro extremo del segundo cable al segundo vehículo de orugas; y colocar el vehículo terrestre en contacto con el suelo en el otro lado del plano medio vertical, en donde la etapa (g) comprende enrollar una porción del segundo cable en el segundo carrete.
Otro ejemplo que se divulga en detalle a continuación es un método para realizar una operación de mantenimiento en un cuerpo que tiene una superficie superior y una superficie lateral desnivelada que se extiende hacia abajo
hasta elevaciones más bajas que una elevación más baja de la superficie superior. El método comprende: (a) sujetar un extremo de un cable a un vehículo de orugas que lleva una herramienta de mantenimiento; (b) sujetar otro extremo del cable a un carrete de un dispositivo de anclaje; (c) colocar el dispositivo de anclaje en contacto con la superficie superior del cuerpo; (d) sujetar el dispositivo de anclaje a la superficie superior con una fuerza de sujeción que tenga una magnitud suficiente para impedir el desprendimiento del dispositivo de anclaje mediante la producción de una fuerza de sujeción que tenga una magnitud suficiente para impedir el desprendimiento del vehículo de orugas incluso cuando se soporta todo el peso del vehículo de orugas; (e) colocar el vehículo de orugas en contacto con la superficie lateral desnivelada del cuerpo; (f) adherir el vehículo de orugas a la superficie lateral desnivelada mediante succión; (g) mover el vehículo de orugas a lo largo de una ruta a la vez que el vehículo de orugas está adherido a la superficie lateral desnivelada; (h) tensar el cable para ejercer una fuerza de tensión sobre el vehículo de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al vehículo de orugas a una elevación más baja durante la etapa (g); y (i) operar la herramienta de mantenimiento para realizar una operación de mantenimiento en la superficie lateral desnivelada en un punto a lo largo de la ruta.
De acuerdo con algunos ejemplos del método para realizar una operación de mantenimiento en un cuerpo que tiene una superficie superior con una periferia exterior circular, el método descrito en el párrafo inmediatamente anterior comprende además: acoplar de manera giratoria un carrete a un extremo distal de un brazo giratorio; colocar un extremo proximal del brazo giratorio en la superficie superior del cuerpo de modo que un centro de rotación del brazo giratorio esté alineado con un centro de la periferia exterior circular; y girar el brazo giratorio, en donde el brazo giratorio tiene una longitud que permite que una porción del carrete se extienda más allí de la periferia exterior circular de la superficie superior durante la rotación del brazo giratorio alrededor del centro de rotación.
Un aspecto adicional del tema que se divulga en detalle a continuación es un aparato de la reivindicación 11, que comprende un primer y un segundo vehículo de orugas y un cable que tiene un extremo conectado al primer vehículo de orugas y otro extremo conectado al segundo vehículo de orugas, en donde: cada uno del primer y segundo vehículo de orugas comprende: un bastidor; al menos un dispositivo de adherencia por vacío sujetado a o integrado con el bastidor; un conjunto de ruedas acopladas de manera giratoria al bastidor; un motor de accionamiento acoplado operativamente para accionar la rotación de al menos una de las ruedas; y un sistema informático configurado para controlar la operación del motor de accionamiento, el primer vehículo de orugas comprende además una herramienta de mantenimiento configurada para realizar una operación de mantenimiento; y el segundo vehículo de orugas comprende además un carrete de cable al cual se une el otro extremo del cable y un motor de carrete.
Aún otro ejemplo divulgado en detalle a continuación es un aparato que comprende un dispositivo de anclaje, un vehículo de orugas y un cable que tiene un extremo conectado al dispositivo de anclaje y otro extremo conectado al vehículo de orugas, en donde el dispositivo de anclaje comprende: una base de anclaje; al menos un dispositivo de sujeción acoplado a la base de anclaje para sujetar el dispositivo de anclaje a una superficie; un carrete de cable al cual se sujeta un extremo del cable; un motor de carrete acoplado operativamente para accionar la rotación del carrete de cable; y un primer sistema informático configurado para controlar la operación del motor de carrete, y en donde el vehículo de orugas comprende: un bastidor; al menos un dispositivo de adherencia por vacío sujetado a o integrado con el bastidor; un conjunto de ruedas acopladas de manera giratoria al bastidor; un motor de accionamiento acoplado operativamente para accionar la rotación de al menos una rueda del conjunto de ruedas; una herramienta de mantenimiento acoplada al bastidor y configurada para realizar una operación de mantenimiento; y un segundo sistema informático configurado para controlar la operación del motor de accionamiento y la herramienta de mantenimiento.
De acuerdo con algunos ejemplos del aparato descrito en el párrafo inmediatamente anterior, el aparato comprende además: una torreta la cual está acoplada de manera giratoria a la base de anclaje; y un brazo que tiene un extremo proximal conectado a o formado integralmente con la torreta y un extremo distal al cual se acopla de manera giratoria el carrete de cable.
A continuación, se divulgan otros aspectos de un aparato y métodos para proporcionar compensación de gravedad para vehículos de orugas equipados con herramientas, suspendidos por cables y adheridos por vacío que se mueven sobre superficies desniveladas.
Breve descripción de los dibujos
Las características, funciones y ventajas discutidas en la sección anterior pueden lograrse de forma independiente en diversas realizaciones o pueden combinarse aún en otras realizaciones. A continuación, se describirán diversas realizaciones con referencia a los dibujos con el propósito de ilustrar los aspectos descritos anteriormente y otros. Ninguno de los diagramas que se describen brevemente en esta sección está dibujado a escala.
Las Figuras 1A y 1B son diagramas que representan vistas de extremo frontales del fuselaje de una aeronave en dos instantes diferentes en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un par de vehículos de orugas adheridos por vacío, y suspendidos por cable de acuerdo con una primera realización. La longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 1B es mayor que la longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 1A.
Las Figuras 2A y 2B son diagramas que representan vistas de los respectivos tanques de almacenamiento sometidos a mantenimiento automatizado utilizando un par de vehículos de orugas adheridos por vacío, y suspendidos por cable.
La Figura 3A es un diagrama que representa una vista superior de un vehículo de orugas equipado con herramientas, adherido por vacío, y suspendido por cable de acuerdo con una realización.
Las Figuras 3B y 3C son vistas lateral y de extremo, respectivamente, del vehículo de orugas equipado con herramientas, adherido por vacío, y suspendido por cable que se representa en la Figura 3A.
La Figura 4 es un diagrama que representa una vista superior de un vehículo de orugas equipado con carrete, adherido por vacío, y suspendido por cable de acuerdo con una realización.
La Figura 5 es un diagrama que representa una vista tridimensional de partes de un vehículo de orugas de movimiento holonómico que tiene dos zonas de succión de acuerdo con una realización. No se muestran las conexiones eléctricas para suministrar señales para controlar la operación de los componentes que se representan y otros componentes.
La Figura 6 es un diagrama que muestra una vista inferior de un vehículo de orugas de ruedas Mecanum que tiene zonas de succión dobles.
La Figura 7A es un diagrama que representa una vista de un vehículo de orugas de movimiento holonómico que tiene conjuntos delanteros y posteriores de cuatro dispositivos de adherencia por vacío de acuerdo con una realización.
La Figura 7B es un diagrama que representa una vista inferior del vehículo de orugas de movimiento holonómico que se representa en la Figura 7A,
La Figura 8A es un diagrama que representa una vista en sección transversal de un dispositivo de adherencia por vacío de acuerdo con una implementación.
La Figura 8B es un diagrama que representa una vista en sección transversal del dispositivo de adherencia por vacío que se representa en la Figura 8A adherido a una superficie de hoja desnivelada. El espacio de aire entre el dispositivo de adherencia por vacío y la superficie desnivelada se ha exagerado con fines ilustrativos.
Las Figuras 9 y 10 son diagramas que representan vistas frontales de porciones de un vehículo de orugas que tiene dispositivos de adherencia de vacío izquierdo y derecho y que muestran además las fuerzas ejercidas por una superficie horizontal (véase la Figura 9) y una superficie inclinada (véase la Figura 10) en el ruedas Mecanum del vehículo de orugas cuando las ruedas 4a y 4c Mecanum en un lado están en una elevación y las ruedas 4b y 4d Mecanum del otro lado están en otra elevación.
La Figura 11A es un diagrama que representa una vista superior de un bastidor con ruedas Mecanum de un vehículo de orugas que tiene un cabezal de escaneo NDI fijo sujetado a un extremo del mismo.
La Figura 11B es un diagrama que representa una vista superior de un bastidor con ruedas Mecanum de un vehículo de orugas que tiene un cabezal de escaneo NDI alternativo montado en un extremo del mismo.
Las Figuras 12A-12D son diagramas que representan vistas superiores de un vehículo de orugas de movimiento holonómico de acuerdo con una realización alternativa la cual tiene una conexión pasiva que pivota alrededor del centro del eje vertical del vehículo, con un brazo que está conformado para permitir la fuerza del cable para proyectarse a través del centro de masa del vehículo (pero sin interferir con la oruga o la carga útil del sensor). La Figura 13 es un diagrama que representa una vista lateral de un par de vehículos de orugas de movimiento holonómico que tienen una conexión pasiva del tipo que se representa en las Figuras 12A-12D.
La Figura 14A es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un vehículo de orugas de movimiento holonómico que tiene tanto un carrete de cable como un carruaje para una herramienta de mantenimiento de acuerdo con otra realización.
La Figura 14B es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema de compensación de gravedad en el cual dos vehículos de orugas conectados por cable adheridos por vacío a un cuerpo (por ejemplo, el fuselaje de una aeronave) se comunican de manera inalámbrica con un ordenador de control terrestre.
La Figura 15 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal del fuselaje de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un primer vehículo de orugas adherido por vacío suspendido por un cable umbilical primario de una pluma y un segundo y tercer vehículos de orugas, equipados con herramientas y adheridos por vacío conectados al primer vehículo de orugas adherido por vacío a través de cables secundarios respectivos de acuerdo con una segunda realización.
La Figura 16 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal del fuselaje de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye una carreta equipada con un sistema de comunicación inalámbrica y un par de vehículos de orugas equipados con herramientas, adheridos por vacío, conectados a la carreta a través de cables respectivos de acuerdo con una tercera realización.
La Figura 17 es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema para realizar una inspección ultrasónica en una superficie de un cuerpo de acuerdo con una arquitectura informática propuesta.
La Figura 18A es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema de compensación de gravedad que incluye una carreta que tiene un carrete de cable accionado por resorte que genera una fuerza de tensión para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre un vehículo de orugas en movimiento suspendido por cable.
La Figura 18B es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema de compensación de gravedad que incluye una carreta que tiene un carrete de cable accionado por motor que genera una fuerza de tensión para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre un vehículo de orugas en movimiento suspendido por cable.
Las Figuras 19A y 19B son diagramas que representan vistas de extremo frontales de un fuselaje de una aeronave en dos instantes diferentes en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un dispositivo de anclaje y un vehículo de orugas equipado con herramientas, adherido por vacío, y suspendido por cable de acuerdo con una cuarta realización. La longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 19B es mayor que la longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 19A.
Las Figuras 20A y 20B son diagramas que representan vistas de extremo frontales de un fuselaje de una aeronave en dos instantes diferentes en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un vehículo de orugas equipado con herramientas, y adherido por vacío conectado a través de un cable a un vehículo de orugas acoplado a una superficie de acuerdo con una quinta realización. La longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 20B es mayor que la longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 20A.
La Figura 21 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal de un fuselaje de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un vehículo terrestre equipado con carrete, un vehículo de orugas equipado con carrete adherido por vacío y un vehículo de orugas equipado con herramientas adherido por vacío conectado por cables de acuerdo con una sexta realización.
La Figura 22 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal de un fuselaje de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un vehículo terrestre equipado con carretes y un vehículo de orugas equipado con herramientas conectado al vehículo terrestre mediante un cable, y un vehículo de orugas elevador de cables que soporta una sección intermedia del cable de acuerdo con una séptima realización.
La Figura 23 es un diagrama que representa una vista de un tanque de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un carruaje elevador equipado con carretes que se desplaza sobre una pista circular colocada en una superficie superior del tanque de almacenamiento y un vehículo de orugas equipado con herramientas, adherido por vacío, y suspendido por cable adherido a una superficie lateral del tanque de almacenamiento de acuerdo con una octava realización.
La Figura 24 es un diagrama que representa una vista de un tanque de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un vehículo de orugas equipado con carretes dispuesto sobre una superficie superior del tanque de almacenamiento y un vehículo de orugas equipado con herramientas suspendido por cable, adherido a una superficie lateral del tanque de almacenamiento de acuerdo con una novena realización.
La Figura 25 es un diagrama que representa una vista de un tanque de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un brazo equipado con carrete montado en torreta pasiva acoplado de manera giratoria a una superficie superior del tanque de almacenamiento y un vehículo de orugas equipado con herramientas, suspendido por cable, adherido por vacío a una superficie lateral del tanque de almacenamiento de acuerdo con una décima realización.
La Figura 26 es un diagrama que representa una vista de un tanque de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad que incluye un brazo equipado con carrete montado en torreta accionado por motor acoplado de manera
giratoria a una superficie superior del tanque de almacenamiento y un vehículo de orugas equipado con herramientas, suspendido por cable, adherido por vacío a una superficie lateral del tanque de almacenamiento de acuerdo con una décimo primera realización.
La Figura 27 es un diagrama de bloques que identifica algunos de los componentes del sistema de compensación de gravedad que se representa en la Figura 26.
En lo sucesivo se hará referencia a los dibujos en los cuales elementos similares en dibujos diferentes llevan los mismos números de referencia.
Descripción detallada
Las mejoras divulgadas en el presente documento pueden incorporarse o utilizarse con un aparato automatizado para realizar funciones de mantenimiento en estructuras grandes tales como fuselajes de aeronaves y tanques de almacenamiento. Como se usa en el presente documento, el término “mantenimiento” incluye, pero no se limita a, operaciones tales como inspección no destructiva, perforación, escarpado, pulido (por ejemplo, para quitar componentes adheridos o atornillados), fijación, aplicación de apliques, mapeo de capas, limpieza, marcado y pintado.
Con fines ilustrativos, ahora se describirán en detalle aparatos y métodos para realizar operaciones de mantenimiento automatizadas en un fuselaje de una aeronave o en un tanque de almacenamiento. Sin embargo, no todas las características de una implementación real se describen en esta especificación. Una persona experta en la técnica apreciará que en el desarrollo de cualquier realización de este tipo, se deben tomar numerosas decisiones específicas de implementación para lograr los objetivos específicos del desarrollador, tales como el cumplimiento de las restricciones relacionadas con el sistema y relacionadas con el comercio, las cuales variarán de una implementación a otra. Además, se apreciará que dicho esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y llevar mucho tiempo, pero sin embargo sería una tarea rutinaria para los expertos en la técnica que se beneficien de esta divulgación.
Una herramienta de mantenimiento es un dispositivo que realiza una operación de mantenimiento, tal como una inspección o limpieza no destructiva de una superficie externa de un cuerpo en múltiples posiciones a lo largo de una ruta de escaneo. De acuerdo con algunas realizaciones divulgadas a continuación, el aparato automatizado comprende uno o más vehículos de orugas equipados con herramientas de mantenimiento suspendidos de cables. En el caso donde la operación de mantenimiento sea una inspección no destructiva, un vehículo de orugas suspendido por cable puede escanear un área en la superficie de un cuerpo. La longitud del cable se puede ajustar para cambiar la elevación del vehículo de orugas para garantizar una cobertura total de la superficie durante el escaneo.
De acuerdo con algunas realizaciones, los vehículos de orugas están configurados para ser capaces de un movimiento holonómico. Un sistema de movimiento holonómico es uno que no está sujeto a restricciones de movimiento. Tal como se utiliza en esta divulgación, se considera que un vehículo es holonómico si los grados de libertad controlables son iguales a los grados de libertad totales. Este tipo de vehículo puede trasladarse en cualquier dirección a la vez que gira simultáneamente. Esto es diferente a la mayoría de los tipos de vehículos terrestres, tales como los vehículos similares a coches, los vehículos con rieles, o los vehículos con dirección diferencial de ruedas (mini-cargador), los cuales no pueden trasladarse en ninguna dirección a la vez que giran al mismo tiempo.
La herramienta de mantenimiento del vehículo de orugas se puede seleccionar de un grupo de herramientas de mantenimiento intercambiables, que incluyen sensores NDI de diferentes tipos (por ejemplo, una matriz de transductores ultrasónicos, una unidad de termografía infrarroja, una cámara de vídeo, una máquina de medición de coordenada óptica tridimensional o un escáner de línea láser), una unidad de limpieza, etc. De acuerdo con una implementación propuesta, el aparato automatizado comprende un par de vehículos de orugas, cada uno de los cuales puede soportar cualquiera de una pluralidad de herramientas de mantenimiento para realizar un conjunto de funciones de mantenimiento en un fuselaje de una aeronave o un tanque de almacenamiento. En conjunto, el aparato automatizado divulgado en el presente documento reduce el tiempo de mantenimiento, las horas de trabajo y los errores humanos y aumenta la seguridad.
Cuando se realizan operaciones de mantenimiento automatizadas en estructuras o cuerpos que tienen grandes áreas de superficie (tales como un fuselaje de una aeronave o un tanque de almacenamiento), es una práctica común utilizar un vehículo de orugas equipado con herramientas que se adhiere por vacío y luego se mueve con respecto a la superficie que se mantiene. En los casos en donde la operación de mantenimiento implica cubrir una superficie completa (por ejemplo, cuando se escanea una superficie durante una inspección no destructiva), la herramienta de mantenimiento puede, por ejemplo, escanear zonas adyacentes en forma de franjas verticales u horizontales en pasadas sucesivas. En aplicaciones donde los vehículos de orugas equipados con herramientas necesitan operar en superficies empinadas o verticales, tales como moverse alrededor de la circunferencia de un fuselaje de una aeronave, las fuerzas de sujeción necesarias para mantener la posición deseada y navegar en la superficie pueden ser muy altas. E incluso en aquellos casos en donde se dispone de suficiente fuerza de atracción,
la potencia de locomoción necesaria para mover el vehículo de orugas en direcciones verticales o casi verticales puede ser muy alta.
Para abordar estos problemas, esta divulgación propone en algunas situaciones (como el ejemplo del fuselaje) que tenga dos o más vehículos de orugas amarrados (a través de un cable) juntos para ayudarse mutuamente durante las operaciones de escaneo proporcionando fuerzas de asistencia de elevación con un componente vertical significativo para contrarrestar la gravedad. En un ejemplo, los vehículos de orugas pueden ubicarse y adherirse por vacío a lados opuestos de un objeto de destino y estar equipados con medios para proporcionar fuerzas equilibradas a cada vehículo de orugas con el propósito de ayudar a la elevación, así como para impedir que los demás se caigan si uno de los vehículos de orugas pierde adherencia a la superficie.
De acuerdo con una realización, dos vehículos de orugas están dispuestos en lados opuestos del fuselaje de una aeronave y conectados por un cable de amarre. Uno de los vehículos de orugas está equipado con un cabrestante a la vez que el otro vehículo de orugas está equipado con una herramienta (por ejemplo, una unidad de sensor NDI) para realizar una operación de mantenimiento. Durante la operación de mantenimiento, los vehículos de orugas suspendidos por cable están sujetos a fuerzas gravitacionales que tienden a impulsar a los vehículos de orugas a elevaciones más bajas. La longitud y la tensión del cable de amarre son administradas por el cabrestante el cual incluye un carrete de cable que se gira para producir tensión en el cable. La tensión en el cable, a su vez, ejerce una fuerza de tensión sobre el vehículo de orugas equipado con herramientas, cuya fuerza de tensión tiene un componente vectorial en oposición a la fuerza de gravedad que tiende a impulsar al vehículo de orugas equipado con herramientas a una elevación más baja.
Además de los fuselajes de las aeronaves, se podrían mantener (por ejemplo, inspeccionar) tanques de almacenamiento grandes y pequeños, tanques de petróleo y gas, tuberías grandes y otras estructuras grandes utilizando amarre anti-gravedad activo de dos o más vehículos de orugas.
Las Figuras 1A y 1B son diagramas que representan vistas de extremo frontales del fuselaje 100 de una aeronave en dos instantes diferentes en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una primera realización que incluye un par de vehículos 20a y 20b de orugas suspendidos por cable, y adheridos por vacío. Cada uno de los vehículos 20a y 20b de orugas incluye un bastidor 2 y cuatro ruedas 4 acopladas de manera giratoria al bastidor 2. Aunque no se muestra en las Figuras 1A y 1B, el vehículo 20b de orugas lleva una herramienta de mantenimiento. Opcionalmente, el vehículo 20a de orugas, el cual incluye un carrete 52a de cable, también puede llevar una herramienta de mantenimiento. Cada uno de los vehículos 20a y 20b de orugas incluye una multiplicidad de motores, una multiplicidad de controladores de motor y puede incluir un ordenador (no se muestra en las Figuras 1A y 1B) configurado para permitir que el vehículo de orugas se mueva de manera autónoma sobre la superficie 112 externa del fuselaje 100 de la aeronave durante una operación de mantenimiento. Sin embargo, como se ve en las Figuras 1A y 1B, los vehículos 20a y 20b de orugas están amarrados entre sí a través de un cable 22. (Nótese que en las Figuras 1A y 1B y algunas otras figuras, el cable 22 está dibujado en forma de arco aunque a veces está separado de la superficie, en lugar de una línea recta tangente a la superficie; esto se hizo para que el cable 22 sea más fácil de ver en las figuras y más simple de dibujar.) Un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52a de cable del vehículo 20a de orugas a la vez que el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 (por ejemplo, a través de un gancho) del vehículo 20b de orugas. Por lo tanto, en cualquier momento dado en el tiempo, la capacidad de un vehículo de orugas para moverse en una dirección de tensión del cable alineada con el cable 22 en el punto de sujeción del cable está limitada. Cuando el cable 22 está tenso, el movimiento del vehículo 20b de orugas en una dirección de tensión del cable se habilita mediante el desenrollado de una longitud adicional de cable 22 mediante el carrete 52a de cable del vehículo 20a de orugas o mediante el movimiento simultáneo del vehículo conectado.
La Figura 1A representa el fuselaje 100 de la aeronave en un primer instante en el tiempo cuando los vehículos 20a y 20b de orugas están dispuestos simétricamente en lados opuestos de un plano vertical de simetría 108 (indicado por una línea discontinua en la Figura 1A) en una primera elevación. En esta situación, la longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 1A es igual a una primera longitud. A la vez que en la primera elevación en lados opuestos de un fuselaje 100 simétrico de la aeronave, las ruedas 4 de los vehículos 20a y 20b de orugas estarán en contacto con áreas de superficie desniveladas respectivas que tienen ángulos de inclinación los cuales son iguales en magnitud pero de signo opuesto (o si las áreas de la superficie son curvas convexas, las líneas que conectan los puntos extremos de los respectivos perfiles en forma de arco tendrán ángulos de inclinación los cuales son iguales en magnitud pero de signo opuesto). En el estado simétrico que se representa en la Figura 1A, las fuerzas gravitacionales ejercidas respectivamente sobre los vehículos 20a y 20b de orugas (asumiendo masas iguales) serán iguales y equilibradas.
Durante una operación de mantenimiento (por ejemplo, durante una inspección no destructiva), los vehículos 20a y 20b de orugas pueden moverse simultáneamente en direcciones opuestas en un plano vertical perpendicular al plano vertical de simetría 108 (y perpendicular a un eje longitudinal del fuselaje 100 de la aeronave) para cambiar su elevación. Por ejemplo, la Figura 1B representa el fuselaje 100 de la aeronave en un segundo instante en el tiempo (posterior al primer instante en el tiempo) cuando los vehículos 20a y 20b de orugas están dispuestos simétricamente en lados opuestos del plano vertical de simetría 108 en una segunda elevación la cual es más baja que la primera elevación. Para colocar los vehículos 20a y 20b de orugas en estas posiciones, se desenrolla una
longitud adicional de cable 22 del carrete 52a de cable, lo cual permite que la distancia circunferencial que separa los vehículos 20a y 20b de orugas aumente como se ve en la Figura 1B. En otras palabras, la longitud del cable 22 desenrollado que se muestra en la Figura 1B es mayor que la longitud del cable desenrollado que se muestra en la Figura 1A.
En cualquiera de las situaciones que se representan en la Figura 1A y 1B, los vehículos 20a y 20b de orugas pueden moverse simultáneamente horizontalmente a lo largo de la superficie 112 externa durante una operación de escaneo. Por ejemplo, si el vehículo 20b de orugas llevara una matriz de transductores ultrasónicos, entonces un área en forma de franja de la superficie 112 externa puede inspeccionarse ultrasónicamente a lo largo de una primera ruta de escaneo que tiene una longitud de ruta de escaneo, cuya primera ruta de escaneo es en general horizontal.
Por ejemplo, en un caso en donde el vehículo 20b de orugas está adherido por vacío a una superficie inclinada sin conexión a un cable 22 y es capaz de realizar un movimiento holonómico, la cantidad de succión que se produce debe ajustarse para producir fuerzas de fricción de las ruedas suficientes para contrarrestar la componente de fuerza gravitacional paralela a la superficie inclinada. Cuanto mayor sea la magnitud de las fuerzas de succión generadas, mayor será la cantidad de energía eléctrica consumida. Además, los motores de ventilador que producen las fuerzas de succión deben diseñarse para producir velocidades de ventilador más altas, aumentando así el coste y el peso del vehículo de orugas.
Esta divulgación propone reducir la cantidad de energía eléctrica consumida y el coste y peso del vehículo de orugas proporcionando medios compensadores de gravedad en la forma de un cable 22. Como se explicará con más detalle a continuación, la presencia de una fuerza de tensión proporcionada por el cable en el vehículo de orugas permite reducir las fuerzas de succión, lo que permite el diseño de un vehículo de orugas que es más liviano, de menor coste y utiliza menos energía eléctrica para mantener una verdadera ruta de escaneo horizontal.
Todavía con referencia a las Figuras 1A y 1B, la fuerza de tensión auxiliar aplicada por el cable 22 se genera produciendo un torque en el carrete 52a de cable al cual está conectado el cable 22. El vehículo 20a de orugas en el cual está montado el carrete 52a de cable se puede operar para moverse simultáneamente a lo largo de una segunda ruta de escaneo que refleja la primera ruta de escaneo del vehículo 20b de orugas. A medida que los vehículos 20a y 20b de orugas se mueven horizontalmente en tándem, el carrete 52a de cable en el vehículo 20a de orugas se puede apretar para cambiar la tensión en el cable 22, ajustando así la fuerza de tensión que se ejerce sobre el vehículo 20b de orugas para contrarrestar la fuerza gravitacional que se está produciendo durante el escaneo.
En un escenario de escaneo alternativo, el vehículo 20b de orugas puede diseñarse para escanear verticalmente un fuselaje 100 de una aeronave. Por ejemplo, cuando el vehículo 20b de orugas se mueve hacia arriba a partir de la elevación más baja que se representa en la Figura 1B a la elevación más alta que se representa en la Figura 1A, una matriz de transductores ultrasónicos montada en el vehículo 20b de orugas puede activarse para adquirir datos de inspección ultrasónicos de un área de superficie en forma de franja vertical en la superficie 112 externa del fuselaje 100 de la aeronave. Durante este escaneo vertical, las fuerzas de fricción de las ruedas necesarias para vencer la fuerza de gravedad pueden reducirse tensando el cable 22 como se describió anteriormente para proporcionar asistencia de compensación de gravedad.
De acuerdo con una realización alternativa adicional, el vehículo 20a de orugas equipado con carretes también puede estar equipado con una herramienta de mantenimiento. En este caso, las operaciones de mantenimiento se pueden realizar simultáneamente en ambos lados del fuselaje 100 de la aeronave. Durante el movimiento horizontal en tándem, la longitud del cable 22 puede ser constante (en la medida en que la superficie externa que se escanea sea cilíndrica circular) a la vez que la tensión en el cable 22 se ajusta para proporcionar asistencia anti-gravedad a ambos vehículos de orugas. Durante el movimiento vertical ascendente en tándem, la longitud del cable 22 disminuye a medida que los vehículos 20a y 20b de orugas se mueven hacia arriba y la tensión en el cable 22 puede ajustarse repetidamente para proporcionar asistencia anti-gravedad cuando se elevan ambos vehículos 20a y 20b de orugas.
El concepto de escanear una superficie externa de un cuerpo grande utilizando un par de vehículos de orugas amarrados no está limitado en su aplicación a los fuselajes de aeronaves. La Figura 2A es un diagrama que representa una vista de un tanque 102 de almacenamiento esférico sometido a mantenimiento automatizado utilizando un par de vehículos 20a y 20b de orugas adheridos por vacío (equipados respectivamente con un carrete 52 de cable y una herramienta de mantenimiento como se describió anteriormente con referencia a las Figuras 1A y 1B) conectados a extremos opuestos de un cable 22. Los vehículos 20a y 20b de orugas están adheridos por vacío a la superficie 113 esférica en posiciones opuestas que se encuentran en un plano vertical hipotético que divide la esfera. Una guía 15 pivotante incluye una base sujetada a la corona del tanque 102 de almacenamiento esférico y una torreta que gira con respecto a la base sujetada. La base de la guía 15 pivotante se puede sujetar a la parte superior de la esfera por ejemplo, a través de succión, atracción magnética o electro-adhesión. La torreta tiene una ranura o canal lineal en el cual se coloca una porción intermedia del cable 22. Cuando los vehículos 20a y 20b de orugas se mueven en tándem alrededor del tanque 102 de almacenamiento esférico a la misma elevación y en la misma dirección, la torreta de la guía 15 de pivote gira alrededor de un eje de rotación. Al mismo tiempo, la ranura o
canal en el cual se asienta el cable 22 restringe el cable 22 de modo que el cable 22 siempre pasa sobre el punto más alto en la esfera y no se desliza, lo que permite que los vehículos 20a y 20b de orugas se mantengan posiciones opuestas en cualquier elevación a medida que los vehículos 20a y 20b de orugas se desplazan circunferencialmente alrededor de la superficie 113 esférica. La guía 15 de pivote podría bajarse y recogerse por uno de los vehículos de orugas o podría colocarse por algún otro medio (tal como una grúa).
La Figura 2B es un diagrama que representa una vista de un tanque 104 de almacenamiento de diferente geometría sometido a mantenimiento automatizado utilizando un par de vehículos 20a y 20b de orugas adheridos por vacío (equipados respectivamente con un carrete 52 de cable y una herramienta de mantenimiento como se describió anteriormente con referencia a las Figuras 1A y 1B) conectados a extremos opuestos de un cable 22. En este caso, el tanque 104 de almacenamiento tiene una superficie 114 lateral vertical y una superficie 116 superior curva convexa. Como se describió anteriormente con referencia a la Figura 2A, se puede sujetar una guía pivotante (no se muestra en la Figura 2B) al punto más alto de la superficie 116 superior curva convexa para impedir que el cable 22 se deslice durante un procedimiento de mantenimiento. La Figura 2B representa un escenario en el cual los vehículos 20a y 20b de orugas se adhieren por vacío a la superficie 114 lateral vertical a la misma elevación pero en posiciones diametralmente opuestas. En esta situación, el vehículo 20a de orugas puede realizar una operación de mantenimiento en la superficie 114 lateral vertical del tanque 104 de almacenamiento. Opcionalmente, los vehículos 20a y 20b de orugas amarrados y adheridos por vacío que se representan en la Figura 2B puede usarse para realizar una operación de mantenimiento en la superficie 116 superior curva convexa del tanque 104 de almacenamiento. Durante tales operaciones de mantenimiento, el sistema puede operarse para generar una tensión en el cable 22 que ejerce una fuerza de tensión compensadora de la gravedad en el vehículo 20b de orugas como se describió anteriormente con referencia a las Figuras 1A y 1B.
La Figura 3A es un diagrama que representa una vista superior de un vehículo 20b de orugas suspendido por cable que tiene un gancho 3 de cable montado en torreta de acuerdo con una realización. Las Figuras 3B y 3C son vistas lateral y de extremo, respectivamente, del vehículo 20b de orugas suspendido por cable que se representa en la Figura 3A. El vehículo 20b de orugas que se representa en las Figuras 3A y 3C está suspendido de un cable 22. Preferiblemente, el árbol del gancho 3 de cable está sujetado al bastidor 2 en un punto el cual está alineado verticalmente con un centro de masa del vehículo 20b de orugas. El vehículo 20b de orugas tiene cuatro ruedas 4 con respectivos ejes de rotación que se encuentran en un plano. Este plano se denominará en el presente documento “plano de vehículo de orugas”. El vehículo 20b de orugas que se representa en las Figuras 3A-3C incluye una herramienta 28 de mantenimiento que se puede trasladar a lo largo de un eje que puede ser perpendicular al plano del vehículo de orugas. Esta capacidad permite que la herramienta 28 de mantenimiento se eleve sobre obstáculos en la ruta del vehículo 20b de orugas. De acuerdo con una realización, los medios para trasladar la herramienta 28 de mantenimiento normal a la superficie externa enfrentada de la estructura sometida a mantenimiento pueden tomar la forma de una corredera 31 lineal motorizada. En la alternativa, hay diversos tipos diferentes de accionadores que pueden ser utilizados con un cojinete de movimiento lineal. Por ejemplo, la herramienta 28 de mantenimiento puede estar fijada a un carruaje que es accionado para deslizarse por un accionador lineal (por ejemplo, un tornillo de avance motorizado, una disposición motorizada de piñón y cremallera, un accionador hidráulico o un accionador neumático). En respuesta a la detección de un obstáculo en la ruta del vehículo 20b de orugas, un controlador (no se muestra en las Figuras 3A-3C) a bordo o fuera de a bordo del vehículo 20b de orugas activa el accionador lineal para hacer que la herramienta 28 de mantenimiento se traslade a una posición retraída en donde se pueda impedir el contacto con el obstáculo.
Como se ve mejor en la Figura 3A, el extremo del cable 22 tiene un bucle a través del cual el vehículo 20b de orugas puede engancharse en el extremo del cable 22. El gancho 3 de cable está acoplado de manera fija a una torreta 46 la cual es giratoria sobre una base 47 de torreta para facilitar la alineación del vehículo 20b de orugas con una superficie. La base 47 de torreta está acoplada de manera fija al bastidor 2. En la implementación propuesta que se representa en las Figuras 3A-3C, la base 47 de torreta está sujetada a un lado del bastidor 2 y la torreta 46 puede girar alrededor de un eje de rotación el cual es paralelo a los ejes de rotación de las ruedas 4. En una implementación propuesta alternativa (como se muestra en las Figuras 1a y 1B), el cable 22 se puede estar sujetado a un extremo del bastidor 2. Más específicamente, la base 47 de torreta que se representa en la Figura 3A en su lugar, puede estar sujetada a un extremo del bastidor 2, en cuyo caso la torreta 46 puede girar alrededor de un eje de rotación el cual es perpendicular a los ejes de rotación de las ruedas 4.
La Figura 4 es un diagrama que representa una vista superior de un vehículo 20a de orugas equipado con carrete, adherido por vacío, y suspendido por cable de acuerdo con una realización. El vehículo 20a de orugas tiene cuatro ruedas 4 con respectivos ejes de rotación que se encuentran en un plano. Este plano se denominará en el presente documento “plano de vehículo de orugas”. El vehículo 20a de orugas que se representa en la Figura 4 incluye una herramienta 28 de mantenimiento que se puede levantar de la manera anteriormente descrita con referencia al vehículo 20b de orugas que se representa en las Figuras 3A-3C.
El vehículo 20a de orugas incluye además un carrete 52 de cable el cual está acoplado de manera giratoria a un soporte 68 de carrete. El soporte 68 de carrete tiene una abertura en la parte superior donde el cable 22 pasa a través de una agarradera 56 de cable que se inserta en la abertura. Durante el enrollado o desenrollado (es decir, embobinado o desembobinado) del cable 22, el carrete 52 de cable es accionado para girar mediante un motor 54 de carrete que está montado en el soporte 68 de carrete. El eje de rotación del carrete 52 de cable es colineal con
un eje de carrete (no se muestra en la Figura 4, pero se ve el eje 50 de carrete en la Figura 14A) del carrete 52 de cable.
El soporte 68 de carrete, a su vez, está acoplado de manera fija a una torreta 46 la cual puede girar sobre una base 47 de torreta para facilitar la alineación de un vehículo 20 de orugas con una superficie. La base 47 de torreta está acoplada de manera fija al bastidor 2. La torreta 46 puede girar alrededor de un eje de rotación el cual es perpendicular al eje 50 de carrete del carrete 52 de cable y paralelo al plano del vehículo de orugas. Por lo tanto, el soporte 68 de carrete puede girar alrededor de un eje de rotación de la torreta 46.
Cada uno de los vehículos 20a y 20b de orugas incluye además una multiplicidad de motores (no se muestran en las Figuras 3A-3C y 4, pero se ven en la Figura 14A) que reciben potencia eléctrica a través de cables de alimentación/señal (no se muestran en las Figuras 1A y 1B) que se extienden a partir de una estación de control terrestre hasta los vehículos 20a y 20b de orugas. Los cables de alimentación/señal también proporcionan señales de control a partir de un controlador (por ejemplo, un sistema informático) en una estación de control terrestre la cual controla la operación de los motores en los vehículos 20a y 20b de orugas. En los casos en donde la herramienta 28 de mantenimiento en el vehículo 20b de orugas (y opcionalmente en el vehículo 20a de orugas) es una unidad de sensor NDI, el cable de alimentación/señal también proporciona un camino para enviar datos del sensor NDI adquiridos por la unidad de sensor NDI al controlador terrestre.
De acuerdo con realizaciones adicionales alternativas, los vehículos 20a y 20b de orugas pueden comunicarse de manera inalámbrica con una estación de control terrestre a la vez que reciben potencia eléctrica de las baterías montadas en los vehículos 20a y 20b de orugas. Esto impediría el uso de una multiplicidad de cables de alimentación/señal que van a partir de los vehículos 20a y 20b de orugas hasta la estación de control terrestre. Las comunicaciones inalámbricas incluirían: (a) el envío de señales de control a partir de un transceptor en la estación de control terrestre a los transceptores en los vehículos 20a y 20b de orugas, cuyas señales de control se envían luego a los controladores de motor a bordo de los vehículos 20a y 20b de orugas para controlar los movimientos de los vehículos 20a y 20b de orugas; y (b) el envío de datos adquiridos por las unidades de sensor NDI a bordo de uno o ambos vehículos 20a y 20b de orugas a partir de los transceptores a bordo de los vehículos 20a y 20b de orugas al transceptor en la estación de control terrestre.
A continuación, se divulgarán diversas realizaciones de un vehículo de orugas capaz de desplazarse sobre superficies niveladas y desniveladas (por ejemplo, inclinadas o verticales). De acuerdo con algunas realizaciones del sistema propuesto en el presente documento, se emplean vehículos de orugas de movimiento holonómico. Se divulgarán diversas realizaciones de un vehículo de orugas capaz de moverse holonómicamente sobre superficies niveladas y desniveladas con fines ilustrativos. A la vez que algunas realizaciones divulgadas llevan un sensor de inspección no destructivo para inspeccionar la superficie sobre la cual viaja el vehículo de orugas, los vehículos de orugas de movimiento holonómico divulgados en el presente documento pueden llevar alternativamente otros tipos de herramientas, tales como herramientas necesarias en operaciones de mantenimiento o pintura.
La Figura 5 muestra partes de un vehículo 20 de orugas de movimiento holonómico que tiene cuatro ruedas Mecanum y dos zonas de succión de acuerdo con una realización. No se muestran las conexiones eléctricas para suministrar señales para controlar la operación de los componentes que se representan. Esta plataforma de movimiento holonómico comprende un bastidor 2 con cuatro ruedas Mecanum (dos de tipo “A” y dos de tipo “B”) montadas en el bastidor a través de los respectivos ejes 6 de rueda, y además comprende cuatro motores 8 de accionamiento controlados de forma independiente (uno por rueda). Cada motor 8 de accionamiento controla la rotación de una rueda 4 respectiva.
Un vehículo de ruedas Mecanum es un sistema holonómico, lo que significa que puede moverse en cualquier dirección a la vez que gira simultáneamente. Esto es posible debido a la forma de las ruedas. La configuración estándar para un vehículo con ruedas Mecanum tiene cuatro ruedas Mecanum (dos de tipo “A” y dos de tipo “B”). Las ruedas Mecanum están dispuestas con el par “A” en una diagonal y el par “B” en la otra, y cada una tiene su eje perpendicular a una línea que atraviesa el centro del vehículo. Los ejes de los rodillos de las ruedas Mecanum de tipo “A” están en ángulo recto con los ejes de los rodillos de las ruedas Mecanum de tipo “B”. Sin embargo, la plataforma puede tener cualquier múltiplo de cuatro ruedas Mecanum, por ejemplo, 4, 8, 12, etc.
El vehículo 20 de orugas de movimiento holonómico que se muestra en la Figura 5 utiliza cuatro ruedas 4a-4d Mecanum. Cada rueda 4a-4d Mecanum tiene una multiplicidad de rodillos 16 cónicos montados de manera giratoria en su circunferencia, pudiendo girar cada rodillo 16 cónico libremente alrededor de su eje. Estos rodillos 16 cónicos tienen un eje de rotación el cual forma un ángulo de 45° con respecto al plano de la rueda. Las ruedas Mecanum de tipo “A” tienen rodillos izquierdos, a la vez que las ruedas Mecanum de tipo “B” tienen rodillos derechos. Se puede hacer que el vehículo 20 de orugas de movimiento holonómico se mueva en cualquier dirección y gire variando la velocidad y la dirección de rotación de cada rueda 4a-4d Mecanum. Por ejemplo, girar las cuatro ruedas 4a-4d en la misma dirección a la misma tasa provoca un movimiento hacia adelante o hacia atrás; hacer girar las ruedas de un lado a la misma tasa pero en la dirección opuesta a la rotación de las ruedas del otro lado hace que el vehículo gire; y girar las ruedas de Tipo “A” a la misma tasa pero en la dirección opuesta a la rotación de las ruedas de Tipo “B” provoca un movimiento lateral.
La realización que se representa en la Figura 5 también tiene dos dispositivos de succión dispuestos uno al lado del otro en el medio del bastidor 2, en la mitad entre las ruedas delanteras y posteriores. En esta realización particular, los dispositivos de succión son respectivos ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos los cuales están montados en una abertura respectiva (no se muestra en la Figura 5) formada en el bastidor 2. Como se indica en la Figura 14A, cada ventilador 10a y 10b eléctrico con conductos incluye un ventilador 11 el cual puede girar alrededor de un eje, un conducto 9 que rodea al ventilador 11, y un motor 13 de ventilador eléctrico el cual acciona el ventilador 11 para girar en una dirección tal que el aire es impulsado a partir de por debajo del bastidor 2 a través del conducto 9 del ventilador, creando esa succión en las respectivas zonas 12a y 12b de succión (visibles en la Figura 6).
La Figura 6 muestra una vista inferior de un vehículo 20 de orugas con ruedas Mecanum que tiene zonas 12a y 12b de succión dobles separadas por un faldón 14a medio que divide la superficie inferior del bastidor 2 a lo largo de un eje longitudinal. Como se ve mejor en la Figura 6, las dos zonas 12a y 12b de succión están limitadas en lados opuestos por faldones 14b y 14c flexibles longitudinales de baja fricción superficial los cuales están sujetados al bastidor 2, formando el faldón 14a medio una pared límite común que separa las dos zonas 12a y 12b de succión. Los faldones 14a-14c pueden extenderse hacia abajo de modo que sus bordes inferiores hagan contacto con la superficie sobre la cual se mueve el vehículo.
En esta construcción particular, el área de la superficie inferior entre los faldones 14a y 14b comprende una superficie 36a central plana que tiene una abertura de un ventilador 10 eléctrico con conductos. Esta superficie 36a central plana está flanqueada por superficies 38a y 40a convexas hacia adelante y hacia atrás. De manera similar, el área de la superficie inferior entre los faldones 14a y 14c comprende una superficie 36b central plana que tiene una abertura de un ventilador 10 eléctrico con conductos. Esta superficie 36b central plana está flanqueada por superficies 38b y 40b convexas hacia adelante y hacia atrás. Cada una de las superficies 38a, 38b, 40a y 40b convexas puede ser una superficie aerodinámicamente fuselada la cual forma un cuello respectivo con porciones opuestas de la superficie sobre la cual se mueve el vehículo. Así, la superficie inferior contorneada del bastidor 2, los faldones 14a-14c y la superficie 111 inclinada sobre la cual se mueve el vehículo 20 de orugas definen canales respectivos que permiten que se aspire suficiente aire a través del correspondiente ventilador 10a o 10b eléctrico con conductos para generar una fuerza de succión deseada. La porción de cada canal entre los puntos más bajos de las superficies 38a, 38b, 40a y 40b convexas forma las respectivas zonas 12a y 12b de succión. En la realización particular que se representa en la Figura 6, las zonas 12a y 12b de succión están separadas por el faldón 14a medio y están en comunicación fluida con las respectivas aberturas en las cuales están instalados los ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos. Estas aberturas pueden ser sustancialmente cónicas a lo largo de la porción más inferior de las mismas para facilitar el flujo de aire fuera de la zona de succión.
Debe apreciarse que la forma de la superficie debajo del cuerpo vista en la Figura 6 es una implementación de ejemplo. La superficie debajo del cuerpo puede tener diversas formas diferentes que fvorezcan el flujo de aire a partir de la parte delantera y posterior del vehículo 20 de orugas a través del espacio debajo del vehículo 20 de orugas y luego hacia arriba a través de los conductos 9 de los ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos.
Aunque no se muestra en la Figura 5, el vehículo 20 de orugas de movimiento holonómico puede estar amarrado a un sistema de soporte mediante un cable que suministra potencia eléctrica a los motores 8 de accionamiento y ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos en el vehículo. El cable también proporciona señales de control a un ordenador 44 de a bordo (véase la Figura 14A) el cual controla la operación de los motores 8 de accionamiento y ventiladores 10 eléctricos con conductos. El ordenador 44 de a bordo se comunica con los respectivos controladores 85 de motor los cuales controlan la operación de los motores 8 de accionamiento y ventiladores 10 eléctricos con conductos. De acuerdo con una realización, los motores 8 de accionamiento son motores paso a paso. Por ejemplo, cada controlador 85 de motor puede incluir un indexador (por ejemplo, un microprocesador) configurado para generar pulsos de paso y señal de dirección para un accionador el cual también es parte del controlador de motor. El accionador convierte las señales de comando indexadas en la potencia necesaria para energizar las bobinas del motor. Un motor paso a paso es un dispositivo electromagnético que convierte pulsos digitales en rotación mecánica del árbol. El ordenador 44 de a bordo puede incluir además un ordenador o procesador para ordenar y orquestar los controladores de motor. El vehículo 20 de orugas de movimiento holonómico puede incluir además una caja convertidora (no se muestra) montada en el bastidor 2. La caja convertidora convierte las señales USB del ordenador 44 de a bordo en señales moduladas por ancho de pulso (PWM) para controlar los motores 13 del ventilador (véase la Figura 14A).
De acuerdo con una realización alternativa, el vehículo 20 de orugas podría funcionar con baterías, en lugar de recibir potencia eléctrica a través de un cable de alimentación/señal. Además, los controladores de motor (no se muestran en la Figura 5, pero se ven los controladores 85 de motor en la Figura 14A) podrían estar bajo el control de un ordenador de a bordo (no se muestra en la Figura 5, pero se ve el ordenador 44 de a bordo en la Figura 14A) en lugar de un ordenador terrestre. Alternativamente, los motores a bordo del vehículo 20 de orugas pueden controlarse mediante una conexión inalámbrica a un controlador fuera de a bordo.
El bastidor 2 del vehículo 20 de orugas requiere cierta cantidad de flexibilidad para mantener todas las ruedas 4 en contacto con una superficie sin deslizarse. Si solo tres de las cuatro ruedas 4 están en contacto con la superficie y pueden generar tracción, el vehículo 20 de orugas no responderá adecuadamente a las entradas de movimiento.
Una forma de abordar el problema del contacto de la rueda es construir un bastidor con baja rigidez a la torsión. Otra forma es proporcionar suspensión para una o más de las ruedas.
Para que un vehículo con ruedas Mecanum funcione correctamente en una superficie inclinada o vertical, existen problemas adicionales que deben abordarse, específicamente, para generar el movimiento adecuado del vehículo, las fuerzas en las ruedas deben ser suficientes para generar la tracción requerida. Si una o más de las ruedas comienzan a deslizar o detenerse, no se producirán las fuerzas requeridas en esa esquina del vehículo, lo que resultará en un movimiento general no deseado del vehículo.
Para asegurar una tracción suficiente, el vehículo 20 de orugas puede estar provisto de múltiples dispositivos de succión o creación de vacío (por ejemplo, ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos) sujetados a las respectivas aberturas en el bastidor 2 para crear las respectivas zonas 12a y 12b de succión que pueden ser controladas de forma independiente. Estas zonas 12a y 12b de succión controladas de forma independiente permiten que el sistema controle la cantidad de fuerza normal ejercida sobre las ruedas 4a-4d por la superficie de contacto, el cual a su vez determina la cantidad de fuerza de fricción que se ejerce en oposición al peso del vehículo 20 de orugas.
Como se muestra en la Figura 6, el lado inferior del bastidor 2 está conformado para proporcionar dos zonas 12a y 12b de succión. Además, el bastidor 2 tiene faldones 14a-14c de baja fricción superficial que se ajustan a superficies desniveladas. Los ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos están instalados en aberturas respectivas en el bastidor 2 y están en comunicación fluida con las respectivas zonas 12a y 12b de succión definidas por la superficie inferior del bastidor y los faldones 14a-14c. Cuando se encienden los ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos, cada ventilador eléctrico con conductos impulsa el aire hacia arriba, aspirando de este modo aire de las zonas 12a y 12b de succión conformadas, respectivamente. Los ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos pueden controlarse de forma independiente para aplicar diferentes fuerzas de succión a la superficie enfrentada debajo de las respectivas zonas 12a y 12b de succión.
La Figura 7A es un diagrama que representa una vista de un vehículo 20g de orugas de movimiento holonómico que utiliza tecnología de adhesión por vacío y ruedas holonómicas para adherirse y ser móvil sobre superficies no magnéticas. El vehículo 20g de orugas puede estar equipado con una herramienta 28 de mantenimiento (tal como una unidad de sensor NDI) montada en un balancín 33 que tiene dos grados de libertad de rotación. El vehículo 20g de orugas se adhiere a superficies no magnéticas a través de un sistema de asistencia por vacío dual junto con ocho dispositivos de adherencia por vacío que forman cada uno un sello de vacío. Estos dispositivos de adherencia por vacío se arrastran a lo largo de la superficie cuando el vehículo 20g de orugas está en movimiento. Este mecanismo de adhesión no tiene problemas para navegar o adherirse a superficies planas y puede mantener la sujeción a la superficie en todos los ángulos.
La Figura 7A muestra un vehículo 20g de orugas de movimiento holonómico que tiene cuatro ruedas 4a-4d Mecanum (solo las ruedas 4b y 4d son visibles en la Figura 7A), cuatro ruedas omnidireccionales (en adelante “ruedas omnidireccionales”; solo la rueda 45a omnidireccional es visible en la Figura 7A), dos zonas de succión debajo del vehículo (no se muestran), y conjuntos respectivos de tres luces 136a-136c LED en cada lado (solo un conjunto es visible en la Figura 7A). De acuerdo con la realización que se representa en la Figura 7A, las luces 136a-136c LED están dispuestas en un patrón asimétrico en la cubierta del vehículo de orugas. Cada luz LED tiene una bombilla en general hemisférica que sobresale por encima de la cubierta 138 del vehículo 20g de orugas.
La Figura 7B es un diagrama que representa una vista inferior del vehículo de orugas de movimiento holonómico que se representa en la Figura 7A. El vehículo 20g de orugas de movimiento holonómico tiene una multiplicidad de dispositivos 150 de adherencia por vacío. Por ejemplo, la multiplicidad de dispositivos 150 de adherencia por vacío puede incluir un primer conjunto 151a de cuatro dispositivos 150 de adherencia por vacío dispuestos en una primera fila y un segundo conjunto 151b de cuatro dispositivos 150 de adherencia por vacío dispuestos en una segunda fila la cual es paralela a la primera fila. Son posibles otras configuraciones para la colocación de los dispositivos 150 de adherencia por vacío. Los dispositivos 150 de adherencia por vacío están configurados para proporcionar una adherencia mejorada del vehículo 20g de orugas a los contornos convexos y curvos de una superficie 111 externa. Se puede proporcionar un sistema de rastreo de ubicación el cual sea capaz de medir la ubicación del vehículo 20g de orugas en coordenadas absolutas después de la finalización de un movimiento que se rastreó de forma incremental, por ejemplo, utilizando codificadores 48 de rotación (véase la Figura 14A) acoplados operativamente a un conjunto de cuatro ruedas 45a-45d omnidireccionales. Un ejemplo de un sistema de medición de movimiento incremental es un sistema con base en odometría a estima. Cualquier solución a estima tendrá imprecisiones de medición debido a pequeños errores que se acumulan con el tiempo. Estos pueden ser causados por errores sistemáticos en el dispositivo o interrupciones causadas por cambios inesperados en el entorno.
Este dispositivo que se representa en la Figura 7B tiene una configuración perpendicular de doble diferencial de cuatro ruedas omnidireccionales. Los respectivos codificadores 48 de rotación miden la rotación de las ruedas 45a-45d omnidireccionales. A medida que las ruedas 45a-45d omnidireccionales ruedan sobre una superficie, los codificadores 48 de rotación envían pulsos de codificador que representan los respectivos conteos del codificador a un centro de control de operaciones a través de un cable de alimentación/señal (no se muestra en las Figuras 7A y
7B) después de cada rotación incremental de cada rueda omnidireccional. Cada codificador 48 de rotación emitirá un conteo de codificador proporcional al ángulo de rotación de una rueda omnidireccional respectiva. Estos pulsos de codificador serán recibidos por un sistema informático (véase, por ejemplo, el ordenador 44 de a bordo que se representa en la Figura 14A) que calcula las coordenadas X y Y del dispositivo.
El sistema de control detiene el dispositivo cuando los conteos de pulsos de codificador indican que el dispositivo ha llegado a la ubicación deseada. A continuación, se puede verificar la ubicación actual del dispositivo detenido para determinar hasta qué punto este puede desviarse de la ubicación deseada. De acuerdo con las enseñanzas del presente documento, se pueden hacer correcciones a las mediciones de movimiento relativo adquiriendo medidas absolutas precisas a tasas de actualización más bajas. Este proceso de medición absoluta (realizado a la vez que el objeto de destino está detenido) se puede integrar en un sistema de medición de movimiento relativo que se ejecuta a tasas de actualización más altas, el cual adquiere mediciones de movimiento relativo a la vez que el objeto de destino se está moviendo. De acuerdo con una realización divulgada a continuación, un proceso con base en un sistema de posicionamiento local con una tasa de actualización más baja proporciona correcciones a un sistema de odometría con una tasa de actualización más alta.
Se implementa un proceso para la medición absoluta de la posición del vehículo 20g de orugas adquiriendo una imagen con las luces 136a-136c LED apagadas y luego encendiendo las luces y adquiriendo otra imagen (o viceversa). Se han desarrollado dos variaciones del proceso: una en la cual todas las luces se encienden al mismo tiempo, y otra en la cual las luces se encienden en una secuencia específica. La primera forma es un poco más rápida. Esta emplea un patrón de luz en la superficie del objeto de destino que es asimétrico. El segundo método es más robusto para diferenciar entre las luces y no requiere que el patrón de luz sea asimétrico. El sistema de medición absoluta (no se muestra en los dibujos) incluye un medidor de rango láser montado en una unidad de giro e inclinación que produce datos de posición y orientación a intervalos de tiempo finitos.
La Figura 8A es un diagrama que muestra una vista en sección transversal de un dispositivo 150 de adherencia por vacío de acuerdo con una implementación. Este dispositivo 150 de adherencia por vacío comprende un alojamiento 152 del manguito cilíndrico circular y un manguito 154 que tiene una porción cilíndrica circular la cual se puede deslizar axialmente a lo largo de un eje 166 central dentro del alojamiento 152 del manguito. El manguito 154 comprende además una porción 156 de cojinete que tiene una superficie de cojinete esférica exterior que tiene un punto central situado a lo largo del eje 166 central. La porción 156 de cojinete puede formarse integralmente con la porción cilíndrica circular mencionada anteriormente del manguito 154. El dispositivo 150 de adherencia por vacío comprende además un conjunto 158 de sello pivotante que comprende un anillo 160 de conector que sostiene un sello 162. El anillo 160 de conector también tiene una superficie de cojinete esférica interior la cual es concéntrica con y está acoplada de forma pivotante a la superficie de cojinete esférica exterior de la porción 156 de cojinete del manguito 154. El punto de pivote del anillo 160 de conector está colocado con el punto central de la superficie de cojinete esférica exterior de la porción 156 de cojinete del manguito 154.
El conjunto 158 de sello pivotante está configurado para girar con relación al manguito 154 alrededor del punto de pivote para adaptarse al menos parcialmente a la forma de una superficie enfrentada. El dispositivo 150 de adherencia por vacío puede adherirse a dicha superficie enfrentada cuando el aire es aspirado en un canal 164 formado en parte por el canal del alojamiento 152 del manguito, en parte por el canal del manguito 154, y en parte por la abertura en el sello 162. El conjunto 158 de sello pivotante está configurado para girar con respecto al manguito 154 de forma independiente del movimiento de traslación del manguito 154 en una dirección paralela al eje 166 central dentro del alojamiento 152 del manguito. La cantidad de rotación del conjunto 158 de sello pivotante puede estar limitada por el tamaño y/o la forma de la superficie de cojinete esférica exterior de la porción 156 de cojinete del manguito 154.
Aunque no se muestra en la Figura 8A, el dispositivo 150 de adherencia por vacío comprende preferiblemente un resorte dispuesto para impulsar al manguito 154 a extenderse fuera del alojamiento 152 del manguito deslizándolo hacia abajo (como se ve en la vista de la Figura 8A) a lo largo del eje 166 central. Este movimiento deslizante puede estar restringido a un rango de movimiento seleccionado. Sin embargo, el manguito 154 puede “flotar” libremente con respecto al alojamiento 152 del manguito dentro de este rango de movimiento seleccionado. Esta restricción del movimiento de traslación del manguito 154 se puede implementar proporcionando una ranura 168 en la pared de la porción cilíndrica circular del manguito 154 y proporcionando un pasador 170 el cual se extiende radialmente hacia adentro a partir de la pared del alojamiento 152 del manguito y dentro de la ranura 168. El pasador 170 también puede usarse para sujetar el manguito 154 dentro del alojamiento 152 del manguito. La longitud de la ranura 168 restringe el movimiento deslizante del manguito 154 con respecto al alojamiento 152 del manguito.
El canal 164 está en comunicación fluida con una válvula de control (no se muestra en la Figura 8A), cuya válvula de control está a su vez en comunicación fluida con una bomba de vacío (tampoco se muestra en la Figura 8A). La bomba de vacío, la válvula de control, el canal 164, y los conductos de conexión forman un sistema de vacío el cual está configurado para aspirar aire al canal 164 de tal manera que se forme una adherencia por vacío entre el conjunto 158 de sellado pivotante y una superficie enfrentada. La adherencia por vacío es el resultado de una presión de vacío generada dentro del canal 164. Cuando se invierte el flujo de aire, el aire proporcionado por la bomba fluye a través de cualquier espacio entre el sello 162 y la superficie 111 externa enfrentada. La altura del espacio puede varían a lo largo de la periferia del sello 162. Esta altura del espacio depende de la forma de la
superficie enfrentada y del grado de rotación del sello 162 para adaptarse a esa forma. El sello 162 puede estar formado por cualquier número de materiales diferentes. Por ejemplo, el sello 162 puede comprender caucho de silicona u otro material elastomérico, un material viscoelastomérico, o algún otro material flexible adecuado.
La Figura 8B muestra una vista en sección transversal del dispositivo 150 de adherencia por vacío que se representa en la Figura 8A adherida a una superficie 111 externa convexa curvada. El espacio de aire entre el dispositivo 150 de adherencia por vacío y la superficie 111 externa se ha exagerado con fines ilustrativos. El espacio de aire puede funcionar como un cojinete de aire que mantiene el conjunto 158 de sello pivotante cerca de la superficie 111 externa, a la vez que reduce la fricción estática dentro de las tolerancias seleccionadas. En otras palabras, el espacio de aire permite que el conjunto 158 de sello pivotante “flote” por encima de la superficie 111 externa a la vez que se mantiene la adherencia por vacío entre el conjunto 158 de sello pivotante y la superficie 111 externa. Además, el espacio de aire permite que el conjunto 158 de sello pivotante se mueva sobre la superficie 111 externa con una cantidad reducida de fricción estática y sin causar efectos no deseados a la superficie.
En una realización, el sello 162 puede estar corrugado de tal manera que permita pequeños canales para el flujo de aire entre el sello 162 y la superficie 111 externa. En algunos casos, se ha demostrado que estos canales corrugados promueven el vacío en las superficies de perfil desigual o rugosidad superficial variable. De acuerdo con esta realización, las corrugaciones pueden comprender un material de baja fricción que además induce el deslizamiento de tal manera que se permita el movimiento de la base, pero los canales corrugados aseguran aún el flujo de aire.
La capacidad de controlar las respectivas fuerzas de succión producidas permite controlar la carga sobre las ruedas 4a-4d en la dirección perpendicular a la superficie normal, lo cual a su vez proporciona la capacidad de aumentar la fuerza lateral sobre las ruedas 4a-4d a través de la ecuación F = //N, donde F es la fuerza lateral debido a la fricción, / es el coeficiente de fricción, y N es la fuerza normal.
La Figura 9 es un diagrama que muestra las fuerzas ejercidas por una superficie horizontal sobre las ruedas 4a-4d Mecanum del vehículo 20 de orugas que se representa en las Figuras 5 y 6. (Los principios que se representan en las Figuras 9 y 10 son igualmente aplicables al vehículo 20g de orugas que se representa en las Figuras 7A y 7B.) Cuando las fuerzas de succión generadas por los respectivos ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos son iguales, las fuerzas normales sobre las ruedas 4a-4d Mecanum en los lados izquierdo y derecho del vehículo son iguales, es decir, N1 = N2.
La Figura 10 es un diagrama que muestra las fuerzas ejercidas por una superficie 111 inclinada sobre las ruedas 4a y 4c (la rueda 4c está directamente detrás de la rueda 4a y no es visible en la Figura 10) y sobre las ruedas 4b y 4d. La velocidad de los ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos se puede controlar para producir diferentes fuerzas de succión en lados opuestos del vehículo de orugas. Cuando la fuerza de succión generada por el ventilador 10 eléctrico con conductos dispuesto a una elevación relativamente más alta es mayor en cierta cantidad que la fuerza de succión generada por el ventilador 10 eléctrico con conductos dispuesto a una elevación relativamente más baja, las fuerzas de fricción y normales ejercidas por la superficie 111 inclinada en el par superior de ruedas 4a y en el par inferior de ruedas 4b se puede igualar, es decir, F1' = F2 y N1 = N2. Por lo tanto, la succión en la zona superior puede aumentarse con respecto a la de la zona inferior, lo que da como resultado un aumento de la carga normal sobre las dos ruedas 4a y 4c Mecanum superiores. Los respectivos ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos se controlan como una función del ángulo de inclinación de la superficie 111 inclinada sobre la cual está situado el vehículo. El equilibrio entre las zonas 12 se puede controlar utilizando un sensor (no se muestra), tal como un sensor inclinómetro electrónico, instalado en el bastidor 2 para medir el ángulo relativo entre el bastidor 2 y el vector de gravedad mg (donde m es la masa del vehículo 20 de orugas). El sensor inclinómetro electrónico devuelve los datos del ángulo de inclinación al controlador, el cual utiliza los datos para controlar los ventiladores 10 eléctricos con conductos. Por lo tanto, el deslizamiento del vehículo de orugas no se producirá a la vez que la fuerza total de compensación de gravedad F1' F2 sea mayor que o igual a la componente lateral (paralela a la superficie 111 inclinada) del vector de fuerza gravitacional mg, donde m es la masa total del vehículo 20 de orugas y la longitud del cable (no se muestra en la Figura 10) entre el vehículo 20 de orugas y el carrete 52 de cable, y g es la aceleración debido a la gravedad.
Aunque no se muestra en la Figura 10, el bastidor 2 del vehículo 20 de orugas se puede sujetar o enganchar en un extremo de un cable 22, como se muestra en las Figuras 3A-3C. La flecha etiquetada Fcable que se ve en la Figura 10 representa una fuerza de tensión adicional que compensa la gravedad ejercida por un cable del cual está suspendido el vehículo 20 de orugas. Por lo tanto, el deslizamiento del vehículo de orugas no se producirá a la vez que la fuerza de compensación total F1' F2 + Fcable sea mayor o igual que la componente lateral del vector de fuerza gravitacional mg. Debido a la fuerza Fcable aplicada por el cable, pueden reducirse las magnitudes de las fuerzas de fricción lateral F1' en las dos ruedas 4a y 4c Mecanum superiores y F2 en las dos ruedas 4b y 4d Mecanum inferiores, lo cual a su vez reduce las magnitudes de las fuerzas de succión necesarias para impedir el deslizamiento hacia abajo del vehículo 20 de orugas. Debido a que pueden emplearse fuerzas más pequeñas, pueden reducirse la potencia máxima y la masa acompañante de los motores 13 de ventilador, reduciendo así la masa y el coste de cada vehículo de orugas. Además, si el vehículo 20 de orugas funciona con batería, la asistencia
anti-gravedad proporcionada por un cable tensado sujetado al bastidor 2 reduce la tasa a la cual se consume energía eléctrica, lo cual a su vez prolonga el tiempo de operación hasta que se debe recargar la batería.
Con un sistema de movimiento holonómico que puede moverse en superficies niveladas, inclinadas y verticales, el control de movimiento de propósito general está habilitado para inspección y otros tipos de aplicaciones. Para los tipos de aplicaciones de inspección previstas, tener un control de movimiento holonómico permite al operador del sistema utilizar una planificación de ruta eficiente.
A la vez que se realiza una maniobra de rotación como se describe anteriormente en una superficie inclinada o vertical, la succión en las múltiples zonas debajo del vehículo con ruedas Mecanum será automáticamente cambiada por el software o hardware de control a medida que las cargas de las ruedas cambian en la dirección normal. El cambio de succión se realiza con el fin de lograr cargas equilibradas en las ruedas. La succión en las diversas zonas también puede cambiar a medida que el vehículo se mueve sobre una superficie curva. En algunas realizaciones, las cantidades relativas de succión en cada zona se controlan mediante el uso de datos de un dispositivo sensor de vector de gravedad, tal como un inclinómetro. En otras realizaciones, se pueden usar sensores de carga para cada rueda para determinar la cantidad de succión requerida. Además, esta información puede usarse para calcular el ángulo de rotación del carrete 52 de cable en el vehículo 20a de orugas (véanse las Figuras 1A y 1B) que producirá una fuerza de compensación de gravedad Fcable adicional deseada.
Los vehículos 20 de orugas divulgados en el presente documento tienen múltiples aplicaciones. De acuerdo con una aplicación, el vehículo 20 de orugas lleva un sensor de corrientes parásitas, pero se pueden llevar otros tipos de sensores, tales como sensores ultrasónicos. El sensor puede ser un solo elemento sensor o una serie de elementos sensores. La plataforma también podría llevar cámaras, herramientas, equipos de pintura, un sistema de marcado láser, un manipulador de brazo robótico, u otros dispositivos.
La Figura 11A muestra una versión del vehículo 20 de orugas con una matriz 88 de transductores ultrasónicos fija montada en un extremo del bastidor 2. La matriz 88 de transductores ultrasónicos puede escanear una superficie subyacente en la dirección en la cual se arrastra el vehículo. El sensor ultrasónico puede ser un solo elemento sensor ultrasónico o una serie de elementos sensores ultrasónicos.
La Figura 11B muestra otra versión del vehículo 20 de orugas con una unidad 30 de sensor ultrasónico de escaneo (por ejemplo, una serie de transductores ultrasónicos lineales o curvos) montada en una pista 32 lineal fijada a un extremo del bastidor. La unidad 30 de sensor ultrasónico puede deslizarse hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la pista 32 lineal, escaneando un área transversal de la superficie subyacente a la vez que el vehículo 20 de orugas está detenido. De nuevo, el sensor ultrasónico puede ser un solo elemento sensor o una serie de elementos sensores. El vehículo se puede mover hacia adelante en incrementos, deteniéndose después de cada movimiento incremental para permitir que la unidad 30 de sensor ultrasónico escanee a lo largo de una línea transversal. Alternativamente, se puede programar un controlador para controlar los movimientos del vehículo 20 de orugas y el cabezal de escaneo para proporcionar otros patrones para escanear un área de superficie.
Las Figuras 12A-12D son diagramas que representan vistas superiores de un vehículo 20e de orugas de movimiento holonómico de acuerdo con una realización alternativa la cual tiene una conexión pasiva que pivota alrededor de un eje de rotación R1 (véase la Figura 13) que es perpendicular al bastidor 2 y pasa a través del centro de masa del vehículo 20e de orugas, con un brazo 132a que está conformado para permitir que la fuerza del cable se proyecte a través del centro de masa del vehículo 20e de orugas (pero que no interfiera con las orugas o la carga útil del sensor). Más específicamente, el vehículo 20e de orugas incluye: un pivote 134a central que está acoplado de manera giratoria al bastidor 2 y gira alrededor del eje de rotación R1; un brazo 132a que tiene un extremo sujetado al pivote 134a central, una base 47 de torreta fijada al otro extremo del brazo 132a; una torreta 46 acoplada de manera giratoria a la base 47 de torreta; y un cable 22 que tiene un extremo sujetado o vinculado a la torreta 46. Las Figuras 12A a 12D representan el vehículo 20e de orugas en respectivas posiciones angulares en respectivos instantes de tiempo durante la rotación contraria al sentido horario del bastidor 2 alrededor del eje de rotación R1. La Figura 13 es un diagrama que representa una vista lateral de un par de vehículos 20e y 20f de orugas de movimiento holonómico. El vehículo 20f de orugas incluye: un pivote 134b central que está acoplado de manera giratoria al bastidor 2 y gira alrededor de un eje vertical r2 que pasa a través del centro de masa del vehículo 20f de orugas; un brazo 132b que tiene un extremo fijado al pivote 134b central, y un carrete 52 de cable que está acoplado de manera giratoria al otro extremo del brazo 132b. Un cable 22 tiene un extremo enrollado en el carrete 52 y el otro extremo sujetado o vinculado a la torreta 46 del vehículo 20e de orugas. Aunque los vehículos 20e y 20f de orugas se muestran sobre una superficie plana en la Figura 13, estos pueden colocarse en el fuselaje 100 de una aeronave de una manera similar a la colocación de los vehículos 20a y 20b de orugas que se representan en las Figuras 1A y 1B. Durante la realización de una operación de mantenimiento, el movimiento del vehículo 20b de orugas equipado con herramientas puede ser rastreado utilizando cualquiera de una diversidad de sistemas de medición de la posición del vehículo de orugas. Es importante saber dónde se encuentra cada vehículo de orugas en cualquier momento. Por ejemplo, en los casos en donde las herramientas de mantenimiento son unidades de sensor NDI, las ubicaciones de las unidades de sensor NDI se correlacionan con los datos del sensor NDI adquiridos para garantizar una cobertura completa y potencialmente crear un mapa NDI de la superficie 112 externa del fuselaje 100 de la aeronave (u otro cuerpo).
(a) El vehículo 20b de orugas puede estar equipado con ruedas omnidireccionales y codificadores de rotación omnidireccionales para permitir el rastreo de los movimientos verticales y horizontales.
(b) Pueden utilizarse métodos con base en láser. Por ejemplo, un sistema de medición de la posición de un vehículo de orugas con base en láser puede incluir medidores de rango láser montados en una carreta y dirigidos a objetivos ópticos montados en cada vehículo 20a y 20b de orugas.
(c) Pueden usarse métodos con base en cámaras o vídeo, tales como la captura de movimiento utilizando objetivos ópticos montados en cada vehículo 20a y 20b de orugas.
La Figura 14A es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un vehículo de orugas de movimiento holonómico que está equipado con un carrete 52 de cable y una herramienta de mantenimiento montada en un carruaje (solo se muestra el carruaje 34 en la Figura 14A) de acuerdo con una realización. Este vehículo de orugas de movimiento holonómico equipado con carrete y herramientas incluye un bastidor 2 que tiene un conjunto de ejes 6 de cuatro ruedas acoplados de manera fija al mismo. Un conjunto de cuatro ruedas Mecanum está acoplado de manera giratoria a los respectivos ejes 6 de las ruedas. Un conjunto de cuatro motores 8 de accionamiento están configurados para accionar respectivamente la rotación de las ruedas 4 Mecanum en respuesta a las señales de control recibidas de los respectivos controladores 85 de motor. Los controladores 85 de motor a su vez, reciben comandos de un ordenador 44 de a bordo. El ordenador 44 de a bordo está programado para recibir instrucciones operacionales de un ordenador de control terrestre a través de un transceptor 80 y luego emitir comandos en los formatos reconocidos por los controladores 85 de motor. Además, un par de ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos están incorporados en el bastidor 2. (En realizaciones alternativas, el número de ventiladores eléctricos con conductos puede ser diferente de dos). Cada ventilador 10a y 10b eléctrico con conductos incluye un ventilador 11 el cual puede girar alrededor de un eje, un conducto 9 que rodea el ventilador, y un motor 13 de ventilador eléctrico el cual hace girar el ventilador 11 en respuesta a las señales de control recibidas a partir del ordenador 44 de a bordo. El vehículo de orugas de movimiento holonómico que se representa parcialmente en la Figura 14A incluye además un eje 50 de carrete acoplado de manera fija al bastidor 2, un carrete 52 de cable acoplado de manera giratoria al eje 50 de carrete, y un motor 54 de carrete configurado para accionar la rotación del carrete 52 de cable en respuesta a las señales de control recibidas del ordenador 44 de a bordo. Además, el vehículo de orugas de movimiento holonómico que se representa parcialmente en la Figura 14A incluye una pista 32 lineal montada en el bastidor 2. Más específicamente, la pista 32 lineal puede acoplarse de manera trasladable a una corredera 31 lineal motorizada del tipo que se representa en la Figura 3B. Un carruaje 34, al cual está acoplada de manera fija la herramienta 28 de mantenimiento (no se muestra en la Figura 14A), se acopla de manera trasladable a la pista 32 lineal y se acciona para trasladarse lateralmente a lo largo de la pista 32 lineal mediante un motor 42 de carruaje (a través de un tren de engranajes que no se muestra) en respuesta a las señales de control recibidas a partir del ordenador 44 de a bordo.
Además, el ordenador 44 de a bordo puede programarse para rastrear la ubicación del vehículo de orugas utilizando odometría diferencial. (En este contexto, el término “ubicación” incluye la posición en un sistema de coordenadas tridimensional y la orientación relativa a ese sistema de coordenadas). Para este propósito, los componentes del vehículo de orugas que se representan en la Figura 14A incluyen un conjunto de ruedas 45 omnidireccionales con respectivos codificadores 48 de rotación. Los datos codificados emitidos por los codificadores 48 de rotación son recibidos por el ordenador 44 de a bordo. De acuerdo con las enseñanzas del presente documento, un bastidor 2 de un vehículo de orugas puede tener un conjunto de cuatro ruedas 45 omnidireccionales para rastrear el movimiento del vehículo y un conjunto de cuatro ruedas Mecanum para conducir el vehículo bajo el control del ordenador 44 de a bordo.
Todos los motores identificados en la Figura 14A están montados en el bastidor 2. El ordenador 44 de a bordo está configurado para controlar la operación de los motores de modo que cada vehículo de orugas de movimiento holonómico realice una operación de mantenimiento en un área respectiva de la superficie del fuselaje 100 de la aeronave. El ordenador 44 de a bordo recibe datos del sensor o sensores 82. El sensor o los sensores 82 pueden, por ejemplo, incluir un inclinómetro que proporcione datos que representen el ángulo de inclinación del vehículo de orugas de movimiento holonómico o sensores respectivos que proporcionen datos que representen las cargas en cada rueda. El ordenador 44 de a bordo procesa esa información para: (1) controlar los motores 8 de accionamiento como una función de los datos de posición/orientación y (2) controlar los ventiladores 10a y 10b eléctricos con conductos como una función de los datos del sensor.
El ordenador 44 de a bordo también está programado para controlar la operación del motor 54 de carrete para proporcionar asistencia anti-gravedad a través de un cable a otro vehículo de orugas como se describe en detalle anteriormente. Por ejemplo, el ordenador 44 de a bordo puede programarse con un modo de “control de posición” en el cual hay retroalimentación directa entre los codificadores 48 de rotación (o algún otro sensor de medición con base en la longitud) y el motor 54 de carrete. Esto acciona el motor 54 de carrete a girar para producir la longitud deseada de cable 22 utilizando un modo de control de retroalimentación tal como el control Proporcional-Integral-Derivado (PID).
De acuerdo con una realización alternativa, otra forma de configurar el cabrestante motorizado para que funcione es utilizar un modo de “control de torque” o “control de fuerza”. En este caso, la potencia del motor está preestablecida
para producir una cantidad específica de torque, la cual es equivalente a una cantidad específica de fuerza sobre el cable 22. Este es un modo más simple que el modo de “control de posición” discutido anteriormente. El control de torque permite que la carga deseada se defina y se mantenga de esa manera, a la vez que el vehículo 20b de orugas produce todo el control de movimiento deseado para las tareas de escaneo.
De acuerdo con una realización alternativa, se puede utilizar un cabrestante pasivo con un resorte tensor de fuerza constante (tal como el resorte 86 tensor identificado en la Figura 18A). Un cabrestante pasivo produce un resultado similar al modo de “control de torque” mencionado anteriormente, con la carga del resorte predefinida. El resorte 86 tensor ejerce una fuerza de tensión que compensa la gravedad sin que se aplique ninguna potencia.
La ventaja del control de torque sobre un resorte tensor es que el operador puede cambiar la cantidad de potencia suministrada al motor 54 de carrete cuando las condiciones lo exigen, tal como si la pendiente de la superficie cambia y se desea menos o más torque, o si se ha desenrollado un cable adicional y se debe aumentar el torque para compensar el peso adicional del cable. Además, el modo de control del motor 54 de carrete se puede cambiar fácilmente a un modo de control activo o manual si el operador necesita mover el vehículo de orugas de una manera diferente por alguna razón (tal como desenredar el vehículo de orugas de un atasco si el vehículo de orugas se atasca).
También es posible tener un cabrestante motorizado con resorte pasivo, el cual tendría todas las ventajas del cabrestante motorizado, con compensación pasiva de gravedad para reducir la potencia necesaria para hacer funcionar el sistema.
En general, la compensación por gravedad se determinará con base en los pesos del vehículo de orugas y la longitud del cable desenrollado y la pendiente de la superficie 111 inclinada. Para calcular la fuerza de compensación total, se puede utilizar la siguiente ecuación:
Fi F2' FcaUe = (mcv mcable) * g * sexángulo)
donde mcv es la masa del vehículo de orugas, mcable es la masa de la longitud del cable entre el vehículo 20b de orugas y el carrete 52 de cable, g es la aceleración de la gravedad, y sen(ángulo) es el seno del ángulo de la superficie inclinada con respecto a un plano horizontal (donde una pared vertical sería de 90 grados y sen(90) = 1). La masa de la longitud desenrollada del cable 22 cambia a medida que se desenrolla más cable, por lo que para el dispositivo de cabrestante pasivo, el operador puede definir la tensión del resorte para una longitud de cable desenrollado promedio. Para el método de control de torque con base en motor, el operador puede adoptar un cambio de torque con base en la longitud del cable que se ha desenrollado (si se utiliza el sensor de medición de longitud opcional).
Con referencia de nuevo a la Figura 1A, debe apreciarse que el vehículo 20a de orugas puede tener todos los componentes que se representan en la Figura 14A o puede tener todos los componentes que se representan en la Figura 14A excepto por la pista 32 lineal, el carruaje 34 (con una herramienta de mantenimiento montada en este) y el motor 42 de carruaje. Por el contrario, el vehículo 20b de orugas tiene todos los componentes que se representan en la Figura 14A excepto por el eje 50 de carrete, el carrete 52 de cable y el motor 54 de carrete.
La Figura 14B es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema de compensación de gravedad en el cual dos vehículos 20a y 20b de orugas conectados por cable, adheridos por vacío a un cuerpo (por ejemplo, un fuselaje 100 de una aeronave), se comunican de manera inalámbrica con un ordenador 90 de control terrestre. El ordenador 90 de control está programado para emitir instrucciones operacionales en formato digital a un transceptor 80c, el cual convierte los datos digitales en formas de onda moduladas las cuales luego se difunden como señales de radiofrecuencia por una antena (no se muestra en la Figura 14B). Las difusión de señales de radiofrecuencia son recibidas por las antenas respectivas (no se muestran en la Figura 14B) montadas en los vehículos 20a y 20b de orugas y las formas de onda moduladas resultantes son demoduladas por los transceptores 80a y 80b, los cuales respectivamente emiten datos digitales que representan las instrucciones operacionales a los respectivos ordenadores 44 de a bordo. Los ordenadores 44 de a bordo envían entonces comandos a los controladores 85 de motor que hacen que los vehículos 20a y 20b de orugas operen de acuerdo con las instrucciones operacionales.
La Figura 15 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal del fuselaje 100 de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una segunda realización. El sistema de compensación de gravedad incluye un vehículo 18 de orugas equipado con carrete suspendido por un cable 24 umbilical de una pluma 27 y adherido por vacío a una superficie 112 externa del fuselaje 100 de la aeronave. El vehículo 18 de orugas puede estar configurado para moverse holonómicamente. El sistema que se representa en la Figura 15 incluye además vehículos 20c y 20d de orugas equipados con herramientas conectados al vehículo 18 de orugas equipado con carrete mediante cables 22a y 22b respectivos y adheridos por vacío a la superficie 112 externa del fuselaje 100 de la aeronave en lados opuestos de la misma. Los vehículos 20c y 20d de orugas también están configurados para moverse holonómicamente. Debe apreciarse que los cables 22a y 22b, los cuales se muestran en la Figura 15 como
que están a una distancia constante de la superficie 112 externa, en realidad pueden entrar en contacto con la superficie 112 externa en un área en la mitad entre los vehículos de orugas conectados por el cable.
Todavía con referencia a la Figura 15, una polea 26 está acoplada de manera giratoria a un extremo distal de la pluma 27 para facilitar el desenrollado y el enrollado del cable 24 umbilical. Se puede sujetar o incorporar un cable de alimentación/señal (no se muestra en la Figura 15) en el cable 24 umbilical para permitir que un ordenador de control terrestre se comunique con un ordenador a bordo del vehículo 18 de orugas y para suministrar potencia eléctrica al vehículo 18 de orugas. De manera similar, los respectivos cables de alimentación/señal (no se muestran en la Figura 15) pueden estar sujetados o incorporados en los cables 22a y 22b para permitir que el ordenador a bordo del vehículo 18 de orugas se comunique con los ordenadores a bordo de los vehículos 20c y 20d de orugas y para suministrar potencia eléctrica a los vehículos 20c y 20d de orugas.
De acuerdo con la realización que se representa en la Figura 15, el vehículo 18 de orugas tiene dos carretes 52a y 52b de cable, un carrete 52a de cable que tiene un extremo del cable 22a sujetado al mismo y una porción del cable 22a enrollada en el mismo, a la vez que el otro carrete 52b de cable tiene un extremo del cable 22b sujetado al mismo y una porción del cable 22b enrollada en el mismo. El otro extremo del cable 22a está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20c de orugas, a la vez que el otro extremo del cable 22b está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20d de orugas. De acuerdo con la disposición que se representa en la Figura 15, el ordenador a bordo del vehículo 18 de orugas puede controlar la rotación accionada por motor de los respectivos carretes 52a y 52b de cable para aplicar simultáneamente fuerzas de compensación de gravedad adicionales a los vehículos 20c y 20d de orugas a través de los respectivos cables 22a y 22b en la manera descrita anteriormente. En una realización alternativa, los carretes 52a y 52b de cable en el vehículo 18 de orugas se pueden apretar utilizando resortes tensores. Por lo tanto, el vehículo 18 de orugas solo gestiona los cables 22a y 22b y actúa como fuente de potencia y relé de comunicación con respecto a los vehículos 20c y 20d de orugas equipados con herramientas.
La Figura 16 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal de un fuselaje 100 de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una tercera realización que incluye un vehículo 18a de orugas el cual está conectado a un par de vehículos 20c y 20d de orugas equipados con herramientas a través de los respectivos cables 22a y 22b. Debe apreciarse que los cables 22a y 22b, los cuales se muestran en la Figura 16 como que están a una distancia constante de la superficie 112 externa, en realidad entrarían en contacto con la superficie 112 externa en un área en la mitad entre los vehículos de orugas conectados por el cable.
Todavía con referencia a la Figura 16, el vehículo 18a de orugas está equipado con un par de carretes 52a y 52b de cable para proporcionar compensación de gravedad y un sistema de comunicación inalámbrica (que incluye una antena 72) para permitir la comunicación bidireccional con un ordenador de control terrestre (no se muestra en la Figura 16, pero se ve el ordenador 90 de control en la Figura 17). El vehículo de orugas incluye además baterías (no se muestran en la Figura 16) para proporcionar potencia eléctrica a sí mismo y a los vehículos 20c y 20d de orugas a través de los respectivos cables de alimentación/señal sujetados o incorporados en los cables 22a y 22b. Todos los vehículos 18a, 20c y 20d de orugas pueden configurarse para moverse holonómicamente. Dichos movimientos pueden estar sincronizados por el ordenador a bordo del vehículo 18a de orugas, el cual está configurado para enviar instrucciones operacionales a los ordenadores a bordo de los vehículos 20c y 20d de orugas. De acuerdo con la disposición que se representa en la Figura 16, el ordenador a bordo del vehículo 18s de orugas también controla la rotación accionada por motor de los respectivos carretes 52a y 52b de cable para aplicar simultáneamente fuerzas de compensación de gravedad adicionales a los vehículos 20c y 20d de orugas a través de los respectivos cables 22a y 22b de la manera descrita anteriormente.
La Figura 17 es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema para realizar una inspección ultrasónica en una superficie de un cuerpo de acuerdo con una arquitectura informática propuesta. Por ejemplo, la unidad de sensor NDI puede ser una matriz 88 de transductores ultrasónicos. Como se describió anteriormente, el sistema puede incluir un subsistema de control que utiliza codificadores de rotación para rastrear la ubicación relativa (por ejemplo, con respecto a una ubicación inicial adquirida utilizando un sistema de posicionamiento local) de la matriz 88 de transductores ultrasónicos. Más específicamente, el sistema de control incluye un ordenador 90 de control terrestre programado con el software 92 de aplicación de control de movimiento y el software 94 de aplicación de escaneo n Di. El ordenador 90 de control puede ser un ordenador de uso general programado con software 92 de aplicación de control de movimiento que incluye módulos de software respectivos para enviar instrucciones a los ordenadores a bordo de los vehículos 18a, 20c y 20d de orugas. Esos ordenadores de a bordo, a su vez, envían comandos a los controladores de motor a bordo de los vehículos 18a, 20c y 20d de orugas, que incluyen: (a) dos controladores de motor a bordo del vehículo 18a de orugas que controlan la operación de dos motores de carrete a bordo; y (b) al menos cuatro controladores de motor en cada vehículo de orugas que controlan la operación de los motores para coordinar los movimientos de los vehículos 18a, 20c y 20d de orugas a lo largo de rutas de escaneo respectivas durante una inspección ultrasónica. El software 92 de aplicación de control de movimiento envía comandos con base en la retroalimentación de un sistema 84 de medición de posición que rastrea las ubicaciones de los vehículos 18a, 20c y 20d de orugas. La retroalimentación del sistema 84 de medición de posición también se proporciona a un generador de pulsos/receptor 96 ultrasónico, el cual puede estar conectado a la matriz 88 de transductores ultrasónicos en vehículos 20c y 20d de orugas a través de un cordón o cable eléctrico o de manera inalámbrica.
Todavía con referencia a la Figura 17, el generador de pulsos/receptor 96 ultrasónico envía los pulsos del codificador al software 94 de aplicación de escaneo NDI. El software 94 de aplicación de escaneo NDI usa los valores del codificador para colocar los datos de escaneo en la ubicación adecuada. El ordenador 90 de control aloja el software de visualización y adquisición de datos ultrasónicos que controla el generador de pulsos/receptor 96 ultrasónico. El generador de pulsos/receptor 96 ultrasónico a su vez envía pulsos y recibe señales de retorno de la matriz 88 de transductores ultrasónicos. El software 94 de aplicación de escaneo NDI controla todos detalles de los datos de escaneo y la visualización de datos, que incluye la unión de datos adquiridos durante barridos adyacentes de una matriz 88 de transductores ultrasónicos.
El sistema 84 de medición de posición está configurado para adquirir datos de posición que representan la posición de coordenadas inicial de cada uno de los vehículos 20c y 20d de orugas en relación con un sistema de coordenadas (es decir, marco de referencia) del fuselaje 100 de la aeronave. Una vez que se ha determinado la posición de coordenadas inicial de cada uno de los vehículos 20c y 20d de orugas, los datos adquiridos por los codificadores 48 de rotación (véase la Figura 14A) se pueden usar para rastrear cada movimiento incremental hacia afuera o hacia las posiciones de coordenadas iniciales. Esto permite que el ordenador 90 de control rastree las posiciones de la matriz 88 de transductores ultrasónicos llevados por los vehículos 20c y 20d de orugas durante la inspección ultrasónica.
De acuerdo con una realización alternativa, una carreta que tiene una multiplicidad de dispositivos de adherencia por vacío y una multiplicidad de cojinetes de rótula puede ser sustituida por el vehículo 18a de orugas de movimiento holonómico que se representa en la Figura 16. Como alternativa, se pueden utilizar rodillos, ruedas giratorias u omnidireccionales.
La Figura 18A es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema de compensación de gravedad que incluye una carreta 19 que tiene un carrete 52 de cable que está apretado por un resorte 86 tensor de fuerza constante. Un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52 de cable; el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 de un vehículo 20 de orugas. En este ejemplo, el resorte 86 tensor genera una fuerza de tensión en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas a la vez que se mueve.
La Figura 18B es un diagrama de bloques que identifica algunos componentes de un sistema de compensación de gravedad que incluye una carreta 19 que tiene un carrete 52 de cable que está apretado por un motor 54 de carrete. Un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52 de cable; el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 de un vehículo 20 de orugas. En este ejemplo, el controlador 85 de motor activa el motor 54 de carrete para girar de acuerdo con los comandos de un sistema 110 informático a bordo de la carreta 19. El sistema 110 informático a su vez recibe instrucciones operacionales de un ordenador de control terrestre a través de un transceptor 80 montado en la carreta 19. La rotación controlada del motor 54 de carrete genera una fuerza de tensión en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas a medida que se mueve.
Las Figuras 19A y 19B son diagramas que representan vistas de extremo frontales de un fuselaje 100 de una aeronave en dos instantes diferentes en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una cuarta realización. El sistema de compensación de gravedad que incluye un dispositivo 74 de anclaje sujetado a la superficie 112 externa y un vehículo 20 de orugas equipado con herramientas adherido por vacío a la superficie 112 externa. Un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52 de cable; el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20 de orugas. La longitud del cable 22 desenrollado que se muestra en la Figura 19B es mayor que la longitud del cable 22 desenrollado que se muestra en la Figura 19A. En este ejemplo, el carrete 52 de cable se gira (mediante un resorte tensor o un motor de carrete) para generar una fuerza de tensión en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas a la vez que este se mueve. El dispositivo 74 de anclaje se puede bajar a su lugar mediante una grúa (no se muestra en los dibujos) que tiene un efector final el cual agarra un mango 76 el cual está sujetado a la base 75 de anclaje. La base 75 de anclaje puede estar sujetada a la superficie 112 externa utilizando el mismo tipo de dispositivo 77 de fijación de superficie estática de alta fuerza que se representa en las Figuras 20A y 20B, tales como ventosas o pinzas electro-adhesivas.
Las Figuras 20A y 20B son diagramas que representan vistas de extremo frontales del fuselaje de una aeronave en dos instantes diferentes en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una quinta realización. El sistema de compensación de gravedad incluye un vehículo 18b de orugas equipado con carrete sujetado a la superficie 112 externa y un vehículo 20 de orugas equipado con herramientas adherido por vacío a la superficie 112 externa. Un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52 de cable; el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20 de orugas. La longitud del cable 22 desenrollado que se muestra en la Figura 20b es mayor que la longitud del cable 22 desenrollado que se muestra en la Figura 20A. El vehículo 18b de orugas puede conducirse a una ubicación deseada y luego sujetarse a la superficie 112 externa utilizando un dispositivo 77 de fijación de superficie estática de alta fuerza, tal como ventosas o una pinza electro-adhesiva. Entonces, el vehículo 20 de orugas puede conducirse a lo largo de una ruta de escaneo. El carrete 52 de cable montado de manera giratoria en el bastidor 2 del vehículo 18b de orugas se hace girar (mediante un resorte tensor o un motor de carrete) para generar una fuerza de tensión
en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas cuando se escanea un área en la superficie 112 externa.
La Figura 21 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal de un fuselaje 100 de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una sexta realización. El sistema de compensación de gravedad incluye un vehículo 78 terrestre equipado con un carrete 52b de cable, un vehículo 18a de orugas equipado con un carrete 52a de cable y conectado al vehículo 78 terrestre a través de un cable 24 umbilical, y un vehículo 20 de orugas equipado con una herramienta de mantenimiento (no se muestra en la Figura 21) y conectado al vehículo 18a de orugas a través de un cable 22. Los vehículos 18a y 20 de orugas están adheridos por vacío a la superficie 112 externa del fuselaje 100 de la aeronave. Los vehículos 18a y 20 de orugas pueden estar configurados para moverse holonómicamente. Un extremo del cable 24 umbilical está sujetado al carrete 52b de cable, a la vez que el otro extremo del cable 24 umbilical está sujetado al bastidor 2 del vehículo 18a de orugas; un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52a de cable, a la vez que el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20 de orugas. El carrete 52a de cable montado de manera giratoria en el bastidor 2 del vehículo 18b de orugas se gira (a través de un resorte tensor o un motor de carrete) para generar una fuerza de tensión en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas a la vez que este escanea un área en la superficie 112 externa.
La Figura 22 es un diagrama que representa una vista de extremo frontal del fuselaje 100 de una aeronave en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una séptima realización. El sistema de compensación de gravedad incluye un vehículo 78 terrestre equipado con un carrete 52 de cable, un vehículo 18c de orugas equipado con un par de poleas 26a y 26b, y un vehículo 20 de orugas equipado con una herramienta de mantenimiento (no se muestra en la Figura 22). En esta realización, el bastidor 2 del vehículo 20 de orugas está conectado al carrete 52a de cable a través de un cable 22 el cual pasa sobre las poleas 26a y 26b. Los vehículos 18c y 20 de orugas están adheridos por vacío a la superficie 112 externa del fuselaje 100 de la aeronave. Los vehículos 18c y 20 de orugas y el vehículo 78 terrestre pueden estar configurados para moverse holonómicamente. El carrete 52 de cable montado de manera giratoria en el vehículo 78 terrestre se hace girar (a través de un resorte tensor o un motor de carrete) para generar una fuerza de tensión en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas a la vez que este escanea un área en la superficie 112 externa. Durante dicho escaneo, las poleas 26a y 26b sostienen el cable 22 a una distancia de la superficie 112 externa de modo que el cable 22 no haga contacto con la superficie 112 externa ni se enrede en ningún obstáculo que sobresalga de ella.
Se divulgarán ahora realizaciones adicionales de un sistema de compensación de gravedad para su uso con vehículos de orugas equipados con herramientas suspendidos por cable con referencia a las Figuras 23 a 26. Los sistemas que se representan respectivamente en las Figuras 23-26 tienen algunas características comunes. Para impedir descripciones repetitivas de características comunes, ahora se describirán al menos algunas características comunes. A continuación, se describirán por separado las respectivas características distintivas de cada sistema.
Los sistemas de compensación de gravedad que se representan en las Figuras 23-26 están diseñados para el mantenimiento automatizado de un tanque 106 de almacenamiento que tiene una superficie 128 superior plana horizontal y una superficie 114 lateral vertical que rodea el volumen del espacio debajo de la superficie 128 superior plana con el fin de contener materia sólida o líquida. La periferia exterior de la superficie 128 superior plana horizontal del tanque 106 de almacenamiento es circular y la superficie 114 lateral vertical es circular cilíndrica. Cada una de las Figuras 23-26 representa una vista de un tanque 106 de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con diversas realizaciones.
Cada uno de los sistemas que se representan en las Figuras 23-26 incluye un carrete 52 de cable soportado por un aparato en la superficie 128 superior plana, un cable 22 que tiene un extremo sujetado y una porción envuelta alrededor del carrete 52 de cable, y un vehículo 20 de orugas adherido por vacío a la superficie 114 lateral vertical del tanque 106 de almacenamiento y sujetado al otro extremo del cable 22. Preferiblemente, el vehículo 20 de orugas está configurado para movimiento holonómico. El vehículo 20 de orugas incluye una herramienta de mantenimiento (no se muestra en las Figuras 23-26) para usar al realizar una operación de mantenimiento en la superficie 114 lateral vertical. En cada uno de los sistemas que se representan en las Figuras 23-26, un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52 de cable, a la vez que el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20 de orugas. El carrete 52 de cable está colocado de modo que este se proyecta radialmente hacia afuera más allí de la superficie 114 lateral vertical a una distancia suficiente para impedir que la porción desenrollada del cable 22 entre en contacto con la superficie 114 lateral vertical.
En cada una de las situaciones que se representan en las Figuras 23-26, el vehículo 20 de orugas puede moverse horizontalmente a lo largo de la superficie 114 lateral vertical durante una operación de escaneo. Por ejemplo, si el vehículo 20 de orugas llevara un conjunto de transductores ultrasónicos, entonces un área en forma de franja de la superficie 114 lateral vertical puede inspeccionarse ultrasónicamente a lo largo de una ruta de escaneo que es en general horizontal. A medida que el vehículo 20 de orugas se mueve lateralmente a lo largo de la ruta de escaneo horizontal, el vehículo 20 de orugas circunnavega la superficie 114 lateral vertical. El carrete 52 de cable gira
alrededor de un centro de la superficie 128 superior plana a la vez que el vehículo 20 de orugas circunnavega la superficie 114 lateral vertical. Además, el carrete 52 de cable se gira (a través de un resorte tensor o un motor de carrete) para generar una fuerza de tensión en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas cuando la matriz de transductores ultrasónicos escanea un área en la superficie 114 lateral vertical.
Las únicas diferencias entre las diversas realizaciones que se representan en las Figuras 23-26 se encuentran en los componentes respectivos que soportan el carrete 52 de cable. Estas diferencias se describirán ahora por separado para cada realización.
En la octava realización que se representa en la Figura 23, los componentes que soportan el carrete 52 de cable incluyen un carruaje 21 elevador que se desplaza sobre una pista 126 circular colocada sobre la superficie 128 superior plana horizontal del tanque 106 de almacenamiento. La pista 126 circular es concéntrica con la periferia exterior circular de la superficie 128 superior plana horizontal. El carrete 52 de cable está montado de manera giratoria en un bastidor 23 del carruaje 21 elevador. Cuando el vehículo 20 de orugas circunnavega la superficie 114 lateral vertical en una elevación constante, el carruaje 21 elevador se desplaza a lo largo de la pista 126 circular en la misma velocidad angular, tratando de mantener el cable 22 en una posición vertical durante el escaneo.
La Figura 24 es un diagrama que representa una vista de un tanque 106 de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una novena realización. El sistema de compensación de gravedad incluye un vehículo 20a de orugas que está adherido por vacío a la superficie 128 superior plana horizontal del tanque 106 de almacenamiento y un vehículo 20b de orugas suspendido por cable que está adherido por vacío a una superficie 114 lateral vertical del tanque 106 de almacenamiento. Preferiblemente, los vehículos 20a y 20b de orugas están configurados para movimiento holonómico. El vehículo 20a de orugas incluye un bastidor 2 y un carrete 52 de cable montado de manera giratoria en el bastidor 2, a la vez que el vehículo 20b de orugas incluye una herramienta de mantenimiento (no se muestra en la Figura 24) para usar en la realización de una operación de mantenimiento en la superficie 114 lateral vertical. Un extremo del cable 22 está sujetado al carrete 52 de cable en el vehículo 20a de orugas, a la vez que el otro extremo del cable 22 está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20b de orugas.
En la situación que se representa en la Figura 24, el vehículo 20b de orugas se puede mover horizontalmente a lo largo de la superficie 114 lateral vertical durante una operación de escaneo. A medida que el vehículo 20b de orugas se mueve lateralmente a lo largo de una ruta de escaneo horizontal, el vehículo 20a de orugas gira y se traslada de una manera que busca mantener el cable 22 en una posición vertical durante el escaneo. En efecto, el vehículo 20a de orugas gira alrededor de un centro de la superficie 128 superior plana horizontal a la misma velocidad angular que la velocidad angular a la cual el vehículo 20b de orugas circunnavega la superficie 114 lateral vertical.
La Figura 25 es un diagrama que representa una vista de un tanque 106 de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una décima realización. El sistema de compensación de gravedad incluye un dispositivo 25 de anclaje pasivo sujetado en una posición central sobre la superficie 128 superior plana horizontal y un vehículo 20 de orugas equipado con herramientas adherido por vacío a la superficie 114 lateral vertical. Preferiblemente, el vehículo 20 de orugas está configurado para movimiento holonómico. El dispositivo 25 de anclaje incluye una base de anclaje (no se muestra en la Figura 25, pero se ve la base 75a de anclaje en la Figura 27) que puede sujetarse a la superficie 128 superior plana utilizando ventosas o una pinza electro-adhesiva. El dispositivo 25 de anclaje incluye además una torreta 124 que está acoplada de manera giratoria a la base 75a de anclaje, un brazo 98 de pivote que tiene un extremo proximal conectado a y que se extiende radialmente hacia afuera a partir de la torreta 124, y un carrete 52 de cable montado de manera giratoria a un extremo distal del brazo 98 de pivote. El eje de rotación del carrete 52 de cable puede ser perpendicular al eje de rotación de la torreta 124.
En la situación que se representa en la Figura 25, cuando el vehículo 20 de orugas circunnavega la superficie 114 lateral vertical, el cable 22 tira del carrete 52 de cable en una dirección circunferencial que hace que la torreta 124 y el brazo 98 de pivote sigan al vehículo 20 de orugas. En efecto, el brazo 98 de pivote gira alrededor de un centro de la superficie 128 superior plana horizontal a la misma velocidad angular que la velocidad angular del vehículo 20 de orugas, pero con un ligero retraso debido a un pequeño ángulo en el cual el cable 22 se desvía de una posición vertical verdadera.
La Figura 26 es un diagrama que representa una vista de un tanque 106 de almacenamiento en un instante en el tiempo durante un procedimiento de mantenimiento automatizado realizado utilizando un sistema de compensación de gravedad de acuerdo con una decimoprimera realización. El sistema de compensación de gravedad incluye un dispositivo 25a de anclaje motorizado sujetado en una posición central sobre la superficie 128 superior plana horizontal y un vehículo 20 de orugas equipado con herramientas adherido por vacío a la superficie 114 lateral vertical. El dispositivo 25a de anclaje motorizado incluye una base 75a de anclaje (véase la Figura 27) como se describió anteriormente. El dispositivo 25a de anclaje motorizado incluye además una torreta 124 que está acoplada de manera giratoria a la base 75a de anclaje, un brazo 98 de pivote que se extiende radialmente hacia afuera a partir de la torreta 124, un carrete 52 de cable montado de manera giratoria en un extremo distal del brazo 98 de pivote, y un motor 118 de rotación del brazo. En la situación que se representa en la Figura 26, el motor 118 de
rotación del brazo se activa para hacer que la torreta 124 y el brazo 98 de pivote sigan y giren a la misma velocidad angular que la velocidad angular a la cual el vehículo 20 de orugas circunnavega la superficie 114 lateral vertical.
La Figura 27 es un diagrama de bloques que identifica algunos de los componentes del dispositivo 25a de anclaje que se representa en la Figura 26. Como se mencionó anteriormente, el dispositivo 25a de anclaje incluye además una base 75a de anclaje, una torreta 124 acoplada de manera giratoria a la base 75a de anclaje a través de un cojinete 122, un brazo 98 de pivote que se extiende radialmente hacia afuera a partir de la torreta 124, y un carrete 52 de cable montado de manera giratoria en un extremo distal del brazo 98 de pivote. El dispositivo 25a de anclaje incluye además un motor 118 de rotación del brazo acoplado mecánicamente a la torreta 124 a través de un sistema 120 de engranajes. El motor 118 de rotación del brazo opera bajo el control de un controlador 85 de motor. El controlador 85 de motor a su vez recibe comandos de un sistema 110 informático el cual puede estar incorporado en el dispositivo 25a de anclaje. El sistema 110 informático también está configurado para controlar la operación del motor 54 de carrete (no se muestra en la Figura 27). El dispositivo 25a de anclaje incluye además un transceptor 80 para recibir instrucciones operativas a partir de un ordenador de control terrestre (no se muestra en la Figura 27).
De acuerdo con una implementación propuesta, el carrete 52 de cable está acoplado de manera giratoria al extremo distal del brazo 98 de pivote a través de una segunda torreta similar a la torreta 46 que se representa en la Figura 4. Más específicamente, el eje 50 de carrete (véase la Figura 14A) alrededor del cual gira el carrete 52 de cable puede girar libremente alrededor de un eje del brazo 98 de pivote. Cuando el carrete 52 de cable está situado directamente sobre el vehículo 20 de orugas, el ángulo del eje 50 de carrete es perpendicular a un plano vertical, lo que significa que el carrete 52 de cable está orientado verticalmente en un ángulo de 0° con respecto a un plano vertical. Sin embargo, cuando el vehículo 20 de orugas se mueve horizontalmente a lo largo de la superficie 114 lateral vertical y el brazo 98 de pivote no gira, el ángulo del carrete 52 de cable se desviará de 0° con respecto a un plano vertical. El dispositivo 25a de anclaje incluye además un sensor 130 de ángulo (por ejemplo, un codificador de rotación) que detecta esta desviación de la posición angular de 0°. La salida del sensor 130 de ángulo se envía al sistema 110 informático, el cual luego controla el motor 118 de rotación del brazo de una manera que busca restaurar la posición angular de 0° del carrete 52 de cable, en cuya situación la porción desenrollada del cable 22 sería vertical. De esta manera, el brazo 98 de pivote se puede controlar para girar de una manera que el carrete 52 de cable mantenga una posición directamente sobre el vehículo 20 de orugas que circunnavega. Además, el carrete 52 de cable gira (mediante un resorte tensor o un carrete motor que no se muestra en la Figura 27) para generar una fuerza de tensión en el cable 22 para contrarrestar una fuerza gravitacional que se ejerce sobre el vehículo 20 de orugas cuando la matriz 88 de transductores ultrasónicos (véase la Figura 17) escanea un área en la superficie 114 lateral vertical.
En cada una de las realizaciones que se representan en las Figuras 23-26, la longitud de la porción enrollada del cable 22 se puede medir utilizando otro codificador de rotación que está acoplado operativamente al carrete 52 de cable. Este codificador de rotación mide el ángulo de rotación del carrete 52 de cable alrededor del eje 50 de carrete. Asumiendo que la elevación del eje de rotación del carrete 52 de cable alrededor del eje 50 del carrete se ha medido durante la configuración inicial del sistema, la salida del codificador de rotación representará la longitud de la porción enrollada del cable 22, la cual a su vez indica la elevación del punto donde el cable está sujetado al bastidor 2 del vehículo 20 de orugas. Debido a que se conocen la geometría y las dimensiones del vehículo 20 de orugas, el sistema 110 informático puede configurarse para calcular la posición vertical de la matriz 88 de transductor ultrasónico en el marco de referencia del tanque 106 de almacenamiento con base en las coordenadas iniciales del carrete 52 de cable, la longitud medida de la porción enrollada del cable 22, y la posición conocida de la matriz 88 de transductores ultrasónicos con respecto al punto de sujeción del cable.
Cada uno del carruaje 21 elevador (que se representa en la Figura 23), el dispositivo 25 de anclaje pasivo (que se representa en la Figura 25), y el dispositivo 25a de anclaje motorizado (que se representa en la Figura 26) pueden utilizar vacío, sujeción electrostática, sujeción magnética, sujeción a otra estructura, o incluso a su propio peso, para mantener la posición durante la operación. Además, el carruaje elevador, el dispositivo 25 de anclaje pasivo o el dispositivo 25a de anclaje motorizado pueden elevarse hasta su posición sobre la superficie 128 superior plana horizontal del tanque 106 de almacenamiento a través de un vehículo aéreo no tripulado, grúa u oruga o por medios manuales.
El aparato automatizado divulgado en el presente documento se puede adaptar para su uso en la automatización de diversas funciones de mantenimiento, que incluyen, pero no se limitan a, inspección no destructiva, perforación, rectificado, fijación, aplicación de apliques, escarpado, mapeo de capas, marcado, limpieza y pintura. En los casos donde el efector final es una herramienta giratoria (como un escariador, taladro, desbarbadora o escariador), cuando la herramienta giratoria alcanza una posición de destino, el sistema informático se puede programar para activar el motor del efector final (no se muestra en los dibujos) a través de un controlador de motor para accionar la rotación de la herramienta giratoria.
A la vez que se han descrito aparatos y métodos para proporcionar compensación de gravedad para vehículos de orugas, suspendidos por cables, adheridos por vacío y equipados con herramientas, que se mueven sobre superficies desniveladas, con referencia a realizaciones particulares, los expertos en la técnica entenderán que se pueden realizar diversos cambios y se pueden sustituir elementos equivalentes por elementos de los mismos sin apartarse del alcance de las enseñanzas del presente documento. Además, se pueden realizar diversas
modificaciones para adaptar una situación particular a las enseñanzas del presente documento sin apartarse del alcance esencial de las mismas. Por lo tanto, se pretende que las reivindicaciones expuestas a continuación no se limiten a las realizaciones divulgadas.
Como se usa en el presente documento, el término “sistema informático” debe interpretarse ampliamente para abarcar un sistema que tiene al menos un ordenador o procesador, y el cual puede tener múltiples ordenadores o procesadores que se comunican a través de una red o bus. Como se usa en la oración anterior, los términos “ordenador” y “procesador” se refieren a dispositivos que comprenden una unidad de procesamiento (por ejemplo, una unidad de procesamiento central) y alguna forma de memoria (es decir, un medio legible por ordenador) para almacenar un programa el cual es legible por la unidad de procesamiento.
Los métodos descritos en el presente documento pueden codificarse como instrucciones ejecutables incorporadas en un medio de almacenamiento legible por ordenador tangible no transitorio, que incluye, sin limitación, un dispositivo de almacenamiento y/o un dispositivo de memoria. Tales instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador u ordenador, hacen que el procesador u ordenador realice al menos una porción de los métodos descritos en el presente documento.
Además, la divulgación comprende realizaciones de acuerdo con los siguientes ejemplos:
Ejemplo 1. Un método para compensar la gravedad durante el movimiento de un vehículo de orugas sobre la superficie de un cuerpo, comprendiendo el método:
(a) sujetar un extremo de un primer cable a un primer vehículo de orugas;
(b) sujetar otro extremo del primer cable a un primer carrete de un segundo vehículo de orugas;
(c) colocar el primer vehículo de orugas en una primera posición en contacto con una primera área de superficie en la superficie del cuerpo, en donde la primera área de superficie está desnivelada;
(d) colocar el segundo vehículo de orugas en una segunda posición en contacto con una segunda área de superficie en la superficie del cuerpo;
(e) adherir el primer vehículo de orugas a la superficie del cuerpo utilizando succión;
(f) a la vez que el primer vehículo de orugas está adherido a la superficie, mover el primer vehículo de orugas a lo largo de una primera ruta que se extiende a partir de la primera posición a una tercera posición en contacto con una tercera área de superficie en la superficie del cuerpo; y
(g) tensar el primer cable para ejercer una fuerza de tensión sobre el primer vehículo de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al primer vehículo de orugas a una elevación más baja durante la etapa (f).
Ejemplo 2. El método de acuerdo como se describe en el ejemplo 1, comprendiendo además operar una primera herramienta de mantenimiento del primer vehículo de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la primera ruta.
Ejemplo 3. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 1 a 2, comprendiendo además sujetar el segundo vehículo de orugas a la superficie en la segunda posición produciendo una fuerza de sujeción que tiene una magnitud suficiente para impedir el desprendimiento del segundo vehículo de orugas incluso cuando se apoya un peso total del primer vehículo de orugas.
Ejemplo 4. El método de acuerdo como se describe en el ejemplo 3, en donde la fuerza de sujeción se produce mediante una de las siguientes fuerzas: succión, adhesión electrostática o atracción magnética.
Ejemplo 5. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 1 a 4, comprendiendo además: mover el segundo vehículo de orugas a lo largo de una segunda ruta a la vez que el primer vehículo de orugas se mueve a lo largo de la primera ruta; y
operar una segunda herramienta de mantenimiento del segundo vehículo de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la segunda ruta.
Ejemplo 6. El método de acuerdo como se describe en los ejemplos 1 a 5, en donde la etapa (g) comprende enrollar una porción del primer cable en el primer carrete.
Ejemplo 7. El método de acuerdo como se describe en el ejemplo 6, en donde la rotación del primer carrete en una dirección de bobinado es accionada por un motor o accionada por un resorte.
Ejemplo 8. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 1 a 7, comprendiendo además:
(h) sujetar un extremo de un segundo cable a un tercer vehículo de orugas;
(i) sujetar otro extremo del segundo cable a un segundo carrete del segundo vehículo de orugas;
(j) colocar el tercer vehículo de orugas en una cuarta posición en contacto con una cuarta área de superficie en la superficie del cuerpo, en donde la cuarta área de superficie está desnivelada;
(k) adherir el tercer vehículo de orugas a la superficie del cuerpo utilizando succión;
(l) a la vez que el tercer vehículo de orugas está adherido a la superficie, mover el tercer vehículo de orugas a lo largo de una segunda ruta que se extiende a partir de la cuarta posición a una quinta posición en contacto con una quinta área de superficie en la superficie del cuerpo; y
(m) tensar el segundo cable para ejercer una fuerza de tensión sobre el tercer vehículo de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al tercer vehículo de orugas a una elevación más baja durante la etapa (I).
Ejemplo 9. El método de acuerdo como se describe en el ejemplo 8, comprendiendo además:
operar una primera herramienta de mantenimiento del primer vehículo de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la primera ruta; y
operar una segunda herramienta de mantenimiento del segundo vehículo de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la segunda ruta.
Ejemplo 10. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 1 a 9, comprendiendo además: sujetar un extremo de un segundo cable a un segundo carrete de un vehículo terrestre;
sujetar otro extremo del segundo cable al segundo vehículo de orugas; y
colocar el vehículo terrestre en contacto con el suelo en proximidad al cuerpo,
en donde la etapa (g) comprende enrollar una porción del segundo cable en el segundo carrete.
Ejemplo 11. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 1 a 10, en donde el cuerpo es un fuselaje de una aeronave.
Ejemplo 12. Un método para realizar una operación de mantenimiento en un cuerpo que tiene una superficie superior y una superficie lateral desnivelada que se extiende hacia abajo a elevaciones más bajas que una elevación más baja de la superficie superior, comprendiendo el método:
(a) sujetar un extremo de un cable a un vehículo de orugas que lleva una herramienta de mantenimiento;
(b) sujetar otro extremo del cable a un carrete de un dispositivo de anclaje;
(c) colocar el dispositivo de anclaje en contacto con la superficie superior del cuerpo;
(d) sujetar el dispositivo de anclaje a la superficie superior con una fuerza de sujeción que tiene una magnitud suficiente para impedir el desprendimiento del dispositivo de anclaje mediante la producción de una fuerza de sujeción que tiene una magnitud suficiente para impedir el desprendimiento del vehículo de orugas incluso cuando se soporta todo el peso del vehículo de orugas;
(e) colocar el vehículo de orugas en contacto con la superficie lateral desnivelada del cuerpo;
(f) adherir el vehículo de orugas a la superficie lateral desnivelada utilizando succión;
(g) mover el vehículo de orugas a lo largo de una ruta a la vez que el vehículo de orugas está adherido a la superficie lateral desnivelada;
(h) tensar el cable para ejercer una fuerza de tensión sobre el vehículo de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al vehículo de orugas a una elevación más baja durante la etapa (g); y
(i) operar la herramienta de mantenimiento para realizar una operación de mantenimiento en la superficie lateral desnivelada en un punto a lo largo de la ruta.
Ejemplo 13. El método de acuerdo con el ejemplo 12, en donde la fuerza de sujeción se produce mediante una de las siguientes fuerzas: succión, adhesión electrostática o atracción magnética.
Ejemplo 14. El método de acuerdo como se describe en el ejemplo 12 o 13, en donde la etapa (h) comprende enrollar una porción del cable en el carrete.
Ejemplo 15. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 12 a 14, en donde una porción del cable entre el vehículo de orugas y el carrete no entra en contacto con el cuerpo a la vez que el dispositivo de anclaje está sujetado a la superficie superior y el vehículo de orugas está en contacto con la superficie lateral desnivelada.
Ejemplo 16. El método de acuerdo como se describe en el ejemplo 15, en donde la superficie superior tiene una periferia exterior circular, comprendiendo además:
acoplar de manera giratoria un carrete a un extremo distal de un brazo giratorio;
colocar un extremo proximal del brazo giratorio en la superficie superior del cuerpo de modo que un centro de rotación del brazo giratorio esté alineado con un centro de la periferia exterior circular; y
girar el brazo giratorio, en donde el brazo giratorio tiene una longitud que permite que una porción del carrete se extienda más allí de la periferia exterior circular de la superficie superior durante la rotación del brazo giratorio alrededor del centro de rotación.
Ejemplo 17. Un aparato que comprende un primer y un segundo vehículo de orugas, un cable que tiene un extremo conectado al primer vehículo de orugas y otro extremo conectado al segundo vehículo de orugas,
en donde el primer vehículo de orugas comprende: un primer bastidor acoplado a un extremo del cable; al menos un dispositivo de adherencia por vacío sujetado a o integrado con el primer bastidor; un primer conjunto de ruedas acoplado de manera giratoria al primer bastidor; un primer motor de accionamiento acoplado operativamente para accionar la rotación de al menos uno del primer conjunto de ruedas; una primera herramienta de mantenimiento acoplada al primer bastidor y configurada para realizar una operación de mantenimiento; y un primer sistema informático configurado para controlar la operación del primer motor de accionamiento y la primera herramienta de mantenimiento, y
en donde el segundo vehículo de orugas comprende: un segundo bastidor; al menos un dispositivo de adherencia por vacío sujetado a o integrado con el segundo bastidor; un segundo conjunto de ruedas acoplado de manera giratoria al segundo bastidor; un segundo motor de accionamiento acoplado operativamente para accionar la rotación de al menos uno del segundo conjunto de ruedas; un carrete de cable al cual está sujetado el otro extremo del cable; un motor de carrete montado en el segundo bastidor y acoplado operativamente para accionar la rotación del carrete de cable; y un segundo sistema informático configurado para controlar la operación del segundo motor de accionamiento y el motor de carrete.
Ejemplo 18. El aparato de acuerdo como se describe en el ejemplo 17, comprendiendo además un ordenador de control configurado para generar señales de control que se enviarán al segundo sistema informático para activar selectivamente el motor de carrete para girar el carrete de cable en una dirección que enrolla el cable hasta que se ejerce una fuerza de tensión sobre el primer vehículo de orugas.
Ejemplo 19. El aparato de acuerdo como se describe en el ejemplo 17 o 18, en donde el primer y segundo vehículos de orugas están configurados para un movimiento holonómico.
Ejemplo 20. El aparato de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 17 a 19, en donde el segundo vehículo de orugas comprende además una segunda herramienta de mantenimiento acoplada al segundo bastidor y configurada para realizar una operación de mantenimiento, y el segundo sistema informático está configurado además para controlar la operación de la segunda herramienta de mantenimiento.
Ejemplo 21 El aparato de acuerdo como se describe en cualquiera de los ejemplos 17 a 20, en donde el primer vehículo de orugas comprende un primer brazo acoplado de forma pivotante al primer bastidor, estando acoplado un extremo del cable al primer brazo, y el segundo vehículo de orugas comprende un segundo brazo acoplado de forma pivotante al segundo bastidor, estando el carrete de cable acoplado de manera giratoria al segundo brazo.
Ejemplo 22. Un aparato que comprende un dispositivo de anclaje, un vehículo de orugas y un cable que tiene un extremo conectado al dispositivo de anclaje y otro extremo conectado al vehículo de orugas,
en donde el dispositivo de anclaje comprende: una base de anclaje; al menos un dispositivo de sujeción acoplado a la base de anclaje para sujetar el dispositivo de anclaje a una superficie; un carrete de cable al cual está sujetado un extremo del cable; un motor de carrete acoplado operativamente para accionar la rotación del carrete de cable; y un primer sistema informático configurado para controlar la operación del motor de carrete, y
en donde el vehículo de orugas comprende: un bastidor; al menos un dispositivo de adherencia por vacío sujetado a o integrado con el bastidor; un conjunto de ruedas acopladas de manera giratoria al bastidor; un motor de accionamiento acoplado operativamente para accionar la rotación de al menos una rueda del conjunto de ruedas; una herramienta de mantenimiento acoplada al bastidor y configurada para realizar una operación de
mantenimiento; y un segundo sistema informático configurado para controlar la operación del motor de accionamiento y la herramienta de mantenimiento.
Ejemplo 23. El aparato de acuerdo como se describe en el ejemplo 22, comprendiendo además un ordenador de control configurado para generar señales de control para activar selectivamente el motor de carrete para hacer girar el carrete de cable en una dirección que enrolla el cable hasta que se ejerce una fuerza de tensión deseada sobre el vehículo de orugas.
Ejemplo 24. El aparato de acuerdo como se describe en el ejemplo 22 o 23, en donde el dispositivo de anclaje comprende además:
una torreta la cual está acoplada de manera giratoria a la base de anclaje; y
un brazo que tiene un extremo proximal conectado a o formado integralmente con la torreta y un extremo distal al cual está acoplado de manera giratoria el carrete de cable.
Las reivindicaciones del método expuestas a continuación no deben interpretarse en el sentido de que requieran que las etapas enumeradas en el mismo se realicen en orden alfabético (cualquier orden alfabético en las reivindicaciones se usa únicamente con el propósito de hacer referencia a las etapas enumeradas anteriormente) o en el orden en el cual se recitan a menos que el lenguaje de la reivindicación especifique explícitamente o establezca condiciones que indiquen un orden particular en el cual se realizan algunas o todas esas etapas. Tampoco debe interpretarse que las reivindicaciones del método excluyen cualquier porción de dos o más etapas que se realicen de forma simultánea o alterna, a menos que el lenguaje de la reivindicación establezca explícitamente una condición que excluya tal interpretación.
Claims (15)
1. Un método para compensar la gravedad durante el movimiento de un vehículo de orugas sobre una superficie de un cuerpo (100, 102, 104), comprendiendo el método
(a) sujetar un extremo de un primer cable (22, 22a) a un primer vehículo (20b, 20c) de orugas;
(b) sujetar otro extremo del primer cable (22, 22a) a un primer carrete (52a) de un segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas;
(c) colocar el primer vehículo (20b, 20c) de orugas en una primera posición en contacto con una primera área (112) de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104), en donde la primera área (112) de superficie está desnivelada;
(d) colocar el segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas en una segunda posición en contacto con una segunda área de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104);
(e) adherir el primer vehículo (20b, 20c) de orugas a la superficie del cuerpo (100, 102, 104) utilizando succión; (f) a la vez que el primer vehículo (20b, 20c) de orugas está adherido a la superficie, mover el primer vehículo (20b, 20c) de orugas a lo largo de una primera ruta que se extiende a partir de la primera posición a una tercera posición en contacto con una tercera área de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104); y
(g) tensar el primer cable (22, 22a) para ejercer una fuerza de tensión sobre el primer vehículo (20b, 20c) de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al primer vehículo (20b, 20c) de orugas a una elevación más baja durante la etapa (f).
2. El método de acuerdo como se describe en la reivindicación 1, comprendiendo además operar una primera herramienta (28) de mantenimiento del primer vehículo (20b, 20c) de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la primera ruta.
3. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, comprendiendo además sujetar el segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas a la superficie en la segunda posición produciendo una fuerza de sujeción que tiene una magnitud suficiente para impedir el desprendimiento del segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas incluso cuando soporta todo el peso del primer vehículo (20b, 20c) de orugas, en donde la fuerza de sujeción es producida por una de las siguientes fuerzas: succión, adhesión electrostática o atracción magnética.
4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo además:
mover el segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas a lo largo de una segunda ruta a la vez que el primer vehículo (20b, 20c) de orugas se mueve a lo largo de la primera ruta; y
operar una segunda herramienta (28) de mantenimiento del segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la segunda ruta.
5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la etapa (g) comprende enrollar una porción del primer cable (22, 22a) en el primer carrete (52a).
6. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la rotación del primer carrete (52a) en una dirección de enrollado es accionada por motor o accionada por resorte.
7. El método de acuerdo como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, comprendiendo además: (h) sujetar un extremo de un segundo cable (22b) a un tercer vehículo (20d) de orugas;
(i) sujetar otro extremo del segundo cable (22b) a un segundo carrete (52b) del segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas;
(j) colocar el tercer vehículo (20d) de orugas en una cuarta posición en contacto con una cuarta área de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104), en donde la cuarta área de superficie está desnivelada;
(k) adherir el tercer vehículo (20d) de orugas a la superficie del cuerpo (100, 102, 104) utilizando succión;
(l) a la vez que el tercer vehículo (20d) de orugas está adherido a la superficie, mover el tercer vehículo (20d) de orugas a lo largo de una segunda ruta que se extiende a partir de la cuarta posición a una quinta posición en contacto con una quinta área de superficie en la superficie del cuerpo (100, 102, 104); y
(m) tensar el segundo cable (22b) para ejercer una fuerza de tensión sobre el tercer vehículo (20d) de orugas que tiene un componente vectorial en oposición a una fuerza de gravedad que tiende a impulsar al tercer vehículo (20d) de orugas a una elevación más baja durante la etapa (I).
8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo además:
operar una primera herramienta (28) de mantenimiento del primer vehículo (20b, 20c) de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la primera ruta; y
operar una segunda herramienta (28) de mantenimiento del segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas para realizar una operación de mantenimiento en la superficie en un punto a lo largo de la segunda ruta.
9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo además:
sujetar un extremo de un segundo cable (22b) a un segundo carrete (52b) de un vehículo (78) terrestre;
sujetar otro extremo del segundo cable (22b) al segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas; y
colocar el vehículo (78) terrestre en contacto con el suelo en proximidad al cuerpo (100, 102, 104), en donde la etapa (g) comprende enrollar una porción del segundo cable (22b) en el segundo carrete (52b).
10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el cuerpo (100, 102, 104) es un fuselaje de una aeronave.
11. Un aparato que comprende un primer y un segundo vehículos (18, 18a, 20a, 20b, 20c) de orugas, un cable que tiene un extremo conectado al primer vehículo (20b, 20c) de orugas y otro extremo conectado al segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas,
en donde el primer vehículo (20b, 20c) de orugas comprende: un primer bastidor acoplado a un extremo del cable; al menos un dispositivo de adherencia por vacío sujetado a o integrado con el primer bastidor; un primer conjunto de ruedas acoplado de manera giratoria al primer bastidor; un primer motor de accionamiento acoplado operativamente para accionar la rotación de al menos uno del primer conjunto de ruedas; una primera herramienta (28) de mantenimiento acoplada al primer bastidor y configurada para realizar una operación de mantenimiento; y un primer sistema informático configurado para controlar la operación del primer motor de accionamiento y la primera herramienta (28) de mantenimiento, y
en donde el segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas comprende: un segundo bastidor; al menos un dispositivo de adherencia por vacío sujetado a o integrado con el segundo bastidor; un segundo conjunto de ruedas acoplado de manera giratoria al segundo bastidor; un segundo motor de accionamiento acoplado operativamente para accionar la rotación de al menos uno del segundo conjunto de ruedas; un carrete de cable al cual está sujetado el otro extremo del cable; un motor de carrete montado en el segundo bastidor y acoplado operativamente para accionar la rotación del carrete de cable; y un segundo sistema informático configurado para controlar la operación del segundo motor de accionamiento y el motor de carrete.
12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11, comprendiendo además un ordenador de control configurado para generar señales de control que se enviarán al segundo sistema informático para activar selectivamente el motor de carrete para girar el carrete de cable en una dirección que enrolla el cable hasta que se ejerce la fuerza de tensión deseada sobre el primer vehículo (20b, 20c) de orugas.
13. El aparato de acuerdo como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, en donde el primer y segundo vehículos (18, 18a, 20a, 20b, 20c) de orugas están configurados para movimiento holonómico.
14. El aparato de acuerdo como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde el segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas comprende además una segunda herramienta (28) de mantenimiento acoplada al segundo bastidor y configurada para realizar una operación de mantenimiento, y el segundo sistema informático está configurado además para controlar la operación de la segunda herramienta (28) de mantenimiento.
15. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en donde el primer vehículo (20b, 20c) de orugas comprende un primer brazo acoplado de forma pivotante al primer bastidor, estando acoplado un extremo del cable al primer brazo, y el segundo vehículo (18, 18a, 20a) de orugas comprende un segundo brazo acoplado de forma pivotante al segundo bastidor, estando acoplado el carrete de cable de manera giratoria al segundo brazo.
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