JP2004518541A - 吸着により曲面を横切るための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面をほとんど研磨又は磨損することなしに、曲面上を横断し又は旋回可能とすること。
【解決手段】牽引ユニットは、球面のような複合曲線を含む表面又は天井のように逆転した複数表面上を横断し、回転することができる。牽引ユニットは、表面を横切ってユニットを推進することができる複数のトラックと、ユニットを表面に解除可能に確保すべく作動可能である複数の密着部材とを備える。密着部材は、トラックがユニットが表面を横切るように推進するときに反復して表面に吸着し、また解放される。各反復において、ユニットが、取付部材に関して予め定められた距離を横切った後、部材が表面を解放し、異なる点において表面に吸着する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、ここに文献が援用され現在係属中である西暦２０００年９月２５日に出願された表面走行ロボットシステムと題する通常の自己の米国仮特許出願の優先権主張出願である。
【０００２】
技術分野
本発明は、一般的には、無人の自己推進車両に関し、特に、ロボットのような車両、及び複合曲線を有する表面上を横断走行し、また方向転換するための方法に関する。
【０００３】
背景
人が行うには困難でありあるいは危険である様々な役目を果たすロボットのような無人の自己推進車両が用いられている。例えば、爆発装置を回収又は処分し、あるいは人を死なせ、傷付けることがある環境下での検査又は仕事を行うためにロボットがしばしば使用される。また、典型的には近付くことが困難な場所、又はパイプラインの検査のように人が接近しにくい場所での検査又は作業にロボットがしばしば使われる。
【０００４】
しかし、ロボットは工事現場まで自己推進するため、従来のほとんどの無人自己推進車両の使用は、一般に、表面上を自己推進するロボットの能力により著しく制限される。例えば、複合曲線すなわち三次元曲線、突然の上り坂若しくは下り坂、階段、又は裂け目を含む表面が従来のロボットを不安定にすること、すなわち、ロボットが表面を横断し又は表面上で方向転換をするとき、該表面に関する望ましい方向を失いやすくする。加えて、滑りやすい表面は、該表面に対するロボットの牽引力の全部ではないにしても相当部分を容易に喪失させる。もし、天井のような傾斜面又は逆さ面を横断中、いずれかが起こると、このような牽引力の喪失がロボットの落下を招く。このような落下は、ロボット、積んでいればその積載機器、あるいはロボットが横断中の前記表面又は構造の他の要素に深刻な損害を与える。
【０００５】
従来のロボットについての他の問題は、ロボットが表面上を横断しまた旋回するときに該ロボットが前記表面を擦ることである。これは、前記表面上に望ましくないかき傷を生じさせる。例えば、飛行中の商用飛行機には高応力が生じるため、商用飛行機の外板又は風防ガラスはかき傷がない状態にされなければならない。もし、かき傷が生じたときは、しばしば、前記外板又は風防ガラスは多大の時間と費用を使って取り替えられる。
【０００６】
さらに、従来のロボットに関する問題は、前記ロボットが表面を横切るようにそれ自体を推進するとき、前記ロボットが飛び上がり又は揺れながら進みやすいことである。これは、最も費用のかからない非破壊検査技術が、点検される前記表面から実質的に一定の距離を維持する検査装置を要求するため、例えば商用飛行機の天端の外板又は構造（前記飛行機の機体の頂部）の点検の間の重要な問題である。この要求のため、飛行機のほとんどの検査は、典型的には、前記構造を検査するに先立ってたてる検査器のための足場の時間を要する組み立てを含む。
【０００７】
発明の概要
本発明の１の側面において、牽引ユニットが、フレームと、該フレームに取り付けられ表面を横切って前記フレームを推進可能である複数のトラックと、前記フレームに取り付けられ該フレームに関して移動可能であり、また前記表面に前記フレームを解除可能に固定するように操作可能である複数の密着部材とを含む。各密着部材は、脚であってこれを前記表面に向けて伸長させまた前記脚を前記表面から引き込めるように操作可能である、本体に取り付けられた脚を含む。また、前記牽引ユニットは、前記フレームに取り付けられ各復帰位置に前記密着部材を移動させるように操作可能である複数の対応する復帰機構を含む。前記表面に前記ユニットを単に吸着させるに過ぎない前記密着部材と、前記表面を横切って単に前記ユニットを推進するに過ぎない前記トラックとをもって、前記ユニットは複合曲面上で横断しまた旋回することができる。
【０００８】
本発明の他の側面において、制御ユニットが、前記ユニットが前記表面を横切る間、少なくとも１つの密着部材が前記表面に吸着されるようにする。
【０００９】
発明の詳細な説明
図１は、本発明の１実施例に係る牽引ユニットシステムの斜視図である。この牽引ユニットシステムは、表面をほとんど又は全く研磨又は磨損させることなしに、複合曲面（球等の表面のような三次元曲面）上を旋回し又横断することができる。
【００１０】
図１を参照すると、システム２０は、表面２３を横断又は横切るように操作可能である牽引ユニット２２と、牽引ユニット２２の一部又は全部の要素に動力を供給するための加圧空気源２６を含む気圧システム２４と、牽引ユニット２２の要素の一部又は全部の操作について命令又は指令しまた調整するためのマイクロプロセッサ（図示せず）を含む制御システム２８と、真空源３０並びに適当な前記要素を加圧空気源２６、真空源３０及び制御システム２８に接続する空気ライン３４、真空ライン３６及び電気ライン３８を備える導管コード３２と、表面２３の上方に牽引ユニット２２を吊り下げるように操作可能であるつなぎ綱４０とを含む。
【００１１】
牽引ユニット２２は、該牽引ユニットが表面２３を横断するときに一般的に移動の方向を示す先導部４４を有するフレーム４２と、フレーム４２を表面２３に解除可能に固定し又はフレーム４２を持ち上げて表面２３から離すためにフレーム４２に関して吸着可能でありまた移動可能である密着部材４６ａ〜４６ｄ（４６ｄは示されていない）と、密着部材４６ａ〜４６ｄを復帰位置に移動させるために密着部材４６ａ〜４６ｄに取り付け可能である復帰機構４８ａ〜４８ｄと、表面２３の上方でユニット２２を推進しまたフレーム４２を表面２３から一定の又はほぼ一定の距離をおいて維持するためにフレーム４２に回転可能に又は固定状態に取り付け可能であるトラック５０ａ〜５０ｄ（５０ｄは示されていない）とを含む。
【００１２】
密着部材４６ａ〜４６ｄは牽引ユニット２２を表面２３に吸着するものであり、またこの目的のために各密着部材４６ａ〜４６ｄは表面２３に向けて伸びかつ表面２３から引込む密着脚５２ａ〜５２ｄ（５２ｄは示されていない）を含む。密着脚５２ａ〜５２ｄは、真空ライン３６により真空源３０に接続された吸引カップ５４ａ〜５４ｄ（５４ｄは示されていない）を含む。脚５２ａ〜５２ｄが吸引カップ５４ａ〜５４ｄを含むように示されまた説明されているが、これらの脚は、表面に吸着しまた表面から放すことができる磁石又は他の従来の機構を含むものとすることができる。密着部材４６ａ〜４６ｄは、平面（図示せず）の下方へ密着脚５２ａ〜５２ｄを伸ばすことができる。前記平面は、トラック５０ａ〜５０ｄが表面２３に接し又は同平面の上方に密着脚５２ａ〜５２ｄを引き込める表面２３上の複数の点により規定される。これは、密着部材４６ａ〜４６ｄが、牽引ユニット２２のフレーム４２により覆われている領域内で緩やかに起伏する表面に牽引ユニット２２を確保することを可能にする。これは、また、牽引ユニット２２がトラック５０ａ〜５０ｄを表面２３から離して吊り下げ、方向を迅速にまた表面２３を引掻くことなしに変更することを可能にする。システム２０は４つの密着部材４６ａ〜４６ｄを含むが、牽引ユニット２２は、より多くのまたはより少ない吸着部材を含むものとすることができる。
【００１３】
トラック５０ａ〜５０ｄは牽引ユニット２２を表面２３を横切るように推進し、車輪５６ａ〜５６ｄ（５６ｄは示されていない）を含む。トラック５０ａ〜５０ｄは、典型的には、表面２３に牽引ユニット２２を付けない。トラック５０ａ〜５０ｄは、典型的には、牽引ユニット２２のコーナに配置され、他方、吸着部材４６ａ〜４６ｄは、典型的には、より大きい安定性を得るために前記コーナの内方側に配置されている。トラック５０ａ〜５０ｄ及び吸着部材４６ａ〜４６ｄは別様に配置することができる。
【００１４】
また、牽引ユニット２２は、各トラック５０ａ〜５０ｄを独立に操舵し又は２以上のトラックを共に操舵することができるステアリング機構すなわち操舵機構５８ａ〜５８ｄと、障害物センサ５９ａ〜５９ｄとを含む。
【００１５】
図１をさらに参照すると、操作の際、密着部材４６ａ〜４６ｄは、トラック５０ａ〜５０ｄの車輪５６ａ〜５６ｄが表面２３を横切ってフレーム４２を推進するとき、繰り返し表面２３に吸着又は張り付きまた表面２３から離れる。１の密着部材４６ａの操作を説明するが、他の密着部材４６ｂ〜４６ｄも同様に操作される。移動サイクル中の第１の瞬間（第１の瞬間は必ずしも最初である必要はなく、説明目的のために単に任意の第１の瞬間として選ばれているに過ぎない。）において、密着部材４６ａが表面２３の上方でフレーム４２から吊り下がっている。これは復帰位置であり、また、典型的には、復帰機構４８ａが密着部材４６ａの移動を停止させるときに生じる。表面２３に張り付けられた密着部材４６ａにより、車輪５６ａ〜５６ｄが表面２３を横切ってフレーム４２を加速し、フレーム４２を一定のまたは実質的に一定の速度で推進し、又は前記フレームを移動させるように、フレーム４２が密着部材４６ａに関して移動する。その後、フレーム４２が部材４６ａに関して予め定められた距離を移動し、密着脚５２ａは表面２３上におけるその保持を解除し、表面２３から離れるように引き込められる。次に、復帰機構４８ａが解放された部材４６ａを復帰位置、すなわち部材４６ａが密着脚５２ａを伸長させて再び表面２３に張り付け、前記サイクルを繰り返す復帰位置に戻す。一実施例では、それが表面２３を横切る間にフレーム４２が表面２３に固定されることが確保されることを助けるため、制御システム２８が、少なくとも１つの部材４６ａ〜４６ｄが常に表面２３に張り付けられるように、各部材４６ａ〜４６ｄの張り付き及び解放を調整する。
【００１６】
牽引ユニット２２は、図１０及び図１１に示すように、列を形成するために１又は複数の他の牽引ユニット２２と組み合わせることができる。複数のユニットのこのような列は、隙間又は段のような表面上の障害物を横切ること、あるいは壁と床との間の曲がり角又は飛行機の翼が本体と出会う箇所のような表面の輪郭の急変を超えることが可能である。加えて、複数のユニット２２は、これらの落下又は非協働が生じた場合にこれらが前記表面を損傷させることを防止するため、互いに又はブームにつなぐことができる。例えば、表面の１領域は、２つのユニット２２が支持するビーム（図示せず）に据えられた走査装置（図示せず）により走査され、あるいは１のユニット２２が洗浄溶液の容器を運び、他のユニット２２がスプレーを運ぶことができる。
【００１７】
図２は、本発明の１実施例に係るフレーム４２と単一の密着部材４６ａとを含む図１の牽引ユニット２２の斜視図である。残りの密着部材４６ｂ〜４６ｄ、トラック５０ａ〜５０ｄ、復帰機構４８ａ〜４８ｄ及び操舵機構５８ａ〜５８ｄは、明瞭化のために除かれている。しかし、また、この図が、除去された密着部材４６ｂ〜４６ｄに適用可能であることは理解されよう。
【００１８】
図２を参照すると、１実施例において、フレーム４２は、これが複合曲面を横切るときに牽引ユニット２２の安定性を増大させるために中心点６４の周りに枢動可能である２つの部分６０及び６２を含む。ボルト６６が、両部分６０，６２に通して挿入された後、ナット（図示せず）に緩くねじ込まれ、両部分６０，６２を互いに固定する。他の実施例では、両部分間の回転が可能であるように、従来のベアリング（図示せず）を使用することができる。１実施例において、各部分６０，６２は、アルミニウムのような重量に対して高い強度を有する従来の金属板から形成されている。各部分６０，６２は、部分６０，６２を２つの等しい又はほぼ等しい領域に分割する２つのセクション６８ａ〜６８ｄを含む。牽引ユニット２２が複合曲面を横切るとき、各車輪（図示せず）の表面からフレーム４２までの距離は、典型的には、任意の瞬間における４つの全てのトラック（図示せず）について同じでない。フレーム４２が中心点６４の周りの枢動により与えられる特別な可撓性を有しない場合には、前記トラック上の車輪は前記表面との接触を失い、前記表面を横切るユニット２２の進行を妨げる。
【００１９】
両部分６０，６２が中心点６４の周りに互いに枢動可能であるように示され、説明されたが、これらの部分は、両部分６０，６２上の他の場所に設定された点の周りに枢動可能とすることができる。
【００２０】
さらに、図２を参照すると、フレーム４２は、フレーム４２下で該フレームと表面（図示せず）との間の前記密着部材の整列を維持し、また密着部材４６ａをこれが平行移動領域７０内で移動するように支持する。１実施例において、フレーム４２は、密着部材４６ａに取り付け可能のリニア・部材据付ベアリング７４を移動可能に支持する、フレーム４２に取り付け可能のリニア・フレームベアリング７２を含む。各ベアリング７２，７４は、第１の端部８０，８４及び第２の端部８２，８６を有するベアリングガイド７６，７８を含む。フレームベアリングガイド７６はフレーム４２に取り付け可能であり、また、典型的に、フレーム４２の部分６０又は６２の幅を伸びる。部材据付ベアリングガイド７８は、フレームベアリングガイド７６に関して滑動可能であるフレームベアリングキャリジ８８に取り付け可能である。部材据付ベアリングキャリジ９０は、部材据付ガイド７８に関して滑動可能であり、また密着部材４６ａに取り付け可能である。両部材据付ベアリングガイド７８に部材据付キャリジ９０を据え付けることにより、密着部材４６ａは、牽引ユニット２２が勾配を上り下りし又は天井若しくは倒された逆さ壁（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｗａｌｌ）を逆さまに横切るとき、フレーム４２と表面との間の整列外に揺動しない。
【００２１】
フレームセクション６８ａは、牽引ユニットが表面を横切るときに密着部材４６ａがフレーム４２に関して移動する領域を規定する平行移動ゾーン７０を含む（先に説明したように、密着部材４６ａが静止状態を維持する間、フレーム４２は実際に移動する。）。一実施例では、平行移動ゾーン７０は、該ゾーンを規定するハードリミット（ｈａｒｄ ｌｉｍｉｔ）９２と、ゾーン７０のハードリミット９２内に配置されまた磁気リードスイッチ、マイクロスイッチ又は他の通常のスイッチからなるリミットスイッチ９６により規定されたソフトリミット（ｓｏｆｔ ｌｉｍｉｔ）９４とを含む。ハードリミット９２は、フレームガイド７６の端部８０，８２のいずれかに接するフレームキャリジ８８と、部材据付ガイド７８の一方の端部８４，８６でフレームキャリジ８８に接する部材据付キャリジ９０とにより課せられた前記密着部材の移動量限界である。ハードリミット９２は、密着部材４６ａが一旦ハードリミット９２に出会うと、フレーム４２に関して移動することを妨げる。
【００２２】
さらに図２を参照すると、リミットスイッチ９６の一方又は双方の作動が、密着部材４６ａがハードリミット９２に接近している制御システム２８（図１）（図示せず）内の前記マイクロプロセッサに警告を与える。典型的には、ソフトリミット９４は平行移動ゾーン７０及びハードリミット９２の中心から約半分の距離にあるが、ゾーン７０内のこれらの２つの位置間の任意の距離にあってもよい。一実施例では、一のスイッチ９６がフレームキャリジ８８に取り付けられ、また他のスイッチ９６が部材据付キャリジ９０に取り付けられている。両スイッチ９６は、切換レール９８に乗ることにより作動する。一旦、密着部材４６ａがソフトリミット９４と出会うと、切換レール９８がスイッチ接点１００を押圧するが、密着部材４６ａがソフトリミット９４内にあるときは、スイッチ接点１００は伸長状態を維持する。
【００２３】
図３は、図１の復帰機構４８ａの斜視図であって、復帰ブッシュ及びコードを含む。図３は１の復帰機構４８ａ、１の密着部材４６ａ、フレームベアリング７２及び部材据付ベアリング７４を示すが、この説明図は、また、図１の密着部材４６ｂ〜４６ｄに対応する他の復帰機構４８ｂ〜４８ｄにも適用可能であることは理解されよう。
【００２４】
復帰機構４８ａは、密着部材４６ａが前記表面（図示せず）を離した後、フレーム４２に関して密着部材４６ａを移動させる。一の実施例では、復帰機構４８ａは通常の固定具により前記フレームに据え付けられており、密着部材４６ａを移動すべく選択的に操作可能であるアクチュエータ１０２と、フレームセクション（図示せず）に取り付け可能であり、また典型的には平行移動ゾーン７０（図２）の中心に復帰位置を規定する孔１０６を有する復帰ブッシュ１０４と、第１の端部１１０においてアクチュエータ１０２に取り付けられた、孔１０６を通しての挿入が可能でありまた第２の端部１１２において部材据付キャリジ９０に取り付けられた復帰コード１０８とを含む。密着部材４６ａを移動させるため、復帰機構４８ａがそのラム１１４の伸長により復帰ブッシュ１０４から離れるようにコード１０８を押す。アクチュエータ１０２に取り付けられたコード１０８の第１の端部１１０により、コード１０８の第２の端部１１２が復帰ブッシュ１０４に向けて引かれる。コード１０８がラム１１４から滑り落ちることを防止するため、ラム１１４は、コード１０８が配置されるコードガイド１１６を含む。
【００２５】
操作の際、前記制御システムのマイクロプロセッサが、典型的には、予め定められた長さの時間だけ密着部材４６ａを移動させるように、復帰機構４８ａに命令する。この時間の長さは、典型的には、３／４秒間であるが、牽引ユニット２２が表面（図示せず）を横断するときの牽引ユニット２２の速度と、機構４８ａに動力を提供するために用いられる空気の圧力とにいくぶん依存する。この長さの時間、図５に関してより詳細に説明したように、気圧システム２４（図１）が高圧の空気をアクチュエータ１０２に供給する。前記マイクロプロセッサがアクチュエータ１０２が作動する前記時間の長さを保持・記録するが、マイクロスイッチ、磁気リードスイッチ又は光学センサのような通常のセンサ（図示せず）が、前記マイクロプロセッサに、前記復帰位置への密着部材４６ａの復帰の信号を送る。復帰機構４８ａが、これが停止する前に密着部材４６ａの前記復帰位置への復帰を終了させない場合、密着部材４６ａは単にフレーム４２に関する移動を停止し、その吸引カップ５４ａの前記表面への伸長を開始するに過ぎない。
【００２６】
前記復帰位置が平行移動ゾーン７０の中心にあることを述べたが、前記復帰位置は平行移動ゾーン７０内の任意の位置とすることができる。加えて、コードガイド１１６がラム１１４と共に移動するが、コードガイド１１６はラム１１４がその内部で移動する間に静止状態を維持するものであってもよい。また、ラム１１４は、コード１０８がラム１１４から滑り落ちることを防止するように走る管を含むものとすることができる。
【００２７】
図４は、本発明の実施例に従う図１−図３の密着部材４８ａの断面図である。この説明図は、また、他の密着部材４６ｂ〜４６ｄにも適用可能であることが理解されよう
【００２８】
密着部材４６ａは、該密着部材を表面１１８に吸着するための吸引カップ５４ａを含み、また、吸引カップ５４ａを表面１１８へ伸ばし及び表面１１８から引込めるように操作可能の本体１２０を含む。吸引カップ５４ａは、これが湾曲した又は傾いた表面（図示せず）についてシールを形成することが可能であるように、本体１２０に対して枢動するように取り付け可能である。したがって、吸引カップ５４ａが、初め、湾曲又は傾斜の表面に接するとき、カップ５４ａの一部が前記表面に接し、また、カップ５４ａを伸長させることを継続することにより、本体１２０がカップ５４ａの残りの部分を前記表面に接触させる。
【００２９】
さらに図４を参照すると、一実施例では、吸引カップ５４ａは３つの同心状のリップ１２２ａ−１２２ｃと、粗く又は溝のついた表面とのシールの形成及び維持の増進のために非常に低いジュロメータ値を有するシリコーン又は他の従来のゴムのような柔軟で粘性のある材料１２４とを含む。リップ１２２ａ−１２２ｃは、支持板１２６から本体１２０を離れる方向へ伸び、内部空洞１２８と、軟らかい粘性材料１２４を収容するリップチャンバ１３０とを規定する。内部空洞１２８は、真空ライン３６により真空源３０（図１）に接続された真空ポート１３２を含む。カップ５４ａのリップ１２２ａ−１２２ｃが表面１１８に接するとき、これらはシールを形成し、内部空洞１２８内に真空を生じさせる。この真空は、カップ５４ａを表面１１８に吸着させ、軟らかい粘性材料１２４を押し潰して表面１１８と接するようにする。少なくとも１つのリップ１２２ａ−１２２ｃが表面１１８とのシールを形成すれば、カップ５４ａは真空を生じさせ、表面１１８に吸着することができる。
【００３０】
他の実施例では、吸引カップ５４ａは、同心的又は非同心的であるより多数の又はより小数のリップを有するものとすることができる。加えて、軟らかい粘性材料１２４は、該材料の引張り強さを増大するために繊維材料を含むものとすることができる。
【００３１】
吸引カップ５４ａは、環境及びカップ５４ａが接する表面のタイプに依存するゴム又はプラスチックのような任意の通常の弾性材料で形成することができる。
【００３２】
さらに図４を参照すると、一実施例では、本体１２０は、カップ５４ａを伸長させまた表面１１８から引込めるためにロッド１３６を往復移動させる通常のアクチュエータ１３４を含む。ロッド１３６は、吸引カップ５４ａの支持板１２６に枢着される第１の端部１３８と、ピストン１４２に取り付けられる第２の端部１４０とを有する。典型的には通常のユニバーサルジョイント又はボール及びソケット継手１４３が、第１の端部１３８を吸引カップ５４ａに取り付けている。図５に関連して以下に説明するように、ライン３４ａ，３４ｂを介して加圧空気をアクチュエータ１３４に供給することにより、アクチュエータ１３４が吸引カップ５４ａを本体１２０に向けて又は本体１２０から離れる方向へ移動させる。
【００３３】
他の実施例では、本体１２０は、吸引カップ５４ａを本体１２０へ又は本体１２０から移動させるように動作可能である通常の回転アクチュエータ又は他の通常の機構を含む。
【００３４】
図５は、本発明の一実施例に係る図１の気圧システム２４のブロック線図である。システム２４は、吸引カップ５４ａと、復帰機構４８ａと、密着部材４６ａとに負圧、低い正圧又は高い正圧の加圧空気を分配することにより、これらの要素に動力を供給する。図５は、１つの復帰機構４８ａと、１つの密着部材４６ａと、１つの吸引カップ５４ａとに動力を供給する気圧システム２４を示すが、この説明図は、また、他の復帰機構４８ｂ−４８ｄ、密着部材４６ｂ−４６ｄ及び吸引機構５４ｂ−５４ｄに適用可能であることは理解されよう。
【００３５】
図５を参照すると、前記システムは、制御システム２８（図１）のマイクロプロセッサによって指令されたとおりに、空気を、復帰機構４８ａと、密着部材４６ａと、吸引カップ５４ａとに負又は真空と、低と、高との３つの異なる圧力で分配する。システム２４は、復帰機構４８ａに動力を供給するために高圧の空気を選択的に供給するための復帰機構バルブ１４４と、吸引カップ５４ａを伸長又は引込ませるために密着部材４６ａのピストン１４２（図４）に動力を供給する密着部材制御バルブ１４８に低圧又は高圧の空気を選択的に供給するための高／低圧制御バルブ１４６と、吸引カップ５４ａに真空又は高圧空気を供給するための吸引カップバルブ１５０とを含む。また、システム２４は、ライン１５２により吸引カップバルブ１５０に接続された真空源３０（図１）を含み、また、典型的には、牽引ユニット２２と、ライン１５６により吸引カップバルブ１５０及び吸引カップ５４ａに接続された真空センサ１５４とから離れたところに据えられている。真空センサ１５４が吸引カップ５４ａ内の空気圧を監視し、この情報をライン１５８を介して前記マイクロプロセッサに中継する。ライン１６０は、高／低圧力制御バルブ１４６、復帰機構バルブ１４４及び吸引カップバルブ１５０を、典型的には牽引ユニット２２から離れて据えられた加圧空気源２６に接続している。ライン１６１は、前記高／低圧力制御バルブを加圧空気源２６に接続している。ライン１６２は、高／低圧力制御バルブ１４６を、ライン１６４，１６６が密着部材４６ａに接続する密着部材制御バルブ１４８に接続している。ライン１６８は前記システムを大気圧にする。
【００３６】
一実施例では、前記高圧は、大気圧を超えるおよそ１２５ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）であり、前記低圧は、およそ１０ｐｓｉであり、また前記真空は大気圧より低いおよそ１１−１２ｐｓｉである。しかし、搭載機器の重量及び／又は横断表面のタイプに応じて、他の圧力値を用いることができる。バルブ１４４−１５０はフレーム４２（図１）に取り付けられ、またこれらのそれぞれの機構４８ａ、部材４６ａ又はカップ５４ａから分離している。しかし、これらのバルブ１４４−１５０は、これらのそれぞれの機構４８ａ、部材４６ａ又はカップ５４ａの一部として形成し、あるいは牽引ユニット２２から離して配置することができる。
【００３７】
さらに図５を参照すると、牽引ユニット２２が前記表面（図示せず）を横断するとき、システム２４は、吸引カップ５４ａの伸長及び引き込みと、密着部材４６ａの復帰と、吸引カップ５４ａの前記表面への吸着及び該表面からの解放とを反復する。この反復（サイクル）における第１の瞬間に（この第１の瞬間は必ずしも最初である必要はなく、説明のために任意の第１の瞬間として選択したに過ぎない。）、密着部材４６ａがその復帰位置で前記表面の上方に垂れ下がり、吸引カップバルブ１５０が、ライン１５２，３２を通して、真空源３０を吸引カップ５４ａに接続する。前記表面の上方に吊り下げられた吸引カップ５４ａで、前記真空が周囲から空気を引き、真空センサ１５４がライン３６内の小さい負圧を感知する。次いで、前記マイクロプロセッサが、低圧空気を供給するライン１６１をライン１６２に接続するように高／低圧力制御バルブ１４６に指令しかつライン３４ａにライン１６２を接続するように密着部材制御バルブ１４８に指令することにより、空気圧力源２６を密着部材４６ａに接続する。したがって、密着部材４６ａが吸引カップ５４ａを前記表面に伸長させる。一旦、吸引カップ５４ａ前記表面に接すると、カップ５４ａが前記表面とシールを形成し、真空センサ１５４が負圧の増大を感知する。この情報に基づき、前記マイクロプロセッサが、高圧空気を供給するライン１６０をライン１６２に接続するように高／低圧力制御バルブ１４６に指令しかつライン３４ｂにライン１６２を接続するように密着部材制御バルブ１４８に指令することにより、空気圧力源２６を密着部材４６ａに接続する。しかし、吸引カップ５４ａが前記表面とのシールの形成に失敗すると、密着部材４６ａは、低圧化での吸引カップ５４ａの伸長を継続し、これがリミットスイッチ９６（図２）を始動させるまで、前記表面に関して単に静止状態を維持する。他の実施例では、前記マイクロプロセッサが密着部材４６ａに吸引カップ５４ａを引込めるように指示を出し、また、復帰機構４８ａに対し、真空センサ１５４が負圧の増大を感知することなく予め定められた長さの時間が経過した後、密着部材４６ａを移動させるように指示を出す。吸引カップ５４ａが前記表面に吸着されると、密着部材４６ａは吸引カップ５４ａを引込めることはできず、このため、その代わりに、牽引ユニット２２を前記表面に向けて引くことにより牽引ユニット２２を前記表面に固着する。密着部材４６ａが前記表面に吸着されると、牽引ユニット２２は、部材４６ａがリミットスイッチ９６を始動するまで、部材４６ａに関して移動する。一旦始動されると、前記マイクロプロセッサが、吸引カップ５４ａ内に正圧を生じさせるためにライン３６，１６０をもって吸引カップ５４ａに空気圧源２６を接続し、吸引カップ５４ａを前記表面から吸引カップ５４ａを吹き飛ばす。吸引カップ５４ａが前記表面から吹き飛ばされ、密着部材４６ａがカップ５４ａに引き込み力を及ぼすと、解放の間のカップ５４ａによる表面摩耗が最小にされる。リミットスイッチ９６が始動されると、前記マイクロプロセッサも、また、復帰機構４８ａがそのラム１１４を伸長させるようにするライン１７０にライン１６０を接続するように復帰機構バルブ１４４に指示を出すことにより復帰機構４８ａに空気圧源２６を接続する。復帰機構４８ａがほぼ１秒の４分の３（３／４秒間）作動した後、前記マイクロプロセッサが、復帰機構４８ａがそのラム１１４を引き込めるようにさせるライン１７２にライン１６０を接続するように復帰機構バルブ１４４に指示を出す。密着部材４６ａは前記第１の瞬間に類似の位置に戻り、前記サイクルを繰り返すことができる。
【００３８】
他の実施例では、システム２４は、重力方向に関する牽引ユニット２２の方向を監視するための従来の傾斜計又は加速時計のような方向センサと、前記真空及び／又は高空気圧力を増大又は低減させるためのレギュレータとを含むものとすることができる。これは、ユニットが天井又は急勾配の傾斜壁を横断するときに前記表面とともに形成するカップ５４ａ−５４ｄの吸引量及び密着部材４６ａの引き込み力の調節を可能にする。例えば、牽引ユニット２２は、これが飛行機の機尾の本体セクションの底面を横切るとき、逆さまになることができる。加えて、吸引カップ５４ａで発生される前記真空は、ベンチュリを通して空気を吹き付けかつ前記ベンチュリの側壁のオリフィスに吸引カップ５４ａの真空ポート１３２（図４）を接続することにより発生させることができる。
【００３９】
図６は、本発明の一実施例に従う、モータと、本体と、２つの車輪と、駆動シャフトとを含む図１のトラック５０ａの正面図である。図６は１つのトラック５０ａを示すが、この説明図はまた他のトラック５０ｂ−５０ｄ（図１）にも適用可能であることは理解されよう。
【００４０】
図６を参照すると、トラック５０ａは表面の至る所で牽引ユニット２２を推進しまた操舵し、また、トラック本体１７８内に配置された駆動シャフト１７６により２つの車輪５６ａ，５６ａに接続された車輪モータ１７４を含む。一実施例では、車輪モータ１７４は、ネジ又はボルトのような通常の固定手段を用いてフレーム４２に据え付けられている。操舵ベアリングマウント１８０が操舵ベアリング１８２を保持し、また車輪モータ１７４下のフレーム４２に取り付けられている。操舵ベアリング１８２は、トラック本体１７８に据え付けられた操舵管１８４を支持し、また操舵管１８４がベアリングマウント１８０及びフレーム４２に関して回転することを許す。操舵管１８４の外面１８６に固定された操舵スプロケット１８８は、回転を望むときにトラック本体１７８に操舵モータ（図示せず）の動力を伝達する通常のベルト又はチェーンリンク（図示せず）を通して前記操舵モータに取り付け可能である。車輪モータ１７４から下方に向けて伸びる上駆動シャフト１９０は、下駆動シャフト１９２を車輪モータ１７４に通常のユニバーサルジョイント１９３を介して連結している。下駆動シャフト１９６の底部に取り付け可能のウォーム歯車１９４は、車軸２００に取り付け可能の平歯車１９８と係合し、モータ１７４からの動力を車輪５６ａ，５６ｂに伝達する。トラック本体１７８は、車軸２００がトラック本体１７８に関して回転することを許す従来のホイールベアリング２０１をもって車軸２００を支持している。溝付きナット及びコッターピン、又はボルトのような従来の技術が、車輪５６ａを車軸２００に取り付け、また車軸２００の回転を車輪５６ａに伝える。
【００４１】
一実施例では、モータ１７４は、９０度の勾配まで牽引ユニット２２を推進するために車輪５６ａに十分な動力を与えるサイズの従来の電動モータであり、また車輪５６ａは、典型的には、飛行機の作動油に対して化学的に耐性のあるＴｙｇｏｎ（登録商標）のような任意の材料からなる。他の実施例では、モータ１７４は、動力の出力を変化させることができるパルスモータ又は空圧式アクチュエータからなるものとすることができ、また、前記車輪は、牽引ユニット２２が作動する周囲及び表面の条件に従う任意の通常の材料からなるものとすることができる。
【００４２】
図７Ａは、本発明の一実施例に従う台車組立体を含む図１及び図６のトラック５０ａの側面図である。図７Ｂは、本発明の他の実施例に従う２つの台車アクチュエータを含む図１及び図６のトラック５０ａの側面図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図６の前記トラックモータ、本体及び駆動シャフトは省略されている。
【００４３】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、台車組立体２０２は、典型的に、車輪５６ａ（図６）又は他の通常の車輪よりも大きい牽引力を付与し、また、牽引ユニット２２が、車輪５６ａ（図６）又は他の通常の車輪が普通にはできない障害物の横断を可能にする。一実施例では、台車組立体２０２は、表面２０６を横切ってトラック５６ａ及びフレーム４２（図１）（図示せず）を推進するホイールモータ１７４（図６）（図示せず）に接続された駆動輪２０４と、駆動輪２０４の周りに枢動可能である第１の台車２０８及び第２の台車２１０と、駆動輪２０４及び台車２０８，２１０に接続されたベルト２１２とを含む。台車リンク２１６ａ，２１６ｂに接続された１又はそれ以上のアクチュエータ２１４は、表面２０６に向けて又はこれから離れる方向へ台車２０８，２１０を移動させる。横断される前記表面に基づき、ベルト２１２はゴム又はプラスチックのような任意の通常の弾性材料からなるものとすることができ、あるいは、ベルト２１２は連鎖金属チェーンからなるものとすることができる。台車２０８，２１０がこれらと表面２０６との間でベルト２１２を圧縮するように台車２０８，２１０が広げられると、表面２０６に接するベルト２１２の領域が典型的に１の台車２０８から他の台車２１０まで伸び、また、最小限、各台車２０８，２１０と、駆動輪２０４と、表面２０６に接する領域を含む。より接触領域が大きいと、牽引ユニット２２はより大きい牽引力を有する。台車組立体２０２は、ベルト２１２の一部を障害物上におき、また駆動輪２０４が、直径が戦車の車輪のいずれよりも大きい倒木の上を進む戦車のように駆動輪２０４がベルト２１２の上によじ登ることを可能とすることによっては普通はできない従来の車輪の障害を克服する。
【００４４】
図７Ａを参照すると、一実施例では、ウイッシュボーンリンク２１８がアクチュエータ２１４を２つの台車リンク２１６ａ，２１６ｂに接続する。この配列では、台車２０８，２１０は駆動輪２０４の周りに互いに独立に枢動しない。図７Ｂを参照すると、他の実施例では、各台車リンク２１６ａ，２１６ｂはこれに接続されたアクチュエータ２１４を有し、各台車２０８，２１０は駆動輪２０４の周りに独立に枢動することが可能である。これは、オペレータが前記表面に対して１の台車２０８又は２１０を配置し、他の台車がダメージを受け又は前記表面に接することを阻まれるときのように前記表面に対して前記他の台車を配置することなしに追加の牽引力を生じさせることを可能にする。
【００４５】
図８は、本発明の一実施例に係る図１の制御システム２８のブロック線図である。制御システム２８は、牽引ユニット２２（図１）上の種々の要素を自動的に制御し、また、オペレータがユニット２２を制御することを可能にする。同じ数字で終わる名前により識別されたブロックは、共通のフレームセクション６８ａ−６８ｄ（図２）において互いに関連する要素を指す。例えば、１のフレームセクションにおける１の密着部材の伸長又は引き込みは密着部材制御バルブ（ＡＭＣＶ１）により制御され、また同密着部材を移動させる復帰機構は復帰機構制御バルブ（ＲＭＣＶ１）により制御される。次に、単一のフレームに共通の要素を参照することにより前記制御システムを説明する。この説明は、他のフレームセクションに共通の他の要素に適用される。
【００４６】
図８を参照すると、一実施例では、制御システム２８は、オペレータ（ＯＰ）と、障害物及び真空のセンサ（ＯＳ１及びＶＳ１）２２２ａ，２２４ａと、リミットスイッチ（ＬＳ１）２２６ａと、エンコーダ（ＥＮ１）２２８ａとから直接に又はコントローラ（ＣＯＮ）２３０を通して信号を受け取るマイクロプロセッサ（ＭＰ）２２０を含み、これが受け取る信号に応答して、バルブ（吸引カップバルブＳＣＶ１、密着部材制御バルブＡＭＣＶ１、高／低圧力制御バルブＨＬＰＣＶ１、復帰機構制御バルブＲＭＣＶ１及び適用可能であれば持ち上げ制御バルブＬＣＶＡ，ＬＣＶＢ）１２６ａ−１５０ａ，２３２，２３４と、ホイールモータ及び操舵モータの駆動装置（ＷＭＤ１及びＳＭＤ１）２３６ａ，２３８ａと、車輪モータ及び操舵モータ（ＷＭ１及びＳＭ１）２４０ａ，２４２ａに指令を送る。一実施例では、システム２８は、オペレータからの指令を受け取ることなく牽引ユニット２２の要素を自動的に制御することができる。他の実施例では、制御ユニット２８は、これがオペレータから受け取る指令から牽引ユニット２２のいくつか又は全部の要素を制御することができる。
【００４７】
さらに図８を参照すると、ＭＰは、密着部材４６ａ（図１）の操作を次のように指示する。前記サイクルの第１の瞬間（この第１の瞬間は必ずしも最初ではなく、単に説明のための任意の第１の瞬間として選択したに過ぎない。）に、密着部材４６ａはその復帰位置において前記表面の上方に吊り下がり、ＭＰ ２２０が、カップ５４ａ（図１）を伸長させるために密着部材４６ａを加圧すべく、ＡＭＣＶ１ １４８ａ及びＨＬＰＣＶ１ １４６ａに指示を出す。次に、ＭＰ ２２０は、負圧の増大を信号で伝えることによって前記表面への前記吸引カップの吸着を信号で伝えるためにＶＳ１ １５４ａを待つ。この信号を受け取ると、ＭＰ ２２０は、前記密着部材を加圧してカップ５４ａを引き込ませ、これにより前記表面に対して車輪５６ａ−５６ｄ（図１）を引くため、ＡＭＣＶ１ １４８ａとＨＬＰＣＶ１ １４６ａとに指示を出す。フレーム４２（図１）は、ソフトリミット９４（図２）を規定するＬＳ１ ２２６ａを結局始動させる密着部材４６ａに関して移動する。ＭＰ ２２０はこの事象を記録し、牽引ユニット２２の他の密着部材４６ｂ−４６ｄによる他の現在の似たような事象に対してこの事象のタイミングを比較する。この事象の前に他の事象が生じた場合、ＭＰ ２２０は、密着部材４６ａを解放する前に前記表面から前記事象を生じさせる他の密着部材４６ｂ−４６ｄを解放する。そうでなければ、ＭＰ ２２０は、密着部材４６ａを解放するために大気圧よりも高い圧力に吸引カップ５４ａを加圧するようにＳＣＶ１ １５０ａに指令を出す。この後すぐに、典型的には、１秒内の時間後に、ＭＰ ２２０が、密着部材４６ａを前記復帰位置に移動させるために復帰機構４８ａ（図１）を加圧すべく、ＲＭＣＶ１ １４４ａに指令を出す。先に説明したように、一実施例では、ほぼ３／４秒間、復帰機構４８ａが作動し、この時間に前記ＭＰが、部材４６ａの移動を停止するために機構４８ａを加圧すべく、ＲＭＣＶ１ １４４ａに指令を出す。
【００４８】
さらに図８を参照すると、一の実施例では、牽引ユニット２２が、前記表面を横切る任意の所与の時間に前記表面に吸着された少なくとも１つの密着部材４６ａ−４６ｄを有するように、ＭＰ ２２０が前記表面に対する密着部材４６ａ−４６ｄの吸着及びその解除を調整する。ＭＰ ２２０が、全ての密着部材４６ａ−４６ｄの解放時間が１時点に集中するように定める場合、ＭＰ ２２０は、牽引ユニット２２が前記表面を横断移動するときに１つ、２つ又は３つの密着部材４６ａ−４６ｄの前記吸引カップの伸長を一時的に停止させる。選択的に、ＭＰ ２２０は、前記表面にわたって牽引ユニット２２の移動を停止させることができ、また、１つ、２つ又は３つの密着部材４６ａ−４６ｄのタイミングをこれらの吸着及び解除サイクル内の種々のところに移すことができる。
【００４９】
さらに、図８を参照すると、一実施例では、ＭＰ ２２０は、また、トラック５０ａ−５０ｄの操作を次のように指示する。ＭＰ ２２０は、コントローラ（ＣＯＮ）２３０とオペレータからの情報を受け取り、これを分析し、これに応じてＣＯＮ ２３０に指令を出す。次に、ＣＯＮ ２３０は、エンコーダ（ＥＮ１）２２８ａから受け取った信号から、車輪モータ駆動装置（ＷＭＤ１）２３６ａ及び操舵モータ駆動装置（ＳＭＤ１）２３８ａに指示を出す。ＷＭＤ１ ２３６ａは、動力及び速度のような車輪モータ（ＷＭ１）２４０ａの操作パラメータを制御する。ＳＭＤ１ ２３８ａは、車輪５６ａ（図１）の回転のような操舵モータ（ＳＭ１）２４２ａの操作パラメータを制御する。ＥＮ１ ２２８ａは、牽引ユニット２２の位置データをＣＯＮ ２３０に伝達し、ＣＯＮ ２３０は、次いで、それに応じて、ＭＰ ２２０から受け取った指令とモータ駆動装置２３６ａ，２３８ａからの指令とを比較する。加えて、密着部材４６ａ−４６ｄがハードリミット９２（図２）と接する場合には、ＭＰ ２２０がＷＭ１ ２４０ａを停止し、擦ることを妨げ、次いで密着部材４６ａを復帰位置に移動させる。
【００５０】
さらに、図８を参照すると、多数の牽引ユニット２２が組み合わされ、長い列を形成する場合（図１０，１１及び１３に関連して説明する）、前記制御システムは、典型的には、各牽引ユニット２２のＭＰ ２２０の動作を調整するためのマスタ・マイクロプロセッサ（ＭＳＴＲＭＰ）２４０を含む。選択的に、ＭＳＴＲＭＰ ２４０を個々のＭＰ ２２０で置き換え、オペレータがＭＳＴＲＭＰ ２４０を通して前記列を制御する。ＭＰ ２２０に障害物、上昇勾配又は下降勾配を知らせる障害物センサ（ＯＳ１）２２２ａに応答して、ＭＳＴＲＭＰ ２４０又はＭＰ ２２０の一方がリンク制御バルブ（ＬＣＶＡ）２３２に前記リンクアクチュエータを適宜に加圧するように指示を出す（図１０及び図１１に関連してより詳細に説明する。）。加えて、先に説明したように、ＭＰ ２２０が、また、通常の傾斜計又は加速時計で重力に関して密着部材４６ａの方向を監視し、吸引カップ５４ａ内の真空を適宜に調整する。
【００５１】
図９Ａ−図９Ｆは、本発明の一実施例に従う３つのタイプの回転を行う、図１の牽引ユニット２２を示す図である。図９Ａ及び図９Ｂは、直立回転又は静止回転を行う牽引ユニット２２を示す。図９Ｃ及び図９Ｄは、枢動回転を行う牽引ユニット２２を示す。図９Ｅ及び図９Ｆは、半径回転を行う牽引ユニット２２を示す。
【００５２】
図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、前記静止回転は、オペレータが、表面２４２に接するトラック５０ａ−５０ｄの車輪５６ａ−５６ｄなしに牽引ユニット２２の方向を変えることを許す。このタイプの回転は、牽引ユニット２２が、表面２４２の擦り（車輪５６ａ−５６ｄが前記ユニットの運動方向を変えようとするときに表面２４２をすり減らす）なしに、また表面２４２に関するその整列を変えることなしに方向を変えることを可能にする。擦りは、しばしば、表面上に、表面を化粧的に又は構造的に害することがあるすり傷を生じさせ、また、より一般的となり、表面ｇより滑りやすくなる。同じ整列を維持することは、あるタイプの工事又は点検への適用のためには重要である。
【００５３】
さらに、図９Ａおよびず９Ｂを参照すると、静止回転を行うため、ＭＰ ２２０（図８）又はオペレータが、カップ５４ａ−５４ｄ（５４ｃ及び５４ｄは示されていない）が表面２４２に既に吸着されていない場合には密着部材４６ａ−４６ｄ（４６ｃ及び４６ｄは示されていない）にこれらの吸引カップ５４ａ−５４ｄを吸着させるように指示を出す。カップ５４ａ−５４ｄが吸着されると、表面２４２に対して密着部材４６ａ−４６ｄがこれらのカップ５４ａ−５４ｄをさらに伸長させる。これは、トラック５０ａ−５０ｄ（５０ｃ及び５０ｄは示されていない）の車輪５６ａ−５６ｄ（５６ｃ及び５６ｄは示されていない）を表面２４２から離れる方向へ持ち上げることを可能にする。次に、オペレータ又はＭＰ ２２０がトラック５０ａ−５０ｄの車輪５６ａ−５６ｄを回転させ、次いで、吸引カップ５４ａ−５４ｄを引き込め、前記牽引ユニットの回転された車輪５６ａ−５６ｄを再び表面２４２に接触させる。
【００５４】
前記静止回転は、牽引ユニット２２の全ての車輪５６ａ−５６ｄを同じ方向を指すように回転させるものとして説明しまた示したが、車輪５６ａ−５６ｄは異なる方向を指すように回転させることもできる。
【００５５】
図９Ｃ及び図９Ｄを参照すると、前記枢動回転は、前記表面（図示せず）を横切ることなしに前記牽引ユニット２２が該牽引ユニット内の任意の点の周りに回転することを許す。この回転を行うため、オペレータ又はＭＰ ２２０が、隣接した車輪モータ２４０ａ，２４０ｂにこれらの対応する車輪５６ａ，５６ｂを駆動するように指令を与えることができ、この間、図９Ｃに示すように、残りの車輪モータ２４０Ｃ，２４０Ｄにこれらの対応車輪５６ｃ，５６ｄを反対方向へ駆動するように指令を与える。選択的に、オペレータ又はＭＰ ２２０は、図９Ｄに示すように、全ての操舵モータ（図示せず）にこれらに対応する車輪５６ａ−５６ｄを回転させるように指令し、また、車輪モータ２４０ａ−２４０ｄに車輪５６ａ−５６ｄを適当な方向へ駆動させるように指令することができる。
【００５６】
図９Ｅ及び図９Ｆを参照すると、前記半径回転は、牽引ユニット２２が表面（図示せず）を横切るとき、牽引ユニット２２がその外部の点の周りに回転することを許す。図９Ｅに示す回転は、コーナの周りを通常の自動車が右へ回転するのに似ており、回転された車輪５６ａ，５６ｃが前記表面を擦る。図９Ｆに示す回転は、典型的に、車輪５６ａ−５６ｄが前記表面を擦るようにはさせない。しかし、前記表面上で車輪５６ａ−５６ｄのいずれもが擦ることのないこの半径回転を行うためには、外側の車輪５６ａ、５６ｃの回転半径及び速度が、内側の車輪５６ｂ、５６ｄの回転半径及び速度より大きくなければならない。
【００５７】
図１０及び図１１は、本発明の一実施例に従って列２５０を形成するために互いに連結された図１の３つの牽引ユニット２２ａ−２２ｃの側面図である。図１０は、２つのリンク組立体２５２ａ，２５２ｂを含み、また上り斜面を横断又は横切る列２５０を示す。図１１は、下り斜面を横断又は横切る図１０の列を示す。
【００５８】
図１０及び図１１を参照すると、一実施例では、列２５０は、第１の又は先頭の牽引ユニット２２ａを第２の又は中央の牽引ユニット２２ｂに関して上方又は下方へ枢動するように操作可能である第１のリンク組立体２５２ａと、第３の又は後ろの牽引ユニット２２ｃを中央の牽引ユニット２２ｂに関して上方又は下方へ枢動するように操作可能である第２のリンク組立体２５２ｂとを含む。列２５０は、また、各ユニット２２ａ−２２ｃに据付可能であり、また横断されようとしている表面２５６における間隙、段、突起及び任意の実質的な上り斜面または下り斜面のような表面２５６上の障害物を感知するように動作可能である障害物センサ２５４ａ−２５４ｈを含む。第１のリンク組立体２５２ａは、先頭のユニット２２ａの後部に一端部で枢動可能に取り付けられかつ中央のユニット２２ｂの前部２６２ｂに他端部で枢動可能に取り付けられた枢動リンク２５８ａを含む。また、リンク組立体２５２ａは、２つのアクチュエータリンクであってこれらの一端部で互いに枢着されかつ先頭のユニット２２ａの後部２６０ａ又は中央のユニット２２ｂの前部２６２ｂの一方に取り付けられた２つのアクチュエータリンク２６４ａ，２６４ｂと、中央のユニット２２ｂとアクチュエータリンク２６４ｂとに枢動可能に連結されたリンクアクチュエータ２６６ａとを含む。ブッシュ又はボールを通して挿入可能であるボルト、ニードルベアリング又はジャーナルベアリングのような通常の技術を、リンク２５８ａ，２６４ａ，２６４ｂ及びアクチュエータ２６６を互いに、また対応する牽引ユニット２２ａ−２２ｃを枢着するために用いることができる。第２のリンク組立体２５２ｂは、第１のリンク組立体２５２ａに類似の形態を有する。前記障害物センサは、典型的には、間近の障害物を感知してマイクロプロセッサ２２０に知らせるために音又は光を用いる通常の近接センサである。
【００５９】
さらに、図１０及び図１１を参照すると、一実施例において、列２０は、また、牽引ユニット２２ａ，２２ｃに据え付けられた道具２６７ａ，２６７ｂを含む。道具２６７ａ，２６７ｂは、点検プローブ２６７ｃ又は所望の爪をもったアーム２６７ａのような任意の通常の道具とすることができる。
【００６０】
さらに図１０を参照すると、障害物センサ２５４ａが実質的な傾斜を感知すると、センサ２５４ａはＭＰ ２００に知らせる。次いで、ＭＰ ２００は、先頭ユニット２２ａの密着部材４６ａ−４６ｄに、先に図５に関連して説明したように、表面２５６を解放するように指示する。次に、ＭＰ ２００は、図５の気圧システム２４に、傾斜面２５２上で先頭のユニット２２ａを枢動させるためにリンクアクチュエータ２６６に加圧空気を供給するように指示する。次に、ＭＰ ２００が、先頭のユニット２２ａの密着部材４６ａ−４６ｄの吸引カップ５４ａ−５４ｄを伸長させ、中央のユニット２２ｂ及び後ろのユニット２２ｃに先頭のユニット２２ａを傾斜面２５２に推進するように指示する。一旦、吸引カップ５４ａ−５４ｄが表面２５２に接しかつシールを確立すると、ＭＰ ２００は先頭のユニット２２ａに列２５０を斜面の上方へ推進するように指示する。
【００６１】
図１１を参照すると、９０度の下り傾斜面を周って降りるように前記列を推進するため、先に説明したと同様の操作順序が用いられている。しかし、牽引ユニット２２ａが下り傾斜面を下る場合、列２５０が前記傾斜面を下方へ移動するときに中央及び後ろのユニット２２ｂ，２２ｃが列２５０の速度を遅くする。
【００６２】
さらに図１１を参照すると、センサ２５４ａ−２５４ｈは、また、列２５０が表面２５６を横断することを典型的に妨げるに十分に深く広いギャップ（図示せず）を感知するようにされる。このようなギャップに出会うとき、先に説明した前記操作順序が用いられるが、この例では、中央及び後ろのユニット２２ｂ，２２ｃが列２５０を推進するとき、リンクアクチュエータ２６６ａが先頭の牽引ユニット２２ａを前記ギャップの上方に吊り下げる。次に、一旦、障害物センサ２５４ａが、先頭のユニット２２ａが前記ギャップを通過したことをＭＰ ２００（図８）に知らせると、ＭＰ ２００は、リンクアクチュエータ２６６ａに先頭のユニット２２ａを加工させて表面２５６に戻すことを指示する。前記ギャップ上に中央のユニット２２ｂを吊り下げて推進するため、中央のユニット２２ｂの密着部材４６ａ−４６ｄが前記表面から解放され、両リンクアクチュエータ２６６ａ，２６６ｂが、中央のユニットのトラック５０ａ−５０ｄの一又はそれ以上が前記ギャップ中に落下することを妨げることにより、中央のユニット２２ｂを前記ギャップ上に吊り下げる。他の実施例では、リンクアクチュエータ２６６ａ，２６６ｂは、中央のユニット２２ｂが前記ギャップ中に落下することを妨げるように操作可能であるロックを含むものとすることができる。
【００６３】
列２５０は、牽引ユニット２２ａ−２２ｃを前後で互いに連結することにより形成するように示されまた説明されているが、列２５０はユニット２２ａ−２２ｃを側方で互いに連結することにより形成することができる。さらに、リンク組立体２５２ａ，２５２ｂは、異なる牽引ユニット２２ａ−２２ｃの１又はそれ以上の車軸２００（図６）、又は車軸２００及びフレーム４２（図１）の組み合わせに取り付けることができる。また、先に示しまた説明したような単に１つとする代わりに、２以上のリンク組立体２５２ａ，２５２ｂが、ユニット２２ａ−２２ｃの一つを他のユニット２２ａに取り付けるようにすることができる。
【００６４】
図１２は、本発明の一実施例に従って６つの密着部材４６ａ−４６ｆを含む牽引ユニット２７０の平面図である。一実施例では、追加の密着部材４６ｅ−４６ｆは、ユニット２７０が前記表面（図示せず）を横切るときに前記表面に牽引ユニット２７０を確保するように操作可能である。このような配列において、追加の密着部材４６ｅ−４６ｆは、図１、図５及び図８に関連して先に説明した操作に類似の吸着、解放及び復帰操作を反復する。さらに、この配列では、追加の密着部材４６ｅ−４６ｆの前記反復は、典型的には、ユニット２７０が前記表面を横切る間に少なくとも１つの密着部材４６ａ−４６ｆが前記表面に吸着することを確保することを補助するように、他の密着部材４６ａ−４６ｄに関してＭＰ ２２０（図８）により監視される。
【００６５】
他の実施例では、追加の密着歩合４６ｅ−４６ｆは、牽引ユニット２７０が静止状態にある間にユニット２７０を前記表面に吸着することを単に補助するように操作可能である。例えば、ユニット２７０が逆さまにぶら下がり、又は前記表面の特定の位置で仕事をするドリルを含む搭載機器を運搬する場合、ユニット２７０は、他の密着部材４６ａ−４６ｄが単独で提供することができるよりも前記表面にこれを確保するためのより多くの力を必要とする。このような状況では、追加の密着部材４６ｅ−４６ｆは、ユニット２７０が表面を横切るときにフレーム４２に関してこれらが移動しないように前記フレームに取り付けられる。このような配列において、追加の密着部材４６ｅ−４６ｆは、典型的には、ユニット２７０が作業場所に移動するときに前記表面の上方に吊り下げられる。前記作業場所では、一旦、典型的にはオペレータ又はＭＰ ２００が、追加の密着歩合４６ｅ−４６ｆにこれらの吸引カップ５４ａ−５４ｆを前記表面まで伸長させ、他の密着部材４６ａ−４６ｄに類似のシールを形成するように指示する。このように、ユニット２７０はより確実に前記表面に吸着される。さらに、トラック５０ａ−５０ｄがユニット２７０の斜面における不必要な下降を阻止することができない前記斜面上において、追加の密着部材４６ｅ−４６ｆがユニット２７０の移動を阻止するように補助することができる。
【００６６】
２つの追加密着部材４６ｅ−４６ｆが示されたが、牽引ユニット２７０を前記表面により一層確保するためにさらに多くの密着部材の追加が可能である。
【００６７】
図１３は、本発明の他の実施例に従って並んで連結された複数の牽引ユニットの２つの列の平面図である。列２７２，２７４は、図１２に関連して説明したユニット２７０に似た各牽引ユニット２７０が６つの密着部材４６ａ−４６ｆを含むことを除いて、図１０及び図１１に関連して説明した列２５０に類似している。リンク組立体２７４は、図１０及び図１１に関連して説明したリンク組立体２５２ａ，２５２ｂに類似しており、列２７２を列２７４に取り付ける。２つの列２７２，２７４を並べて連結することにより、大きくまた重い積載機器を表面を横切って容易に移動させ、及び／又は前記表面上の作業場所に確保することができる。
【００６８】
図１４は、図１の牽引ユニット２２が飛行機の胴体２７８を横切るときのブーム２７６につながれた牽引ユニット２２の斜視図である。ユニット２２をブーム２７６につなぐことは、ユニット２２のオペレータがユニット２２を飛行機の胴体２７８上又は適用可能な他の表面上の所望場所の近くに配置することを可能にし、翼２８０又は胴体２７８の底部２８２（容易に補助なしでオペレータの手が届く距離内における前記飛行機上の典型的な場所）上にユニットを配置し、またユニット２２が前記所望場所まで長距離を移動することを待つ代わりにユニット２２が前記所望場所へ短距離で横切るようにさせる。加えて、ブーム２７６にユニット２２をつなぐことは、オペレータが、牽引ユニット２２が胴体２７８から落下した場合に翼２８０，窓２８４又は胴体２７８のような飛行機の他の構造に高価な損害を及ぼすことを回避することを可能にする。
【００６９】
図１に関連して先に説明したように、導管コード３２は牽引ユニット２２を気圧システム２４（図１）及び制御システム２８（図１）に接続し、また、自由落下するユニット２２を捕らえるに十分な強さを有する任意の通常の材料からなり、ブーム２７６及び牽引ユニット２２にボルト又はフックのような通常の技術を用いて取り付けることができるつなぎ縄４０（図１）を含む。反揺れ動きロープ２８６は、牽引ユニット２２が落下することがある場合に自動的な引き込みによりユニット２２が胴体２７８へ揺れ戻ることを阻止する。ブーム２７６は任意の通常のブーム、又は参照のために組み込まれている米国特許第４，４１７，４２４号明細書で説明されているブームに類似するものを用いることができる。
【００７０】
図１５は、ビルディングの頂部につながれ、協働する図１の２つの牽引ユニット２２ａ，２２ｂの斜視図である。導管コード３２内のつなぎ縄４０（図１）は、牽引ユニット２２ａ，２２ｂが落下した場合に牽引ユニット２２ａ，２２ｂ下の前記ビルディング及び人々への高価につく損傷を回避する。牽引ユニット２２ａ，２２ｂはビーム２８８を支持し、該ビームは、牽引ユニット２２ａ，２２ｂの一方の方向にビーム２８８に沿って移動可能である窓清掃道具２９０を支持する。この配列では、牽引ユニット２２ａ，２２ｂは、各窓２９２へ移動することなしに２以上の窓２９２を清掃することができる。他の実施例では、ビーム２８８は点検プローブ又はドリルのような他の道具を支持することができる。
【００７１】
前述したところから、本発明の特定の実施例がここに例示の目的で記載されているが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例に従う牽引ユニットの斜視図である。
【図２】
本発明の一実施例に従う図１の牽引ユニットに含まれるフレーム及び密着部材の斜視図である。
【図３】
図１の牽引ユニットに含まれる復帰機構及び密着部材の斜視図である。
【図４】
本発明の一実施例に従う図１−図３の密着部材の断面図である。
【図５】
本発明の一実施例に従う図１の牽引ユニットシステムに含まれる気圧システムのブロック線図である。
【図６】
本発明の一実施例に従う図１の牽引ユニットに含まれるトラックの正面断面図である。
【図７】
Ａは、本発明の一実施例に従う台車組立体を含む図１及び図６のトラックの側面図である。Ｂは、本発明の他の実施例に従う台車組立体を含む図１及び図６のトラックの側面図である。
【図８】
本発明の一実施例に従う図１の牽引ユニットシステムに含まれる制御システムのブロック線図である。
【図９】
Ａ〜Ｆは、本発明の一実施例に従う３つのタイプの回転を行う図１の牽引ユニットシステムに含まれる牽引ユニットを示す図である。
【図１０】
本発明の一実施例に従う上り斜面を登って横切る図１の３つの牽引ユニットを含む列の側面図である。
【図１１】
本発明の一実施例に従う下り斜面を回り、下って横切る図１の３つの牽引ユニットを含む列の側面図である。
【図１２】
本発明の他の実施例に従う６つの密着部材を含む牽引ユニットの平面図である。
【図１３】
本発明の他の実施例に従う、並んで連結された複数の牽引ユニットの２つの列を含むユニットの列の平面図である。
【図１４】
ブームにつながれて飛行機を横切る図１の牽引ユニットの斜視図である。
【図１５】
ビルディングの頂部につながれ、協働する図１の２つの牽引ユニットの斜視図である。

Claims (38)

1. フレームと、
   前記フレームに取り付けられ、該フレームを表面を横切って推進するように操作可能である複数のトラックと、
   前記フレームに取り付けられ、前記フレームに関して移動可能であり、また前記フレームを前記表面に解除可能に固定するように操作可能である複数の密着部材であって、各密着部材が本体に取り付けられた脚であって前記表面に向けて前記脚を伸長させまた前記表面から前記脚を引き込ませるように操作可能である脚を有する、複数の密着部材と、
   前記フレームに取り付けられた複数の復帰機構であって、それぞれが各復帰位置に各密着部材を移動させるように操作可能である、複数の復帰機構とを含む、牽引ユニット。
2. 前記フレームを前記表面から一定の又は実質的に一定の距離を維持する、請求項１に記載の牽引ユニット。
3. さらに、前記密着部材及び復帰機構に結合され、前記脚を伸長させ及び引き込めるように前記密着部材に指令しまた前記密着部材を移動させるように前記復帰機構に指令するように操作可能である制御ユニットを含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
4. さらに、前記密着部材及び復帰機構に結合され、前記脚を伸長させ及び引き込めるように前記密着部材に自動的に指令しまた前記密着部材を移動させるように前記復帰機構に自動的に指令するように操作可能である制御ユニットを含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
5. 前記フレームは、互いに枢動するように取り付けられた２つの部分を含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
6. 前記フレームは、中心軸線を有し、該中心軸線において枢着された２つの部分を含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
7. 前記フレームは、等しいか又は実質的に等しい寸法の２つの部分であって各部分が、等しいか又は実質的に等しい寸法の２つのセクションを有する２つの部分を含み、
   各トラック、密着部材及び復帰機構が各セクションに取り付けられている、請求項１に記載の牽引ユニット。
8. 前記フレームは４つの象限を含み、各トラック及び各密着部材は前記象限のそれぞれの内部に位置する、請求項１に記載の牽引ユニット。
9. 前記フレームは、等しいか又は実質的に等しい寸法を有する、互いに枢着された２つの部分であって各部分が等しいか又は実質的に等しい寸法の２つのセクションを有し、各セクションが外側のコーナと中心とを有する２つの部分を含み、
   各トラックが各外側のコーナに配置され、
   各密着部材が各中心に配置されている、請求項１に記載の牽引ユニット。
10. 前記フレームは矩形状である、請求項１に記載の牽引ユニット。
11. 前記フレームは、等しいか又は実質的に等しい寸法を有する、互いに枢着された２つの部分であって各部分が２つの外側のコーナと内部とを有する２つの部分を含み、
    各トラックが各外側のコーナに配置され、
    ２つの密着部材がそれぞれ各内部に配置されている、請求項１に記載の牽引ユニット。
12. 前記フレームは、等しいか又は実質的に等しい寸法を有し互いに枢着された２つの部分であって各部分が２つの外側のコーナと内部とを有する２つの部分を含み、
    各トラックは各外側のコーナに配置され、
    ３つの密着部材がそれぞれ各内部に配置されている、請求項１に記載の牽引ユニット。
13. 各トラックは前記フレームに回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の牽引ユニット。
14. 各トラックは、同方向へ前記フレームから離れるように伸びている、請求項１に記載の牽引ユニット。
15. 各トラックは、前記表面に接しかつ前記表面上を転がるように操作可能である２つの車輪を含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
16. 各トラックは、前記フレームに取り付けられたトラック本体と、
    該トラック本体に取り付けられた車軸と、
    該車軸に取り付けられた２つの車輪とを含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
17. 各トラックは、前記フレームに取り付けられたトラック本体と、
    該トラック本体に取り付けられた車軸と、
    該車軸に取り付けられた２つの車輪と、
    該車輪に接続され該車輪を駆動するように操作可能であるモータとを含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
18. 前記密着部材は、前記表面からの前記フレームの距離を増大させるように操作可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
19. 前記フレームは、各密着部材に対応するリニアベアリングであって前記フレームに関する前記密着部材の移動を許すように操作可能であるリニアベアリングを含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
20. 前記密着部材は、前記脚が前記表面に吸着されている間に前記脚に引き込み力を与えることにより前記表面に前記フレームを引くように操作可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
21. 前記本体は、前記本体から突出する第１の端部を含みまた前記脚に取り付けられたアクチュエータを含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
22. 前記脚は吸引カップであって該カップと前記表面との間に真空を生じさせるように操作可能である吸引カップを含み、
    前記本体は、前記ハウジングから突出する第１の端部を含みまた前記吸引カップに取り付けられたロッドを有するアクチュエータを含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
23. 各密着部材は平行移動ゾーン内で移動可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
24. 前記フレームはリミットを有する４つの平行移動ゾーンを含み、各密着部材は前記平行移動ゾーン内で移動可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
25. 前記フレームは、ソフトリミットを有する４つの平行移動ゾーンを含み、各密着部材は前記平行移動ゾーン内で移動可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
26. 前記フレームは、中心と、ハードリミットと、前記中心及び前記ハードリミット間の距離の半分のソフトリミットを有する４つの平行移動ゾーンを含み、各密着部材は前記平行移動ゾーン内で移動可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
27. 各密着部材は、中心を有する平行移動ゾーン内で移動可能であり、前記復帰位置は前記平行移動ゾーンの中心に位置する、請求項１に記載の牽引ユニット。
28. 各復帰機構は、前記密着部材を前記復帰位置に引くように操作可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
29. さらに、前記密着部材及び復帰機構に結合された制御ユニットを含み、
    前記フレームは、平行移動ゾーン内のソフトリミットを規定し、また前記密着部材が前記リミットに近づくときに前記制御ユニットに前記密着部材の位置を振動で知らせるように操作可能であるセンサを含み、
    また、前記制御ユニットは前記表面を解放するように前記密着部材に指令することにより前記信号に応答する、請求項１に記載の牽引ユニット。
30. さらに、前記密着部材及び復帰機構に結合された制御ユニットを含み、該制御ユニットは、各復帰機構に、対応する密着部材を各復帰位置に移動させるように指令し、予め定められた時間の後に前記復帰機構に前記対応する密着部材の移動を停止するように指令する、請求項１に記載の牽引ユニット。
31. さらに、前記トラックを回転させるように操作可能である操舵機構を含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
32. さらに、各トラックを他のトラックから独立して回転させるように操作可能である操舵機構を含む、請求項１に記載の牽引ユニット。
33. さらに、２つの操舵機構を有し、前記フレームは、
    寸法が等しいか又は実質的に等しくまた互いに枢着された２つの部分を含み、各部分が、寸法が等しいか又は実質的に等しい２つのセクションであって各セクションが１のトラックを置く外側のコーナを含み、
    前記操舵機構の１つが１の部分で前記トラックに操作可能に接続され、他の操舵機構が他の部分で前記トラックに操作可能に取り付けられている、請求項１に記載の牽引ユニット。
34. 前記脚は、吸引カップであって前記表面と前記カップとの間に真空を生じさせるように操作可能である吸引カップを含み、前記制御ユニットは、重力場に関して前記密着部材の方向を決定するように操作可能であり、また前記方向を補正すべく前記吸引カップの真空を調整するように操作可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
35. 前記密着部材は、前記脚が前記表面に吸着されている間に前記脚に引き込み力を与えることにより前記表面に前記フレーム引くように操作可能であり、また前記制御ユニットは、重力場に関して前記密着部材の方向を決定するように操作可能であり、また前記方向を補正すべく前記脚に加えられる引き込み力を調整するように操作可能である、請求項１に記載の牽引ユニット。
36. 表面を横切る方法であって、
    前記表面に脚を吸着させること、
    前記脚とフレームとを他の一方に向けて引くことにより、前記表面に対して前記フレームを引くこと、
    前記吸着された脚に関して前記フレームを移動させること、
    前記表面から前記脚を解放すること、
    前記解放された客を復帰位置へ移動させることを含む、表面を横切る方法。
37. さらに、前記フレームが前記表面を横切る間、前記吸着された脚及びフレームを互いに他の一方に向けて引くことにより、前記表面に対して前記フレームを引くことを含む、請求項４１に記載の方法。
38. 前記表面に前記脚を吸着させることは、前記脚と前記表面との間に真空を生じさせることを含む、請求項４１に記載の方法。