JP2023551298A - パイプ上での移動のための３つの関節式車輪を備えた磁気クローラ - Google Patents

Abstract

強磁性円筒面上を移動してこれを検査するように構成された磁気クローラが提供される。磁気クローラは、シャーシと、クローラを制御するように構成されたコントローラと、コントローラの制御下で円筒面を検査するように構成されたプローブと、円筒面に接線方向に接触して磁気的に付着するように構成された３つのみの関節式磁気車輪と、を含む。これらの車輪は、２つの関節ジョイントによってシャーシにそれぞれ結合され、コントローラの制御下でそれぞれの駆動モータによってそれぞれの駆動回転軸を中心に独立して２つの駆動輪を能動的に回転させることによって磁気クローラを円筒面上で所望の方向に駆動するように構成された２つの駆動輪と、後部関節ジョイントによってシャーシに結合され、２つの駆動輪の能動的回転に応答して後部駆動回転軸を中心に受動的に回転するように構成された後輪と、を含む。

Description

本開示は概して、３つのみの関節式車輪を有し、強磁性パイプおよび他の曲面を移動および検査することができる磁気クローラに関する。

石油およびガス産業における最大の課題の１つは、製油所、ガスプラント、海洋プラットフォーム、および他のプラントおよび施設に見られる高架資産の定期検査である。これらの資産は、検査作業中にアクセスするのが難しい高所のパイプおよび構造物を含む。多くの場合、これらを検査する唯一の実際的な方法は、検査官が資産にアクセスして手動検査を実行するために足場を組み立てることである。このような足場は高価であり、頻繁な検査には大きなコスト障壁となるだけでなく、主に落下およびつまずきの危険という形で安全上の懸念も生じる。

当該技術におけるこれらおよび他の問題に関して、本開示は、強磁性曲面上での移動およびその検査のための３つのみの関節式磁気車輪を有する効果的な磁気クローラのための技術的解決策を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様によれば、強磁性円筒面上を移動してこれを検査するように構成された磁気クローラが提供される。磁気クローラは、シャーシと、シャーシに結合され、磁気クローラを制御するように構成されたコントローラと、シャーシに結合され、コントローラの制御下で強磁性円筒面を検査するように構成されたプローブと、シャーシに結合され、円筒面に接線方向に接触して磁気的に付着するように構成された３つのみの関節式磁気車輪と、を含む。３つの磁気車輪は、右および左の関節ジョイントによってシャーシにそれぞれ結合され、コントローラの制御下でそれぞれの右および左の駆動モータを使用してそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に独立して能動的に回転することによって磁気クローラを円筒面上で所望の方向に駆動するように構成された右および左の駆動輪と、後部関節ジョイントによってシャーシに結合され、右および左の駆動輪の能動的回転に応答して後部駆動回転軸を中心に受動的に回転するように構成された後輪と、を含む。右および左の関節ジョイントはそれぞれ、右および左の駆動輪をシャーシに対して傾斜させて円筒面の湾曲との接線接触を維持するため、それぞれの右および左の傾斜回転軸を中心とするシャーシに対する右および左の駆動輪の単一自由度の回転を提供する。後部関節ジョイントは、後部傾斜回転軸および後部傾斜回転軸に垂直な旋回回転軸を中心とするシャーシに対する後輪の２自由度の回転を提供し、後部傾斜回転軸は、後輪をシャーシに対して傾斜させて円筒面の湾曲との接線接触を維持するものであり、旋回回転軸は、磁気クローラの駆動に応答して後輪をシャーシに対して所望の方向に旋回させるものである。

上記と一致する一実施形態において、右および左の駆動輪は、コントローラの制御下でこれらのそれぞれの右および左の駆動モータを使用してこれらのそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に順または逆方向のいずれかに独立して能動的に回転するようにさらに構成されている。

上記と一致する一実施形態において、磁気クローラは、シャーシに結合され、コントローラの制御下で、シャーシに対する３つの磁気車輪の傾斜のそれぞれの角度を測定するように、およびシャーシに対する後輪の旋回の角度を測定するように構成された角度測定センサをさらに含む。

上記と一致する一実施形態において、コントローラは、測定された角度を使用して右および左の駆動輪の駆動を制御することによって磁気クローラを円筒面上の所望の軌道上に維持するようにさらに構成されている。

上記と一致する一実施形態において、所望の軌道は、円筒面の所望の螺旋ピッチを有する螺旋経路である。

上記と一致する一実施形態において、プローブは、コントローラの制御下で円筒面の厚さを非破壊的に測定するように構成された超音波試験（ＵＴ）センサを含み、コントローラは、螺旋経路に沿って右および左の駆動輪の駆動を制御しながら表面厚さを測定するようにＵＴセンサを制御することによって円筒面全体にわたって表面厚さの二次元マッピングを実行するようにさらに構成されている。

上記と一致する一実施形態において、コントローラは、測定された角度および磁気クローラの形状を使用して円筒面に対する磁気クローラの姿勢を推定するようにさらに構成されている。

上記と一致する一実施形態において、後部関節ジョイントは、後部旋回回転軸を中心とする３６０°の回転を後輪に提供するように構成されている。

上記と一致する一実施形態において、プローブは、コントローラの制御下で円筒面の厚さを非破壊的に測定するように構成された超音波試験（ＵＴ）センサを含む。

上記と一致する一実施形態において、円筒面は炭素鋼パイプまたは容器の一部である。

本開示の別の一態様によれば、磁気クローラを使用して強磁性円筒面上を移動してこれを検査する自動化された方法が提供される。磁気クローラは、シャーシと、シャーシに結合されたコントローラと、シャーシに結合されたプローブと、シャーシに結合された３つのみの関節式磁気車輪と、を含む。３つの磁気車輪は、右および左の関節ジョイントによってシャーシにそれぞれ結合された右および左の駆動輪と、後部関節ジョイントによってシャーシに結合された後輪と、を含む。この方法は、コントローラによって制御されるようなプローブによって強磁性円筒面を検査するステップと、３つの関節式磁気車輪によって円筒面に接線方向に接触して磁気的に付着するステップと、コントローラによって制御されるようなそれぞれの右および左の駆動モータを使用してそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に独立して右および左の駆動輪を能動的に回転させることによって磁気クローラを円筒面上で所望の方向に駆動するステップと、右および左の駆動輪の能動的回転に応答して後部駆動回転軸を中心に後輪を受動的に回転させるステップと、それぞれの右および左の関節ジョイントを使用して円筒面の湾曲とのこれらの接線接触を維持しながら右および左の駆動輪をシャーシに対して傾斜させてそれぞれの右および左の傾斜回転軸を中心とするシャーシに対する右および左の駆動輪の単一自由度の回転をそれぞれ提供するステップと、円筒面の湾曲との接線接触を維持しながら後輪をシャーシに対して傾斜させるとともに後部関節ジョイントを使用して磁気クローラの駆動に応答して後輪をシャーシに対して所望の方向に旋回させて後部傾斜回転軸および後部傾斜回転軸に垂直な旋回回転軸を中心とするシャーシに対する後輪の２自由度の回転を提供するステップと、を含む。

上述の方法と一致する一実施形態において、右および左の駆動輪を能動的に回転させるステップは、コントローラによって制御されるようなこれらのそれぞれの右および左の駆動モータを使用してこれらのそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に順または逆方向のいずれかに独立して右および左の駆動輪を能動的に回転させるステップを含む。

上述の方法と一致する一実施形態において、磁気クローラは、シャーシに結合された角度測定センサをさらに含み、この方法は、コントローラによって制御されるような角度測定センサを使用してシャーシに対する３つの磁気車輪の傾斜のそれぞれの角度を測定するとともに、シャーシに対する後輪の旋回の角度を測定するステップをさらに含む。

上述の方法と一致する一実施形態において、この方法は、コントローラによって、測定された角度を使用して右および左の駆動輪の駆動を制御することによって磁気クローラを円筒面上の所望の軌道上に維持するステップをさらに含む。

上述の方法と一致する一実施形態において、所望の軌道は、円筒面の所望の螺旋ピッチを有する螺旋経路である。

上述の方法と一致する一実施形態において、プローブは超音波試験（ＵＴ）センサを含み、この方法は、コントローラによって制御されるようなＵＴセンサを使用して円筒面の厚さを非破壊的に測定するステップと、コントローラによって、螺旋経路に沿って右および左の駆動輪の駆動を制御しながら表面厚さを測定するようにＵＴセンサを制御することによって円筒面全体にわたって表面厚さの二次元マッピングを実行するステップと、をさらに含む。

上述の方法と一致する一実施形態において、この方法は、コントローラによって、測定された角度および磁気クローラの形状を使用して円筒面に対する磁気クローラの姿勢を推定するステップをさらに含む。

上述の方法と一致する一実施形態において、この方法は、後部関節ジョイントによって、後部旋回回転軸を中心とする３６０°の回転を後輪に提供するステップをさらに含む。

上述の方法と一致する一実施形態において、プローブは超音波試験（ＵＴ）センサを含み、この方法は、コントローラによって制御されるようなＵＴセンサを使用して円筒面の厚さを非破壊的に測定するステップをさらに含む。

上述の方法と一致する実施形態において、円筒面は炭素鋼パイプまたは容器の一部である。

本明細書に開示されるさまざまな実施形態および実装形態の任意の組み合わせを使用することができる。これらおよび他の態様および特徴は、添付の図面および特許請求の範囲とともにいくつかの実施形態の次の説明から理解することができる。

一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有し、強磁性円筒面上を移動しながら円筒面を検査する一例の磁気クローラを示す図である。 一実施形態による、湾曲した強磁性表面（炭素鋼パイプのような）を移動するための３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの切り欠き図である。 一実施形態による、平面を移動する３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの、右および左の駆動輪についての傾斜方向における回転自由度を示す正面図である。 一実施形態による、曲面を移動する３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの、右および左の駆動輪についての傾斜方向における回転自由度を示す正面図である。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの上面図であり、後輪についての旋回方向における回転自由度を示しており、後輪の旋回は左向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの上面図であり、後輪についての旋回方向における回転自由度を示しており、後輪の旋回は中央向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの上面図であり、後輪についての旋回方向における回転自由度を示しており、後輪の旋回は右向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの上面図であり、後輪についての旋回方向における３６０°の回転自由度を示している。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの正面図であり、後輪についての傾斜方向における回転自由度を示しており、後輪の傾斜は左向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの正面図であり、後輪についての傾斜方向における回転自由度を示しており、後輪の傾斜は中央向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの正面図であり、後輪についての傾斜方向における回転自由度を示しており、後輪の傾斜は右向きである。 一実施形態による、強磁性円筒面（この例において、パイプ）上を移動する３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラを示す図である。 一実施形態による、パイプ上を移動する３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの背面図であり、パイプ表面と接線接触する前の後輪を示している。 一実施形態による、パイプ上を移動する３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの背面図であり、パイプ表面と接線接触した後の後輪を示している。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの上面図であり、中心配向と比較したクローラシャーシに対する後輪の旋回の例の角度測定を示しており、後輪の旋回は左向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの上面図であり、中心配向と比較したクローラシャーシに対する後輪の旋回の例の角度測定を示しており、後輪の旋回は中央向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの上面図であり、中心配向と比較したクローラシャーシに対する後輪の旋回の例の角度測定を示しており、後輪の旋回は右向きである。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの正面図であり、基準方向と比較した曲面上のクローラシャーシに対する右および左の駆動輪の傾斜の例の角度測定を示している。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラの正面図であり、基準方向と比較した平面上のクローラシャーシに対する右および左の駆動輪の傾斜の例の角度測定を示している。 一実施形態による、パイプ上の螺旋経路を移動する３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラを示す図である。 図１１Ａの磁気クローラの拡大背面図であり、螺旋経路上のパイプの曲面を追跡するための後輪の傾斜方向における受動的調整を示している。 一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する磁気クローラを使用して強磁性円筒面上を移動してこれを検査する一例の自動化された方法のフロー図である。

図面は例示的なものであり、必ずしも縮尺通りではないこと、および同じまたは同様の特徴は全体を通して同じまたは同様の参照番号を有することが留意される。

本開示の例の実施形態は、パイプ、容器、および貯蔵タンクのような曲面上、ならびに平面上を走行することができる三輪磁気クローラを対象とする。いくつかのこのような実施形態において、パイプ上に展開されるとき、クローラは、パイプの長さに沿って長手方向に（パイプの軸に平行に）、パイプの周囲で周方向に、または２つの組み合わせ、たとえばパイプの周りで螺旋状に走行することができる。また、いくつかのこのような実施形態において、クローラは自由に移動し、パイプ上の滑らかな彷徨運動のためにその場で回転する。いくつかのこのような実施形態において、クローラは、クローラの車両シャーシに対するいかなる修正もなく受動的に複数の曲率（たとえば、曲率半径）およびパイプ直径に自動的に対応して適応する。いくつかの実施形態において、クローラは、超音波試験（ＵＴ）センサのような検査センサを含み、または保持し、これは石油およびガス産業における検査技術である。いくつかの実施形態において、ＵＴセンサは、鋼表面を検査するための非破壊検査技術として使用される。いくつかのこのような実施形態において、腐食のような経時的な影響のため、ＵＴセンサを使用して鋼の厚さを定期的に測定し、たとえば、漏れ、故障、および計画外の停止を回避する、一定の（たとえば所定の）限界値を鋼鉄厚さが下回っていないことを確認する。例の実施形態において、三輪クローラ設計により、強磁性パイプ上でのクローラの堅牢な運動性のため、表面全体にわたるＵＴ測定記録が可能になる。

前述したように、石油およびガス産業における最大の課題の１つは、製油所、ガスプラント、海洋プラットフォーム、および他のプラントおよび施設に見られる高架資産の定期検査である。これらの資産は、検査作業中にアクセスするのが難しい高所のパイプおよび構造物を含む。自動化、機械的、またはロボット技術でさえ、これらの表面にアクセスする困難に直面しており、これらの多くは曲面、斜め、および逆さま（重力を基準として）になっている。

これらおよび他の問題に関して、本開示の実施形態は、ロボットシステムがこれらの資産に対して費用効果的な方法で検査（たとえば、感知、測定）を実行することを可能にする効果的な技術を対象とする。いくつかの実施形態において、シャーシと、クローラシャーシに取り付けられた３つ（のみ）の磁気車輪と、を有するクローラが提供される。いくつかのこのような実施形態において、その構成は、前部駆動輪として作用する２つの動力（または能動）磁気車輪（たとえば、右および左の駆動輪）と、受動的な後輪（たとえば、キャスタ輪）と、を含む。いくつかのこのような実施形態において、クローラはまた、強磁性曲面（炭素鋼パイプのような円筒形の表面のような）のＵＴ厚さ測定を実行するためのＵＴプローブを含む。いくつかのこのような実施形態において、クローラは、平面、容器、タンク（たとえば、貯蔵タンク）、およびさまざまな直径のパイプ上を自由に移動し、そうしている間にセンサ測定を行うことができる。３つのみの関節式磁気車輪を有する磁気クローラには多数の変形例があり、その例の実施形態を図１～図１１Ｂに示し、続く本文で説明する。

図１は、一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有し、強磁性円筒面上を移動しながら円筒面を検査する一例の磁気クローラ１００を示す。磁気クローラ１００はクローラシャーシ１１０を含み、これは、前部駆動輪１２０（たとえば、右および左の駆動輪）、後部キャスタ輪１３０、ＵＴプローブ１５０、およびコントローラ１６０のような構成要素に結合されている（またはこれらを保持または収容または他の方法で統合している）。前部駆動輪１２０および後部キャスタ輪１３０は、これらが配置される曲面（パイプのような）の湾曲に一致する（たとえば、これと接線接触する）ように傾斜するように、傾斜方向に関節運動する。加えて、後部キャスタ輪１３０は、クローラシャーシ１１０の移動方向に追従するように枢動するように、旋回方向に関節運動する。湾曲した強磁性表面上のこの移動中、ＵＴプローブ１５０は、円筒面全体を移動しながら得られたＵＴ厚さ測定から円筒面全体の二次元厚さプロファイル（たとえば、Ｃスキャン）を構築するためにＵＴ厚さ測定を実行する。

ここで、「全体」とは、平方インチごとに１回の厚さ測定のような、ある程度の密度を意味する。測定場所のパターンは、たとえば、完全に均一とすることも（長手および円周方向において１インチごとに１回の測定のような）、均一に分散させることも（たとえば、円筒面全体を所望の密度までカバーする特定の螺旋ピッチの螺旋経路によって）、または測定点の他のこのような密な分布とすることもできる。

加えて、磁気クローラ１００の動作はコントローラ１６０によって制御され、これは、動作の制御を実行するように（たとえば、コードまたは論理設計によって）構成されたプロセッサまたは論理回路とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態において、コントローラ１６０は、湾曲した強磁性表面上で所望の方向または経路にクローラ１００を操縦するように前部駆動輪１２０の駆動を制御するようにコードによって構成されたマイクロプロセッサである。いくつかのこのような実施形態において、たとえば、ＵＴプローブ１５０が円筒面の厚さ測定を行うとき、コントローラ１６０はＵＴプローブ１５０の動作を制御する。

図２は、一実施形態による、湾曲した強磁性表面（炭素鋼パイプのような）を移動するための３つのみの関節式磁気車輪（前部駆動輪２２０および後部キャスタ輪２３０を含む）を有する一例の磁気クローラ２００の切り欠き図である。説明を容易にするため、そしてクローラ２００がどのように走行および移動するかをよりよく説明するため、図２は、３つの関節式車輪の特徴をよりよく示すために簡略化されたベアボーンのクローラシャーシ２１０を示す。

さらなる詳細において、２つの前輪２２０（駆動輪、または右および左の駆動輪）はそれぞれの駆動モータ２２２によって独立して動力化される。したがって、車輪２２０は、クローラ２００を前方または後方に駆動させるように（たとえば、コントローラ１６０のようなコントローラの制御下で）同時に作動および回転させることができる。いくつかの実施形態において、コントローラは、差動ステアリングを実行してクローラ２００をその場で回転させるために（駆動モータ２２２を通して）両方向に前部駆動輪２２０の作動を制御するようにコードによってさらに構成されている。これらの組み合わせの移動により、パイプの表面上のどこでも動き回るようにクローラ２００を制御するのに十分な自由がコントローラに提供される。

この目的のため、後部キャスタ輪２３０はクローラ２００に支持を提供し、受動的である（作動しない）。後輪２３０は、運動の方向、パイプの直径、または傾きのような要因に関係なく、クローラ２００が移動している間に曲面との接線接触を維持しながら横滑りすることなく後輪２３０がクローラ２００の後ろで転動することを可能にするために複数（たとえば、２つ）の自由度を有する。このような堅牢な運動性を可能にするため、いくつかの実施形態において、クローラ２００は４つの回転軸２４０、すなわち、各前輪２２０（右および左）についての１つの傾斜軸２４２と、後部キャスタ輪２３０についての２つ（後部傾斜軸２４４および旋回軸２４６）と、を有する。前輪２２０のそれぞれはそのモータ２２２および関節式ホイールホルダ２２４にしっかりと取り付けられている。各関節式ホイールホルダ２２４により、ホルダの回転軸（前部傾斜回転軸２４２）を中心とする車輪の回転が可能になる。したがって、前輪２２０のそれぞれは独立して曲面に適合する（たとえば、これとの接線接触を維持する）ことができる。

加えて、後部キャスタ輪２３０は、（前輪と同様、後部傾斜回転軸２４４を中心とする回転を提供するため）内側ホイールホルダ２３４に取り付けられ、これは次に（旋回回転軸２４６を中心とする回転を提供するため）外側ホイールホルダ２３６に取り付けられ、これは次にクローラシャーシ２１０に取り付けられている。外側ホルダ２３６は、たとえば、オフィスチェアの車輪に見られる単純なキャスタ輪として作用する一方、内側ホルダ２３４は横揺れ（または傾斜）角回転も可能にする。後部キャスタ輪２３０のシャーシ２１０へのこの２自由度の取り付けにより、クローラの全体的な運動性およびパイプ上での螺旋運動が向上する。

図３Ａ～図３Ｂは、一実施形態による、それぞれ、平面２０および曲面４０を移動する３つのみの関節式磁気車輪（駆動輪３２０および後輪３３０）を有する一例の磁気クローラ３００の正面図であり、右および左の駆動輪３２０についての傾斜方向における回転自由度を示している。ここで、曲面４０は６インチパイプを表す。一般に、曲面は、いくつかを挙げると、部分的または完全な円筒、球、または組み合わせのような、曲率半径を示す任意の湾曲した強磁性表面であり得る。曲率半径は、磁気クローラ３００によって検査されている構造物にわたって変化することもある。

図３Ａ～図３Ｂを参照するさらなる詳細において、示される自由度はクローラシャーシ３１０と関節式前部（右および左）車輪ホルダとの間の回転ジョイントアタッチメントによって形成されている。ホルダと前輪３２０との間の強固な取り付けのため、前輪３２０のそれぞれが傾斜し、その角度を調整して自身と下方の表面との間の垂直な角度を保持する（車輪の底部が平面２０と同一平面上にあり、そして曲面４０に接しており、可能な限り線接触に近く接近しているため、接線接触とも呼ばれる）。これらの前輪の角度調整は、自由に回転可能な車輪ホルダ、および車輪で曲面上を走行するときの強磁性の滑らかな曲面に対する車輪の磁気吸引力のため、自動的（受動的）である。言い換えれば、この機構は、磁気車輪の表面への取り付けを強化するように設計されている。対照的に、クローラの前輪にこの自由度がないと、前輪は、可能な限り完全な線形接触に近いのではなく、一点（非接線接触における端点のような）でパイプに接触する可能性がある。

図４Ａ～４Ｃは、一実施形態による、後輪４３０の旋回が、それぞれ、左向き、中心向き、右向きである、後輪４３０についての旋回方向における回転自由度を示す、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラ４００の上面図である。この旋回により、受動的後輪４３０は、前部（右および左）駆動輪４２０によって駆動されるようなクローラシャーシ４１０を追跡して安定させることが可能になる。

図４Ａ～図４Ｃを参照するさらなる詳細において、後部キャスタ輪４３０は、クローラシャーシ４１０を支持してバランスを取るために重要である旋回方向における第１の回転自由度を有する。このため、後輪４３０は支持体として作用しながら、車両（クローラ）が容易に進むことを可能にし、車輪４３０はいかなる横滑りもなく受動的にクローラ４００の後ろで転動する。いくつかの実施形態において、この自由度は、クローラのシャーシ４１０に直接取り付けられている回転ジョイントによって形成されている。

図５は、一実施形態による、後輪５３０についての旋回方向における３６０°の回転自由度を示している、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラ５００の上面図である。ここで、後輪５３０のための旋回アタッチメントはクローラシャーシ５１０の残りから十分に遠く離れて延在し、後輪５３０は時計回りおよび反時計回りの方向に完全に３６０°旋回することができる。

図５を参照するさらなる詳細において、クローラ５００は、より長いアタッチメントおよびシャーシ５１０に対する後輪５３０の対応する３６０°旋回に対応するために先の実施形態より長いバージョンである。この特徴により、クローラのドライブトレインシステムの追加能力、つまり後進が可能になる。この特徴は、キャスタ輪５３０が３６０度回転することを可能にするクローラ５００の裏側への十分なスペースを作り出すことによって追加される。したがって、クローラ５００はいかなる横滑りもなく前後に走行することができる。

図６Ａ～図６Ｃは、一実施形態による、後輪６３０の傾斜が、それぞれ、左向き、中央向き、および右向きである、後輪６３０についての傾斜方向における回転自由度を示している、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラ６００の正面図である。

図６Ａ～図６Ｃを参照するさらなる詳細において、いくつかの実施形態において、後輪の第２の自由度は、外側および内側後輪ホルダ間の回転ジョイントアタッチメントによって形成されている。したがって、第２の自由度（傾斜）は、クローラのシャーシ６１０に接続されている第１の自由度（旋回）から独立している。このジョイントにより、適切な車輪のパイプへの接触で螺旋状の車両の移動が可能になる。加えて、このジョイントにより自由かつ受動的な回転が可能になるため、適切な車輪のパイプへの接触は実際的にすべての利用可能なパイプサイズ（少なくとも６インチの直径を備えたすべてのパイプのような）で保持される。

図７は、一実施形態による、強磁性円筒面（この場合、パイプ４０）上を移動する３つのみの関節式磁気車輪（２つの駆動輪７２０および後輪７３０を含む）を有する一例の磁気クローラ７００を示す。クローラ７００は螺旋経路（たとえば、長手および円周方向の両方を横切る）でパイプ４０を横断している。

図７を参照するさらなる詳細において、ここに示す磁気クローラ７００は、６インチパイプ４０の上にある簡略化された（ベアボーンの）三輪クローラ７００である。クローラ７００は螺旋経路を走行している。この螺旋経路は前輪７２０および後輪７３０上のすべての４つの回転ジョイントを作動させる。螺旋経路は各車輪７２０および７３０をその前述の（傾斜）回転軸を中心に傾斜させてこの複雑な経路上で適切な車輪のパイプへの接触を可能にしながら、後輪７３０をその旋回回転軸を中心に旋回させて後輪７３０がクローラ７００の残りを適切に追跡することも可能にする。

図８Ａ～図８Ｂは、一実施形態による、パイプ表面に接線接触する前および後の後輪８３０をそれぞれ示している、パイプ４０上を移動する３つのみの関節式磁気車輪（２つの駆動輪８２０および後輪８３０を含む）を有する一例の磁気クローラ８００の背面図である。

図８Ａ～図８Ｂを参照するさらなる詳細において、磁気クローラ８００は６インチパイプ４０上の螺旋経路を移動している。図８Ａは、後輪８３０を傾斜させる前の（そしてパイプ４０と接触点８３１のみを形成している）後輪の第２の自由度を示す。すなわち、キャスタ輪８３０は、単一の点８３１（たとえば、車輪８３０の底部の端点）でパイプ４０に接触する。これにより磁気の付着が減少し、パイプの外面が傷付く可能性がある。対照的に、図８Ｂは、後輪８３０を傾斜させた後の（そして接触線８３３または可能な限り線に近い接線接触を形成している）後輪の第２の自由度を示す。したがって、キャスタ輪８３０とパイプ４０との間に適切な接触線８３３がある。また、この接触線８３３は後輪８３０とパイプ表面との間の磁力を最大化する。これは２つの前部関節式（駆動）車輪８２０にも当てはまる。

いくつかの実施形態において、４つの自由度から利用される別の重要な特徴はこれらの自由度の角度の測定を通してのものである。すでに述べたように、自由度により、曲面上で円周方向、螺旋状、および長手方向のようなさまざまな構成または軌道で移動する能力が磁気クローラに提供される。クローラを所望の軌道上に保つため、いくつかの実施形態において、自由度からの測定された角度フィードバックがコントローラ（コントローラ１６０のような）に入力され、これは、必要な補正フィードバックを駆動モータに提供してクローラを所望の軌道上に保つようにコードによって構成されている。角度フィードバックは、たとえば、ポテンショメータ、エンコーダ、またはこれらの接合からの任意の他の形式の角度測定センサを使用して感知することができる。

図９Ａ～図９Ｃは、一実施形態による、後輪９３０の旋回９３９が、それぞれ、左向き、中央向き、および右向きである、クローラシャーシ９１０に対する後輪９３０の旋回９３９の例の角度測定を中心配向と比較して示している、３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラ９００の上面図である。後輪９３０はクローラシャーシ９１０を追跡するため、後輪９３０の旋回９３９の量は、（クローラ９００が移動している表面に対して）クローラ９００が直線経路から逸脱している程度を表す。

図９Ａ～図９Ｃを参照するさらなる詳細において、旋回９３９は、クローラ９００を直進させ続けるようにフィードバックを通して修正する必要があるキャスタ輪９３０の角度を表す。キャスタ輪９３０が中心線から逸脱すれば（たとえば、非ゼロの旋回を有する図９Ａおよび図９Ｃ）、補正角度９３９（すなわち、破線と実線の基準線との間の角度）がコントローラに入力され、これは、キャスタ輪９３０を真っ直ぐな構成（たとえば、図９Ｂ）に維持するためにこれに応じて適応するように駆動モータに命令するようにプログラムされている。

図１０Ａ～図１０Ｂは、一実施形態による、基準方向と比較した、それぞれ、曲面４０および平面２０上のクローラシャーシ１０１０に対する右および左の駆動輪１０２０の傾斜１０２７の例の角度測定を示している、３つのみの関節式磁気車輪（２つの駆動輪１０２０および後輪１０３０を含む）を有する一例の磁気クローラ１０００の正面図である。ここで、傾斜１０２７は、クローラシャーシ１０１０（垂直線または破線で示すような）を基準として傾斜とともにその配向が直接変化する構成要素（この場合、実線で示すような、車輪ホルダ１０２４）によって測定される。

図１０Ａ～図１０Ｂを参照するさらなる詳細において、図１０Ａは、パイプ４０の長さに沿って（この例においてパイプ４０の上で）長手方向に曲面（またはパイプ）４０を横切るクローラ１０００を示す。クローラ１０００がパイプの頂部に沿って長手方向に移動しているとき、クローラ１０００は、後輪１０３０を一緒に傾斜または旋回させることなく２つの駆動輪１０２０について同じ傾斜（ただし反対方向）を維持する（またはより具体的には、コントローラは、測定された角度を使用して車輪モータを駆動してこれを維持するようにプログラムされている）。クローラ１０００が右または左にドリフトし始めれば、傾斜角度は異なることになり、コントローラは、このフィードバックを使用してクローラの進路を（駆動輪１０２０を通して）操縦および修正するように駆動モータを制御してクローラ１０００をパイプ４０の上で直線に保つようにさらにプログラムされている。図１０Ｂは、クローラ１０００が直線方向に動き回るときに車輪において傾斜または旋回が測定されないため、クローラ１０００が平面２０上にあるときを決定するようにコントローラをどのようにプログラムすることができるかを示す。

図１１Ａは、一実施形態による、パイプ４０上の螺旋経路を移動する３つのみの関節式磁気車輪を有する一例の磁気クローラ１１００を示す。図１１Ｂは図１１Ａの磁気クローラ１１００の拡大背面図であり、螺旋経路上でパイプ４０の曲面を追跡するための傾斜方向における後輪１１３０の受動的調整を示す。

図１１Ａ～図１１Ｂを参照するさらなる詳細において、クローラ１１００はパイプ４０の表面を螺旋状に横切っている。ここで、関節ジョイントの測定された角度がコントローラに入力される。コントローラは、測定された角度および所望の螺旋ピッチで予想されるであろうものにおけるいかなる偏差をも検出するように（たとえば、コードまたはロジックによって）プログラムまたは他の方法で構成されている。コントローラは、クローラ１１００を横断の所望の螺旋ピッチに戻して所望の螺旋に沿った適切で正確な軌道追従を保証するためにあらゆるこのような測定された偏差を使用して駆動輪の駆動を調整するようにさらにプログラムまたは他の方法で構成されている。

螺旋経路上を横切るクローラ１１００は３つの関節式磁気車輪についての４自由度の重要性を示している。クローラ１１００がパイプ４０上で螺旋経路を開始すると、キャスタ輪１１３０における第２の自由度（傾斜）がその受動的自己調整設計のため回転する。調整された回転角度１１３５を図１１Ｂに示す。この角度１１３５は、螺旋ピッチのような要因に応じて、異なる螺旋軌道について変化する。コントローラは、このジョイントからのフィードバック（角度測定フィードバックのような）を使用して、クローラ１１００が大きな逸脱なく所望の螺旋経路上を確実に進むように、そして検出されたいかなる顕著な逸脱をも修正または補償するために駆動輪の駆動を制御するようにさらに構成されている。

コントローラ（コントローラ１６０のような）は、磁気クローラのいくつかの態様を制御するようにプログラムまたは他の方法で構成されている。例の実施形態において、コントローラは、強磁性曲面上で磁気クローラを操縦するために２つの磁気駆動車輪に独立して動力を供給するように駆動モータを制御するようにプログラムされている。いくつかのこのような実施形態において、コントローラは、表面上を移動しながら表面を検査するようにクローラ上のプローブを制御するようにプログラムされている。いくつかの実施形態において、コントローラは、クローラが曲面上で所望の軌道に達するまたはこれを維持するようにその駆動を調整するためにフィードバックとして４つの回転ジョイントのそれぞれからの角度測定フィードバックを使用するようにプログラムされている。

いくつかの実施形態において、コントローラは、クローラの形状（たとえば、回転軸の場所）および回転ジョイントからの角度データに基づいて、その数学的モデルを、クローラの姿勢およびパイプに対するその配向の正確な推定へと組み合わせるようにプログラムされている。いくつかのこのような実施形態において、コントローラは、この姿勢推定を使用してクローラを所望の軌道上に維持するようにさらに構成されている。いくつかのこのような実施形態において、コントローラは、たとえば、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、衛星航法装置（たとえば、ＧＰＳ）、または周囲の既知の形状（クローラが横切っているパイプ直径のような）からのさらなるデータと姿勢推定を融合することによって、この姿勢推定およびコース軌道維持の精度を高めるようにさらにプログラムされている。

いくつかの実施形態において、コントローラは、ジョイントの角度測定からのフィードバックを使用して磁気クローラの軌道をよりよく制御および追跡するようにプログラムされている。いくつかのこのような実施形態において、コントローラは、定期的または連続的に表面を検査するようにプローブ（ＵＴ厚さセンサのような）を制御しながら、データが取得されたパイプの表面上の決定された場所とこの検査データを相関させることによって、この軌道にわたる湾曲した強磁性表面の検査走査の実行を制御するようにプログラムされている。いくつかのこのような実施形態において、コントローラは、検査データと検査されているパイプの表面上の場所との間の相関関係を強化することを通して（たとえば、いくつかを挙げると、より良好な姿勢推定、クローラ移動、または回転ジョイントの角度測定の使用を通して）検査走査の質を向上させるようにさらにプログラムされている。

いくつかの実施形態において、コントローラは、たとえばパイプの長さに沿って長手方向（パイプ軸に平行）に、またはパイプの周囲の周りの円周方向（パイプ軸上の点から等距離）に、Ｂスキャン（または連続線形）アプローチでパイプの厚さ測定を行うように、クローラに取り付けられたＵＴ厚さプローブを制御するようにプログラムされている。いくつかの実施形態において、コントローラは、Ｃスキャン（または完全な二次元表面マッピング）アプローチでパイプの厚さ測定を行うようにＵＴ厚さプローブを制御するようにプログラムされている。いくつかのこのような実施形態において、コントローラは、パイプの表面を覆うのに十分に小さな螺旋ピッチ（たとえば、パイプ全体の二次元表面領域の表面厚さのマップを効果的に作成するＵＴ厚さ測定場所の所望の密度まで）を備えた螺旋経路においてパイプを横切ることによってＣスキャンを実行するようにプログラムされている。

いくつかの実施形態において、記載された移動システム（たとえば、すべての３つの車輪上に傾斜回転ジョイントを、そして後輪上には旋回回転ジョイントも有する、独立して駆動される２つの能動的車輪および１つの受動的後輪を備えた、３つの関節式磁気車輪）により、磁気クローラ（クローラを制御するようにプログラムされたコントローラによって制御されるような）が、パイプ、直管、貯蔵タンクなどの外面のような凸面上だけでなく、パイプの内面ならびにエルボの外面（たとえば、凸部および凹部の両方を有するエルボまたはエルボパイプジョイント）のような凹面上も走行することが可能になる。

図１～図１１Ｂを参照すると、いくつかの例示的な実施形態において、強磁性円筒面（パイプ４０または貯蔵タンクのような）上を移動してこれを検査する磁気クローラ（磁気クローラ１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、または１１００のような）が提供されている。磁気クローラは、シャーシ（クローラシャーシ１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、９１０、または１０１０のような）、シャーシに結合されたコントローラ（コントローラ１６０のような）、シャーシに結合されたプローブ（ＵＴプローブ１５０のような）、およびシャーシに結合された３つのみの関節式磁気車輪を含む。コントローラ（たとえば、マイクロプロセッサ）は、磁気クローラを制御するようにコードによって構成されている。プローブはコントローラの制御下で強磁性円筒面を検査する。３つの関節式磁気車輪は２つ（右および左）の駆動輪（駆動輪１２０、２２０、３２０、４２０、７２０、８２０、または１０２０のような）および１つの受動的後輪（後輪１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０、９３０、１０３０、または１１３０のような）を含む。磁気車輪は円筒面に接線方向に（たとえば線形に、または可能な限り線に近く）接触して磁気的に付着する。

右および左の駆動輪はそれぞれ右および左の関節ジョイント（車輪ホルダ２２４または１０２４のような）によってシャーシに結合されている。加えて、右および左の駆動輪は、コントローラの制御下でそれぞれの右および左の駆動モータ（駆動モータ２２２のような）を使用してそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に独立して能動的に回転することによって円筒面上で所望の方向（たとえば長手方向、円周方向、または螺旋状）に磁気クローラを駆動する。後輪は後部関節ジョイント（内側キャスタ輪ホルダ２３４および外側キャスタ輪ホルダ２３６のような）によってシャーシに結合されている。さらに、後輪は、右および左の駆動輪の能動的回転に応答して後部駆動回転軸を中心に受動的に回転する。

右および左の関節ジョイントはそれぞれ、右および左の駆動輪をシャーシに対して傾斜させて円筒面の湾曲との接線接触を維持するため、それぞれの右および左の傾斜回転軸（前部傾斜回転軸２４２のような）を中心とするシャーシに対する右および左の駆動輪の単一自由度の回転を提供する。後部関節ジョイントは、後部傾斜回転軸（後部傾斜回転軸２４４のような）および後部傾斜回転軸に垂直な旋回回転軸（旋回回転軸２４６のような）を中心とするシャーシに対する後輪の２自由度の回転を提供する。後部傾斜回転軸は後輪をシャーシに対して傾斜させて円筒面の湾曲との接線接触を維持する。旋回回転軸は磁気クローラの駆動に応答して後輪をシャーシに対して所望の方向に旋回させる。

一実施形態において、右および左の駆動輪は、コントローラの制御下でこれらのそれぞれの右および左の駆動モータを使用して（差動ステアリングおよびその場での回転を提供するために）これらのそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に順または逆方向のいずれかに独立して能動的に回転する。一実施形態において、磁気クローラは、シャーシに結合された角度測定センサをさらに含む。角度測定センサはコントローラの制御下でシャーシに対する３つの磁気車輪の傾斜（傾斜１０２７のような）のそれぞれの角度を測定するとともにシャーシに対する後輪の旋回（旋回９３９のような）の角度を測定する。一実施形態において、コントローラは、測定された角度を使用して右および左の駆動輪の駆動を制御することによって磁気クローラを円筒面上の所望の軌道上に維持するようにコードによってさらに構成されている。一実施形態において、所望の軌道は、円筒面の所望の螺旋ピッチを有する螺旋経路である。

一実施形態において、プローブは、コントローラの制御下で円筒面の厚さを非破壊的に測定する超音波試験（ＵＴ）センサを含む。加えて、コントローラは、螺旋経路に沿って右および左の駆動輪の駆動を制御しながら表面厚さを測定するようにＵＴセンサを制御することによって円筒面全体にわたって表面厚さの二次元マッピング（Ｃスキャンのような）を実行するようにコードによってさらに構成されている。一実施形態において、コントローラは、測定された角度および磁気クローラの形状を使用して円筒面に対する磁気クローラの姿勢を推定するようにコードによってさらに構成されている。一実施形態において、後部関節ジョイントは後部旋回回転軸を中心とする３６０°の回転を後輪に提供する。一実施形態において、円筒面は炭素鋼パイプまたは容器（貯蔵タンクのような）の一部である。

本明細書に記載される技術は、センサ、カメラ、および自身に割り当てられたタスクを実行するように構成（たとえば、プログラム）されたコンピューティングまたは他の論理回路を含む他のデバイスの組み合わせを使用して実装することができる。これらのデバイスは、これらの技術を実行するために磁気クローラのシャーシ上または内（またはさもなければその近傍）に配置される。いくつかの例の実施形態において、制御ロジックは、この技術の一部である制御ステップを実行するコンピューティング回路（マイクロプロセッサのような）上で実行されるように構成されたコンピュータコードとして実装される。

図１２は、一実施形態による、３つのみの関節式磁気車輪を有する磁気クローラ（磁気クローラ１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、または１１００のような）を使用して強磁性円筒面（パイプ４０のような）上を移動してこれを検査する一例の自動化された方法１２００のフロー図である。磁気クローラは、シャーシ（クローラシャーシ１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、９１０、または１０１０のような）、シャーシに結合されたコントローラ（コントローラ１６０のような）、シャーシに結合されたプローブ（ＵＴプローブ１５０のような）、およびシャーシに結合された３つのみの関節式磁気車輪を含む。方法１２００は電子コントローラの制御下で部分的または全体的に自動化されており、これは、方法１２００のステップを実行するように構成（たとえば、コードによって、たとえばプログラム）されている。３つの磁気車輪は、右および左の関節ジョイント（関節式車輪ホルダ２２４および１０２４のような）によってシャーシにそれぞれ結合された右および左の駆動輪（駆動輪１２０、２２０、３２０、４２０、７２０、８２０、または１０２０のような）と、後部関節ジョイント（内側キャスタ輪ホルダ２３４および外側キャスタ輪ホルダ２３６のような）によってシャーシに結合された後輪（後輪１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０、９３０、１０３０、または１１３０のような）と、を含む。

方法１２００のいくつかまたはすべては、図１～図１１Ｂに示す構成要素および技術を使用して実行することができる。加えて、本明細書に開示されるこのおよび他の方法の一部は、自身に割り当てられたタスクを実行するようにコードまたはロジックによって構成されたプログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、コンピュータ、ソフトウェア、または他の回路（たとえば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ）のような、カスタムまたは事前にプログラムされた論理デバイス、回路、またはプロセッサのような、オンボードコントローラ上で、またはこれを使用して実行することができる。デバイス、回路、またはプロセッサは、たとえば、専用または共有のハードウェアデバイス（ラップトップ、シングルボードコンピューター（ＳＢＣ）、ワークステーション、タブレット、スマートフォン、サーバの一部、または専用ハードウェア回路など、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどにおけるような）、またはコンピュータサーバ、またはサーバまたはコンピュータシステムの一部とすることもできる。デバイス、回路、またはプロセッサは、１つ以上のプロセッサ上で実行されると、方法１２００（または他の開示された方法）の一部を実行させる命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体（ＣＲＭ、たとえば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュドライブ、またはディスクドライブ）を含むことができる。他の実施形態において、動作の順序を変更することができるということ、および動作のいくつかを省略することができるということが留意されるべきである。方法１２００のいくつかは、方法１２００のこれらの部分を実行するコードによって構成された処理回路上に配置された、またはこれと電気的に通信するロジック、回路、またはプロセッサを使用して実行することもできる。

方法１２００において、コントローラによって制御されるようなプローブによって強磁性円筒面を検査する（たとえばＵＴプローブ１５０でＵＴ厚さ測定を実行する）ステップ１２１０で処理が始まる。加えて、方法１２００は、３つの関節式磁気車輪によって円筒面に接線方向に接触して（たとえば線形接触または可能な限り線形接触に近く）磁気的に付着するステップ１２２０を含む。方法１２００は、コントローラによって制御されるようなそれぞれの右および左の駆動モータ（駆動モータ２２２のような）を使用してそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に独立して右および左の駆動輪を能動的に回転させることによって磁気クローラを円筒面上で所望の方向に駆動するステップ１２３０をさらに含む。方法１２００はまた、右および左の駆動輪の能動的回転に応答して後部駆動回転軸を中心に後輪を受動的に回転させるステップ１２４０を含む。

加えて、方法１２００は、それぞれの右および左の関節ジョイントを使用して円筒面の湾曲とのこれらの接線接触を維持しながら右および左の駆動輪をシャーシに対して傾斜させてそれぞれの右および左の傾斜回転軸（傾斜回転軸２４２のような）を中心とするシャーシに対する右および左の駆動輪の単一自由度の回転をそれぞれ提供するステップ１２５０を含む。方法１２００は、円筒面の湾曲との接線接触を維持しながら後輪をシャーシに対して傾斜させるとともに後部関節ジョイントを使用して磁気クローラの駆動に応答して後輪をシャーシに対して所望の方向に旋回させて後部傾斜回転軸（後部傾斜回転軸２４４のような）および後部傾斜回転軸に垂直な旋回回転軸（旋回回転軸２４６のような）を中心とするシャーシに対する後輪の２自由度の回転を提供するステップ１２６０をさらに含む。

いくつかの実施形態において、右および左の駆動輪を能動的に回転させるステップは、コントローラによって制御されるようなこれらのそれぞれの右および左の駆動モータを使用してこれらのそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に順または逆方向のいずれかに（たとえば差動ステアリングまたはその場での回転で）独立して右および左の駆動輪を能動的に回転させるステップを含む。いくつかの実施形態において、磁気クローラは、シャーシに結合された角度測定センサをさらに含み、方法１２００は、コントローラによって制御されるような角度測定センサを使用してシャーシに対する３つの磁気車輪の傾斜（傾斜１０２７のような）のそれぞれの角度を測定するとともに、シャーシに対する後輪の旋回（旋回９３９のような）の角度を測定するステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、方法１２００は、コントローラによって、測定された角度を使用して右および左の駆動輪の駆動を制御することによって磁気クローラを円筒面上の所望の軌道上に維持するステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、所望の軌道は、円筒面の所望の螺旋ピッチを有する螺旋経路である。

いくつかの実施形態において、プローブは超音波試験（ＵＴ）センサ（ＵＴプローブ１５０のような）を含み、方法１２００は、コントローラによって制御されるようなＵＴセンサを使用して円筒面の厚さを非破壊的に測定するステップと、コントローラによって、螺旋軌道に沿って右および左の駆動輪の駆動を制御しながら表面厚さを測定するようにＵＴセンサを制御することによって円筒面全体にわたって表面厚さの二次元マッピングを実行するステップと、をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法１２００は、コントローラによって、測定された角度および磁気クローラの形状を使用して円筒面に対する磁気クローラの姿勢を推定するステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、方法１２００は、後部関節ジョイントによって、後部旋回回転軸を中心とする３６０°の回転を後輪に提供するステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、円筒面は炭素鋼パイプまたは容器（貯蔵タンクのような）の一部である。

本明細書に記載される方法は、有形の（たとえば、非一時的な）記憶媒体上の機械可読形式のソフトウェアまたはファームウェアによって部分的に実行することができる。たとえば、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムがコンピュータまたは適切なハードウェアデバイス（たとえば、ＦＰＧＡ）上で実行されるとき、そしてコンピュータプログラムをコンピュータ可読媒体上に具現化することができる場合、本明細書に記載される方法のいずれかのステップのいくつかを実行するように適合されたコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラムの形態とすることができる。有形の記憶媒体の例は、ディスク、サムドライブ、フラッシュメモリなどのようなコンピュータ可読媒体を有するコンピュータ記憶装置を含み、伝播信号を含まない。伝播信号は有形の記憶媒体に存在し得るが、伝播信号自体は有形の記憶媒体の例ではない。ソフトウェアは、方法ステップを任意の適切な順序で、または同時に実行することができるように、並列プロセッサまたは直列プロセッサ上での実行に適し得る。

図面における類似または同様の数字はいくつかの図を通して類似または同様の要素を表し、図を参照して説明および図示されたすべての構成要素またはステップがすべての実施形態または構成に要求されるわけではないことがさらに理解されるべきである。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示を限定するように意図されていない。本明細書で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数形も含むように意図されている。さらに、本明細書で使用されるとき、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」および／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」という用語は、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらの群の存在または追加を排除するものではないこともさらに理解されるであろう。

配向の用語は本明細書では単に慣例および参照の目的で使用されており、限定するものとして解釈されるべきではない。しかしながら、これらの用語は見る人を基準に使用され得ることが認識される。したがって、いかなる限定も暗示されず、また推測されるべきでない。加えて、序数（たとえば、第１の、第２の、第３の）の使用は区別するためであり、数を数えるためではない。たとえば、「第３の」の使用は、対応する「第１の」または「第２の」があることを暗示するものではない。また、本明細書で使用される表現および用語は説明を目的とするものであり、限定するものと見なされるべきではない。本明細書における「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含有する）」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ（伴う）」およびこれらの変形の使用は、これらの後に列挙される項目およびその均等物ならびに追加の項目を包含することを意味する。

上述の主題は例示によって提供されており、限定として解釈されるべきではない。図示および説明された例の実施形態および適用例に従うことなく、そして次の特許請求の範囲における一連の規定によって、およびこれらの規定と同等である構造および機能またはステップによって定義される、本開示によって包含される本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される主題に対してさまざまな修正および変更を行うことができる。

１００ 磁気クローラ
１１０ クローラシャーシ
１２０ 前部駆動輪
１３０ 後部キャスタ輪
１５０ ＵＴプローブ
１６０ コントローラ
２００ 磁気クローラ
２１０ クローラシャーシ
２２０ 前部駆動輪
２２２ 駆動モータ
２２４ 関節式ホイールホルダ
２３０ 後部キャスタ輪
２３４ 内側ホイールホルダ
２３６ 外側ホイールホルダ
２４０ 回転軸
２４２ 前部傾斜回転軸
２４４ 後部傾斜回転軸
２４６ 旋回軸
２０ 平面
４０ 曲面
３００ 磁気クローラ
３１０ クローラシャーシ
３２０ 駆動輪
３３０ 後輪
４００ 磁気クローラ
４１０ クローラシャーシ
４２０ 前部駆動輪
４３０ 後部キャスタ輪
５００ 磁気クローラ
５１０ クローラシャーシ
５３０ 後輪
６００ 磁気クローラ
６１０ シャーシ
６３０ 後輪
７００ 磁気クローラ
７２０ 駆動輪
７３０ 後輪
８００ 磁気クローラ
８２０ 駆動輪
８３０ 後輪
８３１ 接触点
８３３ 接触線
９００ 磁気クローラ
９１０ クローラシャーシ
９３０ 後輪
９３９ 旋回
１０００ 磁気クローラ
１０１０ クローラシャーシ
１０２０ 駆動輪
１０２４ 車輪ホルダ
１０２７ 傾斜
１０３０ 後輪
１１００ 磁気クローラ
１１３０ 後輪
１１３５ 回転角度

Claims (20)

1. 強磁性円筒面上を移動してこれを検査するように構成された磁気クローラであって、前記磁気クローラは、
   シャーシと、
   前記シャーシに結合され、前記磁気クローラを制御するように構成されたコントローラと、
   前記シャーシに結合され、前記コントローラの制御下で前記強磁性円筒面を検査するように構成されたプローブと、
   前記シャーシに結合され、前記円筒面に接線方向に接触して磁気的に付着するように構成された３つのみの関節式磁気車輪であって、
   右および左の関節ジョイントによって前記シャーシにそれぞれ結合され、前記コントローラの制御下でそれぞれの右および左の駆動モータを使用してそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に独立して能動的に回転することによって前記磁気クローラを前記円筒面上で所望の方向に駆動するように構成された右および左の駆動輪と、
   後部関節ジョイントによって前記シャーシに結合され、前記右および左の駆動輪の前記能動的回転に応答して後部駆動回転軸を中心に受動的に回転するように構成された後輪と、
   を含む、３つのみの関節式磁気車輪と、
   を含み、
   前記右および左の関節ジョイントはそれぞれ、前記右および左の駆動輪を前記シャーシに対して傾斜させて前記円筒面の湾曲との前記接線接触を維持するため、それぞれの右および左の傾斜回転軸を中心とする前記シャーシに対する前記右および左の駆動輪の単一自由度の回転を提供し、
   前記後部関節ジョイントは、後部傾斜回転軸および前記後部傾斜回転軸に垂直な旋回回転軸を中心とする前記シャーシに対する前記後輪の２自由度の回転を提供し、前記後部傾斜回転軸は、前記後輪を前記シャーシに対して傾斜させて前記円筒面の湾曲との前記接線接触を維持するものであり、前記旋回回転軸は、前記磁気クローラの前記駆動に応答して前記後輪を前記シャーシに対して前記所望の方向に旋回させるものである、
   磁気クローラ。
2. 前記右および左の駆動輪は、前記コントローラの制御下でこれらのそれぞれの右および左の駆動モータを使用してこれらのそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に順または逆方向のいずれかに独立して能動的に回転するようにさらに構成されている、請求項１に記載の磁気クローラ。
3. 前記シャーシに結合され、前記コントローラの制御下で、前記シャーシに対する前記３つの磁気車輪の前記傾斜のそれぞれの角度を測定するように、および前記シャーシに対する前記後輪の前記旋回の角度を測定するように構成された角度測定センサをさらに含む、請求項１に記載の磁気クローラ。
4. 前記コントローラは、前記測定された角度を使用して前記右および左の駆動輪の駆動を制御することによって前記磁気クローラを前記円筒面上の所望の軌道上に維持するようにさらに構成されている、請求項３に記載の磁気クローラ。
5. 前記所望の軌道は、前記円筒面の所望の螺旋ピッチを有する螺旋経路である、請求項４に記載の磁気クローラ。
6. 前記プローブは、前記コントローラの制御下で前記円筒面の厚さを非破壊的に測定するように構成された超音波試験（ＵＴ）センサを含み、前記コントローラは、前記螺旋経路に沿って前記右および左の駆動輪の駆動を制御しながら前記表面厚さを測定するように前記ＵＴセンサを制御することによって前記円筒面全体にわたって前記表面厚さの二次元マッピングを実行するようにさらに構成されている、請求項５に記載の磁気クローラ。
7. 前記コントローラは、前記測定された角度および前記磁気クローラの形状を使用して前記円筒面に対する前記磁気クローラの姿勢を推定するようにさらに構成されている、請求項３に記載の磁気クローラ。
8. 前記後部関節ジョイントは、前記後部旋回回転軸を中心とする３６０°の回転を前記後輪に提供するように構成されている、請求項１に記載の磁気クローラ。
9. 前記プローブは、前記コントローラの制御下で前記円筒面の厚さを非破壊的に測定するように構成された超音波試験（ＵＴ）センサを含む、請求項１に記載の磁気クローラ。
10. 前記円筒面は炭素鋼パイプまたは容器の一部である、請求項１に記載の磁気クローラ。
11. シャーシと、前記シャーシに結合されたコントローラと、前記シャーシに結合されたプローブと、前記シャーシに結合された３つのみの関節式磁気車輪であって、右および左の関節ジョイントによって前記シャーシにそれぞれ結合された右および左の駆動輪と、後部関節ジョイントによって前記シャーシに結合された後輪と、を含む、３つのみの関節式磁気車輪と、を含む磁気クローラを使用して強磁性円筒面上を移動してこれを検査する自動化された方法であって、
    前記コントローラによって制御されるような前記プローブによって前記強磁性円筒面を検査するステップと、
    前記３つの関節式磁気車輪によって前記円筒面に接線方向に接触して磁気的に付着するステップと、
    前記コントローラによって制御されるようなそれぞれの右および左の駆動モータを使用してそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に独立して前記右および左の駆動輪を能動的に回転させることによって前記磁気クローラを前記円筒面上で所望の方向に駆動するステップと、
    前記右および左の駆動輪の前記能動的回転に応答して後部駆動回転軸を中心に前記後輪を受動的に回転させるステップと、
    前記それぞれの右および左の関節ジョイントを使用して前記円筒面の湾曲とのこれらの接線接触を維持しながら前記右および左の駆動輪を前記シャーシに対して傾斜させてそれぞれの右および左の傾斜回転軸を中心とする前記シャーシに対する前記右および左の駆動輪の単一自由度の回転をそれぞれ提供するステップと、
    前記円筒面の湾曲との前記接線接触を維持しながら前記後輪を前記シャーシに対して傾斜させるとともに前記後部関節ジョイントを使用して前記磁気クローラの前記駆動に応答して前記後輪を前記シャーシに対して前記所望の方向に旋回させて後部傾斜回転軸および前記後部傾斜回転軸に垂直な旋回回転軸を中心とする前記シャーシに対する前記後輪の２自由度の回転を提供するステップと、
    を含む、自動化された方法。
12. 前記右および左の駆動輪を能動的に回転させるステップは、前記コントローラによって制御されるようなこれらのそれぞれの右および左の駆動モータを使用してこれらのそれぞれの右および左の駆動回転軸を中心に順または逆方向のいずれかに独立して前記右および左の駆動輪を能動的に回転させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記磁気クローラは、前記シャーシに結合された角度測定センサをさらに含み、前記方法は、前記コントローラによって制御されるような前記角度測定センサを使用して前記シャーシに対する前記３つの磁気車輪の前記傾斜のそれぞれの角度を測定するとともに、前記シャーシに対する前記後輪の前記旋回の角度を測定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記コントローラによって、前記測定された角度を使用して前記右および左の駆動輪の前記駆動を制御することによって前記磁気クローラを前記円筒面上の所望の軌道上に維持するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記所望の軌道は、前記円筒面の所望の螺旋ピッチを有する螺旋経路である、請求項１４に記載の方法。
16. 前記プローブは超音波試験（ＵＴ）センサを含み、前記方法は、前記コントローラによって制御されるような前記ＵＴセンサを使用して前記円筒面の厚さを非破壊的に測定するステップと、前記コントローラによって、前記螺旋経路に沿って前記右および左の駆動輪の駆動を制御しながら前記表面厚さを測定するように前記ＵＴセンサを制御することによって前記円筒面全体にわたって前記表面厚さの二次元マッピングを実行するステップと、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記コントローラによって、前記測定された角度および前記磁気クローラの形状を使用して前記円筒面に対する前記磁気クローラの姿勢を推定するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記後部関節ジョイントによって、前記後部旋回回転軸を中心とする３６０°の回転を前記後輪に提供するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記プローブは超音波試験（ＵＴ）センサを含み、前記方法は、前記コントローラによって制御されるような前記ＵＴセンサを使用して前記円筒面の厚さを非破壊的に測定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
20. 前記円筒面は炭素鋼パイプまたは容器の一部である、請求項１１に記載の方法。

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