JP7370957B2

JP7370957B2 - 現場ギャップ検査ロボットシステムおよび方法

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Publication number: JP7370957B2
Application number: JP2020502432A
Authority: JP
Inventors: アキン、セリム; ベツィンガー、トーマス、ジェームス; シルバ、エアトン、ローザダ; イチリ、セラミ、ハイダー; マークマン、クリストファー、ポール; デベネスト、パウロ、シーザー; グァルネリ、マイケル; 茂男広瀬
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2023-10-30
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: US20190022849A1; EP3655206A4; EP3655206A1; US10434641B2; JP2020528011A; WO2019018188A1

Description

本開示は、機械の検査に関し、より具体的には、発電機、電動機、またはターボ発電機を含むターボ機械のエアギャップなどの環状ギャップ空間に挿入されたロボットを使用する検査に関する。

発電機、電動機、またはターボ機械の視覚的、機械的、および／または電気的な検査および試験を、定期的に実行しなければならない。例えば、発電機が、固定子のくさびの緩み、目に見える表面の異常、電磁石コアの欠陥、などについて、現場で定期的に検査および試験される場合がある。発電機／固定子の検査および試験の手順において、固定子を完全に分解し、固定子から発電機の回転子を取り出さなければ、ユニットについて検査または試験を実行できない場合がある。分解および回転子の取り出しのコスト、このプロセスに要する時間、および回転子の取り出しの危険が、このような検査の頻度に影響しかねない。

発電機の現場での検査は、ポール、トロリー、スコープ、および回転子回転技術を使用して実施されている。これらの手順では、完全なやり方、タイムリーなやり方、または安全なやり方で検査タスクを実行できない可能性がある。

鉄心と保持リングとの間の半径方向のエアギャップを通って挿入することができるロボットクローラを使用することで、回転子および固定子コアの現場での検査が可能になる。クローラを、折り畳まれた状態でギャップに挿入し、ばね復帰式空気圧ラムによってエアギャップの幅まで広げることができる。クローラは、技術者による遠隔制御が可能であってよく、クローラが選択された位置へと駆動されるときにエアギャップ内で発電機の回転子および固定子の検査を実行するためのビデオカメラおよび他の検査ツールを提供する。クローラを、技術者が、ナビゲーションおよび視覚検査の両方のためにビデオを使用してエアギャップにおいて操縦することができる。

米国特許出願公開第２００８－００８７１１２号明細書

本開示の第１の態様は、現場ギャップ調査のためのシステムを提供する。ロボットクローラが、複数の多方向牽引モジュールと、多方向牽引モジュールに接続された拡大可能な本体と、複数の多方向牽引モジュールによって位置決めされる複数のセンサモジュールとを有する。制御システムが、ロボットクローラと通信する。制御システムは、機械の環状ギャップ内の検査経路を移動するようにロボットクローラへと制御信号をもたらす。検査経路の移動は、複数のセンサモジュールを使用して環状ギャップを検査するための複数の多方向牽引モジュールの軸方向移動および半径方向移動を含む。

本開示の第２の態様は、現場ギャップ調査のための方法を提供する。ロボットクローラが、機械の環状ギャップに挿入される。ロボットクローラの拡大可能な本体が、ロボットクローラ上の複数の多方向牽引モジュールが環状ギャップ内の対向する表面に係合するように拡大される。ロボットクローラは、軸方向移動および半径方向移動を使用して環状ギャップ内の検査経路を移動する。ロボットクローラ上の複数のセンサモジュールを使用して、検査経路に沿って複数の検査試験が実行される。

本開示の第３の態様は、現場ギャップ調査のためのロボット制御システムを提供する。クローラ構成モジュールが、複数の多方向牽引モジュールと、多方向牽引モジュールに接続された拡大可能な本体と、複数のセンサモジュールとを有するロボットクローラのための動作指示をもたらす。少なくとも１つの検査経路定義が、機械の環状ギャップにおける検査経路に相互に関係する。機械は、発電機、電動機、またはターボ機械から選択される。自律ナビゲーションモジュールが、複数のセンサモジュールを使用して環状ギャップを検査するために複数の多方向牽引モジュールの軸方向移動および半径方向移動を使用して検査経路を移動するようにロボットクローラのための制御信号をもたらすべくロボットクローラと通信する。

本開示の例示的な態様は、本明細書に記載の課題および／または論じられていない他の課題を解決するように構成される。

本開示のこれらの特徴および他の特徴が、本開示の種々の態様の以下の詳細な説明を、本開示の種々の実施形態を示す添付の図面と併せて検討することで、より容易に理解されるであろう。

本開示の種々の実施形態による現場ギャップ調査のための典型的なシステムの図を示している。機械のギャップへのロボットクローラの挿入の側面断面図を示している。機械の環状ギャップ内の拡大後のロボットクローラの側面断面図を示している。機械の環状ギャップ内の拡大後のロボットクローラの斜視切断図を示している。本開示のさまざまな実施形態による機械の環状ギャップにおけるロボットクローラの典型的な検査経路を示している。本開示のさまざまな実施形態による機械の環状ギャップにおけるロボットクローラの典型的な検査経路を示している。本開示のさまざまな実施形態による拡大状態のロボットクローラの斜視図を示している。折り畳まれた状態の図６のロボットクローラの上面図を示している。折り畳まれた状態の図６のロボットクローラの端面図を示している。本開示のさまざまな実施形態による多方向牽引モジュールの斜視図を示している。本開示のさまざまな実施形態によるフラットモードの牽引アセンブリの側面断面図を示している。クリアランスモードの図１０の牽引アセンブリの側面断面図を示している。図１０および図１１の牽引アセンブリの位置ロックの側面断面図を示している。本開示のさまざまな実施形態による拡大リンクの側面断面図を示している。典型的な視覚検査およびナビゲーションの視野を有するロボットクローラの側面図を示している。典型的なナビゲーションセンサモジュールの上面斜視図を示している。典型的な視覚検査センサモジュールの底面斜視図を示している。図１６の典型的な視覚検査センサモジュールの上面斜視図を示している。典型的なくさび緩み試験センサモジュールの上面斜視図を示している。典型的な電磁不完全性検出試験センサモジュールの上面斜視図を示している。典型的な端部領域視覚検査センサモジュールの上面斜視図を示している。図２０の端部領域視覚検査センサモジュールのコネクタアセンブリの拡大上面斜視図を示している。機械の環状ギャップにおける端部領域視覚検査センサモジュールの典型的な展開の側面切断図を示している。典型的な一連の積み重ねられたモジュールの上面斜視図を示している。

本開示の図面が、必ずしも比例尺でないことに注意すべきである。図面は本開示の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって図面を本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面において、図面間で類似する番号は、類似する要素を表す。

以下の説明においては、説明の一部を成す添付の図面を参照し、図面には、本教示が実施され得る特定の典型的な実施形態が、例として示されている。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施できるように充分に詳細に記載されており、本教示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用してもよく、変更が行われてもよいことを、理解すべきである。したがって、以下の説明は、単なる例示にすぎない。

或る要素または層が別の要素または層に対して「上にある」、「係合する」、「離れる」、「接続される」、または「結合する」と称される場合、それは、別の要素に対して直接的に上にあり、係合し、接続され、あるいは結合しても、介在の要素または層が存在してもよい。対照的に、或る要素が別の要素または層に対して「直接上にある」、「直接係合する」、「直接接続される」、または「直接結合する」と称される場合には、介在の要素または層は存在しなくてもよい。要素間の関係を説明するために使用される他の語も、同じやり方で解釈されるべきである（例えば、「～の間に」に対する「直接的に～の間に」、「～に隣接」に対する「～に直接隣接」、など）。本明細書において使用されるとき、「および／または」という用語は、そこに列挙された項目のうちの１つ以上からなるあらゆるすべての組み合わせを含む。

図１を参照すると、現場ギャップ調査のための典型的なシステム１００が示されている。システム１００は、ロボットクローラ１１０と、索リール１３０と、制御ユニット１５０とを含むことができる。ロボットクローラ１１０を、機械の自律的または半自律的な検査を実施するために、機械の入口ギャップを通って環状ギャップへと挿入されるように構成することができる。例えば、ロボットクローラ１１０は、折り畳まれた状態または拡大された状態で動作することができる折り畳み式ロボットであってよく、折り畳まれた状態で狭い入口ギャップを通って挿入され、環状ギャップの対向する表面に係合するようにより広いギャップ幅へと拡大されてよい。ロボットクローラ１１０は、図１において拡大状態で示されている。ひとたび環状ギャップに位置すると、ロボットクローラ１１０は、環状ギャップを移動し、１つ以上のセンサモジュールを使用して種々の検査試験を移動の最中に実施することができ、あるいは環状ギャップ内の種々の所望のクローラ位置において実施することができる。ロボットクローラ１１０を、軸方向における前方および後方移動ならびに半径方向における双方向の横移動を含む多方向の移動を行うように構成することができる。いくつかの実施形態においては、ロボットクローラ１１０を、軸方向および半径方向に加えて、軸方向と半径方向との間の任意の方向の双方向移動を含む全方向の移動を行うように構成することができる。例えば、ロボットクローラ１１０を、３６０度の弧の任意の方向に移動し、移動の方向を軸方向と半径方向との間の斜めの複数の方向を含む３６０度の弧の任意の向きに自由に変更できるように構成することができる。いくつかの実施形態において、ロボットクローラ１１０は、ロボットクローラ１１０に接続され、動作時に機械の外へと延びている索１３２を含むことができる。例えば、索１３２は、ロボットクローラ１１０に接続されたケーブルであってよく、ロボットクローラ１１０が自身の動力では環状ギャップから出ることができない場合に、ロボットクローラ１１０の回収を可能にすることができる。いくつかの実施形態において、索１３２は、試験システムまたはロボットの動作をサポートするために、有線通信チャネルおよび／または遠隔電源および／または空気圧または油圧ラインのためのロボットクローラ１１０からの物理的接続を提供することができる。索リール１３０を、環状ギャップにおけるロボットクローラ１１０の動作時に索１３２の張力および／またはたるみを調整するように自動化し、ユーザによる手動での索の位置の管理を必要とすることなくロボットクローラ１１０がさまざまなナビゲーション経路を移動して検査ルーチンを実行することを可能にすることができる。制御ユニット１５０が、ロボットクローラ１１０と通信して、制御信号をロボットクローラ１１０へともたらし、センサ、ナビゲーション、および／または他の動作データをロボットクローラ１１０から受信することができる。いくつかの実施形態においては、制御ユニット１５０を、索１３２に直接または索リール１３０を介して電気的に接続することができ、電気的な接続は、電力チャネルおよび通信チャネルの一方または両方を含むことができる。制御ユニット１５０は、機械の環状ギャップにおける検査の展開時にロボットクローラ１１０を監視し、評価し、補足し、さらには／あるいは制御するためのユーザインターフェースをユーザに提供することができる。

いくつかの実施形態において、ロボットクローラ１１０は、種々の検査タスクに合わせて構成変更が可能であり、個々のモジュールの効率的なメンテナンス、交換、および／またはアップグレードを可能にするモジュール式ロボットである。ロボットクローラ１１０は、さまざまなモジュールを互いに受け止め、位置決めし、さらには接続するための拡大可能な本体１１２などの本体フレームを含むことができる。いくつかの実施形態において、拡大可能な本体１１２は、複数の牽引モジュール１１４、１１６、１１８を収容する。例えば、ロボットクローラ１１０は、３つの牽引モジュール１１４、１１６、１１８、すなわち前方牽引モジュール１１４、中間牽引モジュール１１６、および後方牽引モジュール１１８を含むことができ、前方牽引モジュール１１４および後方牽引モジュール１１８は、環状ギャップの第１の表面に係合するように構成され、中間牽引モジュール１１６は、環状ギャップの対向する第２の表面に係合するように構成される。牽引モジュール１１４、１１６、１１８は、ロボットクローラ１１０を環状ギャップにおける軸方向および半径方向の両方の移動を含む複数の方向に移動させることができる多方向牽引モジュールであってよい。ロボットクローラ１１０は、ナビゲーションおよび／または視覚検査のための視覚センサなどの複数のセンサモジュール１２０、１２２をさらに含むことができる。例えば、センサモジュール１２０、１２２は、センサインターフェースを介して中間牽引モジュール１１６の前側および後ろ側に取り付けられてよく、前向きおよび後ろ向きの両方のナビゲーションカメラ、ならびに環状ギャップの隣接する表面を検査するための１つ以上の上向きのカメラを提供することができる。さらに、ロボットクローラ１１０は、通常は互換の端部コネクタ１３４および固定具１３６、１３８によって索１３２を取り外し可能に受け入れるための１つ以上の索コネクタ１２４、１２６を含むことができる。

いくつかの実施形態において、索リール１３０は、ロボットクローラ１１０の動作時に必要に応じて張力を調整するために索１３２を受け入れ、解放し、巻き取ることができる自動索リールである。例えば、索リール１３０は、サーボモータ１４２および張力管理ロジック１４４を含むことができる。例えば、トルク／電流制御モードで動作するサーボモータ１４２が、索リール１３０に入るときに索１３２の張力の変化を検出することができ、張力管理ロジック１４４が、閉ループ制御のもとで索１３２を巻き取り、あるいは繰り出すためにサーボモータ１４２を使用して許容可能な張力範囲を維持するためのアルゴリズムを提供することができる。いくつかの実施形態において、索１３２は、索リール１３０への固定接続１４６を有することができ、別個のワイヤ１４８が制御ユニット１５０へとつながることができる。例えば、ワイヤ１４８は、ロボットクローラ１１０をつなぎ止めるために望ましい機械的特性を提供することなく、通信および／または電力チャネルを提供することができる。いくつかの実施形態において、索リール１３０は、制御ユニット１５０から索リール１３０の制御信号を受信するためのインターフェースを提供することができる。例えば、制御ユニット１５０は、張力制御またはモータパラメータを調整することが可能であってよく、さらには／あるいは索リール１３０の動作を手動で覆すことが可能であってよい。いくつかの実施形態において、ロボットクローラ１１０は、索によらずに動作し、自身の電力（例えば、バッテリ）を保持し、さらには／あるいは制御ユニット１５０との無線通信を使用してもよい。

いくつかの実施形態において、制御ユニット１５０はコンピューティングシステム１５２を含むことができる。コンピューティングシステム１５２は、ロボットクローラ１１０を動作させるための複数のプログラム制御部およびユーザインターフェースを提供することができる。いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム１５２は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、モバイルデバイス、（汎用のコンピューティング部品およびオペレーティングシステムを使用する）産業用制御システムにおける組み込みシステムなどの汎用コンピューティングデバイスである。いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム１５２は、システム１００の動作を制御するタスクのための特殊なデータ処理システムであってよい。コンピューティングシステム１５２は、バスによって相互接続された少なくとも１つのメモリ１５４、プロセッサ１５６、および入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１５８を含むことができる。さらに、コンピューティングシステム１５２は、ロボットクローラ１１０、索リール１３０、およびネットワークリソースなどの接続されたシステムを含む外部のＩ／Ｏデバイス／リソースおよび／またはストレージシステムとの通信を含むことができる。一般に、プロセッサ１５６は、メモリ１５４および／またはストレージシステムに記憶された検査制御モジュール１６０などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行するとき、プロセッサ１５６は、（Ｉ／Ｏインターフェース１５８を介して）メモリ１５４、ストレージシステム、およびＩ／Ｏデバイスとの間でデータの読み取り／書き込みを行うことができる。バスが、コンピューティングシステム１５２内の構成要素の各々の間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏデバイスは、コンピューティングシステム１５２との対話をユーザにとって可能にする任意のデバイス（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ、など）を備えることができる。コンピューティングシステム１５２は、考えられるハードウェアおよびソフトウェアの種々の組み合わせの代表にすぎない。例えば、プロセッサは、単一のプロセッシングユニットを備えることができ、あるいは、例えばクライアントおよびサーバ上など、１つ以上の場所の１つ以上のプロセッシングユニットに分散していてもよい。同様に、メモリおよび／またはストレージシステムは、１つ以上の物理的位置に存在することができる。メモリおよび／またはストレージシステムは、磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、などを含むさまざまな種類の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム１５２は、有線接続（シリアル、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）、など）または無線接続（８０２．１１、ブルートゥース（登録商標）、など）によってロボットクローラ１１０と通信し、システム１００用のアプリケーションソフトウェアを動作させるラップトップコンピュータである。いくつかの実施形態においては、コンピューティングシステム１５２の機能の一部または全部が、１つ以上のユーザインターフェースおよび／または遠方のデータストレージへの無線通信を備えても、備えなくてもよいが、オンボードの制御モジュールなどの統合されたコンピューティングシステムを使用してロボットクローラ１１０に搭載されてもよい。

いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム１５２は、ロボットクローラ１１０を制御するための１つ以上のアプリケーションプログラム、データソース、および／または機能モジュールを含むことができる。例えば、コンピューティングシステム１５２は、ロボットクローラ１１０へと制御信号をもたらし、ロボットクローラ１１０からデータを受信するために、データソース１６２、１６４、１６６、１６８と協働する検査制御モジュール１６０を含むことができる。検査制御モジュール１６０は、視覚表示モジュール１７０を提供することができる。例えば、ロボットクローラ１１０上のカメラによって収集された視覚データを、１つ以上のビデオフィードのためのグラフィカルユーザインターフェースなどの視覚表示モジュール１７０によって表示することができる。いくつかの実施形態においては、ロボットクローラ１１０からの視覚データを、視覚表示モジュール１７０による使用のための視覚データソース２６４、ならびに／あるいは他のユーザまたはシステムによる使用を含む後の使用のための視覚データの選択的、一時的、および／またはアーカイブ的ストレージに格納することができる。データ表示モジュール１７２は、処理された視覚データならびに得られた計算結果または分析を含む他の試験データの視覚表示を含む表示を提供することができる。例えば、データ表示モジュール１７２は、ロボットクローラ１１０からのセンサおよびナビゲーションデータを使用した１つ以上の試験プロトコルからの試験結果のためのグラフィカルユーザインターフェースを含むことができる。いくつかの実施形態においては、ロボットクローラ１１０からの試験データを、データ表示モジュール１７２による使用のための試験データソース１６６、ならびに／あるいは他のユーザまたはシステムによる使用を含む後の使用のための試験データの選択的、一時的、および／またはアーカイブ的ストレージに格納することができる。データ表示モジュール１７２は、ロボットクローラ１１０によって収集される試験データのリアルタイム表示、ならびに／あるいは試験データソース１６６からの試験データの閲覧、集約、分析、視覚化、選択、および／または報告のための１つ以上の機能を含むことができる。自律ナビゲーションモジュール１７４は、機械の環状ギャップにおけるロボットクローラ１１０の移動のためのプロトコルまたは一連のコマンドをもたらすことができる。いくつかの実施形態において、自律ナビゲーションモジュール１７４は、ユーザが検査経路データソース１６２に格納された複数の検査経路から検査経路を選択することを可能にする。例えば、検査経路を、環状ギャップ内の１つ以上の場所における１つ以上の検査タスクを完了させるためにロボットクローラ１１０が環状ギャップに置いて辿るべき物理的な経路として定義することができる。検査経路は、軸方向および半径方向の距離を定める１つ以上の機械の物理的な概略図またはパラメータに基づくことができる。検査経路は、ナビゲーションのための特定の関心の特徴（例えば、回避すべき表面の特徴）または試験のための特定の関心の特徴（例えば、特定の試験を実行するための場所または対応するクローラ位置）に関するパラメータおよび位置をさらに含むことができる。いくつかの実施形態においては、検査経路を、クローラコマンドのシーケンスに関して格納および定義することができる。自律ナビゲーションモジュール１７４は、ひとたび自律動作が開始されると、ユーザの介入を必要とせずに一連のクローラコマンドを受信および実行するロボットクローラ１１０による自律ナビゲーションを可能することができる。いくつかの実施形態において、自律ナビゲーションモジュール１７４は、ひとたび開始されたならばユーザの介入を必要としない完全に自律的な検査ルーチンを有することができ、あるいは、恐らくはナビゲーション、視覚、または試験データのフィードバックに基づいてユーザによって所望の順序で開始される特定の移動パターン、位置変更、または試験プロトコルなどの複数の検査サブルーチンを含むことができる。手動ナビゲーションモジュール１７６が、ロボットクローラ１１０を操縦し、あるいは他のかたちで制御することを、ユーザにとって可能にすることができる。いくつかの実施形態においては、手動ナビゲーションモジュール１７６を、自動制御を開始させるための初期位置を確立させるために設けることができ、さらには／あるいは手動ナビゲーションモジュール１７６は、問題、例外、または特定の試験プロトコル（さらなるデータ収集を求める初期試験結果など）に応答して自動制御を覆すことをユーザにとって可能にすることができる。いくつかの実施形態において、制御ユニット１５０は、ナビゲーション、センサの展開、およびさまざまな試験プロトコルの実施のために、ジョイスティックおよび他の触覚制御部などのロボットクローラ１１０を手動で制御するための１つ以上のユーザＩ／Ｏインターフェースを含むことができる。検査モジュール１７８は、１つ以上のセンサモジュールを使用するさまざまな検査プロトコルのための複数のルーチンを提供することができる。いくつかの実施形態においては、１つ以上のセンサプロトコルが、検査モジュール１７８による使用のためにセンサプロトコルデータソース１６８に格納される。例えば、視覚検査プロトコルは、キャプチャされた視覚データを機械の位置情報へとマッピングすることを可能にするように、定められたナビゲーション経路に沿ってロボットクローラ１１０上の１つ以上のセンサモジュールからの視覚データを有効にしてキャプチャすることを含むことができる。いくつかの実施形態においては、異なる向きの複数のカメラおよび／または位置決め可能なカメラが、１つ以上のセンサモジュールに存在でき、視覚検査モジュールは、ロボットクローラ１１０およびそのさまざまなカメラの選択的な有効化および位置決めを含むことができる。検査モジュール１７８によって実行される検査プロトコルは、ナビゲーション要素（ナビゲーション経路、自律的な位置決め、および／または手動での位置決め）およびセンサプロトコル（位置の要件、展開、有効化、タイミング／サンプリング、パラメータ、など）の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、検査モジュール１７８は、視覚データソース１６４および試験データソース１６６における視覚データおよび試験データの格納、ならびに／あるいは視覚表示モジュール１７０による視覚データおよびデータ表示モジュール１７２による試験データの表示を定義することができる。クローラ構成モジュール１８０は、モジュールの構成、ならびにロボットクローラ１１０の任意の所与の構成の関連の能力およびプロトコルに関するデータを提供することができる。いくつかの実施形態において、クローラ構成モジュール１８０は、検査プロトコルを所与の試験展開において利用可能なリソースにマッチングさせるうえでユーザを支援するために、クローラの構成を機械の仕様およびセンサのプロトコルにマッピングすることができる。例えば、センサモジュールの所与の構成が、ロボットクローラ１１０の試験能力を定義し、それらのセンサモジュールを利用するための特定の検査プロトコルを推奨することができる。いくつかの実施形態において、クローラ構成モジュール１８０は、センサモジュールおよび関連の機能のライブラリを含み、所望の検査プロトコルに合わせたユーザによるロボットクローラ１１０の構成変更を支援することができる。さらに、クローラ構成モジュール１８０は、ロボットクローラ１１０を制御するために使用することができる一式のクローラコマンド１８４も定めることができる。クローラ協調モジュール１８２は、検査制御モジュール１６０によって２つ以上のロボットクローラ１１０を同時に制御することを可能にすることができる。いくつかの実施形態において、クローラ協調モジュール１８２は、複数のロボットクローラとの制御信号およびデータ信号のための複数の通信チャネルを維持することができる。例えば、クローラ協調モジュール１８２は、複数のロボットクローラの並列管理のために、視覚表示モジュール１７０、データ表示モジュール１７２、自律ナビゲーションモジュール１７４、手動ナビゲーションモジュール１７６、検査モジュール１７８、およびクローラ構成モジュール１８０の複数のインスタンスを管理することができる。いくつかの実施形態において、クローラ協調モジュール１８２は、現在のクローラ位置、ナビゲーション経路、ならびにさまざまな移動およびセンサプロトコルのタイミングを追跡し、環状ギャップにおける衝突または他の干渉を防止する干渉保護を含むことができる。

いくつかの実施形態において、視覚表示モジュール１７０、データ表示モジュール１７２、自律ナビゲーションモジュール１７４、手動ナビゲーションモジュール１７６、および検査モジュール１７８は、それらの機能の同じ態様を完了させるために、ロボットクローラ１１０へと１つ以上のクローラコマンド１８４を発することを含むことができる。次いで、クローラコマンド１８４を、制御ユニット１５０からロボットクローラ１１０へのメッセージまたは制御信号に変換することができる。いくつかの実施形態において、クローラ構成モジュール１８０は、ロボットクローラ１１０の構成に基づいて、他のモジュールにとって利用可能な一式のクローラコマンドを定めることができる。典型的な一式のクローラコマンド１８４が提示されるが、これらが、ロボットクローラ１１０の制御に使用できると考えられるクローラコマンドについて排他的でも網羅的でもなく、牽引モジュール、センサモジュール、および本体フレームの機械学について種々の構成が可能であることを、理解できるであろう。ロボットクローラ１１０は、本体の位置を駆動する１つ以上のモータへの制御信号など、拡大可能な本体１１２を折り畳まれた状態と１つ以上の拡大状態との間で拡大または収縮させるための拡大／収縮コマンド１８６を受信することができる。いくつかの実施形態において、拡大または収縮は、牽引モジュールが平たい姿勢にあるとき（折り畳まれた状態）、または環状ギャップにおいて対向する表面に接触しているとき（拡大状態）のロボットクローラ１１０内のセンサからのフィードバックに基づくことができる。他の実施形態において、拡大または収縮は、時間（例えば、拡大または収縮についてｘ秒にわたってモータを動作させる）または距離（例えば、クローラ幅をｙインチに設定する）に基づくことができる。ロボットクローラ１１０は、（多方向牽引モジュールの場合の牽引モジュールの現在の整列に基づいて）牽引モジュールを前方または後方に駆動する移動コマンド１８８を受信することができる。ロボットクローラ１１０は、牽引モジュールの向きおよび進行方向を変更するための方向転換コマンド１９０を受信することができる。例えば、方向転換コマンド１９０により、多方向牽引モジュールを９０度回転させ、軸方向の向きおよび進行方向から半径方向の向きおよび進行方向に変化させることができる。いくつかの実施形態において、方向転換コマンド１９０は、９０度よりも大きい向きの変更、または９０度よりも小さい向きの変更を含むことができ、方向または牽引モジュールを確認し、方向を制御ユニット１５０に伝えるためのフィードバック信号を含むことができる。ロボットクローラ１１０は、種々の牽引モードのための牽引モジュールの構成の変更を駆動するための牽引モードコマンド１９２を受信することができる。例えば、牽引モジュールは、ロボットの挿入ならびに／あるいは低プロファイルおよび滑らかな表面移動のためのフラットモードと、ロボットクローラ１１０の本体と移動中の表面との間にすき間をもたらし、さらには／あるいは障害物または不整な表面を横切るためのクリアランスモードとを含むことができる。牽引モードコマンド１９２は、フラットモードからクリアランスモードへの変更またはクリアランスモードからフラットモードへの変更のための制御信号を含むことができる。ロボットクローラ１１０は、展開および／または位置決め機能を含むセンサモジュールのための位置センサコマンド１９４を受信することができる。例えば、いくつかのセンサモジュールは、データ収集の前、最中、または後にセンサモジュールの１つ以上の要素を延ばし、上昇させ、下降させ、回転させ、あるいは他のやり方で位置決めするための電気機械的特徴を含むことができる。位置センサコマンド１９４は、センサをデータ収集用に位置させるべくロボットクローラ１１０から延ばし、もしくは他のやり方で位置変更し、あるいはデータ収集の最中に変化するクローラの位置にかかわらずにセンサを（例えば、回転によって）移動させるために、モータを動作させる制御信号を含むことができる。ロボットクローラ１１０は、センサモジュールに存在するいずれかのモダリティを使用してセンサモジュールによるデータ収集を開始するためのデータ取得コマンド１９６を受信することができる。データ取得コマンド１９６は、視覚センサのカメラからのビデオフィードなどの連続データ収集モードにおける開始または停止信号をもたらすことができ、あるいは機械的なくさびの緩みの試験などのより不連続なセンサ試験における特定の試験シーケンスをもたらすことができる。いくつかのロボットクローラおよび制御ユニットが、複数のコマンドを並列に、重なり合うシーケンスまたはシリアルコマンドシリーズとして通信および管理可能であってよいことを、理解できるであろう。クローラ協調モジュール１８２により、制御ユニット１５０は、並列に複数のロボットクローラへとコマンドを発し、該複数のロボットクローラからデータを取得することができる。

図２を参照すると、機械２２０へと挿入される図１のロボットクローラ１１０などのロボットクローラ２１０を有する現場ギャップ調査システム２００が示されている。機械２２０は、入口ギャップ２２２を介してアクセス可能な環状ギャップ２２０を有する任意の機械であってよく、より具体的には、発電機、電動機、またはターボ機械のさまざまな機械の構成であってよい。例えば、発電機において、鉄心と保持リングとの間の半径方向のエアギャップを通って挿入し、その場で回転子および固定子鉄心を検査することができる。環状ギャップ２２０は、円柱形の中央部材２２６と、おおむね相補的な湾曲を有する周囲の円筒形部材２２４との間に定められてよい。いくつかの実施形態において、環状ギャップ２２０は、おおむね固定子の内径から回転子の外径を引いたものを２で除算することによって定められるエアギャップであってよい。環状ギャップ２２０は、円柱形の中央部材２２６の第１の端部から第２の端部までの軸方向長さと、円柱形の中央部材２２６の外周を巡って半径方向に測定される円周とを有する。環状ギャップ２２０は、円柱形の中央部材２２６の外面２３６から周囲の円筒形部材２２４の最も近い対向面（内面２３４）まで測定される環状ギャップ幅２２８を有する。いくつかの実施形態において、入口ギャップ２２２は、円柱形の中央部材２２６の端部におけるエアギャップであってよく、環状ギャップ幅２２８と同じ入口幅を有することができる。他の実施形態において、入口ギャップ２２２は、入口ギャップ２２２をさらに制約し、環状ギャップ幅２２８よりも小さい入口ギャップ幅２３２を定める保持部材２３０などの追加の特徴を含むことができる。いくつかの実施形態においては、冷却空気の流れを導くために使用される入口バッフルなどの追加の特徴または障害物が、環状ギャップ幅２２８を減少させる場合がある。

図２において、ロボットクローラ２１０は、牽引モジュールを単一の平面内に整列させた折り畳まれた状態にある。ロボットクローラ２１０は、挿入前の入口ギャップ２２２の外側および挿入後の環状ギャップ２２０の内部に示されている。ロボットクローラ２１０は、折り畳まれたクローラ幅２１２を定めることができる。折り畳まれたクローラ幅２１２は、入口ギャップ幅２３２および環状ギャップ幅２２８の両方よりも小さくてよい。折り畳まれた状態において、ロボットクローラ２１０は、環状ギャップ２２０の内部において円柱形の中央部材２２６の外面２３６にだけ係合する。

図３および図４が、環状ギャップ２２０内で拡大状態にあるロボットクローラ２１０の２つの図を示している。ロボットクローラ２１０は、拡大状態にあるとき、対向する表面２３４、２３６に係合することができる。拡大状態において、ロボットクローラ２１０は、拡大クローラ幅２１４を定めることができる。拡大クローラ幅２１４は、折り畳まれたクローラ幅２１２および入口ギャップ幅２３２より大きくてよく、対向する表面２３４、２３６との面接触を維持できるように環状ギャップ幅２２８に等しくてよい。いくつかの実施形態において、ロボットクローラ２１０は、拡大可能な本体２４６に取り付けられた複数の牽引モジュール２４０、２４２、２４４を備える。牽引モジュール２４０、２４４は、円柱形の中央部材２２６の外面２３６のみに係合でき、牽引モジュール２４２は、周囲の円筒形部材２２４の内面２３４のみに係合できる。いくつかの実施形態においては、牽引モジュール２４０、２４２、２４４の構成を逆にすることができ、牽引モジュール２４０、２４４が、周囲の円筒形部材２２４の内面２３４のみに係合でき、牽引モジュール２４２が、円柱形の中央部材２２６の外面２３６のみに係合できる。牽引モジュール２４０、２４２、２４４は、対向する表面２３４、２３６との移動する面接触に基づいてロボットクローラ２１０を、環状ギャップ２２０を通って移動させるために、ホイール、ボール、またはトラックを含むローラを含むことができる。牽引モジュール２４０、２４２、２４４は、環状ギャップ２２０を通って所望のナビゲーション経路にてロボットクローラ２１０を移動させることができる。

図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、ロボットクローラ５１０の別の実施形態が環状ギャップ５２０内に示されており、線５３０、５３２が、環状ギャップ５２０を検査するための典型的なナビゲーション経路を示している。ロボットクローラ５１０は、機械５０２の入口端部５２４に隣接する入口ギャップ５２２のすぐ内側のクローラ出発位置に拡大状態で示されている。線５３０に従って、ロボットクローラ５１０は、入口端部５２４から閉じた端部５２８まで環状ギャップ５２０のギャップ長５２６に沿って軸方向に前方へと移動する。いくつかの実施形態において、ロボットクローラ５１０は、環状ギャップ５２０の移動可能なギャップ長５２６の端部を表す段差または他の障害物に到達する可能性がある。例えば、閉じた端部５２８が、保持リングまたは他の特徴によって形成された段差を含むことができ、機械の囲まれた端部領域へと別のエアギャップを含むことができる。ロボットクローラ５１０は、進行方向を軸方向から半径方向へと変えることを可能にする多方向牽引モジュールを含むことができる。線５３０は、環状ギャップ５２０の円周に沿ったいくつかの半径方向の行程を示している。半径方向の行程の長さは、ロボットクローラ５１０上のセンサモジュールを使用した所望の試験プロトコルをサポートするように、センサの範囲／エリア（または、視覚センサの視野）、試験場所、所望の試験範囲またはサンプリング、ならびに／あるいはナビゲーション経路に含まれる特定の機械の特徴に関連するさまざまな因子に依存し得る。新たな半径方向位置が達成された後に、線５３０は、ギャップ長５２６に沿った軸方向逆向きの戻り経路を示す。ロボットクローラ５１０は、移動方向を再び軸方向に変え、環状ギャップ５２０の長さを反対の方向に移動することができる。いくつかの実施形態において、ロボットクローラ５１０は、入口ギャップ５２２に関連し、環状ギャップ５２０の移動可能なギャップ長５２６の端部を表す段差または他の障害物に到達する可能性がある。ロボットクローラ５１０は、再び半径方向の移動のために進行方向を変え、別の半径方向の行程を行うことができる。ロボットクローラ５１０は、選択されたセンサモジュールおよび検査プロトコルで検査される環状ギャップ５２０の領域について、円周に沿った種々の半径方向位置においてこれらの軸方向の経路を進むことができる。いくつかの実施形態において、ロボットクローラ５１０は、半径方向の位置においてギャップ長２３６を横断し、環状ギャップ５２０の表面の完全な視覚検査をもたらすために、環状ギャップ５２０の全周を巡って重なり合う視覚検査範囲をもたらすことができる。以下の線５３２が、代案の検査経路を示しており、複数の検査経路を多方向および全方向の移動によって可能にできることを実証するために提示されている。線５３２により、ロボットクローラ５１０は、軸方向移動、半径方向移動、および軸方向と半径方向との間の中間的な方向に沿った移動を含む検査経路に沿って移動する。より複雑かつ繰り返しの少ない検査経路を、特定のエリアまたは特徴の検査ならびに既知の障害物の回避に使用することができる。

図６～図８を参照すると、ロボットクローラ６００のさらなる実施形態が、いくつかの図にて示されており、図６の拡大状態ならびに図７および図８の折り畳まれた状態を含む。いくつかの実施形態において、ロボットクローラ６００は、取り外し可能なモジュールを収容するための複数のフレーム６１２、６１４、６１６を含む拡大可能な本体６１０を有するモジュール式ロボットである。取り外し可能なモジュールは、ギャップ内の表面に沿ってロボットクローラ６００を移動させるためのホイール、トラック、またはボールなどのローラ、あるいは他の形態の移動手段を提供する牽引モジュール６６０、６６２、６６４を含むことができる。さらに、ロボットクローラ６００は、ナビゲーションセンサ、視覚検査センサ、構造試験センサ、または電気試験センサなどの複数のセンサモジュールを、ロボットクローラ６００とセンサモジュールとの間の機械的および／または電気的／通信／制御を提供するセンサインターフェースを使用して、収容することができる。例えば、１つ以上のモジュールフレームが、センサインターフェースを含むことができ、さらには／あるいは牽引モジュールまたは他のセンサモジュールが、単一のフレームから複数のモジュールを鎖状につなげるためのセンサインターフェースを含むことができる。複数のセンサインターフェースを、種々のセンサのためのさまざまな動作位置を提供するために、ロボットクローラ６００上のいくつかの位置に設けることができる。例えば、牽引モジュール６６０、６６２、６６４の各々が、１つ以上のセンサインターフェースおよび関連のセンサ位置を含むことができる。いくつかの実施形態においては、センサインターフェースの複数の構成が存在できる。例えば、牽引モジュール６６０、６６２、６６４への取り付けのためのセンサインターフェースが、シリアルセンサインターフェース間のセンサインターフェースとは違ってもよい。索コネクタモジュール６０２など、他の機能のための他のモジュールも設けることができる。

いくつかの実施形態において、拡大可能な本体６１０は、おおむね長方形のベースフレームを含み、この長方形の長辺の横部材６１８、６２０を、この長方形の短辺をもたらす前部フレーム６１２および後部フレーム６１６に接続して備えている。横部材６１８、６２０は、それぞれの末端の付近にフレームアタッチメント６２２、６２４、６２６、６２８を含むことができる。フレームアタッチメント６２２、６２４を、前部フレーム６１２に接続でき、フレームアタッチメント６２６、６２８を、後部フレーム６１６に接続することができる。いくつかの実施形態においては、中央フレーム６１４を、拡大状態における拡大可能な本体６１０の幅を広げるために、前部フレーム６１２および後部フレーム６１６の平面から変位するように構成することができる。中央フレーム６１４を、長方形のベースフレームに接続された延長リンク部材６３０、６３２に取り付けることができる。例えば、延長リンク部材６３０、６３２は、前部フレーム６１２および後部フレーム６１６あるいは横部材６１８、６２０のそれぞれの末端の付近との枢支アタッチメント６３４、６３６、６３８、６４０を含むことができる。延長リンク部材６３０、６３２は、中央フレーム６１４への枢支アタッチメント６５０、６５２を有する第１のリンク６４２、６４４および第２のリンク６４６、６４８を備えた関節リンク部材であってよい。枢支アタッチメント６５０、６５２は、延長リンク部材６３０、６３２の関節ジョイントとして機能し、中央フレーム６１４を長方形のベースフレームの平面に対して垂直に移動させることができる。拡大可能な本体６１０は、中央フレーム６１４を動かすためのモータまたは他のアクチュエータを含むことができる。例えば、横部材６１８、６２０は、前部フレーム６１２を後部フレーム６１６に対して移動させ、横部材６１８、６２０の長さおよび前部フレーム６１２と後部フレーム６１６との間の距離を変化させるための線形アクチュエータ６５４、６５６を含むことができる。横部材６１８、６２０が完全に伸長した位置にあるとき、前部フレーム６１２、中央フレーム６１４、および後部フレーム６１６は、同じ平面内に位置でき、拡大可能な本体６１０は最も狭い状態または折り畳まれた状態にある。横部材６１８、６２０が線形アクチュエータ６５４、６５６によって短縮され、後部フレーム６１６が前部フレーム６１２に向かって移動するにつれて、延長リンク部材６３０、６３２が枢支アタッチメント６５０、６５２において関節運動し、第１のリンク６４２、６４４、第２のリンク６４６、６４８、および横部材６１８、６２０が二等辺三角形を形成し、中央フレーム６１４が前部フレーム６１２と後部フレーム６１６との間の移動方向に垂直な方向に移動する。レバーアーム、シザージャッキ、伸縮部材、または他の変位機構に取り付けられた１つ以上のフレームなど、拡大可能な本体の他の構成も可能である。いくつかの実施形態において、拡大可能な本体６１０は、不整なギャップ空間における移動を支援するために、前部フレーム６１２および後部フレーム６１６と中央フレーム６１４との間にショックアブソーバを備えてもよい。例えば、延長リンク部材６３０、６３２が、対向するギャップ表面における牽引を支援し、何らかの障害物および／またはギャップ間隔の変化を補償するために、内部スプリングを有する伸縮リンクを備えてもよい。いくつかの実施形態においては、横部材６１８、６２０が、電力の喪失または線形アクチュエータ６５４、６５６の制御を妨げる他の故障の場合に横部材６１８、６２０を手動で切り離すための緊急リリース６２７、６２９を含むことができる。例えば、フレームアタッチメント６２６、６２８が、横部材６１８、６２０をフレームアタッチメント６２６、６２８に取り付ける機械的な固定具を備えることができ、これらの機械的な固定具が、機械的な固定具を解放することによって横部材６１８、６２０を切り離すことで拡大可能な本体６１０を折り畳まれた状態へと畳むことをユーザにとって可能にすることにより、緊急リリース６２７、６２９として機能することができる。いくつかの実施形態において、緊急リリース６２７、６２９は、拡大可能な本体６１０を畳むために取り外すことができるフレームアタッチメント６２６、６２８を通って横部材６１８、６２０へと到るねじ、ボルト、またはピンであってよい。いくつかの実施形態において、拡大可能な本体６１０は、図８において最も良く見られるように、フレーム６１２、６１４、６１６および横部材６１８、６２０の構成に基づく弧である横形状を有する。拡大可能な本体６１０の弧を、ロボットクローラ６００を動作させるべき環状ギャップの湾曲を補足するように構成することができる。例えば、弧または湾曲は、環状ギャップを定める円柱形の中央部材の外面または周囲の円筒形部材の内面の弧と同様であってよい。

いくつかの実施形態において、フレーム６１２、６１４、６１６の各々は、牽引モジュール６６０、６６２、６６４を受け入れ、位置決めし、保持するように構成される。例えば、牽引モジュール６６０、６６２、６６４の各々が、フレーム６１２、６１４、６１６に取り外し可能に取り付けられる固定外側フレーム６６６、６６８、６７０を備えた多方向牽引モジュールであってよい。牽引モジュール６６０、６６２、６６４は、ローラ６７８、６８０、６８２の向きおよび移動の方向の変更をロボットクローラ６００にとって可能にする回転内側フレーム６７２、６７４、６７６を含むことができる。牽引モジュール６６０、６６２、６６４の各々は、センサモジュールまたは他の機能モジュールを直接または直列に取り付けるために使用することができる１つ以上のインターフェース６８４、６８６、６８８、６９０も含むことができる。例えば、牽引モジュール６６０は、インターフェース６８４を含むことができ、視覚センサモジュール６９２とともに示されている。牽引モジュール６６２は、インターフェース６８６、６８８および視覚センサモジュール６９４、６９６を含むことができる。牽引モジュール６６４は、インターフェース６９０、視覚センサモジュール６９８、および索コネクタモジュール６０２を含むことができる。

図９が、種々の実施形態による典型的な多方向牽引モジュール８００を示している。牽引モジュール８００を、ロボットクローラ１１０、２１０、５１０、６００などのロボットクローラにおいて使用されるように構成することができる。牽引モジュール８００は、ロボットクローラ自体の向きを変えることなく、ロボットクローラの移動の方向および向きを変えることを可能にする。牽引モジュール８００は、本体フレームへの挿入などのロボットクローラへの取り付けに合わせて構成された１つ以上の取り付け機能８１２、８１４を備えた固定外側フレーム８１０を含むことができる。いくつかの実施形態において、牽引モジュール８００は、ロボットクローラから牽引モジュール８００への電力および／または制御信号のための電気相互接続８１６をさらに含むことができる。牽引モジュール８００は、固定外側フレーム８１０の内側に据えられ、固定外側フレーム８１０に対して回転運動が可能である回転フレーム８２０を含むことができる。例えば、回転フレーム８２０または固定外側フレーム８１０は、回転フレーム８２０を動かすためのモータおよびウォームギアなどのアクチュエータ８２２を含むことができる。いくつかの実施形態において、回転フレーム８２０は、移動の向きおよび方向を変更するために９０度回転することができる。いくつかの実施形態において、回転フレーム８２０は、少なくとも９０度の弧および／または最大３６０度の弧に沿って回転し、さまざまな位置または向きに停止することができる。いくつかの実施形態においては、ウォームギアまたは他の駆動機構が、回転フレーム８２０の角度位置または向きを測定するためのエンコーダーを備える。例えば、基準の弧８２４、８２６が、光学センサによって牽引モジュール８００の向きを確認できるように、反射および非反射コーティングによる視覚的基準を提供することができる。回転フレーム８２０は、前方および／または後方（環状ギャップ内の軸方向におおむね対応し得る）に対応する第１の位置を提供することができる。いくつかの実施形態においては、ローラアセンブリ８３０が回転フレーム８２０内に配置され、回転による牽引力をもたらして回転の方向にロボットクローラを移動させるためのローラ８３２、８３４の構成を含む。ローラアセンブリ８３０は、ローラ８３２、８３４を回転させるためのモータまたは他のアクチュエータを含むことができる。いくつかの実施形態においては、ローラアセンブリ８３０を、回転フレーム８２０の回転による向きの変化に加えて、順方向または逆方向に駆動することができる。いくつかの実施形態において、ローラ８３２、８３４は、牽引モジュール８００に牽引力をもたらすために、ベルト８３６、８３８に係合してベルト８３６、８３８を回転させることができる。例えば、ベルト８３６、８３８は、隣接する機械表面との大きな接触面積をもたらすために、ローラ８３２、８３４の全長を実質的に覆うことができる。いくつかの実施形態において、ベルト８３６、８３８は、滑りやすい表面においてグリップをもたらすために、テクスチャが施された表面など、牽引を改善するための表面の特徴または処理を含むことができる。いくつかの実施形態において、ローラアセンブリ８３０は、複数の牽引の構成をサポートするためのローラ構成アクチュエータ８７０と、構成間の変更を行い、選択された構成を所定の位置にロックするための機構とを含むことができる。例えば、ローラアセンブリ８３０は、より低いプロファイルをもたらすためのフラットモードと、ロボットクローラとロボットクローラが走行する表面との間のすき間を大きくするための斜めのベルト経路を有する障害物またはクリアランスモードとの間で、切り替えが可能であってよい。ローラ構成アクチュエータ８７０は、２つのモード間の変更を動作させ、各々の構成を保持するためのロック機構を提供することができる。いくつかの実施形態において、ローラ構成アクチュエータ８７０は、電力の不具合またはローラ構成アクチュエータ８７０の制御の他の喪失の場合にローラアセンブリ８３０をフラットモードへと戻すべく動作させることができる緊急リリース８９０、８９２を備えることができる。

図１０～図１２が、フラットモードのローラアセンブリ８３０（図１０）およびクリアランスモード（図１１）のローラアセンブリ８３０ならびに２つのモードを維持するためのローラ構成アクチュエータ８７０（図１２）を示している。ローラアセンブリ８３０は、一対の軸アセンブリ８４４、８４６内のローラ８３２、８３４、８４０、８４２を有することができる。軸アセンブリ８４４、８４６は、フラットモードとクリアランスモードとの間の調整のために、中央枢支アタッチメント８４８、８５０を中心にして回転可能であってよい。フラットモードにおいては、ローラ８３２、８３４、８４０、８４２の各々の回転軸を、単一の平面８５２内に整列させることができる。クリアランスモードにおいて、軸アセンブリ８４４、８４６は、この共有の平面の外へとローラ８３２、８３４、８４０、８４２を回転させ、少なくとも２つの異なる動作平面８５４、８５６、８５８、８６０を定める。例えば、平面８５４は、ベルト８３６、８３８の平行な戻り経路を支持するローラ８３２、８３４の回転軸に整列する。平面８５６は、ベルト８３６、８３８の主たる牽引経路を支持するローラ８４０、８４２の回転軸に整列する。平面８５４は平面８５６と異なる。平面８５８は、（走行方向に応じて）第１の登り牽引面または戻り経路を支持する（軸アセンブリ８４４上の）ローラ８３２、８４０の回転軸に整列する。平面８６０は、（走行方向に応じて）第２の登り牽引面または戻り経路を支持する（軸アセンブリ８４６上の）ローラ８３４、８４２の回転軸に整列する。ローラ８３２、８３４、８４０、８４２が共通の平面８５２の外へと回転すると、隣接する機械表面と主たる牽引面との間の反力がフラットモードへと戻るような逆回転を促すが、この傾向に対抗するために、ローラ構成アクチュエータ８７０内にロック機構８７１を備えることができる。いくつかの実施形態において、ロック機構８７１は、枢支アタッチメント８４８、８５０上のラチェット端８７２、８７４を含むことができ、爪部材８７６、８７８が、ラチェット端８７２、８７４に係合して、ばね８８０からの引張力のもとでクリアランスモードの位置にラチェット端８７２、８７４を保持する。ばね８８０からの引張力に対して反対の力を制御可能にもたらすために、動力式の解放機構８８２を設けることができる。例えば、２つのレバーアーム８８６、８８８の間の形状記憶合金ワイヤ８８４が、加熱されると収縮し、ラチェット端８７２、８７４を解放して、ローラアセンブリ８３０のフラットモードへの復帰を可能にすることができる。電気ソレノイドまたは他のアクチュエータが、同様の動力式の解放機構８８２をもたらしてもよい。ロック機構８７１は、手動の緊急リリース８９０、８９２を含むことができる。例えば、緊急リリース８９０、８９２は、ローラアセンブリ８３０を障害物モードまたはクリアランスモードに保持するためのロック機構８７１に組み込まれた手動解除レバー８９４、８９６へのアクセスを提供する開口部であってよい。いくつかの実施形態においては、ピンまたは同様のツールが、緊急リリース８９０、８９２の開口部へと手動で案内され、手動解除レバー８９４、８９６を動作させる。緊急リリース８９０、８９２を手動で動作させるための他の構成として、ばねで付勢されたボタン、ばねピン、レバー、または同様のアクチュエータ部材を挙げることができる。

図１３を参照すると、例えば第１のリンク６４２、６４４または第２のリンク６４６、６４８に使用することができ、ショックアブソーバが組み込まれている典型的な接続リンク１２００の断面図が示されている。接続リンク１２００は、ばね１２１４によって互いに移動可能な関係に保持された第１の入れ子式部材部分１２１０および第２の入れ子式部材部分１２１２を含むことができる。剛体部材間の空気、流体、または磁気による抵抗の使用、ならびに／あるいは１つ以上の柔軟な部材の使用など、圧縮可能であるが抵抗するリンク部材の他の構成も可能であることに、注意すべきである。ばね１２１４を圧縮し、接続リンクを静止長または最大長から圧縮長へと短縮するために必要な力を、ばね定数および／またはそのような変位に抵抗する摩擦力を調整することによって、設定することができる。いくつかの実施形態において、接続リンク１２００は、接続リンク１２００の長さの変化を検出するための変位トランスデューサ１２２０または他のセンサを含むことができる。変位トランスデューサ１２２０は、長さの変化を表す信号を生成し、その信号をロボットクローラまたはロボットクローラの制御ユニットへと通信することができる。いくつかの実施形態において、変位トランスデューサ１２２０は、センサデータを提供するための無線通信サブシステムと組み合わせられる。いくつかの実施形態において、変位トランスデューサ１２２０は、ロボットクローラ内のセンサおよび他の動作データ用のデータバスへの有線接続を有する。いくつかの実施形態においては、変位トランスデューサ１２２０からの変位データを使用して、ロボットクローラの拡大状態の距離を調整することで、ギャップ幅の変化または特定の障害物を補償することができる。

図１４～図１７を参照すると、ナビゲーションモジュール、視覚検査モジュール、およびこれらの組み合わせを含む視覚センサモジュールの典型的な構成が、対向する機械表面１３０４、１３０６の間のギャップ１３０２内のロボットクローラ１３１０上に示されている。ロボットクローラ１３１０は、視覚センサモジュールのための位置決めおよびセンサインターフェースを提供する前部牽引モジュール１３１２、中央牽引モジュール１３１４、および後部牽引モジュール１３１６を含むことができる。図１３には、４つのセンサモジュール１３２０、１３２２、１３２４、１３２６の組み合わせが示されている。センサモジュール１３２０は、複数のカメラを含む視覚センサモジュールであってよく、前部牽引モジュール１３１２に接続されてよい。センサモジュール１３２０は、第１の表面視野１３３０、第２の表面視野１３３２、およびギャップ視野１３３４を有することができる。センサモジュール１３２２、１３２４は、進行方向に向けられた単一のカメラを含むナビゲーションセンサモジュールであってよく、両方とも中央牽引モジュール１３１４に接続される。センサモジュール１３２２は、１つの（軸）方向にギャップ視野１３３６を有することができ、センサモジュール１３２４は、反対の（軸）方向にギャップ視野１３３８を有することができる。センサモジュール１３２６は、後部牽引モジュール１３１６に接続された単一のカメラを備える補助センサモジュールであってよい。補助センサモジュールは、視覚データを収集するための少なくとも１つのカメラを依然として備えつつ、索アタッチメントまたは別の種類の試験センサなどの別の機能に対応することができる。センサモジュール１３２６は、ロボットクローラの後方へのギャップ視野１３４０を有することができる。代案の実施形態においては、センサモジュール１３２６が、複数のカメラを含むもう１つの視覚検査モジュールであるが、センサモジュール１３２０が主たる検査プロトコルに使用されている間、１つのカメラだけが補助ナビゲーションのために有効である。

図１５を参照すると、典型的なナビゲーションセンサモジュール１４００が示されている。いくつかの実施形態において、ナビゲーションセンサモジュール１４００は、取り付けインターフェース１４１２を定め、ナビゲーションセンサモジュール１４００をロボットクローラに着脱可能に取り付けるための固定具１４１４、１４１６に適応するモジュールハウジング１４１０を含むことができる。例えば、取り付けインターフェース１４１２を、モジュール取り付けフレーム上またはセンサインターフェースを有する牽引モジュールなどのすでに組み込まれたモジュール上のセンサインターフェースなどのロボットクローラ上のセンサインターフェースに着脱可能に取り付けられるように構成することができる。いくつかの実施形態において、モジュールハウジング１４１０は、電子機器、電源、通信チャネル、ならびに／あるいは１つ以上の視覚センサまたはカメラのための光学系を含むことができる。いくつかの実施形態において、取り付けインターフェース１４１２は、ナビゲーションセンサモジュール１４００への制御および／またはデータ信号ならびにナビゲーションセンサモジュール１４００からの制御および／またはデータ信号のための電力および／または通信チャネルのためのコネクタを含むことができる。ナビゲーションセンサモジュール１４００は、ロボットクローラおよび／または制御ユニットにナビゲーションデータを提供するための視覚センサを含むことができる。いくつかの実施形態において、ナビゲーションセンサモジュール１４００は、モジュールハウジング１４１０に取り付けられ、あるいはモジュールハウジング１４１０に埋め込まれたカメラ１４２０を含む。例えば、カメラ１４２０は、整列させられた方向（ギャップ空間の前方または後方など）の視覚データを集めるための単一の開口を備えた前方搭載ビデオカメラであってよい。いくつかの実施形態において、カメラ１４２０は、保護ハウジングを備えることができ、さらには／あるいはモジュールハウジング１４１０の内部に取り付けられた１つ以上の構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態においては、カメラ１４２０を、カメラ１４２０の視野方向をナビゲーションセンサモジュール１４００およびナビゲーションセンサモジュール１４００が取り付けられたロボットクローラの位置に対して調整することを可能にする可動マウントに取り付けることができる。例えば、可動マウントは、ユーザがギャップへの挿入に先立ってカメラ１４２０の方向を変更および設定することを可能にする１つ以上の枢動調整を提供することができる。別の可動マウントは、ロボットクローラ内のセンサ制御バスあるいはロボットクローラおよび／または制御ユニットとの無線通信を介して遠隔制御されるように構成された動力式の調整を含むことができ、機械のギャップにおいてロボットクローラが動作している最中に視野を変更することが可能である。カメラ１４２０は、焦点、開口サイズ、フレームレート、および視覚データの品質（または、量）を制御するための他の設定など、他の調整可能なパラメータを含むことができる。いくつかの実施形態において、ナビゲーションセンサモジュール１４００は、カメラ１４２０での視認性を改善するために１つ以上の光源を含むことができる。いくつかの実施形態においては、紫外線または赤外線スペクトルあるいは他の位置検出技術（例えば、ソナー、ＲＦビーコン、磁気イメージング、など）のためのセンサを備えたカメラを含む代案のナビゲーションセンサを使用してもよい。

図１６および図１７を参照すると、典型的な視覚検査モジュール１５００の底面図および上面図が示されている。いくつかの実施形態において、視覚検査モジュール１５００は、取り付けインターフェース１５１２を定め、視覚検査モジュール１５００をロボットクローラに着脱可能に取り付けるための固定具１５１４、１５１６に適応するモジュールハウジング１５１０を含むことができる。例えば、取り付けインターフェース１５１２を、モジュール取り付けフレーム上またはセンサインターフェースを有する牽引モジュールなどのすでに組み込まれたモジュール上のセンサインターフェースなどのロボットクローラ上のセンサインターフェースに着脱可能に取り付けられるように構成することができる。いくつかの実施形態において、モジュールハウジング１５１０は、電子機器、電源、通信チャネル、ならびに／あるいは１つ以上の視覚センサまたはカメラのための光学系を含むことができる。いくつかの実施形態において、取り付けインターフェース１５１２は、視覚検査モジュール１５００への制御および／またはデータ信号ならびに視覚検査モジュール１５００からの制御および／またはデータ信号のための電力および／または通信チャネルのためのコネクタを含むことができる。視覚検査モジュール１５００は、ロボットクローラおよび／または制御ユニットに視覚データを提供するための複数の視覚センサを含むことができる。いくつかの実施形態において、視覚検査モジュール１５００は、モジュールハウジング１５１０に取り付けられ、あるいはモジュールハウジング１５１０に埋め込まれたカメラ１５２０、１５２２、１５２４を含む。例えば、カメラ１５２０は、機械のギャップ内の第１の表面に向けられ、ロボットクローラが第１の表面に沿って移動するときにこの表面から視覚データを収集するビデオカメラであってよい。カメラ１５２２、１５２４は、機械のギャップ内の第１の表面の反対側の第２の表面に向けられ、ロボットクローラが第２の表面に沿って移動するときにこの表面から視覚データを収集するビデオカメラであってよい。いくつかの実施形態においては、カメラ１５２０、１５２２、１５２４を、隣接する機械表面とのクリアランスの問題を避けるために、モジュールハウジング１５１０の内側に引っ込めて配置することができる。いくつかの実施形態において、カメラ１５２０、１５２２、１５２４は、ビューの位置／方向、焦点、視野幅、開口サイズ、フレームレート、および視覚データの品質（または、量）を制御するための他の設定のためのさまざまな制御を含むことができる。これらの調整の一部またはすべてが、機械の外部で、手動で設定されてよく、さらには／あるいは、ロボットクローラ内のセンサ制御バスあるいはロボットクローラおよび／または制御ユニットとの無線通信を介して遠隔制御されるように構成され、機械のギャップにおいてロボットクローラが動作している最中の動的な調整を可能にする。いくつかの実施形態において、視覚検査モジュール１５００は、カメラ１５２０、１５２２、１５２４での視認性を改善するために光源１５３０、１５３２、１５３４、１５３６、１５３８を含むことができる。例えば、光源１５３０、１５３２、１５３４、１５３６、１５３８は、モジュールハウジング１５１０に引っ込めて配置されたディフューザを備えたＬＥＤライトであってよい。いくつかの実施形態においては、紫外線または赤外線スペクトルあるいは他の撮像技術のためのセンサを備えたカメラを含む代案の検査センサを使用してもよい。いくつかの実施形態において、視覚検査モジュール１５００は、取り付けインターフェース１５１２の反対側のセンサインターフェース１５４０を含むことができる。例えば、センサインターフェース１５４０は、センサモジュールを鎖状につなげることができるように、別のセンサモジュールの取り付けインターフェースを受け入れるための取り付け面ならびに／あるいは電力または信号インターフェースを提供することができる。いくつかの実施形態において、センサインターフェース１５４０は、視覚検査モジュール１５００とセンサインターフェース１５４０に取り付けられたセンサモジュールとの間に電力、信号、および／または通信経路を確立させるための取り付け面１５４２、固定具受け部１５４４、およびコネクタ１５４６、１５４８を含む。

図１８および図１９を参照すると、ロボットクローラ上のセンサインターフェースに取り外し可能に取り付けられる典型的なセンサモジュールが示されている。これらのセンサモジュールは、モジュール式のロボットクローラにおける使用に合わせて作成または調整できるさまざまな種類のセンサまたは試験モジュールの例として示されている。

くさび緩み評価モジュール１７００が、機械的試験モジュールの一例であってよい。くさび緩み評価モジュール１７００は、ロボットクローラまたは制御ユニットからの制御信号に基づいて、所望のクローラ位置においてロボットクローラによって展開され得る機械的試験アセンブリ１７０２を含むことができる。機械的試験アセンブリ１７０２は、ロボットクローラまたは制御ユニットへと試験データを送り返すことができる。機械的試験アセンブリ１７０２を、取り付けインターフェース１７１２を定め、くさび緩み評価モジュール１７００をロボットクローラに着脱可能に取り付けるための固定具１７１４、１７１６に適応するモジュールハウジング１７１０に接続することができる。例えば、取り付けインターフェース１７１２を、モジュール取り付けフレーム上またはセンサインターフェースを有する牽引モジュールなどのすでに組み込まれたモジュール上のセンサインターフェースなどのロボットクローラ上のセンサインターフェースに着脱可能に取り付けられるように構成することができる。いくつかの実施形態において、モジュールハウジング１７１０は、機械的試験アセンブリ１７０２をサポートし、さらには／あるいは機械的試験アセンブリ１７０２とやり取りするための電子機器、電源、通信チャネル、および／または試験コンポーネントを含むことができる。いくつかの実施形態において、取り付けインターフェース１７１２は、くさび緩み評価モジュール１７００への制御および／またはデータ信号ならびにくさび緩み評価モジュール１７００からの制御および／またはデータ信号のための電力および／または通信チャネルのためのコネクタを含むことができる。いくつかの実施形態において、くさび緩み評価モジュール１７００は、関連の試験プロトコルの実施を支援するための視覚センサ、光源、または他のサブシステムを含むことができる。図示の実施形態において、くさび緩み評価モジュール１７００は、別のセンサモジュールを受け入れるためのセンサインターフェースを含まないため、末端センサモジュールであってよい。

電磁コア不完全性検出モジュール１８００が、電気的試験モジュールの一例であってよい。電磁コア不完全性検出モジュール１８００は、ロボットクローラまたは制御ユニットからの制御信号に基づいて、所望のクローラ位置においてロボットクローラによって作動させることができる電気的試験アセンブリ１８０２を含むことができる。電気的試験アセンブリ１８０２は、ロボットクローラまたは制御ユニットへと試験データを送り返すことができる。電気的試験アセンブリ１８０２を、取り付けインターフェース１８１２を定め、電磁コア不完全性検出モジュール１８００をロボットクローラに着脱可能に取り付けるための固定具１８１４、１８１６に適応するモジュールハウジング１８１０に接続し、あるいは埋め込むことができる。例えば、取り付けインターフェース１８１２を、モジュール取り付けフレーム上またはセンサインターフェースを有する牽引モジュールなどのすでに組み込まれたモジュール上のセンサインターフェースなどのロボットクローラ上のセンサインターフェースに着脱可能に取り付けられるように構成することができる。いくつかの実施形態において、モジュールハウジング１８１０は、電気的試験アセンブリ１８０２をサポートし、さらには／あるいは電気的試験アセンブリ１８０２とやり取りするための電子機器、電源、通信チャネル、および／または試験コンポーネントを含むことができる。いくつかの実施形態において、取り付けインターフェース１８１２は、電磁コア不完全性検出モジュール１８００への制御および／またはデータ信号ならびに電磁コア不完全性検出モジュール１８００からの制御および／またはデータ信号のための電力および／または通信チャネルのためのコネクタを含むことができる。いくつかの実施形態において、電磁コア不完全性検出モジュール１８００は、関連の試験プロトコルの実施を支援するための視覚センサ、光源、または他のサブシステムを含むことができる。いくつかの実施形態において、電磁コア不完全性検出モジュール１８００は、取り付けインターフェース１８１２の反対側のセンサインターフェース１８４０を含むことができる。例えば、センサインターフェース１８４０は、センサモジュールを鎖状につなげることができるように、別のセンサモジュールの取り付けインターフェースを受け入れるための取り付け面ならびに／あるいは電力または信号インターフェースを提供することができる。いくつかの実施形態において、センサインターフェース１８４０は、電磁コア不完全性検出モジュール１８００とセンサインターフェース１８４０に取り付けられたセンサモジュールとの間に電力、信号、および／または通信経路を確立させるための取り付け面１８４２、固定具受け部１８４４、およびコネクタ１８４６、１８４８を含む。

図２０および図２１を参照すると、さまざまな実施形態による視覚検査センサの別の構成が、端部領域検査モジュール１９００として示されている。端部領域検査モジュール１９００を、ロボットクローラにとって狭すぎる検査ギャップを通らなければアクセスできず、さらには／あるいはロボットクローラの牽引モジュール（または、任意の他の形態の移動手段）にとってアクセス不可能である妨げられた端部領域などのロボットクローラが到達できない機械の領域へと延びて、この領域の視覚検査を可能にするように構成することができる。端部領域検査モジュール１９００は、取り付けインターフェース１９１２を定め、端部領域検査モジュール１９００をロボットクローラに着脱可能に取り付けるための固定具１９１４、１９１６に適応するモジュールハウジング１９１０を含むことができる。例えば、取り付けインターフェース１９１２を、モジュール取り付けフレーム上またはセンサインターフェースを有する牽引モジュールなどのすでに組み込まれたモジュール上のセンサインターフェースなどのロボットクローラ上のセンサインターフェースに着脱可能に取り付けられるように構成することができる。いくつかの実施形態において、モジュールハウジング１９１０は、端部領域検査モジュール１９００の他の試験コンポーネントをサポートし、さらには／あるいは端部領域検査モジュール１９００の他の試験コンポーネントとやり取りするための電子機器、電源、通信チャネル、および／または試験コンポーネントを含むことができる。いくつかの実施形態において、取り付けインターフェース１９１２は、端部領域検査モジュール１９００への制御および／またはデータ信号ならびに端部領域検査モジュール１９００からの制御および／またはデータ信号のための電力および／または通信チャネルのためのコネクタ１９１８、１９２０を含むことができる。いくつかの実施形態において、端部領域検査モジュール１９００は、モジュールハウジング１９１０上またはモジュールハウジング１９１０内に取り付けられた固定カメラ１９２２および光源１９２４、１９２６、１９２８を含むことができる。いくつかの実施形態において、端部領域検査モジュール１９００は、モジュールハウジング１９１０に接続された延長部材１９３０を含む。例えば、延長部材１９３０は、モジュールハウジング１９１０への固定マウント１９３２を有することができ、固定部分１９３４と、入れ子式部分１９３６と、固定部分１９３４と入れ子式部分１９３６との間のスライドによって位置決め可能なジョイント１９３８とを有する入れ子式部材を備えることができる。いくつかの実施形態において、入れ子式部材は、ギャップ内でのロボットクローラの動作時に入れ子式部材の長さを調整するために、ロボットクローラまたは制御ユニットと通信するアクチュエータを含むことができる。いくつかの実施形態において、延長部材１９３０は、延長部材１９３０の位置決めを支援する１つ以上のスライド可能な支持体をさらに備える。例えば、延長部材１９３０は、ブラケット１９４８、１９５０によって支持された横方向に間隔を空けて位置するスライド可能な磁気パッド１９４０、１９４２、１９４４、１９４６の対を含むことができる。スライド可能な磁気パッド１９４０、１９４２、１９４４、１９４６は、機械の１つ以上の磁性表面への付着力をもたらするように構成された磁気コアを、磁性表面に沿って移動するように構成された非粘着パッド表面と組み合わせることができる。スライド可能な磁気パッド１９４０、１９４２、１９４４、１９４６は、ロボットクローラ、入れ子式部材、または他の位置決め要素の原動力のもとで、機械の表面をスライド可能であってよく、機械の表面から取り外し可能であってよい。スライド可能な磁気パッド１９４０、１９４２、１９４４、１９４６は、延長部材１９３０から横方向に離れて位置することができ、それらのパッド表面は、機械の表面との係合のための平面を定めることができる。一実施形態においては、一対のスライド可能な磁気パッド１９４０、１９４２を入れ子式部分１９３６に取り付けることができ、他方の一対の摺動可能な磁気パッド１９４４、１９４６を固定部分１９３４に取り付けることができる。この例は４つのパッドからなる構成を示しているが、任意の数のパッドを備える他の構成も実現可能である。延長部材１９３０は、回転カメラアセンブリ１９６０へとつながり、回転カメラアセンブリ１９６０を延長部材１９３０の末端に支持することができる。いくつかの実施形態においては、回転カメラアセンブリ１９６０が、デジタルビデオカメラなどのカメラ１９６４と、ディフューザを備えたＬＥＤなどの光源１９６６とを有する回転ハウジング１９６２を含むことができる。いくつかの実施形態において、回転カメラアセンブリ１９６０は、電子機器モジュール１９６８およびモータモジュール１９７０をさらに含むことができる。例えば、電子機器モジュール１９６８は、カメラ１９６４によって収集された視覚データを処理し、この視覚データを有線または無線ビデオストリーミングなどによってロボットクローラまたは制御ユニットに通信するための電子機器を含むことができ、モータモジュール１９７０は、検査プロトコルの最中に回転ハウジング１９６２、カメラ１９６４、および光源１９６６を制御可能に動かすためのモータ、位置インデックス、および制御インターフェースを提供することができる。

図２２を参照すると、種々の実施形態による機械的位置決めモジュール２１００が示されている。機械的位置決めモジュール２１００を使用して、センサモジュールをギャップ内で、ロボットクローラのクローラ位置に対して位置決めすることができる。例えば、機械的位置決めモジュールは、センサインターフェース（および、取り付けられたセンサモジュール）を、ギャップを定める機械表面の間の所望の高さへと移動させるための１つ以上の位置決め可能なジョイントを含むことができる。機械的位置決めモジュール２１００は、第１の表面２１０４と第２の表面２１０６との間のギャップ２１０２に示されており、ロボットクローラ２１１０に取り付けられ、センサインターフェースハウジング２１４０を、リップ２１０８を通り過ぎるように位置させている。いくつかの実施形態において、機械的位置決めモジュール２１００は、ロボットクローラ２１１０のセンサインターフェースに接続された取り付けインターフェースハウジング２１２０と、一端において取り付けインターフェースハウジング２１２０に接続された機械的位置決めアセンブリ２１３０と、機械的位置決めアセンブリ２１３０の他端に接続されたセンサインターフェースハウジング２１４０とを含む。例えば、取り付けインターフェースハウジング２１２０は、センサモジュールについて上述した取り付けインターフェースと同様であり、ロボットクローラ２１１０上の１つ以上のセンサインターフェースに適合する取り付けインターフェースを含むことができる。取り付けインターフェースハウジング２１２０は、制御信号を受信して機械的位置決めアセンブリ２１３０の位置を制御するためのモータおよび他のコンポーネントを含むことができる。機械的位置決めアセンブリ２１３０は、センサインターフェースハウジング２１４０をロボットクローラ２１１０のベースに平行な平面上に維持しながら上下させることができる平行リフトなど、所望の位置決め動作を実行するための種々の位置決め可能なジョイント、部材、およびアクチュエータを含むことができる。センサインターフェースハウジング２１４０は、センサモジュールを受け入れ、位置決めし、接続するための上述のセンサインターフェースと同様のセンサインターフェースを提供することができる。いくつかの実施形態においては、センサインターフェースハウジング２１４０を、位置決めアセンブリを備えた統合センサモジュールのためのセンサハウジングで置き換えることができる。

図２３を参照すると、種々の実施形態によるセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０の積層構成２３００が示されている。例えば、センサモジュール２３１０は、図１９の電磁コア不完全性検出モジュール１８００に類似した電気的試験モジュールであってよい。センサモジュール２３２０は、図１７の視覚検査モジュール１５００と同様の視覚検査モジュールであってよい。センサモジュール２３３０は、図１８のくさび緩み評価モジュール１７００と同様の機械的試験モジュールであってよい。センサモジュール２３１０、２３２０、２３３０を、牽引モジュール２３０４によって支持されるクローラのセンサインターフェース２３０２に接続し、ロボットクローラへの電気的、機械的、および通信接続を提供することができる。センサモジュール２３１０、２３２０、２３３０の各々を、ロボットクローラまたは制御ユニットからの制御信号に基づいて所望のクローラ位置において独立してロボットクローラによって動作させて制御することができる。任意の数のセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０を、モジュールおよびインターフェースの機械的強度の限界、ならびにロボットクローラのバランス、およびインターフェースのアーキテクチャがサポートする電力および通信経路の限界まで、このやり方で積み重ねて制御することができる。センサモジュール２３１０、２３２０、２３３０の各々は、独立にデータをロボットクローラまたは制御ユニットへともたらすことができる。センサモジュール２３１０、２３２０、２３３０の各々を、先行のセンサモジュールまたはクローラのセンサインターフェース２３０２に取り外し可能に取り付けるための取り付けインターフェース２３１４、２３２４、２３３４を定めるモジュールハウジング２３１２、２３２２、２３３２に接続し、あるいは埋め込むことができる。いくつかの実施形態において、取り付けインターフェース２３１４、２３２４、２３３４は、２～５個のセンサモジュールを積み重ねることができるように、隣接するセンサインターフェースへの堅牢な機械的インターフェースを提供することができる。いくつかの実施形態において、モジュールハウジング２３１２、２３２２、２３３２は、それらのそれぞれのセンサをサポートし、さらには／あるいはそれらのそれぞれのセンサとやり取りするための電子機器、電源またはチャネル、通信チャネル、および／または試験コンポーネントを含むことができる。いくつかの実施形態において、取り付けインターフェース２３１４、２３２４、２３３４は、センサモジュール２３１０、２３２０、２３３０への制御および／またはデータ信号ならびにセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０からの制御および／またはデータ信号のための電力および／または通信チャネルのためのコネクタを含むことができる。センサモジュール２３１０、２３２０は、取り付けインターフェース２３１４、２３２４の反対側のセンサインターフェース２３１６、２３２６を含むことができる。例えば、クローラのセンサインターフェース２３０２およびセンサインターフェース２３１６、２３２６と取り付けインターフェース２３１４、２３２４、２３３４との各々の結合対が、隣接するセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０の間に動作可能な電気的接触および／または信号接触を確立させるために、一方側の組み込まれたピンと、他方側の相手方受け部とを含むことができる。相互接続されたセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０は、電力および信号を通過させることができるように、それらのそれぞれのモジュールハウジング２３１２、２３２２、２３３２を通る１つ以上の連続チャネルをもたらすことができる。いくつかの実施形態において、これらの連続チャネルは、各々のセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０への別個の経路を可能にする並列チャネルを含むことができ、いくつかの実施形態においては、シリアルおよび／または多重化チャネルを使用することができる。センサモジュール２３３０は、センサインターフェースを含まない末端センサモジュールであってよく、積層構成２３００の末端にのみ使用することができる。積層構成２３００において、センサモジュール２３１０を取り付けインターフェース２３１４によってクローラのセンサインターフェース２３０２に接続でき、センサインターフェース２３１６によってセンサモジュール２３２０に接続できる。センサモジュール２３２０を取り付けインターフェース２３２４によってセンサモジュール２３１０に接続でき、センサインターフェース２３２６によってセンサモジュール２３３０に接続できる。センサモジュール２３３０は、取り付けインターフェース２３３４によってセンサモジュール２３２０に接続されてよく、クローラのセンサインターフェース２３０２から延びるセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０の積層または鎖の末端となることができる。いくつかの実施形態においては、センサモジュール２３１０、２３２０、２３３０を、同時の検査または試験を独立して実行し、あるいはセンサモジュール２３１０、２３２０、２３３０、ロボットクローラ、および／またはロボットクローラの他の場所に取り付けられた他のセンサモジュールの間の関係に基づいて実行するように、同時に動作させることができる。

本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本開示を限定することを目的とするものではない。本明細書において用いられるとき、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、複数形も含むように意図される。「・・・を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「・・・を含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用されるとき、そこで述べられる特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成部品の存在を示すが、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはこれらのグループの存在もしくは追加を排除するものではないことを、さらに理解できるであろう。

以下の特許請求の範囲におけるすべてのミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素について、該当する構造、材料、動作、および均等物は、具体的に請求された他の請求項に記載の要素と組み合わせてその機能を遂行するための一切の構造、材料、または動作を包含するように意図される。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図していない。当業者には、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの変更および変形が明らかであろう。実施形態は、本開示の原理および実際の応用を最良に説明し、想定される特定の用途に適するようにさまざまに変更されるさまざまな実施形態について当業者が本開示を理解できるように、選択されて説明されている。

本開示は、「現場ギャップ検査用モジュール式クローラロボット」と題された米国特許出願第１５／６５２，７３０号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。本開示は、「端部領域検査モジュールおよび現場ギャップ検査ロボットシステムのための方法」と題された米国特許出願第１５／６５２，７７１号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。本開示は、「ロボットのための全方向性牽引モジュール」と題された米国特許出願第１５／６５２，８５９号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。本開示は、「作動センサモジュールおよび現場ギャップ検査ロボットのための方法」と題された米国特許出願第１５／６５２８０５号（２０１７年７月１８日に同日出願）に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。

１００システム
１１０ロボットクローラ
１１２拡大可能な本体
１１４前方牽引モジュール
１１６中間牽引モジュール
１１８後方牽引モジュール
１２０センサモジュール
１２２センサモジュール
１２４索コネクタ
１２６索コネクタ
１３０索リール
１３２索
１３４端部コネクタ
１３６固定具
１３８固定具
１４２サーボモータ
１４４張力管理ロジック
１４６固定接続
１４８ワイヤ
１５０制御ユニット
１５２コンピューティングシステム
１５４メモリ
１５６プロセッサ
１５８Ｉ／Ｏインターフェース
１６０検査制御モジュール
１６２検査経路データソース
１６４視覚データソース
１６６試験データソース
１６８センサプロトコルデータソース
１７０視覚表示モジュール
１７２データ表示モジュール
１７４自律ナビゲーションモジュール
１７６手動ナビゲーションモジュール
１７８検査報告モジュール
１８０クローラ構成モジュール
１８２クローラ協調モジュール
１８４クローラコマンド
１８６拡大／収縮コマンド
１８８移動コマンド
１９０方向転換コマンド
１９２牽引モードコマンド
１９４位置センサコマンド
１９６データ取得コマンド
２００現場ギャップ調査システム
２１０ロボットクローラ
２１２折り畳まれたクローラ幅
２１４拡大クローラ幅
２２０環状ギャップ、機械
２２２入口ギャップ
２２４周囲の円筒形部材
２２６円柱形の中央部材
２２８環状ギャップ幅
２３０保持部材
２３２入口ギャップ幅
２３４円柱形の中央部材の内面
２３６円柱形の中央部材の外面
２４０牽引モジュール
２４２牽引モジュール
２４４牽引モジュール
２４６拡大可能な本体
２６４視覚データソース
５０２機械
５１０ロボットクローラ
５２０環状ギャップ
５２２入口ギャップ
５２４機械の入口端部
５２６ギャップ長
５２８閉じた端部
５３０ナビゲーション経路を表す線
５３２ナビゲーション経路を表す線
６００ロボットクローラ
６０２索コネクタモジュール
６１０拡大可能な本体
６１２前部フレーム
６１４中央フレーム
６１６後部フレーム
６１８横部材
６２０横部材
６２２フレームアタッチメント
６２４フレームアタッチメント
６２６フレームアタッチメント
６２７緊急リリース
６２８フレームアタッチメント
６２９緊急リリース
６３０延長リンク部材
６３２延長リンク部材
６３４枢支アタッチメント
６３６枢支アタッチメント
６３８枢支アタッチメント
６４０枢支アタッチメント
６４２第１のリンク
６４４第１のリンク
６４６第２のリンク
６４８第２のリンク
６５０枢支アタッチメント
６５２枢支アタッチメント
６５４線形アクチュエータ
６５６線形アクチュエータ
６６０牽引モジュール
６６２牽引モジュール
６６４牽引モジュール
６６６固定外側フレーム
６６８固定外側フレーム
６７０固定外側フレーム
６７２回転内側フレーム
６７４回転内側フレーム
６７６回転内側フレーム
６７８ローラ
６８０ローラ
６８２ローラ
６８４インターフェース
６８６インターフェース
６８８インターフェース
６９０インターフェース
６９２視覚センサモジュール
６９４視覚センサモジュール
６９６視覚センサモジュール
６９８視覚センサモジュール
８００多方向牽引モジュール
８１０固定外側フレーム
８１２取り付け機能
８１４取り付け機能
８１６電気相互接続
８２０回転フレーム
８２２アクチュエータ
８２４基準の弧
８２６基準の弧
８３０ローラアセンブリ
８３２ローラ
８３４ローラ
８３６ベルト
８３８ベルト
８４０ローラ
８４２ローラ
８４４軸アセンブリ
８４６軸アセンブリ
８４８中央枢支アタッチメント
８５０中央枢支アタッチメント
８５２平面
８５４動作平面
８５６動作平面
８５８動作平面
８６０動作平面
８７０ローラ構成アクチュエータ
８７１ロック機構
８７２ラチェット端
８７４ラチェット端
８７６爪部材
８７８爪部材
８８０ばね
８８２解放機構
８８４形状記憶合金ワイヤ
８８６レバーアーム
８８８レバーアーム
８９０緊急リリース
８９２緊急リリース
８９４手動解除レバー
８９６手動解除レバー
１２００接続リンク
１２１０第１の入れ子式部材部分
１２１２第２の入れ子式部材部分
１２１４ばね
１２２０変位トランスデューサ
１３０２ギャップ
１３０４機械表面
１３０６機械表面
１３１０ロボットクローラ
１３１２前部牽引モジュール
１３１４中央牽引モジュール
１３１６後部牽引モジュール
１３２０センサモジュール
１３２２センサモジュール
１３２４センサモジュール
１３２６センサモジュール
１３３０第１の表面視野
１３３２第２の表面視野
１３３４ギャップ視野
１３３６ギャップ視野
１３３８ギャップ視野
１３４０ギャップ視野
１４００ナビゲーションセンサモジュール
１４１０モジュールハウジング
１４１２取り付けインターフェース
１４１４固定具
１４１６固定具
１４２０カメラ
１５００視覚検査モジュール
１５１０モジュールハウジング
１５１２取り付けインターフェース
１５１４固定具
１５１６固定具
１５２０カメラ
１５２２カメラ
１５２４カメラ
１５３０光源
１５３２光源
１５３４光源
１５３６光源
１５３８光源
１５４０センサインターフェース
１５４２取り付け面
１５４４固定具受け部
１５４６コネクタ
１５４８コネクタ
１７００くさび緩み評価モジュール
１７０２機械的試験アセンブリ
１７１０モジュールハウジング
１７１２取り付けインターフェース
１７１４固定具
１７１６固定具
１８００電磁コア不完全性検出モジュール
１８０２電気的試験アセンブリ
１８１０モジュールハウジング
１８１２取り付けインターフェース
１８１４固定具
１８１６固定具
１８４０センサインターフェース
１８４２取り付け面
１８４４固定具受け部
１８４６コネクタ
１８４８コネクタ
１９００端部領域検査モジュール
１９１０モジュールハウジング
１９１２取り付けインターフェース
１９１４固定具
１９１６固定具
１９１８コネクタ
１９２０コネクタ
１９２２固定カメラ
１９２４光源
１９２６光源
１９２８光源
１９３０延長部材
１９３２固定マウント
１９３４固定部分
１９３６入れ子式部分
１９３８ジョイント
１９４０磁気パッド
１９４２磁気パッド
１９４４磁気パッド
１９４６磁気パッド
１９４８ブラケット
１９５０ブラケット
１９６０回転カメラアセンブリ
１９６２回転ハウジング
１９６４カメラ
１９６６光源
１９６８電子機器モジュール
１９７０モータモジュール
２１００機械的位置決めモジュール
２１０２ギャップ
２１０４第１の表面
２１０６第２の表面
２１０８リップ
２１１０ロボットクローラ
２１２０取り付けインターフェースハウジング
２１３０機械的位置決めアセンブリ
２１４０センサインターフェースハウジング
２３００センサモジュールの積層構成
２３０２クローラのセンサインターフェース
２３０４牽引モジュール
２３１０センサモジュール
２３１２モジュールハウジング
２３１４取り付けインターフェース
２３１６センサインターフェース
２３２０センサモジュール
２３２２モジュールハウジング
２３２４取り付けインターフェース
２３２６センサインターフェース
２３３０センサモジュール
２３３２モジュールハウジング
２３３４取り付けインターフェース

Claims

ロボットクローラ（１１０）と制御システム（１５０）とを備えるシステム（１００）であって、
前記ロボットクローラ（１１０）が、複数の多方向牽引モジュール（１１４，１１６，１１８）と、前記多方向牽引モジュール（１１４，１１６，１１８）に接続された拡大可能な本体（１１２）と、複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）とを有しており、前記複数のセンサモジュールの各々が、取り付けインターフェース（１４１２，１５１２，１７１２，１８１２，１９１２，２３１４，２３２４，２３３４）を含んでいて、各々の取り付けインターフェースが、前記ロボットクローラ（１１０）上又は別のセンサモジュール上のセンサインターフェース（１５４０，１８４０，２３０２）に取り付けられるように構成され、前記複数のセンサモジュールが、前記複数の多方向牽引モジュール（１１４，１１６，１１８）に対して位置決めされ、
前記制御システム（１５０）が、前記ロボットクローラ（１１０）と通信し、かつ機械の環状ギャップ内の検査経路を移動するように前記ロボットクローラ（１１０）に制御信号を送り、前記検査経路の移動が、前記複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）を使用して前記環状ギャップを検査するための前記複数の多方向牽引モジュール（１１４，１１６，１１８）の軸方向移動及び周方向移動を含み、
前記複数のセンサモジュールが、ナビゲーションセンサ、視覚検査センサ、構造試験センサ又は電気的試験センサから選択される複数のセンサ種類を含んでいて、前記複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）が、第１のセンサ種類を有する第１のセンサモジュール（２３１０）と、第１のセンサ種類とは異なる第２のセンサ種類を有する第２のセンサモジュール（２３２０）とを含み、第１のセンサモジュール（２３１０）が第１の取り付けインターフェース（２３１４）と第２のセンサインターフェース（２３１６）とを有し、第１のセンサモジュール（２３１０）の第１の取り付けインターフェース（２３１４）が前記ロボットクローラ（１１０）上の第１のセンサインターフェースに接続され、第１のセンサモジュール（２３１０）の第２のセンサインターフェース（２３１６）が、第２のセンサモジュール（２３２０）上の第２の取り付けインターフェース（２３２４）に接続される、システム（１００）。
前記ロボットクローラ（１１０）が、折り畳まれた状態及び拡大状態を有し、前記折り畳まれた状態が、前記ロボットクローラ（１１０）を前記機械の前記環状ギャップの入口ギャップ幅よりも小さい第１の厚さにし、前記拡大状態が、前記ロボットクローラ（１１０）を前記入口ギャップ幅よりも大きいが前記機械の前記環状ギャップの作業ギャップ幅以下である第２の厚さにし、前記機械が、発電機、電動機又はターボ機械から選択される、請求項１に記載のシステム（１００）。
前記ロボットクローラ（１１０）が、前記ロボットクローラ（１１０）を前記制御システム（１５０）からの制御信号によらずに前記拡大状態から前記折り畳まれた状態へと変化させる少なくとも１つの手動緊急リリース（６２７、６２９）を含む、請求項２に記載のシステム（１００）。
前記複数の多方向牽引モジュール（１１４，１１６，１１８）が、回転可能フレーム（８２０）内に配置された牽引ローラを含み、前記回転可能フレーム（８２０）が、軸方向移動のための第１の位置と周方向移動のための第２の位置との間を制御可能に動かされ、前記回転可能フレーム（８２０）が、軸方向移動のための第１の位置と周方向移動のための第２の位置との間の移動のために３６０度の弧を巡って制御可能に動かされる、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
前記ロボットクローラ（１１０）が、前記制御システム（１５０）と通信する通信チャネルと、前記ロボットクローラ（１１０）の物理的に離れた位置に配置された複数のセンサインターフェースとを含み、前記複数のセンサインターフェースが、前記通信チャネルに接続され、前記複数のセンサインターフェースの各々が、前記複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）のうちの少なくとも１つのためのセンサデータチャネルをもたらす、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
前記制御システム（１５０）が、選択された検査経路を辿るように前記ロボットクローラ（１１０）を使用する前記環状ギャップ内のすべての機械表面の完全に自動化された検査を提供する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
前記制御システム（１５０）が、前記複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）からのセンサデータを表示するユーザインターフェースを備え、前記ロボットクローラ（１１０）の自動化された検査のナビゲーションを手動で覆すことを可能にしている、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
機械の環状ギャップにロボットクローラ（１１０）を挿入するステップと、
前記ロボットクローラ（１１０）上の複数の多方向牽引モジュール（１１４，１１６，１１８）が前記環状ギャップ内の対向する表面に係合するように、前記ロボットクローラ（１１０）の拡大可能な本体（１１２）を拡大させるステップと、
前記ロボットクローラ（１１０）の軸方向移動及び周方向移動を使用して前記環状ギャップ内の検査経路を移動するステップと、
前記ロボットクローラ（１１０）上の複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）を使用して前記検査経路に沿って複数の検査試験を実行するステップであって、前記複数のセンサモジュールの各々が、取り付けインターフェース（１４１２，１５１２，１７１２，１８１２，１９１２，２３１４，２３２４，２３３４）を含んでいて、各々の取り付けインターフェースが、前記ロボットクローラ（１１０）上又は別のセンサモジュール上のセンサインターフェース（１５４０，１８４０，２３０２）に取り付けられるように構成されている、ステップと
を含む方法であって、
前記複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）が、ナビゲーションセンサ、視覚検査センサ、構造試験センサ又は電気的試験センサから選択される複数のセンサ種類を含み、前記複数の検査試験を実行するステップが、前記複数のセンサ種類を使用し、
前記複数のセンサモジュール（１２０，１２２，１４００，２３１０，２３２０，２３３０）が、第１のセンサ種類を有する第１のセンサモジュール（２３１０）と、第１のセンサ種類とは異なる第２のセンサ種類を有する第２のセンサモジュール（２３２０）とを含み、第１のセンサモジュール（２３１０）が第１の取り付けインターフェース（２３１４）と第２のセンサインターフェース（２３１６）とを有し、第１のセンサモジュール（２３１０）の第１の取り付けインターフェース（２３１４）が前記ロボットクローラ（１１０）上の第１のセンサインターフェースに接続され、第１のセンサモジュール（２３１０）の第２のセンサインターフェース（２３１６）が、第２のセンサモジュール（２３２０）上の第２の取り付けインターフェース（２３２４）に接続される、方法。
前記拡大、移動及び実行のうちの少なくとも１つを制御するために制御システム（１５０）から前記ロボットクローラ（１１０）へと少なくとも１つの制御信号をもたらすステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記制御システム（１５０）が、選択された検査経路を辿るように前記ロボットクローラ（１１０）を使用する前記環状ギャップ内の実質的にすべての機械表面の完全に自動化された検査を提供し、前記機械が、発電機、電動機又はターボ機械から選択される、請求項９に記載の方法。