KR20120130791A - 로봇 시스템 및 사용 방법들 - Google Patents

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테일러 제이 펜
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Abstract

본체 및 4개의 플리퍼들을 가질 수 있는 로봇 시스템이 설명된다. 플리퍼들의 임의 또는 모두는 회전될 수 있다. 플리퍼들은 자정식 (self-cleaning) 궤도들을 가질 수 있다. 그 궤도들은 구동되거나 또는 수동일 수 있다. 로봇 시스템은 원격 조작자 제어 모듈에 의해 제어될 수 있으며, 오디오 및/또는 비디오를 원격 조작자 제어 모듈로 및/또는 원격 조작자 제어 모듈로 전송할 수 있다. 로봇 시스템을 이용하고 제조하는 방법이 또한 설명된다.

Description

로봇 시스템 및 사용 방법들 {ROBOTIC SYSTEM AND METHODS OF USE}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 4월 6일자에 출원된 미국 특허출원 번호 제 12/755,264 호의 계속출원이며, 그 내용이 본원에 참고로 전체적으로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 로봇 공학 분야에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 로봇 공학 분야에서 새롭고 유용한 로봇 시스템에 관한 것이다.
지상 기반의 원격제어 로봇 시스템들이 다수의 목적들을 위해 존재하고 있다. 무인 지상 차량들 (UGV), 예컨대 전투병 (Soldier) UGVs (SUGVs) 은 종종 군용을 목적으로 하는, 작은 원격 제어 로봇 시스템들이다. UGVs 는 원격 감시 이미지들 및 감지된 정보를 제공할 수 있다. UGVs 는 통제병 (controlling dismounted soldier) 에게 원격인 영역에서 원격-동작될 수 있으며, 화물로서 보병들과 함께 작전 영역으로 운송될 수도 있다. UGVs 는 시골 및 도시 지역에서 운용하며, 종종 계단들을 기어오르고, 출입구들을 통과하고, 지하 구조물에서 동작하고, 및 잡석 또는 다른 장애물들을 횡단하는 것이 요구된다.
SWAT (Special Weapons and Tactics) 팀들을 포함한, 국내 경찰은, 인간 건강 또는 수명이 걸려 있을 지도 모를 경우 "하드 클리어들 (hard clears)" 또는 다른 고 위험 액션들을 수행하는 것을 포함한, 국내 치안 유지 활동을 위해, UGVs 를 이용한다.
원격 제어 (RC) 운송체들은 또한 일반인 엔터테인먼트, 예컨대 원격 제어 취미용 차들 및 탱크들용으로 사용되고 있다. 이런 운송체들은 종종 레이싱 또는 엔터테인먼트 이외의 목적용으로는 불충분하게 세련미가 없으며, 좀처럼 모빌리티 (mobility) 이외의 작업을 달성하기 위해서 공구 (tooling) 또는 페이로드들을 갖고 있지 않다.
산업 로봇들은 산업적인 목적들 또는 과학적 연구를 위해 위험하거나 또는 비좁은 영역들에 접근하는데 사용된다. 예를 들어, 원격-제어 산업 로봇들은 극단의 압력들, 온도들, 방사선, 고 전압, 독성 가스들 또는 부족한 호흡용 공기를 가진 영역들에 접근하여 작업하는데 이용될 수 있다.
전술한 로봇 시스템들 모두는, 향상된 성능 특성들, 예를 들어 더 많은 안정된 모빌리티, 자정식 궤도들, 지표에의 증가된 토크 전달, 신뢰성있는 제어 및 데이터 수집/송신, 및 로봇의 모빌리티 동안 잠재적으로 더 큰 영역이 점유됨에도 불구하고 운송을 위한 치수적으로 작은 패키징이 요망되고 있다.
로봇 시스템 및 그 로봇 시스템을 이용한 방법이 개시된다. 로봇 시스템은 궤도 구동 풀리들에 의해 구동되는 하나 이상의 궤도들을 가질 수 있다. 궤도 풀리들은 모터에 의해 구동될 수 있다. 로봇 시스템은 궤도 가이드들, 궤도 풀리 캡들, 및 플리퍼 풀리 캡들을 갖는다. 로봇 시스템은 궤도 내측 직경 및 궤도들 상의 내측 너브들 보다 더 큰 측면 플레이트들을 가질 수 있다 (즉, 더 확장될 수 있다).
궤도들은 보강 케이블링으로 또는 없이 유연할 수 있다. 궤도 구동 풀리들에 걸쳐서 궤도가 제공될 수 있다. 궤도와 구동 풀리 사이의 공간에 잔해가 들어갈 때, 궤도는 탄성적으로 확장할 수 있거나 및/또는 풀리는 탄성적으로 수축할 수 있다. 이것이 궤도로부터 더 큰 잔해를 압출 (squeeze) 시킬 수 있다. 잔해가 구동 풀리의 상부 (또는, 저부, 풀리의 방향에 따라) 에 도달할 때까지 작은 잔해가 궤도를 거쳐서 운반됨으로써, 궤도와 풀리 사이의 공간으로부터 잔해가 떨어져, 그 환경으로 되돌아가게 한다. 더 큰 잔해가 궤도와 풀리 사이로부터 압출되지 않는 경우에, 가요성 풀리가 변형하여 잔해를 궤도와 풀리 사이의 공간을 거쳐서 통과시킨 후, 잔해가 풀리의 상부 (또는 저부, 풀리의 방향에 따라) 에 도달할 때에 떨어뜨리거나 배출할 수 있다.
궤도 및/또는 풀리는, 대신 또는 추가로, 롤러들일 수 있다.
측면 플레이트들 및 풀리 단부 캡들은, 예를 들어, 잔해에서 회전할 때 궤도가 풀리로부터 튀어나올 수 있을 정도로 트랩된 잔해가 궤도를 확대시킬 경우에, 궤도를 측면으로 유지할 수 있다. 구동 풀리 상의 측면 리브들은 궤도를 잔해의 층에 직접 또는 통해서 맞물릴 정도로 충분히 길다. 궤도는 예를 들어, 심지어, 더럽고 잔해로 채워진 환경에서, 무거운 부하 하에서 제로 선회 반경 기동을 수행하더라도, 풀리 또는 롤러들로부터 벗겨지지 않을 수 있다. (잔해로 늘어나는) 허용가능한 궤도 확장의 양은, 궤도가 구동 풀리들 및 롤러들 둘레를 회전함에 따라 단부 캡들 및 측면 플레이트들이 궤도의 내측 직경을 넘어서 확장하는 정도, 및 구동 풀리의 외측 직경에 대한 구동 풀리 리브의 돌출 거리에 관련될 수 있다.
자정식 (self-cleaning) 궤도 구동 시스템을 가질 수 있는 로봇 시스템이 개시된다. 이 시스템은 본체, 및 그 본체를 이동하도록 구성된 궤도 구동 시스템을 가질 수 있다. 궤도 구동 시스템은 하나의 풀리 및 궤도를 가질 수 있다. 풀리는 이물질이 풀리와 궤도 사이에 들어올 때에 내측 궤도 표면과 외측 풀리 표면 사이에 적어도 하나의 포켓을 형성하도록 구성될 수 있으며, 여기서, 이물질은 약 0.2cm 보다 큰 최대 폭을 갖는다.
풀리는 제 1 방사상 리브, 제 2 방사상 리브, 및 외측 벽을 가질 수 있다. 외측 벽의 제 1 길이는 제 1 방사상 리브와 제 2 방사상 리브 사이에 미칠 수 있다. 외측 벽의 제 1 길이는 이물질이 제 1 길이와 궤도 사이에 있을 때 변형하도록 구성될 수 있다.
궤도는 약 2,400 내지 약 5,600 까지의 탄성 계수를 가질 수 있다. 풀리는 방사상 내측 부분 및 방사상 외측 부분을 가질 수 있다. 방사상 외측 부분은 힘이 풀리의 외부 방사상 표면에 가해질 때 방사상 내측 부분 보다 더 큰 비율 (rate) 로 변형하도록 구성될 수 있다.
풀리는 하나, 2개 이상의 지지 구조들을 가질 수 있다. 지지 구조는 2개의 각진 벽들 및 2개의 방사상 벽들을 갖는 구조적인 셀을 가질 수 있다. 풀리는 회전축 및 방사상 외측 표면을 가질 수 있다. 지지 구조는 회전축과 풀리의 방사상 외측 표면에 있을 수 있다. 지지 구조의 적어도 하나의 부분은 힘이 풀리의 외부에 가해질 때, 예를 들어, 힘이 가해지는 풀리의 외부 상에 포켓을 생성할 때 변형하도록 구성될 수 있다. 지지 구조는 제 1 외측 각진 벽, 제 2 각진 벽, 및 제 3 내측 각진 벽을 가질 수 있다. 제 2 각진 벽은 제 3 내측 각진 벽 바깥에서 방사상일 수 있다. 제 2 각진 벽은 제 1 외측 각진 벽 내에서 방사상일 수 있다.
풀리는 방사상 외측 벽 (예컨대, 회전축 둘레에 360° 회전을 형성하는 "각진 (angular)" 벽) 을 가질 수 있다. 방사상 외측 벽의 적어도 하나의 부분은, 힘이 풀리의 외부에 가해질 때, 예를 들어, 힘이 가해지는 풀리의 외부 상에 포켓을 형성할 때에 변형하도록 구성될 수 있다.
풀리 및 궤도는 풀리와 궤도 사이에 들어가는 이물질이 풀리 및 궤도의 탄성에 기인하는 힘에 의해 탈출되도록 구성될 수 있다. 풀리 및 궤도는 궤도와 풀리가 갈라질 때까지 풀리와 궤도 사이에 들어가는 이물질이 외주 둘레에서 풀리와 궤도 사이 포켓 내에서 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
섀시, 및 풀리와 궤도를 구비하는 궤도 구동 시스템을 포함하는 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법이 개시된다. 이 방법은 풀리로 궤도를 구동하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 궤도와 풀리 사이에 물질 조각 (a piece of material) 을 수용하는 것을 포함할 수 있다. 물질 조각은 예를 들어, 궤도 또는 풀리에 부착되지 않는, 잔해의 느슨한 조각일 수 있다. 물질 조각은 약 0.2 cm 보다 큰 최대 폭을 가질 수 있다. 이 방법은 풀리 주변의 물질 조각을 궤도가 풀리로부터 이탈하는 위치로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 물질 조각을 궤도와 풀리 사이로부터 배출하는 것을 포함할 수 있다.
이 이동시키는 방법은 물질 조각을 궤도와 풀리 사이에 유지하는 것을 포함할 수 있다. 유지하는 방법은 풀리로부터 그리고 물질 조각에 대해서 궤도를 탄성적으로 변형하는 것을 포함할 수 있다. 수용하는 방법은 풀리를 탄성적으로 변형하는 것을 포함할 수 있다. 풀리는 제 1 셀 및 그 제 1 셀에 인접한 제 2 셀을 포함할 수 있다. 제 1 셀은 궤도로부터 그리고 물질 조각에 대해서 탄성적으로 변형될 수 있다. 제 2 셀은 변형되지 않을 수도 있다.
본체 및 궤도 구동 시스템을 가질 수 있는 로봇 운송체 시스템이 개시된다. 궤도 구동 시스템은 본체를 이동하도록 구성될 수도 있다. 궤도 구동 시스템은 풀리, 풀리 캡, 및 궤도를 가질 수 있다. 풀리 캡은 멀리서 본체에 마주보는 풀리의 측면에 부착될 수 있다. 풀리 캡의 직경은 풀리의 직경과 같거나 또는 더 클 수 있다.
풀리 캡은 궤도가 풀리 상에 있을 때 궤도의 외측 직경 보다 작은 직경을 가질 수 있다. 풀리 캡은 궤도 인터페이스를 가질 수 있다. 궤도는 풀리 캡 인터페이스를 가질 수 있다. 궤도 인터페이스는 풀리 캡 인터페이스와 해제 가능하게 맞물리도록 구성될 수 있다. 풀리 캡 인터페이스는 궤도의 내부로부터 확장하는 너브 (nub) 를 가질 수 있다. 궤도 인터페이스는 방사상 날개를 가질 수 있다. 궤도는 궤도의 제 1 측면 부분 상에서 궤도의 내부 표면으로부터 확장하는 제 1 유지 엘리먼트 (예컨대, 내부 너브들) 를 가질 수 있다. 궤도는 궤도의 제 2 측면 부분 상에서 궤도의 내부 표면으로부터 확장하는 제 2 유지 엘리먼트를 가질 수 있다.
본체, 및 그 본체를 이동하도록 구성된 궤도 구동 시스템을 가질 수 있는 로봇 운송체 시스템이 개시된다. 궤도 구동 시스템은 적어도 하나의 풀리, 궤도, 및 풀리 캡을 가질 수 있다. 궤도는 적어도 하나의 측면 부분 상에 제 1 내측 너브를 가질 수 있다. 내측 너브는 풀리 캡의 내측 에지에 메이팅 (mating) 될 수 있다. 내측 너브는 풀리 상에서 궤도를 유지할 수 있다. 본체는 풀리 상에서 궤도의 외부 에지를 유지시킬 수 있다. 궤도는 제 2 측면 부분 상에 제 2 내측 너브를 가질 수 있다.
시스템은 본체 상에 궤도 가이드 또는 유지 (retention) 구조를 가질 수 있다. 궤도 가이드 구조는 제 2 측면 부분 상에서 제 2 내측 너브의 외부 에지에 메이팅될 수 있다. 궤도 가이드 또는 유지 구조는 풀리의 내부 상에 날개들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 휠 캡이 예를 들어, 궤도를 계속 안내하도록 보조하기 위해, 플리퍼 또는 모빌리티 디바이스 풀리의 섀시-측면 상에 있을 수도 있다.
궤도는 궤도의 내부 표면을 따라서 포켓을 가질 수 있다. 풀리는 하나 이상의 그루브들, 너브들 또는 풀리로부터 외측으로 방사상으로 확장하는 측면 레일들을 가질 수 있다. 풀리들의 너브들 또는 레일들은 포켓들 (예컨대, 함몰부들) 과 인터페이스함으로써, 예를 들어, 풀리가 궤도를 구동할 수 있도록 한다.
모빌리티 지원 디바이스들 또는 플리퍼들을 섀시와 풀어서 회전하기 위한 하나 이상의 토크-제한 안전 커플링을 가질 수 있는 로봇 운송체 시스템이 개시된다. 로봇 운송체 시스템은 섀시(chassis), 로봇 운송체 시스템을 추진하도록 구성된 모빌리티 지원 구성요소 (mobility assistance component), 및 해제 커플링 (release coupling) 을 가질 수 있다. 해제 커플링은 섀시를 모빌리티 지원 구성요소에 부착할 수 있다. 모빌리티 지원 구성요소는 해제 커플링이 활성화될 때 섀시에 대해서 수축할 수 있다.
해제 커플링은 모빌리티 지원 디바이스에 가해지는 적어도 약 45 Nm 토크 또는 적어도 약 100 Nm 토크에 의해 활성화되도록 구성될 수 있다. 모빌리티 지원 구성요소는 해제 커플링이 활성화될 때 섀시에 대해서 회전가능하게 수축하고 회전가능하게 확장할 수 있다.
시스템은 모빌리티 지원 구성요소 상에 모터 및 궤도를 가질 수 있다. 모터는 모빌리티 지원 구성요소 둘레의 궤도를 구동하도록 구성될 수 있다.
섀시, 모빌리티 지원 구성요소, 및 섀시를 모빌리티 지원 구성요소에 부착하는 해제 커플링을 포함하는 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법이 개시된다. 이 방법은 해제 커플링을 활성화하고, 그리고 해제 커플링을 활성화한 후 카시스 (cassis) 측으로 모빌리티 지원 구성요소를 수축하는 것을 포함할 수 있다. 해제 커플링을 활성화하는 것은 적어도 약 45 Nm 토크 또는 적어도 약 100 Nm 토크를 모빌리티 지원 디바이스에 가하는 것을 포함할 수 있다.
모빌리티 지원 구성요소의 수축은 섀시에 대해서 모빌리티 지원 구성요소를 회전하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 섀시로부터 모빌리티 지원 구성요소를 확장하는 것을 포함할 수 있다. 모빌리티 지원 구성요소를 확장하는 것은 섀시에 대해서 모빌리티 지원 구성요소를 회전하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 모빌리티 지원 디바이스 상에서 궤도를 구동하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 로봇 운송체 시스템을 이용하는 또 다른 방법이 개시된다. 이 방법은 힘을 로봇 운송체 시스템에서 로봇 운송체 시스템 파워트레인을 통해서 전달하는 것을 포함할 수 있다. 힘의 전달은 힘을 발생하고, 그 힘을 제 1 샤프트 또는 차축을 통해서 제 1 리시버 (receiver) 로 전달하고, 그 힘을 제 1 리시버로부터 제 2 리시버로 전달하는 것을 포함할 수 있다. 힘은 로봇 운송체 시스템의 힘 발생 구성요소 (예컨대, 모터, 엔진) 에 의해 발생될 수 있다. 제 1 샤프트 또는 차축은 제 1 리시버, 예컨대, 내측 휠 허브와 인터페이스할 수 있다. 제 1 샤프트의 탄성 계수는 제 1 리시버의 탄성 계수보다 크게는 약 1000% 크고, 작게는 약 90% 작을 수 있다. 제 1 리시버의 탄성 계수는 제 2 리시버의 탄성 계수보다 많게는 약 1000% 크고, 작게는 약 90% 작을 수 있다.
제 1 리시버는 풀리의 방사상 내부 허브를 가질 수 있다. 이 방법은 풀리에 의해 궤도를 구동하는 것을 포함할 수 있다. 힘 발생 구성요소는 전기 모터를 포함할 수 있다.
방법은 힘을 제 2 리시버로부터 제 3 리시버로 전달하는 것을 포함할 수 있다. 제 2 리시버의 탄성 계수는 제 3 리시버의 탄성 계수보다 많아야 약 1000% 크고, 무려 약 90% 작다.
예를 들어, 제 1 리시버는 풀리의 (예컨대, 외측 휠 및 궤도에 비해) 경질 내측 휠일 수 있다. 제 2 리시버는 풀리의 (예컨대, 차축, 내측 휠 및 궤도에 비해) 중간-경도 외측 휠일 수 있다. 제 3 리시버는 (예컨대, 휠 및 차축에 비해) 연질 궤도일 수 있다.
제 3 리시버는 풀리의 방사상 외부 휠을 가질 수 있다. 이 방법은 풀리에 의해 궤도를 구동하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 제 3 리시버는 풀리의 방사상 외측 표면 상에 궤도를 가질 수 있다.
제 1 리시버는 제 1 샤프트와 동심일 수 있다. 제 2 리시버는 제 1 리시버와 동심일 수 있다.
제 1 리시버와 제 2 리시버 사이의 접촉 표면 영역이 샤프트와 제 1 리시버 사이의 접촉 표면 영역보다 더 클 수 있다.
힘을 파워트레인을 통해서 전달하는 시스템이 개시된다. 이 시스템은 파워 발생기 (예컨대, 모터, 엔진), 파워 발생기로부터의 파워를 전달하도록 구성된 샤프트, 그 샤프트에 부착된 제 1 리시버, 및 그 제 1 리시버에 부착된 제 2 리시버를 포함할 수 있다. 샤프트의 탄성 계수는 제 1 리시버의 탄성 계수보다 클 수 있다. 제 1 리시버의 탄성 계수는 제 2 리시버의 탄성 계수보다 클 수 있다.
시스템은 제 2 리시버에 부착된 제 3 리시버를 가질 수 있다. 제 2 리시버의 탄성 계수는 제 3 리시버의 탄성 계수보다 클 수 있다.
시스템의 모빌리티 동안 수축되는 구성에서는 치수적으로 작은 풋프린트 (즉, 위에서 볼 때의 영역) 및 확대된 구성에서는 치수적으로 더 큰 풋프린트 (footprint) 를 가질 수 있는 로봇 시스템이 개시된다. 시스템은 운반 또는 보관을 위해 접혀지거나 또는 수축될 수 있으며, 로봇 시스템의 자동-모빌리티를 위해 확장될 수 있다. 로봇 시스템은 자동-모빌리티 동안 접촉하고 확장할 수 있다.
로봇 운송체 시스템은 본체, 그 본체에 부착된 제 1 모빌리티 지원 디바이스, 및 그 본체에 부착된 제 2 모빌리티 지원 디바이스를 가질 수 있다. 제 1 모빌리티 지원 디바이스는 (예컨대, 본체로부터 확대되거나 또는 연장되는) 준비 위치의 제 1 구성, 및 (예컨대, 본체 방향으로 수축되거나 또는 단축되는) 보관 위치의 제 2 구성을 가질 수 있다. 제 2 모빌리티 지원 디바이스는 (예컨대, 본체로부터 확대되거나 또는 연장되는) 준비 위치의 제 1 구성, 및 (예컨대, 본체 방향으로 수축되거나 또는 단축되는) 보관 위치의 제 2 구성을 가질 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스들은 플리퍼들, 로켓들, 또는 다른 이동 (locomotion) 디바이스들일 수도 있다. 모빌리티 지원 디바이스들은 모션을 위한 준비 위치로 이동될 수 있으며, 준비 위치에 있지 않을 경우 보관 위치로 이동될 수 있다.
로봇 운송체 시스템은 본체, 그 본체에 부착된 제 1 모빌리티 지원 디바이스, 및 그 본체에 부착된 제 2 모빌리티 지원 디바이스를 가질 수 있다. 제 1 모빌리티 지원 디바이스는 본체로부터 확장되는 제 1 구성 및 본체 방향으로 수축되는 제 2 구성을 가질 수 있다. 제 2 모빌리티 지원 디바이스는 본체로부터 확장되는 제 1 구성 및 본체 방향으로 수축되는 제 2 구성을 가질 수 있다. 시스템은 제 1 및 제 2 모빌리티 지원 디바이스들이 제 1 구성들에 있을 때 확장된 길이를 가질 수 있다. 시스템은 제 1 모빌리티 지원 디바이스 및 제 2 모빌리티 지원 디바이스가 제 2 구성들에 있을 때 수축된 길이를 가질 수 있다.
로봇 운송체 시스템은 본체에 부착된 제 3 모빌리티 지원 디바이스를 가질 수 있다. 제 3 모빌리티 지원 디바이스는 본체로부터 확장되는 제 1 구성 및 본체 방향으로 수축되는 제 2 구성을 가질 수 있다. 로봇 운송체 시스템은 본체에 부착된 제 4 모빌리티 지원 디바이스를 가질 수 있다. 제 4 모빌리티 지원 디바이스는 본체로부터 확장되는 제 1 구성 및 본체 방향으로 수축되는 제 2 구성을 가질 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 모빌리티 지원 디바이스들이 제 1 구성들에 있을 때 확장된 길이일 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 모빌리티 지원 디바이스들이 제 2 구성들에 있을 때 수축된 길이일 수 있다.
확장된 또는 확대된 길이는 수축된 길이의 약 50% 와 같거나 크거나, 또는 수축된 길이의 약 60% 와 같거나 또는 클 수 있다.
본체, 그 본체에 부착된 제 1 모빌리티 지원 디바이스, 및 그 본체에 부착된 제 2 모빌리티 지원 디바이스를 갖는 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법이 개시된다. 방법은 로봇 운송체 시스템을 수축된 길이를 갖는 수축된 구성으로 구성하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 제 1 모빌리티 지원 디바이스를 수축된 구성으로부터 확대된 구성으로 확장하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 제 2 모빌리티 지원 디바이스를 수축된 구성으로부터 확대된 구성으로 확장하는 것을 포함할 수 있다. 로봇 운송체 시스템은 제 1, 및 제 2 모빌리티 지원 디바이스들의 확장 이후에 확대된 길이를 갖는 확대된 구성에 있을 수 있으며, 여기서, 확대된 구성은 수축된 길이의 약 50% 보다 더 크다.
로봇 운송체 시스템은 본체에 부착된 제 3 모빌리티 지원 디바이스, 및 본체에 부착된 제 4 모빌리티 지원 디바이스를 가질 수 있다. 방법은 제 3 모빌리티 지원 디바이스를 수축된 구성으로부터 확대된 구성으로 확장하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 제 4 모빌리티 지원 디바이스를 수축된 구성으로부터 확대된 구성으로 확장하는 것을 포함할 수 있다. 로봇 운송체 시스템은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 모빌리티 지원 디바이스들의 확장 이후에, 확대된 길이를 갖는 확대된 구성에 있을 수 있다.
본체, 및 제 1 모빌리티 지원 디바이스를 갖는 로봇 운송체 시스템이 개시된다. 본체는 본체 세로축을 가질 수 있다. 제 1 모빌리티 지원 디바이스는 제 1 모빌리티 지원 디바이스 세로축을 가질 수 있다. 제 1 모빌리티 지원 디바이스 세로축은 본체 세로축을 교차할 수 있다. 로봇 운송체 시스템은 제 2 모빌리티 지원 디바이스 세로축을 갖는 제 2 모빌리티 지원 디바이스를 가질 수 있다. 제 2 모빌리티 지원 디바이스 세로축은 본체 세로축을 교차할 수 있다.
본체 및 메인 궤도들 또는 모빌리티 디바이스들의 쌍을 갖는 로봇 운송체 시스템이 개시된다. 메인 궤도들은 서로에 대해 경사를 형성 (즉, 비-평행) 할 수 있다. 로봇 운송체 시스템은 메인 궤도들의 쌍을 구동하는 구동 시스템을 가질 수 있다. 메인 궤도들은 서로에 대해 토우-인되거나 또는 토우-아웃될 수 있다. 토우-인 또는 토우-아웃 각도는 약 0 도 보다 큰 각도로부터 약 90 도 까지, 예를 들어 약 10 도일 수 있다. 로봇 시스템은 그 본체에 부착된 제 1 모빌리티 지원 디바이스, 및 그 본체에 부착된 제 2 모빌리티 지원 디바이스를 가질 수 있다. 서로에 대한 메인 궤도들의 각도는 사용중에 조정될 수 있다. 궤도들은 향상된 직선 안정성을 위해 토우-인될 있거나, 및/또는 향상된 전향 (turning) 감도를 위해 토우-아웃될 수 있다.
본체, 모빌리티 지원 디바이스, 드라이브트레인, 및 모빌리티 지원 디바이스와 드라이브트레인의 어셈블리 내의 해제 메커니즘을 가질 수 있는 로봇 시스템이 개시된다. 모빌리티 지원 디바이스는 드라이브트레인에 연결될 수 있다. 드라이브트레인은 본체에 대해 모빌리티 지원 디바이스를 액츄에이트시킬 수 있다. 해제 메카니즘은 드라이브트레인의 적어도 하나의 엘리먼트를 이동시키지 않고 모빌리티 지원 디바이스의 이동을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 드라이브트레인은 모터, 샤프트 및 모빌리티 지원 디바이스 상의 궤도를 구동하기 위해 파워를 모터로부터 전달하는 기어링을 포함할 수 있다. 해제 메카니즘은 안전 해제 커플링을 가질 수 있다. 해제 메카니즘은 모빌리티 지원 디바이스가 본체에 대해 이동가능하게 할 수 있다. 해제 메카니즘은 드라이브트레인의 모두 또는 부분을 이동시킴이 없이 모빌리티 지원 디바이스를 준비 위치 (예컨대, 확대된 위치) 로부터 실어지는 또는 보관되는 (예컨대, 수축된) 위치로 액츄에이트할 수 있다.
섀시 및 드라이브트레인을 갖는 로봇을 이용하는 방법이 개시된다. 방법은 모빌리티 지원 디바이스에 연결된 드라이브트레인 내에서 해제를 활성화하는 것을 포함할 수 있다. 해제를 활성화하는 것은 모빌리티 지원 디바이스를 섀시에 대한 제 1 위치로부터 섀시에 대한 제 2 위치로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 제 1 위치는 로봇이 동작될 수 있는 준비 위치일 수 있다. 제 2 위치는 로봇이 준비 위치보다 더 용이하게 보관될 수 있거나 및/또는 여전히 동작될 수 있는 실어지는 (stowed) 위치일 수 있다. 해제를 활성화하는 것은 안전 해제 커플링을 해제하거나 또는 모빌리티 지원 디바이스와 드라이브트레인 사이에 클러치를 분리하는 것을 포함할 수 있다.
안전 해제 커플링을 해제하는 것은 예를 들어, 충격 또는 임펄스를 커플링에 전달함으로써 (예컨대, 임펄스를 모빌리티 지원 디바이스들을 통해서 그리고 안전 해제 커플링으로 전달하기 위해 로봇을 떨어뜨리거나 또는 던짐으로써) 커플링을 팝핑 (popping) 하는 것을 포함할 수 있다. 안전 해제 커플링을 해제하는 것은 커플링을 해제하기 위해 지렛대를 작동하는 것, 모터 (예컨대, 서보 모터) 솔레노이드를 활성화하는 것, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 안전 해제 커플링의 해제는 제어, 예컨대 버튼, 스위치, 토글, 또는 이들의 조합들에 의해 액츄에이트될 수 있다.
이 방법은 모빌리티 지원 디바이스를 제 1 위치로부터 제 3 위치로, 제 2 위치로부터 제 3 위치로, 또는 이들의 조합들로 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b 는 확장된 구성에서 플리퍼들에 의한 로봇 시스템의 변형예들을 도시한다.
도 2 는 되수축된 (retracted) 구성에서 플리퍼들에 의한 도 1 의 로봇 시스템을 도시한다.
도 3 은 로봇 시스템의 변형예를 도시한다.
도 4a 및 도 4b 는 각각, 확장된 구성에서 플리퍼들에 의한 로봇 시스템의 변형예의 좌우 측면도이다.
도 5a 및 도 5b 는 각각, 확장된 구성에서 플리퍼들에 의한 로봇 시스템의 변형예의 평면도 및 저면도이다.
도면들 6a 내지 6e 는 각각, 확장된 구성 및 되수축된 구성에서 플리퍼들에 의한 로봇 시스템의 변형예의 평면도들이다.
도 7a 및 도 7b 는 각각, 되수축된 구성 및 확장된 구성에서 플리퍼들에 의한 로봇 시스템의 변형예의 측면도들이다.
도 8 은 로봇 시스템의 변형예의 정면 사시도이다.
도 9a 및 도 9b 는 각각, 로봇 시스템의 변형예의 좌우 측면도이다.
도 10a 및 도 10b 는 각각, 로봇 시스템의 변형예의 평면도 및 저면도이다.
도 11 은 로봇 시스템의 변형예의 개략도이다.
도 12a 는 노출된 구획들에 의한 섀시의 변형예의 측면도이다.
도 12b 내지 도 18 은 로봇 시스템의 변형예의 사시도들이다.
도 19 는 로봇 시스템의 제어 모듈의 변형예의 개략도이다.
도 20 은 로봇 시스템의 원격 사용자 제어 모듈의 변형예의 사시도이다.
도 21 은 로봇 시스템의 파워 모듈의 변형예의 개략도이다.
도 22 는 로봇 시스템의 구동 모듈의 변형예의 개략도이다.
도 23 은 로봇 시스템의 모빌리티 지원 모듈의 변형예의 개략도이다.
도 24 는 로봇 시스템의 오디오 페이로드 모듈의 변형예의 개략도이다.
도 25 은 로봇 시스템의 비디오 페이로드 모듈의 변형예의 개략도이다.
도 26 내지 도 29 는 로봇 시스템의 변형예의 모빌리티 지원 디바이스들의 추가 배열들의 사시도들이다.
도 30a 내지 도 30e 는 풀리와 궤도 사이를 통과하는 잔해의 조각과 함께 동작하는 모빌리티 디바이스의 변형예의 방법을 도시한다.
도 31a 내지 도 31c 는 궤도의 단면 A-A의 변형예들이다.
도 1a 및 도 1b 는 페이로드 및 로봇 시스템 자체를 원격으로 운송하는데 사용될 수 있는 로봇 시스템 (10) 을 도시한다. 로봇 시스템은, 계단들, 잡석, 물 장애물들을 포함한 다수의 지형 유형들을 횡단하고, 문을 밀어서 문들을 통과해서 지나가도록 구성된다. 로봇 시스템은 유효 휠베이스 및/또는 궤도 베이스를 확장하는 확대된 구성 (즉, 시스템의 제 1 세로 단부 상의 세로방향 최외각 휠 또는 궤도의 말단부로부터, 시스템의 제 2 세로 단부 상의 세로방향 최외각 반대 휠 또는 궤도의 말단부까지의 길이) 에 있을 수 있다.
로봇 시스템 (10) 은 섀시 프레임 (101) 를 가질 수 있다. 섀시 프레임 (101) 은 섀시 프레임 (101) 에 탑재된 플레이트들을 가질 수 있다. 섀시 프레임 (101) 및 플레이트들은 방진 및/또는 방수 본체 (20) 또는 섀시 (100) 를 형성할 수 있다. 예를 들어, 플레이트들은 전체 외부 표면을 형성하며, 개스킷들 및/또는 코킹 (caulking) 및/또는 밀봉재로 밀봉되며, 그리고, 어떤 포트들 또는 홀들을 갖지 않거나, 또는 방진 및/또는 방수 필터들로 덮인 홀들 또는 포트들을 가질 수 있다. 섀시 (100) 또는 본체 (20) 및 섀시 프레임 (101) 은, 예를 들어, 시스템 (10) 이 섀시 프레임 (101) 상에 어떤 측면 플레이트들 또는 다른 추가적인 본체 또는 섀시 구성요소들을 갖지 않으면, 동일할 수 있다.
본체 (20) 은 물 및/또는 먼지를 투과할 수 있다. 본체 (20) 은 예를 들어, 냉각, 샘플링 환경 (예컨대, 비디오, 오디오, 화학 센서들, 및/또는 샘플러들), 툴 또는 무기 (weapon) 접근, 또는 이들의 조합들을 위한 벤트들 또는 홀들을 가질 수 있다.
본체 (20) 은 하나 이상의 착탈식 또는 영구 부착된 페이로드들, 예컨대 카메라들, 비디오 디스플레이들, 마이크로폰들, 스피커들, (수신기들 및/또는 송신기들을 포함한) 송수신기들, 화학 센서들 및 샘플러들, 무기들, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
본체 (20) 은 하나 이상의 모빌리티 디바이스들 (200) 에 부착될 수 있다. 모빌리티 디바이스들 (200) 은 궤도 시스템이거나, 및/또는 하나 이상의 휠들, 스키들, 스케이트들, 프로펠러들, 날개들, 돛들 (sails), 블레이드들, 기구들, 플로트들 (floats), 패들들 (paddles), 노들 (oars), 플리퍼들, 터빈들, 프로펠러들, 코르크스크루들 (corkscrews), 윈치들, 압력 탱크들, 로켓들, 호버 (hover) 시스템 또는 이들의 조합들의 세트일 수 있다. 도 1a 는 본체가 본체 (20) 의 각각의 측면 부분에 위치된 하나, 2개 이상의 모빌리티 디바이스들 (200) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 도 1b 는 본체 (20) 가 본체 내에 측면으로 위치된 하나 이상의 모빌리티 디바이스들 (200) 을 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 모빌리티 디바이스들 (200) 은 본체 (20) 의 중앙에 측면으로 있을 수 있다.
궤도 시스템은 모빌리티 디바이스 궤도 구동 풀리들 상에 탑재되는 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 및 모빌리티 디바이스 궤도 가이드를 가질 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도는 화살표 (30) 로 나타낸 바와 같이, 모빌리티 디바이스 궤도 가이드를 따라서 모빌리티 디바이스 궤도 구동 풀리들에 의해 구동될 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도 디바이스 풀리들은 하나 이상의 모터들, 옵션으로는, 변속장치들에 의해, 한 방향 또는 제어가능한 가역 방향들로, 능동적으로 동력 공급될 수 있거나, 및/또는 수동적으로 자유-스피닝 (spinning) 하거나, 및/또는 제 2 방향으로 회전가능한 동안 제 1 방향으로 회전을 방지하기 위해 (예컨대, 예를 들어, 페이로드 또는 예인 (towing) 짐을 운반할 때 아래로 후진하거나 또는 미끄러지는 것을 방지하기 위해) 풀-타임 맞물리거나, 또는 맞물림 및 맞물림 해제 가능한 클러치에 부착될 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도는 지표면과 맞물려서 시스템 (10) 을 추진할 수 있다.
모빌리티 디바이스들 (200) 의 하나 또는 양자는 모빌리티 디바이스 더미 (dummy) 궤도를 가질 수 있다. 예를 들어, 모빌리티 디바이스 더미 궤도는 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 의 일부 또는 모두가 위치될 장소에 위치될 수 있다. 모빌리티 디바이스 더미 궤도는 구동되지 않는 궤도, 또는 그 궤도의 부분에 유사한 외관을 갖는 단일 플라스틱 몰딩일 수 있다. 모빌리티 디바이스 더미 궤도는 지표면과 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들어, 모빌리티 디바이스 더미 궤도는 아마도 모빌리티 디바이스 (200) 의 저부까지 확장하지 않을 수 있다. 모빌리티 디바이스 더미 궤도는 시스템이 이동될 때 지표면을 따라서 끌거나 또는 활주할 수 있다. 모빌리티 디바이스 더미 궤도는 하나 또는 양자의 플리퍼들 (flippers) 을 구동하는 구동 체인을 덮는 체인 커버일 수 있다.
본체 (20) 는 하나, 2개, 3개, 4개 이상의 모빌리티 지원 디바이스들 (300), 예컨대 플리퍼들 (301), 휠들, 스키들, 스케이트들, 프로펠러들, 날개들, 돛들, 블레이드들, 기구들, 플로트들, 패들들, 노들, 플리퍼들, 터빈들, 프로펠러들, 코르크스크루들, 윈치들, 압력 탱크들, 로켓들, 호버 시스템, 부동 디바이스, 예컨대 거품 또는 가스-팽창된 (예컨대, 공기 또는 이산화탄소) 블래더 (bladder), 또는 이들의 조합들에 부착될 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스들 (300) 은 화살표 (40) 로 나타낸 바와 같이, 구동되어, 하나 이상의 모빌리티 지원 디바이스 풀리들에 의해 안내되고, 모빌리티 지원 디바이스 궤도 가이드에 의해 안내될 수 있는 모빌리티 지원 디바이스 궤도를 가질 수 있다.
플리퍼 궤도들은 모두 동일한 방향으로 구동될 수 있다. 임의의 하나, 2개, 3개, 또는 4개의 플리퍼 궤도들이 제 1 방향으로 구동되는 동안, 나머지 플리퍼 궤도들은 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 구동되거나, (예컨대, 클러치 또는 브레이크를 통해서) 정위치에 잠겨지거나, 모빌리티 지원 디바이스 풀리들 및 모빌리티 지원 궤도 가이드를 따라서 자유롭게 활주하거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수 있다.
예를 들어, 본체 (20) 의 제 1 측면 부분 상의 플리퍼 궤도들이 제 1 방향으로 구동되는 동안, (예컨대, 본체를 전향 (turn) 하기 위해) 본체 (20) 의 측면으로 반대 측면 상의 플리퍼 궤도들은 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 구동되거나, (예컨대, 클러치 또는 브레이크를 통해서) 정위치에 잠겨지거나, 모빌리티 지원 디바이스 풀리들 및 모빌리티 지원 궤도 가이드를 따라서 자유롭게 활주하거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수 있다. 본체 (20) 의 제 1 측면 부분 상의 플리퍼 궤도들이 서로에 대해 반대 방향들로 구동되는 동안, (예컨대, 본체를 전향하기 위해) 본체 (20) 의 측면으로 반대 측면 상의 플리퍼 궤도들은 본체 (20) 의 제 1 측면 부분 상의 궤도들 중 어느 것에 의해 구동되는 방향과는 같거나 또는 반대인 방향들로 구동되거나, (예컨대, 클러치 또는 브레이크를 통해서) 정위치에 잠겨지거나, 모빌리티 지원 디바이스 풀리들 및 모빌리티 지원 궤도 가이드를 따라서 자유롭게 활주하거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수 있다.
본체 (20) 의 제 1 세로 측면 (예컨대, 전면 또는 후면) 상의 플리퍼 궤도들이 제 1 방향으로 구동되는 동안, (예컨대, 궤도들로 지표면을 휘젖거나 또는 맞비비기 위해) 본체 (20) 의 세로방향 반대 측면 상의 플리퍼 궤도들은 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 구동되거나, (예컨대, 클러치 또는 브레이크를 통해서) 정위치에 잠겨지거나, 모빌리티 지원 디바이스 풀리들 및 모빌리티 지원 궤도 가이드를 따라서 자유롭게 활주하거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수 있다. (예컨대, 궤도들로 지표면을 휘젖거나 또는 맞비비기 위해) 본체 (20) 의 제 1 세로 측면 상의 플리퍼 궤도들이 서로에 대해 반대 방향들로 구동되는 동안, 본체 (20) 의 제 2 의 세로방향 반대 측면 상의 플리퍼 궤도들은 본체 (20) 의 제 1 세로 측면 상의 궤도들 중 어느 것에 의해 구동되는 방향과 같거나 또는 반대인 방향들로 구동되거나, (예컨대, 클러치 또는 브레이크를 통해서) 정위치에 잠겨지거나, 모빌리티 지원 디바이스 풀리들 및 모빌리티 지원 궤도 가이드를 따라서 자유롭게 활주하거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수 있다.
본체 (20) 의 정반대의 측면들 상의 플리퍼 궤도들이 제 1 방향으로 구동되는 동안, (예컨대, 궤도들에 의해 의도적으로 지표면을 휘젖거나 또는 맞비비기 위해) 본체 (20) 의 정반대의 측면 상의 플리퍼 궤도들은 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 구동되거나, (예컨대, 클러치 또는 브레이크를 통해서) 정위치에 잠겨지거나, 모빌리티 지원 디바이스 풀리들 및 모빌리티 지원 궤도 가이드를 따라서 자유롭게 활주하거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수 있다. (예컨대, 본체 (20) 를 회전하기 위해) 본체 (20) 의 정반대의 측면들 상의 플리퍼 궤도들이 서로에 대해 반대 방향들로 구동되는 동안, 나머지 플리퍼 궤도들 (예컨대, 본체 (20) 의 다른 정반대의 모서리들 상의 플리퍼 궤도들) 은 본체 (20) 의 제 1 세로 측면 상의 궤도들 중 어느 것에 의해 구동되는 방향과 같거나 또는 반대인 방향들로 구동되거나, (예컨대, 클러치 또는 브레이크를 통해서) 정위치에 잠겨지거나, 모빌리티 지원 디바이스 풀리들 및 모빌리티 지원 궤도 가이드를 따라서 자유롭게 활주하거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수 있다.
4개 플리퍼들 (301) 은 도시된 바와 같이, 본체 또는 메인 궤도의 측면 및 세로방향 반대 모서리들에 위치될 수 있다. 반대 세로 단부에 플리퍼들 없이, 2개의 플리퍼들 (301) 이 본체 (200) 의 단일 세로 단부 (예컨대, 전면 또는 후면) 에 있을 수 있다. 반대 측면 부분 상에 플리퍼들 (301) 없이, 2개의 플리퍼들 (301) 이 본체 (20) 의 단일 측면 부분 상에 있을 수 있다. 나머지 모서리들이 플리퍼들 (301) 을 갖지 않고, 2개의 플리퍼들 (301) 이 본체 (20) 의 정반대의 모서리들에 배치될 수 있다.
구동되는 모빌리티 지원 디바이스 궤도들은 모빌리티 디바이스 궤도들을 구동하기 위해 동일한 및/또는 반대 방향들로 구동될 수 있다. 예를 들어, 모두, 구동되는 모빌리티 디바이스 궤도들과 동일한 방향으로 구동된다. 예를 들어, (예컨대, 시스템 (10) 의 현재의 위치로부터 시스템을 병진운동 (translate) 시키지 않고) 시스템 (10) 을 회전시키기 위해, 제 2 의 반대 측면 부분 상의 모빌리티 디바이스 궤도 및 모빌리티 지원 디바이스 궤도들이 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 구동될 때, 제 1 측면 부분 상의 모빌리티 지원 디바이스 궤도들은 제 1 측면 부분 상의 구동되는 모빌리티 디바이스 궤도와 동일한 제 1 방향으로 구동될 수 있다.
플리퍼들 (301) 이 확장된 구성에 있을 때, 도 1a 및 도 1b 에 나타낸 바와 같이, 플리퍼들 (301) 의 세로 말단부들은 섀시, 본체 (20) 및/또는 모빌리티 디바이스 (200) 의 세로 말단부들을 지나서 확장할 수 있다.
도 2 는 모빌리티 지원 디바이스들이 세로방향으로 수축되거나 또는 본체 (20) 의 세로 중심 방향으로 되수축될 수 있다는 것을 도시한다. 예를 들어, 플리퍼들 (301) 은 측면의 쌍, 세로의 쌍, 또는 정반대 쌍들에서 개별적으로 회전하거나, 및/또는 화살표 (50) 에 의해 나타낸 바와 같이, 본체 (20) 의 세로 중심 방향으로 동시에 회전할 수 있다. 플리퍼들 (301) 은 본체 (20) 의 상부 또는 저부 높이를 초과하지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 플리퍼들 (301) 은 본체 (20) 의 측면 풋프린트 내에 있을 수 있다.
로봇 시스템은, 예를 들어, 보관, 운반하는 것, 시스템 (10) 을 구동하는 동안 더 작은 틈들 (clearances) 을 이동하는 것, (예컨대, 창문을 통해서 안전하지 않은 빌딩 또는 객실로) 로봇 시스템 (10) 을 던지는 것, 또는 이들의 조합들을 행하기 위해, 유효 휠베이스 및/또는 궤도 베이스를 최소화하는 되수축된 또는 수축된 구성에 있을 수 있다.
도 3 은 모빌리티 디바이스들이 스키드들 (skids) 또는 스키들 (skis) (202) 일 수 있다는 것을 도시한다. 스키들 (202) 은 낮은 마찰, 매끄러운 패널들일 수 있다. 스키들 (202) 은 스키 평면을 정의할 수 있다. 스키들 (202) 은 낮은 마찰 재료, 예컨대 왁스, 폴리머 (예컨대, PTFE, 예컨대 독일, Wilmington, EI DuPont de Nemours & Co. 의 Teflon®), 오일, 또다른 윤활제, 또는 이들의 조합들로 코팅될 수 있다. 스키들은 고 마찰, 거칠은 패널들일 수 있다. 스키들 (202) 은 스키 (202) 의 평면으로부터 외측으로 확장하는, 널들, 스파이크들, 브래드들 (brads), 날개들, 핀들, 또는 이들의 조합들을 가지며, 텍스쳐 (texture) 될 수 있다.
스키들 (202) 은 각각의 스키 (202) 의 세로 단부들의 하나 또는 양자로부터 확장할 수 있는 스키 팁들 (204) 을 가질 수 있다. 스키 팁들 (204) 은 본체 (20) 의 세로 종단을 지나서 세로방향으로 확장할 수 있다. 스키 팁들 (204) 은 스키들 (202) 과 같은 평면에 있거나, 또는 만곡되거나, 굽어지거나, 스키 (202) 과의 평면을 벗어난 각도에 있을 수 있다. 예를 들어, 스키 팁들 (204) 은 도 3 에 나타낸 바와 같이, 본체 (20) 의 중심 방향으로 만곡될 수 있다. 스키 팁들 (204) 은 본체 (20) 의 중심으로부터 만곡될 수 있다. 도 4a 및 도 4b 는 로봇 시스템이 제 1, 제 2, 및 제 3 로봇 시스템 안테나들 (60a, 60b, 및 60c) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 안테나들 (60a, 60b, 및 60c) 은 본체 (20) 의 상부 표면 상의 플러그들에 고정되거나 또는 착탈될 수 있다. 안테나들은 본체 (20) 의 전자적 하드웨어 내부에 부착되지만, 본체 (20) 의 상부 상의 패널들을 통해서 포트들을 거쳐 본체 (20) 를 나갈 수 있다. 안테나들은 나타낸 바와 같이, 직선, 곡면, 삼각형, 스마트 안테나 어레이들, 스프링들, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 안테나들 (60a, 60b, 및 60c) 은 약 0 cm (0 in.) 로부터 약 1 m (3 ft.) 까지 확장할 수 있으며, 좀더 좁게는, 약 2 cm (0.8 in.) 로부터 약 60 cm (20 in.) 까지, 예를 들어 본체 (20) 위로 약 20 cm (8 in.) 까지 확장할 수 있다. 안테나들 (60a, 60b 및 60c) 은 강성, 가요성, 또는 이들의 조합들일 수 있다.
안테나들 (60a, 60b, 및 60c) 은 데이터 및/또는 파워에 대한 신호들을 원격 조작자 제어 모듈, 중앙 동작 지령, 제 2 로봇 시스템, 또는 이들의 조합들로 전송하고 그로부터 수신할 수 있다. 안테나들 (60a, 60b, 및 60c) 중 하나 이상은 대안적으로 또는 추가적으로 신호 및/또는 파워의 목적지 및/또는 소스로 확장하는 코드일 수 있다.
안테나들 (60) 은 예를 들어, 본체 (20) 에의 신속한 조립과 해체를 위한 착탈식 인터페이스 (예컨대, BNC, TNC, SMA) 를 가질 수 있다. 안테나들 (60) 은 본체 (20) 내부에 위치될 수 있다. 예를 들어, 본체 (20) 및/또는 측면 플레이트들은 인입하는 RF 신호들로부터 내부 안테나들 (60) 을 차폐하지 않고 나가는 신호들을 차단하지 않는 재료 (예컨대, 플라스틱) 로 제조될 수 있다. 안테나들 (60) 은 가요성 마운트 상에 탑재될 수 있다. 안테나들 (60) 은 분절가능한 또는 절곡 (folding) 마운트들에 의해 본체 (20) 에 부착될 수 있다. 플리퍼들 (301) 은 본체 (20) 의 전면 및 후면으로부터 확장할 수 있다. 플리퍼들 (301) 의 저부들은 다른 플리퍼들 (301) 과, 및/또는 본체 (20) 의 저부 표면과, 실질적으로 동일 평면일 수 있다.
본체 (20) 는 하나, 또는 2개 이상의 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 을 가질 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 은 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 의 저부 또는 상부에 접촉하여 지표면에 대해 힘을 전달하기 위해 동력전달되거나 또는 구동될 수 있다.
도 5a 및 도 10b 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 은 모빌리티 디바이스 궤도 축들 (209) 을 가질 수 있다. 궤도 축들 (209) 은 서로에 평행하거나, 또는 서로에 대해 양의 또는 음의 모빌리티 궤도 각도들 (208) 에 있을 수 있다. 예를 들어, 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 은 조정가능한 토우-인 (즉, 양의 모빌리티 궤도 각도 (208)) 또는 토우-아웃 (즉, 음의 모빌리티 궤도 각도) 을 가질 수 있다. 토우-인은 저속 및 고속에서 조향에 대한 안정성 및 직선 안정성을 추가할 수 있다. 모빌리티 궤도 각도는 약 -10° 로부터 약 +10° 까지, 예를 들어 약 0° 일 수 있다. 토우-인 구성들에 있어, 모빌리티 궤도 각도 (208) 는 약 0.5° 로부터 약 10° 까지, 좀더 좁게는, 약 1° 로부터 약 5° 까지, 예를 들어 약 3° 일 수 있다. 모빌리티 궤도 각도 (208) 는 예를 들어, 하나 또는 양자의 모빌리티 디바이스들 (200) 상의 정렬 볼트를 조정함으로써, 및/또는 하나 또는 양자의 모빌리티 디바이스들 (200) 에 부착된 서보 모터들 또는 솔레노이드들을 제어함으로써, 조정할 수 있다.
모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 은 모빌리티 디바이스 궤도 외부 너브들 (211 및 212, 이하에 나타냄) 및/또는 모빌리티 디바이스 궤도 내부 너브들 (216) (217 및 218) 을 가질 수 있다. 외부 너브들 (211) 은 디바이스 궤도들 (210) 의 외부 표면 상에 있을 수 있다. 내부 너브들 (216) 은 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 의 내부 표면 상에 있을 수 있다. 내부 너브들 (216) (217 및 218) 은 예를 들어, 풀리 (220), 궤도 가이드 및 롤러들 상에 궤도 (210) 를 유지할 수 있다. 외부 너브들 (211) (및 212) 은 예를 들어, 궤도 (210) 과 지표면 사이의 견인력을 증가시킬 수 있다. 모빌리티 디바이스 내부 너브들 (216) 및/또는 모빌리티 디바이스 외부 너브들 (211) 은 스터드들, 스파이크들, 브래드들, 미끄럼방지 쇄기들 (cleats), 닻들, 레일들, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 내부 너브들 (216) 및/또는 외부 너브들 (211) 은 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 와 통합되거나 및/또는 모빌리티 디바이스 궤도들 (210) 에 착탈가능하게 부착될 수 있다.
내부 너브들 (216) 및/또는 외부 너브들 (211) 은 나타낸 바와 같이, 개개의 너브들, 및/또는 궤도의 길이의 부분 또는 모두를 따라서 확장하는 하나 이상의 레일들에 의해 분리될 수 있다. 예를 들어, 레일은 궤도의 폭의 중심 방향으로 (예컨대, 내측으로) 확장하거나 또는 궤도의 폭의 중심 방향으로부터 (예컨대, 측면으로) 확장하는 너블릿들 (nublets) 을 가질 수 있다. 내부 너브들 (216) (또는 316) 또는 너블릿들은 풀리들 (220) (또는 320) 및/또는 궤도 가이드들 및/또는 롤러들 상의 궤도 (210) (또는 310) 를 유지하거나, 및/또는 풀리 캡들 (240 및 340) 의 궤도 인터페이스, 예컨대 방사상으로 확장하는 날개들 (345) 로 확장하여 맞물릴 수 있다. 내부 너브들 (216) (또는 316) 또는 너블릿들은, 풀리 캡들 (240 및 340) 이 풀리들 (220) (또는 320) 에 부착 및 동기화되어 회전하여, 궤도 (210) (또는 310) 가 풀리들 (220) (또는 320) 을 따라서 이동함에 따라서, 방사상으로 확장하는 날개들 (345) 을 메이팅, 맞물림 및 맞물림 해제할 수 있다. 방사상으로 확장하는 날개들은 내부 너브들 (216) (또는 316) 과 맞물리기 위해 풀리 (220) (또는 320) 상에 있을 수 있다.
내부 너브들 (216) 및/또는 외부 너브들 (211) 은 인접한, 각각의, 너브들 (216 및/또는 211) 로부터 약 1 cm (0.4 in.) 로부터 약 5 cm (2 in.) 까지 이격될 수 있다. 예를 들어, 외부 너브들 (211) 은 약 42 mm (1.6 in.) 만큼 이격될 수 있다. 또한, 예를 들어, 내부 너브들 (216) 은 약 14 mm (0.55 in.) 만큼 이격될 수 있다. 내부 너브들 (216) 및/또는 외부 너브들 (211) 은 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 의 폭의 부분 또는 모두를 가로질러 측면으로 확장할 수 있다. 예를 들어, 외부 너브들 (211) 은 세로방향으로 동일한 쌍들로 위치될 수 있으며, 각각의 쌍 중 하나의 너브는 모빌리티 디바이스 궤도의 측면 내부에 위치되고 그 쌍 중 다른 하나의 너브는 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 의 측면 외부 상에 위치될 수 있다. 외부 너브들 (211) 은 궤도들 (210) 과 그 궤도들 (210) 에 인접한 지표면 사이에 견인력 또는 마찰을 증가시킬 수 있다.
플리퍼들 (310) 중 하나, 2개, 3개, 4개 이상이 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 을 가질 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도들 (310) 은 플리퍼 (301) 의 평면과 평행한 수직 평면을 따라서 플리퍼들의 외측 둘레를 둘러쌀 수 있다. 플리퍼들 (310) (예컨대, 비-궤도 (tracked) 플리퍼들) 은 어떤 궤도, 스키드들, 스키들, 타이어들 (tires), 또는 이들의 조합들도 갖지 않을 수 있다.
모빌리티 지원 디바이스 (300) 는 모빌리티 지원 디바이스 풀리 또는 플리퍼 풀리 (320) 를 가질 수 있다. 플리퍼 풀리 (320) 는 파워 소스, 예컨대 모터로부터 파워를 수신하여, 모빌리티 지원 디바이스 궤도 (310) 로 전달할 수 있다. 플리퍼 풀리 (320) 의 외측 측면 부분은 모빌리티 지원 디바이스 풀리 캡 (340) 에 부착되며 모빌리티 지원 디바이스 풀리 캡 (340) 에 의해 덮여질 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스 풀리 캡 (340) 은 하나, 2개 이상 각진 (예컨대, 약 360°) 날개들 및/또는 하나 이상의 (예컨대, 약 3 으로부터 약 30 까지, 예를 들어 약 12) 방사상 모빌리티 지원 디바이스 날개들 (342b) 및 오목부들을 가질 수 있다.
플리퍼 (301) 는 모빌리티 지원 궤도 가이드 (330) 를 가질 수 있다. 플리퍼 (301) 는 모빌리티 지원 궤도 가이드 아암 (331) 을 가질 수 있다. 모빌리티 지원 궤도 가이드 아암 (331) 은 모빌리티 지원 궤도 가이드 (330) 의 내부에 수직으로 있거나 또는 모빌리티 지원 궤도 가이드 (330) 에 의해 포함될 수 있다. 모빌리티 지원 궤도 가이드 아암 (331) 은 모빌리티 지원 궤도 가이드 (330) 에 부착되거나 및/또는 통합되거나, 및/또는 억지 끼워맞춤 (interference fit) 될 수 있다.
모빌리티 지원 궤도 가이드 (330) 및 모빌리티 지원 궤도 가이드 아암 (331) 은 각진 및 방사상 모빌리티 지원 궤도 가이드 날개들 (350a 및 350b), 각각, 및 오목부들을 가질 수 있다. 각진 모빌리티 지원 궤도 가이드 날개들 (350a) 은 모빌리티 지원 궤도 가이드 (330) 또는 모빌리티 지원 궤도 가이드 아암 (331) 의 제 1 단자 측면으로부터, 모빌리티 지원 궤도 가이드 (330) 또는 모빌리티 지원 궤도 가이드 아암 (331) 의 제 2 단자 측면으로, 확장할 수 있다.
플리퍼 (301) 는 예를 들어, 롤러 휠 (이하에 나타냄) 의 측면 내부 및 외부에 부착된 롤러 휠 캡들 (336) (및 337) 을 가질 수 있다. 롤러 휠 캡들 (337) 은 예를 들어, 플리퍼 (310) 상의 모빌리티 지원 디바이스 궤도 (310) 에 대해 억지 끼워맞춤하고, 유지하고 그리고 안내하는 롤러 휠보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.
도 17 은 궤도들 (210 및 310) 이 예를 들어, 풀리들 (220 및 320) 을 따라서, 궤도 외측 대직경들 (402a) 및 궤도 내측 대직경들 (402b) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 궤도 외측 대직경들 (402a) 은 약 5 cm 로부터 약 35 cm 까지, 예를 들어, 약 15 cm 일 수 있다.
궤도 내측 대직경들 (402b) 은 약 4 cm 로부터 약 34 cm 까지, 예를 들어, 약 14 cm 일 수 있다.
모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 은 예를 들어, 롤러 휠들 (335) 을 따라서, 궤도 외측 소직경들 (404a) 및 궤도 내측 소직경들 (404b) 을 가질 수 있다. 궤도 외측 소직경들 (404a) 은 약 2 cm 로부터 약 20 cm 까지, 예를 들어, 약 4 cm 일 수 있다.
궤도 내측 소직경들 (404b) 은 약 2 cm 로부터 약 19 cm 까지, 예를 들어, 약 3 cm 일 수 있다.
궤도 가이드 캡들 (337 및 336) 은 내측 궤도 가이드 캡 직경 및 외측 궤도 가이드 캡 직경 (406a 및 406b) 를 각각 가질 수 있다. 궤도 가이드 캡 직경들 (406a 및 406b) 은 약 2.1 cm 로부터 약 19.1 cm 까지, 예를 들어, 약 3.5 cm 일 수 있다.
도 18 은 풀리들 (220 및 320) 이 풀리 직경들 (410) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 풀리 직경들 (410) 은 약 4 cm 로부터 약 34 cm, 예를 들어, 약 14 cm 일 수도 있다.
풀리 단부 캡들, 모빌리티 디바이스 풀리 캡들 (240) 또는 모빌리티 지원 디바이스 풀리 캡들 (340) 은 풀리 캡 직경들 (412) 을 가질 수 있다. 풀리 캡 직경들 (412) 은 약 4.1 cm 로부터 약 34.1 cm 까지, 예를 들어, 약 14.1 cm 일 수 있다.
도 14 는 측면 플레이트들 (150) 이 측면 플레이트 높이들 (414) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 측면 플레이트 높이들 (414) 은 약 4.1 cm 로부터 약 34.1 cm 까지, 예를 들어, 약 14.1 cm 일 수 있다.
궤도들 (210 및/또는 310) 이 차가운 또는 비확대된 상태에 있을 때, 궤도 외측 대직경들 (402a) 은 예를 들어, 궤도 (210 및/또는 310) 과 지표면 사이에 접촉을 유지하기 위해, 풀리 캡 직경들 (412) 및 측면 플레이트 높이들 (414) 보다 더 클 수 있다. 궤도들 (210 및/또는 310) 이 따뜻한 또는 확대된 상태에 있을 때, 궤도 내측 대직경들 (402b) 은 예를 들어, (예컨대, 억지 끼워맞춤에 의해) 각각의 궤도 가이드들 및 풀리들 상의 궤도들 (210 및/또는 310) 을 측면으로 제한하기 위해, 풀리 캡 직경들 (412) 및 측면 플레이트 높이들 (414) 보다 더 작을 수 있다.
모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 이 차가운 또는 비확대된 상태에 있을 때, 궤도 외측 소직경들 (404a) 은 예를 들어, 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 과 지표면 사이에 접촉을 유지하기 위해, 내측 및 외측 궤도 가이드 캡 직경들 (406a 및 406b) 보다 더 클 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 이 따뜻한 또는 확대된 상태에 있을 때, 궤도 내측 소직경들 (404b) 은 예를 들어, (예컨대, 억지 끼워맞춤에 의해) 각각의 궤도 가이드들 및 풀리들 상의 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 을 측면으로 제한하기 위해, 내측 및 외측 궤도 가이드 캡 직경들 (406a 및 406b) 보다 더 작을 수 있다.
플리퍼 (301) 는 73° F 에서 약 280,000 로부터 약 420,000 까지의 탄성 계수를 가질 수 있다. 플리퍼들 (301) 은 롤러 휠과 풀리의 축들 사이에서 모빌리티 지원 궤도들 (310) 에 대한 지지를 제공하기에 충분히 강성 (rigid) 일 수 있다. 플리퍼 (301) 는 모빌리티 지원 디바이스를 효과적으로 회전하기 위해 토크를 전달할 수 있다. 플리퍼 (301) 는 충격 시, 또는 디바이스의 회전축에 대해서가 아닌, 다른 방법들로 뒤틀리고/토크를 받는 동안 굴곡할 수 있다.
풀리 휠들 (220, 221, 및 320) 은 73° F 에서 약 8,000 으로부터 약 12,000 까지의 탄성 계수를 가질 수 있다. 궤도들 (210 및 310) 은 73° F 에서 약 2,400 로부터 약 5,600 까지의 탄성 계수를 가질 수 있다. 안테나들은 73° F 에서 약 16,000 으로부터 약 24,000 까지의 탄성 계수를 가질 수 있다.
본체 (20) 는 하나 또는 양자의 측면들, 및/또는 전면 및/또는 후면, 및/또는 상부 및/또는 저부 상에 하나 이상의 측면 문들 (70) 을 가질 수 있다. 예를 들어, 측면 문 (70) 은 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 의 상부와 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 의 저부 사이에 있을 수 있다. 측면 문들 (70) 은 제 1, 제 2, 제 3 또는 다른 구획들에 접근할 수 있다. 각각의 측면 문 (70) 은 단일 구획에 접근할 수 있거나, 또는 단일 측면 문은 2개, 3개 이상 구획들에 접근할 수 있다.
본체 (20) 는 측면 문 래치 (72) 를 가질 수 있다. 측면 문 래치 (72) 의 제 1 부분은 측면 문 (70) 과 그 측면 문 (72) 에 인접한 측면 플레이트 사이의 이음매에 인접한 측면에 고정될 수 있다. 측면 문 래치 (72) 의 제 2 부분은 측면 문 (70) 에 고정될 수 있다. 측면 문 래치 (72) 는 개방 상태로 래치하지 않거나 또는 폐쇄 상태로 래치하여 그 문을 폐쇄 상태로 고정할 수 있다. 예를 들어, 측면 문은 페이로드들을 청소하고 대체하거나 또는 유지관리가 요구되지 않는 한, 잠겨질 수 있다.
(도시된 바와 같은) 하나 또는 양자의 측면 부분들, 및/또는 하나 또는 양자의 세로 단부들, 및/또는 상부 및/또는 저부는 래치들이 있거나 없이, 측면 문 (70) 에 유사한 문들을 가질 수 있다.
모빌리티 지원 디바이스 궤도 (310) 는 모빌리티 지원 디바이스 궤도 외부 너브들 (311) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스 궤도 내부 너브들 (316) 을 가질 수 있다. 외부 너브들 (311) 은 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 의 외부 표면 상에 있을 수 있다. 내부 너브들 (316) 은 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 의 내부 표면 상에 있을 수 있다. 내부 너브들 (316) 및/또는 외부 너브들 (311) 은 스터드들 (studs), 스파이크들, 브래드들, 미끄럼방지 쇄기들 (cleats), 닻들, 레일들, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 내부 너브들 (316) 및/또는 외부 너브들 (311) 은 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 과 통합되거나 및/또는 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 에 착탈가능하게 부착될 수 있다.
내부 너브들 (316) 및/또는 외부 너브들 (311) 은 인접한, 각각의, 너브들 (316) 및/또는 (311) 로부터 약 1 cm (0.4 in.) 로부터 약 5 cm (2 in) 까지 만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 내부 너브들 (316) 은 약 14 mm (0.55 in.) 이격될 수 있으며, 외부 너브들 (311) 은 약 42 mm (1.7 in.) 이격될 수 있다. 내부 너브들 (316) 및/또는 외부 너브들 (311) 은 모빌리티 지원 디바이스 궤도 (310) 의 폭의 부분 또는 모두를 가로질러 측면으로 확장할 수 있다. 예를 들어, 외부 너브들은 세로방향으로 동일한 쌍들로 위치될 수 있으며, 각각의 쌍 중 하나의 너브는 모빌리티 지원 디바이스 궤도 (310) 의 측면 내부에 위치되고 그 쌍 중 다른 하나의 너브는 모빌리티 지원 디바이스 궤도 (310) 의 측면 외부에 위치될 수 있다. 외부 너브들 (316) 은 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 과 그 궤도들 (310) 에 인접한 지표면 사이에 견인력 또는 마찰을 증가시킬 수 있다.
도 5a 및 도 5b 는 본체 (20) 가 착탈식 페이로드들을 유지하기 위한 제 1, 제 2, 및 제 3 구획을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 제 1, 제 2 및 제 3 구획들은 각각, 제 1, 제 2 및 제 3 인터페이스들을 통해서 접근될 수 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 인터페이스들은 각각, 제 1, 제 2 및 제 3 인터페이스 커버들 (74, 76 및 176) 에 의해 덮여질 수 있다. 인터페이스 커버들 (74, 76 및 176) 은 본체 (20) 에 커버 부착 디바이스들 (80), 예컨대 스크루들, 볼트들, 고속-해제 (예컨대, 코터) 핀들, 스냅들, 래치들, 또는 이들의 조합들에 의해 부착될 수 있다.
인터페이스 커버들 (74, 76 및 176) 중 하나, 2개 또는 3개는 환기 및/또는 사운드 개구들 (78), 예컨대 벤트들, 기공들, 필터들, 홀들, 그리드들, 스크린-덮인, 직물-덮인 및/또는 메시-덮인 및/또는 창살문-덮인 개구, 또는 이들의 조합들을 가질 수 있다. 개구들 (78) 은 방수 및/또는 방진일 수 있다. 로봇 시스템 (10) 은 스피커를 가질 수 있거나 및/또는 마이크로폰이 개구들 (78) 의 내부에 위치될 수 있다. 환기 팬, 매니폴드 또는 도관이 개구들 (78) 의 내부에 위치될 수 있다.
본체 (20) 는 개방된 또는 덮인 페이로드 베이 (175) 를 가질 수 있다. 하나 이상의 페이로드들이 페이로드 베이 (175) 에 로드되어 영구 고정되거나 또는 착탈가능하게 부착되거나 또는 탈착가능하게 부착될 수 있다.
본체 (20) 는 본체 (20) 의 상부측 상의 하나 이상의 상부 본체 패널들 (80a), 본체 (20) 의 하부측 상의 하나 이상의 저부 본체 패널들 (82b), 하나 이상의 페이로드 베이 본체 패널들 (82c), 측면 전면 및 후면 본체 패널들, 및 이들의 조합들을 가질 수 있다. 본체 패널들은 보강되며 장갑판이 형성될 수 있다. 예를 들어, 본체 패널들은 철, 강철, 알루미늄, 티타늄, 플라스틱, 세라믹, 라미네이트 유리, 폴리카보네이트 열가소성 수지, 탄소 섬유 층들, 열화 우라늄, 벅키페이퍼, 알루미늄 거품, 또는 합성물들 또는 다른 이들의 조합들로 제조될 수 있다.
본체 패널들은, 지지를 제공하기 위해, 예를 들어, 외부 및 내부 리브들과 함께, 약 2.5 mm (0.098 in.) 로부터 약 14 mm (0.55 in.) 까지의 두께일 수 있다. 리브들은 또한 열을 소산하는 날개들로서 작용한다. 리브 형성 설계는 리브-없는 본체에 비해, 예를 들어, 열을 소산하기 위한 여분의 표면 영역을 갖는 고-강도, 경량 섀시를 제작할 수 있다.
본체 패널들은 열전도성일 수 있으며, 모터들 및 다른 열-발생 전기적 구성요소들로부터 열을 감소시킬 수 있다. 본체 패널들은 예를 들어, 전기적 구성요소들로부터의 열을 본체 (20) 의 외부 환경으로 소산하기 위해, 방사 열 전달 날개들 (86) 을 가질 수 있다.
모빌리티 지원 디바이스들 (300) 은 모빌리티 지원 디바이스 궤도들 (310) 을 구동할 수 있는 모빌리티 지원 디바이스 풀리들의 측면 외부에 부착되는 모빌리티 지원 디바이스 풀리 캡들 (340) 을 가질 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스 풀리 캡들 (340) 은 예를 들어, 곡률 (84) 의 모빌리티 지원 디바이스 풀리 단부 캡 반경을 형성하는 원형의 측면 외측 표면을 가질 수 있다. 곡률 (84) 의 모빌리티 지원 디바이스 풀리 단부 캡 반경은 약 10 cm (4 in.) 로부터 약 21 cm (8.3 in.) 까지, 예를 들어 약 162 mm (6.38 in.) 일 수 있다. 로봇 시스템 (10) 이 로봇 시스템 (10) 의 측면 상으로 배치되거나 또는 낙하할 때, 모빌리티 지원 디바이스 풀리 단부 캡들 (340) 의 곡률은 로봇 시스템으로 하여금 (즉, 모빌리티 지원 디바이스 (300) 를 활성화함으로써) 로봇 시스템 (10) 의 상부 또는 저부 상으로 수동적으로 또는 능동적으로 낙하시켜, 예를 들어, 궤도들 (210) 및/또는 (310) 의 임의의 궤도가 지표면과 접촉하여 로봇 시스템 (10) 을 추진하도록 할 수 있다.
섀시 (100) 는 섀시 (100) 의 세로 단부들의 하나 또는 양자로부터 확장하는 핸들 (178) 을 가질 수 있다. 핸들 (178) 은 핸들 (178) 과 섀시 (100) 사이의 인체공학적 간극을 형성하도록 구성될 수 있다. 핸들 (178) 은 로봇 시스템 (10) 의 현수 (hanging) 중량, 및 페이로드들 및 섀시 (100) 상에 로드된 다른 구성요소들의 전체 정원 (full complement) 을 지지할 수 있다. 예를 들어, 핸들 (178) 및 섀시 (100) 는 약 2 kg (5 lbs) 으로부터 약 45 kg (100 lbs) 까지, 좀더 좁게는, 약 5.4 kg (12 lbs.) 으로부터 약 27 kg (60 lbs.) 까지, 더 좁게는, 약 16 kg (35 lbs.) 으로부터 약 23 kg (50 lbs.) 까지 지지할 수 있다.
도 6a 는 본체 (20) 가 본체 세로축 (354) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 모빌리티 디바이스들 (200) 은 모빌리티 디바이스 세로축들 (356) 을 가질 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스들 (300) (예컨대, 플리퍼들 (301)) 은 모빌리티 지원 디바이스 세로축들 (358) 을 가질 수 있다.
모빌리티 지원 디바이스 세로축들 (358) 은 하나 이상의 모빌리티 지원 디바이스-본체 각도들 (360) 에서 본체 세로축을 교차할 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스 세로축들 (358) 은 하나 이상의 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 에서 모빌리티 디바이스 세로축들 (356) 을 교차할 수 있다.
모빌리티 지원 디바이스-본체 각도들 (360) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 은 제로 (예컨대, 평행 축들) 또는 논-제로일 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 은 약 0° 로부터 약 180° 까지, 좀더 좁게는, 약 5° 로부터 약 15° 까지, 예를 들어 약 10° 일 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스-본체 각도들 (360) 은 약 0° 로부터 약 180° 까지, 좀더 좁게는, 약 5° 로부터 약 15° 까지, 예를 들어 약 10° 일 수 있다.
플리퍼들 (301) 은, 예를 들어, 플리퍼들이 지표면과 접촉하는 것을 방지하고, 모빌리티 디바이스들 (200) 로부터의 구동력들이 플리퍼들 (301) 에 의해 지표면에 가해지는 구동력들의 방향과 충돌하지 않도록 모빌리티 디바이스들 (200) 을 들어올리기 위해, 본체 (20) 및 모빌리티 디바이스들 (200) 에 대해서 수직으로 들어 올려지고 내려질 수 있다. 플리퍼들 (301) 및 모빌리티 디바이스들 (200) 은 심지어 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 이 약 0° 가 아니더라도, 동시에 지표면에 접촉하여 구동력을 가할 수 있다.
로봇 시스템 (10) 은 플리퍼들 (301) 에 부착될 수 있는 하나, 2개, 3개, 4개 이상의 조향 로드들 (352) 을 가질 수 있다. 조향 로드들 (352) 은 서보 모터들, 솔레노이드들, 또는 이들의 조합들에 의해 평행운동가능하게 (translatably) 동력공급되고 제어될 수 있다. 조향 로드들 (352) 은 본체 (20) 로부터 측면으로 확장할 수 있다. 조향 로드들 (352) 은 화살표들 (364) 로 나타낸, 측면으로 내부 및 외부로 평행이동할 수 있다. 조향 로드들 (352) 의 평행이동은 모빌리티 지원 디바이스-본체 각도 (360) 및 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 을 변화시킬 수 있다.
각각의 조향 로드 (352) 는 동기화되거나 또는 독립적으로 제어될 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스-본체 각도들 (360) 은 로봇 시스템 (10) 을 회전하거나 또는 조향하도록 조정될 수 있다.
구동 차축들 (149) 은 본체 (20) 로부터 측면으로 예를 들어, 본체 세로축 (354) 에 거의 수직하게, 확장할 수 있다. 구동 차축들 (149) 은 구동 차축들 (149) 의 위치에서 모빌리티 디바이스들 (200) 로부터 떠나서 플리퍼들 (301) 을 배치하도록 측면으로 확장하고 되수축할 수 있다. 예를 들어, 구동 차축들 (149) 은, 플리퍼들 (301) 과 모빌리티 디바이스들 (200) 사이의 실질적인 간극 없이, 구동 차축들 (149) 의 위치에서 모빌리티 디바이스들 (200) 와 같은 높이로 인접하게 플리퍼들 (301) 을 배치하도록 배치될 수 있다.
로봇 시스템 (10) 의 제 1 세로 단부에서 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 플리퍼들 (301) 의 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 은 대략 로봇 시스템 (10) 의 제 2 세로 단부에서 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 각각의 측면으로 대응하는 플리퍼들 (301) 의 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 의 음일 수 있다.
도 6b 는 로봇 시스템 (10) 의 제 1 세로 단부에서 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 플리퍼들 (301) 의 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 이 로봇 시스템 (10) 의 제 2 세로 단부에서 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 플리퍼들 (301) 의 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 과 거의 같을 수 있다는 것을 도시한다.
플리퍼들 (301) 은 모두 평행할 수 있다. 모든 플리퍼들 (301) 에 대한 조향 로드들 (364) 은 동기화되거나 및/또는 서로에 고정될 수 있다.
도 6c 는 좌측면 전면 플리퍼 (301) 가 우측면 전면 플리퍼 (301) 와 평행할 수 있으며, 좌측면 후면 플리퍼 (301) 가 우측면 후면 플리퍼 (301) 와 평행할 수 있지만, 예를 들어, 로봇 시스템 (301) 을 능동적으로 조향하기 위해, 옵션으로, 전면 플리퍼들 (301) 이 후면 플리퍼들 (301) 과 평행하게 또는 평행하지 않게 고정될 수 있다는 것을 도시한다.
도 6d 는 플리퍼들 (301) 이 화살표들로 나타낸 바와 같이, 되수축되거나 또는 수축될 수 있다는 것을 도시한다. 플리퍼들 (301) 의 일부 또는 모두는 되수축된 또는 수축된 구성에서 논-제로 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 을 가질 수 있다.
도 6e 는 로봇 시스템 (10) 의 제 1 세로 단부에서 플리퍼들 (301) 이 되수축된 또는 수축된 구성에서 약 0° 의 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 로봇 시스템 (10) 의 제 2 세로 단부에서 플리퍼들 (301) 은 예를 들어, 제 1 세로 단부에서 플리퍼들 (301) 에 대해 억지 끼워맞춤하지 않고 (상부 또는 저부에서 볼 때) 측면으로 대칭적인 풋프린트로 압축하는, 되수축된 또는 수축된 구성에서, 논-제로 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 을 가질 수 있다.
도 6f 는 로봇 시스템 (10) 의 제 1 정반대의 모서리들에서 플리퍼들 (301) 이 되수축된 또는 수축된 구성에서 약 0° 의 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 로봇 시스템의 제 2 정반대의 모서리들에서 플리퍼들 (301) 은 예를 들어, 제 1 세로 단부에서 플리퍼들 (301) 에 대해 억지 끼워맞춤하고 (상부 또는 저부에서 볼 때) 대각선으로 대칭적인 풋프린트로 압축하는, 되수축된 또는 수축된 구성에서, 논-제로 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 본체 각도들 (360) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스-모빌리티 디바이스 각도들 (362) 을 가질 수 있다.
도 7a 는 로봇 시스템 (10) 의 측면 부분 상의 모빌리티 지원 디바이스들 (301) 이 수축된 및/또는 되수축된 구성에서 보충하는 (complimentary) 형태들을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 모빌리티 지원 디바이스들 (301) 의 형태들은 (예컨대, 외측으로부터 내측으로 회전되어) 수축할 수 있다.
예를 들어, 각각의 플리퍼 (301) 는 플리퍼들 (301) 이 되수축된 또는 수축된 구성에 있거나, 확장된 구성에 있거나, 또는 상이한 구성들 사이에서 이동할 때 로봇 시스템 (10) 의 동일한 측면 부분 상의 나머지 플리퍼들 (301) 에 대해 억지 끼워맞춤하도록 각각의 플리퍼 (301) 을 형성하기 위해, 하나보다 많은 롤러 휠 (335) 을 가질 수 있다.
도 7b 는 플리퍼 (301) 가 확장된 구성에 있을 수 있다는 것을 도시한다. 로봇 시스템의 측면 부분 상의 제 1 세로 단부에서 플리퍼 (301) 는 플리퍼 (301) 의 실질적으로 전체 길이에 따라서 지표면 (372) 에 접촉할 수 있다. 로봇 시스템의 동일한 측면 부분 상의 제 2 세로 단부에서 플리퍼 (301) 는 대략 플리퍼 (301) 의 전체 길이를 따라서, 또는 대략 약 플리퍼 (301) 의 전체 길이 미만, 예를 들어 플리퍼 (301) 의 길이의 대략 절반을 따라서, 지표면에 접촉할 수 있다. 플리퍼 (301) 는 플리퍼 높이 (364) 를 형성할 수 있다. 플리퍼 높이 (rise) (364) 는 플리퍼 (364) 의 선단부 아래의 간극일 수 있다. 로봇 시스템이 플리퍼 높이 (364) 의 방향으로 이동함에 따라, 장애물들은 처음에 플리퍼 (301) 아래, 플리퍼 높이 (364) 에서, 플리퍼를 조우한다. 플리퍼는 그후 플리퍼 (301) 가 장애물과 접촉하여 장애물 상으로 가해짐에 따라, 상방으로 압박될 수 있다.
도 8 내지 도 10b 는 로봇 시스템 (10) 이 어떤 모빌리티 지원 디바이스들도 갖지 않을 수 있다는 것을 도시한다. 모빌리티 디바이스들 (200) 은 로봇 시스템 (10) 의 측면 종단들일 수 있다.
모빌리티 디바이스들 (200) 은 모빌리티 디바이스 풀리 단부 캡들 (240) 을 가질 수 있다. 각각의 모빌리티 디바이스 풀리 단부 캡 (240) 은 곡률 (284) 의 모빌리티 디바이스 풀리 단부 캡 반경을 가질 수 있다. 곡률 (284) 의 모빌리티 디바이스 풀리 단부 캡 반경은 약 10 cm (4 in.) 로부터 약 21 cm (8.3 in.) 까지, 예를 들어 약 162 mm (6.38 in.) 일 수 있다. 로봇 시스템 (10) 이 로봇 시스템 (10) 의 측면 상으로 배치되거나 또는 낙하될 때, 모빌리티 디바이스 풀리 단부 캡들 (240) 의 곡률은 (즉, 모빌리티 디바이스 (200) 를 활성화함으로써) 로봇 시스템 (10) 의 상부 또는 저부 상으로 수동적으로 또는 능동적으로 롤링하도록 로봇 시스템 (10) 을 유도함으로써, 예를 들어 궤도들 (210) 의 임의의 궤도가 지표면에 접촉하여 로봇 시스템 (10) 을 추진하도록 할 수 있다.
도 11 내지 도 14 에 나타낸 바와 같이, 로봇 시스템 (10) 은 전원 (110) 을 하우징할 수 있는 섀시 (100), 제어 모듈 (120), 및 적어도 하나의 모빌리티 디바이스 (200) 에 연결된 구동 모듈 (130) 을 포함할 수 있다. 도 19 내지 도 20 에 나타낸 바와 같이, 제어 모듈 (120) 은 원격 조작자 제어 유닛 (127) 을 포함할 수 있다. 도 21 에 나타낸 바와 같이, 파워 모듈은 제어 모듈 (120) 로의 파워를 조절하고 제어할 수 있다. 도 11 및 도 22 에 나타낸 바와 같이, 구동 모듈 (130) 은 적어도 하나의 기어박스 (132), 적어도 하나의 모터 (134), 및 적어도 하나의 모터 제어기 (136) 을 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 25 에 각각 나타낸 바와 같이, 오디오 및 비디오 페이로드들은 로봇 시스템 (10) 에 부착될 수도 있다. 또한, 도 11 및 도 23 에 나타낸 바와 같이, 섀시 (100) 는 모빌리티 지원 디바이스 (300) 에 연결된 모빌리티 지원 모듈 (140) 을 하우징할 수도 있다. 도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 지원 디바이스 (300) 는 적어도 하나의 플리퍼일 수도 있다. 플리퍼는 핀볼 기계 플리퍼와 유사할 수 있다. 플리퍼는 가동 궤도 (310) 를 가질 수 있다. 적어도 하나의 플리퍼가 액츄에이트되거나, 2개의 플리퍼들이 액츄에이트되거나, 또는 임의의 개수의 플리퍼들이 자동적으로 또는 수동으로 액츄에이트될 수도 있다. 도 26 내지 도 29 에 나타낸 바와 같이, 플리퍼들은 애플리케이션에 따라서 다수의 상이한 위치들에서 액츄에이트될 수도 있다.
도 11 내지 도 16 에 나타낸 바와 같이, 섀시 (100) 는 로봇 시스템 (10) 의 구성요소들의 모두를 지지할 수 있다.
도 12a 는 섀시 (100) 가 구성요소-수용 섀시 레일들 (374) 을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 구성요소-수용 섀시 레일들 (374) 은 섀시 (100) 의 벽들로부터 내측으로 확장할 수 있다. 섀시 (100) 는 압출 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 구획들 (103, 104 및 105) 의 임의의 구획 또는 모두는 하나 이상의 레일들 (374) 을 가질 수 있다.
구성요소들은 레일들 (374) 에 의해 활주가능하게 수용되도록 구성될 수 있는 구성요소 레일들 및/또는 그루브들을 가질 수 있다. 섀시 레일들 (374) 은 섀시 (100) 로부터 분리된 엘리먼트들일 수 있거나 및/또는 섀시 (100) 와 통합하는 압축 성형된 (extruded) 프로파일들일 수 있다. 구성요소들은 섀시 레일들 (374) 와 인터페이스할 수 있는, 스냅들, 클립들, 디텐트들, 다른 잠금가능한 구성들 또는 피처들, 또는 이들의 조합들을 가질 수 있다. 구성요소들은 하나 이상의 섀시 레일들 (374) 을 따라서 섀시 (100) 내로 활주되어, 구성요소가 잠금됨으로써, 구성요소를 섀시 레일 (374) 및/또는 섀시 벽에 대해서 고정할 수 있다. 구성요소들은 카시스 (cassis) 로부터 잠금해제, 분리될 수 있으며, 예를 들어, 섀시 (100) 로부터 제거될 수 있다. 구성요소들은 유지관리, 변경, 로봇 시스템을 특수화하는 것, 중량을 제어하는 것, 중량 배분, 파워 사용, 및 이들의 조합들을 위해 섀시 (100) 로부터 제거될 수 있다.
섀시 레일들 (374) 은 각각 하나 이상의 레일 다리들 (376) 및 레일 아암들 (378) 을 가질 수 있다. 레일 다리 (376) 는 섀시 벽 또는 구획 벽으로부터 수직으로 확장할 수 있다. 레일 아암 (378) 은 레일 다리 (376) 로부터 수직으로 확장할 수 있다. 예를 들어, 레일 아암 (378) 은 레일 다리 (376) 가 확장하는 벽으로부터 가장 먼 레일 다리 (376) 의 단부로부터 확장할 수 있다. 섀시 레일들 (374) 은 만곡될 수 있다. 예를 들어, 섀시 레일들 (374) 은 원호 형태를 가질 수 있다.
섀시 레일들 (374) 은 쌍들, 예컨대, 제 1 섀시 레일 (374a) 및 그 제 1 섀시 레일 (374a) 과 쌍을 이루는 제 2 섀시 레일 (374b) 로 배치될 수 있다. 제 1 섀시 레일 (374a) 은 대응하는 제 2 섀시 레일 (374b) 과는 반대 방위로 배치될 수 있다. 구성요소는 제 1 섀시 레일 (374a) 및 대응하는 제 2 섀시 레일 (374b) 에 의해 활주가능하게 및/또는 잠금가능하게 수용되도록 구성될 수 있다.
섀시 (100) 는 전자 구성요소들, 모터들, 전원 서플라이들, 페이로드 구성요소들, 모빌리티 지원 디바이스들, 및 로봇 시스템 (10) 의 임의의 다른 구성요소들을 포함할 수도 있는 로봇 시스템 (10) 의 구성요소들을 보호할 수 있다. 도 12b 및 도 13 에 나타낸 바와 같이, 섀시 (100) 는 섀시 프레임 (101) 를 포함할 수 있다. 도 14 내지 도 16 에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 측면 플레이트 (150) 는 섀시 프레임 (101) 를 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 측면 플레이트 (150) 는 섀시 프레임 (101) 을 부분적으로 폐쇄할 수도 있다. 도 12b 및 도 13 에 나타낸 바와 같이, 섀시 프레임 (101) 은 제 1 구획 및 제 2 구획 (103, 104) 으로 분할될 수 있다. 섀시 프레임 (101) 은 제 3 구획을 가질 수 있다. 제 2 구획 (104) 은 제 3 구획 (105) 을 가질 수 있다. 그러나, 섀시 프레임 (101) 은 임의 개수의 모듈들 및/또는 로봇 시스템 구성요소들을 하우징하기 위한 임의의 적합한 구성으로 배열된, 하나, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 이상의 구획들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 액츄에이터 모듈들은 로봇의 설계 시에 재료를 최소화하기 위해 모빌리티 디바이스들에 가깝게 위치될 수 있다. 파워 소스 구획은, 파워 소스가 그의 구획 내에 배치될 때 파워 모듈이 미끄럼-끼워맞춤 커넥터를 통해서 연결할 수 있도록 위치될 수 있다. 또한, 현재의 구성에 있어, (예컨대, 비교적 무거울 수 있는) 파워 소스는 로봇 시스템 (10) 이 거꾸로 일 때 로봇 시스템 (10) 을 "자기-직립하도록 (self-right)" 회전될 플리퍼들의 회전축에 가깝게 위치될 수 있다. 이 구성은 회전축에 가까운 중력의 중심을 가질 수 있으므로, 자기-직립 (self-righting) 을 위한 로봇 시스템 (10) 의 안정성에 도움을 줄 수 있다.
섀시 프레임 (101) 은 약 8개의 모듈들, 예를 들어, 제어 보드, 파워 보드, 전면 I/O 보드, 오디오 보드, 2개의 구동 액츄에이터, 플리퍼 액츄에이터, 안전 커플링 기어 시스템, 또는 이들의 조합들을 하우징할 수 있다. 전기 케이블링이 모듈들을 접속할 수 있다. 기어링, 차축들, 샤프트들 및 다른 기계적 구성요소들은 모듈들을 연결할 수 있다. 섀시 프레임 (101) 은 예를 들어 수분을 제거하기 위한 건조제를 가질 수 있다. 섀시 프레임 (101) 은 윤활제를 가질 수 있다.
본체 플레이트들은 기계가공된, 압출성형된, 또는 다이-캐스트된 알루미늄 합금들로 제조될 수 있다. 본체 플레이트들은 예를 들어, 강도를 증가시키고 증가된 표면 영역을 제공하기 위해, 리브들을 가질 수 있다. 리브들은 본체 및 플레이트들의 높은 스트레스 및/또는 고-가열 영역들 주변에, 예컨대, 파스너들을 위한 연결 지점들, 전면, 후면 및 상부, 저부 충격 지점들, 베어링 저널들, 회전의 축들 및 페이로드들을 위한 탑재 지점들에, 더 효과적일 수 있다. 재료들은 도금되거나 및/또는 양극처리, 단조 또는 열-처리 프로세스들에 의해 경화될 수 있다.
섀시 프레임 (101) 의 제 1 구획 (103) 은 적어도 하나의 구동 모듈 (130) 을 하우징하거나 및/또는 포함할 수 있다. 섀시 프레임 (101) 의 제 1 구획 (103) 은 모빌리티 지원 모듈 (140) 을 하우징하거나 및/또는 포함할 수 있다. 섀시 프레임 (101) 의 제 2 구획 (104) 은 전원 (110) 및 제어 모듈 (120) 을 하우징할 수 있다. 제 2 구획 (104) 은 전원 (110) 과 따로 제어 모듈 (120) 을 하우징하기 위한 제 3 구획 (105) 을 하우징하거나 및/또는 포함할 수 있다. 도 12b 및 도 13 에 나타낸 바와 같이, 섀시 프레임 (101) 은 적어도 하나의 페이로드 인터페이스 (171, 172, 173) 을 포함할 수 있다. 인터페이스들 (171, 172, 173) 은 본체 (20) 내의 홀들일 수 있다. 인터페이스 (172) 는 개방된 것으로 나타나 있다. 스피커 그릴 (78) 및 마이크로폰 (181) 은 섀시에 탑재되는 오디오 모듈 페이로드의 부분에 부착되거나, 또는 섀시에 탑재되는 오디오 모듈 페이로드의 부분일 수 있다. 오디오 모듈 페이로드는 예컨대, 인터페이스 (173) 로 나타낸 바와 같이, 간단한 플레이트로 대신 덮여질 수 있다. 인터페이스 (173) 는 또한 외부 액츄에이터, 디바이스, 센서, 또는 이들의 조합들에 의해 확장될 수 있다. 인터페이스들은 페이로드 모듈들을 부착하거나 및/또는 연결하도록 적응될 수 있다. 페이로드 모듈들은 섀시 프레임 (101), 및/또는 페이로드 모듈들 (170), 제어 모듈 (120), 전원 (110), 또는 임의의 다른 적합한 로봇 시스템 구성요소를 연결하도록 적응된 페이로드 연결부들 (174) 에 부착될 수 있다.
섀시 (100) 는 페이로드들을 유지할 수 있는 페이로드 베이 (175) 를 가질 수 있다. 베이 (175) 는 페이로드들에 부착하기 위한 하나 이상의 탑재 지점들을 갖거나, 및/또는 페이로드들 또는 (예컨대, 벽들로 깔은 납작한 픽업 트럭과 같은) 기어 루스 (gear loose) 를 가질 수 있다. 인터페이스 (170) 는 제거되고 일부 변형예가 추가될 수 있으며, 따라서, 그런 의미에서, 페이로드일 수 있다.
섀시 (100) 는 금속, 예를 들어 알루미늄, 티타늄, 구리, 강철, 철, 브라스 (brass), 시트 금속, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 섀시 (100) 는 비-금속 재료, 예컨대 탄소 섬유, 폴리카보네이트, 콘크리트, 발포 금속, 목재, 폴리머, 또는 이들의 조합들로 제조될 수도 있다. 섀시 (100) 는 기계가공 프로세스, 압출성형 프로세스, 몰딩 프로세스, 캐스팅 프로세스, 스탬핑 프로세스, 조각 (carved) 프로세스, 용접 프로세스 또는 이들의 조합들을 통해서 제조될 수 있다.
도 14 에 나타낸 바와 같이, 측면 플레이트 (150) 는 내부 구성요소들을 보호하고 추가적인 구조적인 지지를 제공하기 위해, 섀시 프레임 (101) 을 폐쇄하도록 동작한다. 측면 플레이트 (150) 는 섀시 프레임 (101) 과 측면 플레이트 (150) 사이의 공간을 밀봉할 수 있는 밀봉 디바이스 (151) 를 포함할 수 있다.
밀봉 디바이스 (151) 는 탄성체, 예컨대 실리콘 고무, 왁스 종이 개스킷, 거품, 코크 (caulk), 접착제, 임의의 다른 적합한 개스킷 또는 밀봉 디바이스로 이루어지는 개스킷 밀봉재일 수 있다. 밀봉재는 수밀이거나 및/또는 기밀일 수 있으나, 임의의 적합한 레벨의 밀봉을 제공할 수도 있으며, 자갈들, 모래, 흙, 실트 또는 섀시 프레임 (101) 과는 다른 임의의 재료를 보호하기 위해, 대안적으로, 임의의 적합한 재료로 제조될 수도 있다. 측면 플레이트 (150) 는 입자들이 섀시 (100) 내부에 붙잡히는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 파스너를 이용하여 섀시 프레임 (101) 에 고정될 수 있다. 측면 플레이트 (150) 는 동일한, 예를 들어 적어도 하나의 기계 스크루, 리벳, 래치, 교합 스냅-결합 구성요소, 접착제, 임의의 다른 적합한 파스너, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 측면 플레이트 (150) 를 섀시 프레임 (101) 에 고정하는 파스너는 밀봉 디바이스, 예를 들어, 기계 스크루용 표준 실리콘 고무 o-링 와셔, 또다른 밀봉 디바이스 또는 밀봉재, 또는 이들의 조합들을 이용하여 밀봉될 수 있다.
도 14 에 나타낸 바와 같이, 측면 플레이트 (150) 는 구동 모듈 (130) 이 기계적 에너지를 섀시 (100) 로부터 모빌리티 디바이스 (200) 로 전달하도록 하기 위해서 인터페이스 (152) 를 포함할 수 있다. 인터페이스 (152) 는 모빌리티 지원 모듈 (140) 로 하여금 기계적 에너지를 섀시 (100) 로부터 모빌리티 지원 디바이스 (300) 로 전달할 수 있도록 한다.
도 14 에 나타낸 바와 같이, 기계적 에너지는, 대안적으로, 차축일 수도 있는, 회전가능한 차축 슬리브 (153) 을 이용하여, 구동 모듈 (130) 로부터 모빌리티 디바이스 (200) 로 전달될 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (153) 가 차축 (149) 둘레에서 밀봉재를 포위하는 회전하는 슬리브일 수 있으므로, 밀봉재가 차축 (149) 둘레에서 수밀재를 유지하면서 회전할 수 있도록 한다. 밀봉재는 다른 액체들, 가스들, 흙, 잔해, 및 임의의 다른 외부 또는 내부 오염물들을 포함하는, 보다 많은 물을 차단할 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (153) 의 내부는 밀봉물들 (155, 156) 의 쌍, 예를 들어, 단일 입술 (lipped) o-링 밀봉물들, 적어도 하나의 정적 밀봉재, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 밀봉물들 (155, 156) 은 네오프렌, 임의의 적합한 탄성체 또는 밀봉 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 밀봉물들 (155, 156) 사이에 있는 공간 (157) 은 윤활제, 예컨대 그리스, 그라파이트, 오일, 임의의 다른 적합한 윤활제, 또는 이들의 조합들로 채워질 수 있다. 수밀재는 윤활제를 유지하고 긴 서비스 수명을 제공할 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (153) 는 임의의 적합한 방식 또는 이들의 조합들로 부착된 적어도 하나의 핀 (154) 을 이용하여 링 기어 (139) 와 함께 회전하도록 적응될 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (153) 는 예를 들어, 회전가능한 차축 슬리브 (153) 내부의 차축 (149) 이 자유롭게 회전가능하도록 하기 위해, 베어링 (158) 을 포함할 수 있다.
도 14 에 나타낸 바와 같이, 회전가능한 차축 슬리브 (153) 는 베어링 (160) 에 의해 측면 플레이트의 바른 위치에 유지될 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (153) 는 밀봉 디바이스 (161) 를 이용하여 밀봉될 수 있다. 밀봉 디바이스 (161) 는 수밀 이중 입술 o-링 밀봉재일 수 있으며, 긴 서비스 수명을 제공하기 위해 윤활제가 밀봉 디바이스에 제공될 수 있다. 밀봉재는 다른 액체들, 가스들, 흙, 잔해, 및 임의의 다른 외부 또는 내부 오염물들을 포함한, 보다 많은 물을 차단할 수 있다. 밀봉 디바이스 (161) 는 네오프렌으로 제조될 수 있다. 밀봉 디바이스 (161) 는 측면 플레이트 (150) 의 인터페이스 (152) 에서, 플랜지된 디바이더 (162) 의 내부 상에 배치될 수 있다. 베어링 (160) 은 측면 플레이트 (150) 의 인터페이스 (152) 의 플랜지된 디바이더 (162) 의 외부 상에 배치될 수 있다. 베어링 (160) 은 파스너 (159), 예를 들어 스냅 링 (159) 을 이용하여 정위치에 고정될 수 있지만, 임의의 적합한 파스너가 사용될 수도 있다. 베어링들 (158, 160) 은, 밀봉 볼 베어링, 예를 들어 러기드 (rugged) 밀봉 스테인리스 스틸 볼 베어링일 수 있지만, 대안적으로는, 실드 (shielded) 베어링, 세라믹 베어링, 크롬 도금 스틸 볼 베어링, 스러스트 (thrust) 베어링, 슬리브 베어링, 레이디얼 베어링, 또는 임의의 다른 적합한 베어링일 수도 있다.
도 14 및 도 15 에 나타낸 바와 같이 측면 플레이트 (150) 는 수동 액츄에이트 마운트 (167) 에 부착되는 차축 (169), 예를 들어 동력축 또는 사축을 포함할 수 있다. 수동 액츄에이트 마운트 (167) 는 차축 (169) 의 회전을 가능하게 하며 핀 (168) 에 의해 고정된 위치에 유지될 수 있다. 핀 (168) 은 제거될 수도 있으며 차축 (169) 의 회전이 수동으로 조정되어 핀 (168) 에 의해 적어도 하나의 특정의 위치에 잠금될 수도 있지만, 임의의 적합한 개수의 조정가능한 위치들이 가능할 수도 있다. 차축 (169) 은 모빌리티 지원 모듈 (140) 또는 임의의 다른 적합한 구동 메커니즘에 의해 액츄에이트될 수도 있다. 차축들 (149, 169) 은 외측 단부 상에 키잉 (keyed) 될 수 있으며, 예를 들어 키 (163) 는 헥스 형태, 사각형, 삼각형, 스플라인, 다른 적합한 형태들, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 차축들 (149, 169) 은 스플라인되거나, 키잉되거나, 또는 이들의 조합들이 수행될 수도 있다. 차축들 (149, 169) 의 외측 단부들은, 키잉 이외에, 나사결합되거나 또는 모빌리티 디바이스 (200) 및/또는 모빌리티 지원 디바이스 (300) 를 차축 (149, 169) 에 고정하도록 적응될 수 있다.
전원 (110) 은 로봇 시스템 (10) 에 파워를 제공할 수 있다. 전원 (110) 은 Bren-tronics 에 의해 제조된 BB2590 군용 표준 배터리일 수 있지만, BB4590 군용 표준 배터리, 원자력 배터리들, 임의의 다른 적합한 배터리, 연료 셀, 솔라 패널, 전원, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 전원 (110) 은 수리, 재충전, 재급유, 및/또는 교체를 가능하도록 하기 위해 착탈될 수 있다. 도 12b, 도 13 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 전원 (110) 은 섀시 프레임 (101) 의 제 2 구획 (104) 에 삽입될 수 있으며, 전원 커넥터 (111) 를 이용하여, 예를 들어, 단일 BB2590 표준 군용 배터리와 인터페이스하도록 설계된 표준 BB2590 커넥터를 통해서, 제어 모듈 (120) 에 연결될 수 있지만, 대안적으로는, BB4590 표준 군용 배터리, 연료 셀, 리듐 배터리, 충전가능한 배터리, 원자력 배터리, 알칼리 배터리 팩, 솔라 패널들, 파워 케이블들, 다수의 BB2590 배터리들, 또는 임의의 다른 적합한 파워 소스 또는 파워 소스들의 조합과 인터페이스할 수 있다. 커넥터 (111) 는 전원 (110) 과 수밀 연결을 형성할 수 있지만, 또한 다른 액체들, 가스들, 흙, 잔해, 및 임의의 다른 외부 또는 내부 오염물들을 포함한, 보다 많은 물을 차단할 수도 있다. 전원 (110) 은 BB2590 군용 배터리일 수 있으며 섀시 측면 플레이트 (150) 의 홀을 통해서 섀시 (100) 에 삽입될 수 있다. 전원 (110) 은 섀시 프레임 (101) 의 제 2 구획 (104) 내에, 파스너, 드로우 래치 (116) 에 의해 폐쇄되는 문 (115), 클램프, 나비 스크루, 또는 다른 적합한 래치 메카니즘 또는 파스너, 또는 이들의 조합들에 의해 고정될 수 있다. 전원 (110) 의 빠른 교환을 가능하게 하는 공구없는 신속한 메커니즘이 사용될 수 있다.
도 11 및 도 19 에 나타낸 바와 같이, 제어 모듈 (120) 은 전원 (110) 으로부터의 파워 출력을 관리하거나, 구동 모듈 (130) 을 제어하거나, 및/또는 모빌리티 지원 모듈 (140), 페이로드 모듈들 (170), 또는 로봇 시스템 (10) 에 부착될 수도 있는 임의의 다른 모듈들을 제어하도록 적응될 수 있다. 도 18 에 나타낸 바와 같이, 제어 모듈 (120) 은 적어도 하나의 마이크로프로세서 (121), 및 파워 모듈 (122) 을 포함할 수 있다. 추가 변형예에서, 제어 모듈 (120) 은 조작자 제어 모듈 (126) 을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 페이로드 제어 모듈 (128) 을 포함할 수 있다.
마이크로프로세서 (121) 는 제어 모듈 내 상이한 모듈들로부터의 입력 및 출력을 관리하고 제어할 수 있다. 마이크로프로세서 (121) 는 (재)프로그래밍가능한 마이크로프로세서, FPGA, ASIC, 회로, 임의의 다른 적합한 제어 로직, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 마이크로프로세서 (121) 는 로봇 시스템 (10) 이 임의의 인간 조작자에 상관없이 실행하고, (예컨대, 그 영역을 지키고, 그 영역을 맵핑하고, 지점 A 지점 B 로 이동하고, 다른 로봇들과 협력하는) 사전-구성된 프로그램, 또는 임의의 다른 적합한 프로그램을 실행할 수 있도록, 소프트웨어 로직으로 프로그래밍될 수 있다. 마이크로프로세서는 로봇 시스템 (10) 이 뒤집어지는지 여부를 검출하기 위해 기울기 (tilt) 센서 또는 기울기 스위치에 접속될 수 있으며, 로봇 시스템 (10) 이 뒤집어지면, 마이크로프로세서 (121) 는 제어 프로그램에게 명령하여, 로봇 시스템 (10) 을 뒤집히지 않은 (non-inverted) 위치로 휙뒤집어지게 하여, 로봇 시스템 (10) 이 정상 동작들을 재개할 수 있도록 할 수도 있다.
파워 모듈 (122) 은 전원 (110) 의 출력을 모니터링하고, 출력이 원하는 임계치보다 높거나 또는 아래일 때 전원 (110) 을 리셋하거나 또는 조정할 수 있다. 전원 (110) 은 BB2590 배터리일 수 있다. BB2590 배터리는 다목적 군용 배터리일 수 있으며, 현재의 출력 사양이 초과될 때 배터리를 턴오프하는 보호 로직 및/또는 회로를 가질 수 있다. 제어 모듈 (120) 은 전원 (110), 예를 들어 BB2590 군용 배터리로 하여금, 고 전류 보호가 트리거된 이후에 정상 전류들을 제공하여, 이런 전원이, 고 전류들을 (순간적으로도) 이용하는 애플리케이션들, 예컨대 구동 전기 모터에, 또는 전기 모터를 사용하는 운송체 또는 디바이스가 잼 (jam) 되거나, 퍼지거나 또는 아니면 스트레스를 받을 때에, 계속 사용될 수 있도록 한다. BB2590 배터리는 전류 인출을 대략 2 밀리암페어 아래까지 떨어뜨림으로써 리셋될 수 있으며, BB2590 가 다시 전류를 출력할 것이다.
도 21 에 나타낸 바와 같이, 파워 모듈 (122) 은 전원 (110), 지연 회로 (92), 전압 모니터 (93), 인에이블 스위치 (94), 및 전류 통과 스위치 (95) 에의 접속을 포함할 수 있다. 파워 모듈 (122) 은 하나의 셀 보호 회로 (91), 및 충전 회로 (96) 를 가질 수 있다.
도 21 에 나타낸 바와 같이, 전원 (110) 은 표준 BB2590 배터리의 4개의 셀들의 2개의 그룹들을 각각 나타내기 위해 2개의 배터리들로서 도시되어 있다. 셀 보호 회로 (91) 는 최고 전압을 가진 셀들의 그룹이 BB2590 배터리의 보호 회로를 트리거할 수 있는 최저 전압을 가진 셀들의 그룹을 충전하는 것을 방지할 수 있다. 셀 보호 회로 (91) 는 적어도 하나의 다이오드, 예를 들어, 4개의 셀들의 그룹 당 하나의 다이오드일 수 있지만, 임의의 적합한 회로일 수도 있다.
지연 회로 (92) 는 BB2590 를 리셋시킬 수 있는 한 시간 기간 동안 전류 인출을 감소시키거나 및/또는 턴오프하도록 기능한다. 지연 회로 (92) 는 전압 모니터 (93) 에 의해 제어될 수 있으며, 전압 모니터 (93) 은 전원 (110) 으로부터의 전압 출력을 모니터링하여, (예를 들어, 지연 회로 (92) 의 커패시터가 충전중일 때) 전원 출력이 임계치 아래로 떨어질 때 (또는, 대안적으로는 위로 급등할 때) 전원 (110) 을 리셋하기 위해 지연 회로 (92) 에서 지연을 트리거하도록 기능한다. 지연 회로 (92) 는 (커패시터로부터의 전하를) 신속하게 방전하고 느리게 충전할 수 있으며, 커패시터가 충전하는 동안에 대부분의 지연을 제공할 수 있다. 전원 (110) 은 지연 회로 (92) 의 커패시터가 재충전을 시작한 후 종종 리셋할 수 있다. 전압 모니터 (93) 는 P-채널 MOSFET 를 제어하는 N-채널 MOSFET 를 제어할 수 있는 전압 분배기를 포함할 수 있다. 도 11 에 나타낸 바와 같이, 전압 모니터 (93) 의 P-채널 MOSFET 는 제어 모듈 (120) 에 급전할 수 있는 Vcontrol 을 출력할 수 있으며, 충전 회로 (96) 를 위한 전압 Vcontrol 을 제공할 수도 있다. 지연 블록이 전압 분배기를 가로질러서 전압을 감소시키고 있을 때, 전압 모니터 (93) 에서 N-채널 MOSFET 는 P-채널 MOSFET 를 턴오프하거나, 파워 오프 신호를 인에이블 스위치 (94) 로 전송할 수 있는 Vcontrol 로의 파워를 차단하거나, 제어 모듈 (120) 로의 파워를 차단하거나, 충전 회로 (96) 로의 파워들 차단할 수도 있거나, 또는 이들의 조합들을 행할 수도 있다. 하드 (hard) 리셋에 있어, Vcontrol 및 Vout 로의 파워는 모두 동시에 리셋되거나 및/또는 사이클될 수 있다.
인에이블 스위치 (94) 는 N-채널 MOSFET, P-채널 MOSFET, 임의의 다른 적합한 스위치, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 인에이블 스위치 (94) 는 전류 통과 스위치 (95) 의 N-채널 MOSFET 에 접속될 수 있다. 전류 통과 스위치 (95) 의 N-채널 MOSFET 는 적어도 하나의 P-채널 MOSFET, 예를 들어, 도 21 에 나타낸 바와 같이, 2개의 P-채널 MOSFET 들을 제어할 수 있다. BB2590 배터리의 셀 당 하나씩인, 2개의 P-채널 MOSFET 들이, 단일 P-채널 MOSFET 보다 더 파워 효율적일 수 있으며, 그러나, N-채널 MOSFET 및 P-채널 MOSFET 의 임의의 적합한 구성, 또는 임의의 다른 스위칭 메카니즘 및/또는 회로가 사용될 수도 있다. 전류 통과 스위치 (95) 는 하나의 다이오드 또는 2개의 다이오드들, 예를 들어 각각의 P-채널 MOSFET 에 접속되는 하나의 다이오드를 포함할 수 있다. 전류 통과 스위치에서 다이오드들은 80-100 Amps 로 등급평가된 고출력 쇼트키 다이오드들일 수 있지만, 임의의 적합한 다이오드일 수 있다. 전류 통과 스위치 (95) 는 인에이블 신호 (Vout_enable) 을 포함할 수 있으며, 마이크로프로세서 (121) 와 제어 보드 (120) 의 핀에 접속되어, 마이크로프로세서 (121) 로 하여금, 인에이블 신호를 이용하여 N-채널 MOSFET 및 P-채널 MOSFET 의 출력을 제어하여 전압 Vout 을 턴온/턴오프할 수 있도록 한다.
파워 모듈 (122) 은 충전 회로 (96) 를 포함할 수 있다. 충전 회로 (96) 는 N-채널 MOSFET 에 의해 제어되는 P-채널 MOSFET 를 포함할 수 있다. N-채널 MOSFET 및 P-채널 MOSFET, 또는 임의의 다른 적합한 스위칭 디바이스의 임의의 적합한 조합이 사용될 수도 있다. 충전 회로 (96) 는 인에이블 신호 (Vcharge_enable) 에 의해 제어될 수 있으며, 제어 보드 (120) 상의 마이크로프로세서 (121) 상의 핀에 접속될 수 있다. 충전 회로 (96) 가 인에이블될 때, P-채널 MOSFET 는 예를 들어, Vout 에 접속된 임의의 커패시터들, 예컨대 모터 제어기의 커패시터들, 또는 공기 압축기를 충전하기 위해, 전류 처리 (throughput) 회로 (95) 의 저항기 및 다이오드를 통해서, 전류가 흐르게 할 수 있다. 그러나, Vout 에 접속된 커패시터들은 충전 회로 (96) 없이 충전될 수 있다; 충전 회로 (96) 는 커패시터들이 전원 (110) 으로부터 인출할 수 있는 최대 전류를 제한하도록 기능할 수 있거나, 아니면, 커패시터들이 충전될 때마다, 전원 (110) (예를 들어 BB2590 배터리) 의 보호 회로가 트리거될 수도 있다.
파워 모듈 (122) 은 다음과 같이 동작할 수 있다. BB2590 는 동작불능하여 교체되거나 또는 출력 한계를 초과하였으며, 파워를 출력하고 있지 않으며, 2 밀리암페어 아래의 낮은 전류 인출이 리셋될 것을 요구한다. 전압 (Vbat_low_current) 는 낮으며 지연 회로 (92) 는 인에이블 스위치 (94) 를 턴오프하고 Vcontrol, 즉, 제어 보드 (120) 로의 파워를 턴오프할 수 있다. 전류 통과 스위치 (95) 및 충전 회로 (96) 는 BB2590 배터리가 리셋될 동안 급전되지 않을 수 있다. 일단 BB2590 배터리가 리셋된 후, 지연 회로 (92) 는 커패시터가 재충전하고 있거나 또는 재충전되었기 때문에 지연을 더 이상 제공하지 않으며, 전압 모니터 (93) 는 제어 모듈 (120) 에 파워를 제공하고, 인에이블 스위치 (94) 를 디스에이블한다. 제어 모듈 (120) 의 마이크로프로세서 (121) 는 그후 충전 회로 (96) 로 하여금 Vout 에 접속된 임의의 커패시터들을 충전하도록 할 수 있지만 (예컨대, 모터 제어기 애플리케이션들은 큰 전해 커패시터들을 요한다), 애플리케이션이 커패시터 충전을 필요로 하지 않으면 이것이 필요하지 않을 수도 있다. 제어 모듈 (120) 의 마이크로프로세서 (121) 는 적합한 양의 충전 시간 후 충전 회로 (96) 를 디스에이블하고 전류 통과 스위치 (95) 를 인에이블하여, Vout 으로의 고 전류 흐름을 인에이블할 수 있다. 전체 프로세스는 대략 0.33 초를 요하며, 고속 리셋은 로봇 시스템 (10) 의 동작에 있어 잠재적으로 눈에 띄지 않으며, 로봇 시스템 (10) 의 동작 또는 사용자 경험에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.
파워 모듈 (122) 은 전원 (110) 이 파워를 공급하고 있지 않으면 파워 모듈 (122) 및/또는 마이크로프로세서 (121) 로의 파워를 유지하도록 기능할 수 있는, 전하 저장 유닛을 포함할 수도 있다. 전하 저장 유닛은 전원 (110) 이 파워를 공급하지 않는 동안 전체 제어 모듈 (120) 에 급전할 수도 있다. 전하 저장 유닛은 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 배터리, 대안적인 전원, 임의의 다른 적합한 전원, 또는 이들의 조합들일 수 있다.
도 19 및 도 20 에 나타낸 바와 같이, 조작자 제어 모듈 (126) 은 사용자 입력을 수신하여 로봇 시스템 (10) 을 제어할 수 있다. 조작자 제어 모듈 (126) 은 원격 조작자 제어 모듈 (125) 을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 페이로드 제어 모듈 (128) 을 포함할 수도 있다.
조작자 제어 모듈 (126) 은 추가적인 사용자 입력, 또는 임의의 다른 적합한 프로그램을 요하거나 요하지 않을 수도 있는, (예컨대, 그 영역을 지키고, 그 영역을 맵핑하고, 지점 A 지점 B 로 이동하고, 다른 로봇들과 협력하는) 사전-구성된 제어 프로그램의 선택을 인에이블할 수도 있다. 조작자 제어 모듈은 다수의 프로그램들 사이에 선택하기 위해 스위치를 포함할 수도 있다. 스위치는 키패드, 선택기 다이얼, 펌웨어 재프로그래밍, 버튼 누르기들의 시퀀스, 프로그램을 선택하는 임의의 다른 적합한 디바이스 또는 방법, 또는 이들의 조합들일 수도 있다.
조작자 제어 모듈 (126) 은 원격 사용자 제어 모듈 (125) 에 접속될 수 있으며, 예를 들어 조작자 제어 모듈 (126) 은 적어도 하나의 무선 링크를 이용하여 적어도 하나의 원격 사용자 제어 모듈 (125) 에 접속될 수 있다. 제어 회로는 원격 사용자 제어 모듈 (125) 및 조작자 제어 모듈 (126) 을 가로질러 임의의 방식으로 분산될 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로들 (예컨대, 마이크로프로세서들) 은 조작자 제어 모듈 (126), 로봇 시스템 (10), 로봇 시스템 (10) 에 부착된 페이로드, 또는 이들의 조합들 상에 있을 수 있다. 프로세싱은 조작자 제어 모듈 (126), 로봇 시스템 (10), 로봇 시스템 (10) 에 부착된 페이로드 사이에 임의의 조합으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 조작자 제어 모듈 (126), 로봇 시스템 (10), 및 로봇 시스템 (10) 에 부착된 페이로드 중 임의의 페이로드는 조작자 제어 모듈 (126), 로봇 시스템 (10), 및 로봇 시스템 (10) 에 부착된 페이로드에 의해 요구되는 프로세싱의 모두, 일부 또는 전무 (none) 를 수행할 수 있다.
조작자 제어 모듈 (125) 은 적어도 하나의 사용자 입력 디바이스 (124) 를 이용하여 사용자 입력을 수신하도록 적응될 수 있다. 사용자 입력 디바이스 (124) 는 방향지시 조이스틱일 수 있지만, 추가적으로 또는 대안적으로, 방향지시 패드들, 트랙볼들, 버튼들, (예컨대, 보이스를 통해서 입력 제어 신호들을 수신하는) 마이크로폰들, 모바일 폰 키패드들, 컴퓨터 키보드들, 컴퓨터 마우스, 터치패드, 임의의 다른 적합한 입력 디바이스, 또는 이들의 조합들을 포함할 수도 있다. 조작자 제어 모듈 (125) 은 사용자 입력을 마이크로제어기, 예를 들어 프로그래밍가능한 인터페이스 제어기 (PIC), 간단한 입력 프로세싱 회로, 예컨대 버튼 디바운싱 회로, 또는 이들의 조합들에 의해 프로세싱할 수 있다. 제어 신호들은 송수신기를 이용하여 원격 조작자 제어 모듈 (125) 로부터 로봇 시스템 (10) 의 제어 보드 (120) 상의 조작자 제어 모듈 (126) 로 송신될 수 있다. 송수신기는 예를 들어, 대략 440-480 MHz 에서 송신하는 FM 송신기를 포함할 수 있지만, 디지털 송신 링크, 무선 네트워킹 링크, IEEE 1394 링크, USB 1.0, 2.0, 3.0 링크, 임의의 다른 적합한 링크, 또는 이들의 조합들을 포함한, 임의의 적합한 송신기 및/또는 송신 캐리어 주파수가 사용될 수도 있다. 송신기는 대략 440-480 MHz 의 송신 캐리어 주파수들에 동조된 안테나 (123) 에 접속될 수 있다. 조작자 제어 모듈 (126) 은 예를 들어 FM 수신기를 갖는 송수신기, 및 안테나 포트 (127) (도 12b 에 도시) 에 접속된 안테나를 포함할 수 있다. 제어 데이터는 원격 조작자 제어 유닛 (125) 로부터 조작자 제어 모듈 (126) 로 흐르거나, 및/또는 조작자 제어 모듈 (126) 로부터 원격 조작자 제어 유닛 (125) 으로 흐를 수 있다.
원격 조작자 제어 모듈 (125) 은 NiMH 충전가능한 배터리, AC 어댑터, 담배 라이터 어댑터, BB2590 배터리, 솔라 셀, 임의의 다른 적합한 전원, 또는 이들의 조합들에 의해 급전될 수 있다. 충전가능한 배터리는 AC 어댑터, 담배 라이터 어댑터, BB2590 배터리, 솔라 셀, 임의의 다른 적합한 전원, 또는 이들의 조합들로부터 배터리를 충전할 수도 있는 파워 포트 (117) 를 통해서 재충전될 수 있다.
원격 조작자 제어 모듈 (125) 의 케이싱은 구성요소들 내부를 보호할 수 있다. 케이싱은 ABS (또는 또다른 낮은 수분 흡수 폴리머), 알루미늄, 티타늄, 나일론, 다른 금속들 또는 폴리머들, 목재, 탄소 섬유, 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 케이스는 전체 원격 조작자 제어 모듈 (125) 이 한 쌍의 표준 군용 지급 카고 팬츠 (pants) 에 (안테나들을 제거한 상태로? 안테나들은 보관을 위해 빠르게 탈착할 수 있다) 알맞게 맞춰지는 사이즈로 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이스는 약 280 mm X 길이 약 160 mm 일 수 있다. 원격 조작자 제어 모듈 (125) 은 예를 들어, 전투병 또는 구조대원이 그들의 다른 손으로 툴들, 무기들, 또는 비상 서플라이들 (emergency supplies) 을 쥘 수 있도록, 사용자가 한손으로 로봇 시스템 (10) 을 제어하기에 충분히 작을 수 있다 (예컨대, 약 300 mm X 약 150 mm) .
도 12b 및 도 13 에 나타낸 바와 같이, 페이로드 모듈 (170) 은, 제어 모듈 (120) 및/또는 제어 모듈 (120) 의 조작자 제어 유닛 (126) 으로 하여금 페이로드 모듈 (170) 의 디바이스들을 제어할 수 있도록 하기 위해서, 제어 모듈 (120) 로의 인터페이스 (175) 를 포함할 수 있다. 도 19, 도 20, 도 24 및 도 25 에 나타낸 바와 같이, 조작자 제어 모듈 (126) 은 임의의 페이로드 인터페이스들 (171, 172, 173) 에 부착된 임의의 페이로드 모듈들 (170) 에 및/또는 그로부터 데이터를 송수신할 수 있는 적어도 하나의 페이로드 제어 모듈 (128) 을 포함할 수 있다. 페이로드 제어 회로는 원격 사용자 제어 모듈 (125), 페이로드 제어 모듈 (128), 및 조작자 제어 모듈 (126) 에 걸쳐서 임의의 방식으로 분산될 수도 있다.
페이로드는 더 많은 프로세서들 중 하나를 갖거나, 또는 어떤 프로세서들도 갖지 않을 수도 있다. 외부 페이로드를 위한 회로가 그 페이로드에, 또는 그 구획들에 있을 수 있다. 페이로드 제어 모듈 (128) 의 회로 모두가 로봇 시스템 (2) 내에 포함될 수 있다. 페이로드 제어 모듈 (128) 의 회로 모두가 페이로드 (170) 에 있을 수 있거나, 또는 로봇 시스템 (10) 이 별개의 마이크로프로세서 (121) 을 포함할 수 있으며 페이로드 (170) 가 별개의 마이크로프로세서를 포함할 수 있으며, 2개의 프로세서들은 데이터 및 제어 신호들을 서로 통신하도록 구성될 수 있다. 별개의 안테나가, 페이로드 내의 마이크로프로세서가 조작자 제어 모듈 (126) 또는 원격 조작자 제어 모듈 (125) 과 직접 통신하도록 할 수 있다. 프로세싱의 모두는 로봇 시스템 (10) 상의 마이크로프로세서들에 의해, 원격 제어 (125) 상의 프로세서들 상에서, 로봇 시스템 (10) 에 부가된 모듈/페이로드 상의 프로세서들 상에서 처리될 수 있거나, 또는 그 프로세싱은 그들 위치들 중 임의의 위치들 사이에 임의의 양으로 분할되어 처리될 수 있다.
비디오 페이로드 (190) 는 원격 사용자가 원격 조작자 제어 모듈 (125) 상의 시각 정보를 볼 수 있도록 할 수 있다. 비디오 페이로드 (190) 는 가시 광선, 적외선 (IR) 방사선, 자외선 (UV) 방사선, 또는 이들의 조합들을 검출할 수 있는 카메라 (192) 를 가질 수 있다. 시각 정보는 로봇 시스템 (10) 에서 비디오 페이로드 (190) 의 카메라 (192) 의 가시선, 및/또는 IR 및/또는 UV 범위 내의 임의의 것, 비디오 피드들, 오디오 피드들, 위치, 남은 배터리 수명, 시스템 온도, 또는 임의의 다른 적합한 정보, 또는 이들의 조합들을 포함한, 로봇 시스템 (10) 으로부터의 상태 정보일 수 있다. 원격 조작자 제어 모듈 (125) 은 안테나 (196), 비디오 수신기 (197), 및 비디오 페이로드 (190) 로부터 수신된 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이 인터페이스 (199) 를 포함할 수 있다. 페이로드 제어 모듈 (128) 은 비디오 송신기 (194) 에 접속된 (도 12b 및 도 13 에 나타낸) 안테나 포트 (129) 에 접속된 안테나 (195) 를 포함할 수 있다. 페이로드 제어 모듈 (128) 은 카메라 (192) 를 위한 조절 회로 (193) 를 포함할 수 있다.
오디오 페이로드 (180) 는 원격 사용자로 하여금 원격 조작자 제어 모듈 (125) 로부터 로봇 시스템 (10) 의 오디오 페이로드 (180) 의 가청 범위 내의 어느 하나 또는 어느 것으로 양방향 오디오 통신으로 통신가능하도록 할 수 있다. 원격 조작자 제어 모듈 (125) 은 오디오 페이로드 (180) 로 전송할 오디오를 캡쳐하여 오디오 페이로드 (180) 로부터 수신된 오디오를 플레이백하기 위해, 마이크로폰 (188) 및 스피커 (189) 를 포함할 수 있다. 원격 조작자 제어 모듈 (125) 은 오디오 송수신기 (186) 및 안테나 (179) 를 포함할 수 있다. 페이로드 제어 모듈 (128) 은 안테나 (187), 오디오 송수신기 (185), 조절 회로 (183), 마이크로폰 (181), 및 스피커 (183) 를 포함할 수 있다.
도 12b 및 도 13 에 나타낸 바와 같이, 로봇 시스템은 적어도 하나의 페이로드 인터페이스 (171, 172, 및 173) 를 포함할 수 있다. 페이로드 인터페이스 (171, 172, 173) 는 섀시 프레임 (101), 및/또는 섀시 (100) 의 측면 플레이트 (150) 에 부착될 수 있다. 페이로드 인터페이스들 (171, 172, 173) 은 서비스, 유지관리, 및 검사를 위한 접근 (accessibility) 패널들로서 기능할 수 있다. 페이로드 인터페이스들 (171, 172, 173) 이 사용중이 아니거나 또는 사용중일 때; 그들은 각각, 제 1, 제 2 및 제 3 인터페이스 커버들 (74, 76 및 176) 로 덮여질 수 있다. 인터페이스 커버들 (74, 76 및 176) 은 알루미늄 시트 금속, ABS와 같은 저 수분 흡수 성질들을 갖는 폴리머, 폴리카보네이트와 같은 투명한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 커버 (74, 76 또는 176) 및/또는 페이로드 (170) 는 기계 스크루들, 또는 임의의 적합한 파스너를 이용하여 페이로드 인터페이스 (171, 172, 173) 에 부착될 수 있다. 커버 (74, 76 및 176) 및/또는 페이로드 (170) 및 페이로드 인터페이스들 (171, 172, 173) 사이의 공간은 밀봉 디바이스 (177) 를 이용하여 밀봉될 수 있다. 사이즈 및 형태를 제외하고, 밀봉 디바이스 (177) 는 위에서 설명한 바와 같이, 밀봉 디바이스 (151) 와 동일할 수 있다. 페이로드 인터페이스들 (171, 172, 173) 은 제어기 모듈 (120) 에의 연결부들 (174) 을 포함할 수도 있다.
페이로드 모듈은 섀시 (100) 에 부착된 임의의 적합한 디바이스를 포함할 수도 있다. 도 12b 및 도 13 에 나타낸 바와 같이, 초기 페이로드는 예를 들어, 운반용 핸들 (178) 을 포함한, 편평한 "픽업 트럭 스타일" 화물칸 (cargo bed) (170) 이다. 하나 이상의 운반용 핸들들 (178) 이 섀시 프레임 (100) 의 저부, 측면, 또는 상부 상에 위치될 수도 있다. 운반용 핸들들 (178) 은 롤 바로서 작용할 수 있다. 서플라이들, 툴들, 문서들, 수송을 위해 로봇 시스템 (10) 에 배치되는 다른 적합한 아이템, 또는 이들의 조합들이 화물칸 페이로드 (170) 에 배치되거나 및/또는 고정될 수 있다.
도 12b, 도 13, 도 20 및 도 24 에 나타낸 바와 같이, 페이로드 인터페이스 (172) 는 오디오 페이로드 (180) 를 하우징할 수 있다. 오디오 페이로드 (180) 는 상부로부터 활주되어 본체 프레임에 고정될 수 있다. 오디오 페이로드 (180) 는 다이어그램들 (5a, 8, 및 10a) 에서 볼 수 있다. 뚜렷한 스피커 그릴, 원형의 마이크로폰 홀, 및 안테나 마운트가 있다. 스피커는 프레임에 리세스된다. 오디오 페이로드 (180) 는 오디오를 송신하거나 및/또는 수신할 수 있다. 오디오 페이로드 (180) 는 적어도 하나의 마이크로폰 (181, 188), 적어도 하나의 스피커 (182, 189), 조절 회로 (183), 및 오디오 송신 링크 (184) 를 포함할 수 있다.
마이크로폰 (181, 188) 은 오디오 신호들을 전자 신호들로 변환하는 트랜스듀서로서 기능한다. 마이크로폰 (181, 188) 은 일렉트릿 마이크로폰, (예컨대, 연기 또는 공기 중 안개로부터의 사운드 진동들에 대한) 레이저 마이크로폰, 압전 마이크로폰, 겔 마이크로폰, 다이어프램 마이크로폰, 진동 검출 마이크로폰 (예컨대, 금속 또는 콘크리트 표면, 예컨대 계단들, 레일들, 또는 도로들에 접촉되어 진동들 및/또는 소리들을 검출할 수 있는, 다이어프램 마이크로폰, 청진기, (예컨대, 목소리 진동들을 검출하기 위해 기도에 배치되는) 겔/액체 센서 마이크로폰), 파라볼릭 마이크로폰, 샷건 (shotgun) 마이크로폰, 임의의 다른 적합한 마이크로폰, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 마이크로폰들 (181) 은 마이크로폰 (188) 과는 동일한 또는 상이한 유형의 마이크로폰일 수도 있다. 마이크로폰 (181, 188) 은 방수될 수 있다.
스피커 (182, 189) 는 오디오 송신 링크로부터 수신된 오디오 신호들을 출력하는 트랜스듀서로서 기능할 수 있다. 스피커 (182, 189) 는 밀봉되어 방수될 수 있다. 스피커 (182, 189) 는 헤드폰들로 출력하는 헤드폰 잭으로, 오디오 리코딩, 다른 적합한 오디오 출력, 또는 이들의 조합들로 대체되거나 우회될 수도 있다.
조절 회로 (183) 는 오디오 신호들을 증폭하거나 및/또는 필터링하도록 기능할 수 있다. 마이크로폰 (181) 로부터 수신된 신호는 오디오 송신 링크 (184) 에 의해 송신되기 전에 증폭될 수 있다. 스피커 (182, 189) 로의 신호 출력은 스피커 (182, 189) 에 의해 출력되기 전에, 전치-증폭기를 통과한 후 스피커 증폭기를 통과할 수 있다. 조절 회로 (183) 는 오디오 페이로드 모듈 (180) 에 통합될 수 있다. 조절 회로 (183) 는 조작자 제어 유닛 (126) 에, 및/또는 제어 모듈 (120) 에 통합될 수도 있다.
오디오 송신 링크 (184) 는 마이크로폰 (181) 으로부터 수신된 오디오 신호를 조작자 제어 유닛 (126) 으로 송신할 수 있으며, 조작자 제어 유닛 (126) 의 마이크로폰으로부터 수신된 오디오를 오디오 페이로드 모듈 (180) 의 스피커 (182) 로 송신할 수 있다. 오디오 송신 링크 (184) 는 무선 송신 링크, 유선 송신 링크, 임의의 다른 적합한 송신 링크, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 오디오 송신 링크 (184) 는 아날로그 FM 송신 링크, 디지털 송신 링크, 무선 네트워킹 링크, IEEE 1394 링크, USB 1.0, 2.0, 3.0 링크, 임의의 다른 적합한 링크, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 오디오 송신 링크 (184) 는 적어도 하나의 오디오 송신기 및 하나의 오디오 수신기, 예를 들어 2개의 오디오 송수신기들 (185, 186), 및 안테나들 (187) 을 포함할 수 있다. 오디오 송신 링크 (184) 는 로봇 시스템의 오디오 페이로드 모듈 (180) 에 통합될 수 있으며, 제어 모듈 (120) 에 통합될 수 있으며, 또는 이들의 조합들이 이루어질 수 있다. 안테나 (187) 는 오디오 페이로드 모듈 (180) 상에 탑재될 수 있다. 안테나 (187) 는 제어 모듈 안테나 포트 (127, 129) 에 부착될 수 있다. 오디오 송신 링크 (184) 는 존재하지 않으며, 오디오는 추후 취출 및 플레이백을 위해 기록된다.
오디오 송수신기 (185, 186) 는 대략 433 MHz 캐리어 주파수를 이용하여 오디오 데이터를 송신할 수 있다. 안테나들 (187) 은 고무로 러기드 (rugged) 되거나 코팅될 수 있다. 안테나들 (187) 은 대략 433 MHz 캐리어 상에서 데이터를 송신하고 수신하도록 최적화되거나, 및/또는 임의의 적합한 주파수 범위에서 데이터를 송신하고 수신하도록 최적화될 수 있다.
오디오 페이로드 (180) 와 사용자 제어기 (125) 사이의 데이터 송신들은 제어 데이터 및 오디오 데이터에 대한 캐리어 주파수 범위들의 근접한 중첩에 기인하여, 사용자 제어기 (125) 와 제어 모듈 (120) 사이에 제어 신호들의 송신을 간섭할 수도 있다. 제어 데이터가 원격 사용자 제어기 (125) 와 오디오 페이로드 (180) 사이에 송신되는 오디오 데이터보다 더 중요한 것으로 간주될 수도 있지만, 대안적으로, 오디오 데이터가 (예를 들어, 로봇 시스템이 주로 정지하여 청취하는 감시 임무 시) 더 중요할 수도 있다. 간섭을 피하기 위하여, 시분할 멀티플렉싱 방식이 사용될 수 있으며, 가장 간단한 예는 하프 듀플렉스 통신 모드이다; 예를 들어, 로봇 시스템 (10) 이 제어 데이터를 수신하는 동안 및/또는 모션 중에 로봇 시스템은 오디오 데이터 송신을 부분적으로 또는 전체적으로 턴오프하여, 오디오 데이터 송신 신호와 로봇 시스템용 제어 신호들 사이의 임의의 간섭의 가능성을 제거할 수 있다. 이의 대안으로, 오디오 데이터 송신들이 수행되는 동안 제어 데이터가 부분적으로 또는 전체적으로 디스에이블될 수도 있다. 추가적인 멀티플렉싱 방식들이, 제어 신호 송신들, 오디오 데이터 송신들, 비디오 데이터 송신들, 다른 페이로드 데이터 송신들, 및 간섭의 다른 (아마도, 외부) 소스들 사이의 간섭을 방지하거나 또는 감소시키기 위해, 사용될 수 있다.
도 13 및 도 26 에 나타낸 바와 같이, 페이로드 인터페이스 (171) 는 카메라 (192), 조명 시스템 (191), 조절 회로 (193), 비디오 송신 링크 (198), 및 디스플레이 (199) 를 포함할 수 있는 비디오 페이로드 모듈 (190) 을 하우징할 수 있다. 페이로드 인터페이스 (171) 는 투명한 폴리카보네이트 패널 커버 (176) 로 보호될 수 있으며, 페이로드 인터페이스 (171) 을 밀봉하여 페이로드 인터페이스 (171) 를 방수 및/또는 방진시키기 위해 밀봉 디바이스 (177) 로 밀봉됨과 동시에, 비디오 페이로드로 하여금 비디오를 캡쳐할 수 있도록 할 수 있다. 페이로드 인터페이스 (171) 는 메시 (mesh), 또는 임의의 다른 적합한 보호물로 덮이지 않거나, 셔터되거나, 덮일 수도 있다.
비디오 페이로드 모듈 (190) 의 조명 (191) 은 양자의 가시광선 및 적외선, 예를 들어 가시광선 및 적외선 발광 다이오드들 (LEDs), 임의의 적합한 LEDs, 임의의 백열, 형광, 인광 (어둠속에서 발광 (glow)), 화학적, 연소, 레이저, 또는 다른 광원, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 조명 (191) 은 제어 모듈 (120) 의 마이크로프로세서 (121) 을 통해서 제어되거나, 추가적인 마이크로프로세서에 의해 제어되거나, 또는 이들의 조합들에 의해 제어될 수 있다. 제어 모듈 (120) 의 마이크로프로세서 (121) 는 조명 시스템 (191) 에 대한 온, 오프, 또는 가변 조광 레벨 신호들을 발생할 수 있다. 조명 (191) 에 대한 제어 신호들은 조작자 제어 유닛 (126) 으로부터 마이크로프로세서 (121) 로 송신될 수도 있다. 조명 (191) 은 주변 광 센서에 의해 검출되는 주변 광 레벨들에 응답하여 마이크로프로세서 (121) 에 의해 자동적으로 턴온 및 턴오프될 수도 있다.
카메라 (192) 는 이미지 데이터를 캡쳐할 수 있다. 카메라 (192) 는 하나, 2개 이상 카메라들, 예를 들어, 양자의 적외선 및 가시 광선, 디지털 비디오 카메라, 스틸 카메라, 필름 카메라, 전방감시 적외선 (FLIR) 카메라, 임의의 다른 적합한 카메라, 또는 이들의 조합들을 검출할 수 있는 아날로그 비디오 카메라일 수 있다. 카메라 (192) 는 비디오 신호를 조절 회로 (193) 에 피드 (feed) 하도록 적응될 수 있다.
조절 회로 (193) 는 신호 프로세싱 및/또는 신호 스위칭, 및/또는 필터링을 비디오 신호에 제공할 수 있다. 조절 회로 (193) 는 비디오 피드 스위칭 및/또는 비디오 피드 오버레이 기능을 포함할 수 있으며, 예를 들어 조절 회로 (193) 는 비디오 피드를 스위칭하거나 및/또는 오버레이하도록 구성될 수 있는 비디오 피드 오버레이 칩을 가질 수 있다. 비디오 피드 오버레이는, 예를 들어, 카메라 뷰를 식별하고, 비디오 피드를 식별하고, 배터리 수명, 센서 출력 데이터, 측위 데이터, 또는 임의의 다른 적합한 애플리케이션을 디스플레이하는 비디오 피드 신호에서의 오버레이 시에 디스플레이 텍스트 및/또는 이미지들을 합성하도록 기능한다. 조절 회로 (193) 는 메인 제어 모듈 (120) 의 마이크로프로세서 (121) 에 의해 제어될 수 있는 비디오 피드 스위치를 포함할 수 있다. 조절 회로 (193) 는 비디오 피드의 품질을 향상시키기 위해 필터링 또는 증폭 회로를 포함할 수도 있다. 조절 회로 (193) 는 페이로드 모듈에 통합될 수 있지만, 대안으로, 조작자 제어 유닛 (126) 에, 또는 제어 모듈 (120) 에 어디든지 통합될 수도 있다.
비디오 송신 링크 (198) 는 비디오 신호를 조작자 제어 유닛 (126) 으로 송신할 수 있다. 비디오 송신 링크 (198) 는 무선 송신 링크, 유선 송신 링크, 다른 적합한 송신 링크, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 비디오 송신 링크 (198) 는 비디오 송신기 (194), 안테나들 (195 196), 및 비디오 수신기 (197) 를 포함할 수 있다. 비디오 송신 링크 (198) 는 로봇 시스템의 제어 모듈 (120) 에 통합될 있으며, 페이로드 모듈 (190) 에 통합될 수 있다. 비디오 송신 링크 (198) 는 아날로그 FM 송신 링크, 디지털 송신 링크, 무선 네트워킹 링크, IEEE 1394 링크, USB 1.0, 2.0, 3.0 링크, 다른 적합한 링크, 또는 이들의 조합들일 수 있다.
비디오 피드는 비디오 송신 링크를 통해 기록되거나 및/또는 송신될 수 있다. 비디오 송신기 (194) 는 비디오 신호를 통신 신호로 변환하여 안테나 (195) 를 이용하여 그 통신 신호를 비디오 수신기 (197) 로 송신할 수 있다. 비디오 수신기 (197) 는 비디오 송신기 (194) 로부터 안테나 (196) 를 통해서 통신 신호를 수신하여, 그 통신 신호를 비디오 피드로 변환하고 그 비디오 피드를 디스플레이 (199) 로 출력할 수 있다.
안테나들 (195, 196) 은 900-1100 MHz 범위에서 신호들을 수신하도록 적응될 수 있다. 안테나들 (195, 196) 은 고무로 코팅되고 러기드될 수 있다. 안테나들은 고무 덕 (duck) 안테나들일 수 있다. 안테나들은 전단 저항 (shear resistant) 일 수 있다. 안테나들은 본체 (20) 에 힌지로 또는 아니면 분절가능한 마운트로 결합될 수 있다. 비디오 송신기 (194) 용 안테나 (195) 는 도 12b 및 도 13 에 나타낸 바와 같이 안테나 포트들 (127, 129) 중 하나에 접속될 수 있다.
디스플레이 (199) 는 카메라 (192) 로부터의 비디오 피드 및 조절 회로 (193) 로부터의 비디오 피드에 포함될 수도 있는 임의의 오버레이된 정보를 디스플레이할 수 있다. 디스플레이는 LCD 스크린, LED 스크린, OLED 스크린, TFT 스크린, 다른 적합한 스크린, 또는 이들의 조합들일 수 있다.
비디오 데이터, 오디오 데이터, 및 제어 데이터의 송신 주파수들은 각각 대략 900-1100 MHz, 433 MHZ, 및 480 MHz 일 수 있다. 3개의 별개의 데이터 채널들에 대한 이들 범위들은 간섭을 최소화하거나 또는 방지할 수 있다. 비디오 신호는 높은 데이터 레이트를 유지하고 오디오 신호 및 제어 신호와의 임의의 간섭을 피하기 위해, 충분히 높은 주파수에서 송신될 수 있다. 어떤 동작 조건들에서, 제어 데이터 및 오디오 데이터는 서로 간섭할 수도 있다. 제어 모듈 (120) 이 오디오 페이로드 (180) 을 턴오프할 수 있지만 제어 신호들은 사용자 제어 모듈 (126) 에서 수신될 수 있다.
추가적인 페이로드 모듈들은, 스틸 카메라들, 필름 기반의 카메라들, 전방감시 적외선 카메라들, 붐 카메라들, 어안 카메라들, 팬-틸트-줌 카메라 시스템들, 광도 센서들, 전자기 방사선 센서들, 녹음기들, 레이저 거리 측정기들, 네비게이션 시스템들, 글로벌 측위 시스템 (GPS) 센서들, 깊이 센서들, 압력 센서들, 방사선 센서들, 화학 센서들, 병리 센서들, 생물학 센서들, 소화기들, 화학 제염 시스템들, 의료 기구, 의약 용품, 식료품, 상수도, 건축 자재, 제세동기들, 살상 및 비살상 무기들 또는 군수품들, 테이저들, 폭발물 디스럽터들, 로봇 아암들, 장비 캐리어들, 장비 엑츄에이터들, 정밀 터렛 시스템, 로봇 갈고리, 액츄에이트 (actuated) 포커, 가압 송풍기, 압축 가스 (예컨대, 공기, 이산화탄소, 질소), 송풍기 팬, 진공 디바이스, 추가적인 배터리들, 생물측정 디바이스들 임의의 다른 적합한 디바이스, 또는 이들의 조합들을 포함하여, 임의의 개수의 센서들, 입력 및/또는 출력 디바이스들, 툴들, 장비 및/또는 서플라이들을 포함할 수도 있다. 주: 더 많은 페이로드들: 마르수피얼 (marsupial), 마르수피얼 물 용기들 (vessels), UGV들 또는 UAV들, 장난감들, 건설 장비, 파밍 장비, 고전압 수리 장비, 개인 보조 디바이스들, 3차원 카메라, 정보 송신 시스템들 (예컨대, 추가적인 안테나들을 가진 RF 모듈들), 혼란물들 예컨대 신호 재머들 또는 성형 작약들, x-레이 시스템들, 매니퓰레이터 아암, 360-도 카메라, (예컨대, 보드 상의 프로세서(들) 을 보충하기 위해) 비디오 프로세싱과 같은 데이터 프로세싱을 위한, 및/또는 티어드 (tiered) 프로세싱에 사용되는 오프로드 (offloaded) 프로세서들, 하드 드라이브들 또는 플래시 메모리와 같은 데이터 스토리지, 또는 이들의 조합들.
도 11, 도 14 및 도 22 에 나타낸 바와 같이, 구동 모듈 (130) 은 모빌리티 디바이스 (200) 에 기계적 에너지를 제공하도록 기능한다. 구동 모듈 (130) 은 모빌리티 디바이스 (200) 에 기계적으로 링크될 수 있으며, 예를 들어, 구동 모듈은 링 기어 (155) 를 회전하도록 적응된 피니언 (131) 을 이용하여 모빌리티 디바이스 (200) 에 링크될 수 있으며, 링 기어 (155) 는 모빌리티 디바이스 (200) 에 연결된 회전가능한 차축 슬리브 (153) 를 회전하도록 적응될 수 있다. 도 22 에 나타낸 바와 같이, 구동 모듈 (130) 은 적어도 하나의 기어박스 (132), 적어도 하나의 모터 (134), 및 적어도 하나의 모터 제어기 (136) 를 포함할 수 있다. 도 22 에 나타낸 바와 같이, 구동 모듈 (130) 은 냉각 디바이스 (138) 를 포함할 수 있다. 구동 모듈 (130) 은 섀시 프레임 (101) 의 중심 근처에, 예를 들어 안정성을 향상시키는 섀시 프레임 구획 (103) 의 내측 벽에, 위치될 수 있다. 섀시 (101) 는 열 흡수 재료, 예컨대 금속으로 제조될 수 있으며, 구동 모듈 (130) 은 섀시 프레임 (101) 의 벽에 접촉하거나 또는 가깝게 근접함으로써, 섀시 프레임 (101) 으로 하여금, 히트 싱크로서 기능하여 구동 모듈 (130) 로부터 열을 전달하는, 수동적인 냉각 기능을 제공할 수 있도록 할 수 있다. 추가적인 수동 냉각이 구동 모듈 마운트의, 구동 모듈 (130) 상이나 또는 섀시 프레임 (101) 에 통합될 수도 있다.
모터 제어기 (136) 는 파워 및 제어 신호들을 모터 (134) 에 제공하도록 기능한다. 모터 제어기 (136) 는 전원 (110) 으로부터의 파워 및 제어 모듈 (120) 로부터 제어 신호들을 수신하도록 적응될 수 있다. 대안적인 변형예에서, 모터 제어기 (136) 는 또한 냉각 시스템 (138) 을 제어하도록 적응될 수도 있다. 모터 제어기 (136) 는 브러시리스 모터 제어기, 예를 들어 디지털 제어 인터페이스를 가진 브러시리스 모터 제어기, 개방 루프 (또는, 비-피드백) 모터 제어기 또는 이들의 조합들일 수 있다.
모터 (134) 는 기어박스 (132) 에 기계적 파워를 제공하도록 기능한다. 모터 (134) 는 모터 제어기 (136) 로부터 제어 신호들 및 파워를 수신하도록 적응될 수 있다. 모터 (134) 는 전기 모터, 연료 파워 엔진, 또는 임의의 다른 적합한 유형의 모터 (134), 또는 이들의 조합들일 수 있다. 모터 (134) 는 브러시리스 모터, 예를 들어 홀 효과 센서들을 가진 브러시리스 모터, 개방 루프 제어 모터, 브러시리스 모터, 임의의 다른 적합한 모터 또는 이들의 조합들일 수 있다. 홀 효과 센서들이 우수한 저 속도 제어를 제공할 수 있고 좀더 에너지 효율적이며, (홀 효과 센서들을 이용하지 않는) 개방 루프 모드는 더 많은 파워를 필요로 한다.
기어박스 (132) 는 모터 (134) 의 기계적 출력을 모빌리티 디바이스 (200) 에 대한 더 높은 또는 더 낮은 출력에 적응시킬 수 있다. 기어박스 (132) 는 교체가능한 기어박스일 수 있으며, 상이한 모빌리티 디바이스들 (예컨대, 상이한 사이즈의 휠들), 상이한 파워/토크 요구사항들, 또는 임의의 다른 적합한 애플리케이션에 적합하게 조정될 수도 있다. 기어박스 (132) 는 모빌리티 디바이스 (200) 에 연결된 다른 기어들을 회전하도록 적응된 피니언 (131) 에 연결되거나, 및/또는 모빌리티 디바이스 (200) 에 직접 연결될 수 있다.
구동 모듈 (130) 은 냉각 디바이스 (138) 를 포함할 수 있다. 냉각 디바이스 (138) 는 구동 모듈 (130) 에서의 구성요소들의 온도를 조절할 수 있으며, 또한, 섀시 (100) 내부의 다른 구성요소들의 온도를 조절하도록 기능할 수도 있다. 냉각 디바이스 (138) 는 냉각 팬, 예를 들어 전기 냉각 팬, 히트싱크, 물-냉각 시스템, 냉각 시스템, 임의의 다른 적합한 냉각 디바이스, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 적어도 하나의 냉각 팬은 온도를 조정하여 목표된 냉각을 제공하기 위해 발생되는 기류가 모터 근처 및 주변을 흐를 수 있도록, 모터 상에 탑재될 수 있다. 팬들은 또한 일반적인 시스템 냉각, 및/또는 섀시 (100) 의 다른 엘리먼트들에 대한 냉각을 제공할 수도 있다.
모빌리티 지원 모듈 (140) 은 모빌리티 지원 디바이스 (300) 에 기계적 에너지를 전달할 수 있다. 도 23 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 지원 모듈 (140) 은 모터 제어기 (146), 모터 (144), 안전 커플링 (143), 기어박스 (142), 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
여기서 언급한 것과 같은 것을 제외하고, 모터 제어기 (146), 모터 (144) 및 기어박스 (142) 는 모터 제어기 (136), 모터 (134), 및 구동 모듈 (130) 의 기어박스 (132) 와 동일할 수 있다. 기어박스 (142) 는 피니언 (141) 에 부착될 수 있으며, 피니언 (141) 은 차축 (149) 을 회전하도록 적응된 링 기어 (142) 를 회전하도록 적응된다.
안전 커플링 (143) 은, 모빌리티 지원 디바이스 (300) 에 대한 충격 또는 쇼크의 경우에 모터 (144) 의 액츄에이션으로부터 차축 샤프트 (149) 를 디커플링하도록 기능한다. 도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 지원 디바이스 (300) 는 플리퍼 (301) 일 수 있으며, 플리퍼 (301) 는 도 28 에 화살표 (400) 로 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 약 15 Nm (11 lb.-ft.) 로부터 약 145 Nm (107 lb.-ft.) 까지, 좀더 좁게는, 약 45 Nm (33 lb.-ft.) 로부터 약 125 Nm (92.2 lb.-ft.) 까지, 예를 들어, 약 100 Nm (74 lb.-ft.) 또는 약 45 Nm (33 lb.-ft.) 의 회전축에서의 토크에 의해, 팝핑 (popping) 될 수도 있다. 플리퍼 (301) 는 안전 커플링을 디커플링시켜 플리퍼들이 보관을 위한 컴팩트한 구성으로 접혀지도록 하기 위해서, 터트리거나, 내던지거나, 또는 경질 표면 또는 물체에 부딪힐 수 있다. 안전 커플링 (143) 은 볼 디텐트, 토크 제한기, 오버라이드 커플링, 디커플링될 수 있는 임의의 다른 적합한 메카니즘, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 안전 커플링 (143) 은 자동-재맞물림 기능, 안전 커플링 (143) 과 다시 맞물리는데 솔레노이드 또는 다른 적합한 액츄에이터를 이용할 수도 있는 액츄에이트 및/또는 수동 재맞물림 기능, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
디바이스는 엔진과 차축들 (149 및/또는 169) 사이에 기계적으로 소통 (communication) 하는 클러치를 갖거나, 또는 어떤 클러치도 갖지 않을 수 있다. 연속적인 힘의 양이 (예컨대, 클러치를 가진) 플리퍼를 보관 구성으로 접기 위해 요구되거나, 또는 단일 급격한 충격이 (예컨대, 안전 커플링을 가진) 모터 (144) 의 액츄에이션으로부터 차축 (149) 의 해제를 유발할 수 있다. 수동 액츄에이트 및 전자 액츄에이트 모빌리티 지원 디바이스들은 기계적 해제 (예컨대 핀 또는 볼 디텐트, 브레이크 또는 클러치, 텐셔너) 를 이용하여, 준비 위치로부터 실어지는 (stowed) 위치로 가도록 모빌리티 디바이스를 분리할 수 있다. 이것은 위치 피드백 및 실어지는 위치로의 자율 회전에 대한 요구를 제거할 수 있다. 해제는 전자적으로 활성화될 수 있다. 해제는 모션, 충격, 임펄스, 버튼의 누름, 레버 당기기, 모터에 의한 액츄에이션, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 활성화될 수도 있다. 활성화들의 감도는 해제하는데 필요로 하는 활성화들의 수에 따라서 조정될 수 있다.
도 11 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 디바이스 (200) 는, 로봇 시스템 (10) 이 육지, 공기, 물, 지하공간, 지하수, 우주 공간, 소행성들, 혜성들, 다른 행성들, 다른 은하수들 및 위성들을 포함할 수도 있는 환경에서 이동할 수 있도록 할 수 있다. 도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 디바이스 (200) 는, 적어도 하나의 궤도 구동 풀리 (220) 에 의해 구동되며 적어도 하나의 궤도 가이드 (230) 에 의해 안내되는 궤도 (210) 일 수 있다. 모빌리티 디바이스 (200) 는 일련의 휠들, 스키들, 스케이트들, 프로펠러들, 날개들, 돛들, 블레이드들, 기구들, 플로트들, 패들들, 노들, 플리퍼들, 코르크스크루들, 윈치들, 압력 탱크들, 로켓들, 호버 시스템, 전술한 궤도들, 임의의 다른 적합한 모빌리티 디바이스, 또는 이들의 조합들일 수 있다.
도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 디바이스 (200) 는 각각의 궤도 (210) 에 대해 2개의 궤도 구동 풀리들 (220, 221) 및 적어도 하나의 궤도 가이드 (230) 를 포함할 수 있다. 로봇 시스템 (10) 은 2개의 모빌리티 디바이스들 (200), 예를 들어 2개의 궤도들 (210), 섀시 (100) 의 각각의 측면 상에 하나, 또는 단일 궤도 (210), 또는 임의의 다른 적합한 개수의 궤도들 (210) 을 포함할 수 있다. 모빌리티 디바이스 (200) 는 구동 풀리 궤도 캡 (240) 을 포함할 수 있다.
궤도 (210) 는 궤도 구동 풀리들 (220, 221) 의 모션과 동행하여 링크할 수 있다. 궤도는 매우 다양한 지역들에 걸쳐서 큰 모빌리티를 제공할 수도 있다. 궤도들은 휠들로 단독으로 교체될 수 있다. 궤도 (210) 는 폴리머, 예를 들어 TPU (Thermo Plastic Urethane), 다른 적합한 폴리머들, 탄성체들, 금속 메시, 탄소 섬유 기반의 재료들, 금속 링크들, 금속-밴드 고무, 가죽, 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다.
궤도 (210) 는 저 비용으로 연속적인 궤도 (210) 를 제조하기 위해, 주입 몰딩된 궤도의 적어도 하나의 고정된 길이를 사용하고 그후 솔벤트를 이용하여 적어도 하나의 길이의 단부들을 함께 접합하여, 제조될 수 있다. 임의의 대안적인 적합한 솔벤트가 폴리머 궤도 밴드들 또는 궤도 밴드들을 제조하는데 적합한 임의의 다른 폴리머를 접합하는데 사용될 수도 있다. 궤도 밴드들을 접합하는 것은 접착제, 파스너, 예컨대 스테이플, 리벳, 또는 스냅을 이용하는 것, 또는 적어도 하나의 밴드의 단부들을 함께 용융하기 위해 가열 프로세스를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 궤도 (210) 는 또한 단일 조각의 연속 연결된 궤도로서 몰딩된다.
도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 궤도 밴드 (210) 의 외부는 외부 너브들 (211, 212) 을 포함할 수 있다. 외부 너브들 (211 및 212) 은 예를 들어, 장애물들을 타고 기어오를 때 다양한 표면들 상의 견인력을 향상시킬 수 있다. 외부 너브들 (211, 212) 은 실질적으로 궤도의 폭일 수 있으며, 궤도 (210) 의 모션 벡터에 대해 수직하게 배열될 수 있다. 외부 너브들은 임의의 적합한 폭일 수 있으며, 임의의 적합한 궤도 패턴으로 배열될 수 있다. 외부 너브들 (211, 212) 은 궤도 밴드 (210) 상에서 균일하게 또는 불균일하게 이격될 수 있다.
궤도 (210) 는, 규칙적으로 이격되는 외부 너브들 대신에, 특수 목적들을 위해 변경되거나 또는 적응될 수도 있다. 궤도 (210) 는 애플리케이션-증대 엘리먼트들, 예컨대, 벽들을 기어오르기 위한 흡입 컵들, 얼음 상에서 견인력을 향상하는 스파이크, 또는 임의의 다른 적합한 변경 또는 임의의 다른 적합한 목적을 위한 궤도 (210) 에의 추가, 또는 이들의 조합들을 가질 수 있다.
도 15 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 궤도 (210) 의 내부는 궤도 구동 풀리들 (220, 221) 상에 정렬된 궤도 (210) 및 궤도 가이드 (230) 를 유지할 수 있는 내부 너브들 (216, 217, 218) 을 포함할 수 있다. 내부 너브들 (216, 217, 218) 의 외부 에지는 궤도 (210) 의 외측 에지로부터 궤도 (210) 의 내부 방향으로 만곡될 수 있다. 내부 너브들 (216, 217, 218) 의 외부 에지는 사각형들, 삼각형들, 원통형들, 또는 임의의 다른 적합한 형태일 수 있다. 내부 너브들 (216, 217, 218) 은 궤도 (210) 의 내부 에지 둘레에 균일하게 이격될 수 있으며, 임의의 적합한 방식으로 이격될 수 있다. 도 17 에 나타낸 바와 같이, 내부 너브들 (216, 217, 218) 은 궤도 (210) 의 외측 에지로부터 궤도 (210) 의 모션 벡터에 수직한 축을 따라서 고정된 거리만큼 이격될 수 있다. 궤도 (210) 의 모션 벡터에 수직한 축을 따른 내부 너브들 (216, 217, 218) 사이의 간격은 궤도 구동 풀리 (220), 및 궤도 가이드 (230) 의 폭일 수 있다. 궤도 (210) 의 내부는 함몰부 (213) 를 포함할 수 있다. 함몰부 (213) 는 궤도 구동 풀리 (220) 상의 리지들 (ridges; 214) 의 그립 (grip) 을 증가시킬 수 있다. 궤도 (210) 의 내부들은 예를 들어 어떤 함몰부들 (213) 도 갖지 않는 매끄러운 영역 (215) 을 가질 수 있다. 궤도들의 내부는 전체적으로 매끄럽거나, 전체 길이를 따라서 반복되는 함몰부들을 갖거나, 또는 이들의 조합들일 수 있다.
궤도 구동 풀리 (220) 는 궤도 (210) 를 회전할 수 있다. 궤도 (210) 상의 적어도 하나의 궤도 구동 풀리 (220) 는 회전가능한 차축 슬리브 (153) 에 의해, 구동 모듈 (130) 에 직접 또는 섀시 (100) 내부의 일련의 기어들을 통해서 연결된 섀시 (100) 의 측면 플레이트 (150) 의 홀을 통해서, 액츄에이트되도록 적응될 수 있다. 궤도 구동 풀리는 궤도의 내부 상의 디봇들 (divots) 과 인터페이스할 수 있는 너브들을 가질 수 있다. 궤도 구동 풀리는 궤도를 잡거나 및/또는 궤도를 궤도 구동 풀리들 상에 정렬된 상태로 유지하도록 구성될 수 있다.
도 15 에 나타낸 바와 같이, 핀들 (154) 이 회전가능한 차축 슬리브 (153) 및 궤도 구동 풀리 (220, 221) 를 기계적으로 링크하거나 고정하기 위해 사용될 수 있지만, 회전가능한 차축 슬리브 (153) 및 궤도 구동 풀리 (220, 221) 를 기계적으로 링크하기 위해 다른 인터페이스들, 기법들 또는 부분들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 접착제, 파스너, 클립들, 또는 이들의 조합들이 회전가능한 차축 슬리브 (153) 와 궤도 구동 풀리 (220, 221) 를 링크하는데 사용될 수 있다.
궤도 구동 풀리 (220) 는 2개의 구성요소들, 즉, 내측 휠 허브 (222, 223) 및 외측 휠 (224, 225) 로 조립될 수 있다. 궤도 구동 풀리 (220) 는 단일의 통합된 구성요소로서 제조되거나, 또는 임의의 개수의 구성요소들로 조립될 수도 있다. 내측 휠 허브 (222, 223) 는 나일론, 다른 폴리머들, 금속, 탄소 섬유, 콘크리트, 판지, 목재, 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 외측 휠 (224, 225) 은 TPU, 산토프렌 (Santoprene), 임의의 다른 적합한 폴리머, 탄성체, 또는 탄성체/폴리머 혼합물, 금속, 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 내측 휠 허브 (222, 223) 는 몰딩 프로세스, 기계가공 프로세스, 캐스트 프로세스, 압출성형 프로세스, 스탬프 프로세스, 임의의 다른 적합한 제조 방법, 또는 이들의 조합들을 이용하여 제조될 수 있다. 외측 휠 (224, 225) 은 사출 성형 프로세스, 기계가공 프로세스, 캐스트 프로세스, 압출성형 프로세스, 스탬프 프로세스, 임의의 다른 적합한 제조 방법, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다.
경질 재료, 예컨대 금속으로 이루어지는 차축에 의해 경질 폴리머를 토킹 (torqueing) 하는 것은 더 높은 토크 레벨들에서 폴리머를 찢을 수도 있다. 폴리머 (예컨대, 강성 폴리머 내측 휠 허브보다 더 연질인 폴리머) 외측 휠 허브 (224, 225) 에 부착된 강성 폴리머 내측 휠 허브 (222, 223) 를 회전하도록 적응된, 금속 회전가능한 차축 슬리브 (153) (또는, 금속 차축 (149)) 의 조합은, 높은 토크 기계적 출력이 쇼크 및/또는 충격 흡수에 따라 더 연질인 폴리머 외측 휠로 분산되게 함으로써, 금속과 폴리머 사이의 인터페이스에서 내구성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 내측 휠 허브들 (222 및 223) 의 탄성 계수는 약 280,000 내지 420,000 일 수 있다. 외측 휠 허브들 (224 및 225) 의 탄성 계수는 약 8,000 내지 20,000 일 수 있다. 차축들 (149, 169) 의 탄성 계수는 약 800,000 내지 8,000,000 일 수 있다. 차축 (149, 169) 에 대한 내측 휠 허브 (222 및 223) 의 탄성 계수의 비는 약 0.5 로부터 약 100 까지, 좀더 좁게는, 약 1 로부터 약 29 까지, 더 좁게는, 약 1.9 로부터 약 11 까지, 예를 들어 약 10 일 수 있다. 내측 휠 허브 (222 및 223) 에 대한 외측 휠 허브 (224 및 225) 의 탄성 계수의 비는 약 0.5 로부터 약 100 까지, 좀더 좁게는, 약 1 로부터 약 50 까지, 더 좁게는, 약 1.9 로부터 약 11 까지, 예를 들어 약 10 일 수 있다. 차축과 내측 휠 허브들 (222 및 223) 사이의 접촉의 표면 영역은 내측 휠 허브들 (222 및 223) 과, 외측 휠 허브들 (224 및 225) 사이의 접촉의 표면 영역보다 크거나 또는 작을 수 있다.
내측 휠 허브 (222, 223) 는 함께 고정된 2개의 구성요소들로부터 조립될 수 있다. 내측 휠 허브 (222, 223) 의 구성요소들은 자동 태핑 (self tapping) 스크루들, 너트들 및 볼트들, 교합 스냅들, 리벳들, 접착제, 임의의 다른 적합한 파스너, 또는 이들의 조합들로 함께 고정되는 휠 허브 플레이트들 (222, 223) 일 수 있다. 도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 휠 허브 플레이트들 (222, 223) 은 내측 휠 (222, 223), 및 외측 휠 (224, 225) 이 함께 회전할 수 있도록, 이들이 외측 휠 (224, 225) 의 부분 둘레에 교합하는 (교합 허브를 형성하는) 방법으로, 함께 고정될 수 있다.
도 15 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 변형예에서, 휠 허브 플레이트들 (223) 의 하나는 모빌리티 지원 디바이스 (300) 에 연결된 샤프트를 회전하도록 적응되는, 키잉 (keyed) 인터페이스, 예를 들어, 헥스-형태의 키잉 인터페이스를 포함할 수 있다. 다른 내측 휠 허브 플레이트 (222) 는 차축 (149) 과 궤도 구동 풀리 (220) 의 내부 사이에 인터페이스하는 베어링을 포함할 수 있다. 내측 휠 허브 플레이트 (222) 는 회전하는 차축 슬리브 (153) 에 대한 인터페이스 (226) 를 포함할 수 있다. 내측 휠 허브 플레이트는 핀들 (154), 차축 (149) 에의 연결, 임의의 다른 적합한 액츄에이터, 또는 이들의 조합들을 이용하여, 회전하는 차축 슬리브 (153) 에 연결될 수 있다. 내측 휠 허브 플레이트 (222) 는 내측 휠 허브 플레이트 (222) 과 차축 (149) 의 중심 사이에 위치된 볼 베어링 (219) 을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6 에 나타낸 바와 같이, 외측 휠 (224, 225) 은 내측 휠 허브 (222, 223) 로부터 외측 휠 (224, 225) 의 외측 림으로, 방사상으로 또는 실질적으로 방사상으로 배열된 지지 부재들의 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 외측 휠 (224, 225) 은 방사상으로 배열된 지지 부재들의 2 층들을 포함하며, 여기서, 지지 부재들 (222) 의 제 1 층은 내측 휠 허브 (222, 223) 를 중간 림에 연결하고, 지지 부재들의 제 2 층은 중간 림을 외측 휠 (224, 225) 의 외측 림과 연결한다. 지지 부재들은 외측 휠 (224, 225) 둘레에 규칙적으로 이격되거나, 또는 불규칙하게 또는 임의의 적합한 방식으로 이격될 수 있다. 지지 부재들은 외측 휠 (224, 225) 의 외측 림에 동일한 또는 실질적으로 유사한 두께이거나, 및/또는 임의의 적합한 두께일 수 있다. 각각의 외측 휠 (224, 225) 은 지지 부재들 (221, 222) 의 하나, 2개, 3개 이상 층들을 가질 수 있다. 지지 부재들 (예컨대, 2개 또는 3개) 은 궤도 구동 풀리 (220, 221) 의 외측 휠 (224, 225) 의 중량, 재료 및 비용을 감소시키고 유연성 및 쇼크 흡수를 증가를 시킬 수 있는 한편, 외측 휠 (224, 225) 내에 더 큰 공간들을 만들어 냄으로써, 외측 휠 (224, 225) 의 지지 부재들 사이의 공간들에 포획될 수도 있는 이물질들, 예컨대 암석들, 풀, 잔가지들에 대한 궤도 구동 풀리 (220, 221) 의 허용오차를 향상시키고, 이물질 (예컨대, 자갈 및/또는 막대) 이 궤도 구동 풀리 (220, 221) 의 외측 휠 (224, 225) 과 궤도 (210) 사이에 들어갈 경우에 궤도 구동 풀리 (220, 221) 의 휘는 능력을 향상시킬 수 있다. 이물질이 궤도 (210) 와 궤도 구동 풀리 (220, 221) 사이에 붙잡힐 때, 휘는 궤도 구동 풀리 (220, 221) 의 외측 휠 (224, 225) 과, 휘어서 궤도 (210) 와 외측 휠 (224, 225) 사이의 이물질을 누르는 궤도 (210) 양자로부터의 압력이, 궤도 (210) 와 궤도 구동 풀리 (220, 221) 의 외측 휠 (224, 225) 사이로부터 이물질을 붙잡아서 밖으로 던져 버릴 수 있을 정도로 충분히 클 수 있으며, 수동 궤도 청소 및 궤도 청소 시스템에 요구를 감소시키거나 제거할 수 있는, 궤도 (210) 에 대한 자정 기능일 수 있다. 궤도 및/또는 궤도 구동 풀리 또는 다른 엘리먼트들은 비-보강된 TPU 또는 산트로프렌 (Santroprene) 가요성 재료로 제조될 수 있다.
자정 기능은 궤도들 (210) 이 궤도 구동 풀리들 (220, 221) 에 대해 더 느슨하게 움직일 수 있도록 한다. (온도에 따라서 변할 수도 있는) 궤도의 인장은 휠 캡에 대한 궤도의 위치에 대해서 평가될 수 있다. 궤도의 가장 수축된 상태 (즉, 최고 인장) 에서 궤도의 외부 에지는 (예컨대, 지표에 대해 롤링하는 궤도 대신에 휠 캡이 지표에 대해서 롤링하는 것을 방지하기 위해서) 예를 들어, 궤도 상의 너브들을 포함하여, 휠 캡의 반경 외부에 있을 수 있다. 궤도의 확대된 상태 (즉, 최저 인장) 에서, 캡 및 측면 플레이트 본체는 (예컨대, 궤도 구동 풀리 상에 궤도를 유지하기에 충분한) 궤도의 내부 만큼 작을 수 있다. 궤도 (210) 는 약 0.4 N (0.1 lbf) 로부터 약 534 (120 lbf) 까지의 궤도 인장을 가질 수 있다. 외측 휠 (224, 225) 는 적어도 하나의 리지 (214) 를 포함할 수 있다. 리지 (214) 는 궤도 (210) 내 함몰부 (213) 와 인터페이스하여, 궤도 (210) 상에서 궤도 구동 풀리 (220) 의 견인력을 향상시킬 수 있다. 리지 (214) 는 외측 휠 (224, 225) 둘레에 실질적으로 균일하게 이격될 수 있으며, 외측 휠 (224, 225) 의 회전축에 평행할 수 있지만, 리지들의 임의의 적합한 패턴이 사용될 수도 있다. 리지 (214) 는 궤도 (210) 내에 적어도 하나의 함몰부 (213) 에 메이팅될 수 있지만, 대안적으로, 임의의 적합한 형태일 수도 있다.
극단 동작 조건들 또는 거친 지형 동안, 예를 들어, 하나 이상의 궤도들 (210) 이 궤도 구동 풀리들 (220) 로부터 이탈하여 내던져질 수도 있다. 궤도 가이드 (230) 는 궤도 (210) 를 궤도 구동 풀리 (220) 상에 정렬된 상태로 유지하고, 예를 들어, 궤도 (210) 가 궤도 구동 풀리 (220) 로부터 이탈하거나 또는 궤도 구동 풀리 (220) 와의 궤도의 정렬이 조정불능되는 경우, 궤도 (210) 를 재정렬할 수 있다. 궤도 가이드 (230) 는 섀시 (100) 의 측면 플레이트 (150) 에 부착될 수 있으며, 예를 들어, 궤도 가이드 (230) 는 기계 스크루들에 의해 측면 플레이트 (150) 상에 탑재되고, 리벳들, 접착제, 교합 부분들 또는 다른 적합한 파스너, 또는 이들의 조합들에 의해 측면 플레이트 (150) 에 고정될 수 있다. 궤도 가이드 (230) 는 제조 동안 측면 플레이트 (150) 에 단일 조각으로서 통합될 수도 있다. 궤도 가이드 (230) 는 측면 플레이트 (150) 와 융합될 수도 있다. 궤도 가이드 (230) 는 궤도 (210) 가 궤도 가이드 (230) 의 위 및/또는 아래를 통과하는 경우 궤도 (210) 를 안내할 수 있다. 궤도 가이드 (230) 는 궤도 (210) 가 궤도 가이드 (230) 의 위 및/또는 아래를 통과하는 경우에 궤도 (210) 를 안내할 수 있다. 궤도 가이드 (230) 는 윤활 (lubricated) 나일론, 또다른 폴리머들, 금속, 탄소 섬유, 콘크리트, 판지, 목재, 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 궤도 가이드 (230) 는 주입 몰딩, 캐스트, 압출 성형, 기계가공, 스탬프, 절삭, 임의의 다른 적합한 제조 방법, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다.
도 14 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 섀시 (100) 의 측면 플레이트 (150) 는 궤도 가이드 (230) 를 보조하거나 또는 궤도 구동 풀리들 (220) 상에 궤도 (210) 의 정렬을 유지하는데 독립적으로 작용할 수 있다. 측면 플레이트 (150) 는 궤도 (210) 가 궤도 가이드 (230) 및 로봇 구동 풀리들 (220) 에 걸쳐서 늘어날 수 있을 경우 궤도 (210) 의 내부 직경보다 약간 더 클 수 있다. 궤도 (210) 에 대한 측면 플레이트 (150) 의 플렌징 (flanging) 은 궤도 (210) 가 내던져지거나 아니면 섀시 (100) 상으로 이동되어, 예를 들어, 구동 풀리들 (220) 과 섀시들 (100) 사이에 갇혀지는 것을 방지하기 위해, 궤도 (210) 에 대해 억지 끼워맞춤할 수 있다. 측면 플레이트 (150) 는 궤도 (210) 의 내부 직경보다 약간 더 크고, 궤도 (210) 의 외부 직경보다 작을 수 있다. 측면 플레이트는 궤도의 내부 직경을 지나서 약 1 mm (0.04 in.) 로부터 약 2 mm (0.08 in.) 까지 돌출할 수 있다. 측면 플레이트 (150) 는 추가적인 궤도 가이던스를 제공할 수 있다. 로봇 시스템 (10) 은 뒤집어지더라도 동작할 수도 있다.
도 11, 도 17, 도 18, 및 도 26 내지 도 29 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 지원 디바이스 (300) 는 예를 들어, 물건들을 기어오르거나, 계단들을 기어오르거나, 또는 적설지대를 네비게이션하는, 특수한 상황들 및/또는 특수 지형에서, 로봇 시스템 (10) 을 보조할 수 있다. 모빌리티 지원 디바이스 (300) 는 각각의 모빌리티 디바이스 (200) 에 대해 적어도 하나의 플리퍼 (301) 가 있을 수 있으며, 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 스키들, 스케이트들, 프로펠러들, 날개들, 돛들, 블레이드들, 기구들, 플로트들, 패들들, 노들, 플리퍼들, 코르크스크루들, 윈치들, 압력 탱크들, 로켓들, 호버 시스템, 다른 적합한 모빌리티 지원 디바이스, 또는 이들의 조합들을 가질 수도 있다. 도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 핀볼 기계의 플리퍼를 닮은 그의 형태에 대해 이름을 붙인 플리퍼 (301) 는, 궤도 (310), 플리퍼 풀리 (320), 궤도 가이드 (330), 및 풀리 캡 (340) 을 포함할 수 있다.
플리퍼 (301) 의 궤도 (310) 는 모빌리티 디바이스 (200) 의 궤도 (210) 와 동일할 수 있다. 동일한 재료들 및 제조 프로세스들은 (예컨대, 제조성 스케일러빌리티 및 저 비용을 향상시킬 수 있는) 궤도 (210) 및 궤도 (310) 에 사용될 수 있다. 플리퍼 (301) 상의 궤도 (310) 는 모빌리티 디바이스 (200) 의 궤도 (210) 보다 짧을 수 있다.
플리퍼 (301) 의 플리퍼 풀리 (320) 는 모빌리티 디바이스 (200) 의 궤도 구동 풀리 (220) 와 동일할 수 있다. 예를 들어, 플리퍼 풀리 (320) 는 외측 휠 (324) 및 내측 휠 허브 (323) 를 가질 수 있다. 도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 플리퍼 (301) 는 하나의 플리퍼 풀리 (320) 를 포함할 수 있다. 플리퍼 (301) 는 추가적인 풀리들을 포함할 수 있다. 플리퍼 풀리 (320) 는 궤도 구동 풀리 (220) 와 협력하여 회전하도록 적응될 수 있다. 플리퍼 궤도 (310) 는 모빌리티 디바이스 (200) 의 궤도 (210) 와 동시에 이동할 수 있다. 외부 플리퍼 궤도 너브들 (311) 은 외부 메인 궤도 너브들 (211) 와 동일할 수 있다. 플리퍼 풀리 (320) 및 궤도 구동 풀리는 회전가능한 차축 슬리브 (328) 를 통해서 링크될 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (328) 의 일단은 플리퍼 풀리 (320) 의 내측 휠 허브 (323) 의 메이팅된 인터페이스 (예컨대, 도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같은 헥스 인터페이스) 에 삽입될 수 있다. 볼 베어링 (319) 및 내측 휠 허브 플레이트 (322) 는 각각, 볼 베어링 (219) 및 내측 휠 허브 플레이트 (222) 와 동일할 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (328) 의 타단은 궤도 구동 풀리 (220) 의 내측 휠 허브 (223) 의 메이팅된 (mated) 인터페이스에 삽입될 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (328) 는 예를 들어, 윤활, 볼 베어링, 또는 다른 적합한 베어링, 또는 이들의 조합들에 의해, 차축 (149) 둘레를 회전할 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (328) 는 강체 폴리머로 몰딩되거나 또는 알루미늄으로 기계가공될 수 있으며, 대안적으로는, 나일론, 폴리머, 금속, 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들일 수 있다.
도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 플리퍼 궤도 가이드 (330) 는 플리퍼 궤도 (310) 를 플리퍼 풀리 (320) 상에 중심을 맞춘 상태로 유지하고, 정렬이 조정불량되는 경우에 궤도 (310) 를 재정렬할 수 있다. 궤도 가이드 (330) 는 윤활 나일론, 다른 폴리머들, 금속, 탄소 섬유, 콘크리트, 판지, 목재, 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 궤도 (310) 는 궤도 가이드 (330) 에 걸쳐서 활주할 수 있다. 궤도 가이드 (330) 는 나타낸 바와 같이 윤활될 수 있다. 궤도 가이드 (330) 는 주입 몰딩, 캐스트, 압출 성형, 기계가공, 스탬프, 절삭, 임의의 다른 적합한 제조 방법, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 플리퍼 궤도 가이드 (330) 는 강도 및 쇼크 흡수 플리퍼 궤도 가이드의 능력들을 향상하기 위해, 추가적인 지지 구조들, 예를 들어, 플리퍼 궤도 가이드 (330) 의 내부 벽을 따라서 기계가공된 또는 몰딩된 보강 (reinforced) 이랑짜기 패턴, 임의의 적합한 지지 구조, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 플리퍼 궤도 가이드 (330) 는 적어도 하나의 궤도 가이드 아암 (331), 예를 들어 2개의 궤도 가이드 아암들 (331, 및 332) 에 부착될 수 있다.
궤도 가이드 아암들 (331, 332) 은 나일론, 다른 폴리머들, 금속, 임의의 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다. 궤도 가이드 아암들 (331, 332) 은, 그들의 길이를 따라서 이랑짜기 패턴 또는 임의의 다른 적합한 보강 구조로 보강됨으로써, 강도를 향상시켜, 궤도 가이드 아암들 (331, 332) 의 더 가벼운 중량, 유연성, 토크 및 쇼크 흡수를 가능하게 할 수 있다. 궤도 가이드 아암들 (331) 의 하나는 회전가능한 차축 슬리브 (328) 에 부착될 수 있다. 회전가능한 차축 슬리브 (328) 는 궤도 가이드 아암 (331) 의 내부에 위치된 볼 베어링 (329) 의 내부에서 회전할 수 있다. 볼 베어링 (329) 은 회전가능한 차축 슬리브 (328) 의 그루브에 스냅 링 (327) 에 의해 궤도 가이드 아암 (331) 의 내부 정위치에 유지될 수 있다.
도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 모빌리티 지원 디바이스 (300) 는 풀리 캡 (340) 을 포함할 수 있다. 풀리 캡 (340) 은 제 2 궤도 가이드 아암 (332) 을 정위치에 유지하고, 차축 (149) 이 풀리 캡 (340) 을 회전시킬 때 가이드 아암 (332) 을 차축 (149) 에 대해 회전시킴으로써, 전체 플리퍼 (301) 를 액츄에이트시킬 수 있다. 풀리 캡 (340) 은, 궤도 (310) 를 플리퍼 풀리 (320) 상에 정렬된 상태로 유지하는데 있어, 궤도 가이드 (330) 및 플리퍼 풀리 (320) 를 보조할 수 있다.
도 14 내지 도 18 에 나타낸 바와 같이, 차축 캡 (341) 의 키잉된 (keyed) 내부 (346) 는 차축 캡 (341) 이 차축 (149) 과 함께 회전할 수 있도록 차축 (149) 의 키잉 (163) 에 메이팅될 수 있으며, 풀리 캡 (340) 이 인터페이스에 키잉되어 차축 캡 (341) 과 함께 회전할 수 있다. 헥스, 사각형, 또는 삼각형 키잉 형태가 차축 캡 (341) 의 내부 (346) 의 키잉에 이용될 수 있다. 헥스 캡 (341) 의 외부가 풀리 캡 (340) 의 키잉 인터페이스에 꼭 들어맞게 키잉될 수 있다. 풀리 캡 (340) 은 제 2 궤도 가이드 아암 (332) 을 정위치에 유지하는 체적들을 갖는 간극 (344) 을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 풀리 캡 (340) 은 풀리 캡 (340) 이 회전할 때, 궤도 가이드 아암 (332) 이 또한 회전하여, 모빌리티 지원 모듈 (140) 이 차축 (149) 을 회전할 때에 플리퍼 (301) 를 액츄에이트하도록, 제 2 궤도 가이드 아암 (332) 상의 키잉 (347) 에 메이팅되는 풀리 캡 (349) 의 내부 에지 (343) 상의 키잉을 포함할 수 있다. 간극 (344) 은 약 10 mm (0.4 in.) 로부터 약 60 mm (2.4 in.) 까지, 예를 들어 약 38 mm (1.5 in.) 일 수 있다. 풀리 캡 (340) 은 너트 (348) 를 이용하여 차축 (149) 의 나사형 단부에 걸쳐서 차축 (149) 에 고정될 수 있다. 풀리 캡 (340) 의 외향측 대향 부분은, 볼록하거나, 또는 대안적으로는, 풀리 캡의 중심으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 배열되는 볼록한 일련의 리지들이 있을 수 있으며, 그 결과, 로봇 시스템 (10) 이 어떻게든 하여 측면 상에 배치되게 되면, 그 볼록성은 로봇 시스템 (10) 이 둘중 한 측면으로 롤링하게 함으로써 궤도들 (310) 이 표면과 접촉하여 모빌리티를 회복할 수 있도록 할 것이다. 풀리 캡 (340) 은 나일론으로 제조될 수 있지만, 대안으로, 다른 폴리머들, 금속, 탄소 섬유, 콘크리트, 판지, 목재, 또는 임의의 다른 적합한 재료로 제조될 수도 있다. 풀리 캡 (340) 은 기계가공 프로세스, 주입 몰딩 프로세스, 캐스트 프로세스, 압출 성형 프로세스, 스탬프 프로세스, 임의의 다른 적합한 제조 방법, 또는 이들의 조합들을 이용하여 제조될 수 있다.
풀리 캡 (340) 의 내부 에지 (343) 는 예를 들어, 궤도 (210) 의 정렬을 안내하고 내부 너브들 (316) 이 궤도 (310) 와 플리퍼 풀리 (320) 사이에서 이물질들을 갖는 것을 방지하기 위해, 궤도 (310) 의 내부 너브들 (316) 의 원형의 에지와 메이팅될 수 있다. 풀리 캡 (340) 은 궤도 상의 너브들과 메이팅될 수 있는 리브들, 날개들, 핀들, 또는 이들의 조합들을 가질 수 있다.
플리퍼의 액츄에이트 (actuation) 그래뉼래러티는 구동 지원 모듈 (140) 의 기어박스 (142) 를 변경함으로써 조정될 수 있다. 모빌리티 지원 모듈 (140) 은 플리퍼 (301) 를 360° 보다 크게, 약 360° (즉, 공전), 또는 360° (예컨대, 전체 1회전 미만) 미만, 예를 들어 약 345° 회전하도록 적응될 수 있다. 플리퍼 (301) 의 회전은 제어 소프트웨어에 의해 제한되거나, 및/또는 전자적으로, 및/또는 기계적으로 예를 들어, 전단 핀에 의해, 제한될 수 있다.
모빌리티 지원 모듈 (140) 은 디바이스로부터 생략될 수 있다. 플리퍼들의 일부 또는 모두의 위치는 수동 액츄에이트 마운트 (167) 에서 핀 (168) 을 제거하고, 차축들 (169) 을 수동으로 액츄에이트하고, 그리고 핀 (168) 을 교체함으로써, 수동으로 액츄에이트될 수 있다. 플리퍼 위치들은 볼 디텐트 또는 마찰 클램프 설계, 임의의 다른 적합한 잠금 디바이스 또는 방법, 또는 이들의 조합들과의 다수의 별개의 위치 인터페이스를 이용하여 선택될 수도 있다.
플리퍼 궤도 (310) 는 롤러 휠 (335) 에 의해 안내될 수 있다. 롤러 휠 (335) 은 롤러 휠 캡들 (336, 337) 에 의해 각각의 측면 상에 캡 (cap) 될 수 있으며, 롤러 휠 캡들 (336, 337) 의 어느 캡 또는 각각이 궤도 가이드 아암들 (332 및 331) 에 각각 부착되고 롤러 휠 (335) 이 자유롭게 회전가능하도록 적응될 수 있다. 도 17 및 도 18 에 나타낸 바와 같이, 궤도 가이드 캡의 내측 에지 (339) 는 플리퍼 궤도 (310) 의 내부 너브들 (316) 에 메이팅될 수 있다. 궤도 가이드 캡들 또는 롤러 휠 캡들 (336 및 337) 은 나일론, 또다른 폴리머, 금속, 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다.
도 26 에 나타낸 바와 같이, 플리퍼들 (301) 은 화살표 (50) 에 의해 나타낸 바와 같이, 보관 또는 운반을 위해 컴팩트한 형태로, 되수축되거나, 수축되거나, 또는 회전가능하게 접혀질 수 있다. 로봇 시스템 (10) 은 약 43 cm (17 in.) 의 컴팩트한 길이 (368) 를 가질 수 있다.
시스템 (10) 의 하나 또는 양자의 단부들에서 플리퍼들 (301) 은 플리퍼들 (301) 이 화살표 (50) 로 나타낸 바와 같이, 본체 (20) 에 대해 회전될 수 있도록 플리퍼들 (301) 을 해제할 수 있는 안전 해제 커플링을 가질 수 있다. 안전 해제 커플링들은 기계적, 전기-기계적, 자기적 커플링들, 또는 이들의 조합들을 가질 수 있다. 안전 해제 커플링들은 디텐트들 및/또는 볼 베어링들을 가질 수 있다. 안전 해제 커플링은 도 28 에 화살표 (400) 로 나타낸 바와 같이, 플리퍼들 (301) 에 가해지는 토크가 약 15 Nm (11 lb-ft.) 로부터 약 145 Nm (107 lb-ft.) 까지, 좀더 좁게는, 약 45 Nm (33 lb-ft.) 로부터 약 125 Nm (92.2 lb-ft.) 까지, 예를 들어 약 100 Nm (74 lb-ft.) 의 회전축에서의 토크를 초과할 때에 플리퍼들 (301) 을 해제할 수 있다. 예를 들어, 시스템 (10) 은 플리퍼들 (301) 이 본체 (20) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 플리퍼들 (301) 을 해제하기 위해, 지표 또는 벽에 떨어뜨려 지거나 또는 내던져질 수 있다.
도 27 에 나타낸 바와 같이, 양자의 플리퍼들 (301) 은 화살표 (50) 에 의해 나타낸 바와 같이, 디바이스의 최대한도 길이를 달성하기 위해 확장될 수 있다. 양자의 플리퍼들 (301) 에 의해 확장된 로봇 시스템 (10) 의 확장된 길이 (370) 는 약 69 cm (27 in.) 와 같거나 또는 클 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템 (10) 은 수축된 구성으로부터 로봇 시스템 (10) 의 확대된 구성들까지 더 긴 길이가 약 40%, 50%, 60%, 80%, 100%, 150% 또는 175% 와 같거나 또는 더 클 수 있다. 도 6e 및 도 6f 에 의해 나타낸 바와 같이, 모빌리티 지원 디바이스들 (300) 의 길이가 충분히 길면, 로봇 시스템 (10) 은 수축된 구성으로부터 로봇 시스템 (10) 의 확대된 구성들까지 더 긴 길이가 약 200% 와 같거나 또는 더 클 수 있다. 양자의 플리퍼들 (301) 의 확장된 길이는 로봇 시스템 (10) 이 계단들을 기어오르는 것을 가능하게 한다. 도 28 에 나타낸 바와 같이, (예컨대, 전면) 플리퍼들 (301) 의 적어도 하나, 또는 쌍은 화살표 (50) 에 의해 나타낸 바와 같이, 로봇 시스템 (10) 이 장애물을 기어오를 수 있도록 하기 위해 더 높은 각도로 회전될 수도 있지만, 나머지 (예컨대, 후면) 플리퍼들은 접혀지거나 확장될 수도 있다. 도 29 에 나타낸 바와 같이, 로봇 시스템 (10) 은, 양자의 플리퍼들 (301) 이 포인트 다운 (point down) 하도록 회전될 때, 표면 (372) 으로부터 들어올려질 수도 있다. 이 기능은 압력 민감한 또는 비우호적인 조건들, 예컨대 화학적 스필들 (spills), 지뢰 부설지역들, 또는 임의의 다른 위험한 지형을 가진 지역들을 네비게이션하는데, 또는 물 장애물들 (예컨대, 연못들, 물웅덩이들, 해자들, 개울들, 강들) 을 통과할 때와 같은, 시스템 (10) 의 섀시를 그 표면 위로 들어올리는데, 유용할 수도 있다.
도 30a 는 (예시적인 목적들을 위해 외측 휠 (224) 로 나타낸) 외측 휠 (224, 225, 또는 324) 이 비계 또는 허니컴 구조를 가질 수 있다는 것을 도시한다. 외측 휠 (224) 은 휠 외측 벽 (388) 을 가질 수 있다. 휠 외측 벽 (388) 은 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 와 맞물려 구동시키거나, 또는 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 에 의해 구동될 수 있다.
외측 휠 (224) 은 하나, 2개, 3개, 4개 이상의 동심 휠 각진 벽들 (380) 을 가질 수 있다. 휠 각진 벽들 (380) 은 일정한 반경을 가질 수 있으며 풀리 (220) 의 중심 둘레에 부분적인 또는 완전한 원 및/또는 원통형을 형성할 수 있다.
외측 휠 (224) 은 약 3 으로부터 약 50 까지, 예를 들어 약 16 개의 휠 방사상 벽들 (382) 을 가질 수 있다. 휠 방사상 벽들 (382) 은 내측 휠 (222) 로부터 휠 외측 벽 (388) 까지 실질적으로 방사상으로 확장할 수 있다. 휠 방사상 벽들 (382) 은 각각의 휠 각진 벽 (380) 으로부터 동일한 또는 반대 (예컨대, 양 대신 음의 (negative)) 각도들로 확장할 수 있다.
휠 방사상 벽들 (382) 및 휠 각진 벽들 (380) 은 휠 셀들 (384) 을 정의할 수 있다.
궤도 구동 풀리 (220) 는 화살표들 (390) 로 나타낸 바와 같이 회전할 수 있다. 궤도 구동 풀리 (220) 는 차축 또는 샤프트에 의해 능동적으로 구동되거나, 또는 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 에 의해 수동적으로 구동될 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 는 화살표들 (392) 로 나타낸 바와 같이 이동할 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 는 제 1 궤도 구동 풀리 (220) (도시) 에 의해, 및/또는 궤도 구동 풀리 (221) (미도시) 에 의해 구동될 수 있다.
도 30b 는 (도시된 바와 같은) 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 및/또는 궤도 구동 풀리 (220) 에 의해, 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 과 궤도 구동 풀리 (220) 사이의 공간 방향으로 밀려질 때, 화살표 (394) 로 나타낸 바와 같이, 잔해 (386) 의 조각이 이동할 수 있다는 것을 도시한다. 잔해 (386) 는 임의의 손상을 일으키거나 또는 궤도 (210 또는 310) 를 벗기지 않는, 약 5 cm (2 in.) 까지, 예를 들어 약 0.2 cm (0.08 in.) 보다 크거나, 또는 약 2 cm (1 in.) 정도의 직경 또는 최대 폭을 가질 수 있다.
도 30c 는 잔해 (386) 가 휠 외측 벽 (388) 과 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 사이에 끼워져 조여질 수 있다는 것을 도시한다. 잔해 (386) 의 조각이 충분히 미끄럽거나 또는 적절하게 형성되면, 휠 외측 벽 (388) 과 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 사이의 잔해 (386) 상의 압력이, 잔해 (386) 의 조각을 궤도 (210) 와 휠 외측 벽 (388) 사이의 공간으로부터, 잔해 (386) 가 궤도 (210) 와 휠 외측 벽 (388) 사이의 공간에 들어가는 방향으로 밀어낼 수 있다.
잔해 (386) 가 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 와 휠 외측 벽 (388) 사이를 통과하면, 휠 외측 벽 (388) 이 잔해 (386) 의 형태를 수용하도록 변형할 수 있다. 휠 외측 벽 (388) 은 잔해 (386) 에 충격을 받은 단일 휠 셀 (384) 의 길이를 따라서 변형할 수 있다. 잔해 (386) 를 수용하는 것에 기인하는 변형은 충격받은 휠 셀 (384) 의 길이에 따른 휠 외측 벽 (388) 에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 휠 셀 (384) 의 방사상 내측 벽을 형성하는 휠 각진 벽은 실질적으로 변형되지 않은 채로 유지할 수 있다. 변형이 휠 셀 (384) 에 대해 분리될 수 있다.
모빌리티 디바이스 궤도 (210) 의 내측 측면 상의 함몰부 (213) 는 잔해 (386) 를 부분적으로 또는 전체적으로 수용할 수 있다. 휠 셀 (384) 은 또한 잔해 (386) 를 휠 셀 (384) 내부에 부분적으로 또는 전체적으로 수용할 수 있으며, 잔해 (386) 가 외측 휠 (224) 상에의 충격 또는 스트레스에 의해 휠 셀 (384) 로부터 배출될 수도 있다.
도 30d 는 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 및 휠 외측 벽 (388) 이 잔해 (386) 를 압축하여 수용할 수 있다는 것을 도시한다. 잔해 (386) 는 궤도 구동 풀리 (220) 둘레에 돌아다닐 수 있다. 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 는 잔해 (386) 에 인접한 변형된 궤도 길이 (396) 를 따라서 변형할 수 있다. 예를 들어, 변형된 궤도 길이 (396) 는 변형된 휠 셀 (384) 의 길이에 대해서 확장할 수 있다. 잔해 (386) 을 유지하도록 변형되는 포켓은 임의의 손상을 일으키거나 또는 궤도 (210) 또는 (310) 를 벗지 않는, 잔해 (386) 와 동일한 사이즈, 예를 들어 약 5 cm (2 in.), 예를 들어, 약 0.2 cm (0.08 in.) 보다 큰, 또는 약 2 cm (1 in.) 정도의 직경 또는 최대 폭을 가질 수 있다.
도 30e 는 잔해 (386) 가 궤도 구동 풀리 (220) 와 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 사이의 간극으로부터 나갈 때, 잔해 (386) 가 모빌리티 디바이스 (200) 로부터 떨어지거나, 또는 화살표 (394) 로 나타낸 바와 같이, 모빌리티 디바이스 궤도 (210) 와 휠 외측 벽 (388) 사이에서 잔해 (386) 를 압착하는 압력에 의해 모빌리티 디바이스 (200) 로부터 튕겨질 수 있다는 것을 도시한다. 휠 셀 (384) 의 변형된 부분은 비-변형된 구성으로 복귀할 수 있다.
도 31a 는 궤도가 궤도 제 1 재료 (398a) 및 궤도 제 2 재료 (398b) 로 제조될 수 있다는 것을 도시한다. 궤도 제 1 재료 (398a) 는 궤도 제 2 재료 (398b) 보다, 더 연질, 덜 강성, 경질, 더 강성일 수 있으며, 더 낮거나 또는 더 높은 마찰 계수, 또는 이들의 조합들을 가질 수 있다. 궤도 재료들 (398) 은 본원에서 설명하는 재료들 및 이들의 조합들 중 임의의 재료 중에서 선택될 수 있다. 제 1 궤도 재료 (398a) 는 궤도의 외부 (즉, 지표면-대향 측면) 상에 있을 수 있다. 제 2 궤도 재료 (398b) 는 궤도의 내부 (즉, 풀리-대향 측면) 상에 있을 수 있다. 제 1 재료 (298a) 는 제 2 재료 (298b) 에, 본딩, 융합, 용접, 용융, 접착, 코팅, 또는 아니면 고정될 수 있다.
도 31b 는 궤도가 그 궤도 중 하나 또는 양자의 측면 부분들 상의 제 1 재료 (398a) 로 제조될 수 있다는 것을 도시한다. 궤도는 궤도의 측면 부분 사이의 (예컨대, 측면으로 중간의), 또는 아니면 제 1 재료 (298a) 에 측면으로 인접한 제 2 재료 (398b) 로 제조될 수 있다.
도 31c 는 궤도가 제 2 재료 (398b) 로 제조된 코어를 가질 수 있다는 것을 도시한다. 코어는 제 1 재료 (398a) 의 코팅 또는 층으로 부분적으로 또는 전체적으로 둘러 싸여질 수 있다. 너브들은 제 1 재료 및/또는 제 2 재료 (398a 및/또는 398b) 로 제조될 수 있다.
궤도들 (210 및/또는 310) 은 플리퍼들 (301) 중 임의의 플리퍼 및/또는 모빌리티 디바이스들 (200) 중 임의의 디바이스로부터 제거될 수 있다. 로봇 시스템 (10) 은 하나, 2개, 3개 또는 4개의 플리퍼들 (310) 및/또는 궤도들 (310 및 210) 없이 동작하는 하나 또는 2개의 모빌리티 디바이스들 (200) 과 함께 동작될 수 있다.
전술한 상세한 설명으로부터, 그리고, 도면 및 청구범위로부터 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 변경들 및 변화들이 다음 청구범위에서 정의되는 본 발명의 정의로부터 일탈함이 없이 본 발명의 변형예들에 대해 이루어질 수 있다. 하나 보다 많은 양들의 범위 또는 예가 한 특성에 대해 대안으로 고려되는 범위들 및 예들로서 제공될 수 있다. 본 개시물의 여러 변형예들의 엘리먼트들, 특징들 및 구성들은 서로 결합되거나, 및/또는 단수로 설명될 때 복수로 사용되거나 또는 단수로 설명될 때 복수로 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 본체;
    상기 본체를 이동하도록 구성된 궤도 구동 시스템을 포함하는 로봇 운송체 시스템으로서,
    상기 궤도 구동 시스템은 풀리 및 궤도를 구비하며,
    상기 풀리는 외측 풀리 표면을 갖고,
    상기 궤도는 내측 궤도 표면을 가지며,
    상기 풀리는 이물질이 상기 풀리와 상기 궤도 사이에 들어갈 때, 상기 내측 궤도 표면과 상기 외측 풀리 표면 사이에 적어도 하나의 포켓을 형성하도록 구성되며,
    상기 이물질은 약 0.2 cm 보다 큰 최대 폭을 갖는, 로봇 운송체 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리는 제 1 방사상 리브, 제 2 방사상 리브, 및 외측 벽을 가지며,
    상기 외측 벽의 제 1 길이는 상기 제 1 방사상 리브와 상기 제 2 방사상 리브 사이에 미치며,
    상기 외측 벽의 제 1 길이는, 상기 이물질이 상기 제 1 길이와 상기 궤도 사이에 있을 때 변형하도록 구성되는, 로봇 운송체 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리는 방사상 내측 부분, 및 방사상 외측 부분을 포함하며,
    상기 방사상 외측 부분은, 상기 풀리의 외부 방사상 표면에 힘이 가해질 때, 상기 방사상 내측 부분보다 더 큰 비율로 변형하도록 구성되는, 로봇 운송체 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리는 지지 구조를 포함하는, 로봇 운송체 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지 구조는 2개의 각진 벽들 및 2개의 방사상 벽들을 갖는 구조적인 셀을 포함하는, 로봇 운송체 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리는 지지 구조를 포함하고,
    상기 풀리는 회전축 및 방사상 외측 표면을 가지며,
    상기 지지 구조는 상기 풀리의 상기 회전축과 상기 방사상 외측 표면 사이에 있으며,
    상기 지지 구조의 적어도 하나의 부분은 상기 풀리의 외부에 힘이 가해질 때 변형하도록 구성되며, 상기 힘이 가해지는 상기 풀리의 외부 상에 포켓을 형성하도록 구성되며,
    상기 포켓은 약 0.2 cm 보다 큰 폭을 갖는, 로봇 운송체 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지 구조는 제 1 외측 각진 벽, 제 2 각진 벽, 및 제 3 내측 각진 벽을 포함하며,
    상기 제 2 각진 벽은 상기 제 3 내측 각진 벽 바깥에서 방사상이며 상기 제 1 외측 각진 벽 이내에서 방사상인, 로봇 운송체 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리는 방사상 외측 벽을 포함하며,
    상기 방사상 외측 벽의 적어도 하나의 부분은 상기 풀리의 외부에 힘이 가해질 때 변형하여, 상기 힘이 가해지는 상기 풀리의 외부 상에 포켓을 생성하도록 구성되는, 로봇 운송체 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리 및 상기 궤도는, 상기 풀리와 상기 궤도 사이에 들어가는 이물질이 상기 풀리에 기인하는 힘 및 상기 궤도의 탄성에 의해 튀어나오도록 구성되는, 로봇 운송체 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리 및 상기 궤도는, 상기 궤도 및 풀리가 갈라질 때까지 상기 풀리와 상기 궤도 사이에 들어가는 이물질이 외주 둘레에서 상기 풀리와 상기 궤도 사이의 상기 포켓 내에서 돌아다니도록 구성되는, 로봇 운송체 시스템.
  11. 섀시, 및 풀리 및 궤도를 구비하는 궤도 구동 시스템을 포함하는 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법으로서,
    상기 궤도를 상기 풀리에 의해 구동하는 단계;
    상기 궤도와 상기 풀리 사이에 물질 조각을 수용하는 단계로서, 상기 물질 조각이 상기 궤도 또는 상기 풀리에 부착되지 않으며, 상기 물질 조각이 약 0.2 cm 보다 큰 최대 폭을 갖는, 상기 수용하는 단계;
    상기 풀리 둘레의 재료의 상기 조각을, 상기 궤도가 상기 풀리로부터 분리하는 상기 위치로 이동시키는 단계; 및
    상기 궤도와 상기 풀리 사이로부터 상기 물질 조각을 해제하는 단계를 포함하는, 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 물질 조각을 상기 궤도와 상기 풀리 사이에 유지하는 단계를 포함하는, 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유지하는 단계는, 상기 궤도를 상기 풀리로부터 그리고 상기 물질 조각에 대해서 탄성 변형시키는 단계를 포함하는, 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 수용하는 단계는 상기 풀리를 탄성 변형시키는 단계를 포함하며,
    상기 풀리는 제 1 셀, 및 상기 제 1 셀에 인접한 제 2 셀을 포함하며,
    상기 제 1 셀은 상기 궤도로부터 그리고 상기 물질 조각에 대해 탄성 변형되며,
    상기 제 2 셀은 변형되지 않는, 로봇 운송체 시스템을 이용하는 방법.
  15. 섀시;
    상기 섀시를 이동하도록 구성되는 궤도 구동 시스템을 포함하는 로봇 운송체 시스템으로서,
    상기 궤도 구동 시스템은 풀리, 풀리 캡, 및 궤도를 포함하며,
    상기 풀리 캡은 상기 섀시로부터 상기 풀리에 부착되며,
    상기 풀리 캡의 직경은 상기 풀리의 직경과 같거나 또는 큰, 로봇 운송체 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 풀리 캡은 상기 궤도가 상기 풀리 상에 있을 때 상기 궤도의 외측 직경보다 더 작은 직경을 갖는, 로봇 운송체 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 풀리 캡은 궤도 인터페이스를 포함하며,
    상기 궤도는 풀리 캡 인터페이스를 포함하며,
    상기 궤도 인터페이스는 상기 풀리 캡 인터페이스를 해제가능하게 결합되도록 구성되는, 로봇 운송체 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 풀리 캡 인터페이스는 상기 궤도의 내부로부터 확장하는 너브를 포함하고,
    상기 궤도 인터페이스는 방사상 날개를 포함하는, 로봇 운송체 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 궤도 시스템에 인접한 상기 섀시의 측면은 상기 풀리 상에 상기 궤도를 유지하도록 적응되는, 로봇 운송체 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 궤도 시스템에 인접한 상기 섀시의 측면은 상기 궤도의 내측 직경보다 더 큰, 로봇 운송체 시스템.
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