KR20170127490A - 이동 로봇들을 위한 필드 전개 가능한 도킹 스테이션 - Google Patents

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KR20170127490A
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파블로 카라스코 자니니
알리 후세인 오우타
파들 압델라티프
브라이언 패롯
사헤자드 파텔
하사네 트리귀
아이만 아머
알리 쉐리
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사우디 아라비안 오일 컴퍼니
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Abstract

적어도 하나의 이동 로봇을 지원하는 전개 가능한 도킹 스테이션이 제공된다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 하우징 및 하우징에 연결되는 앵커를 포함한다. 앵커는 전개 가능한 도킹 스테이션의 위치를 유지시키기 위해 표면과 체결될 수 있다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 적어도 하나의 이동 로봇과 결합 및 분리하도록 더 구성된다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 제1 및 제2 상태 사이에서 선택적으로 교대하도록 구성될 수 있다. 제1 상태에서, 전개 가능한 도킹 스테이션은 적어도 하나의 이동 로봇과 결합되고 적어도 하나의 이동 로봇은 전개 가능한 도킹 스테이션을 표면 상의 원하는 위치로 이송할 수 있다. 제2 상태에서, 전개 가능한 도킹 스테이션은 적어도 하나의 이동 로봇으로부터 분리된다.

Description

이동 로봇들을 위한 필드 전개 가능한 도킹 스테이션
본 발명은 이동 로봇들에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 지원 서비스들, 유틸리티들, 및/또는 소모성 자원들을 이와 같은 로봇들에 제공하는 것에 관한 것이다.
이동 로봇들은 산업 단지들의 검사에 필수적인 역할을 할 수 있다. 종래, 산업 단지의 수많은 고가 빔들, 파이프들, 및 다른 접근 곤란한 표면들을 검사하기 위해, 비계(scaffolding)는 건설되어야만 한다. 그러나, 이와 같은 비계의 설치는 위험하고, 시간 소모적이고, 노동 집약적이고, 고가일 수 있다. 또한, 이들 비계들을 사용하는 작업자들에 의한 산업 단지의 접근 곤란한 영역들의 검사는 동일하게 위험하고 시간 소모적일 수 있다. 따라서, 이동 로봇들의 사용은 산업 단지의 특정 영역들에 대한 더 효과적인 검사를 허용할 수 있다.
현재, 이동 로봇들은 이전 검사 프로토콜들의 안전 및 노동 관심들 중 많은 것들을 완화하였으며; 그러나 그들이 단점들이 없는 것은 아니다. 예를 들어, 종래의 이동 로봇들은 그들 자신의 전원들(예를 들어, 배터리들)을 사용하거나 (예를 들어, 전선 또는 테더를 통해 외부 전원에 부착된) 외부 전원을 사용함으로써 작동하도록 설계된다. 그들 자신의 전력으로 작동되는 이동 로봇들 매트는 접근 곤란한 장소들(예를 들어, 파이프들)에서 더 큰 이동성을 갖는 경향이 있으며; 그러나, 그들은 배터리가 소진되기 전에 제한된 기간의 시간 동안에만 작동할 수 있다. 반대로, 외부 전원에 부착되는 이동 로봇들은 연장된 기간의 동작을 갖지만, 전원 코드의 길이 및 전원 코드가 엉클어지기 쉬운 것과 같은, 물리적 제한들로 인해 이동성이 더 적을 수 있다.
이동 로봇들이 그들 자신의 전력으로 작동하는 경우들에서, 고정된 도킹 스테이션들은 이동 로봇들이 그것의 배터리를 재충전하거나 다른 작업들을 수행하기 위해 고정된 도킹 스테이션으로 복귀할 수 있도록 개발되었다. 그러나, 이들 도킹 스테이션들은 고정된 위치에 있어야 하기 때문에, 그들은 고정된 도킹 스테이션이 영구적으로 부착될 수 있는 특정 영역들에 제한된다. 또한, 고정된 도킹 스테이션들의 위치상의 제한들로 인해, 이동 로봇들은 그들이 배터리 전력이 소진되기 전에 도킹 스테이션에 복귀할 수 있도록 도킹 스테이션 근처의 검사 영역들에 똑같이 제한된다.
본 발명은 종래의 이동 로봇들 및 검사 프로토콜들의 효율과 연관된 이들 및 다른 제한들을 해결한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 지원 서비스들을 표면을 횡단할 수 있는 적어도 하나의 이동 로봇에 제공하는 전개 가능한 도킹 스테이션을 제공한다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 전개 가능한 도킹 스테이션 및 그것의 구성요소들에 대한 기계적 프레임워크를 제공하는 하우징을 포함한다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 소모성 자원들, 지원 서비스들, 및/또는 유틸리티들을 포함하는, 하나 이상의 자원들을 적어도 하나의 이동 로봇에 공급할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 자원들은 하우징에 연결되는 테더를 통해 제공될 수 있다. 추가 측면에 따르면, 자원들은 온 보드(on-board) 공급원을 통해 제공될 수 있다.
전개 가능한 도킹 스테이션은 표면과 체결할 수 있는 하우징에 연결되는 앵커를 더 포함한다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 또한 적어도 하나의 이동 로봇과 결합 및 분리하도록 구성된다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 또한 이동 로봇으로부터 데이터를 수신 및 송신하고, 제1 상태와 제2 상태 사이에서 전개 가능한 도킹 스테이션을 선택적으로 교대하도록 구성될 수 있다. 본 원에서 설명된 바와 같이, 상태는 기계적 상태로 이해될 수 있다. 제1 상태에서, 착탈 가능한 커플은 이동 로봇과 체결되고, 앵커는 표면으로부터 해제되고, 이동 로봇은 전개 가능한 도킹 스테이션을 표면을 따라 원하는 위치로 이송할 수 있다. 제2 상태에서, 착탈 가능한 커플은 이동 로봇으로부터 해제되고 앵커는 표면과 체결된다. 추가 측면에 따르면, 제1 상태로부터 제2 상태로 이행하기 위해, 앵커는 먼저 착탈 가능한 커플이 이동 로봇으로부터 해제되기 전에 표면과 체결되어야만 한다. 다른 측면에 따르면, 제2 상태로부터 제1 상태로 이행하기 위해, 착탈 가능한 커플은 먼저 표면으로부터 앵커의 해제 전에 이동 로봇과 체결되어야만 한다. 더 일반적으로, 결합된 및 분리된 상태들 사이의 커플링은 규정된 시퀀스에 따라, 전개 가능한 도킹 스테이션의 안전을 보장하기 위해 이행한다.
추가 측면에 따르면, 전개 가능한 도킹 스테이션은 또한 하우징에 연결되는 제어 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 제어 모듈은 이동 로봇으로부터 데이터를 수신 및 송신하도록 구성될 뿐만 아니라, 제1 상태와 제2 상태 사이에서 전개 가능한 도킹 스테이션을 선택적으로 교대한다.
추가 측면에 따르면, 테더를 통해 전개 가능한 도킹 스테이션에 공급되는 소모성 자원은 이동 로봇이 그것이 전개 가능한 도킹 스테이션의 착탈 가능한 커플과 체결된 경우 그것의 배터리를 재충전하거나 로봇의 시스템들에 직접 전력을 공급하기 위해 전력을 사용할 수 있도록 하는 전력이다.
더 추가 측면에 따르면, 앵커와 표면 사이의 체결은 자성에 의한 것이다. 추가 선택적인 측면에 따르면, 앵커는 하나 이상의 영구 자석들을 포함한다.
더 추가 측면에 따르면, 전개 가능한 도킹 스테이션은 하우징에 연결되는 지지부를 포함할 수 있어서, 지지부는 전개 가능한 도킹 스테이션이 표면 상에 그것의 위치를 유지하는 것을 보조하기 위해 표면과 체결할 수 있다. 추가 측면에 따르면, 지지부는 휠들이 표면과 접촉하도록 휠들을 포함하는 부재들을 포함할 수 있다. 추가 측면에서, 휠들은 착탈 가능한 커플(140)이 제1 상태와 제2 상태 사이를 이동하지 않도록 위치될 수 있으며, 따라서 이동 로봇에 대한 더 용이한 연결을 허용한다.
추가 측면에 따르면, 전개 가능한 도킹 스테이션은 이동 로봇이 전개 가능한 도킹 스테이션의 정확한 위치를 찾는 것을 보조하기 위해 이동 로봇에 의해 수신될 수 있는 신호를 방출할 수 있다. 이러한 측면은 전개 지점으로부터 그것의 동작 동안에 이동 로봇에 대한 절대적인 기준점을 유지하는데 유용할 수 있다.
이들 및 다른 측면들, 특징들, 및 이점들은 본 발명의 특정 실시예들의 첨부된 설명 및 첨부된 도면의 도형들 및 청구항들로부터 이해될 수 있다.
도 1은 본 출원의 적어도 일 실시예에 따른 제1 상태의 전개 가능한 도킹 스테이션을 포함하는 이동 로봇 시스템의 측면도이다.
도 2는 본 출원의 적어도 일 실시예에 따른 제2 상태의 전개 가능한 도킹 스테이션을 포함하는 이동 로봇 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 출원의 적어도 일 실시예에 따른 제1 상태의 전개 가능한 도킹 스테이션을 포함하는 이동 로봇 시스템의 사시도이다.
도 4는 본 출원의 적어도 일 실시예에 따른 제2 상태의 전개 가능한 도킹 스테이션을 포함하는 이동 로봇 시스템의 사시도이다.
도 5는 본 출원의 적어도 일 실시예에 따른 전개 가능한 도킹 스테이션의 예시적 제어 모듈을 예시하는 하이 레벨 다이어그램이다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 이동 로봇들을 지지하는 전개 가능한 도킹 스테이션이 제공된다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 산업 단지의 특정 영역들의 검사에서 하나 이상의 이동 로봇들을 돕기 위해 사용될 수 있다.
전개 가능한 도킹 스테이션은 소모성 및/또는 비소모성 자원들을 적어도 하나의 이동 로봇에 제공할 수 있다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 또한 전개 가능한 도킹 스테이션이 표면을 따라 위치에 전개되는 경우에 표면과 체결할 수 있는 앵커를 포함할 수 있다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 또한 이동 로봇과 결합할 수 있는 착탈 가능한 커플과 같은, 커플링 메커니즘을 포함할 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션은 이동 로봇이 전개 가능한 도킹 스테이션에 결합된 경우, 도킹 스테이션을 표면을 따라 하나 이상의 원하는 위치로 이송할 수 있는 이와 같은 방식으로 검사에서 이동 로봇들을 지원하도록 설계된다. 원하는 위치에서, 전개 가능한 도킹 스테이션은 앵커가 표면과 체결하도록 그것의 앵커를 가능하게 할 수 있으며, 이것에 의해 전개 가능한 도킹 스테이션이 그러한 위치에 고정된 채로 유지하는 것을 허용한다. 원하는 위치에서, 전개 가능한 도킹 스테이션 및 이동 로봇은 서로 분리될 수 있으며, 이것에 의해 이동 로봇이 도킹 스테이션으로부터 멀리 떨어져 기능들을 수행하는 것을 허용한다. 그것의 기능들을 수행한 후에, 이동 로봇은 리커플링 및 다양한 지원 기능들, 예컨대 그것의 배터리 재충전, 고속 데이터 전송, Wi-Fi 신호 중계(repeating), 검사 센서들의 교정, 위치측정(localization) 데이터의 드리프트의 정정, 도킹 스테이션을 상이한 위치로 이송하는 환경 상태들(예를 들어, 비, 바람, 햇빛)로부터의 보호를 위해 도킹 스테이션으로 선택적으로 복귀할 수 있다.
이동 로봇 및 전개 가능한 도킹 스테이션 시스템(100)의 예시적 실시예가 도 1 내지 도 4에 도시된다. 시스템(100)은 적어도 하나의 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 적어도 하나의 이동 로봇(115)을 포함한다. 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 그것에 의해 지지되는 구성요소들에 대한 기계적 프레임워크를 제공하는 하우징(120)을 포함한다. 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 구성요소들은 하우징(120) 상에 또는 그 내에, 또는 그 조합상에 또는 그 내에 장착될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 하우징(120)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 다양한 구송요소들이 장착되는 셰시 프레임일 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 하우징(120)은 개방 프레임 구조일 수 있다.
전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 하나 이상의 자원들을 하나 이상의 이동 로봇들에 제공할 수 있다. 자원들은 소모성 자원들 및/또는 비소모성 자원들일 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 자원(들)은 온 보드 공급원을 통해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 의해 제공될 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 자원(들)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(120)에 연결되는 테더(125)를 통해 전개 가능한 도킹 스테이션에 의해 제공될 수 있다. 테더(125)는 하나 이상의 자원들을 원격 소스로부터 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 공급할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 변형예에서, 테더(125)는 이동 로봇(115) 및/또는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 의해 수집되는 샘플들이 테더(125)를 통해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터 원격 위치(예를 들어, 제어 센터)로 이송될 수 있도록 이송 루멘을 포함하는 공압 동력식 컨베이어 튜브를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 테더(125)는 원격 전원(미도시)에 부착됨으로써 전력을 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 제공한다. 적어도 하나의 변형예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 또한 하우징(120)에 부착되는 하나 이상의 태양 전지판들을 포함할 수 있으며, 이는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 의해 2차 전원으로서의 사용을 위해 태양 에너지를 활용할 수 있다. 특정 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 또한 원격 전원과 독립적으로 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 전력을 공급하기 위해 재충전 가능한 배터리 팩을 포함할 수 있다. 재충전 가능한 배터리 팩은 하우징(120) 내에 위치될 수 있거나 하우징(120)에 연결될 수 있다.
하나 이상의 소모성 자원들은 전력, 공기, 압축된 공기, 페인트, 가스, 오일, 연료, 물 및/또는 다른 액체 자원들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 하나 이상의 비소모성 자원들은 환경적 위험들로부터 이동 로봇(115)을 보호하기 위해 고속 통신 및 셰이딩 커버를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 적어도 일 실시예에서, 하나 이상의 소모성 자원들은 또한 이동 로봇(115)이 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 결합되는 경우 이동 로봇(115)에 공급될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 또한 스테이션을 전개하기 위해 (전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 이송되는) 표면(135)과 체결할 수 있는 하우징(120)에 연결되는 앵커(130)를 포함한다. 앵커(130)는 자석들, 전자석들, 네가티브 공기 압력(예를 들어, 진공), 흡착, 건식 접착(예를 들어, 나노-텍스쳐드 접착 재료), 마찰 기반 접착, 정전기 접착, 또는 그것의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 수많은 기술들을 사용하여 표면(135)과 체결할 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 앵커(130)는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 예기치 않은 정전의 경우에 표면에 부착된 채로 유지할 수 있도록 자동안전장치(failsafe)로서의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 일 실시예에서(예를 들어, 표면(135)이 자성/강자성인 경우), 앵커(130)는 앵커(130) 내의 하나 이상의 영구 자석들을 통해 표면(135)과 체결하며, 이는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 대한 정전의 경우에도 표면(135)을 향한 안전한 인력을 허용할 수 있다. 앵커(130) 내의 영구 자석들은 표면(135)으로부터 앵커(130)를 체결하거나 해제하기 위해 로봇으로 조정 가능할 수 있다. 앵커(130) 내의 영구 자석(들)의 위치는 조정 가능할 수 있다. 예를 들어, 영구 자석(들)의 포지셔닝이 조정 가능하도록 앵커 상에 조정 가능한 마운트가 있을 수 있다. 또한, 적어도 하나의 구현예에서, 영구 자석(들)에 의해 생성되는 자속 회로는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터의 신호를 통한 명령에 따라 중단될 수 있으며, 이것에 의해 앵커(130)가 표면(135)으로부터 해제되게 한다. 보다 구체적으로, 탄소강과 같은 강자성 재료의 기계적으로 체결된 피스들은 그들이 자속에 대한 대체 경로(alternate path)를 제공하도록 영구 자석(들)의 특정 섹션들에 통합될 수 있으며, 이것에 의해 표면 상에서 자석의 인력을 상당히 감소시킨다(일부 경우들에서, 인력을 거의 제로로 감소시킴). 다른 구현예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터의 신호를 통해 영구 자석(들)을 상쇄시키고 이것에 의해 앵커(130)가 표면(135)으로부터 해제하기 위해 전자석을 가질 수 있다. 예를 들어, 영구 자석(들)은 북-남 방향으로 제공될 수 있고, 전자석은 영구 자석들을 상쇄시키는 자기장을 가질 수 있다.
하나 이상의 실시예들에서, 앵커(130)가 표면(135)과 체결하는 (및 해제하는) 메커니즘은 예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터의 신호를 통해 작동된다. 예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터의 신호는 앵커(130)가 (도 1에 도시된 바와 같이) 표면(135) 위의 그것의 위치로부터 (도 2에 도시된 바와 같이) 표면(135)에 부착된 위치로 수직으로 이동하게 할 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 접착력을 생성하는 수단은 수동적이며, 이는 예를 들어, 영구 자석들 및 건식 접착(dry adhesion)을 포함할 수 있다.
하나 이상의 변형예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 표면(135)에 대해 명령에 따라 스테이션의 위치를 고정하는 메커니즘을 가질 수 있다. 예를 들어, 영구 자석은 하나 이상의 스프링들을 통해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 하우징(120)에 연결되고 (스프링을 확장된 구성으로 남겨두는) 디폴트에 의해 표면(135)에 부착된 채로 유지되도록 설계될 수 있다. 영구 자석은 그것이 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 그러한 위치에 고정되어 있는 것을 허용하기 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 표면(135) 사이에 충분한 인력, 및 따라서 마찰력을 생성하도록 선택된다. 적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 부착되는 전자석은 이때 (전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터의 신호를 통해) 영구 자석(들)을 상쇄시키고 그것에 의해 영구 자석이 표면(135)으로부터 해제되게 하기 위해 사용될 수 있다.
전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 적어도 하나의 이동 로봇(115)과 결합 및 분리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 하우징(120)에 연결되는 착탈 가능한 커플(140)을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 이동 로봇(115)은 커플링을 통해 서로 결합할 수 있다. 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 이동 로봇(115) 사이의 커플링(예를 들어, 이동 로봇(115)과 결합하는 착탈 가능한 커플(140))은 자기식 커플링, 기계적 커플링, 전기적 커플링, 전기기계적 커플링, 또는 그것의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방식들로 달성될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 착탈 가능한 커플(140)은 가스, 오일, 연료, 페인트, 물 및/또는 다른 액체 자원들뿐만 아니라, 이동 로봇(115)에 의해 수집된 샘플들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 재료들을, (예를 들어, 이송 루멘을 포함할 수 있는 공압 동력식 컨베이어 튜브를 통해) 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 이동 로봇(115) 사이에서 전달할 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 착탈 가능한 커플(140)은 그들이 커플링 동안에 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터 이동 로봇(115)으로 전력을 전달할 수 있도록 크기화되고, 형상화되고, 컨디셔닝된 전기적 콘택들(electric contacts)을 포함할 수 있다. 이러한 전력은 이동 로봇(115)의 배터리를 재충전하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 이동 로봇(115)(예를 들어, 착탈 가능한 커플(140)과 이동 로봇(115))의 체결은 스파크가 일어나지 않는 것이므로, 시스템(100)이 가연성 증기들이 존재하는 영역에 위치되는 환경들에서, 커플링 프로세스는 화재를 야기하지 않을 것이다. 적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 이동 로봇(115)(예를 들어, 착탈 가능한 커플(140)과 이동 로봇(115))의 전기적 연결은 제한이 아닌 예로서, 무선 Qi 충전과 같은, 유도성 무선 커플링을 통한 것이다. 예시적 실시예들은 착탈 가능한 커플(140)을 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 도시하지만, 다른 실시예들에서 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 착탈 가능한 커플이 이동 로봇(115) 상에 위치되는 메커니즘들을 사용하여 이동 로봇(들)(115)과 결합 및 분리할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 대안적으로, 이동 로봇(115)도 전개 가능한 도킹 스테이션(110)도 착탈 가능한 커플을 갖지 않는 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 이동 로봇(115)은 예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및/또는 이동 로봇(115)의 자기 표면들(magnetic surfaces)을 통해 결합할 수 있다.
아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 이동 로봇(115)의 커플링(또는 디커플링)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 이동 로봇(115)과 결합하거나 이로부터 분리하게 하기 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터의 신호를 통해 작동될 수 있다. 적어도 하나의 변형예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 이동 로봇(115)의 커플링 또는 디커플링을 야기하는 신호는 이동 로봇(115)에서 기원될 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 이동 로봇(115)의 커플링은 하우징(120)에 부착되는 제어 모듈(145)에 의해 제어될 수 있으며, 여기서 제어 모듈(145)은 이동 로봇(115)이 전개 가능한 도킹 스테이션(110)로부터 분리되게 하기 위해 신호를 송신한다. 특정 실시예들에서, 제어 모듈(145)은 하우징(120) 내에 위치될 수 있거나, 그것은 하우징(120)의 외부 상에 장착될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 이동 로봇(115) 또는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 이동 로봇(115)으로부터 분리하기 위해 하우징(120)에 연결된 디바이스를 휴대할 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 이동 로봇(115)의 커플링(또는 디커플링)은 오퍼레이터 제어 센터로부터의 신호를 통해 작동될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 이동 로봇(115) 사이의 커플링에서의 임의의 오정렬의 정정은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 수직으로 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 착탈 가능한 커플(140)을 포함하는 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 수직으로 이동시키는 것은 이동 로봇(115)과의 오정렬을 정정하기 위해 착탈 가능한 커플(140)이 수직으로 이동하게 한다. 대안적으로, 착탈 가능한 커플(140)은 오정렬을 정정하기 위해 스테이션(110)에 대해 수직으로 이동될 수 있다. 유사하게, 적어도 일 실시예에서, 커플링에서 오정렬의 정정은 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 보다는 이동 로봇(115) 및/또는 그것의 커플을 수직으로 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 오정렬을 정정하기 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110) (및/또는 착탈 가능한 커플(140))을 수직으로 이동시키기 위해, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 예를 들어, 액추에이터가 체결된 경우, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) (및/또는 착탈 가능한 커플(140))이 임의의 오정렬을 정렬하기 위해 이동 로봇(115)에 대해 수직으로 시프트할 수 있도록 액추에이터를 가질 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 이동 로봇(115)은 액추에이터가 체결된 경우, 이동 로봇(115) (및/또는 그것의 커플)이 임의의 오정렬을 정정하기 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 대해 수직으로 시프트할 수 있도록 액추에이터를 가질 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 하우징(120)은 착탈 가능한 커플(140)을 포함하는 상단 부분을 포함할 수 있으며, 여기서 상단 부분은 하우징(120)의 중심 축을 중심으로 회전할 수 있다. 상단 부분을 회전시킴으로써, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 이동 로봇(115)이 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 임의의 측면으로부터 착탈 가능한 커플(140)과 결합할 수 있도록 착탈 가능한 커플(140)의 위치를 회전시킬 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 로봇 시스템 내의 다수의 로봇들과 결합할 수 있다. 보다 구체적으로, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 특정 이동 로봇과의 커플링에 제한되지 않으며, 오히려 시스템(100) 내의 임의의 호환 가능한 이동 로봇과 결합할 수 있다.
전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 무선 통신 프로토콜들(예를 들어, Wi-Fi, RF, Zigbee)을 통해 이동 로봇(115) 및/또는 오퍼레이터 제어 센터로부터 데이터를 수신하고 데이터를 이들에 송신하도록 구성될 수 있다. 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 또한 제1 상태와 제2 상태 사이에서 선택적으로 교대하도록 구성될 수 있다. 이러한 교대는 이동 로봇(115)으로부터 착탈 가능한 커플(140)로의 신호를 통해 달성될 수 있다. 제1 상태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 착탈 가능한 커플(140)은 이동 로봇(115)과 체결되고 앵커는 이동 로봇이 표면(135)을 따라 전개 가능한 도킹 스테이션을 이송할 수 있도록 표면(135)으로부터 해제된다. 예를 들어, 이동 로봇(115)이 산업 단지용 검사 로봇인 실시예에서, 이동 로봇(115)은 이동 로봇(115)이 검사 후에 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 용이하게 복귀할 수 있도록 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 로봇이 검사하기 위해 계획한 장치 또는 영역 근처의 위치에 이송할 수 있다. 더욱이, 적어도 일 실시예에서, 이동 로봇(115)은 그것이 수평 파이프의 하단 측을 따라 역으로 이동하는 것을 허용할 수 있는 자기 휠들을 갖는 자기 크롤러 로봇일 수 있고, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 그것이 수평 파이프의 하단 측을 따라 역으로 전개될 수 있도록 영구 자석들을 갖는 앵커(130)를 가질 수 있다.
로봇 공학의 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 하나 이상의 이동 로봇들(115)을 갖는 작업들을 포함하는, 동작 작업들을 수행하는 것을 용이하게 하도록 특별히 설계된 기능적 하드웨어 구성요소들을 포함할 수 있다. 전개 가능한 도킹 스테이션은 또한 구성 설정들 및 하나 이상의 제어 프로그램들과 같은 전개 가능한 도킹 스테이션의 동작들과 관련된 정보를 저장하도록 구성되는 메모리 및/또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 하우징(120) 내에 전자 회로를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 제어 모듈(145)을 포함할 수 있으며, 이는 하우징(120)에 부착될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에 따른 예시적 제어 모듈(145)이 도 5에 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(145)은 프로세서(210), 메모리(220), 센서(240), 통신 인터페이스(250) 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체(290)를 포함하는, 시스템의 동작을 가능하게 하는 역할을 하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성요소들과 배열될 수 있다. 프로세서(210)는 메모리(220)로 로딩될 수 있는 소프트웨어 명령들을 실행시키는 역할을 한다. 프로세서(210)는 특정 구현예에 따라, 다수의 프로세서들, 멀티 프로세서 코어, 또는 일부 다른 유형의 프로세서일 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 하나 이상의 이동 로봇들(115)은 또한 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성요소들(예를 들어, 프로세서, 메모리, 통신 인터페이스)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 메모리(220) 및/또는 스토리지(290)는 프로세서(210)에 의해 액세스 가능하며, 이것에 의해 프로세서(210)가 메모리(220) 및/또는 스토리지(290) 상에 저장되는 명령어들을 수신하고 실행하는 것을 가능하게 한다. 메모리(220)는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 임의의 다른 적절한 휘발성 또는 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체일 수 있다. 게다가, 메모리(220)는 고정되거나 제거할 수 있다. 스토리지(290)는 특정 구현예들에 따라, 다양한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 스토리지(290)는 하나 이상의 구성요소들 또는 디바이스들 예컨대 하드 드라이브, 플래시 메모리, 재기록 가능 광학 디스크, 재기록 가능 자기 테이프, 또는 위의 일부 조합을 포함할 수 있다. 스토리지(290)는 또한 클라우드 기반 데이터 저장 시스템들과 같이 고정되거나 제거할 수 있거나 원격일 수 있다.
하나 이상의 소프트웨어 모듈들(230)은 스토리지(290) 및/또는 메모리(220)에서 인코딩된다. 소프트웨어 모듈들(230)은 프로세서(210)에서 실행되는 컴퓨터 프로그램 코드 또는 한 세트의 명령어들을 갖는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들 또는 응용들을 포함할 수 있다. 본원에 개시되는 시스템들 및 방법들의 동작들을 수행하고 측면들을 구현하는 이와 같은 컴퓨터 프로그램 코드 또는 명령어들은 하나 이상의 프로그래밍 언어들의 임의의 조합으로 기록될 수 있다. 프로그램 코드는 독립 소프트웨어 패키지로서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 상에서 전체적으로, 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 상에서 부분적으로 및 원격 컴퓨터/디바이스 상에서 부분적으로 또는 이와 같은 원격 컴퓨터들/디바이스들 상에서 전체적으로 실행할 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터 시스템들은 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 통신망(WAN)을 포함하는, 임의의 유형의 네트워크를 통해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 연결될 수 있거나, 연결은 외부 컴퓨터를 통해 (예를 들어, 인터넷 서비스 프로바이더를 사용하는 인터넷을 통해) 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 프로세서(210)에 의해 실행되는 데이터베이스 모듈(270), 구성 모듈(272), 위치 모듈(274), 센서 모듈(276), 및 통신 모듈(278)은 소프트웨어 모듈들(230) 중에 포함된다. 소프트웨어 모듈들(230)의 실행 동안에, 프로세서(210)는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전개 가능한 도킹 스테이션의 구성과 관련된 다양한 동작들을 수행하도록 구성된다. 게다가, 현재 시스템들 및 방법들의 동작과 관련된 다른 정보 및/또는 데이터, 예를 들어 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 구성에 사용되는 다양한 제어 프로그램들(260)은 또한 스토리지(290) 상에 저장될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
데이터베이스(280)는 또한 스토리지(290) 상에 저장될 수 있다. 데이터베이스(280)는 전개 가능한 도킹 스테이션 시스템(100)의 다양한 동작들 도처에서 이용되는 다양한 데이터 항목들 및 요소들을 포함하고/하거나 유지시킬 수 있다. 바람직하게는, 데이터베이스(280) 내에 저장된 정보 중 일부 또는 모두는 형태로 있거나 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 임의의 주어진 응용을 구현하는 프로그램에 의해 필요에 따라 액션을 착수하는 것을 가능하게 하는 형태로 변할 수 있는 실행 가능한 데이터일 수 있다. 데이터베이스는 또한 프로세서(210)에 의해 실행되는 경우, 하나 이상의 이동 로봇들(115)과 통신하기 위해 프로세서를 구성하는 디바이스-특정 응용들을 포함할 수 있다. 유사하게, 데이터베이스는 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및/또는 이동 로봇(들)(115)에 특정한 다른 동작 파라미터들을 저장할 수 있다.
데이터베이스(280)는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 스토리지에 국부적으로 구성되는 것으로 도시되지만, 특정 구현예들에서, 데이터베이스(280) 및/또는 거기에 저장되는 다양한 데이터 요소들은 (예컨대 원격 서버 상에 - 미도시) 원격으로 위치되고 당업자에게 공지된 방식으로 네트워크를 통해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 연결될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
통신 인터페이스(250)는 또한 프로세서(210)에 동작적으로 연결되고 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 외부 디바이스들, 머신들 및/또는 요소들 예컨대 이동 로봇(들)(115) 사이의 통신을 가능하게 하는 임의의 인터페이스일 수 있다. 바람직하게는, 통신 인터페이스(250)는 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card(NIC)), 통합 네트워크 인터페이스, 라디오 주파수 송/수신기(예를 들어, 블루투스, 셀룰러, NFC), 위성 통신 송/수신기, 적외선 포트, USB 연결, 및/또는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 다른 컴퓨팅 디바이스들 및/또는 사설 네트워크들 및 인터넷과 같은 통신 네트워크들에 연결하는 임의의 다른 이와 같은 인터페이스들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이와 같은 연결들은 (예를 들어, IEEE 802.11 표준을 사용하는) 유선 연결 또는 무선 연결을 포함할 수 있지만 통신 인터페이스(250)는 실질적으로 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로/으로부터 통신을 가능하게 하는 임의의 인터페이스일 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
제어 모듈(145)은 무선 통신 프로토콜들(예를 들어, Wi-Fi, RF, Zigbee)을 통해 이동 로봇(115) 및/또는 오퍼레이터 제어 센터(295)(이는 하나 이상의 서버들(297)을 포함할 수 있음)로부터 데이터를 수신하고 데이터를 이들로 송신하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(145)은 또한 제1 상태와 제2 상태 사이에서 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 선택적으로 교대하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 이러한 교대는 제어 모듈(145)로부터 착탈 가능한 커플(140) 및/또는 이동 로봇(115)으로의 신호를 통해 달성될 수 있다. 추가적으로, 제1 상태에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 (예를 들어, 테더(125) 또는 전개 가능한 도킹 스테이션(110) 내의 개별 배터리를 통해 공급되는 전력을 통한) 배터리 재-충전, 고속 데이터 전달, 및 재료 전달을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 지원 서비스들을 착탈 가능한 커플(140)을 통해 이동 로봇(115)에 제공할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 지원 서비스들 중 하나 이상은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 의해 동시에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 변형예에서, 상이한 지원 서비스들은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 의해 순차적으로 제공된다.
특정 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 그것이 (예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 제2 위치에 있는 경우) 이동 로봇(115)의 도움없이 표면(135)을 따라 이동할 수 있도록 독립적인 이동 시스템을 가질 수 있다. 이것은 리커플링 및 지원 서비스들을 더 신속히 처리하기 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 이동 로봇(115)에 더 가까운 위치로 이동하는 것을 허용할 수 있다. 독립적인 이동 시스템은 전동 휠들, 전동 자기 휠들, 하우징(120) 상의 영구 자석들 또는 전자석들과 결합되는 전동 휠들, 및/또는 탱크 트레드들을 포함할 수 있다. 제2 상태에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 착탈 가능한 커플(140)은 이동 로봇(115)으로부터 해제되고 앵커(130)는 표면(135)과 체결됨으로써, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 표면(135)을 따라 그것의 현재 위치에 고정된 채로("전개된 채로") 유지된다. 하나 이상의 실시예들에서, 제1 상태로부터 제2 상태로 이행하기 위해, 앵커(130)는 먼저 표면(135)과 체결되고, 그 다음 착탈 가능한 커플(140)이 이동 로봇(115)으로부터 해제되어야만 한다. 착탈 가능한 커플(140)의 해제 전에 앵커(130)를 표면(135)과 체결시키는 것은 도킹 스테이션이 예를 들어 표면(135)이 경사지는 경우, 표면(135)으로부터 떨어질 수 있는 상황들에서 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 안전을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 상태로부터 제1 상태로 이행시에, 표면(135)으로부터 앵커(130)의 해제 전에 이동 로봇(115)에 대한 착탈 가능한 커플(140)의 체결은 도킹 스테이션이 표면(135)으로부터 떨어질 수 있는 상황들에서 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 안전을 향상시킬 수 있다.
특정 실시예들에서 안전을 더 향상시키기 위해, 제1 상태로부터 제2 상태로의 이행 동안에, 표면(135)과의 앵커 체결의 확인은 로봇(115)으로부터 착탈 가능한 커플(140)의 해제 전에 요구될 수 있다. 이것은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 부착되는 센서를 통해 달성될 수 있으며, 여기서 센서는 전개 가능한 도킹 스테이션을 표면(135) 상에 유지시키기 위한 충분한 힘으로 앵커링이 달성되었는지를 판단할 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 실시예들에서, 제2 상태로부터 제1 상태로 다시 이행 동안에, 앵커 해제 전에 착탈 가능한 커플(140)과 이동 로봇(115) 사이의 커플링의 확인이 요구될 수 있으며, 이는 또한 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 부착되는 센서를 통해 달성될 수 있다.
제1 상태로부터 제2 상태로의 이행은 이동 로봇(115) (또는 일부 실시예들에서, 제어 모듈(145))로부터 착탈 가능한 커플(140)로의 신호를 통해 달성될 수 있다. 대안적으로, 이행은 전개 가능한 도킹 스테이션(110) (또는 일부 실시예들에서, 제어 모듈(145))로부터 이동 로봇(115)으로의 신호를 통해 달성될 수 있다. 다시 말해서, 특정 실시예들에서, 착탈 가능한 커플(140)에 대한 신호는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 이동 로봇(115)으로부터 분리되게 할 수 있고, 다른 실시예들에서, 이동 로봇(115)에 대한 신호는 로봇(115)이 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터 분리되게 할 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 제2 상태에 있는 경우, 이동 로봇(115)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 독립적으로 표면(135)을 따라 이동할 수 있다. 예를 들어, 이동 로봇(115)이 산업 단지용 검사 로봇인 실시예에서, 이동 로봇(115)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 독립적인 산업 단지의 파이프들 및 다른 측면들을 검사할 수 있다. 이것은 이동 로봇(115)이 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 의해 액세스할 수 있지 않은 영역들(예를 들어, 테더(125)가 엉클어질 수 있는 영역)을 검사하는 것을 허용할 수 있다. 보다 구체적으로, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 전개함으로써, 이동 로봇(115)은 테더의 얽힘을 회피할 수 있음에 따라 개선된 기동성(maneuverability)을 갖고 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 초과 중량을 운반할 필요가 없다. 적어도 일 실시예에서, 검사들은 이동 로봇(115)이 전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 결합되어 있는 동안에(즉, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 제1 상태에 있는 동안에) 이동 로봇(115)에 의해 수행될 수 있다.
전개 가능한 도킹 스테이션(110)과 독립적인 검사 후에, 이동 로봇(115)은 나중에 이동 로봇(115)이 데이터 및/또는 재료들을 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로 전달하거나 그 반대도 마찬가지일 수 있도록 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 재결합될 수 있다.
추가적으로, 하나 이상의 실시예들에서, 이동 로봇(115)은 이동 로봇(115)의 배터리가 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터 전달되는 전력을 통해 재충전될 수 있도록 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 재결합될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 이동 로봇(115)에 의해 수신될 수 있는 신호를 (특정 실시예들에서, 제어 모듈(145)을 통해) 방출할 수 있으며, 여기서신호는 이동 로봇(115)이 리커플링을 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 정확한 위치를 찾아내는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 위치 모듈(274) 및 센서(276)를 포함하는, 하나 이상의 소프트웨어 모듈들(230)을 실행하는 프로세서(210)는 로봇이 리커플링을 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 정확한 위치를 찾아내는 것을 보조하기 위해 제어 모듈(145)이 신호를 이동 로봇(115)에 송신하도록 구성할 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 신호는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 제2 상태인 경우에 송신될 수 있다. 신호는 다음 중 하나 이상일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다: 가시 광원, 적외선 광원, 라디오 신호, 또는 GPS 신호. 이러한 측면은 전개의 지점으로부터 그것의 동작 동안에 이동 로봇에 대한 절대적인 기준점을 유지시키는데 유용할 수 있다.
추가적으로, 하나 이상의 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 시스템(110)에서 인근의 이동 로봇들에 대한 위치측정 기준점의 역할을 할 수 있으며, 이것에 의해 이동 로봇(115)이 그것의 위치측정 데이터(예를 들어, 레이저 빔 레퍼런싱)에서 임의의 드리프팅 에러를 주기적으로 정정하는 것을 허용한다. 예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 이동 로봇(115)이 파이프 상에서 그것의 검사를 수행함에 따라 파이프 상에 전개되고 파이프의 길이를 따라 저출력 레이저 비이밍을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 이동 로봇(115)은 검사 동안에, 로봇(115)이 그것이 레이저 빔의 경로를 교차할 때마다 통지받을 수 있도록 파이프에 대한 그것의 검사 동안에 나선형 경로(helical path)를 따라갈 수 있으며, 이것에 의해 위치측정 추정을 위한 추가적인 기준의 지점을 제공한다. 이것은 검사 동안 및 그 후에 이동 로봇(115)의 위치를 측정시에 더 큰 정확도를 허용한다.
전개 가능한 도킹 스테이션(110) 및 이동 로봇(115)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 제1 상태 및 제2 상태인 경우에 서로 통신할 수 있다. 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 Wi-Fi, RF, Zigbee, Serial UART, SPI, 또는 i2c를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 기술에 공지된 임의의 적절한 표준 통신 프로토콜을 통해 이동 로봇(115)과 통신할 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 표준 통신 프로토콜은 제어 모듈(145)에 의해 제어될 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 고속 통신 프로토콜(예를 들어, 기가비트 이더넷)은 이동 로봇(115)으로부터 오퍼레이터 제어 센터로 메시지들을 중계하는 것뿐만 아니라 이동 로봇(115)과의 통신을 위해 전개 가능한 도킹 스테이션(110)에 의해 이용될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 Wi-Fi 라우터, 무선 신호 중계기, 및/또는 액세스 포인트를 포함할 수 있으며, 이것에 의해 다른 시스템들, 예컨대 오퍼레이터 제어 센터와의 통신을 위해 이동 로봇(115)에 대한 신호 커버리지를 개선한다.
적어도 일 실시예에서, 제어 모듈(145)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터 멀리 떨어진 오퍼레이터 제어 센터(295)와 통신하는 단일 모듈을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 제어 모듈(145)은 제어 모듈(145)과 통신하는 수개의 모듈들을 포함할 수 있으며, 이는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)으로부터 멀리 떨어진 오퍼레이터 제어 센터(295)와 통신할 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 하우징에 연결되고 표면(135)과 체결할 수 있는 지지부(150)를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제어 모듈(145)은 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 지지부(150)가 표면(135)과 체결하고 원하는 위치에서 표면(135) 상에 전개 가능한 도킹 스테이션(110)을 안정시키도록 제2 상태에 있는 경우 지지부(150)를 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 지지부(150)는 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 그것이 제2 상태로 전개되었으면 이동하는 것을 방지하기 위해 앵커(130)에 또한 사용될 수 있다. 지지부(150)는 예를 들어 (도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은) 하나 이상의 반구형 저마찰 부재들, 하나 이상의 포스트들, 또는 하나 이상의 레그들을 포함할 수 있다.
지지부(150)에 의한 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 안정화는 또한 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 실질적으로 정지되어 있으면 전개 가능한 도킹 스테이션(110)(및 특정 실시예들에서, 착탈 가능한 커플(140))이 이동 로봇(115)과 더 용이하게 정렬될 수 있음에 따라 이동 로봇(115)과의 더 용이한 리커플링을 허용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 지지부(150)는 각각이 표면(135)과 접촉 지점들을 만드는 적어도 3개의 지지 부재들을 포함한다.
적어도 일 실시예에서, 지지부(150)는 각각의 레그가 그것의 원위 단부 상에 휠을 포함하는 하나 이상의 레그들을 포함할 수 있으며, 여기서 휠은 표면(135)과 체결할 수 있다. 추가 측면에서, 휠들은 착탈 가능한 커플(140)이 제1 상태와 제2 상태 사이에서 움직이지 않도록 위치될 수 있으며, 따라서 이동 로봇(115)에 대한 더 용이한 연결을 허용한다. 하나 이상의 실시예들에서, 제어 모듈(145)은 지지부(150)의 휠들이 표면(135)과 체결하고 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 이동 로봇(115)에 의해 롤링되거나 드래그되는 것을 허용하도록 제1 상태에서 지지부(150)를 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 이동 로봇(115)은 그것을 이송하는 경우 전개 가능한 도킹 스테이션(110)의 전체 중량을 운반할 필요가 없다. 하나 이상의 변형예들에서, 휠들은 구형 롤러들 또는 볼 캐스터들, 또는 하나 이상의 반구형, 저마찰 부재들로 대체될 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 또한 전개 가능한 도킹 스테이션(110)이 교정 데이터를 주변 이동 로봇들에 제공할 수 있도록, 하우징(120)에 연결되는 검사 프로브를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 검사 프로브는 초음파 검사 프로브이다.
적어도 일 실시예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 커플링 동안에 환경 상태들(예를 들어, 비, 바람, 햇빛)로부터 이동 로봇(115)을 보호하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 커플링 동안에 이동 로봇(115)을 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는 하우징(120)에 연결되는 셰이딩 커버를 포함할 수 있다.
종래의 검사 로봇 시스템들에서, 이동 로봇들은 그들 자신의 배터리 전력으로 작동할 수 있지만, 그들은 배터리 전력의 대부분이 소비된 경우에 그들이 스테이션으로 복귀할 수 있도록 그들이 가장 가까운 고정된 도킹 스테이션에 가까이 근접한 상태를 유지해야만 함에 따라 범위에서 제한된다. 대조적으로, 상술한 전개 가능한 도킹 스테이션은 그들이 전개 가능한 도킹 스테이션을 이동 로봇에 더 액세스 가능한 위치로 이송할 수 있음에 따라, 이동 로봇들이 그들의 범위 및 검사 시간의 양을 증가시키는 것을 허용한다. 또한, 이동 로봇이 테더없이 동작함에 따라, 전개 가능한 도킹 스테이션의 사용은 로봇의 기동성 또는 다기능성을 손상하는 것 없이 로봇들에 대한 증가된 검사 시간을 허용한다. 추가적으로, 검사 시간이 로봇의 배터리 수명보다 더 길 상황들에서, 도킹 스테이션은 특정 실시예들에서, 로봇이 그것의 배터리를 충전하고 일단 배터리가 충전되었으면 검사에 신속히 복귀하기 위해 도킹 스테이션에 복귀할 수 있도록 로봇에 더 가까운 위치에 독립적으로 이동할 수 있다.
사용의 일 예에서, 전개 가능한 도킹 스테이션(110)은 자기 크롤러 로봇(자기 휠들을 포함하는 로봇)과 함께 제공된다. 초기 구성에서, 스테이션 및 로봇은 로봇이 산업 단지의 강자성 파이프들을 따라 스테이션을 운반하도록 (즉, 제1 상태에서) 결합된다. 이러한 예에서, 자기 크롤러는 강자성 파이프들을 따라 수평으로, 수직으로, 또는 역으로 이동할 수 있다. 크롤러 로봇이 전개 가능한 도킹 스테이션과 함께 파이프를 따라 이동하고 있음에 따라, 신호는 제1 상태로부터 제2 상태로 전환하고, 그 다음 파이프라인 상에서 특정 위치를 검사하기 위해 로봇에 송신된다. 신호를 수신하면, 영구 자석들을 포함하는 도킹 스테이션의 앵커는 먼저 강자성 파이프의 표면과 체결된다. 앵커가 파이프의 표면과 체결되면, 그 다음, 크롤러 로봇은 도킹 스테이션으로부터 분리된다. 앵커는 전개 가능한 도킹 스테이션이 디커플링시에 파이프로부터 이동하거나 떨어지지 않는 것을 보장하기 위해 디커플링 전에 표면과 체결된다. 이러한 특징은 크롤러 로봇 및 도킹 스테이션이 파이프를 역으로 횡단하고 있는 경우들에서 특히 중요하다.
크롤러 로봇이 도킹 스테이션으로부터 분리되었으면, 크롤러 로봇은 파이프라인의 지정된 위치에 대한 그것의 검사를 시작한다. 제2 상태에서, 크롤러 로봇은 그것이 도킹 스테이션의 중량을 더 이상 운반하고 있지 않기 때문에 제1 상태보다 더 큰 기동성을 갖고, 도킹 스테이션이 테더를 포함하는 경우들에서, 크롤러 로봇은 테더가 꼬여지거나 얽혀질 염려 없이 자유롭게 이동할 수 있다. 크롤러 로봇이 그것의 검사 작업을 완료하였거나, 배터리 또는 공급품들이 고갈되고 있거나, 기지국과 통신할 필요가 있는 경우, 크롤러 로봇은 스테이션과 재결합하기 위해 전개 가능한 도킹 스테이션으로 복귀할 수 있다.
리커플링을 보조하기 위해, 크롤러 로봇에 의한 검사 동안에, 전개 가능한 도킹 스테이션은 이동 로봇(115)이 파이프 상에서 그것의 검사를 실행함에 따라 파이프의 길이를 따라 저출력 레이저를 비춘다. 이러한 예에서, 크롤러 로봇은 검사 동안에, 크롤러 로봇이 그것이 레이저 빔을 교차할 때마다 통지받도록 파이프에 대한 그것의 검사 동안에 나선형 경로를 따라가며, 이것에 의해 위치측정 추정을 위한 추가적인 기준의 지점을 제공한다. 이것은 이동 로봇의 위치를 추정시에 더 큰 정확도를 허용하며, 이것에 의해 그것이 전개 가능한 도킹 스테이션에 더 용이하게 복귀하는 것을 허용한다.
재결합하기 위해, 전개 가능한 도킹 스테이션의 착탈 가능한 커플은 먼저 크롤러 로봇과 결합되고, 그 다음, 앵커는 파이프의 표면으로부터 해제된다. 여기서, 착탈 가능한 커플 및 크롤러 로봇은 전개 가능한 도킹 스테이션이 리커플링 전에 파이프로부터 이동하거나 떨어지지 않도록 표면으로부터 앵커의 해제 전에 결합한다.
크롤러 로봇 및 스테이션이 재결합하고 앵커가 표면으로부터 해제된 경우, 그 다음, 크롤러 로봇은 새로운 검사를 위해 파이프라인을 따라 제2 위치로 도킹 스테이션과 함께 이동하고 디커플링 및 검사 프로세스들을 반복할 수 있다. 대안적으로, 제1 위치에서 디커플링 동안에, 크롤러 로봇은 그것의 배터리를 재충전하고, 분리되고, 그 다음에 제1 위치의 그것의 검사를 계속할 수 있다.
또한, 제1 위치에서의 리커플링 동안에, 크롤러 로봇은 검사 동안에 수집된 샘플을 도킹 스테이션에 놓고, 그 다음에 제1 위치를 검사하는 것을 계속하기 위해 분리될 수 있다.
최종적으로, 크롤러 로봇이 모든 그것의 검사들 완료한 경우, 그것은 전개 가능한 도킹 스테이션과 재결합하고 파이프라인의 도킹 스테이션 오프(docking station off)를 기지국에 이송할 수 있다.
본 발명의 다양한 조합들, 대안들, 및 수정들은 당업자에 의해 고안될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 모든 이와 같은 대안들, 수정들, 및 변형들을 포함하도록 의도된다.
본 발명은 특히 그것의 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 형태 및 상세들에서의 다양한 변화들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 것 없이 본원에서 이루어질 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (35)

  1. 커플링에 의해 이동 로봇에 결합되는 경우 지원 서비스들 및 적어도 하나의 자원을 적어도 하나의 이동 로봇에 제공하기 위해 적어도 하나의 이동 로봇에 결합 가능한 전개 가능한 도킹 스테이션으로서, 상기 적어도 하나의 이동 로봇은 표면을 횡단할 수 있는 유형이며, 상기 전개 가능한 도킹 스테이션은:
    하우징; 및
    상기 표면과 선택적으로 체결하도록 구성되는 상기 하우징에 연결되는 앵커를 포함하며,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 선택적으로, 상기 적어도 하나의 이동 로봇 및 상기 전개 가능한 도킹 스테이션이 상기 커플링을 통해 체결되고 상기 앵커가 상기 표면으로부터 해제되는 제1 상태와 상기 적어도 하나의 이동 로봇과 상기 전개 가능한 도킹 스테이션이 해제되고 상기 앵커가 표면과 체결되는 제2 상태 사이를 교대하도록 구성되고,
    상기 제1 상태에서 상기 적어도 하나의 이동 로봇은 상기 전개 가능한 도킹 스테이션을 상기 표면을 따라 원하는 위치로 이송하도록 구성되고, 상기 제2 상태에서 상기 적어도 하나의 이동 로봇은 상기 전개 가능한 도킹 스테이션 없이 상기 표면을 따라 이동하도록 구성되고 상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 표면을 따라 원하는 위치에 정지된 채로 유지되는, 전개 가능한 도킹 스테이션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 저장 매체 및 상기 저장 매체에 동작적으로 결합되는 프로세서를 포함하는 제어 모듈을 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 소프트웨어 모듈들을 실행하도록 구성되고, 상기 제어 모듈은 상기 하우징에 연결되고 상기 적어도 하나의 이동 로봇으로부터 데이터를 수신 및 송신하도록 구성되는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 제어 모듈로부터 상기 적어도 하나의 이동 로봇으로의 신호를 통해 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서 상기 전개 가능한 도킹 스테이션을 선택적으로 교대하도록 구성되는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 연결되는 테더를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 자원은 상기 테더에 의해 제공되는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  5. 제1항에 있어서,
    온 보드 공급원을 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 자원은 상기 온 보드 공급원에 의해 제공되는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자원은 소모성 자원인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소모성 자원은 전력, 공기, 압축된 공기, 가스, 오일, 연료, 페인트 또는 물 중 적어도 하나를 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자원은 비소모성 자원인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비소모성 자원은 통신 자원 또는 환경 보호 피처 중 적어도 하나인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 통신 자원은 Wi-Fi, RF, Zigbee, Serial UART, SPI, 또는 i2c 중 적어도 하나를 포함하는 통신 프로토콜을 통해 제공되는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 Wi-Fi 라우터, 신호 중계기, 또는 액세스 포인트 중 적어도 하나를 더 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 앵커와 상기 표면 사이의 체결은 자기 접착, 전자기 접착, 진공 접착, 흡착 접착, 정전기 접착, 건조 접착, 또는 마찰 기반 접착 중 적어도 하나인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 앵커는 하나 이상의 영구 자석들을 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 앵커 상에 조정 가능한 마운트를 더 포함하며, 상기 앵커 상의 상기 하나 이상의 영구 자석들의 포지셔닝은 조정 가능한 전개 가능한 도킹 스테이션.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 표면으로부터 상기 앵커를 해제시키기 위해 상기 하나 이상의 영구 자석들의 효과를 상쇄시키기 위해 상기 하우징에 연결되는 전자석을 더 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 영구 자석들에 의해 생성되는 자속 회로는 상기 표면으로부터 상기 앵커를 해제시키기 위해 상기 전개 가능한 도킹 스테이션으로부터의 신호를 통해 단락될 수 있는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 커플링은 수동적 커플링 메커니즘인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 커플링은 능동적 커플링 메커니즘인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 커플링을 통한 상기 전개 가능한 도킹 스테이션과 상기 적어도 하나의 이동 로봇 사이의 상기 체결은 자기식 커플링, 기계적 커플링, 전기적 커플링, 또는 전기기계적 커플링 중 적어도 하나인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 커플링을 통한 상기 전개 가능한 도킹 스테이션과 상기 적어도 하나의 이동 로봇 사이의 상기 체결은 스파크가 일어나지 않는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 커플링을 통한 상기 전개 가능한 도킹 스테이션과 상기 적어도 하나의 이동 로봇 사이의 상기 체결은 유도성 무선 커플링을 통한 것인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 커플링을 통한 상기 전개 가능한 도킹 스테이션과 상기 적어도 하나의 이동 로봇 사이의 상기 체결은 상기 전개 가능한 도킹 스테이션으로부터 상기 이동 로봇으로의 전력의 전달을 야기하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 하우징에 연결되는 지지부를 더 포함하며, 상기 지지부는 상기 표면과 체결할 수 있는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 지지부는 3개의 지지 부재들을 포함하며, 각각은 상기 표면과 체결할 수 있는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 지지 부재들은 상기 표면과 체결하는 휠들을 더 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 재충전 가능한 배터리를 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 하우징에 연결되고 커플링 동안에 상기 전개 가능한 도킹 스테이션과 상기 적어도 하나의 이동 로봇 사이의 오정렬을 정정하기 위해 상기 적어도 하나의 이동 로봇에 대해 상기 도킹 스테이션을 수직으로 시프트하도록 구성되는 액추에이터를 더 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 적어도 하나의 이동 로봇과 독립적인 이동 시스템을 갖는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 하우징에 연결되는 하나 이상의 태양 전지판들을 포함하며, 상기 태양 전지판들은 적어도 전개 가능한 도킹 스테이션에 대해 전력을 생성할 수 있는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 적어도 하나의 이동 로봇이 상기 전개 가능한 도킹 스테이션의 정확한 위치를 찾아내는 것을 보조하기 위해 상기 적어도 하나의 이동 로봇에 의해 수신될 수 있는 신호를 방출하도록 구성되는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 신호는 가시 광원, 적외선 광원, 라디오 신호, 또는 GPS 신호 중 적어도 하나인 전개 가능한 도킹 스테이션.
  32. 제1항에 있어서,
    상기 전개 가능한 도킹 스테이션은 상기 하우징에 연결되는 검사 프로브를 더 포함하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 검사 프로브는 교정 데이터를 상기 적어도 하나의 이동 로봇에 제공하는 전개 가능한 도킹 스테이션.
  34. 제1항에 있어서
    상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로의 상기 교대는 상기 전개 가능한 도킹 스테이션이 상기 앵커가 상기 표면과 체결되어 있다는 확인 신호 없이 상기 적어도 하나의 이동 로봇으로부터 해제될 수 없도록 제어되는 전개 가능한 도킹 스테이션이.
  35. 제1항에 있어서, 상기 제2 상태로부터 상기 제1 상태로의 상기 교대는 상기 앵커가 상기 전개 가능한 도킹 스테이션이 상기 적어도 하나의 이동 로봇과 체결되어 있다는 확인 신호 없이 상기 표면으로부터 해제될 수 없도록 제어되는 전개 가능한 도킹 스테이션.
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