KR20210137931A - 자율적인 횡단 타이어 교환 보트, 자율적인 타이어 교환 시스템 및, 타이어 교환 방법 - Google Patents

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앤디 찰로프스키
조쉬 찰로프스키
스티븐 토베스
케니 프랫
세스 앨런
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오토메이티드 타이어 벤쳐스 엘엘씨
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Abstract

자율 횡단 타이어 교환 보트는, 보트가 놓이는 바닥 또는 횡단 표면에 대하여, 횡단 경로를 따라서 운반체의 자율적인 횡단을 이루는 운반체 구동 섹션을 구비한 운반체 프레임을 가진 운반체 및, 상기 운반체에 장착된 적어도 하나의 액튜에이터 및 액튜에이터 자유도를 한정하는 모터를 가진 보트 구동 섹션을 구비한 보트 프레임을 포함하고, 적어도 하나의 액튜에이터는 타이어 맞물림 공구를 가진 단부 작동체를 가지며, 상기 타이어 맞물림 공구는 액튜에이터 자유도를 가진 적어도 하나의 액튜에이터의 관절이 타이어 맞물림 공구 및 차량에 장착된 타이어와의 맞물림 접촉을 이루도록 배치되고, 콘트롤러는 횡단 경로를 따라서 보트의 횡단을 이룸으로써 타이어가 장착된 차량의 가변적인 위치에 대하여 적어도 하나의 액튜에이터의 동적 위치 선정을 이룬다.

Description

자율적인 횡단 타이어 교환 보트, 자율적인 타이어 교환 시스템 및, 타이어 교환 방법{AUTONOMOUS TRAVERSE TIRE CHANGING BOT, AUTONOMOUS TIRE CHANGING SYSTEM, AND METHOD THEREFOR}
본 특허 출원은 그 개시 내용이 그 전체에 있어서 본 명세서에 통합되는 2020년 5월 11일자 출원된 미국 특허 가출원 제63/022,983호에 대해 우선권을 주장한다.
본 개시 내용은 일반적으로 차량 타이어 교체 장비에 관한 것이고, 보다 구체적으로 자동화된 차량 타이어 교체 장비 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 인력에 의존하는 많은 산업과 마찬가지로, 자동차 정비 산업과 관련된 수요를 충족시킬 차량 정비 기술자가 부족하다. 적절한 수의 직원이 있더라도, 차량 정비 기술자 중 한 명이 출근하지 않으면, 자동차 정비 시설 또는 센터의 처리량과 효율성에 영향을 미칠 수 있다.
적절한 수의 차량 정비 기술자를 유지하는 것 외에, 자동차 정비 시설은 또한 임의의 주어진 작업에 적합한 자격을 갖춘 기술자를 찾는 문제에 직면한다. 예를 들어, 선임 차량 정비 기술자는 종종 정비 시설에 대해 너무 높은 보수를 받아 선임 차량 정비 기술자가 특정 유형의 작업을 수행하는 것을 정당화한다. 더욱이, 일부 선임 차량 정비 기술자가 자신의 전문 지식의 수준보다 낮은 작업을 거부하는 경우가 드물지 않다. 예를 들어, 선임 차량 정비 기술자는 차량 타이어 교체를 거부할 수 있다. 이러한 것은 일반적으로 이익을 극대화하고 정비 시설을 효율적으로 운영하기 위해 적절한 차량 정비 기술자 기술 수준이 유지되어야만 한다는 점에서 정비 시설에 문제가 된다.
특정 자동차 정비에 대한 소비자 수요의 지속적으로 변하는 수준은 또한, 특정 시점에 정비 시설이 차량 타이어 교체와 같은 특정 작업(들)에 대한 적절한 기술 수준을 가진 적절한 수의 차량 정비 기술자를 보유할 수 있지만, 다른 시점에, 동일한 수의 차량 정비 기술자가 차량 타이어 교체를 위해 고객의 요구를 충족시키는데 적합하지 않을 수 있기 때문에, 효율적인 정비 시설 운영의 문제를 복잡하게 만들 수 있다.
일반적으로, 정비 시설의 규모에 의존하여, 타이어 교체는 완전 수동, 기계 보조가 있는 수동, 또는 반자동 방식으로 수행된다. 완전 수동 타이어 교체는 노동 집약적이며, 수동 비드 브레이커(manual bead breaker), 쇠지렛대 또는 장착 및 분리 도구, 타이어 아이롱, 및 휠 지지대의 사용을 포함한다. 완전 수동 타이어 교체와 관련된 노동의 양은 주어진 시간 동안 차량 정비 기술자에 의해 수행될 수 있는 타이어 교체의 횟수를 제한할 수 있다. 기계 보조 타이어 교체를 통한 수동 교체는 타이어 교체와 관련된 노동력을 줄이고, 일반적으로 타이어가 제거되거나 설치되는 휠의 플랜지 주변의 타이어 비드의 파괴뿐만 아니라 타이어 비드의 조작을 지원하는 유압 구동 운동축을 가지는 기계를 포함한다. 반자동 타이어 기계는 타이어 교체와 관련된 노동력을 훨씬 더 줄이고, 그러므로 정비 기술자가 더욱 많은 타이어 교체를 수행하는 것을 가능하게 하며; 그러나 이러한 반자동 기계는 일반적으로 지속적인 차량 정비 기술자를 요구하여, 한 명의 차량 정비 기술자가 동시에 여러 번 타이어를 교체할 수 없게 한다. 위에서 언급한 종래의 타이어 교체 장치/방법으로 수행될 수 있는 타이어 교체(및 처리된 차량)의 수는 일반적으로 이러한 기계를 사용할 수 있는 기계 및 해당 차량 정비 기술자의 수에 의해 제한된다.
타이어 교체 프로세스 외에, 새로 설치된 타이어는 타이어/휠 조립체가 밸런스가 맞추어지는 것을 요구한다. 이러한 것은 또한 전형적으로 타이어/휠 조립체가 차량으로부터 분리된 상태에서 종래의 타이어 밸런싱 기계(tire balancing machine)를 사용하는 차량 정비 기술자에 의해 수행된다. 과거에는 타이어/휠 조립체가 차량에 있는 상태에서 타이어/휠 조립체의 밸런스를 맞추는 타이어 밸런싱 기계가 사용되었지만, 새로운 차량의 총륜 구동 및 트랙션 제어 시스템은 타이어/휠 조립체가 차량에 있는 상태에서 타이어/휠 조립체의 밸런스를 맞추는 이러한 종래의 방법을 모두 제거했다. 타이어 밸런싱 비드는 또한 타이어/휠 조립체의 밸런스를 동적으로 맞추는데 사용될 수 있으며, 타이어 밸런싱 비드는 휠에 타이어 비드를 안착시키기 전에 차량 정비 기술자에 의해 타이어에 삽입된다. 어떤 경우에도, 이러한 타이어 밸런싱 방법의 각각은 차량 정비 기술자의 지속적인 존재를 요구하며, 주어진 시간 동안 교체될 수 있는 타이어의 수를 다시 제한한다.
본 개시 내용의 위에서 언급한 양태 및 다른 특징은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명에서 설명된다;
도 1은 본 개시 내용의 양태를 포함하는 자동 타이어 교체 시스템의 개략도;
도 2a는 본 개시 내용의 양태를 포함하는 도 1의 자동 타이어 교체 시스템의 또 다른 개략도;
도 2b는 본 개시 내용의 양태를 포함하는 도 1의 자동 타이어 교체 시스템의 또 다른 개략도;
도 2c는 본 개시 내용의 양태를 포함하는 도 1의 자동 타이어 교체 시스템의 또 다른 개략도;
도 2d는 본 개시 내용의 양태를 포함하는 도 1의 자동 타이어 교체 시스템의 또 다른 개략도;
도 3은 본 개시 내용의 양태에 따른 타이어 및 휠 조립체의 예시적인 도면;
도 4는 본 발명의 양태를 포함하는 도 1의 자동 타이어 교체 시스템의 일부의 개략도;
도 5는 본 개시 내용의 양태에 따른 자동 가이드 차량 내비게이션의 개략도;
도 6은 본 개시 내용의 양태에 따른 자동 가이드 차량 내비게이션의 개략도;
도 7은 본 개시 내용의 양태에 따른 자동 가이드 차량 내비게이션의 개략도;
도 8은 본 개시 내용의 양태에 따른 자동 가이드 차량 내비게이션의 개략도;
도 9a 내지 도 9c는 본 개시 내용의 양태에 따른 예시적인 방법을 도시한 도면; 및
도 10은 본 개시 내용의 양태에 따른 자동 타이어 교체 시스템의 개략적인 블록도.
도 1은 본 개시 내용의 양태에 따른 예시적인 자동 타이어 교체 시스템(100)을 도시한다. 본 개시 내용의 양태가 도면을 참조하여 설명될 것이지만, 본 개시 내용의 양태는 다양한 형태로 구체화될 수 있음을 이해해야 한다. 또한 적절한 크기, 형상 또는 유형의 요소 또는 재료가 사용될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하여, 본 명세서에 설명된 타이어 교체 시스템(100)의 양태는 차량(110)의 타이어(111T)를 교체하는 프로세스를 자동화한다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이 타이어 교체 시스템(100)은 휠(111W)이 차량(110)에(즉, 적소에) 있는 상태에서 또는 차량(110)으로부터 휠(111W)을 제거하는 것에 의해 타이어를 교체하는 것을 제공한다. 하나 이상의 양태에서, 타이어 교체 시스템(100)은 적소에 있는 타이어 교체 또는 차량(110)으로부터 휠(111W)을 제거하는 것에 의한 타이어 교체를 차량 정비 기술자(199)와 같은 타이어 교체 시스템(100)의 운영자기 선택하도록 제공한다. 차량(110)은 휠 허브에 결합되고 이로부터 제거되는 휠 조립체(111)(휠 또는 림(111W)에 장착된 타이어(111T)를 포함하는)를 가지는 임의의 적절한 차량이다. 차량(110)의 적합한 예는 승용차, 상업용 차량 및 레저용 차량을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에 기술된 타이어 교체 시스템(100)의 양태는 차량(110)의 타이어(111T)를 교체하는 것과 관련된 작업을 자동화한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 타이어 교체는 휠(111W)로부터 오래된 또는 중고 타이어(111TU)의 최소의 제거, 및 제거된 중고 타이어(111N) 대신에 휠(111W)에 설치된 교체 또는 다른(새) 타이어(111TN)로 지칭될 수 있는 것으로 중고 타이어(111TU)의 교체를 포함한다. 타이어 교체 시스템(100)의 양태는 단일 차량 정비 기술자(199)가 위에서 언급된 문제를 해결하는 동일하거나 상이한 차량의 하나 이상의 타이어의 교체를 동시에 모니터링하도록 제공한다. 본 명세서에 설명된 타이어 교체 시스템(100)의 양태는 일반적으로 차량(들)(110) 및/또는 타이어 교체 장치(예를 들어, 타이어 교체 기계, 타이어 밸런서 등)와 차량 정비 기술자(199)의 상호 작용을 제한하고, 차량 정비 기술자(199)에 의한 휠 조립체(111)의 리프팅을 실질적으로 제거한다. 이러한 것은 차량 정비 기술자(199)가 덜 노동 집약적인 환경에서 작업하고 필요할 때 타이어 교체 시스템(100)과 상호 작용하하는 것을 가능하게 한다(예를 들어, 타이어 교체 시스템(100)으로/로부터 차량(110)을 전달하고, 교체 타이어(110TN) 또는 다른 공급품(밸브 스템, 밸브 캡, 윤활제, 세정액 등)을 타이어 교체 시스템(100)에 제공하고, 타이어 교체 시스템의 구성 요소에 대한 유지 보수를 수행하는 등과 같은). 타이어 교체 시스템(100)의 양태는 또한 차량 정비 기술자(199)가 휠 조립체(111)를 차량(110)으로부터 제거 및 이에 설치하기 위해 인체 공학적인 높이로 차량(110)을 리프팅할 필요성을 제거한다. 여기에서, 차량(110)은 차량(110)이 이동하고 있던 횡단 표면과 타이어(111T)가 더 이상 접촉하지 않는 높이로 리프팅되는(또는 휠 법선력이 조립체(111)로부터 제거되는) 것만이 필요하여서, 차량으로부터의 휠 조립체(111) 또는 휠(111W)로부터 타이어(111T)의 제거를 용이하게 하도록 타이어(111T) 주변에 적절한 간격이 제공된다.
여전히 도 1을 참조하여, 타이어 교체 시스템(100)은 휠(111W)이 차량(110)에(적소에) 있고 및/또는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된 상태에서 하나 이상의 타이어를 교체하도록 구성된다. 타이어 교체 시스템(100)은 적어도 하나의 타이어 교체 스테이션(101)을 포함하며, 다수의 차량(110)이 단일 차량 정비 기술자(199)에 의해 동시에 처리될 수 있도록 다수의 타이어 교체 스테이션이 제공될 수 있다는 것을 유의한다. 타이어 교체 시스템의 자율적 구성은 단일 차량 정비 기술자(199)에 의해, 그리고 타이어 교체 프로세스에서 차량 정비 기술자(199)에 의한 최소한의 개입으로 다수의 차량(110)의 처리를 제공한다. 일반적으로, 타이어 교체 스테이션(101)은 적어도 하나의 자율 트래버스 타이어 교체 봇(120)(편의상 본 명세서에서 "봇(120)"으로서 지칭됨)을 포함한다. 자율 트래버스 타이어 교체 봇(120)에 대한 참조는 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 자율 트래버스 타이어 교체 봇 이상의 포함을 배제하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 개시 내용의 일부 양태(본 명세서에서 설명된 바와 같은)는 타이어 교체를 실행하도록 협력하는 하나 이상의 별개의 및/또는 독립적이고 협력적인 봇(120)을 포함한다(일부 양태에서 단일 로봇이 타이어 교체를 직접 실행할지라도). 일부 양태에서, 다수의 봇(120)이 각각의 작업을 위해 구성된다. 예를 들어, 하나의 봇(120)은 휠 조립체(111) 또는 타이어(111T) 제거를 위해 구성되고, 다른 봇(120)은 러그 너트/볼트(lug nut/bolt) 제거, 또는 예를 들어 본 명세서에서 설명된 도구(129A-129M)에 의해 표시된 바와 같이 타이어 교체의 임의의 다른 프로세스를 위해 구성된다.
도 1 및 도 10을 참조하여, 타이어 교체 시스템(100)의 제어 아키텍처(1000)가 설명될 것이다. 타이어 교체 시스템(100)의 제어 아키텍처는 일반적으로 비즈니스 및 애플리케이션 로직 부분(1001), 제어 콘솔(1010), 및 하나 이상의 타이어 교체 시스템 디바이스(1020A-1020n)(여기에서, n은 타이어 교체 시스템(100)에서의 타이어 교체 시스템 디바이스의 수에 대한 상한 수치를 나타내는 정수이다)를 포함한다. 하나 이상의 타이어 교체 시스템 디바이스(1020A-1020n)는 본 명세서에서 설명된 디바이스(즉, 봇(120), 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182), 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(183), 타이어 보관 랙/카트(187), 배리어 등) 중 임의의 하나 이상이다. 하나 이상의 타이어 교체 시스템 디바이스(1020A-1020n)는 하나의 양태에서 단일 타이어 교체 스테이션(101)에 할당되거나(예를 들어, 정비 시설이 단일 정비 베이를 가지는 경우), 또는 다른 양태에서 타이어 교체 시스템 디바이스(1020A-1020n)의 일부는 하나의 타이어 교체 스테이션(101)에 할당되고, 타이어 교체 시스템 디바이스(1020A-1020n)의 다른 일부는 다른 타이어 교체 스테이션(101)에 할당된다(예를 들어, 정비 시설이 하나 이상의 정비 베이를 가지는 경우).
도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 비즈니스 및 애플리케이션 로직 부분(1001)의 일부는 제어 콘솔(1010)의 일부와 중첩하며; 그러나 다른 양태에서 어떠한 중첩도 없을 수 있다. 예시 목적을 위해, 비즈니스 및 애플리케이션 로직 부분(1001)의 일부는 제어 콘솔(1010)에 상주한다. 비즈니스 및 애플리케이션 로직 부분(1001)은 로컬 서비스 및 클라우드 기반 서비스 중 하나 이상을 용이하게 하기 위해 구성된(예를 들어, 제어 콘솔(1010)의 임의의 적절한 프로세서에서 실행되는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 코드로 프로그래밍된) 임의의 적절한 운영 체제(OS)를 사용하여 구성된다. 제어 콘솔(1010)은 데이터베이스 액세스 및 관리 모듈(1002)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로서 구성될 수 있는), 클라우드 인터페이스 모듈(1003)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로서 구성될 수 있는), 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004), 및 비즈니스 및 애플리케이션 로직 부분(1001)과 공유되는 애플리케이션 로직 모듈(1005)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로서 구성될 수 있는)을 포함한다.
운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004)는 타이어 교체 시스템(100)의 운영자 입력 및 제어(예를 들어, 타이어 교체 서비스 및 행정 서비스(예를 들어, 청구서 발부, 소프트웨어 업데이트, 데이터베이스 입력, 청구서 발부, 재고 조사 등) 제어 모두를 위한 운영 제어)를 용이하게 하도록 구성된다(예를 들어, 임의의 적절한 프로세서 및 메모리에서 실행되는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 코드로 프로그래밍된다). 데이터베이스 액세스 및 관리 모듈(1002)은 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004) 및 임의의 적절한 데이터베이스(들)(1060)와 통신하며, 타이어 정보, 고객 정보, 차량 정보, 청구서 정보, 재고 조사, 및 다양한 정보 사이의 관계를 포함하지만 이에 제한되지 않는 정보에 대한 액세스 및 저장을 용이하게 한다(즉, 각각의 고객 또는 차량은 각각의 타이어 정보, 각각의 청구서 정보를 포함하는 각각의 기록을 가진다). 클라우드 인터페이스 모듈(1003)은 제어 콘솔과 하나 이상의 클라우드 서비스 사이의 인터페이스를 제공하도록 구성된다(예를 들어, 임의의 적절한 프로세서 및 메모리에서 실행되는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 코드로 프로그래밍된다). 본 명세서에서 클라우드 서비스에 대한 언급은 사용자에 의한 직접적인 능동적인 관리없이 컴퓨터 시스템 리소스, 특히 데이터 저장 및 컴퓨팅 성능의 주문형 가용성으로서 공지된 클라우드 컴퓨팅과 관련되며, 일반적으로 인터넷을 통해 많은 사람들이 사용할 수 있는 데이터 센터를 지칭한다. 이들 클라우드 서비스는 타이어 교체 시스템(100)에 대한 원격 액세스, 서비스 지불 지점 및 청구서 발부, 및 타이어 교체 시스템(100)의 구성 요소에 대한 무선 소프트웨어 업데이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 애플리케이션 로직 모듈(1005)은 적어도 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004) 및 및 클라우드 인터페이스 모듈(1003)을 서로 접속한다.
제어 콘솔(1010)은 또한 웹 애플리케이션 인터페이스(1006), 프로세스 모니터 모듈(1007)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로서 구성될 수 있는), 프로세스 제어 모듈(1008)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로서 구성될 수 있는), 디바이스 유지 보수 모듈(1009)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로 구성될 수 있는), 및 디바이스 모듈(1011)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로서 구성될 수 있는)에 대한 네트워크 애플리케이션 인터페이스를 또한 포함한다. 웹 애플리케이션 인터페이스(1006)는 제어 콘솔의 운영자 그래픽 사용자 인터페이스 및/또는 다른 모듈에 대한 액세스를 웹 서버 및/또는 웹 브라우저(예를 들어, 클라우드 서비스에 액세스하기 위한)에 제공하도록 구성된다(예를 들어, 임의의 적절한 프로세서 및 메모리를 실행하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 코드로 프로그래밍된다). 프로세스 모니터 모듈(1007)은 본 명세서에서 설명된 타이어 교체 프로세스를 모니터(예를 들어, 타이어 교체 프로세스를 나타내는 디바이스(1020A-1020n)에 데이터를 전송하고 이로부터 데이터를 수신하는 것에 의해, 시작되었거나, 종료되었거나, 또는 에러로 인해 중단된)하고 프로세스 제어 모듈(1008)에 피드백을 제공하도록 구성된다(예를 들어, 임의의 적절한 프로세서 및 메모리를 실행하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 코드로 프로그래밍된다). 프로세스 제어 모듈(1008)은 타이어 교체 작업이 타이어 교체의 유형 및 요청된 타이어 교체 서비스에 의존할 수 있는 사전 결정된 순서로 수행되도록 타이어 교체를 위한 프로세스 흐름을 제어하는 명령을 디바이스(1020A-1020n)에 발부하기 위해 프로그램된다(예를 들어, 임의의 적절한 프로세서 및 메모리를 실행하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 코드로 프로그래밍된다). 디바이스 유지 보수 모듈(1009)은 디바이스(1020A-1020n)의 상태를 모니터링하고 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004)를 통해 작업자에게 유지 보수 경고를 제공하도록 프로그램된다(예를 들어, 임의의 적절한 프로세서 및 메모리를 실행하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 코드로 프로그래밍된다). 디바이스 모듈(1011)에 대한 네트워크 애플리케이션 인터페이스는 제어 콘솔 및 디바이스(1020A-1020n)의 구성 요소들 사이에 유선 또는 무선 인터페이스를 제공하도록 구성된다.
여전히 도 1을 참조하여, 봇 프레임(125)을 포함하는 봇(120)은 또한 캐리지(120C)를 포함하거나 이에 결합/장착된다. 캐리지(120C)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 봇(120) 횡단을 용이하게 하는 임의의 적절한 캐리지이다. 예를 들어, 하나 이상의 양태에서, 캐리지(120C)는 캐리지 프레임(120F), 캐리지 프레임(120F)을 지지하는 휠(120W), 및 캐리지 구동 섹션(121)을 포함하는 바퀴 달린 캐리지이지만; 하나 이상의 다른 양태에서, 캐리지(120C)는 레일을 따라서 슬라이딩하거나 올라타는 슬라이딩 플랫폼이고, 볼 스크루 또는 다른 선형 액튜에이터에 의한 것과 같은 임의의 적절한 방식으로 구동된다. 단지 예시 목적을 위해, 캐리지(120C)는 본 명세서에서 바퀴 달린 캐리지로서 설명될 것이지만, 캐리지는 봇(120)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 타이어 교체를 실행하기 위해 차량(110)에 대해 이동하도록 휠을 포함하거나 포함하지 않을 수 있고 임의의 적절한 방식(예를 들어, 레일을 따라 슬라이딩되는 등)으로 구동되어야 한다는 것이 이해될 것이다.
단지 예시 목적을 위해, 캐리지 구동 섹션(121)(바퀴가 달린 것이든 그렇지 않든)은 봇(120)이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어(198)에 대해 횡단 경로(299)(예를 들어, 도 2a 참조)를 따라서, 캐리지(120C)의 자율 횡단을 실행하는(또는 볼 스크루 등을 회전시키는) 휠(120W) 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터(121M)를 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 봇이 이동하는 횡단 경로(299)는 하나 이상의 양태에서 전체 차량(110) 주위의 경로 또는 차량(110)의 일부 주위의 경로이며, 여기에서, 횡단 경로는 다수의 봇(120)이 타이어 교체 시스템(100)에 포함되는지에 의존한다. 예를 들어, 2개의 봇(120)이 있는 경우에, 각각의 봇은 차량(110)의 각각의 측면(예를 들어, 운전자측 또는 조수석측)을 따라서 횡단한다. 다른 예로서, 2개의 봇(120)이 차량(110)의 공통 측면(예를 들어, 운전자측 또는 조수석측)에 있는 경우에, 각각의 봇(120)은 차량(110)의 공통 측면의 각각의 부분을 따라서 횡단한다.
보다 상세히 설명되는 바와 같이, 횡단 경로(도 2a의 횡단 경로(299)와 같은)는 비결정적 이동 표면(undeterministic travel surface)(즉, 봇(120)의 이동을 가이드하는 물리적 제약이 없는) 상의 비접촉 봇 가이드를 통해 또는 봇(120)이 올라타는 물리적 제약(예를 들어 레일)으로 임의의 적절한 방식으로 한정될 수 있다. 봇(120)이 비결정적 이동 표면 상에서 이동하는 경우에, 휠(120W)은 캐리지(120C)에 선형 횡단 및 회전 운동을 모두 제공하도록 임의의 적절한 방식으로 구성된다. 예를 들어, 휠(120W) 중 하나 이상은 조향 가능할 수 있거나, 또는 휠은 홀로노믹 휠(holonomic wheel)(예를 들어, 메카넘 휠(Mecanum wheel), 옴니 휠(Omni wheel) 또는 폴리 휠(poly wheel)일 수 있다. 봇(120)이 예를 들어 레일(236) 상에서 이동하는 경우에(도 2d 참조), 휠(120W)은 레일을 따르거나 또는 이를 따라서 이동하도록 구성된 임의의 적절한 휠일 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 전체 봇(120)은 타이어 교체 작업을 수행하도록 차량(110), 휠 조립체(111), 휠(111W), 타이어(111T) 또는 타이어 교체 시스템(100)의 임의의 다른 구성 요소에 대해 하나 이상의 자유도로 스스로 정렬될 수 있다. 단지 예시 목적을 위해, 타이어 비드 파괴 도구(129H)(본 명세서에 설명된)의 회전 중심은 휠 조립체(111)의 회전 중심과 실질적으로 정렬되고, 타이어 비드 파괴 도구(129H)가 작용하는 평면은 휠 조립체(111)의 회전축에 실질적으로 평행하도록 설정된다. 캐리지(120C)가 조향 가능하거나 또는 홀로노믹 휠을 포함하는 경우에, 타이어 비드 파괴 도구(129H)의 이러한 위치 조정은 다음의 방향 중 하나 이상을 따라서 봇(120)를 위치시키기 위한 휠을 제어하는 것에 의해 적어도 부분적으로 달성된다:
플로어(198)와 차량(110) 모두에 실질적으로 평행하게 연장되고 차량(110)에 대해 길이 방향(전방으로부터 후방으로)으로 연장되는 선형 방향(237); 및
차량(110)에 실질적으로 직각이고 플로어(198)에 실질적으로 평행하게 연장되는 선형 방향(238).
캐리지(120C)가 예를 들어 레일(236)에 의해 가이드되는 경우(즉, 제한된 횡단), 방향(237)으로의 캐리지의 이동은 레일(236)을 따라서 캐리지를 이동시키는 것에 의해 달성된다. 그러나, 방향(238)으로의 이동은 레일(236)의 제약으로 인해 제한된다. 여기에서, 캐리지(120C)는 프레임(120F)에 대해 적어도 방향(238)으로 이동하도록 프레임(120F)에 결합된 이동 스테이지(120S)를 포함한다. 예를 들어, 이동 스테이지(120S)는 이동 스테이지(120S)에 방향(238)으로의 선형 이동을 제공하는 임의의 적절한 드라이브를 가지는 스테이지 가이드 레일에 의해 프레임(120F)에 결합된다.
캐리지(120S)가 레일 가이드되는 것과 같은 하나 이상의 양태에서, 이동 스테이지(120S)와 스테이지 가이드 레일 사이에 개재되는 것은 하나 이상의 회전 커플링이다. 캐리지(120)가 바퀴 달린 캐리지인 경우와 같은 다른 양태에서, 하나 이상의 회전 커플링은 이동 스테이지(120S)(레일 가이드 캐리지의 이동 스테이지와 유사한)를 프레임(120F)에 결합한다. 이러한 하나 이상의 회전 커플링은 다음의 방향 중 하나 이상으로 이동 스테이지(120S)를 이동시키기 위한 임의의 적절한 드라이브를 포함한다:
플로어에 실질적으로 직각으로 연장되는 회전축(239R)을 가지는 회전 방향(239);
플로어(198)와 실질적으로 평행하게 연장되는 회전축(240R)을 가지는 회전 방향(240); 및
플로어(198)와 실질적으로 평행하게 연장되는 회전축(240R)을 가지는 회전 방향(241).
일부 양태에서, 수직 드라이브는 이동 스테이지(120S)(및/또는 프레임(120F))를 상승 또는 하강시키도록 이동 스테이지(120S)(및/또는 프레임(120F))를 수직으로 이동시키기 위해 제공될 수 있다. 이와 같이, 이동 스테이지(120S)는 타이어 교체 작업을 수행하기 위해 차량(110), 휠 조립체(111), 휠(111W), 타이어(111T) 또는 타이어 교체 시스템(100)의 임의의 다른 구성 요소에 대해 봇(120)을 정렬하기 위해 6 또는 5 자유도가 제공될 수 있다(다른 양태에서 6 초과 또는 5 미만의 자유도가 있을 수 있다).
봇 프레임(125)은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암(126)(편의상 액튜에이터 또는 "로봇 아암(126)"으로 지칭됨) 및 봇 구동 섹션(127)을 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)은 Fanuc Robotics Company, Kuka Automation Company 및 Yaskawa Electric Corporation과 같은 제조업체로부터 입수 가능한 임의의 적절한 다축 아암일 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)은 임의의 적절한 수의 축을 가지는 맞춤형 아암 구성을 가진다. 적어도 하나의 로봇 아암(126)(상업적으로 이용 가능하든 또는 맞춤형이든)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 타이어 교체를 실행하기 위한 임의의 적절한 수의 자유도를 가진다. 예를 들어, 적어도 하나의 로봇 아암(126)은 1 축 아암, 2 축 아암, 3 축 아암, 5 축 아암, 6 축 아암, 7 축 아암, 9 축 아암, 또는 임의의 다른 적절한 수의 축을 가지는 아암이다. 하나 이상의 양태에서, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 봇(120)은 하나 이상의 로봇 아암(126, 126A)을 가지며, 하나 이상의 양태에서, 상이한 아암은 상이한 수의 축 및/또는 상이한 타이어 교체 능력을 가진다. 로봇 아암(126)은 봇 구동 섹션(127)에 의해 구동되며, 봇 구동 섹션(127)은 봇(120)의 횡단 경로(299) 축을 구동하는 적어도 1 자유도(예를 들어, 휠(120W), 볼 스크루 회전 등 중 적어도 하나를 구동하는 자유도)와 별개이고 이와 구별되는 봇 아암 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터(127M)를 포함한다. 로봇 아암은, 봇 아암 자유도를 사용하여 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절이 휠 또는 타이어 결합 도구(129)와 차량(110)에 장착된 휠(111W) 또는 타이어(111T)의 결합 접촉을 실행하도록 배치된 휠 또는 타이어 결합 도구(129)를 포함하는 엔드 이펙터(128)를 가진다. 봇 아암 자유도를 가지는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에 의해 한정되는 아암 관절 축/축(AX1-AX6)은 캐리지(120C)가 횡단하는 횡단 경로(299)와 별개이고 이와 구별된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 개시 내용의 양태는, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절(캐리지(120C)의 구동축과 다른 구동축을 따르는)이 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 결합된 임의의 적절한 도구(본 명세서에 설명된 것들과 같은)를 차량(110)에 가변적으로 위치된 휠(111W) 및/또는 타이어(111T)에 결합하도록, 캐리지(120C)의 완전 동적 자세(캐리지(120C)의 적어도 하나의 구동축을 따라서(예를 들어, 레일을 따라서 또는 비결정적 횡단 표면을 따르는 적어도 하나 이상의 횡단 방향으로)의 자동화된 제어를 제공한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 휠 또는 타이어 결합 도구(129)는 휠 조립체 그립(129A), 밸브 스템 캡 설치 도구(129B), 밸브 스템 캡 제거 도구(129C), 타이어 수축 도구(129D), 타이어 장착/분리 도구(129E), 밸브 코어 설치 도구(129F), 밸브 코어 제거 도구(129G), 타이어 비드 파괴 도구(129H), 휠 청소 도구(129I), 러그 렌치(129J), 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K), 타이어 팽창 도구(129L), 타이어 밸런서(129M), 및/또는 타이어(111T) 교체를 실행하는 임의의 다른 적절한 도구 중 하나 이상을 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 상기된 도구는 캐리지(120C)에 의해 운반되거나, 또는 적어도 하나의 로봇 아암(126)에 의해 접근 가능한 타이어 교체 스테이션(101) 내에 있는 위치에서 봇(120)의 외부에 위치된 임의의 적절한 도구 홀더(134)에 보관된다. 하나 이상의 양태에서, 상기된 도구들은 타이어 교체 작업을 수행하기 위해 엔드 이펙터(128)가 하나의 도구를 배치하고 다른 다른 도구를 픽업하도록 서로 교체 가능/교환 가능하다. 예를 들어, 봇(120)은 수행될 작업에 기초하여, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 하나의 도구를 다른 도구로 자동으로 교체하라고 적어도 하나의 로봇 아암(126)에 명령하도록 구성된 컨트롤러(160)를 포함하며, 엔드 이펙터(128)는 도구 홀더(134)에 도구(타이어 비드 파괴 도구(129H)와 같은)를 배치하고, 그런 다음 타이어 교체 프로세스에서 후속 단계를 수행하기 위해 도구 홀더(타이어 팽창 도구(129L)와 같은)로부터 다른 도구를 픽업한다. 컨트롤러(160)는 또한 차량(110), 다른 봇(120) 또는 타이어 교체 시스템(100)의 다른 구성 요소(예를 들어, 타이어 밸런서, 타이어 교체 기계, 카트 등)에 대해 캐리지(120C)를 위치시키기 위해 봇(120)의 드라이버(예를 들어, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 아암(126) 및 캐리지(120C)의 이동을 실행하는 아암(126) 및 캐리지(120C)의 드라이버)를 제어하도록 구성된다. 또한 도 10을 참조하여, 컨트롤러(160)는 봇(120)이 제어 콘솔(1010) 및/또는 클라우드 기반 서비스와 통신하도록(예를 들어, 봇 소프트웨어 업데이트를 위해) 네트워크 애플리케이션 인터페이스(1030) 및 통신 모듈(1031)(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로 구성됨)을 포함한다. 컨트롤러(160)는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 봇(120)의 작동을 실행하도록 프로세스 제어 알고리즘 및 상태 머신(1032)을 사용하여 프로그래밍된다. 모션 애플리케이션 인터페이스(1033) 및 비전 애플리케이션 인터페이스(1034)가 또한 컨트롤러(160)에 제공되어서, 프로세스 제어 알고리즘 및 상태 머신(1032)은 봇(120)의 모션 컨트롤러(1035) 및 비전 프로세서(1036)와 접속한다. 봇(120)은 각각의 모션 컨트롤러(1035) 또는 비전 프로세서(1036)에 봇(120)의 카메라, 드라이브, 무어(moor), 센서, 액튜에이터, 스위치 등(본 명세서에 설명된 바와 같은)을 통신 가능하게 결합하는 임의의 적절한 온보드 통신 네트워크(1037)(EtherCAT 또는 다른 적절한 네트워크와 같은)를 포함한다. 봇(120)의 컨트롤러(160)가 설명되었지만, 다른 타이어 교체 시스템(100) 디바이스(1020A-1020n)의 컨트롤러는 컨트롤러(160)와 실질적으로 유사하다는 것을 이해해야 한다.
다른 양태에서, 봇(120)은 하나 이상의 로봇 아암(126, 126A)을 포함한다(예시 목적을 위해 도 1에 2개의 아암이 도시되어 있지만 다른 양태에서 2개 이상의 아암이 있을 수 있다). 하나 이상의 로봇 아암(126, 126A)의 각각은 상이한 각각의 아암 관절 축(각각의 로봇 아암(126, 126A)이 관절의 각각의 축(AX1-AX6)을 포함한다는 것에 유의), 및 차량(110)에 장착된(또는 차량 외부의) 휠(111W) 또는 타이어(111T)에서 작업하기 위해 배치된 상이한 각각의 엔드 이펙터(128, 128A)를 가진다. 여기에서, 하나 이상의 양태에서, 각각의 로봇 아암(126, 126A)은 위에서 언급한 도구들 중 다른 하나를 홀딩한다(일부 양태에서, 도구는 또한 위에서 언급한 바와 같이 교체 가능하다는 점에 유의한다). 또한, 위에서 언급한 도구는 일부 양태에서 단일 조합 도구가 여러 작업을 수행하도록 조합된다. 예를 들어, 하나의 양태에서, 휠 조립체 그립(129A)은 밸브 스템 캡 설치 도구(129B), 밸브 스템 캡 제거 도구(129C), 타이어 수축 도구(129D), 타이어 장착/분리 도구(129E), 밸브 코어 설치 도구(129F), 밸브 코어 제거 도구(129G), 타이어 비드 파괴 도구(129H), 휠 청소 도구(129I), 러그 렌치(129J), 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K), 타이어 팽창 도구(129L), 타이어 밸런서(129M), 및/또는 타이어(111T)의 교체를 실행하는 임의의 다른 적절한 도구 중 하나 이상과 조합된다(다양한 도구의 임의의 다른 조합이 실행될 수 있고 본 개시 내용의 범위 내에 있다는 것에 유의하다).
휠 조립체 그립(129A)은, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 차량(110)으로/으로부터 휠 조립체를 운반하기 위해 휠 조립체(111)를 파지하고 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서에 의해 제공되는 위치 정보에 의해 가이드되는 임의의 적절한 구성을 가진다. 단지 예시 목적을 위해, 휠 조립체 그립(129A)은 휠 조립체(111)의 운반을 실행하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가지며, 휠 조립체 그립의 적절한 예는 그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 1992년 6월 30일자 허여된 미국 특허 제 5,125,298호; 2017년 9월 12일자 허여된 미국 특허 제9,757,828호; 및 2017년 11월 23일에 공개된 미국 특허 공개 제2017/0334073호에서 찾을 수 있다. 휠 조립체 그립(129A)은 휠 조립체 그립(129A)을 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다.
밸브 스템 캡 설치 도구(129B)는 휠(111W)의 밸브 스템(2100)에 밸브 스템 캡(2101)을 설치하기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 단지 예시 목적을 위해, 밸브 스템 캡 설치 도구(129B)는 밸브 스템 캡(2101)을 밸브 스템(2100)에 나사 결합하도록 구성된 임의의 적절한 밸브 스템 캡 홀더를 포함한다. 하나의 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통하고 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서(봇(120) 내에 또는 외부에 위치된)에 의해 제공되는 위치 정보에 의해 가이드되는 밸브 스템 캡 홀더는 예를 들어 봇(120)에 접근 가능하거나 또는 이에 의해 운반되는 임의의 적절한 랙으로부터(또는 밸브 스템 캡 홀더를 통해 공급되는 것과 같은 임의의 다른 적절한 위치로부터) 밸브 스템 캡(2101)을 픽업한다. 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통하고 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서에 의해 제공된 위치 정보에 의해 가이드되는 밸브 스템 캡(2101)은 밸브 스템(2100)과 정렬되고 밸브 스템(2100)에 설치된다. 캡 설치 도구(129B)는 밸브 스템 캡 설치 도구(129B)를 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다.
밸브 스템 캡 제거 도구(129C)는 밸브 스템 캡 설치 도구(129B)와 실질적으로 유사하며(또는 밸브 스템(2100)으로부터 밸브 스템 캡(2101)을 제거하기 위한 임의의 다른 적절한 구성을 가지며); 그러나, 밸브 스템 캡(2101)을 픽업하거나 또는 밸브 스템 캡 홀더에 공급하는 대신에, 밸브 스템 캡은 제거 후에 밸브 스템 캡 홀더로부터 배출되어, 임의의 적절한 저장 호퍼에 배치된다. 그렇지 않으면, 밸브 스템 캡 제거 도구(129C)는 실질적으로 밸브 스템 캡 설치 도구(129B)의 반대인 방식으로 작동한다. 밸브 스템 캡 제거 도구(129C)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 밸브 스템 캡 제거 도구(129C)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 밸브 스템 캡(2101)은 휠(111W)이 차량(110)에서의 적소에 장착된 상태 또는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 제거되거나 또는 설치될 수 있다.
타이어 수축 도구(129D)는 밸브 스템(2100)을 통해 또는 타이어(111T)의 측벽을 천공하는 것에 의해 타이어(111T)를 수축시키기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 비제한적인 예시 목적만을 위해, 타이어 수축 도구(129D)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 타이어 수축 도구(129D)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 타이어 수축 도구는 엔드 이펙터 마운트로부터 연장되는 적절한 바늘 또는 핀을 포함하며, 바늘 또는 핀은 휠(111W)에 장착된 타이어(111T)를 수축시키기 위해 휠(111W)의 밸브 코어(1910)의 밸브(1910V)를 밸브 스템(2100) 내로 누르기 위해 예를 들어, 적어도 하나의 로봇 아암의 관절을 통해 연장되고 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서에 의해 제공된 위치 정보에 의해 가이드도록 구성된다. 다른 양태에서, 타이어 수축 도구(129D)는 타이어를 수축시키기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다. 하나의 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 수축 도구(129D)는 휠(111W)이 차량(110)에서의 적소에 장착된 상태에서 휠(111W)에 장착된 타이어(111T)를 수축시키고; 다른 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 수축 도구(129D)는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 휠(111W)에 장착된 타이어(111T)를 수축시킨다.
밸브 코어 제거 도구(129G)는 또한 타이어(111T)의 수축 및/또는 손상/결함성 밸브 코어(1910)의 교체를 실행한다. 밸브 코어 제거 도구(129G)는, 밸브 코어(1910)와 결합되고 밸브 코어를 제거하기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 비제한적인 예시 목적만을 위해, 밸브 코어 제거 도구(129G)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 밸브 코어 제거 도구(129G)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 코어 제거 도구(129G)는, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 밸브 스템(2100)으로부터 밸브 코어(1910)의 나사 결합 해제를 실행하도록 엔드 이펙터 마운트에 결합되고 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서에 의해 제공된 위치 정보에 의해 가이드되는 임의의 적절한 밸브 코어 결합부를 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서는 밸브 코어(1910)의 위치 및 배향을 식별하고, 식별된 위치 및 배향에 기초하여, 밸브 코어 결합부는 밸브 코어 제거 도구(129G)를 사용하여 밸브 스템(2100)으로부터 밸브 코어(1910)의 제거를 실행하기 위해 밸브 코어(1910)와 결합되는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 밸브 코어(1910)에 대해 위치된다. 여기에서, 제거된 밸브 코어(1910)는 임의의 적절한 방식(예를 들어, 압축 공기 등)으로 밸브 코어 제거 도구(129G)로부터 임의의 적절한 유지 통으로 배출될 수 있다. 다른 양태에서, 밸브 코어 제거 도구(129G)는 밸브 스템으로부터 밸브 코어를 제거하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다.
밸브 코어 설치 도구(129F)는 밸브 코어 제거 도구(129G)와 실질적으로 유사하지만; 여기에서, 밸브 코어 결합부는 밸브 스템(2100)으로부터 밸브 코어(1910)를 나사 결합 해제한다. 여기에서, 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서는 밸브 스템(2100) 및 밸브 코어(1900)의 위치 및 배향을 식별하기 위해 이용되며, 여기에서, 밸브 코어(1900)는 봇(120)에 접근 가능하거나 또는 이에 의해 운반되는 임의의 적절한 랙(1700)에 유지된다. 밸브 코어(1910)의 식별된 위치 및 배향에 기초하여, 밸브 코어 설치 도구(129F)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해, 밸브 코어(1910)를 파지하고, 밸브 스템(2100)에 대해 밸브 코어(1910)를 위치시키고, 밸브 스템(2100)의 식별된 위치 및 배향에 기초하여 밸브 코어(1910)를 밸브 스템(2100)에 설치한다. 다른 양태에서, 밸브 코어 설치 도구(129F)는 밸브 코어를 밸브 스템에 설치하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다. 밸브 코어(1910)는 휠(111W)이 차량(110)에서의 적소에 장착된 상태 또는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 설치되거나 또는 제거될 수 있다.
타이어 장착/분리 도구(129E)는 휠(111W)에/로부터 타이어(11T)를 설치 또는 제거하기 위해 장착/분리하기(예를 들어, 휠(111W)의 플랜지(310) 위에 타이어(111T)의 비드(300)를 이동시키기) 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 단지 비제한적인 예시 목적을 위해, 타이어 장착/분리 도구(129E)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 타이어 장착/분리 도구(129E)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 타이어 장착/분리 도구(129E)는 미국 특허 제5,125,298호(이전에 참조에 의해 본 명세서에 통합된)에 설명된 것과 실질적으로 유사하거나 종래의 반자동 타이어 장착 기계에서 발견되는 도구 헤드를 포함한다. 타이어 장착/분리 도구(129E)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 휠(111W)에/로부터 타이어(111T)를 장착 또는 분리하기 위해 타이어(111T) 및 휠(111W)에 대해 위치될 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 것과 같은 적절한 임의의 센서로부터의 센서 정보에 의해 가이드된다. 다른 양태에서, 타이어 장착/분리 도구(129E)는 타이어를 장착/분리하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다. 하나의 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 장착/분리 도구(129E)는 차량(110)에 장착된 휠(111W)의 타이어(111T)와 결합되고, 휠(111W)이 차량(110)에서의 적소에 장착된 상태에서 휠(111W)에 타이어(111T)의 장착 및 휠(111W)로부터 타이어(111T)의 분리를 실행하지만; 다른 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 장착/분리 도구(129E)는 차량(110)에 장착된 휠(111W)의 타이어(111T)와 결합되고, 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 휠(111W)에 타이어(111T)의 장착 및 휠(111W)로부터 타이어(111T)의 분리를 실행한다.
타이어 비드 파괴 도구(129H)는 휠(111W)의 플랜지로부터 타이어(111T)의 비드를 파괴하기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 단지 비제한적인 예시 목적을 위해, 타이어 장착/분리 도구(129E)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 타이어 장착/분리 도구(129E)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 타이어 비드 파괴 도구(129H)는 휠(111W)의 플랜지(310)로부터 타이어 비드(300)를 분리하기 위해 휠(111W)의 중심선을 향해(즉, 휠(111W)의 회전축(390)을 따르는 방향으로) 타이어 비드(300)를 슬라이딩 또는 이동시키도록 구성된 임의의 적절한 웨지, 슬라이더, 또는 다른 타이어 결합부를 포함할 수 있다. 타이어 비드 파괴 도구(129H)는 타이어 비드(300)의 파괴를 실행하기 위해 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 타이어(111T) 및 휠(111W)에 대해 위치되며, 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서로부터의 센서 정보에 의해 가이드된다. 다른 양태에서, 타이어 비드 파괴 도구(129H)는 타이어(111T)의 비드를 파괴하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가지며, 용어 "타이어 비드 파괴"는 당업자에게 공지되어 있다. 하나의 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 비드 파괴 도구(129H)는 휠(111W)이 차량(110)에서의 적소에 장착된 상태에서 휠(111W)로부터 타이어(111T)의 비드(300)를 파괴하지만; 다른 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 비드 파괴 도구(129H)는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 휠(111W)로부터 타이어(111T)의 비드(300)를 파괴한다.
휠 청소 도구(129I)는 휠(111W)을 청소하기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 단지 비제한적인 예시 목적을 위해, 휠 청소 도구(129I)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 휠 청소 도구(129I)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 휠 청소 도구(129I)는 휠(111W)로부터 먼지, 때 및 그리스를 제거하기 위해 휠(111W)과 결합되는 하나 이상의 브러시, 스폰지, 타월, 스프레이 노즐 등을 포함한다. 휠 청소 도구(129I)는 휠(111W)을 청소하기 위해 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 휠(111W)에 대해 위치되며, 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서로부터의 센서 정보에 의해 가이드된다. 다른 양태에서, 휠 청소 도구(129I)는 휠을 청소하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다. 휠 청소 도구(129I)는 휠(111W)이 차량(110)에서의 적소에 장착된 상태에서 또는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 휠(111W)을 청소할 수 있다.
러그 렌치(129J)는 차량(110)으로부터/에 휠(111W) 및 타이어(111T)(또는 타이어 조립체(111))를 제거하거나 장착하도록 휠 허브로부터 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)를 설치 또는 제거하기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 하나의 양태에서, 러그 렌치(129J)는 그 개시 내용이 그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 미국 특허 제5,125,298호 및 제9,757,828호, 및 미국 특허 공개 제2017/0334073호에 기술된 것들과 실질적으로 유사할 수 있다. 여기에서, 본 명세서에 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서들은 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)의 위치 및 배향을 식별하기 위해 이용된다. 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)의 식별된 위치 및 배향에 기초하여, 러그 렌치(129J)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해, 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)를 차량(110)의 휠 허브에 나사 결합 또는 나사 결합 해제한다. 다른 양태에서, 러그 렌치(129J)는 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)를 설치 또는 제거하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다.
타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 타이어 비드(300)가 휠(111W)의 플랜지(310)에 안착되기 전에 타이어 밸런싱 비드를 타이어(111T) 내부에 삽입하기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 단지 비제한적인 예시 목적을 위해, 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 단지 예시 목적을 위해, 하나 이상의 양태에서, 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 느슨한 타이어 밸런싱 비드가 타이어(111T) 내로 분배되는 임의의 적절한 호퍼를 포함한다. 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 타이어(111T) 내로 타이어 밸런싱 비드의 분배를 실행하기 위해(노즐을 통하는 것과 같이) 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 타이어(111T) 및 휠(111W)에 대해 위치되고, 본 명세서에 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서로부터의 센서 정보에 의해 가이드된다. 다른 예로서, 하나 이상의 양태에서, 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 타이어 비드의 사전 포장된 백이 보관되는 임의의 적절한 호퍼를 포함한다. 이러한 예에서, 봇(120)의 로봇 아암(126, 126A)은 백을 파괴함이 없이 타이어(111T) 내로 삽입을 위해 호퍼로부터 타이어 비드의 적절한 수의 사전 포장된 백을 제거하도록 구성되며, 여기에서, 백은 타이어 비드를 해제하는 차량 모션으로부터 분리되고(예를 들어, 타이어가 차량에 설치되고 차량이 구동된 후), 백은 시간 경과에 따라서 완전히 분해된다. 다른 양태에서, 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 타이어 밸런싱 비드를 타이어(111T)에 분배하기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다. 하나의 양태에서, 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 휠(111W)이 차량(110)의 적소에 장착된 상태에서, 그리고 휠(111W)에 타이어(111T)의 타이어 비드(300)를 안착시키기 전에 타이어 밸런싱 비드를 타이어(111T)로 분배하도록 구성되지만; 다른 양태에서, 타이어 밸런싱 비드 분배기(129K)는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 그리고 타이어(111T)의 타이어 비드(300)를 휠(111W)에 안착시키기 전에 타이어 밸런싱 비드를 타이어(111T)로 분배하도록 구성된다.
타이어 팽창 도구(129L)는 타이어(111T)를 팽창시키기 위한 임의의 적절한 구성(이는 타이어 비드(300)를 휠 플랜지(310)에 배치한다)을 가진다. 단지 비제한적인 예시 목적을 위해, 타이어 팽창 도구(129L)는 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 엔드 이펙터(128)에 타이어 팽창 도구(129L)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 타이어 팽창 도구는 타이어(111T)를 팽창시키기 위해 밸브 스템과 결합하는 종래의 타이어 팽창기와 실질적으로 유사한 밸브 노즐을 포함한다. 실현될 수 있는 바와 같이, 압축 공기 공급원(예를 들어, 탱크, 압축기 등)은 타이어(111T)를 팽창시키기 위한 공기(또는 질소 또는 다른 가스)를 제공하기 위해 밸브 노즐에 결합된다. 타이어 팽창 도구(129L)는 타이어(111T)의 팽창을 실행하기 위해 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절을 통해 밸브 스템(2100)에 대해 위치되며, 본 명세서에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 센서로부터의 센서 정보에 의해 가이드된다. 하나 이상의 다른 예에서, 타이어 팽창 도구(129L)는 비드 블래스터 노즐을 포함한다. 비드 블래스터 노즐은 위에서 언급한 것과 유사한 방식으로 타이어 비드와 휠 플랜지 사이의 이음매(seam)에 위치된다. 비드 블래스터 노즐은 타이어를 빠르게 팽창시키고 비드를 휠 플랜지에 안착시키기 위해 이음매에서 타이어 내부로 가스(공기, 질소 등)의 짧지만 높은 용적의 "블래스트"를 방출한다(위에 언급된 압축 공기 공급원으로부터). 하나 이상의 다른 예에서, 비드 블래스터 노즐은 밸브 노즐과 동시에 사용되며, 여기에서, 비드 블래스터 노즐은 비드를 안착시키고, 밸브 노즐은 타이어 내부의 압력을 사전 결정된 지정 압력(차량 제조업체 또는 타이어 제조업체에 의해 지정된 바와 같은)으로 조정한다. 다른 양태에서, 타이어 팽창 도구(129L)는 타이어(111T)를 팽창시키기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다. 하나의 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 팽창 도구(129L)는 휠(111W)이 차량(110)의 적소에 장착된 상태에서 휠(111W)에 장착된 타이어(111T)의 비드를 팽창/안착시키지만; 다른 양태에서, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절에서, 타이어 팽창 도구(129L)는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 휠(111W)에 장착된 타이어(111T)의 비드를 팽창/안착시킨다.
타이어 밸런서(129M)는 휠 조립체(111)의 밸런스를 맞추기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 단지 비제한적인 예시 목적을 위해, 타이어 밸런서(129M)는 적어도 하나의 로봇의 엔드 이펙터(128)에 타이어 밸런서(129M)를 결합하는 엔드 이펙터 마운트를 포함한다. 타이어 밸런서(129M)는 타이어(111T) 및 휠(111W)이 약 60 mph 이상의 휠 작동 속도로 회전하는 하는 상태에서(다른 양태에서. 작동 속도는 약 60 mph 미만일 수 있음), 타이어(111T) 및 휠(111W)(즉, 휠 조립체(111))의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된다. 하나의 양태에서, 타이어 밸런서(129M)는 차량(110)으로부터 휠 조립체(111)의 밸런스를 맞추도록 구성되고, 종래의 타이어 밸런서와 실질적으로 유사하지만 적어도 하나의 로봇 아암(126)에 의해 운반될 수 있지만; 다른 양태에서, 타이어 밸런서(129M)는 차량(110) 상에 또는 차량의 적소에서 휠 조립체(111)의 밸런스를 맞추도록 구성되고, 휠 웨이트wheel weight)를 배치할 곳을 결정하기 위하여 휠 조립체(111)의 회전을 구동하는 롤러, 및 휠(111W)에 휠 웨이트를 배치하는 휠 웨이트 분배기(예를 들어, 호퍼로부터 휠 웨이트를 픽업하여 타이어 밸런서(129M)에 의해 식별된 위치에서 휠에 휠 웨이트를 적용하는 로봇 아암(126, 126A) 중 하나와 같은)를 포함한다. 다른 양태에서, 타이어 밸런서(129M)는 휠 조립체(111)의 밸런스를 맞추기 위한 임의의 적절한 구성 및/또는 구성 요소를 가진다.
다시 도 1 및 도 10을 참조하여, 타이어 교체 시스템(100)은 디바이스(1020A-1020n)에 통신 가능하게 연결된(예를 들어, 무선으로, 유선을 통해, 운반되거나, 또는 원격으로 위치된) 제어 콘솔(1010)(본 명세서에 설명된 바와 같이 타이어 교체 시스템(100)의 양태를 제어하기 위한 적절한 프로세서 및 메모리를 포함하며, 메모리가 프로세서에 의해 액세스 가능한 타이어 교체 시스템(100)에 상주하는 메모리 또는 본 명세서에서 설명된 것과 같은 클라우드 기반 메모리와 같은 임의의 적절한 메모리임을 유의)을 가지는 제어 아키텍처(1000)를 포함한다. 도 1에 도시된 양태에서, 제어 콘솔(1010)은 플로어(198)에 배치되고, 디바이스(1020A-1020n)에 원격으로 연결된다(유선 또는 무선 연결을 통해). 예시 목적을 위해, 봇(120)의 컨트롤러(160)를 참조하여, 컨트롤러(160)(본 명세서에 설명된 바와 같이 봇(120)의 동작을 제어하기 위한 적절한 프로세서 및 메모리(161) 포함하는)는 제어 콘솔(1010)과 통신하고, 횡단 경로를 따라서 봇(120)의 횡단을 실행하여 휠(111W) 또는 타이어(111T)가 장착되는 차량(110)의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 동적 위치 선정을 실행하기 위해 캐리지 구동 섹션(121) 및 봇 구동 섹션(127)에 통신 가능하게 연결된다(무선으로, 유선을 통해, 운반되거나, 또는 원격으로 위치된다). 예를 들어, 정비 시설에서, 차량 정비 기술자(199)는 차량(110)을 정비 베이로 운전한다. 인식될 수 있는 바와 같이, 정비 베이에서, 차량이 조립 작업을 위해 운반되어 지정된/사전 결정된 위치(조립 자동화에 대해)에 정지되는 차량 조립 라인의 경우와 같이 임의의 특정 위치(예를 들어, 차량이 동일한 장소에 두 번 위치되지 않을 수 있는)에서 차량(110)을 두는 것과는 아무 관련이 없다는 것에 유의한다. 또한 정비 시설에서 서비스될 수 있는 차량은, 동일한 제조업체 및 모델 차량에서 조립 작업이 수행되는 차량 조립 라인과 달리, 차량마다 다양한 휠 베이스, 다양한 휠 트랙, 다양한 승차 높이, 다양한 캠버, 다양한 캐스터 등을 가진다(예를 들어, 다양한 제조사와 모델의 차량이 주어진 시간에 차례로 동일한 정비 베이에서 서비스된다). 이와 같이, 정비 시설 작업에서, 임의의 주어진 정비 베이(예를 들어, 타이어 교체 스테이션(101)) 내에서, 차량(110)(및 그 구성 요소)은 타이어 교체 스테이션(101) 내의 도구/기계와 관련하여 동적으로 변화하는 위치(차량이 정비 베이 내로 주행하고 주차될 때마다, 차량에서 차량으로 또는 심지어 동일한 차량에 대해 변하는)를 가진다. 여기에서, 휠(111W) 또는 타이어(111T)가 장착된 차량(110)의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 동적 위치 선정은 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절이 가변 위치에 있는 차량(110)의 휠(111W) 또는 타이어(111T)에 휠 또는 타이어 결합 도구(129)와 결합하도록 배치된다.
차량(110)의 가변 위치를 결정하기 위해, 자동 타이어 교체 시스템(100)은 차량에 대한 자동 위치 선정을 개선하기 위해, 타이어 교체 스테이션(101) 또는 그 일부를 매핑하기 위해 임의의 적절한 전자기 방사 및/또는 광학 매핑 센서(예를 들어, 레이저 스캐너, 3D 비행 시간 카메라 등)를 포함한다. 예를 들어, 하나의 양태에서, 자동 타이어 교체 시스템(100)은 차량(110)과 로봇 상호 작용을 용이하게 하도록 타이어 교체 스테이션(101) 환경을 검출하고 재구성하기 위하여 타이어 교체 스테이션(101) 주변 또는 그 안에 위치된 임의의 적절한 수의 카메라(163, 163A, 163B)(일부 양태에서 카메라 중 하나 이상은 다음에 설명되는 바와 같이 봇(120)에 장착됨)를 가지는 비전 시스템(162)을 포함하며, 여기에서, 컨트롤러는 비전 시스템(162)으로부터 정보/데이터를 수신하고 3차원(3-D) 가상 환경을 결정하며, 여기에서, 3차원(3-D) 가상 환경은 봇(120)이 작동하는 타이어 교체 스테이션(101)을 나타낼 수 있으며, 타이어 교체 스테이션은 물리적 환경에서 각각의 물리적 객체(예를 들어, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 차량(110), 타이어(111T), 휠(111W), 리프트(170), 봇(120) 및 타이어 교체 스테이션(101)의 임의의 특징)에 대응하는 복수의 3-D 가상 객체를 포함한다. 컨트롤러는 또한 2-D 깊이 맵을 포함하는 타이어 교체 스테이션(101)의 2차원(2-D) 이미지를 결정할 수 있다. 컨트롤러는 봇(120), 타이어(111T) 및 휠(111W)과 같은 주어진 하나 이상의 물리적 객체에 대응하는 2-D 이미지의 부분을 결정하며, 여기에서, 봇(120), 타이어(111T) 및 휠(111W)의 3D 모델은 부분 및 2D 깊이 맵에 기초하여 생성된다. 컨트롤러는 본 명세서에 설명된 바와 같이 타이어(111T)를 교체하기 위해 타이어(111T) 및 휠(111W)과 결합되도록 봇(120)에 지시한다. 하나의 양태에서, 가상 환경은 비전 시스템(162)으로부터의 실시간 3차원 영상 데이터(예를 들어, 포인트 클라우드 데이터)로부터 업데이트/생성된다.
자동 타이어 교체 시스템(100)의 비전 시스템(162)은 차량(110) 위치에서의 편차, 휠 조립체(111)(및 본 명세서에서 설명된 것과 같은 그 구성 요소) 위치에서의 편차, 타이어(111T) 위치에서의 편차(variance), 휠(111W) 위치에서의 편차, 및 자동 타이어 교체 시스템(100)의 다른 특징의 위치에서의 편차(본 명세서에서 "타이어 교체 편차"로서 지칭됨)에 실시간으로 응답하는 실시간 명령 입력을 봇(들)(120)에 제공하기 위해 컨트롤러(160)에 알리고 컨트롤러가 이를 가능하게 하여서, 봇(들)(120)은 최적의 방식으로 타이어 교체 프로세스를 실행하기 위해 실시간으로 타이어 교체 편차를 해결하고, 적시에 최적의 방식으로 타이어 교체 프로세스를 실행하도록(자동으로 및/또는 차량 정비 기술자(199) 지원과 협력/합작하여) 적응한다. 실시간 비전 시스템 지원에 의해 촉진되는 적응형 타이어 교체 자동화는 또한 시간 최적의 타이어 교체 프로세스를 막거나 방해하는 비정상적인 타이어 교체 조건(자동으로 및/또는 사용자 지원과 협력/공동작업)을 식별하고 수정하도록 반응한다.
카메라(163, 163A, 163B)는 각각의 휠 조립체(111) 및 차량(110)의 각각의 부분에 대한 3차원 이미징을 실행하고, 실시간으로 업데이트된 3차원 이미지에서, 봇(120)의 위치 및 휠 조립체(111)(예를 들어, 휠(111W), 타이어(111T), 밸브 스템(2100), 밸브 스템 캡(2101) 등)의 조립 및 분해 프로세서를 추적하도록 구성된다. 카메라(163A-163D)(도 2b 참조)는 봇(120) 및 휠 조립체(111)(및 그 구성 요소)의 특징부를 분해하기 위해 타이어 교체 스테이션(10)의 전체를 실질적으로 3차원적으로 매핑하도록 차량(110)의 네 모서리를 이미지화하기 위해 배치될 수 있다(예를 들어, 각각의 카메라는 차량(110)의 적어도 두 측면을 이미지화하기 위한 시야를 가진다). 위에서 언급한 바와 같이, 타이어 교체 스테이션(101)에 의해 정비되는 상이한 차량(110)은 사전 결정된 위치에 위치되지 않고, 타이어 교체 스테이션(101) 내로 운전되는 각각의 차량(110)의 위치는 위에서 언급한 바와 같이 변한다. 컨트롤러(160)는 비전 시스템(162)으로부터 획득된 영상 데이터에 기초하여, 차량(110)의 가변 위치를 등록하거나, 가변 위치에 의해 한정된 차량(110)의 휠(111W) 또는 타이어(111T)의 가변 위치(가변 위치는 차량 서스펜션 이동, 조향 이동, 휠 허브 회전 등으로 인한 타이어 교체 작동 동안 변할 수 있다는 것에 유의한다)를 등록(예를 들어, 봇(120)의 이동을 명령할 때 추후 액세스를 위해, 차량(110)의 타이어 교체 스테이션(101) 내의 위치, 변경될 각각의 타이어(111T), 및 변경될 타이어(111T)에 대응하는 각각의 휠(111W)을 메모리(161)에 기록)하거나, 또는 예를 들어, 정비 기술자(199)에 의해 휠(111W) 또는 타이어(111T)에 배치된 라벨 또는 다른 마커(377)의 위치를 등록하도록 구성된다. 라벨 또는 마커(377)는 하나 이상의 양태에서 본 명세서에 설명된 비전 시스템들 중 하나 이상에 의해 인식될 때, 봇(120)이 각각의 휠을 "보아야" 하다는 곳을 나타내기 위해 각각의 휠(111W)(또는 일부 양태에서, 각각의 휠(111W) 위 또는 이에 인접한 차량(110)의 펜더)에 적용되는 제거 가능한 바코드 또는 상징적 라벨이다. 라벨 또는 마커(377)는 휠 조립체(111) 및 그 부품을 스캔하고 식별하기 위해 비전 시스템(들)에 의해 소비되는 시간을 감소시킨다.
하나 이상의 양태에서, 비전 시스템(130)이 봇(120) 또는 봇(120)이 횡단하는 표면/트랙을 반드시 이미지화하도록 구성되는 것은 아니고, 비전 시스템(130)은 봇(120)이 비전 시스템(130)으로부터의 정보에 기초하여 실시간으로 조정하는 상태에서 휠(111W) 및/또는 타이어(111T)(예를 들어, 휠 조립체(111) 또는 그 구성 요소)를 이미지화하도록 구성된다. 예를 들어, 봇(120)은 비전 시스템(130)을 포함하며, 비전 시스템(130)은 컨트롤러(160)에 결합된다. 비전 시스템(130)은 적어도 하나의 로봇 아암(126) 및 캐리지(120C)에 장착된 하나 이상의 카메라(131)를 포함한다. 비전 시스템(130) 및 카메라(131)는 위에서 언급한 비전 시스템(162) 및 카메라(163)와 실질적으로 유사하며; 그러나, 여기에서, 하나 이상의 카메라(131)는 타이어 교체 스테이션(101)의 적어도 일부의 3-D 맵을 생성하기 위해 봇(120)에 장착된다. 하나의 양태에서, 봇(120)은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 타이어 교체를 실행하기 위해 차량의 하나 이상의 측면을 매핑하도록 타이어 교체 스테이션(101)의 주변/주위(또는 그 일부) 주위를 횡단할 수 있다. 다른 양태에서, 비전 시스템(130)은 봇(120)이 작동하는 타이어 교체 스테이션(101)의 국소화된 부분을 동적으로 매핑할 수 있으며, 여기에서, 비전 시스템(130)에 의해 매핑된 타이어 교체 스테이션의 국소화된 부분은 봇(120)이 타이어 교체 스테이션(101) 내에서 이동함에 따라서 실시간으로 동적으로 업데이트된다. 또 다른 양태에서, 비전 시스템(130)은 전체 타이어 교체 스테이션(101)을 전역적으로 매핑(예를 들어, 비전 시스템(162) 데이터로부터)하고 타이어 교체 스테이션(101)의 일부를 국부적으로 매핑(예를 들어, 비전 시스템(130) 데이터로부터)하기 위해 두 비전 시스템(130, 162)으로부터의 데이터가 컨트롤러(160)에 의해 사용되도록 비전 시스템(162)과 합작할 수 있다. 하나의 양태에서, 컨트롤러(160)는 비전 시스템(130)으로부터 획득된 영상 데이터에 기초하여, 차량(110)의 가변 위치를 등록하거나, 또는 가변 위치에 의해 한정된 차량(110)의 휠(111W) 또는 타이어(111T)의 가변 위치를 등록(예를 들어, 봇(120)의 이동을 명령할 때 추후 액세스를 위해, 차량(110)의 타이어 교체 스테이션(101) 내의 위치, 변경될 각각의 타이어(111T), 및 타이어(111T)에 대응하는 각각의 휠(111W)를 메모리(161)에 기록)하도록 구성된다.
하나의 양태에서, 캐리지(120C)는 임의의 적절한 위치 선정 센서(132)를 가지며, 컨트롤러(160)는 위치 선정 센서(132)로부터의 데이터에 기초하여 차량(110)의 가변 위치를 등록하거나 또는 가변 위치에 의해 한정된 차량(110)에서의 휠(111W 또는 타이어(111T)의 가변 위치를 등록하도록 구성된다. 하나의 양태에서, 위치 선정 센서는 음파 센서, 광 검출 및 거리 센서, 또는 객체들 사이의 공간적 위치 선정의 결정을 실행하도록 구성된 임의의 다른 적절한 거리 센서를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 센서일 수 있다. 하나의 양태에서, 위치 선정 센서(132)는 비전 시스템(130, 162) 중 하나 이상과 함께 사용될 수 있지만; 다른 양태에서, 비전 시스템(비전 시스템(130)과 같은) 중 하나 이상은 위치 선정 센서(132) 중 적어도 하나의 센서를 형성한다.
도 1 및 도 3을 참조하여, 비전 시스템(130, 162) 중 적어도 하나는 휠(111W)의 러그 패턴(366)(즉, 러그의 중심에 의해 형성된 가상 원(366C)의 직경에 의해 러그의 수로서 표현된 휠 장착 구멍의 레이아웃)을 식별하도록 구성된다. 비전 시스템(130, 162) 중 적어도 하나는 차량(110)의 휠(111W)을 결합하는 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)의 크기(예를 들어, 제거/설치를 위한 대응하는 소켓 또는 렌치를 선택하기 위한 헤드 크기)를 식별하도록 구성된다. 러그 패턴(366) 및 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)의 크기를 식별하는 것은 차량(110)으로부터/에 휠(111W)(및 휠 조립체(111))의 제거 또는 설치를 실행하기 위해 조정, 예를 들어 러그 렌치(129J)의 선택 또는 자동화된 선택을 제공한다.
도 1 및 도 3을 참조하여, 하나의 양태에서, 비전 시스템(130, 162) 중 적어도 하나는 컨트롤러(160)와 함께, 타이어 정보(예를 들어, 타이어 크기, 최대 팽창 압력, 속도 등급, 회전 방향 등) 및/또는 교통부(DOT) 코드/정보를 식별하기 위해 휠(111W)에 장착된 타이어(111T)의 타이어 측벽 정보(371)를 판독하도록 구성된다(휠(111W)이 차량(110)의 적소에 장착되거나 또는 차량(110)으로부터 제거된(즉, 차량 떨어져 위치된) 상태에서). 정보의 식별은 휠(111W)에 설치하기 위한 교체 타이어의 선택 및 검증을 제공한다. 하나의 양태에서, 비전 시스템(130, 162) 중 적어도 하나는 컨트롤러(160)와 함께, 메모리로부터 차량(110)에 대한 주문자 상표 부착(original equipment, OEM) 타이어 정보(예를 들어, 메모리(161) 내의 데이터베이스 또는 그렇지 않으면 컨트롤러(160)에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된)의 검색을 실행하기 위해 차량(110)의 제조사 및 모델을 식별하도록 구성된다. 차량 제조사 및 모델의 식별 및 OEM 타이어 정보의 검색은 휠(111W)에 설치하기 위한 교체 타이어(111TN)의 선택 및 검증을 제공한다. 하나의 양태에서, 비전 시스템(130, 162) 중 적어도 하나는 컨트롤러(160)와 함께, 휠이 손상 및/또는 부식의 정도에 따라 청소, 수리 또는 교체되도록 손상(333)(도 3; 예를 들어, 구부러진 휠 플랜지, 균열 등) 및 부식(334)(도 3; 예를 들어, 움푹 들어간 곳, 녹 등) 중 하나 이상에 대해 휠(111W)을 검사하도록 구성된다. 상기 "검사" 중 하나 이상은 휠(111W)이 차량(110)의 적소에 장착되거나 또는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 타이어 교체 동안 수행될 수 있다.
하나의 양태에서, 비전 시스템(130, 162) 중 적어도 하나는 컨트롤러(160)와 함께, 식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어(111N)가 수정된 크기인 것을 검증하기 위해, 하나 이상의 양태에서, 교통부(DOT) 코드/정보를 포함하는 교체 또는 새 타이어(111N)의 타이어 측벽 정보(371)를 판독하도록 구성된다. 하나의 양태에서, 비전 시스템(130, 162) 중 적어도 하나는 컨트롤러(160)와 함께, 교체 또는 새 타이어(111N)가 차량(110)에 적절하게 설치되도록 교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어(111TN)의 타이어 측벽 정보(371)를 판독하도록 구성된다. 하나 이상의 양태에서, 비전 시스템에 의해 판독되는 교통부(DOT) 코드/정보는 타이어가 장착된 차량(110)과 관련되고, 예를 들어 차량 정보(예를 들어, 차량 식별 번호, 제조사, 모델 등)와 관련된 메모리(161)(또는 다른 적절한 메모리)의 데이터베이스와 같은 임의의 적절한 데이터베이스에 저장된다.
도 1 및 도 2a를 참조하여, 그리고 위에서 언급한 바와 같이, 봇(120)은 하나 이상의 양태에서 물리적 제약없이 플로어(198)를 횡단한다(예를 들어, 캐리지(120C)는 횡단 표면 또는 플로어(198)의 비결정적 표면(198S) 상에서 자율 가이드 및 비제한적 횡단을 위해 구성된다). 도 2a는 물리적 제약없이 횡단 경로(299)를 따라서 플로어(198)를 횡단하는 2개의 봇(120)(다른 양태에서 2개보다 많거나 적은 봇(120)이 있을 수 있음)이 예시된 예를 도시한다. 횡단 경로(299)는 플로어(198)에 배치된 하나 이상의 가이드 라인(233, 234)과 같은 임의의 적절한 방식으로 한정될 수 있다. 하나의 양태에서, 캐리지(120C) 상의 위치 선정 센서(132)는 가이드 라인(233, 234)을 식별하도록 구성된 라인 추종 센서(line following sensor)를 포함하여서, 봇(120)은 컨트롤러(160)의 제어 하에서 가이드 라인(들)(233, 234)을 따라서 횡단 경로(299)를 주행한다. 도 2a에 도시된 예에서, 횡단 경로(299)는 타이어 교체 스테이션(101)의 둘레 주위로 연장되어, 주위로 연장되고 봇(120)이 차량(110)의 모든 네 측면 주위에서 이동하는 것을 허용한다. 다른 양태에서, 봇(들)(120)은 임의의 적절한 형태의 내비게이션을 사용하여 횡단 경로(299)를 따라서 횡단하도록 구성된다. 예를 들어, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 하나의 양태에서, 봇(120)은 동시 위치 파악 및 매핑(simultaneous location and mapping, SLAM) 내비게이션, 비콘 내비게이션, 마커 및 비콘(beacon) 내비게이션, 및 애드 혹 루트 마커(ad hoc route marker) 내비게이션 중 하나 이상을 위해 구성된 내비게이션 시스템(133)을 포함한다.
또한, 도 5를 참조하여, 하나의 양태에서, 내비게이션 시스템(133)은 타이어 교체 스테이션(101)에 대한 글로벌 좌표 또는 기준 프레임(REF)을 봇(120)에 제공하는 SLAM 내비게이션 시스템을 포함한다. 여기에서, 봇(120) 가이드는 물리적 마커 또는 비콘이 없는 좌표계를 통해 실행된다.
또한 도 6 내지 도 8을 참조하여, 하나의 양태에서, 내비게이션 시스템(133)은 마커 검출 센서(들)(133A) 및/또는 비콘 센서(들)(133B) 중 하나 이상을 포함한다. 하나의 양태에서, 마커 검출 센서(들)(133A)는, 플로어(198)(예를 들어, 플로어의 비결정적 횡단 표면) 상에 및/또는 정비 시설의 벽과 같은 임의의 다른 적절한 표면 상에 및/또는 차량(110) 또는 타이어 교체 스테이션(101)의 다른 구성 요소(예를 들어, 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182) 및 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(183), 타이어 보관 랙/카트(187) 등과 같은) 상에 놓인 역 반사 테이프(또는 다른 양태에서 하나 이상의 가이드 라인(233, 234)을 형성하는 바코드를 포함하지만 이에 제한되지 않는 용량성 또는 유도성 마커 또는 다른 광학 마커(마커(712)로 지칭됨)와 같은 다른 적합한 마커)와 같은 마커의 위치를 검출하도록 구성된다. 하나의 양태에서, 마커 검출 센서(들)(133A)는 마커를 검출하기 위하여 포토 다이오드 기반 센서, 하나 이상의 방사원(예를 들어, LED), 유도성 센서, 용량성 센서, 바코드 판독기 등 중 하나 이상을 포함한다. 하나의 양태에서, 비콘 센서(133B)는 임의의 적절한 무선 주파수 비콘(612)(또는 적외선, 레이저 또는 다른 광학 비콘과 같은 다른 적절한 비콘)을 능동적으로 또는 수동적으로 검출하도록 구성된 임의의 적절한 송신기 및/또는 수신기를 포함한다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 내비게이션 시스템(133)은 타이어 교체 스테이션(101)의 임의의 적절한 위치(예를 들어, 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182) 및 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(183), 타이어 보관 랙/카트(187) 등과 같은)에 위치된 복수의 능동(예를 들어, 무선 주파수 또는 다른(예를 들어, 적외선) 비콘 송신기를 가지는) 또는 수동(예를 들어, 수동적으로 신호를 반환하도록 구성되는) 비콘 또는 태그(612)를 포함한다. 이러한 경우에, 비콘 센서(들)(133B)는 비콘으로부터의 신호를 검출하거나, 또는 차량(110) 또는 타이어 교체 스테이션(101)의 임의의 다른 구성 요소(예를 들어, 다른 봇(120), 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182) 및 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(183), 타이어 보관 랙/카트(187) 등과 같은)에 대해 봇(120)의 위치를 파악하기 위해 비콘 자체를 검출하도록 구성된다. 예로서, 비콘(612)이 사용되는 경우에, 각각의 봇(120)은 하나 이상의 비콘(612)에 시선을 고정하여야 하며, 예를 들어, 출발지 및/또는 목적지 비콘은 적어도 일정 기간 동안 봇(120)에 보여질 수 있다(광학적으로 또는 전파를 통해). 봇(120)은 봇 위치 선정 센서(132) 또는 비전 시스템(130)이 장애물을 피하고 횡단 경로(299)를 계속 따르기 위해 적절한 데이터를 컨트롤러에 제공할 수 있는 시간에 장애물이 개입하지 않는 한 하나의 비콘(예를 들어, 출발지 비콘)으로부터 다른 비콘(예를 들어, 목적지 비콘)으로 직접 이동한다. 하나의 양태에서, 각각의 비콘(612)은 각각의 좌표계를 확립하고, 여기에서, 비콘은 각각의 좌표계의 원점이다. 각도 인코딩(또는 다른 적절한 인코딩)은 비콘 좌표계의 축들을 지정하는데 이용된다. 각도 인코딩은 다른 유용한 속성을 또한 활성화할 수 있다.
도 7을 참조하여, 하나의 양태에서, 내비게이션 시스템(133)은 보다 짧은 범위의 능동 또는 수동 비콘(612)(위에 설명된 것과 실질적으로 유사한), 및 플로어 및/또는 정비 시설의 벽과 같은 다른 적절한 표면 상에 및/또는 차량(110) 및/또는 타이어 교체 스테이션(101)의 다른 구성 요소(예를 들어, 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182) 및 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(183), 타이어 보관 랙/카트(187) 등과 같은) 상에 부착된 임의의 적절한 마커(712)(위에 설명된 것과 같은)에 의해 확립된 경로를 포함하여서, 봇(들)(120)은 대략적인 전역적인 기준 프레임(REF)이 제공된다. 여기에서, 비콘(612) 및 마커(712) 배열은 SLAM 내비게이션과 비교하여 센서 범위 요건을 단순화한다.
또한 도 8을 참조하여, 내비게이션 시스템(133)은 하나의 양태에서, 일부 경우에 일시적으로, 플로어 및/또는 다른 적절한 표면(정비 시설의 벽 및/또는 차량(110) 또는 타이어 교체 스테이션(101)의 다른 구성 요소(예를 들어, 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182) 및 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(183), 타이어 보관 랙/카트(또는 공급 카트로서 지칭됨)(187) 등)에 놓인 하나 이상의 마커(816)를 포함하는 애드 혹 마커 시스템을 포함한다. 봇(120)이 경로(299)를 횡단하는 것을 나타내는 경로 마커(816)는 비콘들 사이의 시선이 존재하지 않거나 또는 비콘들 사이의 직선 경로에서 이동하는 것이 바람직하지 않은 상황에서 사용된다. 예를 들어, 경로 마커는 봇(120)이 타이어 교체 스테이션(101) 내의 장애물을 피하는 것을 가능하게 한다. 실현될 수 있는 바와 같이, 봇(120)은 예를 들어 종래의 적외선(IR) 발광 다이오드(LED)를 사용하여 테이프 또는 라인을 조명할 수 있다. 하나의 양태에서, 봇(120)은 테이프 또는 라인을 서보하기 위해 개별 구성 요소(즉, 카메라가 아닌)로 구성된 위치 감지 검출기(예를 들어, 위치 선정 센서(132)의)를 사용하여 테이프 또는 라인을 검출한다. 검출기는 위양성(false positive)을 제거하기 위해 보이는 곳에서의 역 반사 정도를 측정한다. 하나의 양태에서, 봇(120)은 라인에서 직접 서보를 제공한다. 하나의 양태에서, 봇(120)은 라인에 대해 임의의 선택된 오프셋에서 서보할 수 있다. 오프셋 서보는 두 가지 중요한 속성을 가능하게 한다. 봇(120)이 경로(299)를 횡단하는 것을 마킹하기 위해 라인을 배치할 때, 차량 정비 기술자(199)는 라인과 객체(예를 들어, 차량, 반자동 또는 짝을 이룬 타이어 교체 기계(182), 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(183) 등) 사이에 공간을 허용할 필요가 없다. 봇(120)이 객체에 의해 부분적으로 차단된 봇의 경로를 발견할 때마다, 봇(120)은 객체와 충돌함이 없이 라인을 따를 수 있도록 라인으로부터의 그 오프셋을 증가시킬 것이다. 오프셋 추종에 의해 가능해진 두번째 특징은 양쪽 방향으로 라인을 따라서 이동하는 동안 만나는 2개의 봇(120)이 충돌을 피하는 것을 가능하게 한다. 충돌이 임박했다고 봇(120)이 결정할 때, 각각은 라인에 대한 그 위치를 오프셋할 수 있다. 그러므로, 봇(120)은 서로 방해함이 없이 지나갈 수 있다.
실현될 수 있는 바와 같이, 하나의 양태에서, 봇(들)(120)은, 하나의 위치로부터 다른 위치로 타이어 교체 스테이션(101)을 조종하고 타이어(111T), 휠 조립체(111), 휠(111W) 등을 운반하기 위해 본 명세서에서 설명된 내비게이션 시스템 중 하나 이상을 이용한다. 다른 양태에서, 봇(120)은 봇(120) 및/또는 컨트롤러(160)가 봇(120)의 위치 및 자세가 필요에 따라 타이어 교체 스테이션(101) 내의 어디에 있는지 알도록 타이어 교체 스테이션(101) 공간 내에서 봇(120)의 위치를 파악하는 내부 GPS와 같은 임의의 적절한 위치 파악 시스템(locating system)을 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 도 2d를 참조하여, 봇(120)의 내비게이션은 하나 이상의 레일 또는 트랙(236)을 제공하고 레일(236)을 따라서 이동하도록 캐리지(120C)를 구성하는 것에 의해 단순화된다. 예를 들어, 도 1 및 도 2d를 참조하여, 봇(120)은 차량(110)의 하나 이상의 측면을 따라서 배치된 레일(236)을 횡단한다. 하나 이상의 양태에서, 캐리지(120C)는 레일(들)(236)을 따라서 방향(237)으로 유닛으로서 이동하는(즉, 멀티 스테이지 캐리지의 모든 스테이지가 함께 이동하는) 멀티 스테이지 캐리지(위에서 언급한 것과 유사한 방식으로)로서 구성되고, 캐리지(120C)의 스테이지는 적어도 하나의 로봇 아암(126)이 스테이지에 의해, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 이동과 관계없이 차량을 향하고 차량으로부터 멀어지게 이동되도록, 레일(들)(236)을 가로지르는 방향으로, 방향(238)으로 이동한다. 도 2d는 횡단 경로(299)를 따라서 플로어(198)를 횡단하고 레일(들)(236)에 의해 가이드되는 2개의 봇(120)(다른 양태에서, 2개보다 많거나 적은 봇(120)이 있을 수 있다)이 예시된 예를 도시한다. 이러한 양태에서, 횡단 경로(299)는 레일(들)(236)에 의해 한정된다. 도 2d에 도시된 예에서, 횡단 경로(299)는 타이어 교체 스테이션(101)의 둘레 주위로 연장되어, 주위로 연장되고 봇(120)이 차량(110)의 모든 네 측면 주위에서 이동하는 것을 허용한다.
도 1, 도 2b 및 도 2c를 참조하여, 하나의 양태에서, 위에서 언급한 바와 같이, 봇(들)(120)은 물리적 제약을 통해 횡단 경로(299)를 따라서 횡단하도록 구성된다(예를 들어, 캐리지(120C)는 레일 또는 트랙 가이드된다). 타이어 교체 스테이션(101)의 비제한적인 예는 봇(120)이 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이 트랙 가이드되는 캐리지(120C)를 가지는 것이다. 도 2b에서, 타이어 교체 스테이션(101)은 차량(110)의 운전석측 및 조수석측을 따라서 연장되는 트랙 세트(222A, 222B)를 포함한다. 트랙(222A, 222B)의 각각의 세트는 트랙(222A, 222B)의 각각의 세트에 의해 한정된 각각의 횡단 경로(299)를 따라 이동하기 위하여 그 위에 배치된 2개의 봇(120)을 가진다(다른 양태에서, 2개보다 많거나 적은 봇(120)이 있을 수 있다). 이러한 양태에서, 타이어 교체 시스템(100)은 타이어(교체 타이어 또는 차량으로부터 제거된 타이어)가 보관되는 공급 카트(187)(본 명세서에서 더욱 상세히 설명될 것이다)를 포함한다. 봇(120)은 타이어 교체를 실행하기 위해 공급 카트(187)로부터/에 타이어(111T)를 픽업하고 배치하도록 구성된다. 이 예(뿐만 아니라 다수의 봇(120)이 있는 본 명세서에서 설명된 다른 예)에서의 봇(120)은 하나의 양태에서 카트(187)로부터, 예를 들어, 트랙(222A, 222B)의 구성으로 인해(또는 타이어 교체 작업을 위해 임의의 다른 적절한 합작을 위해) 카트(187)에 접근할 수 없는 봇(120)으로 타이어(111T)를 전달하도록 서로 합작으로 구성된다.
도 2c는 차량(110)의 조수석측 및 운전석측을 따라서 연장되어 단일 봇(120)이 4개의 모든 차량 타이어를 교체하는 것을 가능하게 하는 단일 봇(120)(다른 양태에서, 하나 이상의 봇(120)이 있을 수 있다)을 가지는 타이어 교체 스테이션(101)을 도시한다. 또한 도 1을 참조하여, 이 예에서, 타이어 교체 시스템(100)은 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(들)(182) 및 자동 또는 반자동 타이어 밸런싱 기계(들)(183)을 포함하며, 여기에서, 봇(120)은 차량으로부터 휠 조립체(111)를 제거하고 타이어 교체 기계(182)로 휠 조립체(111)를 운반하도록 구성된다. 여기에서, 휠 또는 타이어 결합 도구(129)가 결합되는, 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 관절 상의 엔드 이펙터(128)는 타이어(111T)가 장착된 휠(111W)을 자동(또는 반자동) 타이어 교체 기계에 배치하도록 구성된다. 휠(111W)로부터 타이어(111T)를 제거하는 경우에, 봇 엔드 이펙터(128)는 자동(또는 반자동) 타이어 교체 기계(182)에 의한 휠(111W)로부터 해체된 타이어(111T)(예를 들어, 중고 또는 오래된 타이어(111TU))를 타이어 교체 기계(182)로부터 제거하도록 구성된다. 타이어(111T)를 휠(111W)에 설치하는 경우에, 엔드 이펙터(128)는 타이어 교체 기계(182)에 의해 휠(111W)에 다른 타이어(111N)의 설치를 위해 자동(또는 반자동) 타이어 교체 기계(182) 상에 다른 타이어(111T)(예를 들어, 교체 타이어(111N))를 배치하도록 구성된다. 휠 또는 타이어 결합 도구(129)가 결합되는, 적어도 하나의 로봇 아암(126) 상의 엔드 이펙터(128)는 다른 타이어(111N)가 장착된 휠(111W)을 자동(또는 반자동) 타이어 밸런싱 기계(183)에 배치하도록 구성된다. 여기에서, 하나 이상의 양태에서, 로봇 아암(126, 126A) 중 하나는 호퍼로부터 휠 웨이트를 픽업하고, 타이어 밸런싱 기계(183)에 의해 식별된 위치에서 휠에 휠 웨이트를 적용한다. 일단 밸런스가 맞추어진 휠 조립체(111)는 봇(120)에 의해 차량(110)에 설치될 수 있다.
실현될 수 있는 바와 같이(및 도 1, 도 2a, 및 도 5 내지 도 8에 도시된), 타이어 교체 시스템(100)은 일부 양태에서 휠(111W)이 차량(110)에서의 적소에 장착된 상태에서 적소 타이어 교체 및 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된(즉, 떨어져 위치된) 상태에서 타이어 교체 기계(들)(182) 및 타이어 밸런싱 기계(들)(183)에 의해 수행되는 타이어 교체 모두를 제공하도록 구성된다. 적소 타이어 교체와 휠(111W)이 차량으로부터 제거된 상태에서의 타이어 교체 사이의 타이어 교체 시스템(100)의 구성은 제어 콘솔(1010)을 통해 실행될 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급한 바와 같이, 차량 정비 기술자(199)는 적소 타이어 교체 및/또는 휠(111W)이 제거된 상태에서의 타이어 교체를 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004)로부터 선택할 수 있다. 하나의 양태에서, 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004)는 또한 적소 또는 제거된 휠 타이어 교체가 공통의 차량에서 수행되도록, 어느 타이어(예를 들어, 조수석 전방, 조수석 후방, 운전석 전방, 또는 운전석 후방)가 적소에 있는 상태 또는 휠(111W)을 제거한 상태로 교체될 것인지를 차량 정비 기술자(199)가 선택하는 것을 가능하게 하도록 구성된다.
제어 콘솔(1010)은 또한 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004)의 입력을 통해 어느 타이어 교체 작업이 수행될 것인지를 차량 정비 기술자(199)가 선택하도록 구성된다. 예를 들어, 차량 정비 기술자(199)는 타이어에 수행될 밸런싱의 유형(예를 들어, 휠 웨이트, 타이어 비드 등), 밸브 코어가 교체되는지의 여부, 어느 타이어가 교체될 것인지, 타이어를 교체해야 하는지, 설치될 타이어의 제조사/모델/크기, 일부 타이어 교체 작업이 수동으로 또는 반자율 방식으로 수행되는지 등을 선택할 수 있으며, 제어 콘솔(1010)은 이러한 선택을 실행하도록 구성된다. 일부 양태에서, 데이터베이스(1060)와 같은 메모리에 저장된 차량의 각각의 유형(자동차, 트럭, 스포츠카, 제조사, 모델 등), 휠 또는 타이어의 각각의 유형, 및/또는 각각의 고객에 대응하는 사전 프로그래밍된 타이어 교체 루틴(1061)이 있다. 이들 사전 프로그래밍된 타이어 교체 루틴(1061)은 예를 들어 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004)를 통해 차량 정비 기술자(199)에 의해 선택 가능하고, 타이어 교체 방안(어떤 타이어 교체 프로세스가 수행될 것인지, 그리고 하나 이상의 타이어가 적소에서 교체 또는 휠로부터 제거하는 것에 의한 교체인지 아닌지의 여부)을 지정한다.
도 1, 도 2a 내지 도 2c, 및 도 5 내지 도 8을 참조하여. 하나의 양태에서, 자동 타이어 교체 시스템(100)은 타이어(111T), 휠(111W) 및/또는 휠 조립체(111)를 유지하도록 구성된 공급 카트(187)를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 공급 카트(187) 중 하나 이상은 예를 들어 차량 정비 기술자(199)에 의해 위치들 사이에서 이동되는 수동 카트이다. 하나 이상의 다른 양태에서, 카트(187) 중 하나 이상은 카트 구동 섹션(188)을 가지는 자동 카트이고, 여기에서, 카트는 봇(120)의 컨트롤러(160) 및 메모리(161), 비전 시스템(130), 위치 선정 센서(132), 및 내비게이션 시스템(133)과 실질적으로 유사한 컨트롤러(160') 및 메모리(161'), 비전 시스템(130'), 위치 센서(132') 및 내비게이션 시스템(163')을 포함한다(수동 및 자동 카트가 서로 나란히 사용될 수 있음에 유의한다). 여기에서, 카트는 봇(120)에 대해 위에서 언급한 것과 실질적으로 유사한 방식으로 타이어 교체 스테이션(101) 전체를 자율적으로 조종한다. 또 다른 양태에서, 카트(187) 중 하나 이상(수동 카트와 같은)은 봇(120) 또는 자동 카트에 의해 타이어 교체 스테이션(101) 내의 사전 결정된 위치로 견인되도록 구성된다.
도 1 및 도 4를 참조하여, 자동 타이어 교체 시스템(100)의 리프트(170)는 차량이 타이어 교체 스테이션(101)으로 운전됨에 따라서 차량(110)의 가변 위치를 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 리프트(170)는 종래의 2-포스트 리프트 또는, 리프트(170)가 조정될 때, 리프트(170)가 타이어(들)(111T)의 교체를 실행하도록 횡단 표면 또는 플로어(198)로부터 차량(110)의 타이어(111T)를 상승시키기 위해 수직 방향으로 차량을 이동시키도록 차량 아래에서 가변적으로 위치된 조정 가능한 아암/지지대를 가지는 다른 차량 리프트일 수 있다. 다른 양태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 리프트(170)는 타이어 교체 스테이션(101) 내에 위치된 경사로(400A, 400B)의 세트를 포함한다. 차량(110)은 경사로(400A, 400B) 상에서 운전되고, 차량 지지대(401, 402)(적어도 4개가 사용될지라도 단지 2개만이 도시됨)는 차량(110) 아래에 위치된다. 차량 지지대(401, 402)는 차량(110)의 중량을 지지하도록 구성된 잭 스탠드(jack stand), 팽창식 에어 블래더/백, 공압 또는 유압 잭 등과 같은 적합한 차량 지지대이다. 각각의 경사로(400A, 400B)는 각각의 경사로(400A, 400B)의 길이(L)를 따라서 배열된 복수의 신축 자재형 차량 지지대(retractable vehicle support)(450A-450n)(여기에서, "n"은 신축 자재형 차량 지지대의 수에 대한 상한을 설정하는 1보다 큰 정수를 나타낸다)를 포함한다. 각각의 신축 자재형 차량 지지대(450A-450n)는 타이어 지지 표면(407)으로부터 타이어(111T)를 분리하고 타이어의 교체를 실행하기 위해 경사로(400A, 400B)의 타이어 지지 표면(407)에 의해 타이어(111T)에 가해지는 법선력을 제거하도록 각각의 타이어(111T)로부터 멀어지게 수직으로 아래를 향해 이동하도록 수동 또는 자동으로 후퇴 가능하다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 신축 자재형 차량 지지대(450A-450n)의 어레이는 차량(110)이 경사로(400A, 400B)의 길이(L)를 따라서 임의의 위치에 있는(즉, 차량은 경사로(400A, 400B)를 따라서 어디에서나 가변적으로 위치될 수 있음) 상태에서, 하나 이상의 신축 자재형 차량 지지대(450A-450n)가 타이어 아래에 위치되도록 한다. 차량 타이어 중 어느 하나 아래에 위치된 하나 이상의 신축 자재형 차량 지지대(450A-450n)는 그 타이어의 교체를 실행하기 위해 후퇴될 수 있다. 경사로(400A, 400B)는 봇(120)에 의해 접근 가능한 임의의 적절한 수직 위치에 차량을 배치하는 높이(H)를 가지며, 이 높이는 타이어를 수동으로 교체하는데 필요한 차량의 높이보다 낮을 수 있다.
실현될 수 있는 바와 같이, 자동 타이어 교체 시스템(100)은 하나 이상의 양태에서 작동 중일 때 봇(120) 및 자동 공급 카트(187)로부터 차량 정비 기술자(199)를 실질적으로 격리시키기 위해 펜스 또는 다른 배리어(227)(도 2b 참조)를 포함한다. 일부 양태에서, 배리어(227)는 배리어(227)에 대한 도어를 개방 및/또는 배리어(227)에 들어갈 때 봇(120)의 특정 운동 축 또는 모든 운동 축(및 타이어 교체 시스템(100)의 임의의 다른 자동화)에 대한 구동을 종료하는 임의의 적절한 상호 잠금 디바이스를 가진다. 다른 양태에서, 봇(120) 및 자동 공급 카트(187)는 차량 정비 기술자(199)에/로부터 타이어(111T), 휠(111W), 휠 조립체(111) 등을 핸드 오프하기 위해 차량 정비 기술자(199)와 합작하여 작동하도록 구성된다.
타이어 교체 시스템(100)의 제어 아키텍처(1000)는 플러그 앤 플레이형 방식(plug-and-play type manner)으로 타이어 교체 디바이스(1020A-1020n) 및/또는 정비 베이의 추가 또는 제거를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 타이어 교체 시스템(100)은 정비 시설 수요가 증가함에 따라서(또는 임의의 다른 이유 때문에), 추가 봇(120), 공급 카트(187), 배리어 및 본 명세서에서 설명된 다른 디바이스(1020A-1020n)가 제어 아키텍처를 변경하고 디바이스(1020A-1020n)의 집중된 제어를 제공함이 없이 전체적으로 증가하기 위해 타이어 교체 스테이션(101)에 추가될 수 있도록 확장 가능하다. 예로서, 제어 콘솔(1010)과 디바이스는 페어링 통신 모드(pairing communication mode)로 구성되어서, 제어 콘솔(1010)은 새로운(추가될) 디바이스(1020A-1020n)를 검출하고, 여기에서, 검출시에, 제어 콘솔(1010)은 디바이스(1020A-1020n)로부터 디바이스 유형 및 디바이스 구성 정보를 수신하고, 타이어 교체 시스템(100)에서 사용하기 위해 디바이스(1020A-1020n)를 등록한다. 디바이스(1020A-1020B) 및/또는 비전 시스템(162)에 탑재된 센서는 타이어 교체 시스템(100) 내에서 새로 추가된 디바이스(1020A-1020n)의 교정 및/또는 합작 작동을 용이하게 할 수 있다. 추가적인 타이어 교체 스테이션(101)은 운영자 그래픽 사용자 인터페이스(1004)의 "타이어 교체 스테이션(101) 추가" 특징을 선택하고 그런 다음 페어링 통신 모드를 이용하는 것에 의해 제어 콘솔에 검색 가능한 새로운(추가될) 타이어 교체 스테이션의 디바이스를 마킹하는 것에 의해 유사한 방식으로 제어 콘솔(1010)에 추가될 수 있으며, 여기에서, 디바이스는 등록되고 새로운 타이어 교체 스테이션과 관련된다. 다른 양태에서, 원하는 경우에, 각각의 타이어 교체 스테이션(101)은 각각의 제어 콘솔(1010)을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 양태에 따르면, 타이어 교체 방법이 도 1, 도 3, 도 4 및 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 설명될 것이다. 일부 양태에서, 방법은 휠 조립체(111) 또는 타이어(111T)가 제거될 수 있도록 차량의 휠 허브의 회전을 저지하거나 그렇지 않으면 방지하는 단계를 포함한다. 휠 허브 회전을 방지하는 단계는 차량의 제동 시스템을 작동시키거나 또는 그렇지 않으면 차량(110)의 휠 회전을 막거나 정지시키는 임의의 적절한 기계 디바이스와 같은 임의의 적절한 방식으로 달성될 수 있다. 다른 양태에서, 차량의 구동 트레인은 위에서 언급한 기계 디바이스를 사용함이 없이 휠 허브의 회전을 방지한다. 위에서 언급한 바와 같은 적어도 하나의 봇(120)이 제공된다(도 9a, 블록 900). 하나 이상의 양태에서, 카트(들)(187), 타이어 밸런싱 기계(들)(183), 타이어 교체 머신(들)(182), 리프트(들)(170), 및 비전 시스템(들)(162) 중 하나 이상이 제공된다(즉, 위에서 언급한 타이어 교체 스테이션(들)(101) 중 하나 이상이 제공된다). 컨트롤러(160)가 휠(111W) 또는 그 위에 장착된 타이어(111T)를 가지는 차량(110)의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 로봇 아암(126)의 동적 위치 선정을 실행하도록 캐리지 구동 섹션(121) 및 로봇 구동 섹션(127)에 통신 가능하게 연결된 상태에서, 봇(120)은 횡단 경로(299)를 따라서 횡단한다(도 9a, 블록 901). 하나의 양태에서, 차량(110)의 타이어(들)(111T)는 위에서 언급한 바와 같이 타이어(들)(111T)의 교체를 실행하도록 횡단 표면 또는 플로어(198)으로부터 상승된다(도 9a, 블록 902). 다른 양태에서, 타이어 지지 표면(407)에 의해 타이어(111T)에 가해진 법선력은 타이어 지지 표면(407)으로부터 타이어(111T)를 이격시키고 위에서 언급한 바와 같이 타이어의 교체를 실행하도록 제거된다(도 9a, 블록 903).
차량의 가변 위치, 또는 가변 위치에 의해 한정된 차량에서의 휠 또는 타이어의 가변 위치는 컨트롤러(160) 및 캐리지(120C)의 적어도 하나의 위치 선정 센서(132)에 등록된다(도 9a, 블록 904)(일부 양태에서, 비전 시스템(들)(162, 130))은 또한 위에서 언급한 바와 같이 가변 위치(들)을 결정하고 컨트롤러(160)에 가변 위치(들)의 등록을 실행하도록 사용된다). 하나 이상의 양태에서, 타이어 교체 방법은 휠(111W)이 차량(110)의 적소에 장착되거나 또는 휠(111W)이 차량(110)으로부터 제거된 상태에서 타이어 정보를 식별하도록 휠(111W)에 장착된 타이어(111T)의 타이어 측벽 정보(371)를 판독하는 단계를 포함한다(본 명세서에서 설명된 바와 같이, 비전 시스템(들)(130, 162)을 사용하여)(도 9a, 블록 905). 하나 이상의 양태에서, 타이어 교체 방법은 컨트롤러(160)에 의해 액세스 가능한 메모리(161)로부터 차량(110)에 대한 주문자 상표 부착(OEM) 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량(110)의 제조사 및 모델을 식별하는 단계를 포함한다(본 명세서에서 설명된 바와 같이, 비전 시스템(130, 162) 중 하나 이상을 사용하여)(도 9a, 블록 906).
적어도 하나의 로봇 아암(126)은 컨트롤러(160)의 제어 하에서, 봇(120)을 사용하여 타이어(111T) 교체를 실행하기 위해 휠 또는 타이어 결합 도구(129)와 차량(110)에 장착된 휠(111W) 또는 타이어(111T)의 결합 접촉을 실행하는 봇 아암 자유도로 관절식으로 연결된다(도 9, 블록 907). 본 개시 내용으로부터 실현될 수 있는 바와 같이, 타이어 교체는 휠(111W)이 차량의 적소에 장착되거나 또는 휠(111W)이 차량으로부터 제거된 상태에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 휠(111W)이 차량(110)의 적소에 장착된 상태에서, 타이어(111T)는 적어도 하나의 휠 또는 타이어 결합 도구(129)(타이어 장착/분리 도구(129E)와 같은)를 사용하여 봇(120)에 의해 휠로부터 분리된다(도 9b, 블록 908). 타이어(111T)를 분리하기 위해, 타이어는 예를 들어 타이어 수축 도구(129D)를 사용하여 수축되고(도 9b, 블록 915), 타이어(111T)의 비드(300)는 예를 들어 타이어 비드 파괴 도구(129H)를 사용하여 휠(111W)로부터 파괴된다(도 9b, 블록 916). 실현될 수 있는 바와 같이, 일부 양태에서, 타이어의 수축은 본 명세서에 기술된 바와 같은 밸브 스템 캡 제거 및/또는 밸브 코어 제거를 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 휠(111W)로부터 타이어(111T)를 제거하기 전 또는 후에, 휠은 예를 들어, 비전 시스템(130, 162) 중 하나 이상을 사용하여 본 명세서에 기술된 바와 같이 손상(333) 및/또는 부식(334)에 대해 검사된다(도 9b, 블록 909). 하나 이상의 양태에서, 휠(111W)은 예를 들어 휠 청소 도구(129I)로 청소된다(도 9b, 블록 910).
하나 이상의 양태에서, 새로운 또는 교체 타이어(111N)의 타이어 측벽 정보(371)는 예를 들어 비전 시스템(130, 162) 중 하나 이상을 사용하여 타이어(111N)의 크기, 속도 등급, 회전 방향 및/또는 교통부(DOT) 코드/정보를 검증하도록(즉, 새 타이어 또는 교체 타이어가 차량(110)에 대한 정확한 타이어인지 검증하도록) 판독된다(도 9b, 블록 912). 타이어(111TN)는 예를 들어, 타이어 장착/분리 도구(129E)를 사용하여 봇(120)에 의해 휠(111W)에 장착된다(도 9b, 블록 913). 타이어(111TN)를 휠(111W)에 장착하는 단계는 일부 양태에서 타이어 팽창 도구(129L)를 사용하여 타이어를 팽창시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 타이어(111TN)를 휠(111W)에 장착하는 단계는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 밸브 스템 캡 설치 및/또는 밸브 코어 설치를 포함한다. 휠 조립체(111)가 타이어 밸런싱 비드를 사용하여 밸런스가 맞춰지는 경우에, 타이어 밸런싱 비드는 타이어가 휠에 장착되기 전에 봇(120)에 의해 타이어(111N)(타이어(111N)가 휠(111W)에 있지만, 타이어 비드(300)이 안착되지 않은) 내로 삽입되며(도 9b, 블록 911); 그렇지 않으면, 휠 조립체(111)는 예를 들어 타이어 밸런서(129M)를 사용하여 본 명세서에 기술된 바와 같이 휠 조립체(111)를 회전시키고 휠 웨이트를 적용하는 것에 의해 봇(120)에 의해 밸런스가 맞추어진다(도 9b, 블록 914).
차량(110)으로부터 휠(111W)이 떨어진 상태에서 타이어 교체가 발생하는 경우에, 비전 시스템(130, 162) 중 하나 이상은 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)가 예를 들어 러그 렌치(129J)를 사용하여 제거되도록(도 9c, 블록 918), 러그 패턴(366) 및 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)의 크기 중 하나 이상을 식별한다(도 9c, 블록 917). 중고 또는 오래된 타이어(111TU)가 장착된 휠(111W)은 휠 조립체 그립(129A)을 사용하여 차량(110)으로부터 제거된다(도 9c, 블록 919). 하나의 양태에서, 제거된 휠 조립체(111)는 봇(120)에 의해 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182)에 배치되고(도 9c, 블록 920), 여기에서, 오래된 타이어(111TU)는 휠(111W)로부터 분리된다. 봇(120)은 해체된 타이어(111TU)를 휠(111W)로부터 제거하고(도 9c, 블록 921), 카트(187) 또는 임의의 다른 적절한 타이어 유지 영역으로부터 새 타이어 또는 교체 타이어(111TN)를 회수한다. 새 타이어(111TN)는 자동 또는 반자동 타이어 교체 기계(182)에서 휠에 배치되고(도 9c, 블록 923), 타이어(111TN)는 휠(111W)에 장착되고, 휠 조립체(1111)을 형성하기 위해 팽창된다(도 9c, 블록 925). 하나의 양태에서, 봇(120)은 휠 조립체(111)를 타이어 교체 기계(182)로부터 타이어 밸런싱 기계(183)로 운반하며(도 9c, 블록 924), 여기에서, 휠 조립체(111)는 회전되고 휠 웨이트는 차량 정비 기술자(199) 또는 봇(120)(본 명세서에서 설명된 바와 같이)에 의해 적용되며; 그러나, 타이어가 타이어 밸런싱 비드를 사용하여 밸런스가 맞추어지는 다른 양태에서, 봇(120)은 타이어(111N)가 타이어 교체 기계(182)에 의해 휠(11W)에 장착되기 전에 타이어 밸런싱 비드(본 명세서에 설명된 바와 같이 느슨한 타이어 밸런싱 비드 또는 사전 포장된 비드)를 타이어(111TN)에 삽입한다. 봇(120)은 밸런스가 맞추어진 휠 조립체(111)를 차량(110)에 전달하고, 휠 조립체(111)를 차량(110)에 설치하며(도 9c, 블록 926), 여기에서, 러그 볼트(350) 또는 러그 너트(351)는 봇(120)에 의해 설치된다(도 9c, 블록 927). 방법은 차량(110)의 하나 이상의 타이어를 교체하기 위해 필요에 따라 수행되거나 반복된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은:
캐리지 프레임,
캐리지 프레임을 지지하는 휠, 및
자율 트래버스 타이어 교체 봇이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어에 대해 횡단 경로를 따라서 캐리지의 자율 횡단을 실행하는 휠들 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터를 가지는 캐리지 구동 섹션을 가지는, 상기 캐리지;
봇 프레임이 유닛으로서 캐리지와 함께 횡단 경로를 따라서 횡단하도록 캐리지에 장착된 적어도 하나의 로봇 관절식 아암, 및
적어도 1 자유도와는 별개이고 이와 구별되는 봇 아암 자유도를 한정하는 모터를 가지는 봇 구동 섹션을 포함하는 상기 봇 프레임으로서,
적어도 하나의 로봇 관절식 아암은, 봇 아암 자유도를 가지는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절이 휠 또는 타이어 결합 도구와 차량에 장착된 휠 또는 타이어의 결합 접촉을 실행하도록 배치된 휠 또는 타이어 결합 도구를 가지는 엔드 이펙터를 가지는, 상기 봇 프레임; 및
휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 동적 위치 선정을 실행하는, 횡단 경로를 따르는 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 횡단을 실행하도록 캐리지 구동 섹션 및 봇 구동 섹션에 통신 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 동적 위치 선정은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절이 휠 또는 타이어 결합 도구를 가변 위치에 있는 차량의 휠 또는 타이어와 결합하도록 배치된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 캐리지는 트랙 가이드된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 캐리지는 횡단 표면 또는 플로어의 비결정적 표면 상에서 자율 가이드 및 비제한적 횡단을 위해 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 캐리지는 위치 선정 센서를 가지며, 컨트롤러는:
차량의 가변 위치를 등록하거나,
가변 위치에 의해 한정된 차량에서의 휠 또는 타이어의 가변 위치를 등록하거나, 또는
휠 또는 타이어에 배치된 라벨 또는 다른 마커의 위치를 등록하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 봇 아암 자유도를 가지는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에 의해 한정되는 아암 관절 축은 횡단 경로와 별개이고 이와 구별된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암은 하나 이상의 로봇 아암을 포함하고, 하나 이상의 로봇 아암의 각각은 상이한 각각의 아암 관절 축, 및 차량에 장착된 휠 또는 타이어에서 작업하기 위해 배치된 상이한 각각의 엔드 이펙터를 가진다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 휠 또는 타이어 결합 도구는, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 차량에 장착된 휠의 타이어와 결합되고, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에서의 타이어의 장착 및 휠로부터 타이어의 분리를 실행하는 타이어 장착/분리 도구이다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 타이어 정보를 식별하도록 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장된 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠을 청소하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는, 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하고 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서, 타이어와 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 타이어의 타이어 비드를 안착시키기 전에 타이어에 타이어 밸랜싱 비드를 분배하도록 구성된 타이어 밸런싱 비드 분배기를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 설치 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 설치 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
타이어 정보를 식별하기 위해 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장되는 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 휠을 청소하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠의 러그 패턴; 및
휠을 차량에 결합하는 러그 볼트 또는 러그 너트의 크기를 식별하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 러그 볼트 또는 러그 너트를 제거하고 설치하는 것 중 하나를 하도록 구성된 러그 렌치를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 설치 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 설치 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하는 상태에서 타이어 및 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 휠에 타이어의 타이어 비드를 안착시키기 전에 타이어에 타이어 밸런싱 비드를 분배하도록 구성된 타이어 밸런싱 비드 분배기를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암은 휠 및 휠에 장착된 타이어에 의해 형성된 휠 조립체 내에 타이어 밸런싱 비드가 배치된 상태에서 차량에 타이어 및 휠을 설치하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 타이어가 장착된 휠을 차량으로부터 제거하는 휠 조립체 그립을 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는:
타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 교체 기계에 배치하는 것; 및
자동 타이어 교체 기계에 의해 휠로부터 해체된 타이어를 자동 타이어 기계로부터 제거하는 것, 및
자동 타이어 기계에 의해 휠에 다른 타이어의 설치를 위해 자동 타이어 교체 기계에 다른 타이어를 배치하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 다른 타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 밸런싱 기계에 배치하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 다른 타이어가 장착된 휠을 차량에 설치한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 타이어 교체 시스템은;
2개 이상의 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 가지며,
각각의 자율 트래버스 타이어 교체 봇은:
캐리지 프레임,
캐리지 프레임을 지지하는 휠, 및
자율 트래버스 타이어 교체 봇이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어에 대해 횡단 경로를 따라서 캐리지의 자율 횡단을 실행하는 휠들 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터를 가지는 캐리지 구동 섹션을 가지는, 상기 캐리지;
봇 프레임이 유닛으로서 캐리지와 함께 횡단 경로를 따라서 횡단하도록 캐리지에 장착된 적어도 하나의 로봇 관절식 아암, 및
적어도 1 자유도와는 별개이고 이와 구별되는 봇 아암 자유도를 한정하는 모터를 가지는 봇 구동 섹션을 포함하는 상기 봇 프레임으로서,
적어도 하나의 로봇 관절식 아암은, 봇 아암 자유도를 가지는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절이 휠 또는 타이어 결합 도구와 차량에 장착된 휠 또는 타이어의 결합 접촉을 실행하도록 배치된 휠 또는 타이어 결합 도구를 가지는 엔드 이펙터를 가지는, 상기 봇 프레임; 및
휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 자율 트래버스 타이어 교체 봇들 중 하나 이상의 각각의 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 동적 위치 선정을 실행하는, 각각의 횡단 경로를 따라서 자율 트래버스 타이어 교체 봇들 중 하나 이상의 횡단을 실행하도록 각각의 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 캐리지 구동 섹션 및 봇 구동 섹션에 통신 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 각각의 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 동적 위치 선정은 각각의 적어도 하나의 로봇 관절식 아암이 휠 또는 타이어 결합 도구를 가변 위치에 있는 차량의 휠 또는 타이어와 결합하도록 배치된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 2개 이상의 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 각각의 캐리지는 트랙 가이드된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 2개 이상의 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 각각의 캐리지는 횡단 표면 또는 플로어의 비결정적 표면 상에서 자율 가이드 및 비제한적 횡단을 위해 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 2개 이상의 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 각각의 캐리지는 위치 선정 센서를 가지며, 컨트롤러는:
차량의 가변 위치를 등록하거나,
가변 위치에 의해 한정된 차량에서의 휠 또는 타이어의 가변 위치를 등록하거나, 또는
휠 또는 타이어에 배치된 라벨 또는 다른 마커의 위치를 등록하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 각각에 대해, 봇 아암 자유도를 가지는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에 의해 한정되는 아암 관절 축은 횡단 경로와 별개이고 이와 구별된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 각각에 대해, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암은 하나 이상의 로봇 아암을 포함하고, 하나 이상의 로봇 아암의 각각은 상이한 각각의 아암 관절 축, 및 차량에 장착된 휠 또는 타이어에서 작업하기 위해 배치된 상이한 각각의 엔드 이펙터를 가진다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 각각에 대해, 적어도 하나의 휠 또는 타이어 결합 도구는, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 차량에 장착된 휠의 타이어와 결합되고, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에서의 타이어의 장착 및 휠로부터 타이어의 분리를 실행하는 타이어 장착/분리 도구이다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 시스템은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 타이어 정보를 식별하도록 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장되는 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠을 청소하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는, 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하고 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서, 타이어와 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 타이어의 타이어 비드를 안착시키기 전에 타이어에 타이어 밸랜싱 비드를 분배하도록 구성된 타이어 밸런싱 비드 분배기를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 코어 설치 도구를 추가로 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 설치 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 타이어 교체 시스템은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
타이어 정보를 식별하기 위해 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장되는 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 휠을 청소하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 타이어 교체 시스템은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠의 러그 패턴(즉, 러그의 중심에 의해 형성된 가상 원의 직경에 의해 러그의 수로서 설명되는 휠 장착 구멍들의 레이아웃); 및
휠을 차량에 결합하는 러그 볼트 또는 러그 너트의 크기를 식별하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 러그 볼트 또는 러그 너트를 제거하고 설치하는 것 중 하나를 하도록 구성된 러그 렌치를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 코어 설치 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 설치 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하는 상태에서 타이어 및 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 휠에 타이어의 타이어 비드를 안착시키기 전에 타이어에 타이어 밸런싱 비드를 분배하도록 구성된 타이어 밸런싱 비드 분배기를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암은 휠 및 휠에 장착된 타이어에 의해 형성된 휠 조립체 내에 타이어 밸런싱 비드가 배치된 상태에서 차량에 타이어 및 휠을 설치하도록 구성된다.
본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 타이어가 장착된 휠을 차량으로부터 제거하는 휠 조립체 그립을 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는:
타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 교체 기계에 배치하는 것; 및
자동 타이어 교체 기계에 의해 휠로부터 해체된 타이어를 자동 타이어 기계로부터 제거하는 것, 및
자동 타이어 기계에 의해 휠에 다른 타이어의 설치를 위해 자동 타이어 교체 기계에 다른 타이어를 배치하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는, 다른 타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 밸런싱 기계에 배치하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇 중 하나 이상에 대해, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터는 다른 타이어가 장착된 휠을 차량에 설치한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 타이어를 자율적으로 교체하는 방법은:
캐리지 프레임,
캐리지 프레임을 지지하는 휠,
자율 트래버스 타이어 교체 봇이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어에 대해 횡단 경로를 따라서 캐리지의 자율 횡단을 실행하는 휠들 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터를 가지는 캐리지 구동 섹션을 가지는, 상기 캐리지; 및
봇 프레임이 유닛으로서 캐리지와 함께 횡단 경로를 따라서 횡단하도록 캐리지에 장착된 적어도 하나의 로봇 관절식 아암, 및
적어도 1 자유도와는 별개이고 이와 구별되는 봇 아암 자유도를 한정하는 모터를 가지는 봇 구동 섹션을 포함하는 봇 프레임을 포함하고,
휠 또는 타이어 결합 도구가 배치된 엔드 이펙터를 적어도 하나의 로봇 관절식 아암이 가지는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 제공하는 단계;
캐리지 구동 섹션 및 봇 구동 섹션에 통신 가능하게 연결된 컨트롤러를 사용하여, 휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 동적 위치 선정을 실행하기 위해, 횡단 경로를 따라서 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 횡단시키는 단계; 및
컨트롤러의 제어 하에서, 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 사용하여 타이어의 교체를 실행하도록 휠 또는 타이어 결합 도구와 차량에 장착된 휠 또는 타이어의 결합 접촉을 실행하는 봇 아암 자유도로 적어도 하나의 로봇 관절식 아암을 관절식으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 동적 위치 선정은 적어도 하나의 관절이 휠 또는 타이어 결합 도구를 가변 위치에 있는 차량의 휠 또는 타이어와 결합하도록 배치된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 횡단 경로를 따라서 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 횡단시키는 단계는 트랙을 따라서 캐리지를 이동시키고 트랙으로 캐리지를 가이드하는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 횡단 경로를 따라서 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 횡단시키는 단계는 횡단 표면 또는 플로어의 비결정적 표면 상에서 비제한적 횡단으로 캐리지를 자율적으로 가이드시키는 단계를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 컨트롤러 및 캐리지의 위치 선정 센서를 사용하여, 차량의 가변 위치, 또는 가변 위치에 의해 한정된 차량에서의 휠 또는 타이어의 가변 위치를 등록하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 봇 아암 자유도를 가지는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에 의해 한정되는 아암 관절 축은 횡단 경로와 별개이고 이와 구별된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 로봇 관절식 아암은 하나 이상의 로봇 아암을 포함하고, 하나 이상의 로봇 아암의 각각은 상이한 각각의 아암 관절 축, 및 차량에 장착된 휠 또는 타이어에서 작업하기 위해 배치된 상이한 각각의 엔드 이펙터를 가진다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 휠 또는 타이어 결합 도구를 사용하여 타이어를 휠에 장착하고 휠로부터 타이어를 분리하는 단계를 추가로 포함하며,
적어도 하나의 휠 또는 타이어 결합 도구는 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절이 차량에 장착된 휠의 타이어와 결합되는 타이어 장착/분리 도구이고,
휠에 타이어를 장착하고 휠로부터 타이어를 분리하는 단계는 휠이 차량에 장착되거나 또는 휠이 차량으로부터 제거된 상태에서 자율 트래버스 타이어 교체 봇에 의해 실행된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 사용하여,
휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 단계;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태 또는 휠이 차량으로부터 제거된 상태에서 타이어 정보를 식별하도록 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 단계;
컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 단계;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태 또는 휠이 차량으로부터 제거된 상태에서 손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 단계;
식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 단계;
차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장된 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 단계; 및
교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 단계 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태 또는 휠이 차량으로부터 제거된 상태에서 엔드 이펙터의 타이어 수축 도구를 사용하여 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 엔드 이펙터의 밸브 스템 캡 제거 도구를 사용하여 밸브 스템 캡을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 엔드 이펙터의 밸브 코어 제거 도구를 사용하여 밸브 코어를 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태 또는 휠이 차량으로부터 제거된 상태에서 엔드 이펙터의 타이어 비드 파괴 도구를 사용하여 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 휠이 차량의 적소에 장착된 상태 또는 휠이 차량으로부터 제거된 상태에서 엔드 이펙터를 사용하여 휠을 청소하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하고 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서, 엔드 이펙터의 타이어 밸런서를 사용하여 타이어 및 휠의 결합된 중량을 균등화하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터의 휠 조립체 그립을 사용하여, 타이어가 장착된 휠을 차량으로부터 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암 상의 엔드 이펙터를 사용하여,
타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 교체 기계에 배치하는 단계; 및
자동 타이어 교체 기계에 의해 휠로부터 해체된 타이어를 자동 타이어 기계로부터 제거하는 단계, 및
자동 타이어 기계에 의해 휠에 다른 타이어의 설치를 위해 자동 타이어 교체 기계에 다른 타이어를 배치하는 단계 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암 상의 엔드 이펙터를 사용하여, 다른 타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 밸런싱 기계에 배치하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암 상의 엔드 이펙터를 사용하여, 다른 타이어가 장착된 휠을 차량에 설치하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 엔드 이펙터의 타이어 밸런싱 비드 분배기를 사용하여, 휠에 타이어의 타이어 비드를 안착시키기 전에 타이어에 타이어 밸랜싱 비드를 분배하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암을 사용하여, 휠 및 휠에 장착된 타이어에 의해 형성된 휠 조립체 내에 타이어 밸런싱 비드가 배치된 상태에서 차량에 타이어 및 휠을 설치하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 적어도 하나의 로봇 관절식 아암의 관절 상의 엔드 이펙터의 타이어 팽창 도구를 사용하여, 휠이 차량의 적소에 장착되거나 또는 차량으로부터 제거된 상태에서, 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 엔드 이펙터의 밸브 코어 설치 도구를 사용하여 밸브 코어를 설치하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 엔드 이펙터의 밸브 스템 캡 설치 도구를 사용하여 밸브 스템 캡을 설치하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 사용하여,
휠의 러그 패턴; 및
휠을 차량에 결합하는 러그 볼트 또는 러그 너트의 크기를 식별하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 엔드 이펙터의 러그 렌치를 사용하여 러그 볼트 또는 러그 너트를 제거하고 설치하는 단계 중 하나를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 엔드 이펙터의 타이어 밸런서를 사용하여, 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하는 상태에서 타이어 및 휠의 결합된 중량을 균등화하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 타이어의 교체를 실행하도록 횡단 표면 또는 플로어로부터 차량의 타이어를 상승사키는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 방법은 타이어 지지 표면으로부터 타이어를 이격시키고 타이어의 고체를 실행하도록 타이어 지지 표면에 의해 타이어에 가해지는 법선력을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은:
캐리지 프레임,
캐리지 프레임을 지지하는 휠, 및
자율 트래버스 타이어 교체 봇이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어에 대해 횡단 경로를 따라서 캐리지의 자율 횡단을 실행하는 휠들 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터를 가지는 캐리지 구동 섹션을 가지는, 상기 캐리지;
봇 프레임이 유닛으로서 캐리지와 함께 횡단 경로를 따라서 횡단하도록 캐리지에 장착된 적어도 하나의 액튜에이터, 및
적어도 1 자유도와는 별개이고 이와 구별되는 액튜에이터 자유도를 한정하는 모터를 가지는 봇 구동 섹션을 포함하는 상기 봇 프레임으로서,
적어도 하나의 액튜에이터는, 액튜에이터 자유도를 가지는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절이 휠 또는 타이어 결합 도구와 차량에 장착된 휠 또는 타이어의 결합 접촉을 실행하도록 배치된 휠 또는 타이어 결합 도구를 가지는 엔드 이펙터를 가지는, 상기 봇 프레임; 및
휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 액튜에이터의 동적 위치 선정을 실행하는, 횡단 경로를 따르는 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 횡단을 실행하도록 캐리지 구동 섹션 및 봇 구동 섹션에 통신 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 휠 또는 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 액튜에이터의 동적 위치 선정은 적어도 하나의 액튜에이터의 관절이 휠 또는 타이어 결합 도구를 가변 위치에 있는 차량의 휠 또는 타이어에 결합하도록 배치된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 캐리지는 트랙 가이드된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 캐리지는 횡단 표면 또는 플로어의 비결정적 표면 상에서 자율 가이드 및 비제한적 횡단을 위해 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 캐리지는 위치 선정 센서를 가지며, 컨트롤러는:
차량의 가변 위치를 등록하거나,
가변 위치에 의해 한정된 차량에서의 휠 또는 타이어의 가변 위치를 등록하거나, 또는
휠 또는 타이어에 배치된 라벨 또는 다른 마커의 위치를 등록하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 액튜에이터 자유도를 가지는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에 의해 한정되는 액튜에이터 관절 축은 횡단 경로와 별개이고 이와 구별된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 액튜에이터는 하나 이상의 액튜에이터를 포함하고, 하나 이상의 액튜에이터의 각각은 상이한 각각의 액튜에이터 관절 축, 및 차량에 장착된 휠 또는 타이어에서 작업하기 위해 배치된 상이한 각각의 엔드 이펙터를 가진다.
본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 휠 또는 타이어 결합 도구는, 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 차량에 장착된 휠의 타이어와 결합되고, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에서의 타이어의 장착 및 휠로부터 타이어의 분리를 실행하는 타이어 장착/분리 도구이다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 타이어 정보를 식별하도록 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장된 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠을 청소하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는, 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하고 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서, 타이어와 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 타이어의 타이어 비드를 안착시키기 전에 타이어에 타이어 밸랜싱 비드를 분배하도록 구성된 타이어 밸런싱 비드 분배기를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 설치 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 설치 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
타이어 정보를 식별하기 위해 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장된 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 휠을 청소하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 자율 트래버스 타이어 교체 봇은 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 비전 시스템은:
휠의 러그 패턴; 및
휠을 차량에 결합하는 러그 볼트 또는 러그 너트의 크기를 식별하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 러그 볼트 또는 러그 너트를 제거하고 설치하는 것 중 하나를 하도록 구성된 러그 렌치를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 코어 설치 도구를 추가로 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 측면에 따르면, 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 설치 도구를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하는 상태에서 타이어 및 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면:
엔드 이펙터는 타이어의 타이어 비드를 휠에 안착시키기 전에 타이어 밸런싱 비드를 타이어에 분배하도록 구성된 타이어 밸런싱 비드 분배기를 포함하고;
적어도 하나의 액튜에이터는 휠 및 휠에 장착된 타이어에 의해 형성된 휠 조립체 내에 타이어 밸런싱 비드가 배치된 상태에서 차량에 타이어 및 휠을 설치하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 엔드 이펙터는 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 타이어가 장착된 휠을 차량으로부터 제거하는 휠 조립체 그립을 포함한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 액튜에이터의 관절 상의 엔드 이펙터는:
타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 교체 기계에 배치하는 것; 및
자동 타이어 교체 기계에 의해 휠로부터 제거된 타이어를 자동 타이어 기계로부터 제거하는 것, 및
자동 타이어 기계에 의해 휠에 다른 타이어의 설치를 위해 자동 타이어 교체 기계에 다른 타이어를 배치하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 액튜에이터의 관절 상의 엔드 이펙터는 다른 타이어가 장착된 휠을 자동 타이어 밸런싱 기계에 배치하도록 구성된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 적어도 하나의 액튜에이터의 관절 상의 엔드 이펙터는 다른 타이어가 장착된 휠을 차량에 설치한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 타이어를 자율적으로 교체하는 방법이 제공된다. 방법은:
캐리지 프레임,
캐리지 프레임을 지지하는 휠, 및
자율 트래버스 타이어 교체 봇이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어에 대해 횡단 경로를 따라서 캐리지의 자율 횡단을 실행하는 휠들 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터를 가지는 캐리지 구동 섹션을 가지는, 상기 캐리지; 및
봇 프레임이 유닛으로서 캐리지와 함께 횡단 경로를 따라서 횡단하도록 캐리지에 장착된 적어도 하나의 액튜에이터, 및
적어도 1 자유도와는 별개이고 이와 구별되는 액튜에이터 자유도를 한정하는 모터를 가지는 봇 구동 섹션을 포함하는 봇 프레임을 포함하고,
타이어 결합 도구를 가지는 엔드 이펙터를 적어도 하나의 액튜에이터가 가지는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 제공하는 단계;
캐리지 구동 섹션 및 봇 구동 섹션에 통신 가능하게 연결된 컨트롤러를 사용하여, 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 적어도 하나의 액튜에이터의 동적 위치 선정을 실행하기 위해, 횡단 경로를 따라서 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 횡단시키는 단계; 및
컨트롤러의 제어 하에서, 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 사용하여 타이어의 교체를 실행하도록 타이어 결합 도구와 차량에 장착된 타이어의 결합 접촉을 실행하는 액튜에이터 자유도로 적어도 하나의 액튜에이터를 관절식으로 연결하는 단계를 포함한다.
위에서 언급한 설명은 본 개시 내용의 양태를 단지 예시하는 것임을 이해해야 한다. 다양한 대안 및 변경은 본 개시 내용의 양태로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 고안될 수 있다. 따라서, 본 개시 내용의 양태는 본 명세서에 첨부된 임의의 청구항의 범위 내에 있는 모든 이러한 대안, 변경 및 변형을 포함하도록 의도된다. 또한, 상이한 특징이 상이한 종속항 또는 독립항에서 언급된다는 단순한 사실은 이러한 특징의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않으며, 이러한 조합은 본 개시 내용의 특징의 범위 내에 있다.

Claims (28)

  1. 자율 트래버스 타이어 교체 봇으로서,
    캐리지 프레임,
    상기 캐리지 프레임을 지지하는 휠, 및
    상기 자율 트래버스 타이어 교체 봇이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어에 대해 횡단 경로를 따라서 캐리지의 자율 횡단을 실행하는 휠들 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터를 가지는 캐리지 구동 섹션을 가지는, 상기 캐리지;
    봇 프레임이 유닛으로서 상기 캐리지와 함께 횡단 경로를 따라서 횡단하도록 상기 캐리지에 장착된 적어도 하나의 액튜에이터, 및
    상기 적어도 1 자유도와는 별개이고 이와 구별되는 액튜에이터 자유도를 한정하는 모터를 가지는 봇 구동 섹션을 포함하는 상기 봇 프레임으로서,
    상기 적어도 하나의 액튜에이터는, 액튜에이터 자유도를 가지는 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절이 타이어 결합 도구와 차량에 장착된 타이어의 결합 접촉을 실행하도록 배치된 상기 타이어 결합 도구를 가지는 엔드 이펙터를 가지는, 상기 봇 프레임; 및
    타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 동적 위치 선정을 실행하는, 횡단 경로를 따르는 상기 자율 트래버스 타이어 교체 봇의 횡단을 실행하도록 상기 캐리지 구동 섹션 및 상기 봇 구동 섹션에 통신 가능하게 연결된 컨트롤러를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  2. 제1항에 있어서, 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 동적 위치 선정은 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절이 상기 타이어 결합 도구를 가변 위치에 있는 차량의 타이어에 결합하도록 배치되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캐리지는 트랙 가이드되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  4. 제1항에 있어서, 상기 캐리지는 상기 횡단 표면 또는 상기 플로어의 비결정적 표면 상에서 자율 가이드 및 비제한적 횡단을 위해 구성되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캐리지는 위치 선정 센서를 가지며, 상기 컨트롤러는:
    차량의 상기 가변 위치를 등록하거나,
    상기 가변 위치에 의해 한정된 차량에서의 타이어의 가변 위치를 등록하거나, 또는
    타이어에 배치된 라벨 또는 다른 마커의 위치를 등록하도록 구성되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  6. 제1항에 있어서, 액튜에이터 자유도를 가지는 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에 의해 한정되는 액튜에이터 관절 축은 상기 횡단 경로와 별개이고 이와 구별되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액튜에이터는 하나 이상의 액튜에이터를 포함하고, 하나 이상의 액튜에이터의 각각은 상이한 각각의 액튜에이터 관절 축, 및 차량에 장착된 타이어에서 작업하기 위해 배치된 상이한 각각의 엔드 이펙터를 가지는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 휠 또는 타이어 결합 도구는, 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 차량에 장착된 휠의 타이어와 결합되고, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에서의 타이어의 장착 및 휠로부터 타이어의 분리를 실행하는 타이어 장착/분리 도구인, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  9. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 상기 비전 시스템은:
    휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
    휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 타이어 정보를 식별하도록 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
    상기 컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
    휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
    식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 상기 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
    차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장된 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
    교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 상기 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  10. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  11. 제10항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  12. 제10항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  13. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  14. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠을 청소하도록 구성되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  15. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는, 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하고 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서, 타이어와 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  16. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 타이어의 타이어 비드를 안착시키기 전에 타이어에 타이어 밸랜싱 비드를 분배하도록 구성된 타이어 밸런싱 비드 분배기를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  17. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠이 차량의 적소에 장착된 상태에서 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  18. 제17항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 밸브 코어 설치 도구를 추가로 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  19. 제17항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 설치 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  20. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에 결합된 적어도 하나의 비전 시스템을 추가로 포함하고, 상기 비전 시스템은:
    휠 및 타이어 중 하나 이상의 위치 및 배향을 식별하는 것;
    타이어 정보를 식별하기 위해 휠에 장착된 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
    상기 컨트롤러에 의해 액세스 가능한 메모리로부터 차량에 대한 주문자 상표 부착 타이어 정보의 검색을 실행하기 위해 차량의 제조사 및 모델을 식별하는 것;
    손상 및 부식 중 하나 이상에 대해 휠을 검사하는 것;
    식별된 타이어 정보 및 주문자 상표 부착 타이어 정보 중 하나 이상에 기초하여 교체 또는 새 타이어가 정확한 크기인 것을 검증하도록 상기 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것;
    차량의 정보를 식별하는 것과 관련하여 데이터베이스 또는 메모리에 저장된 교통부 코드 또는 정보를 검증하기 위해 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것; 및
    교체 또는 새 타이어의 회전 방향을 검증하기 위해 상기 교체 또는 새 타이어의 타이어 측벽 정보를 판독하는 것 중 하나 이상을 하도록 구성되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  21. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠에 장착된 타이어를 수축시키는 타이어 수축 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  22. 제21항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 밸브 스템 캡 제거 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  23. 제21항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 밸브 코어 제거 도구를 추가로 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  24. 제21항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠로부터 타이어의 비드를 파괴하는 타이어 비드 파괴 도구를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  25. 제21항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 휠을 청소하도록 구성되는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  26. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는,
    상기 적어도 하나의 액튜에이터의 관절에서, 휠에 장착된 타이어를 팽창시키는 타이어 팽창 도구,
    밸브 코어 설치 도구, 및
    밸브 스템 캡 설치 도구 중 하나 이상을 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  27. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 타이어 및 휠이 작동 속도로 회전하는 상태에서 타이어 및 휠의 결합된 중량을 균등화하도록 구성된 타이어 밸런서를 포함하는, 자율 트래버스 타이어 교체 봇.
  28. 타이어를 자율적으로 교체하는 방법으로서,
    캐리지 프레임,
    상기 캐리지 프레임을 지지하는 휠, 및
    자율 트래버스 타이어 교체 봇이 놓이는 횡단 표면 또는 플로어에 대해 횡단 경로를 따라서 상기 캐리지의 자율 횡단을 실행하는 휠들 중 적어도 하나를 구동하는 적어도 1 자유도를 한정하는 적어도 하나의 모터를 가지는 캐리지 구동 섹션을 가지는, 상기 캐리지; 및
    봇 프레임이 유닛으로서 상기 캐리지와 함께 횡단 경로를 따라서 횡단하도록 상기 캐리지에 장착된 적어도 하나의 액튜에이터, 및
    상기 적어도 1 자유도와는 별개이고 이와 구별되는 액튜에이터 자유도를 한정하는 모터를 가지는 봇 구동 섹션을 포함하는 상기 봇 프레임을 포함하고,
    타이어 결합 도구를 가지는 엔드 이펙터를 상기 적어도 하나의 액튜에이터가 가지는, 상기 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 제공하는 단계;
    상기 캐리지 구동 섹션 및 상기 봇 구동 섹션에 통신 가능하게 연결된 컨트롤러를 사용하여, 타이어가 장착된 차량의 가변 위치에 대한 상기 적어도 하나의 액튜에이터의 동적 위치 선정을 실행하기 위해, 횡단 경로를 따라서 상기 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 횡단시키는 단계; 및
    상기 컨트롤러의 제어 하에서, 상기 자율 트래버스 타이어 교체 봇을 사용하여 타이어의 교체를 실행하도록 타이어 결합 도구와 차량에 장착된 타이어의 결합 접촉을 실행하는 액튜에이터 자유도로 상기 적어도 하나의 액튜에이터를 관절식으로 연결하는 단계를 포함하는, 방법.
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