KR20220101601A

KR20220101601A - 가변 연장 위치를 갖는 로봇용 견인 모듈

Info

Publication number: KR20220101601A
Application number: KR1020227006505A
Authority: KR
Inventors: 셀림 아킨; 셀라미 하이다르 이클리; 지아코모 시마렐리; 파울로 케사르 데베네스트; 미카엘 과리넬리; 지오르기오 발세치
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니; 하이봇 코포레이션
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-07-19
Also published as: WO2021034630A1; CN114761312A; JP2022545064A; EP4017790A1; US20220289323A1

Abstract

로봇 시스템(108)을 위한 견인 모듈(114, 240, 244, 660, 662, 664) 및 견인 모듈을 사용하는 로봇 시스템이 개시되어 있다. 견인 모듈은 외부 프레임(666, 668, 670, 810) 및 외부 프레임 내에 회전 가능하게 장착되는 회전 프레임(820)을 포함한다. 구동 시스템(802)은 회전 프레임에 작동 가능하게 결합되고 로봇을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)를 구동하도록 구성된다. 액추에이터(822)는 회전 프레임을 제어 가능하게 회전시키기 위해 회전 프레임에 작동 가능하게 연결된다. 회전 프레임의 회전 이동의 제1 부분 동안, 구동 시스템은 외부 프레임에 대한 플랫 모드 위치와 구동 시스템이 외부 프레임으로부터 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 클리어런스 모드 위치 사이에서 이동한다. 회전 프레임의 회전 이동의 제2 부분 동안, 구동 시스템은 로봇을 추진하기 위해 원하는 배향으로 위치될 수 있다.

Description

가변 연장 위치를 갖는 로봇용 견인 모듈

본 개시내용은 기계류의 검사를 하기 위한 로봇에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 기계의 하나 이상의 표면을 따라 다방향 이동을 하기 위한 로봇에 관한 것이다.

본 개시내용은, 발명의 명칭이 "IN-SITU GAP INSPECTION ROBOT SYSTEM AND METHOD"인 미국 특허 출원 제15/652,680호(GE 316383-1); 2017년 7월 18일자로 출원된, 발명의 명칭이 "MODULAR CRAWLER ROBOT FOR IN SITU GAP INSPECTION"인 미국 특허 출원 제15/652,730호(GE 316389-1); 2017년 7월 18일자로 출원된, 발명의 명칭이 "END REGION INSPECTION MODULE AND METHOD FOR IN SITU GAP INSPECTION ROBOT SYSTEM"인 미국 특허 출원 제15/652,771호(GE 316390-1); 2017년 7월 18일자로 출원된, 발명의 명칭이 "OMNIDIRECTIONAL TRACTION MODULE FOR A ROBOT"인 미국 특허 출원 제15/652,859호(GE 318889-1); 2017년 7월 18일자로 출원된, 발명의 명칭이 "ACTUATED SENSOR MODULE AND METHOD FOR IN SITU GAP INSPECTION ROBOTS"인 미국 특허 출원 제15/652,805호(GE 318890-1)와 관련되어 있다. 이들 관련 출원들 각각의 전체 내용은 이로써 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 개시내용은 또한, 2019년___월___일자로 동시에 출원된, 발명의 명칭이 "SENSOR INTERFACE MODULE WITH SCISSOR LIFT FOR PLURALITY OF SENSORS, AND VISUAL INSPECTION MODULE WITH DUAL VIEW PATHS FOR ROBOT"인 미국 특허 출원 제 __/___,___호 (GE 501824-1)와 관련이 있다.

발전기, 전기 모터, 또는 터보기계의 시각적 및/또는 전기적 검사는 주기적으로 수행되어야 한다. 예를 들어, 발전기는 고정자 웨지 밀착도(stator wedge tightness), 시각적 표면 이상, 코어 결함, 낮은 플럭스 등에 대한 분야에서 주기적으로 검사되고 테스트될 수 있다. 발전기/고정자 검사 및 테스트 절차는 임의의 검사 또는 테스트가 유닛 상에서 수행될 수 있기 전에 고정자의 완전한 분해 및 고정자로부터 발전기 회전자의 제거를 필요로 할 수 있다. 회전자의 분해 및 제거 비용, 이 공정에 걸리는 시간, 및 회전자 제거의 위험은 이러한 검사의 빈도에 영향을 미칠 수 있다.

발전기의 현장 검사는 폴, 트롤리, 스코프, 및 회전자 터닝 기술을 채용하여 수행되었다. 이러한 절차는 완전한, 시기적절한 또는 안전한 방식으로 검사 작업을 달성하지 못할 수 있다.

본 개시내용의 제1 태양은 로봇을 위한 견인 모듈을 제공하며, 견인 모듈은, 외부 프레임; 외부 프레임 내에 회전 가능하게 장착된 회전 프레임; 회전 프레임에 작동 가능하게 결합되고 로봇을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소를 구동하도록 구성된 구동 시스템; 및 회전 프레임을 제어 가능하게 회전시키기 위해 회전 프레임에 작동 가능하게 연결된 액추에이터로서, 회전 프레임의 회전 이동의 제1 부분 동안, 구동 시스템으로 하여금, 외부 프레임에 대한 제1 위치와 구동 시스템이 외부 프레임으로부터 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 위치 사이에서 이동하게 하고, 회전 프레임의 회전 이동의 제2 부분 동안, 로봇을 추진하기 위해 구동 시스템을 원하는 배향으로 위치시키는 상기 액추에이터를 포함한다.

본 개시내용의 제2 태양은 로봇 시스템을 제공하며, 로봇 시스템은, 몸체 프레임; 몸체 프레임에 부착된 적어도 하나의 견인 모듈 - 견인 모듈은, 외부 프레임; 외부 프레임 내에 회전 가능하게 장착된 회전 프레임; 회전 프레임에 작동 가능하게 결합되고 로봇을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소를 구동하도록 구성된 구동 시스템; 및 회전 프레임을 제어 가능하게 회전시키기 위해 회전 프레임에 작동 가능하게 연결된 액추에이터로서, 회전 프레임의 회전 이동의 제1 부분 동안, 구동 시스템으로 하여금, 외부 프레임에 대한 제1 위치와 구동 시스템이 외부 프레임으로부터 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 위치 사이에서 이동하게 하고, 회전 프레임의 회전 이동의 제2 부분 동안, 로봇을 추진하기 위해 구동 시스템을 원하는 배향으로 위치시키는 상기 액추에이터를 포함함 -; 및 몸체 프레임, 구동 시스템 및 액추에이터를 제어하는 제어 시스템을 포함한다.

본 개시내용의 제3 태양은 로봇을 위한 견인 모듈을 작동시키는 방법을 제공하며, 방법은, 견인 모듈을 제공하는 단계 - 견인 모듈은, 외부 프레임; 외부 프레임 내에 회전 가능하게 장착된 회전 프레임; 회전 프레임에 작동 가능하게 결합되고 로봇을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소를 구동하도록 구성된 구동 시스템; 및 회전 프레임을 제어 가능하게 회전시키기 위해 회전 프레임에 작동 가능하게 연결된 액추에이터를 포함함 -; 및 액추에이터로 회전 프레임을 회전시켜, 회전 프레임의 회전 이동의 제1 부분 동안, 구동 시스템이 외부 프레임에 대한 제1 위치와 구동 시스템이 외부 프레임으로부터 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 위치 사이에서 이동하게 하고, 회전 프레임의 회전 이동의 제2 부분 동안, 구동 시스템이 로봇을 추진하기 위해 원하는 배향으로 이동하게 하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 예시적인 태양은 본 명세서에 설명되는 문제 및/또는 논의되지 않은 다른 문제를 해결하도록 배열된다.

본 발명의 이들 및 다른 특징부는 본 발명의 다양한 실시예를 도시하는 첨부 도면과 함께 취해진 본 발명의 다양한 태양들의 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 현장 갭 검사를 위한 예시적인 시스템의 도면을 도시한다.
도 2는 기계 내로의 로봇 크롤러의 갭 삽입의 측면도를 도시한다.
도 3은 기계의 환형 갭 내에서 확장된 로봇 크롤러의 측면도를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 기계의 환형 갭 내에서 확장된 로봇 크롤러의 절결 사시도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 기계의 환형 갭 내에서 로봇 크롤러의 예시적인 검사 경로를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 로봇 크롤러의 그의 확장된 상태에서의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6의 로봇 크롤러의 그의 절첩된 상태에서의 평면도를 도시한다.
도 8은 도 6의 로봇 크롤러의 그의 절첩된 상태에서의 단부도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 다방향 견인 모듈의 사시도를 도시한다.
도 10은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 견인 조립체의 회전 프레임의 분해 사시도를 도시한다.
도 11은 회전 프레임이 없는 도 9의 견인 모듈의 외부 프레임의 사시도를 도시한다.
도 12는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 견인 모듈의 플랫 모드(flat mode)의 측면도를 도시한다.
도 13은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 견인 모듈의 클리어런스 모드(clearance mode)의 측면도를 도시한다.
도 14는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 플랫 모드에서의 견인 모듈의 회전 프레임의 확대 사시도를 도시한다.
도 15는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 견인 모듈의 클리어런스 모드의 사시도를 도시한다.
도 16은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 견인 모듈의 회전 프레임 및 외부 프레임의 단면도를 도시한다.
도 17은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 플랫 모드에서의 견인 모듈의 홈 및 고정 캠의 확대 사시도를 도시한다.
도 18은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 클리어런스 모드에서의 견인 모듈의 홈 및 고정 캠의 확대 사시도를 도시한다.
도 19는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 클리어런스 모드에 있고 원하는 배향에서의 구동 시스템을 갖는 견인 모듈의 홈 및 고정 캠의 확대 사시도를 도시한다.
도 20은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 잠재적인 회전 프레임 위치들의 오버레이를 갖는 견인 모듈의 평면도를 도시한다.
본 발명의 도면이 반드시 축척대로 그려진 것은 아님에 유의한다. 도면은 본 발명의 전형적인 태양만을 도시하도록 의도되고, 따라서 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 도면들 사이의 동일한 요소를 나타낸다.

하기의 설명에서는, 본 명세서의 일부를 형성하고, 본 교시 내용이 실시될 수 있는 특정 예시적인 실시예가 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 교시 내용을 실시하는 것을 가능하게 하기에 충분히 상세히 설명되어 있고, 다른 실시예가 이용될 수 있고 본 교시 내용의 범주로부터 벗어남이 없이 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 하기의 설명은 단지 예시적인 것이다.

더욱이, 몇몇 설명 용어가 본 명세서에서 규칙적으로 사용될 수 있고, 이 섹션의 시작 시 이들 용어를 정의하는 것이 도움이 될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 이러한 용어 및 이들의 정의는 하기와 같다. 중심축에 관련하여 상이한 원주 방향 위치들에 있는 부품들을 설명하는 것이 종종 요구된다. 용어 "반경방향"은 축, 예컨대 기계의 축에 수직인 이동 또는 위치를 지칭한다. 이와 같은 경우에, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축에 더 가깝게 존재하는 경우, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "반경방향 내향" 또는 "내측"에 있다고 본 명세서에서 언급될 것이다. 반면에, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축으로부터 더 멀리 존재하는 경우, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "반경방향 외향" 또는 "외측"에 있다고 본 명세서에서 언급될 수 있다. 용어 "축 방향"은 축, 예컨대 기계의 회전자 축에 평행한 이동 또는 위치를 지칭한다. 마지막으로, 용어 "원주 방향"은 축을 중심으로 하는 이동 또는 위치를 지칭한다. 이러한 용어들은 예를 들어 발전기, 전기 모터 또는 터보기계의 다양한 기계 구성의 중심축과 관련하여 적용될 수 있음을 이해할 것이다.

더욱이, 몇몇 설명 용어들이 이하에서 설명되는 바와 같이 본 명세서에서 규칙적으로 사용될 수 있다. 용어 "제1", "제2", 및 "제3"은 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 상호교환가능하게 사용될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 중요성을 나타내려는 의도는 아니다.

본 명세서에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 의도는 아니다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백히 달리 지시하지 않는 한 복수의 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징부, 완전체(integer), 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 완전체, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는 것을 추가로 이해할 것이다. "선택적인" 또는 "선택적으로"는 후속적으로 서술되는 사건 또는 상황이 발생하거나 발생하지 않을 수 있다는 것을, 그리고 설명이 사건이 발생하는 경우 및 그렇지 않은 경우를 포함한다는 것을 의미한다.

요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에" 있는, 그에 "맞물리는", 그로부터 "맞물림해제되는", 그에 "연결되는", 또는 그에 "결합되는" 것으로 언급되는 경우, 그것은 직접적으로 다른 요소 또는 층 상에 있을 수 있거나, 그에 맞물릴 수 있거나, 그에 연결될 수 있거나, 그에 결합될 수 있거나, 또는 개재되는 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 또는 층 "상에 직접" 있는, 그"에 직접 맞물리는", 그"에 직접 연결되는", 또는 그"에 직접 결합되는" 것으로 언급될 때, 개재되는 요소 또는 층이 존재하지 않을 수 있다. 요소들 사이의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 단어는 유사한 형태(예를 들어, "사이에" 대 "사이에 직접적으로", "인접한" 대 "직접 인접한", 등)로 해석되어야 한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다.

본 개시내용의 실시예는 로봇 시스템을 위한 견인 모듈 및 견인 모듈을 사용하는 로봇 시스템을 제공한다. 로봇은 로봇 크롤러와 같은 다양한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 발전기와 같은 기계 내에서 코어 철과 보유 링 사이의 환형 갭을 통해 삽입될 수 있는 로봇 크롤러를 채용한 로봇의 사용은 회전자 및 고정자 코어와 같은 기계 부품의 현장 검사를 가능하게 한다. 로봇 크롤러는 절첩된 위치에서 환형 갭 내로 삽입되고 공기 갭의 폭으로 확장될 수 있다. 하나 이상의 견인 모듈은 로봇 크롤러의 이동을 구동할 수 있다. 크롤러는 기술자에 의해 원격으로 제어될 수 있고, 로봇 크롤러가 선택된 위치로 구동됨에 따라 환형 갭 내에서 발전기 회전자 및 고정자 검사를 수행하기 위해 비디오 카메라 및 다른 검사 도구를 갖는다. 크롤러는 내비게이션 및 시각적 검사 둘 모두를 위해 비디오를 사용하여 환형 갭 내에서 기술자에 의해 조작될 수 있다. 견인 모듈은 외부 프레임 및 외부 프레임 내에 회전 가능하게 장착되는 회전 프레임을 포함할 수 있다. 구동 시스템은 회전 프레임에 작동 가능하게 결합되고 로봇을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소를 구동하도록 구성된다. 액추에이터는 회전 프레임을 제어 가능하게 회전시키기 위해 회전 프레임에 작동 가능하게 연결된다. 회전 프레임의 회전 이동의 제1 부분 동안, 구동 시스템이 외부 프레임에 대한 제1 (플랫 모드) 위치와 구동 시스템이 외부 프레임으로부터 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 (클리어런스 모드) 위치 사이에서 이동한다. 회전 프레임의 회전 이동의 제2 부분 동안, 구동 시스템이 로봇을 추진하기 위해 원하는 배향으로 위치될 수 있다. 회전 프레임 및 외부 프레임은 두 위치들 사이의 이동을 야기하는 상호작용 부재를 포함할 수 있다. 회전 프레임을 갖는 견인 모듈은 단일의 간단한 해결책으로 조향 및 구동 시스템의 리프팅 또는 연장을 조합한다. 견인 모듈은 시스템 수명을 증가시키면서 부품들의 수, 복잡성 및 비용을 감소시킨다. 덜 복잡한 메커니즘은 더 큰 견인 구동 구성요소와 같은 다른 부품을 위한 추가적인 공간을 제공하여, 불균일한 표면 상에서의 견인 및 장애물 취급을 개선시킨다.

도 1을 참조하면, 현장 갭 검사를 위한 예시적인 로봇 시스템(100)이 도시되어 있다. 로봇 시스템(100)은 로봇 크롤러(110)와 같은 로봇(108), 테더 릴(130), 및 제어 시스템(150)을 포함할 수 있다. 특정 유형의 로봇이 본 명세서에 설명될 것이지만, 본 개시내용의 교시는 검사 데이터를 수집하기 위한 프로브 또는 센서 전달을 위한 임의의 다양한 로봇에 적용 가능하다. 다른 유형의 로봇 조작기는 그것이 기하학적 구조에 부합하고 원하는 응용에 충분한 견인력/전력을 갖는 한 작동할 것이다. 로봇 크롤러(110)는 기계의 자율 또는 반-자율 검사를 수행하기 위해 기계 내의 환형 갭 내로 입구 갭을 통해 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로봇 크롤러(110)는, 그의 절첩된 또는 확장된 상태로 작동할 수 있고, 절첩된 상태에서 좁은 입구 갭을 통해 삽입될 수 있고 그것이 환형 갭의 서로 반대편인 표면들과 맞물리도록 더 넓은 갭 폭으로 확장될 수 있는 절첩 가능한 로봇일 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 도 1에서 그의 확장된 상태로 도시된다. 일단 환형 갭에 들어가면, 로봇 크롤러(110)는 환형 갭을 내비게이팅할 수 있고, 하나 이상의 센서 모듈을 사용하여 환형 갭 내에서의 그의 이동 동안 또는 다양한 원하는 크롤러 위치에서 다양한 검사 테스트를 수행할 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 축 방향으로의 전진 및 후진 이동(forward and reverse movement) 및 원주 방향으로의 양방향 측방향 이동을 포함하는 다방향 이동이 가능하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(110)는 축 방향 및 원주 방향에 더하여, 축 방향과 원주 방향 사이의 임의의 배향으로의 양방향 이동을 포함하는 전방향(omnidirectional) 이동을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 로봇 크롤러(110)는 360도 원호에서 임의의 방향으로 이동하도록 구성될 수 있고, 축 방향과 원주 방향 사이의 그리고 이들로부터 경사진 복수의 방향을 포함하여, 그의 이동 방향을 360도 원호에서 임의의 배향으로 자유롭게 변경하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(110)는, 로봇 크롤러(110)에 연결되고 작동 중에 기계로부터 밖으로 연장되는 테더(132)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 테더(132)는 로봇 크롤러(110)가 그 자체의 전력 하에서 환형 갭 밖으로 내비게이팅할 수 없는 경우에 로봇 크롤러(110)의 회수를 가능하게 하기 위해 로봇 크롤러(110)에 연결된 케이블일 수 있다. 일부 실시예에서, 테더(132)는 테스트 시스템 또는 로봇 작동을 지원하기 위해 로봇 크롤러(110)로부터 유선 통신 채널 및/또는 원격 전원 및/또는 공압 또는 유압 라인에 대한 물리적 연결을 제공할 수 있다. 테더 릴(130)은 환형 갭 내에서 로봇 크롤러(110)의 작동 동안 테더(132) 상의 장력 및/또는 슬랙(slack)을 조정하도록 자동화되어, 사용자가 테더의 위치를 수동으로 관리하지 않고서 로봇 크롤러(110)가 다양한 내비게이션 경로를 내비게이팅하고 검사 루틴을 수행할 수 있게 할 수 있다. 제어 시스템(150)은 로봇 크롤러(110)와 통신할 수 있어, 로봇 크롤러(110)에 제어 신호를 제공하고 로봇 크롤러(110)로부터의 센서, 내비게이션, 및/또는 다른 작동 데이터를 수신할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(150)은 테더(132)에 직접 또는 테더 릴(130)을 통해 전기적으로 연결될 수 있고, 전기적 연결은 전력 채널 및 통신 채널 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 제어 시스템(150)은 기계의 환형 갭 내에서의 검사 전개 동안 로봇 크롤러(110)를 모니터링, 평가, 보완 및/또는 제어하기 위해 사용자를 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 로봇 크롤러(110)는 제거 가능한 및/또는 교환 가능한 모듈들로 형성된 모듈식 로봇이며, 모듈들 중 하나 이상은 상이한 검사 작업을 위해 재구성될 수 있고 개별 모듈들의 효율적인 유지, 교체 및/또는 업그레이드를 가능하게 할 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 발전기, 전기 모터, 또는 터보기계에서 환형 갭을 내비게이팅하기 위해 확장가능 몸체(112)와 같은 몸체 프레임을 포함할 수 있다. 확장가능 몸체(112)는 다양한 모듈들을 서로에 대해 수용하고, 위치시키고 연결시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 확장가능 몸체(112)는 복수의 견인 모듈(114, 116, 118)을 수용한다. 예를 들어, 로봇 크롤러(110)는 3개의 견인 모듈(114, 116, 118), 즉 전방 견인 모듈(114), 중간 견인 모듈(116), 및 후방 견인 모듈(118)을 포함할 수 있으며, 여기서 전방 견인 모듈(114) 및 후방 견인 모듈(118)은 환형 갭 내의 제1 표면과 맞물리도록 구성되고 중간 견인 모듈(116)은 환형 갭 내의 반대편 제2 표면과 맞물리도록 구성된다. 견인 모듈(114, 116, 118)은 환형 갭 내에서의 축 방향 및 원주 방향 이동을 제한 없이 포함하여, 로봇 크롤러(110)를 다수의 방향으로 이동시킬 수 있는 다방향 견인 모듈일 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 내비게이션 및/또는 시각적 검사를 위한 시각적 센서와 같은 복수의 센서 모듈(120, 122)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(120, 122)은 몸체 프레임 상의 센서 인터페이스를 통해 중간 견인 모듈(116)의 전방 측부 및 후방 측부에 부착될 수 있고, 전방 및 후방 대면 내비게이션 카메라들뿐만 아니라, 환형 갭의 인접한 표면을 검사하기 위한 하나 이상의 상향 대면 카메라를 제공할 수 있다. 대안적으로, 센서 모듈(120, 122)은 전방 견인 모듈(114) 및/또는 후방 견인 모듈(118)에 결합될 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 또한, 대체적으로 호환 가능한 단부 커넥터(134) 및 패스너(136, 138)와 함께, 테더(132)를 분리 가능하게 수용하기 위한 하나 이상의 테더 커넥터(124, 126)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 테더 릴(130)은 로봇 크롤러(110)의 작동 중에 필요에 따라 장력을 조절하기 위해 테더(132)를 수용하고, 풀고, 감을 수 있는 자동화된 테더 릴이다. 예를 들어, 테더 릴(130)은 서보 모터(142) 및 장력 관리 로직(144)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 토크/전류 제어 모드에서 작동하는 서보 모터(142)는 테더(132)가 테더 릴(130)로 진입할 때 테더(132) 상의 장력의 변화를 검출할 수 있고, 장력 관리 로직(144)은 폐쇄 루프 제어 하에서 테더(132)를 감거나 풀기 위해 서보 모터(142)를 사용하여 허용 가능한 장력 범위를 유지하기 위한 알고리즘을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 테더(132)는 테더 릴(130)에 대한 고정된 연결부(146)를 가질 수 있고, 별도의 와이어(148)가 제어 시스템(150)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 와이어(148)는 로봇 크롤러(110)를 테더링하기를 원하는 기계적 특성을 제공하지 않으면서 통신 및/또는 전력 채널을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 테더 릴(130)은 제어 시스템(150)으로부터 테더 릴(130)에 대한 제어 신호를 수신하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(150)은 장력 제어 또는 모터 파라미터를 조절하고/하거나 테더 릴(130)의 작동을 수동으로 중단(override)시키는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(110)는 테더 없이 작동하고/하거나, 그 자체의 전력(예를 들어, 배터리)을 운반하고/하거나 제어 시스템(150)과의 무선 통신을 사용할 수 있다.

일부 실시예에서, 제어 시스템(150)은 컴퓨팅 시스템(152)을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(152)은 로봇 크롤러(110)를 작동시키기 위한 복수의 프로그램 제어부 및 사용자 인터페이스(들)를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(152)은 개인용 컴퓨터, 워크 스테이션, 모바일 디바이스, 또는 (범용 컴퓨팅 컴포넌트 및 운영 체제를 사용하는) 산업용 제어 시스템 내의 임베디드 시스템과 같은 범용 컴퓨팅 디바이스이다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(152)은 로봇 시스템(100)의 작동을 제어하는 작업을 위한 특수 데이터 처리 시스템일 수 있다. 컴퓨팅 시스템(152)은 버스에 의해 상호연결된 적어도 하나의 메모리(154), 프로세서(156), 및 입력/출력(I/O) 인터페이스(158)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(152)은 로봇 크롤러(110), 테더 릴(130), 및 네트워크 리소스와 같은 연결형 시스템을 포함하는, 외부 I/O 디바이스/리소스 및/또는 저장 시스템과의 통신을 포함할 수 있다. 대체적으로, 프로세서(156)는 메모리(154) 및/또는 저장 시스템 내에 저장된 검사 제어 모듈(160)과 같은 컴퓨터 프로그램 코드를 실행한다. 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하는 동안, 프로세서(156)는 메모리(154), 저장 시스템, 및 I/O 디바이스로/로부터 (I/O 인터페이스(158)를 통해) 데이터를 판독 및/또는 기록할 수 있다. 버스는 컴퓨팅 시스템(152) 내의 구성요소들 각각 사이에 통신 링크를 제공한다. I/O 디바이스는 사용자가 컴퓨팅 시스템(152)과 상호작용할 수 있게 하는 임의의 디바이스(예를 들어, 키보드, 포인팅 디바이스, 디스플레이 등)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(152)은 단지 하드웨어와 소프트웨어의 다양한 가능한 조합들을 대표한다. 예를 들어, 프로세서는 단일 처리 유닛을 포함할 수 있거나, 또는 예컨대 클라이언트 및 서버 상의 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 처리 유닛에 걸쳐 분산될 수 있다. 유사하게, 메모리 및/또는 저장 시스템은 하나 이상의 물리적 위치들에 상주할 수 있다. 메모리 및/또는 저장 시스템은 자기 매체, 광학 매체, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM) 등을 포함하는 다양한 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(152)은 유선(시리얼, USB, 이더넷 등) 또는 무선(802.11, 블루투스 등) 연결을 통해 로봇 크롤러(110)와 통신하고 로봇 시스템(100)을 위한 응용 소프트웨어를 실행하는 랩톱 컴퓨터이다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(152)의 기능들 중 일부 또는 전부는 하나 이상의 사용자 인터페이스들 및/또는 원격 데이터 저장소에 대한 무선 통신과 함께 또는 무선 통신 없이, 온보드 제어 모듈과 같은 통합 컴퓨팅 시스템을 사용하는 온보드 로봇 크롤러(110)일 수 있다.

일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(152)은 로봇 크롤러(110)를 제어하기 위한 하나 이상의 응용 프로그램, 데이터 소스, 및/또는 기능 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(152)은, 로봇 크롤러(110)에 제어 신호를 제공하고 로봇 크롤러(110)로부터 데이터를 수신하기 위해 데이터 소스(162, 164, 166, 168)와 함께 동작하는 검사 제어 모듈(160)을 포함할 수 있다. 검사 제어 모듈(160)은 시각적 디스플레이 모듈(170)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 로봇 크롤러(110) 상의 카메라들에 의해 수집된 시각적 데이터는 하나 이상의 비디오 피드를 위한 그래픽 사용자 인터페이스와 같은 시각적 디스플레이 모듈(170)에 의해 디스플레이될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(110)로부터의 시각적 데이터는 다른 사용자들 또는 시스템들에 의한 사용을 포함하여, 시각적 디스플레이 모듈(170)에 의해 사용하기 위한 시각적 데이터 소스(164) 및/또는 나중에 사용하기 위한 시각적 데이터의 선택적, 일시적 및/또는 아카이벌 기억장치(archival storage) 내에 저장될 수 있다. 데이터 디스플레이 모듈(172)은 처리된 시각적 데이터 및 생성된 계산 또는 분석을 포함하는 다른 테스트 데이터의 시각적 디스플레이를 포함한 디스플레이를 제공할 수 있다. 예를 들어, 데이터 디스플레이 모듈(172)은 로봇 크롤러(110)로부터의 센서 및 내비게이션 데이터를 사용하여 하나 이상의 테스트 프로토콜로부터의 테스트 결과를 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(110)로부터의 테스트 데이터는 다른 사용자들 또는 시스템들에 의한 사용을 포함하여, 데이터 디스플레이 모듈(172)에 의해 사용하기 위한 시각적 데이터 소스(166) 및/또는 나중에 사용하기 위한 테스트 데이터의 선택적, 일시적 및/또는 아카이벌 기억장치 내에 저장될 수 있다. 데이터 디스플레이 모듈(172)은 로봇 크롤러(110)에 의해 수집되는 바와 같은 테스트 데이터의 실시간 디스플레이 및/또는 테스트 데이터 소스(166)로부터 테스트 데이터를 보고, 집계하고, 분석하고, 시각화하고, 선택하고/하거나 보고하기 위한 하나 이상의 기능들을 포함할 수 있다. 자율 내비게이션 모듈(174)은 기계의 환형 갭 내에서 로봇 크롤러(110)의 내비게이션을 위한 프로토콜 또는 일련의 커맨드를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 자율 내비게이션 모듈(174)은 사용자가 검사 경로 데이터 소스(162) 내에 저장된 복수의 검사 경로로부터 검사 경로를 선택할 수 있게 한다. 예를 들어, 검사 경로는, 로봇 크롤러(110)가 환형 갭 내의 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 검사 작업을 완료하기 위해 환형 갭 내에서 따라가야 하는 물리적 경로로서 한정될 수 있다. 검사 경로는 축 방향 및 원주 방향 거리를 한정하는 하나 이상의 기계의 파라미터 또는 물리적 개략도에 기초할 수 있다. 검사 경로들은 또한, 내비게이션(예컨대, 회피되어야 할 표면 특징부들)하기 위한 또는 테스트(예컨대, 특정 테스트를 수행하기 위한 위치들 또는 대응하는 크롤러 위치들)하기 위한 특정 관심 특징부들과 관련된 파라미터들 및 위치들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 검사 경로들은 크롤러 커맨드들의 시퀀스의 관점에서 저장되고 한정될 수 있다. 자율 내비게이션 모듈(174)은 자율 작동이 개시되면, 사용자 개입 없이 크롤러 커맨드들의 시퀀스를 수신 및 실행하는 로봇 크롤러(110)에 의한 자율 내비게이션을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 자율 내비게이션 모듈(174)은 일단 개시되면 사용자 개입이 필요하지 않은 완전 자율 검사 루틴을 가질 수 있거나, 잠재적으로 내비게이션, 시각적, 또는 테스트 데이터 피드백에 기초하여, 사용자에 의해 원하는 시퀀스에서 개시되는 특정 이동 패턴, 위치 변경 또는 테스트 프로토콜과 같은 복수의 검사 서브루틴을 포함할 수 있다. 수동 내비게이션 모듈(176)은 로봇 크롤러(110)를 조종하거나 달리 제어하는 능력을 사용자에게 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 수동 내비게이션 모듈(176)은 자동화된 제어를 개시하기 위한 초기 위치를 확립하도록 제공될 수 있고/있거나, 사용자가 문제들, 예외들, 또는 특정 테스트 프로토콜들(예컨대, 추가 데이터 수집을 요구하는 초기 테스트 결과)에 응답하여 자동화된 제어를 중단하도록 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(150)은 내비게이션을 위해, 센서를 배치하기 위해, 그리고 다양한 테스트 프로토콜을 수행하기 위해, 조이스틱 및 다른 촉각적 제어부와 같이, 로봇 크롤러(110)를 수동으로 제어하기 위한 하나 이상의 사용자 I/O 인터페이스를 포함할 수 있다. 검사 모듈(178)은 하나 이상의 센서 모듈을 사용하여 다양한 검사 프로토콜을 위한 복수의 루틴을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 센서 프로토콜은 검사 모듈(178)에 의해 사용하기 위해 센서 프로토콜 데이터 소스(168) 내에 저장된다. 예를 들어, 시각적 검사 프로토콜은 캡처된 시각적 데이터를 기계에 의한 위치 정보에 맵핑할 수 있도록 한정된 내비게이션 경로를 따라 로봇 크롤러(110) 상의 하나 이상의 센서 모듈(120, 122)로부터 시각적 데이터를 활성화 및 캡처하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다양한 페이싱(facing) 및/또는 위치설정가능한 카메라를 갖는 복수의 카메라가 하나 이상의 센서 모듈(120, 122)에 존재할 수 있고, 시각적 검사 모듈은 로봇 크롤러(110) 및 그의 다양한 카메라의 선택적 활성화 및 위치설정을 포함할 수 있다. 검사 모듈(178)에 의해 실행되는 검사 프로토콜은 내비게이션 요소들(내비게이션 경로, 자율 위치설정, 및/또는 수동 위치설정) 및 센서 프로토콜들(위치 요건들, 배치, 활성화, 타이밍/샘플링, 파라미터들 등)의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 검사 모듈(178)은 시각적 데이터 소스(164) 및 테스트 데이터 소스(166) 내의 시각적 데이터 및 테스트 데이터의 저장 및/또는 시각적 디스플레이 모듈(170)에 의한 시각적 데이터 및 데이터 디스플레이 모듈(172)에 의한 테스트 데이터의 디스플레이를 한정할 수 있다. 크롤러 구성 모듈(180)은 로봇 크롤러(110)의 임의의 주어진 구성에 대한 모듈들 및 관련 능력들 및 프로토콜들의 구성에 관한 데이터를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 크롤러 구성 모듈(180)은 사용자가 주어진 테스트 배치에 이용 가능한 리소스들을 사용하여 검사 프로토콜들을 매칭시키는 것을 돕기 위해 기계 사양들 및 센서 프로토콜들에 크롤러 구성들을 맵핑할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈들의 주어진 구성은 로봇 크롤러(110)의 테스트 능력들을 한정할 수 있고, 이들 센서 모듈들을 활용하기 위한 특정 검사 프로토콜들을 추천할 수 있다. 일부 실시예에서, 크롤러 구성 모듈(180)은 센서 모듈 및 관련 능력들의 라이브러리를 포함할 수 있고, 원하는 검사 프로토콜에 대한 로봇 크롤러(110)의 사용자 재구성을 지원할 수 있다. 크롤러 구성 모듈(180)은 또한, 로봇 크롤러(110)를 제어하는 데 사용될 수 있는 크롤러 커맨드들(184)의 세트를 한정할 수 있다. 크롤러 코디네이션 모듈(182)은 하나 초과의 로봇 크롤러(110)를 동시에 제어하도록 검사 제어 모듈(160)을 인에이블할 수 있다. 일부 실시예에서, 크롤러 코디네이션 모듈(182)은 복수의 로봇 크롤러에 의해 제어 신호들 및 데이터 신호들을 위한 복수의 통신 채널을 유지할 수 있다. 예를 들어, 크롤러 코디네이션(182)은 복수의 로봇 크롤러의 병렬 관리를 위해 시각적 디스플레이 모듈(170), 데이터 디스플레이 모듈(172), 자율 내비게이션 모듈(174), 수동 내비게이션 모듈(176), 검사 모듈(178), 및 크롤러 구성 모듈(180)의 복수의 인스턴스를 관리할 수 있다. 일부 실시예에서, 크롤러 코디네이션 모듈(182)은 환형 갭 내의 충돌 또는 다른 간섭을 방지하기 위해 현재 크롤러 위치들, 내비게이션 경로들, 및 다양한 이동들 및 센서 프로토콜들의 타이밍을 추적하기 위한 간섭 보호를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 시각적 디스플레이 모듈(170), 데이터 디스플레이 모듈(172), 자율 내비게이션 모듈(174), 수동 내비게이션 모듈(176), 및 검사 모듈(178)은 그들의 기능의 일부 태양을 완료하기 위해 하나 이상의 크롤러 커맨드(184)를 로봇 크롤러(110)에 발행하도록 구성될 수 있다. 이어서, 크롤러 커맨드(184)는 제어 시스템(150)으로부터 로봇 크롤러(110)로의 메시지 또는 제어 신호로 변환될 수 있다. 일부 실시예에서, 크롤러 구성 모듈(180)은 로봇 크롤러(110)의 구성에 기초하여 다른 모듈들에 이용 가능한 크롤러 커맨드들의 세트를 한정할 수 있다. 크롤러 커맨드들(184)의 예시적인 세트가 제공되지만, 로봇 크롤러(110) 및 견인 모듈들, 센서 모듈들, 및 가능한 몸체 프레임 기구(mechanics)들의 다양한 구성들을 제어하는 데 사용될 수 있는 가능한 크롤러 커맨드들을 배제하지도 총망라하지도 않는 것으로 이해해야 할 것이다. 로봇 크롤러(110)는, 예컨대 몸체 위치를 구동하는 하나 이상의 모터에 대한 제어 신호와 같은 확장/수축 커맨드들(186)을 수신하여, 절첩된 상태와 하나 이상의 확장된 상태 사이에서 확장가능 몸체(112)를 확장하거나 수축시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 확장 또는 수축은 견인 모듈들이 (절첩된 상태의 경우) 평면 위치에 있거나 (확장된 상태의 경우) 환형 갭 내에서 서로 반대편인 표면들과 접촉하였을 때 로봇 크롤러(110) 내의 센서들로부터의 피드백에 기초할 수 있다. 다른 실시예에서, 확장 또는 수축은 시간(예컨대, 확장 또는 수축의 x 초 동안 모터를 활성화함) 또는 거리(예컨대, 크롤러 폭을 y 센티미터로 설정함)에 기초할 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 이동 커맨드들(188)을 수신하여, 그의 견인 모듈들을 (다방향 견인 모듈들의 경우에 견인 모듈들의 현재 정렬에 기초하여) 전진 또는 후진으로 구동할 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 방향 변경 커맨드(190)를 수신하여 그의 견인 모듈 및 이동 방향을 재배향시킬 수 있다. 예를 들어, 방향 변경 커맨드(190)는 다방향 견인 모듈이 90도 회전하여, 축 방향 배향 및 이동 방향으로부터 원주 방향 배향 및 이동 방향으로 변경하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 방향 변경 커맨드(190)는 90도 초과 또는 그 미만의 배향 변경을 포함할 수 있고, 견인 모듈의 배향을 확인하고 제어 시스템(150)으로 배향을 다시 통신하기 위한 피드백 신호를 포함할 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 견인 모드 커맨드(192)를 수신하여, 상이한 견인 모드에 대한 견인 모듈의 구성의 변경을 구동할 수 있다. 예를 들어, 견인 모듈은 로봇 삽입 및/또는 낮은 프로파일과 매끄러운 표면 이동을 위한 플랫 모드, 및 로봇 크롤러(110)의 몸체와 그것이 장애물 또는 불균일한 표면을 따라 이동하고/하거나 그를 횡단하는 표면들 사이에 클리어런스를 제공하기 위한 클리어런스 모드를 포함할 수 있다. 견인 모드 커맨드(192)는 플랫 모드로부터 클리어런스 모드로 또는 클리어런스 모드로부터 플랫 모드로 하나 이상의 견인 모듈들(114, 116, 118)을 변경하기 위한 제어 신호를 포함할 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 배치 및/또는 위치설정 특징부를 포함하는 센서 모듈을 위한 센서 위치설정 커맨드(194)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 일부 센서 모듈은 데이터 수집 전에, 그 동안 또는 그 후에 센서 모듈의 하나 이상의 요소를 연장시키거나, 상승시키거나, 하강시키거나, 회전시키거나 달리 위치시키기 위한 전기기계적 특징부를 포함할 수 있다. 센서 위치설정 커맨드(194)는, 데이터 수집을 위해 센서를 위치시키도록 또는 데이터 수집 동안 크롤러 위치를 변경하는 것과 무관하게 센서를 (예컨대 회전에 의해) 이동시키기 위해, 로봇 크롤러(110)로부터 센서를 연장하거나 달리 재위치시키기 위한 모터를 활성화하기 위한 제어 신호를 포함할 수 있다. 로봇 크롤러(110)는 센서 모듈을 통한 데이터 수집을 그러한 센서 모듈에 존재하는 임의의 양식을 사용하여 개시하기 위해 데이터 획득 커맨드(196)를 수신할 수 있다. 데이터 획득 커맨드(196)는 시각적 센서의 카메라(들)로부터의 비디오 피드와 같은 연속 데이터 수집 모드에 대한 시작 또는 정지 신호, 또는 기계적 웨지 밀착도 테스트와 같은 더 별개의 센서 테스트를 위한 특정 테스트 시퀀스를 제공할 수 있다. 일부 로봇 크롤러 및 제어 시스템은 다수의 커맨드를 병렬로, 중첩 시퀀스로서, 또는 직렬 커맨드 시리즈로서 통신하고 관리할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 크롤러 코디네이션 모듈(182)은 제어 시스템(150)을 인에이블하여, 병렬로 다수의 로봇 크롤러들로 커맨드들을 발행하고 그로부터 데이터를 획득할 수 있다.

도 2를 참조하면, 현장 갭 검사 시스템(200)이 기계 내에 삽입되는 도 1의 로봇 크롤러(110)와 같은 로봇 크롤러(210)와 함께 도시되어 있다. 기계는 입구 갭(222)을 통해 접근가능한 환형 갭(220), 및 더 구체적으로는 발전기, 전기 모터, 또는 터보기계의 다양한 기계 구성을 포함하는 임의의 기계일 수 있다. 예를 들어, 발전기는 코어 철과 보유 링 사이의 환형 갭을 통한 삽입을 허용할 수 있으며, 이는 회전자 및 고정자 코어의 현장 검사를 허용한다. 환형 갭(220)은, 대체적으로 상보적인 곡률을 갖는 상태로, 원통형 중심 부재(226)와 주변 원통형 부재(224) 사이에 한정될 수 있다. 일부 실시예에서, 환형 갭(220)은 고정자의 내경과 회전자의 외경 사이에 대체적으로 한정된 공기 갭일 수 있다. 환형 갭(220)은 원통형 중심 부재(226)의 제1 단부로부터 제2 단부까지의 축 방향 길이 및 원통형 중심 부재(226)의 원주의 방향으로 측정된 원주를 갖는다. 환형 갭(220)은 원통형 중심 부재(226)의 외부 표면(236)으로부터 주변 원통형 부재(224)의 가장 가까운 반대편 표면(내부 표면(234))까지 측정된 환형 갭 폭(228)을 갖는다. 환형 갭 폭(228)은 원주 방향으로 및/또는 축 방향으로 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 입구 갭(222)은 원통형 중심 부재(226)의 단부에서의 공기 갭일 수 있고 환형 갭 폭(228)과 동일한 입구 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 입구 갭(222)은, 입구 갭(222)을 추가로 제한하고 환형 갭 폭(228)보다 작은 입구 갭 폭(232)을 한정하는, 보유 부재(230)와 같은 추가적인 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉각 공기 흐름을 지향시키는 데 사용되는 입구 배플과 같은 추가적인 특징부 또는 장애물은 환형 갭 폭(228)을 감소시킬 수 있다.

도 2에서, 로봇 크롤러(210)는 절첩된 상태에 있으며, 여기서 그의 견인 모듈들은 단일 평면으로 정렬된다. 로봇 크롤러(210)는 삽입 전에 입구 갭(222) 외측에 그리고 삽입 후에 환형 갭(220) 내측에 있는 것으로 도시된다. 로봇 크롤러(210)는 절첩된 크롤러 폭(212)을 한정할 수 있다. 절첩된 크롤러 폭(212)은 입구 갭 폭(232) 및 환형 갭 폭(228) 둘 모두보다 작을 수 있다. 그의 절첩된 상태에서, 로봇 크롤러(210)는 환형 갭(220) 내측에서 원통형 중심 부재(226)의 외부 표면(236)에만 맞물린다.

도 3 및 도 4는 환형 갭(220) 내의 확장된 상태에 있는 로봇 크롤러(210)의 2개의 도면을 도시한다. 로봇 크롤러(210)가 그의 확장된 상태에 있을 때, 이는 서로 반대편인 표면들(234, 236)과 맞물릴 수 있다. 확장된 상태에서, 로봇 크롤러(210)는 확장된 크롤러 폭(214)을 한정할 수 있다. 확장된 크롤러 폭(214)은 절첩된 크롤러 폭(212) 및 입구 갭 폭(232)보다 클 수 있고, 서로 반대편인 표면들(234, 236)과의 표면 접촉이 유지될 수 있도록 환형 갭 폭(228)과 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(210)는 확장가능 몸체(246) 내에 장착된 복수의 견인 모듈(240, 242, 244)을 포함한다. 견인 모듈들(240, 244)은 원통형 중심 부재(226)의 외부 표면(236)에만 맞물릴 수 있고, 견인 모듈(242)은 주변 원통형 중심 부재(226)의 내부 표면(234)에만 맞물릴 수 있다. 일부 실시예에서, 견인 모듈들(240, 242, 244)의 구성은 역전될 수 있고, 견인 모듈들(240, 244)은 주변 원통형 중심 부재(226)의 내부 표면(234)에만 맞물릴 수 있고, 견인 모듈(242)은 원통형 중심 부재(226)의 외부 표면(236)에만 맞물릴 수 있다. 견인 모듈들(240, 242, 244)은 서로 반대편인 표면들(234, 236)과의 이동 표면 접촉에 기초하여 환형 갭(220)을 통해 로봇 크롤러(210)를 이동시키기 위해, 휠(들) 또는 볼(들)(예컨대, 도 1, 도 4, 도 6, 도 7 참조)과 유사한 롤러(들); 또는 벨트(들) 또는 트랙(들)(예컨대, 도 9 참조)과 같은 하나 이상의 견인 구동 구성요소를 포함할 수 있다. 견인 모듈들(240, 242, 244)은 로봇 크롤러(210)를 환형 갭(220)을 통해 원하는 내비게이션 경로 상에서 이동시킬 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 로봇 크롤러(510)의 다른 실시예는 환형 갭(520)을 검사하기 위한 예시적인 내비게이션 경로를 보여주는 라인들(530, 532)을 갖는 환형 갭(520) 내에 있는 것으로 도시되어 있다. 로봇 크롤러(510)는 기계(502)의 입구 단부 부분(524)에 인접한 입구 갭(522)의 바로 내측의 시작 크롤러 위치에서 확장된 상태로 도시된다. 라인(530)을 따라, 로봇 크롤러(510)는 입구 단부 부분(524)으로부터 폐쇄된 단부 부분(528)까지 환형 갭(520)의 갭 길이(526)를 따라 전진 축 방향으로 이동한다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(510)는 환형 갭(520)의 내비게이팅가능한 갭 길이(526)의 단부를 나타내는 단차부(step) 또는 다른 장애물에 도달할 수 있다. 예를 들어, 폐쇄된 단부 부분(528)은 보유 링 또는 다른 특징부에 의해 생성된 단차부를 포함할 수 있고, 기계의 봉입된 단부 영역 내로의 다른 공기 갭을 포함할 수 있다. 로봇 크롤러(510)는 그의 이동 방향을 축 방향으로부터 원주 방향으로 변경할 수 있게 하는 다방향 견인 모듈들을 포함할 수 있다. 라인(530)은 환형 갭(520)의 원주를 따라 다수의 원주 방향 단차부를 보여준다. 원주 방향 단차부의 길이는, 센서 범위/면적(또는 시각적 센서를 위한 시야), 테스트 위치, 원하는 테스트 커버리지 또는 샘플링, 및/또는 로봇 크롤러(510) 상의 센서 모듈을 사용하여 원하는 테스트 프로토콜을 지원하기 위해 내비게이션 경로에 포함될 특정 기계 특징부와 관련된 다양한 인자에 의존할 수 있다. 새로운 원주 방향 위치가 달성된 후, 라인(530)은 갭 길이(526)를 따르는 후진 축 방향으로의 복귀 경로를 보여준다. 로봇 크롤러(510)는 그의 이동 방향을 축 방향 배향으로 다시 재배향시키고, 환형 갭(520)의 길이 아래로 반대 방향으로 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(510)는, 입구 갭(522)과 연관되고 환형 갭(520)의 내비게이팅가능한 갭 길이(526)의 단부를 나타내는 단차부 또는 다른 장애물에 도달할 수 있다. 로봇 크롤러(510)는 원주 방향 이동을 위해 그의 이동 방향을 다시 재배향시키고 다른 원주 방향 단차부를 형성할 수 있다. 로봇 크롤러(510)는 선택된 센서 모듈 및 검사 프로토콜로 검사될 환형 갭(520)의 영역에 대해 원주를 따라 다양한 원주 방향 위치들에서 이러한 축 방향 패스(pass)들을 통해 단차부 형성을 계속할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(510)는 환형 갭(520)의 표면의 완전한 시각적 검사를 제공하기 위해 환형 갭(520)의 전체 원주 주위에서 시각적 검사에 대한 중첩 커버리지를 제공하는 원주 방향 위치에서 갭 길이를 횡단할 수 있다. 라인(532)을 따르는 것은 대안적인 검사 경로를 보여주고, 복수의 검사 경로가 다방향 및 전방향 이동에 의해 인에이블될 수 있음을 입증하기 위해 제공된다. 라인(532)은 축 방향 이동, 원주 방향 이동, 및 축 방향과 원주 방향 사이에서 중간 배향들을 따르는 이동을 포함하는 검사 경로를 따라 로봇 크롤러(510)를 취한다. 보다 복잡하고 덜 반복적인 검사 경로들이 특정 영역 또는 특징부의 검사를 위해 사용될 뿐만 아니라, 알려진 장애물 주위를 내비게이팅하는 데 사용될 수 있다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 로봇 크롤러(600)의 추가 실시예가 여러 개의 도면으로 도시되어 있고 도 6의 확장된 상태 및 도 7 및 도 8에서의 절첩된 상태를 포함한다. 일부 실시예에서, 로봇 크롤러(600)는 제거 가능한 모듈들을 수용하기 위한 복수의 프레임(612, 614, 616)을 포함하는 확장가능 몸체(610)를 갖는 모듈식 로봇이다. 제거 가능한 모듈들은, 휠들 또는 볼들과 같은 롤러들; 또는 트랙들 또는 벨트들; 또는 갭 내의 표면들을 따라 로봇 크롤러(600)를 이동시키기 위한 다른 이동수단(locomotion) 형태와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 하나 이상의 견인 구동 구성요소들(678, 680, 682)을 제공하는 견인 모듈들(660, 662, 664)을 포함할 수 있다. 로봇 크롤러(600)는 또한, 로봇 크롤러(600)와 센서 모듈 사이의 기계적 및/또는 전기/통신/제어를 제공하는 센서 인터페이스를 사용하여 내비게이션 센서, 시각적 검사 센서, 구조물 테스트 센서, 또는 전기 테스트 센서와 같은 복수의 센서 모듈을 수용할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프레임들은 센서 인터페이스들을 포함할 수 있고/있거나, 견인 모듈들 또는 다른 센서 모듈들은 단일 프레임으로부터 다수의 모듈을 체인화(chaining)하기 위한 센서 인터페이스들을 포함할 수 있다. 복수의 센서 인터페이스가 로봇 크롤러(600) 상의 여러 위치들에 제공되어 다양한 센서에 대한 상이한 작동 위치들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 각각의 프레임(612, 614, 618) 또는 견인 모듈들(660, 662, 664)은 하나 이상의 센서 인터페이스들 및 관련 센서 위치들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 인터페이스들의 다수의 구성이 있을 수 있다. 예를 들어, 프레임(614, 616, 618) 또는 견인 모듈(660, 662, 664)에 부착하기 위한 센서 인터페이스는 직렬 센서 인터페이스들 사이의 센서 인터페이스와 상이할 수 있다. 테더 커넥터 모듈(602)과 같은 다른 모듈이 또한 다른 기능을 위해 제공될 수 있다.

일부 실시예에서, 확장가능 몸체(610)는 대체적으로 직사각형 베이스 프레임을 포함하고, 전방 프레임(612) 및 후방 프레임(616)에 연결된 직사각형의 긴 변들 상의 측방향 부재들(618, 620)을 포함하며, 전방 프레임 및 후방 프레임은 직사각형의 짧은 변들을 제공한다. 측방향 부재들(618, 620)은 그들 각자의 원위 단부들에 근접한 프레임 부착물들(622, 624, 626, 628)을 포함할 수 있다. 프레임 부착물들(622, 624)은 전방 프레임(612)에 연결될 수 있고, 프레임 부착물들(626, 628)은 후방 프레임(616)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 프레임(614)은 그의 확장된 상태에서 확장가능 몸체(610)의 폭을 확장시키기 위해 전방 프레임(612) 및 후방 프레임(616)의 평면으로부터 변위되도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 링크 부재는 환형 갭 내의 표면에 대해 견인 모듈을 위치시킬 수 있다. 중간 프레임(614)은 직사각형 베이스 프레임에 연결된 연장 링크 부재들(630, 632)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 연장 링크 부재들(630, 632)은, 전방 프레임(612) 및 후방 프레임(616)을 갖거나, 대안적으로, 그들의 원위 단부들에 근접한 측방향 부재들(618, 620)을 갖는 피벗팅 부착물들(634, 636, 638, 640)을 포함할 수 있다. 연장 링크 부재(630, 632)는 중간 프레임(614)에 대한 피벗팅 부착물(650, 652)을 갖는 제1 링크(642, 644) 및 제2 링크(646, 648)를 갖는 관절식 링크 부재일 수 있다. 피벗팅 부착물(650, 652)은 연장 링크 부재(630, 632)에서 관절식 조인트로서 작용할 수 있고, 직사각형 베이스 프레임의 평면에 수직으로 중간 프레임(614)을 이동시킬 수 있다. 확장가능 몸체(610)는 중간 프레임(614)을 이동시키기 위한 모터 또는 다른 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측방향 부재(618, 620)는 후방 프레임(616)에 대해 전방 프레임(612)을 이동시키고, 측방향 부재(618, 620)의 길이 및 전방 프레임(612)과 후방 프레임(616) 사이의 거리를 변경하기 위한 선형 액추에이터(654, 656)를 포함할 수 있다. 측방향 부재들(618, 620)이 그들의 완전히 연장된 위치에 있을 때, 전방 프레임(612), 중간 프레임(614) 및 후방 프레임(616)은 동일한 평면에 있을 수 있고, 확장가능 몸체(610)는 그의 가장 좁은 또는 절첩된 상태에 있다. 측방향 부재들(618, 620)이 선형 액추에이터(654, 656)에 의해 단축되고 후방 프레임(616)이 전방 프레임(612)을 향해 이동됨에 따라, 연장 링크 부재들(630, 632)은 피벗팅 부착물들(650, 652)에서 관절연결되고, 제1 링크들(642, 644), 제2 링크들(646, 648) 및 측방향 부재들(618, 620)이 이등변 삼각형을 형성하며, 이때 중간 프레임(614)이 전방 프레임(612)과 후방 프레임(616) 사이의 이동 방향에 수직인 방향으로 이동한다. 레버 아암, 가위 잭, 신축성 부재, 또는 다른 변위 메커니즘 상에 장착되는 하나 이상의 프레임과 같은, 확장가능 몸체의 다른 구성이 가능하다. 일부 실시예에서, 확장가능 몸체(610)는 불균일한 갭 공간을 내비게이팅하는 것을 돕기 위해 전방 프레임(612)과 후방 프레임(616)과 중간 프레임(614) 사이에 충격 흡수기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연장 링크 부재(630, 632)는 서로 반대편인 갭 표면들에 대한 견인을 돕고 일부 장애물 및/또는 갭 공간의 변경을 보상하기 위해 내부 스프링을 갖는 신축성 링크를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 측방향 부재(618, 620)는 선형 액추에이터(654, 656)의 제어를 방지하는 전력 손실 또는 다른 고장의 경우 수동으로 측방향 부재(618, 620)를 맞물림해제시키기 위한 긴급 해제부(627, 629)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임 부착물(626, 628)은 프레임 부착물(626, 628)에 측방향 부재(618, 620)를 부착시키는 기계식 체결구를 포함할 수 있고, 이러한 기계식 체결구는 사용자가 기계식 체결구를 해제하고 이에 의해 측방향 부재(618, 620)를 맞물림해제시켜 확장가능 몸체(610)가 그의 절첩된 상태로 절첩될 수 있게 함으로써 긴급 해제부(627, 629)로서 작용할 수 있다. 일부 실시예에서, 긴급 해제부(627, 629)는 확장가능 몸체(610)를 절첩시키기 위해 제거될 수 있는, 프레임 부착물(626, 628)을 통해 측방향 부재(618, 620) 내로 들어가는 나사, 볼트 또는 핀일 수 있다. 일부 실시예에서, 확장가능 몸체(610)는 프레임(612, 614, 616) 및 측방향 부재(618, 620)의 구성에 기초한 원호인 측방향 형상을 가지며, 이는 도 8에서 가장 잘 보인다. 확장가능 몸체(610)의 원호는 로봇 크롤러(600)가 작동하도록 의도된 환형 갭의 곡률을 보완하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원호 또는 곡률은 중심 원통형 부재의 외부 표면 또는 환형 갭을 한정하는 주변 원통형 부재의 내부 표면의 원호와 유사할 수 있다.

일부 실시예에서, 프레임들(612, 614, 616) 각각은 견인 모듈들(660, 662, 664)을 수용하고, 위치시키고, 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 견인 모듈들(660, 662, 664)은 각각 프레임들(612, 614, 616)에 제거 가능하게 부착되도록 고정된 외부 프레임들(666, 668, 670)을 갖는 다방향 견인 모듈들일 수 있다. 견인 모듈(660, 662, 664)은 로봇 크롤러(600)가 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)의 배향 및 이동 방향을 변경할 수 있게 하는 회전 내부 프레임(672, 674, 676)을 포함할 수 있다. 견인 모듈들(660, 662, 664) 각각은 또한, 센서 모듈 또는 다른 기능 모듈을 직접 또는 직렬로 부착하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 인터페이스(684, 686, 688, 690)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 견인 모듈(660)은 인터페이스(684)를 포함할 수 있고, 시각적 센서 모듈(692)과 함께 도시되어 있다. 견인 모듈(662)은 인터페이스들(686, 688) 및 시각적 센서 모듈들(694, 696)을 포함할 수 있다. 견인 모듈(664)은 인터페이스(690), 시각적 센서 모듈(698), 및 테더 커넥터 모듈(602)을 포함할 수 있다.

도 9 내지 도 15는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 다방향 또는 전방향 견인 모듈(800)의 다양한 도면들을 도시한다. 다방향성은 대체적으로 하나 초과의 방향으로 진행하는 능력을 지칭한다. 그러나, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 그것은 각도 배향을 변경하는 능력을 포함하기 위해 2개 초과의 방향(예컨대, 고정 구동 시스템에 대해 단지 전진 및 후진에 더하여 추가의 방향)을 지칭한다. 예를 들어, 다방향 로봇은 축 방향 및 원주 방향 배향 둘 모두로 이동하고, 두 배향 모두에서 전진 및 후진되어, 적어도 4개의 방향으로의 이동을 제공할 수 있다. 전진 및 후진에 더하여, 90도의 배향 변경이 가능한 구동 시스템은 효과적인 다방향 구동 시스템일 수 있다. 다방향성은, 축 방향 및 원주 방향 배향으로부터의 90도 변경 사이의 위치와 같은, 2개 초과의 작동 가능한 배향을 또한 포함할 수 있다. 전방향성은 합리적인 제어 파라미터 내에서, 360도 원호 주위에서 임의의 배향을 선택하는 능력을 지칭한다. 전방향 견인 모듈들은 다방향 견인 모듈들의 하위세트일 수 있다. 배향 변경들에 대한 180도 회전 원호 및 가역적 구동 시스템들(전진/후진)의 조합은 효과적인 전방향 내비게이션을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 견인 모듈은 연속적으로 전방향성일 수 있으며, 이는 그것이 하나의 방향으로 또는 다른 방향으로 그의 360도 원호 주위에서 얼마나 많이 회전할 수 있는지에 대한 제한이 없음을 의미한다. 대체적으로, 연속적으로 전방향인 구동 시스템은 회전을 제한할 수 있는 와이어와 같은 고정 연결부에 의해 제약되지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 견인 모듈은 단지 부분적으로 전방향성일 수 있으며, 이는 그것이 하나의 방향으로 또는 다른 방향으로 360도 원호를 얼마나 멀리 회전할 수 있는지에 대한 제한이 있음을 의미한다.

견인 모듈(800)은 로봇 크롤러(110, 210, 510, 600)와 같은 로봇 크롤러에 사용하도록 구성될 수 있다. 견인 모듈(800)은 또한 다른 모듈식 로봇에서 사용하도록 구성될 수 있다. 견인 모듈(800)은 로봇 크롤러 자체의 배향을 변경하지 않고 로봇 크롤러의 이동 방향 및 배향이 변경될 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 견인 모듈(800)과 같은 복수의 견인 모듈은 동일한 로봇에 부착될 수 있지만, 각각이 배향을 독립적으로 변경할 수 있도록 하기 위해 독립적으로 제어될 수 있어, 이들이 부착되는 로봇의 기동성을 추가로 증가시킨다.

도 9는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 견인 모듈(800)의 사시도를 도시한다. 견인 모듈(800)은 프레임(612, 614, 616)(도 6 및 도 7) 내로의 삽입과 같이, 로봇 크롤러에 부착하도록 구성된 하나 이상의 부착 특징부(812, 814)를 갖는 외부 프레임(810)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 견인 모듈(800)은 또한, 제어 시스템(150)(도 1)으로부터 견인 모듈(800)까지의 전력 및/또는 제어 신호들을 위한 전기 상호연결부(electrical interconnect)(816)를 포함할 수 있다.

견인 모듈(800)은 또한, 외부 프레임(810) 내에 회전 가능하게 장착되고 외부 프레임(810)에 대한 회전 이동이 가능한 회전 프레임(820)을 포함할 수 있다. 외부 프레임(810)은 프레임(612, 614, 616)(도 6 및 도 7)에 대해 제위치에 고정된다. 회전 프레임(820)은 고정된 외부 프레임(810) 내에 안착된다. 외부 프레임(810)은 외부 프레임(810)의 내주연부(819)로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 복수의 고정 캠(818)을 포함한다. 캠(818)은 임의의 형태의 베어링 표면 또는 회전 베어링 표면을 포함할 수 있다.

도 10은 회전 프레임(820)의 분해 사시도를 도시하고, 도 11은 회전 프레임(820)이 제거된 상태에서의 외부 프레임(810)의 사시도를 도시한다. 회전 프레임(820)은 로봇을 추진하기 위해 원하는 배향으로 구동 시스템(802)을 위치시키는 것을 허용하기 위해 회전하도록 구성되지만, 구동 시스템이 로봇을 그의 회전 운동의 일부 동안 추진하는 표면과 접촉하기 위해 구동 시스템(802)을 외부 프레임(810)으로부터 더 멀리 연장되게 이동시키도록 구성된 램프(856)를 또한 포함한다. 보다 구체적으로, 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분 동안, 회전 프레임(820)은 구동 시스템(802)으로 하여금, 외부 프레임(810)에 대한 제1 위치와 구동 시스템(810)이 외부 프레임으로부터 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 위치 사이에서 이동하게 한다. 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제2 부분 동안, 회전 프레임(820)이 로봇을 추진하기 위해 구동 시스템(802)을 원하는 배향으로 위치시킨다. 도 12 내지 도 15의 측면도들을 참조하면, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 액추에이터(822)는 하부 프로파일을 제공하는 외부 프레임(810)에 대한 제1 (플랫 모드) 위치(도 12 및 도 14)와 구동 시스템(802)이 외부 프레임(810)으로부터 제1 위치(도 12 및 도 14)에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 (장애물 또는 클리어런스 모드) 위치(도 13 및 도 15) 사이에서 구동 시스템(802)을 이동시키도록 회전 프레임(820)을 회전시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 로봇 크롤러(110)와 그것이 이동하는 표면 사이의 클리어런스가 더 신중하게 제어될 수 있다.

도 12는, 예컨대, 외부 프레임(810)으로부터 최소 거리(P1)를 연장시키는 제1 위치에서 견인 구동 구성요소들(678, 680, 682)을 갖는 구동 시스템(802)을 도시하고, 도 13은 외부 프레임(810)으로부터 더 큰 거리 또는 범위(P2)(즉, P2 > P1)를 연장시키는 제2 위치에서의 구동 시스템(802)을 도시한다. 플랫 모드에서, 구동 시스템(802)은 원통형 중심 부재(226)(도 2)의 축에 대해 외부 프레임(810)으로부터 반경 방향으로 멀리까지 연장되지 않는다. 클리어런스 모드에서, 외부 프레임(810)의 위치에 따라, 구동 시스템(802)은 플랫 모드와 비교하여, (그것이 원통형 중심 부재 상에 있을 때) 더 반경 방향 내측으로 또는 (그것이 주변 원통형 부재(224)(도 2) 상에 있을 때) 더 반경 방향 외측으로 연장될 수 있다. 플랫 모드에서, 롤러들(832, 834) 또는 롤러 기어들(833, 835)과 같은 견인 구동 구성요소들의 각각의 회전축(804)은 (경우에 따라) 외부 프레임(810)의 종축 평면(AF)과 공유된 단일 평면에서 정렬될 수 있다. 클리어런스 모드에서, 견인 구동 구성요소들(롤러들(832, 834) 또는 롤러 기어들(833, 834))의 각각의 회전축(804)은 종축 평면(AF)의 공유된 단일 평면 밖에 있고, 작동의 별개의 평면(DP)을 한정한다. 평면(DP)은 평면(AF)과 구별된다. 추가로 설명되는 바와 같이, 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)는 로봇 크롤러(110)를 이동시키기 위해 임의의 원하는 배향으로 있을 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 회전 프레임(820)은 외부 프레임(810) 내에서 회전 이동이 가능하도록 위치된 외부 원형 부재(840), 및 구동 시스템(802)에 작동가능하게 결합된 내부 부재(842)를 포함할 수 있다. 구동 시스템(802)은 회전 프레임(820) 내에서 사용하도록 위치된다. 예를 들어, 견인 구동 구성요소(들)(678, 680, 682)의 일부는 내부 부재(842)로부터 연장되어, 주변 원통형 부재(224)(도 2)의 내부 표면(234)(도 2) 또는 원통형 중심 부재(226)(도 3)의 외부 표면(236)(도 3)과의 접촉이 가능하게 된다.

내부 부재(842)는, 내부 부재(842)가 구동 시스템(802)을 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동시킬 때, 외부 원형 부재(840)에 대해 비회전 신축성 방식으로 이동한다. 또한, 내부 부재(842) 및 외부 원형 부재(840)는 서로에 대해 회전하지 않는다. 일부 실시예에서, 견인 모듈(800)은 외부 원형 부재(840) 상의 제1 요소(846) 및 내부 부재(842) 상의 정합용 제2 요소(848)를 포함하는 가이드 시스템(844)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 요소들(846, 848)은 내부 부재가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동함에 따라 외부 원형 부재(840)에 대한 내부 부재(842)의 비회전 신축성 이동을 유지하도록 구성된다. 일 예에서, 제1 요소(846)는 외부 원형 부재(840)의 내주연부 상의 슬롯을 포함하고, 제2 요소(848)는 내부 부재(842)의 외주연부 상에 있고 각각의 슬롯에서 활주 가능하게 이동하도록 구성된 정합용 가이드 요소를 포함한다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 요소들(846, 848)은 외부 원형 부재(840) 및 내부 부재(842)의 회전을 방지하기 위해 활주 가능하게 맞물리고, 내부 부재(842)가 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동함에 따라 그의 비회전 신축성 이동을 지시하거나 안내한다. 임의의 수의 가이드 시스템들(844)이 외부 원형 부재(840) 및 내부 부재(842) 주위에 제공될 수 있다. 슬롯 및 연장부(암형-수형) 배열이 예시되었지만, 매우 다양한 대안적인 실시예가 적용 가능할 수 있으며 본 개시내용의 범주 내에서 고려된다. 슬롯 및 연장부의 위치는 또한, 원하는 경우, 스위칭될 수 있다.

도 16의 단면도에 도시된 바와 같이, 견인 모듈(800)은 제2 위치를 향해 내부 부재(842)에 힘을 가하기 위한 편향 부재(828)를 포함할 수 있다. 편향 부재(828)는 이제 공지되거나 나중에 개발된 임의의 편향 시스템, 예컨대, 압축 스프링, 유압 또는 공압 램(ram), 스프링 클립 등을 포함할 수 있다. 임의의 수의 편향 부재들(828)이 채용될 수 있다. 편향 부재(들)(828)는 원하는 임의의 위치에 위치될 수 있다. 도 16에서, 편향 부재(들)(828)는 외부 원형 부재(840)와 함께 회전하는 브러시 보드 플레이트(brush board plate)(829)와, 편향 부재(들)(828)의 바이어스 하에서 외부 원형 부재(840)에 대해 회전하고 병진적으로 이동하는 내부 부재(842)의 하부 표면 사이에 위치된 압축 스프링이다. 도 16은 또한, 외부 프레임(810)의 슬립 링 보드(slip ring board)(833)(또한 도 11 참조)에 대해 지탱되는 회전 프레임(820)의 베어링(831)을 도시한다. 슬립 링 보드(833) 및 브러시 보드 플레이트(829)는 트랙들(837)과 접촉하는 스프링 장착 핀들(835)과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 회전 부품들 사이의 전기 통신을 유지하기 위한 이제 공지되거나 이후에 개발된 임의의 시스템을 포함할 수 있다. 핀 및 트랙은 외부 프레임(810)(및 로봇 크롤러(110)의 나머지 부분) 및 구동 시스템(802)에 각각 전기적으로 결합되고, 부품들의 상대 회전에도 불구하고 일정한 전기적 연결을 허용한다.

예를 들어 도 10, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 내부 부재(842)는 내부 부재(842)의 원주 방향 면(852) 상에 노출된 복수의 홈(850)을 포함할 수 있다. 각각의 홈(850)은 내부 부재(842)의 원주 방향 면(852) 주위에 부분적으로 연장된다. 예를 들어, 각각의 홈(850)은 대략 120도 총 원호를 가로질러 연장될 수 있다. 각각의 홈(850)은 구동 시스템(802)을 제1 위치(도 12 및 도 14)와 제2 위치(도 13 및 도 15) 사이에서 이동시키기 위해 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분 동안 외부 프레임(810)의 각각의 고정 캠(818)(도 11, 도 14 및 도 15)과 상호작용하도록 구성된 램프(856)를 갖는 제1 섹션(854)을 포함한다. 각각의 램프(856)는 외부 프레임(810)에 대해 일정 각도 및 길이로 연장되어, 외부 프레임(810)으로부터 구동 시스템(802)의 원하는 연장부를 생성할 수 있다. 각도 및 길이는 예를 들어 사용자 및/또는 응용 특정적일 수 있다. 각각의 홈(850)은 또한, 제1 섹션(854)에 인접한 제2 섹션(858)을 포함할 수 있고, 제2 섹션(858)은 로봇을 추진하기 위해 구동 시스템(802)을 원하는 배향으로 회전시키도록 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제2 부분 동안 각각의 고정 캠(818)(도 11, 도 14 및 도 15)과 상호작용하도록 구성된다. 제2 섹션(858)은 실질적으로 평면이어서, 회전 프레임(820) 및 따라서 구동 시스템(802)의 회전을 가능하게 하면서 램프(856)의 위치설정에 의해 설정된, 구동 시스템(802)이 외부 프레임(810)으로부터 연장되는 정도를 유지시킨다. 제1 섹션(854)은 예를 들어, 각각의 홈(850)의 120도 총 원호 중 20 내지 25도를 포함할 수 있고, 제2 섹션(858)은 홈의 나머지 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 3개의 홈 및 고정 캠 조합들이 사용된다. 이 경우, 각각의 홈(850)은 대략 120도 총 원호를 연장하며, 이는 임의의 방향으로의 추진을 허용하기 위해 구동 시스템(802)의 충분한 회전에 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)에 대한 다방향 제어를 제공한다. 로봇의 이용 가능한 추진 방향의 일부 제한이 구동 시스템(802)의 제한된 회전 이동으로 인해 허용될 필요가 있을 수 있다는 이해와 함께 더 적은 수의 홈(850) 및 고정 캠(818) 조합들이 채용될 수 있다. 홈들(850) 내의 램프들(856)은 집합적으로 회전 프레임(820)에 대해 나선형 섹션을 형성한다.

견인 모듈(800)은 또한, 회전 프레임을 제어 가능하게 회전시키기 위해 회전 프레임(820)에 작동 가능하게 연결된 액추에이터(822)를 포함할 수 있다. 액추에이터(822)는 회전 프레임(820) 및/또는 견인 모듈(800)의 외부 프레임(810)에 연결될 수 있다. 액추에이터(822)는 회전 프레임의 회전 이동을 야기하기 위해 외부 원형 부재(840)에 회전력을 인가하기 위한 모터를 포함한다. 추가로 설명되는 바와 같이, 회전 프레임(820)은 플랫 모드와 클리어런스 모드 사이에서 변화하기 위해 소정 양을 회전할 수 있고, 배향 및 이동 방향을 변경하기 위해 다른 양, 예컨대 90도를 회전할 수 있고, 원하는 이동 방향으로 조향하기 위해 다른 양으로 회전할 수 있다. 일부 실시예에서, 회전 프레임(820)은 제2 섹션(858)의 아치형 길이에 따라, 적어도 90도 원호 및/또는 최대 120도 원호를 따라 다양한 위치 또는 배향으로 횡단하거나 정지될 수 있다. 액추에이터(822)는 회전 프레임(820)의 회전 이동을 구동하기 위한 임의의 다양한 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 액추에이터(822)는, 웜 기어의 샤프트의 회전이 회전 프레임(820)의 배향에서 한정된 각도 변경으로 변환되도록 외부 원형 부재(840)의 외주연부(864)(도 10)(직경) 상의 정합용 기어식 에지(862)(도 10)에 맞물리는 (모터에 결합된) 리드 스크류(860)(도 11)를 포함할 수 있다. 다른 예(도시되지 않음)에서, (모터에 결합된) 구동 휠은 구동 휠의 샤프트의 회전이 회전 프레임(820)의 배향에서 한정된 각도 변경으로 변환되도록 회전 프레임(820)의 일부분의 외주연부(864)의 매끄러운 에지에 맞물릴 수 있다. 매우 다양한 대안적인 회전 액추에이터 시스템이 또한 채용될 수 있다. 위치 인코더(866)(도 9)는 회전 프레임(820)의 각도 위치 또는 배향을 측정하기 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 위치 인코더(866)(도 9)는 반사 및 비-반사 코팅을 통한 시각적 기준을 제공하여 인코더(866)가 견인 모듈(800)의 배향을 확인하게 하기 위해 아마도 기준 원호들(824, 826)을 사용하는 광학 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 위치 인코더는 액추에이터(822)에 연결된 자기 인코더를 포함할 수 있고, 액추에이터(822)의 파라미터, 예컨대, 회전 프레임의 각도 위치와 상관되는 리드 스크류(860)(도 11)의 회전수에 기초하여 회전 프레임(820)의 위치를 검출할 수 있다. 다른 실시예에서, 위치 인코더(866)는 2개의 인코더, 즉, 액추에이터(822)의 모터 내의 제1 인코더, 및 리드 스크류(860)의 출력, 예컨대, 웜 기어의 샤프트에 있는 제2 인코더(예컨대, 자기)를 포함할 수 있다. 인코더들의 측정들은 회전 프레임(822)의 각도 위치와 상관될 수 있다. 어떤 경우에도, 로봇(108)(도 1)의 제어 시스템(150)(도 1)은 회전 프레임(820)의 각도 위치를 사용하여 로봇을 조향할 수 있다.

견인 모듈(800)은 또한, 회전 프레임(820)에 작동 가능하게 결합되고 로봇을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)(도 6, 도 9 및 도 10)를 구동하도록 구성된 구동 시스템(802)을 포함할 수 있다. 구동 시스템 또는 구동부(802)는 그와 연관된 액추에이터(예컨대, 전기 모터)와 함께, 롤러, 휠 또는 볼과 유사한 롤링 시스템; 또는 벨트 또는 트랙, 또는 다른 시스템과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 견인력 구동 구성요소(들)(678, 680, 682)를 포함하는 기계적 이동수단의 임의의 동력식 시스템일 수 있다. 일부 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)는 회전 프레임(820) 내에 배치된 롤러 조립체(830)를 포함할 수 있고, 로봇 크롤러를 회전 방향으로 이동시키기 위해 회전 견인력을 제공하기 위한 롤러(832, 834)의 구성을 포함할 수 있다. 롤러 조립체(830)는 또한, 롤러(832, 834)를 회전시키기 위한 모터 또는 다른 액추에이터를 포함할 수 있다. 롤러 조립체(830) 및/또는 회전 롤러(832, 834) 및 이들의 각자의 액추에이터는 견인 구동 구성요소, 구동 시스템 또는 구동부의 예일 수 있다. 일부 실시예에서, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)는 견인 모듈(800)에 대한 견인력을 제공하기 위해 벨트 또는 트랙 구동부(836, 838)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 벨트 또는 트랙 구동부(836, 838)는 인접한 기계 표면과 큰 접촉 영역을 제공하기 위해 롤러 또는 롤러 기어(833, 835)의 길이를 실질적으로 덮을 수 있다. 일부 실시예에서, 벨트들 또는 트랙들의 조합된 폭은 회전 프레임(820)의 총 폭의 적어도 절반일 수 있다. 일부 실시예에서, 벨트 또는 트랙 구동부(836, 838)는 유성 표면에 그립을 제공하기 위한 질감처리된(textured) 표면과 같은, 견인을 향상시키기 위한 표면 특징부 또는 처리부(treatments)를 포함할 수 있다. 어떤 경우에도, 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)는 회전 프레임(820)의 회전에 의한 배향의 변경에 더하여 전진 또는 후진 방향으로 구동될 수 있다. 일부 실시예에서, 벨트 또는 트랙 구동부(836, 838)의 모션 및 방향은 독립적으로 제어될 수 있다. 하나의 방향으로 롤러 또는 롤러 기어(833, 835) 및 벨트 구동부(838)를 구동하면서 대응하는 롤러 또는 롤러 기어(미도시) 및 벨트 구동부(836)를 반대 방향으로 구동하는 것은 배향의 변경을 작동시킬 수 있다.

도 16의 견인 모듈(800)의 단면도를 다시 참조하면, 견인 모듈(800)의 일부 실시예는 작동 동안 구동 시스템(802)에 인가되는 힘을 측정하기 위해 구동 시스템(802)과 회전 프레임(820) 사이에 위치된 힘 센서(870)를 포함할 수 있다. 힘 센서(870)는 제어 시스템(150)(도 1)에 힘 측정 신호를 제공하여 견인 모듈(들)(800)의 작동 위치를 조정하여 견인 모듈(들)과 구동 시스템(802)이 로봇 프레임을 추진하는 표면 사이의 표면 접촉력을 변경할 수 있다. 즉, 힘 측정은 견인 모듈(800)과 구동 시스템(802)이 로봇을 추진하는 표면(234, 236)(도 2 및 도 3) 사이의 표면 접촉을 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(150)은 힘 측정 신호를 사용하여 몸체 프레임(예컨대, 그의 확장 및/또는 수축), 구동 시스템(802) 및/또는 액추에이터(822)를 제어할 수 있다. 액추에이터(822)는 구동 시스템(802)을 플랫 모드 위치와 클리어런스 모드 위치 사이에서 이동시키도록 그리고 구동 시스템(802)을 원하는 배향으로 이동시키도록 제어될 수 있다. 구동 시스템(802)은 로봇을 추진하도록 제어될 수 있다.

도 12 내지 도 15 그리고 도 17 내지 도 19의 홈(850) 및 캠(818) 인터페이스의 확대 사시도들을 참조하여, 회전 프레임(820) 및 액추에이터(822)(도 9 및 도 10)의 작동을 설명할 것이다. 도 12, 도 14 및 도 17은 제1 (플랫 모드) 위치에서의 내부 부재(842) 및 그 내부의 구동 시스템(802)을 도시한다. 이 위치에서, 각각의 캠(818)은, 내부 부재(842)가 외부 부재(840) 내에 완전히 정착되고 편향 부재(828)(도 11 및 도 16)의 바이어스에 대항하여 캠(818)에 의해 그 내부에 유지되도록 램프(856)의 상부 단부에 있는 위치에 있다. 내부 프레임(842) 내의 구동 시스템(802)은 제1 (플랫 모드) 위치에 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 환형 갭 내에 용이하게 배치될 수 있다. 일단 환형 갭 내에 있으면, 도 3에 도시된 바와 같이, 확장가능 회전자 몸체가 확장되어 구동 시스템(802)이 표면(234, 236)과 맞물리거나 거의 맞물리도록 될 수 있다. 이 단계에서, 액추에이터(822)는 회전 프레임(820)을 그의 가능한 완전 회전 이동의 적어도 제1 부분 동안 회전시키도록 활성화될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 내부 부재(842) 및 구동 시스템(802)을 제1 위치(도 12, 도 14 및 도 17)로부터 제2 위치(도 13, 도 15 및 도 19)로 이동시키기 위해 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분(R1) 동안, 각각의 고정 캠(818)이 각자의 홈(850)의 제1 섹션(854)의 램프(856)와 맞물린다. 램프(856)는 캠(818)이 램프(856)를 따라 이동함에 따라 외부 프레임(810)으로부터 외향으로 내부 부재(842) 및 구동 시스템(802)에 점진적으로 힘을 가한다. 회전 프레임(820)의 회전이 발생함에 따라, 가이드 시스템(844)의 제1 및 제2 요소들(846, 848)은 외부 원형 부재(840)에 대한 내부 부재(842)의 비회전 신축성 이동을 허용하는데, 즉 가이드 시스템(844)이 외부 원형 부재(840)에 대해 내부 부재(842)를 활주 가능하게 안내한다. 내부 부재(842) 및 구동 시스템(802)이 외부 원형 부재(840)로부터 외향 이동하는 거리는 사용자 및/또는 응용 특정적일 수 있다. 예를 들어, 그것은 견인 모듈(800)에 소정의 힘을 인가하도록 선택될 수 있다. 캠(818)이 램프(856)의 단부에 도달할 때, 즉 홈(850)의 제1 섹션(854)의 단부에 도달할 때, 그것은 평면인 홈(850)의 제2 섹션(858)으로 진입한다. 회전 프레임(820)의 완전한 회전 이동의 제2 부분 (R2) 동안, 각각의 고정 캠(818)은 각자의 홈(850)의 제2 섹션(858)과 맞물려, 로봇을 추진하기 위해 구동 시스템(802)을 원하는 배향으로 회전시킨다. 구동 시스템(802) 및 내부 부재(842)는 로봇을 추진하기 위해 구동 시스템(802)을 원하는 배향으로 위치시키기 위한 회전 프레임(820)의 계속된 회전 동안 제2 위치(도 13, 도 15 및 도 18)에서 유지된다. 도 18은 회전 프레임(820)의 완전한 회전 시의 홈(850)의 제2 섹션(858) 내의 캠(818)을 도시한다.

회전 프레임(820)의 작동을 추가로 예시하기 위해, 도 20은 회전 프레임(820)의 예시적인 회전 이동의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 9 및 도 12에 도시된 플랫 모드에서, 회전 프레임(820)이 제1 (플랫 모드) 위치에 있어, 환형 갭 내로 로봇 크롤러(110)의 진입을 허용한다. 위치 A는 도 12, 도 14 및 도 17에 도시된 제1 (플랫 모드) 위치에 대응한다. 도시된 예에서, 회전 프레임(820)이 위치 A에 있다. 도시된 예에서, 지점 A로부터 지점 B까지의 이동은 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분(R1)을 나타낸다. 하나의 비제한적인 예에서, 램프(856)(도 17)의 길이에 의해 영향을 받는 제1 부분(R2)은 대략 22도로 연장된다. 지점 B 내지 지점 E를 통한 회전은 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제2 부분(R2)을 나타내고, 더 구체적으로는, 몸체 프레임을 추진하기 위해 원하는 배향으로의 구동 시스템(802)의 위치설정을 나타낸다. 즉, 지점 B 내지 지점 E를 통한 회전 프레임의 회전은 모션 방향(측방향, 축 방향, 대각선 등)을 변경시키고 조향 제어를 제공한다. 위치 B에서, 구동 시스템(802)은 페이지 상에서 로봇을 좌측 또는 우측으로 이동시키기 위한 배향으로 있고, 이는 도 2 및 도 3의 원주 방향 이동과 정렬될 수 있다. 지점 B와 지점 C 사이의 회전은, 즉, 로봇 크롤러가 환형 갭에서 원주 방향으로 (예컨대, 경로(530)(도 2)를 따라) 이동함에 따라, 원주 방향 조향을 제공한다. B로부터 C로의 회전은 예를 들어, 대략 3도를 포함할 수 있다. 로봇이 중력 및/또는 다른 외력으로 인해 검사 경로로부터 벗어나는 경우, 지점 B와 지점 C 사이의 회전은 오정렬을 정정하고 트랙 상에서, 예컨대, 주로 원주 방향 트랙 상에서 로봇을 유지하기 위해 조향 제어를 허용한다. 지점 C로부터 지점 D로의 회전은 원주 방향 이동으로부터 축 방향 이동을 위한 위치로 구동 시스템(802)의 방향의 변경을 허용하여, 즉, 로봇 크롤러가 환형 갭(예컨대, 도 2의 긴 경로)에서 축 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 회전 프레임(820)의 회전은 또한 지점 C와 지점 D 사이의 임의의 지점에 대한 것일 수 있어서, 원주 방향과 축 방향 사이에서 대각선 방향으로의 이동을 허용한다. C로부터 D로의 회전은 예를 들어, 대략 90도를 포함할 수 있다. 위치 D에서, 구동 시스템(802)은 페이지 상에서 로봇을 위로 또는 아래로 이동시키기 위한 배향으로 있고, 이는 도 2 및 도 3의 축 방향 이동과 정렬될 수 있다. 지점 D로부터 지점 E로의 회전은, 즉, 로봇 크롤러가 환형 갭에서 축 방향으로 이동함에 따라 축 방향 조향을 제공할 수 있다. D로부터 E로의 회전은 예를 들어, 대략 3도를 포함할 수 있다. 로봇이 중력 및/또는 다른 외력으로 인해 검사 경로로부터 벗어나는 경우, 지점 D와 지점 E 사이의 회전은 오정렬을 정정하고 트랙 상에서, 예컨대, 주로 축 방향 트랙 상에서 로봇을 유지하기 위해 조향 제어를 허용한다. 종합적으로, 지점 A로부터 지점 E까지의 원호는 홈(850)의 총 원호, 예컨대, 120도와 동일하다.

본 명세서에서 설명된 회전 프레임을 갖는 견인 모듈의 실시예는 단일의 간단한 해결책으로 조향 및 구동 시스템의 리프팅 또는 연장을 조합한다. 견인 모듈은 시스템 수명을 증가시키면서 부품들의 수, 복잡성 및 비용을 감소시킨다. 덜 복잡한 메커니즘은 더 큰 견인 구동 구성요소와 같은 다른 부품을 위한 추가적인 공간을 제공하여, 불균일한 표면 상에서의 견인 및 장애물 취급을 개선시킨다. 추가로, 힘 센서에 의한 활성력 측정은 접촉력이 실시간으로 추적될 수 있게 하고, 로봇 크롤러가 더 높은 성능으로 작동될 수 있게 한다.

본 명세서에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 의도는 아니다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백히 달리 지시하지 않는 한 복수의 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징부, 정수, 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는 것을 추가로 이해할 것이다.

이하의 청구범위에서의 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소의 대응하는 구조, 재료, 작용, 및 등가물은, 구체적으로 청구되는 바와 같은 다른 청구된 요소와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료, 또는 작용을 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 설명은, 예시 및 설명의 목적을 위해 제시되었지만, 개시된 형태로 본 발명을 총망라하거나 그로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 많은 변형 및 수정이, 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해, 그리고 다른 당업자가 예상되는 특정 용도에 적합하게 되는 것과 같은 다양한 변형을 갖는 다양한 실시예에 대해 본 발명을 이해하는 것을 가능하게 하기 위해, 실시예가 선택되고 설명되었다.

Claims

로봇(108)을 위한 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664)로서,
외부 프레임(666, 668, 670, 810);
상기 외부 프레임(666, 668, 670, 810) 내에 회전 가능하게 장착된 회전 프레임(820);
상기 회전 프레임(820)에 작동 가능하게 결합되고 상기 로봇(108)을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)를 구동하도록 구성된 구동 시스템(802); 및
상기 회전 프레임(820)을 제어 가능하게 회전시키기 위해 상기 회전 프레임(820)에 작동 가능하게 연결된 액추에이터(822)로서,
상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분 동안, 상기 구동 시스템(802)으로 하여금, 상기 외부 프레임(810)에 대한 제1 위치와 상기 구동 시스템(802)이 상기 외부 프레임(810)으로부터 상기 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 위치 사이에서 이동하게 하고,
상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제2 부분 동안, 상기 로봇(108)을 추진하기 위해 상기 구동 시스템(802)을 원하는 배향으로 위치시키는 상기 액추에이터(822)를 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제1항에 있어서, 상기 외부 프레임(810)은 상기 외부 프레임(810)의 내주연부(819)로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 복수의 고정 캠(818)을 포함하고;
상기 회전 프레임(820)은:
상기 외부 프레임(810) 내에서 회전 이동하도록 위치된 외부 원형 부재(840); 및
상기 구동 시스템(802)에 작동 가능하게 결합된 내부 부재(842)를 포함하고, 상기 내부 부재(842)는 상기 내부 부재(842)의 원주 방향 면(852)상에 노출된 복수의 홈들(850)을 포함하고, 각각의 홈(850)은 상기 내부 부재(842)의 원주 방향 면(852)에 대해 부분적으로 연장되고,
상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분 동안 각각의 고정 캠(818)과 상호작용하여, 상기 구동 시스템(802)을 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 이동시키도록 구성된 램프(ramp)(856)를 갖는 제1 섹션(854); 및
상기 제1 섹션(854)에 인접하고, 상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제2 부분 동안 각각의 고정 캠(818)과 상호작용하여 상기 구동 시스템(802)을 상기 원하는 배향으로 회전시키도록 구성된 제2 섹션(858)을 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제2항에 있어서, 상기 액추에이터(822)는 상기 회전 프레임(820)의 회전 이동을 야기하기 위해 상기 외부 원형 부재(840)에 회전력을 인가하기 위한 모터를 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제3항에 있어서, 상기 외부 원형 부재(840) 상의 제1 요소(846) 및 상기 내부 부재(842) 상의 정합용 제2 요소(848)를 포함하는 가이드 시스템(844)을 추가로 포함하고, 상기 제1 및 제2 요소들(846, 848)은 상기 내부 부재(842)가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 외부 원형 부재(840)에 대해 상기 내부 부재(842)의 비회전 신축성 이동을 허용하도록 구성되는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제4항에 있어서,
상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분 동안 상기 내부 부재(842) 및 상기 구동 시스템(802)을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동시키기 위해: 각각의 고정 캠(818)은 각각의 홈(850)의 상기 제1 섹션(854)의 램프(856)와 맞물리고, 상기 가이드 시스템(844)의 제1 및 제2 요소들(846, 848)은 상기 외부 원형 부재(840)에 대해 상기 내부 부재(842)의 비회전 신축성 이동을 허용하고;
상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제2 부분 동안: 각각의 고정 캠(818)은 상기 구동 시스템(802)을 원하는 배향으로 회전시키기 위해 각각의 홈(850)의 상기 제2 섹션(858)과 맞물리는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제3항에 있어서, 상기 제1 요소(846)는 상기 외부 원형 부재(840)의 내주연부(819) 상의 슬롯을 포함하고, 상기 제2 요소들(846, 848)은 상기 내부 부재(842)의 외주연부(864)로부터 연장되고 각각의 슬롯에서 활주 가능하게 이동하도록 구성된 가이드 요소를 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제2항에 있어서, 상기 제2 위치를 향해 상기 내부 부재(842)에 힘을 가하기 위해 편향 부재(828)를 추가로 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제2항에 있어서, 각각의 홈(850)은 대략 120도의 총 원호를 연장하고, 상기 제1 섹션(854)은 120도의 총 원호 중 20 내지 25도를 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제1항에 있어서, 상기 구동 시스템(802)은 제1 벨트 구동부(836, 838) 및 제2 벨트 구동부(836, 838)를 포함하고, 상기 제1 벨트 구동부(836, 838)는 상기 제2 벨트 구동부(836, 838)와는 독립적으로 제어되는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제1항에 있어서, 상기 구동 시스템(802)은 한 세트의 롤러들(832, 834)을 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제1항에 있어서, 상기 회전 프레임(820)의 각도 위치를 측정하는 위치 인코더(866)를 추가로 포함하고, 상기 로봇(108)의 제어 시스템(150)은 상기 회전 프레임(820)의 각도 위치를 사용하여 상기 로봇(108)을 조향하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제1항에 있어서, 상기 로봇(108)은 발전기, 전기 모터, 또는 터보기계에서 환형 갭(220, 520)을 내비게이팅하기 위해 확장가능 몸체(112, 246, 610)를 갖는 로봇 크롤러(110, 210, 510, 600)이고, 상기 로봇(108)은 상기 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664)을 상기 환형 갭(220, 520) 내의 표면(234, 236)에 대해 위치시키는 적어도 하나의 링크 부재(230, 828)를 추가로 포함하는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제1항에 있어서, 상기 구동 시스템(802)에 인가되는 힘을 측정하기 위해 상기 구동 시스템(802)과 상기 회전 프레임(820) 사이에 위치된 힘 센서(870)를 추가로 포함하고, 상기 힘 측정은 상기 구동 시스템(802)이 상기 로봇(108)을 추진하는 표면(234, 236)과 상기 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664) 사이의 표면(234, 236) 접촉을 제어하는 데 사용되는, 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664).
제1항 내지 제13항 중 한 항에 따른 견인 모듈을 포함하는 로봇(108) 시스템으로서,
몸체 프레임(612); 및
상기 몸체 프레임(612), 상기 구동 시스템(802) 및 상기 액추에이터(822)를 제어하는 제어 시스템(150)을 포함하는, 로봇 시스템.
로봇(108)을 위한 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664)을 작동시키는 방법으로서,
견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664)을 제공하는 단계 - 상기 견인 모듈(114, 240, 242, 244, 660, 662, 664)은,
외부 프레임(810);
상기 외부 프레임(810) 내에 회전 가능하게 장착된 회전 프레임(820);
상기 회전 프레임(820)에 작동 가능하게 결합되고 상기 로봇(108)을 추진하기 위해 견인 구동 구성요소(678, 680, 682)를 구동하도록 구성된 구동 시스템(802); 및
상기 회전 프레임(820)을 제어 가능하게 회전시키기 위해 상기 회전 프레임(820)에 작동 가능하게 연결된 액추에이터(822)를 포함함 -; 및
상기 액추에이터(822)로 상기 회전 프레임(820)을 회전시켜,
상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제1 부분 동안, 상기 구동 시스템(802)이 상기 외부 프레임(810)에 대한 제1 위치와 상기 구동 시스템(802)이 상기 외부 프레임(810)으로부터 상기 제1 위치에서보다 더 큰 정도로 외향 연장되는 제2 위치 사이에서 이동하게 하고,
상기 회전 프레임(820)의 회전 이동의 제2 부분 동안, 상기 구동 시스템(802)이 상기 로봇(108)을 추진하기 위해 원하는 배향으로 이동하는 단계를 포함하는, 방법.