TW202218829A - 機器人移動運動之系統及方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於檢驗結構之機器人裝置，其包含：在機器人裝置之一縱向中延伸的一主體，該主體有一前端、一後端和在該前端與該後端之間延伸的相反側面；配置在該主體之該等相反側面中之各者上的複數隻腿，各腿包含一或多個關節；與複數個載架，各載架使一腿連接至該主體且經組配為允許各腿相對於該主體之該等側面在一縱向中平移，且其中，該等載架中之各者經組配為可與其他載架中之各者獨立地移動致使可改變一腿距，該腿距為在該主體之一側面上的任何兩個毗鄰腿之間的距離。
Description
發明領域
本專利說明書有關於一種用於機器人之移動運動的系統及方法，特別是，但不排他地，用於經組配為可在結構上移動以進行檢驗及/或維護操作的機器人裝置。
發明背景
已知有數種機器人經組配為可橫越大型結構，例如風力渦輪機、摩天大樓、橋樑、與核能發電廠冷卻塔。有一此類機器人的實施例揭露於國際專利PCT/GB2019/050363。
離岸渦輪機在惡劣和極端環境中運行，例如北海。隨著風力渦輪機葉片的不斷變大，它們的尖端速度可能超過100米/秒。在此速度下，空氣中例如雨水、灰塵、鹽、昆蟲等等的任何顆粒可能磨損葉片前緣的表面，此現象習稱前緣侵蝕(LEE)。接著，這會改變葉片的空氣動力形狀，而影響效率並可能使葉片遭受進一步更嚴重的破壞，從而減少葉片的壽命。
由於其他原因，LEE也是海上風電行業運營和維護的關鍵問題。由風力渦輪機所產生之能量的後續損失，加上在侵蝕變得更加嚴重時需要計劃外維護停機時間的成本，直接影響所產生之電力的成本、影響減少別處發電之化石燃料用量而可節省的排放量、以及供應給客戶的安全性。
因此，風力渦輪機需要定期檢驗以檢查例如鳥擊或其他物體撞擊造成的損壞，以及監測例如LEE的侵蝕，它可能是由例如沙子或砂礫的顆粒以及由雨水或鹽水的微粒造成。事實上，這正在變成離岸風電行業的關鍵問題。由於風力渦輪機葉片一般由複合材料製成，如果侵蝕變得過度，則這會使核心裂開而使水分有可能侵入且隨後剝離。
此外，儘管導致LEE的機制尚未完全了解，但可以說，在某個時候，所有風力渦輪機葉片在其壽命期間將遭受某種形式或程度的LEE，這是需要解決的問題。
另外，風力渦輪機通常位於可能有大量昆蟲種群的偏遠地區。因此，可能會積聚例如來自污垢和顆粒以及昆蟲的碎屑，隨著時間的推移，這會影響風力渦輪機的效率。定期清洗有助於減少此種積聚且維持葉片效率。
其他結構也存在與風力渦輪機上之LEE類似的問題，因為需要定期維護，且結構需要在人類操作員難以到達和危險的地方進行表面檢驗和修補。
如圖1實施例所示的風力渦輪機1正在成為景觀中熟悉的景象。它們可為陸基風力渦輪機，或可為基於離岸者，例如作為用於發電之浮動風電場的一部份。預計到2030年，與今天的7MW傳動系統相比，具有產生超過15MW能量之明顯更大渦輪機的浮動風電場將成為常態。由於越來越大的葉片2使用於風力渦輪機，因此越來越依賴重量更輕的材料。這些材料的性質和較高的相對葉片尖端速度，增加彼等之前緣對損壞的敏感性。
傳統上，風力渦輪機葉片的檢驗、維修及維護已經反應。例如，它可以採取地面攝影且後續行動使用繩索技術人員查看照片中鑑定的缺陷。然後，這些技術人員經由繩索或者是新近裝在葉片附近的工作平台來實行必要的補救工作。近來，無人機已開始取代地面攝影以擷取初始檢驗影像，且證明這是定期檢驗葉片朝向正確方向邁出的一步。
BladeBUG公司的先前技術機器人裝置10圖示於圖2。該機器人裝置可用來在其他服務停機期間主動檢驗風力渦輪機葉片2。此一機器人裝置10在圖2中描繪成可沿著風力渦輪機葉片2的前緣3移動。
離岸仍有進行補救工作的成本以及繩索技術人員的暴露風險且顯著增加。最好利用機器人技術的進步以允許實行後續行動以降低人類干預的程度。用此方式，則有可能更有效地利用有限數量的熟練技術人員，而允許維護更多的風力渦輪機葉片2。
機器人裝置10允許記錄有關任何LEE或在葉片2上檢測到之其他缺陷的詳細資訊。收集到的資料可傳輸給陸上的專業工程師進行處理(連同來自許多其他後續檢驗的資料)以及判定任何必要的補救工作。早期檢測及處理可能比較便宜也更快，且可最小化葉片2的額外損害。
存在結構檢驗的各種其他解決方案。目前，對於風力渦輪機，已經到位的系統是使用帶有攝影機或其他檢測器的無人機來識別葉片和例如桅桿之支撐結構的損壞。如以上所述者，為了檢驗及維護，最近也有嘗試使機器人能夠攀登風力渦輪機的桅桿。這些中之一些使用電磁鐵或吸力裝置以讓機器人依附於桅桿。同樣，其他大型結構也存在類似的解決方案。
不過，目前可利用的機器人裝置及其移動運動方法應付細薄區段之某些非平面表面或邊緣的能力可能有限。因此，亟須改良的機器人裝置及移動運動方法，例如，以允許此類機器人裝置達到結構先前無法可靠地達到的部份以便檢驗及維護。
發明概要
從第一方面來看，本發明提供一種用於檢驗及/或維護結構之機器人裝置，其包含：在該機器人裝置之一縱向中延伸的一主體，該主體有一前端、一後端、和在該前端與該後端之間延伸的相反側面；配置在該主體之該等相反側面中之各者上的複數隻腿，各腿包含一或多個關節；與複數個載架，各載架使一腿連接至該主體且經組配為允許各腿相對於該主體之該等側面在一縱向中平移，且其中，該等載架中之各者經組配為可與其他載架中之各者獨立地移動致使可改變一腿距，該腿距為在該主體之一側面上的任何兩個毗鄰腿之間的距離(靠近主體測量)。
第一方面的一優點在於機器人裝置的各腿有附加線性自由度，因為使用允許各腿沿著主體之一側面縱向平移的載架使得可改變相對於在主體同一側面上之鄰腿的腿距。相較於現有機器人裝置，這可允許機器人裝置更快移動且更好地應付非平面表面。
已發現，該額外自由度使得改善運動範圍及實用性成為有可能，特別是，在機器人裝置的腿以腳在表面上就定位(例如，通過吸力)且該表面涉及高度的凸曲率或該表面結構包含平行或實質平行、其寬度與機器人裝置類似的表面，例如，橫樑或橫樑的邊緣、底板或板塊的邊緣輪廓、柱子、或彼等之任一組合。
在這些情況下，在機器人裝置之一側面上的一或多個下肢分段(最靠近腳的肢體分段)相對於在主體相反側面上之腿的對應下肢分段可彎曲90至180度角。因此，在跨騎上述細薄區段時，上肢分段相對於主體可以相對陡峭的角度向下延伸以鏈接臀關節(髖關節)，臀關節自其大致水平地延伸遠離主體的側面到腿的下肢分段。
關於各載架相對於主體側面在縱向中平移的能力，這意指該等載架中之各者能夠沿著機器人裝置的側面前後移動。此一移動與機器人裝置的形狀以及側面是平坦還是彎曲無關。因此，載架平移方向的主分量會在機器人裝置的縱向中(例如，在載架遵循主體的任何曲率時)。該等載架中之一或多個可經組配為可在相對於機器人裝置主體之垂直方向中有分量的方向中以及在縱向中移動。
用語「腿距」可指在主體同一側面上的任何兩個毗鄰腿或毗鄰載架之間的距離。亦即，鄰腿或載架之間的物理距離可改變。「腿距」可在腿連接至載架的位置處測定，例如，在臀關節處，以便在靠近機器人裝置主體的位置處測定。
下文描述可與第一方面之機器人裝置結合的數個視需要特徵。
該機器人裝置可經組配為可在風力渦輪機上作業，且更特別的是，在風力渦輪機葉片上。特別是，該機器人裝置可經組配為可沿著風力渦輪機葉片的前緣步行/爬行以進行風力渦輪機葉片之前緣的檢驗及/或維護。例如，該等腿的組態(可包括它的輪廓及尺寸)應適合允許機器人裝置沿著前緣步行/爬行。此外，可編程該機器人裝置以自動辨識風力渦輪機葉片的前緣，然後自主地控制其腿的移動，致使它沿著前緣向著尖端或根部方向步行/爬行以執行檢驗及/或維護動作。
該機器人裝置可為多足機器人(特別是，六足機器人，如下所示)且通過包含主體和從每一側伸出的複數隻腿而類似機器人生物。
該主體可界定沿著其長度的縱軸且可包含主體長度。除了前端、後端、左側面和右側面以外，該主體可包含頂面及底面以界定實質盒狀主體，在此左側面與右側面互相相反。左側面與右側面可界定主體的平坦側面。不過，本發明不受限於此一盒狀主體。機器人裝置的主體也可包含彎曲側面及/或圓弧正面或後端及/或圓弧頂面或底面，或彼等之任一組合。
該機器人裝置包含一或多對腿，其中，一對腿中之一腿配置在另一個之主體橫向的相反側面上。此腿可與在主體之另一側面上的腿獨立地移動。各腿可包含兩個或多個鉸接肢體分段。活節(articulation)可提供在各腿之臀及膝處的樞軸。各腿可包含一或多個旋轉自由度，且視需要3個旋轉自由度。這些旋轉自由度可由在肢體分段之間的活節中之一或多個提供。
各腿也可包含一腳，其中，各腿之腳也可用例如踝關節鉸接。以此方式，可將該腳組配為可以實質垂直於結構表面的方式擱在風力渦輪機葉片或其他結構的表面上。
各腿的臀關節可(至少部份)由該等載架中之一者提供，致使各臀關節能夠沿著機器人裝置的側面平移。可通過與裝設在主體上之導件的互動來引導該載架。
各載架可包含經組配為可使該腿耦接至該導件的滑動介面，該載架可進一步包含一活節，其經組配為可提供臀關節的一部份且經由臀關節使載架連結至該腿的上肢分段。
該表面可為機器人裝置經組配為可達到的任何表面。以風力渦輪機為例，這可包括風力渦輪機的任何外部部分及/或任何內部表面，包括渦輪機葉片的內表面。更特別的是，該表面可包含兩個表面區域，在此該等表面區域通常在結構的相反側面上彼此相反，例如，在此機器人裝置可能需要以一排腳在一區域上且另一排腳在另一區域上跨騎表面區域的方式步行。
可將該機器人裝置組配為可自動步行且適應不斷變化的表面形狀。以風力渦輪機葉片為例，該葉片形狀可從在葉片根部的大圓柱改變且轉變為翼面(aerofoil)，它的形狀及形狀可沿著葉片長度到葉片尖端改變。在機器人裝置步行至後緣時，曲率可從在風力渦輪機葉片前緣的高度凸曲率變成較低度的曲率。
關於其他類型的結構，機器人裝置必須在其上步行的底下表面可能有更多棱角或包含數個平坦表面。例如，該結構可包含橫樑的邊緣或底板或板塊的邊緣，在此機器人裝置可抓緊(使用吸力)的相反表面為平行平坦表面(或實質平行、或實質平坦表面)。此類表面可隔開大略對應至機器人裝置之寬度的一段距離(例如，大致對應至在機器人裝置之相對臀/髖關節之間的寬度，比如，±50%)。在柱子向上或向下步行時，或在結構底面的結構肋上工作時，可能遭遇類似環境。在這種地形上步行的能力為機器人裝置從事於在以前為不可能之其他類型的結構打開可能性。
如上述，該機器人裝置之各腿的遠端可包含一腳，在有些具體實施例中，它可為分段或肢體的平坦、彎曲或尖頭末端，或更佳地，可包含具有某一形式以有助於機器人裝置使本身抓住或固定於結構表面的工具。
各腿的腳(例如，末端執行器)可包含用於使機器人裝置固定於風力渦輪機葉片或其他結構之表面的吸力裝置。例如，各腿的腳可包含吸盤。吸盤的形式可為例如有大於一的半徑-高度比(radius to height ratio)的凹面吸盤。替換地，該等吸盤可包含帶有風箱的結構。此一結構可更加適應風力渦輪機葉片的曲率。該等吸盤應由相對柔順的材料製成，例如，聚合物基材料。
該等腿最好經組配為(且可編程機器人裝置的控制器)，在使用時，該等腳以90°的角度接近機器人裝置在其上步行的表面。亦即，該腳以垂直於表面的方向接近該表面(或盡可能接近垂直)。在彎曲表面的情形下，從與直接在腳下之表面相切的平面可定義該垂直方向。
各腿可包含在吸盤內產生吸力的吸力產生裝置。例如，這可為包含活塞以增加該吸盤之內部容積且藉此降低內壓以對表面產生吸力的裝置。該吸力產生裝置可位於腳中或裝在腿的下肢分段或其他部份中或上。該裝置可包含伺服馬達、液壓致動器及/或氣動致動器。
在一替代配置中，該吸盤可用管件連接至氣動或液壓液壓供應器。氣動或液壓裝置可放在機器人裝置的主體中或上，或可視需要位在機器人裝置的遠端。亦即，可經由臍帶(umbilical)提供氣動或液壓供應給機器人裝置。使用臍帶提供例如電力、氣動或液壓供應或可遠端提供之任何其他供應之設施的優點在於，機器人裝置本身可較輕且可具有更緊湊的設計。以下提供使用臍帶於機器人裝置配置上的額外細節。
為了施加有助於腳從表面鬆開的正壓，該腳也可包含吹氣裝置或功能。
各腿的腳也可用以下方式具有彈簧支撐(sprung)：在未附著至表面時，該真空吸盤保持與機器人的下肢實質垂直。換言之，當機器人裝置正在步行，踝關節不會在自重下或由於加速/減速力(或外力，例如風負載)引起移動，使得每一步該真空吸盤都可以相對直角地位在葉片表面上。彈簧力可由吸盤的柔順性、金屬或複合螺旋彈簧提供或由貝式墊圈(Belleville washer)/錐形彈簧配置提供。彈簧力也可由橡膠或彈性聚合物壓縮盤及/或管件配置提供，其經組配為可使該腳恢復到與腿的下部實質垂直對齊。
各腿可包含上肢分段(股骨)與下肢分段(脛骨)。該上肢分段可用下鉸接(膝)關節連接至該下肢分段且該上肢分段用上鉸接(臀或髖)關節連結至主體。該上鉸接關節可提供一或兩個自由度以致能該腿在此關節處向前及向後和向上及向下移動。同樣，該下鉸接關節或另一鉸接關節可提供一或兩個自由度以致能該腿以其他方式移動。
該等腿的各個鉸接肢體分段可用個別致動的鉸接關節連接至毗鄰肢體分段或主體。例如，各腿可包含軸線配置在實質平行於主體縱軸之方向中的兩個鉸接關節(例如，從上方看，在肢體被配置為從主體垂直地延伸時)，與配置在實質垂直於主體縱軸之方向中的另一鉸接關節。描述於此的鉸接關節可為上述上、下鉸接關節。
各腿的腳可包括使腳連接至下肢區段的踝關節。該踝關節可經鉸接成允許踝關節的運動有至少兩個維度或視需要三個。該踝關節可鉸接成允許數個準自由度(quasi-degree of freedom)，意指該關節可包含彈性材料以允許少量的附加旋轉運動或包括在線性方向可少量移動的機構，這些措施有助於機器人裝置在放置腿之腳時適應表面的不均勻度。
除了樞轉運動以外或替換地，該踝關節可允許該腳相對於該腿之其餘部份的軸向及旋轉運動。這可致能該腳允許該腿相對於葉片表面之平面的扭轉運動。除了旋轉運動以外，提供腳相對於腿之軸向移動的優點在於該腳可以實質垂直的方式擱在風力渦輪機葉片的表面上(且使本身牢牢地固定於表面)且允許旋轉以在腳保持靜止且固定於葉片時致能機器人的腿及主體在必要時移動。
該機器人裝置可為六足機器人。亦即，機器人裝置可包含三對腿，亦即，三隻腿在主體之左側面及右側面中之各者上。替換地，該機器人裝置可為四足機器人、八足機器人、或可包含任意數目適合機器人裝置之應用的腿(包括奇數隻腿)。該等腿不一定全都有相同的長度及/或在相同的高度連結至主體。機器人裝置的側面可能不平行且可相應地調整該等腿的位置及/或幾何。
在從側面觀看機器人裝置時，該等載架的位置可界定一條筆直的直線。換言之，該等載架全都能夠以不變的高度沿著主體之一側面平移。在從側面觀看時，可看見該等載架以線性方式平移。
在從上面觀看時，可看見各個側面的載架以線性方式平移。主體的側面可呈平坦以促進這一點。例如，該等載架可沿著設在主體之筆直側面上的軌道平移。
在數個替代具體實施例中，主體的側面可呈彎曲且該等載架的平移可遵循在縱向或大致縱向中的彎曲路徑。
導件可設在主體的各個側面上。各導件的形式可為軌道或一對軌道，例如，上、下軌道。藉由提供上軌道與下軌道，各腿例如經由滑動介面的安裝可在垂直隔開的點處，這提供從主體到腿的更好負荷傳遞以及更穩定的組態。該滑動介面可包含一對線性軸承用於與該等導件中之一者的軌道接合。
該主體可包含與主體之左側面關聯的左邊導件和與主體之右側面關聯的右邊導件。各導件可包含沿著主體在縱向中延伸的至少一軌道，視需要，包括上軌道與下軌道，如上述。這些軌道可以平行的方式在縱向中延伸且可由相同的結構元件提供。在數個具體實施例中，主體可具有彎曲形狀，意謂該等軌道可呈彎曲以遵循主體的形狀。在主體之給定側面上的複數個載架可連接至該軌道或數個軌道以在載架沿著主體之一側面平移時引導各載架的移動。
在主體之各個側面上之軌道或數個軌道的形式可為線性軌道。該等軌道或數個軌道可實質延伸機器人裝置的主體全長，從緊鄰主體之前端的點延伸到緊鄰主體之後端的點。各軌道可包含可與滑動介面接合以引導載架平移運動的突出物或凹部。
該左側面及右側面可為平坦側面，且左邊及右邊導件各自可沿著主體之平坦左側面及右側面裝設及延伸。以此方式，滑動介面的組態可保持相對簡單且讓頂面及底面可自由安裝其他的組件。
在其他的具體實施例中，各腿的載架可包含U形托架，其提供在主體之左或右側面附近從主體之頂面延伸到底面的滑動介面，以在該腿沿著主體之一側面平移時被在頂面及底面上的軌道引導。各腿的載架也可包含從頂面及底面中之一者延伸到主體之左或右側面的L形托架，以在該腿沿著主體之一側面平移時被在頂面或者是底面上和在左或右側面上的軌道引導。該機器人裝置也可包含此類安裝及引導配置的組合，其中有些腿使用一配置而其他腿使用另一個。
該主體的左側面及右側面各自可設有機構或機構的一部份以驅動各腿沿著機器人裝置之主體的一側面平移。例如，該主體可包含形式為致動器的機構，其經組配為可使給定腿沿著主體移位。更佳的是，各腿設有致動器，其與主體之一部份互動以使該腿沿著主體移位，以產生平移運動且提供附加線性運動維度。因此，各載架的形式為自己擁有電源及驅動器的電動載架。
該主體的左側面及右側面各自可包含沿著機器人裝置之長度延伸的齒條，例如，線性齒條。可定向該齒條，致使它的齒輪齒點在相對於主體的實質垂直方向中，例如，如在機器人裝置站上水平表面時所見的。該齒輪齒在齒條上可面朝上或面朝下。該齒條也可包含用於接合齒輪之鏈輪齒(sprocket teeth)的凹部或孔，而不是齒輪齒。設在主體之各個側面的齒條最好面向同一個方向。各個側面可包含一個配置在另一個上方的兩個齒條。
用於提供該等腿中之一或多個之線性運動的其他配置可包括使用皮帶驅動器或使用導螺桿。
用此類配置，可看見該等載架實質全部在一平面(大致水平的平面)中延伸，且齒條的齒輪齒可與該平面大致成直角(及/或與主體的軸線垂直)延伸。
該等載架中之一或多個可包含馬達與齒輪。該齒輪可裝在馬達的馬達軸上且直接由該馬達驅動。替換地，該齒輪可由轂馬達(hub motor)之轉子的一部份提供。該齒輪可包含正齒輪。該齒輪可經組配為可接合該齒條，例如，該齒輪的平面可呈實質垂直且該齒輪的齒部可與該齒條的齒部互鎖。該馬達可經組配為可轉動該齒輪，致使，在使用時，該齒輪沿著該齒條線性平移，且因此沿著主體的左或右側面中之一者線性平移。以此方式，載架能夠沿著機器人裝置之主體的長度(線性)平移，或至少在齒條允許的範圍內。該齒條最好延伸超過機器人裝置之主體長度的75%，且超過主體長度的90%更佳。即使存在其他的腿及載架，給定載架仍能夠平移機器人裝置之主體長度的60%。
為了判定腿或載架關於在主體長度上的位置，該馬達可包含位置控件，例如編碼器。用於平移載架的馬達可收容於載架內。
在六足機器人裝置的情形下，六隻腿中之各一連接至相關載架，且各載架可具有馬達及上述齒輪配置。六個載架中之各者可連接至主體且由配置在齒條上方及下方的導件引導其運動，例如該導件為一軌道，最好為兩個軌道。六個載架中之各者可經組配為彼此可獨立地運動。亦即，各載架可獨立在有空間的情況下沿著齒條的長度移動。也可想到其他的腿及載架組態，特別是，包含六個以上之腿及載架的機器人裝置。
在該主體可包含用於各載架的齒條及/或軌道致使各載架可沿著其對應齒條的全長移動，且視需要，在主體之一側面上的載架共享共用齒條及共用軌道或軌道組。在有四個以上的腿及載架時，亦即，各個側面有兩個以上的腿及載架，在給定側面上的載架中之一些可使用一個軌道及/或齒條設置而其他載架可使用另一個。
該主體或該等載架中之一者可包含經組配為可防止任何兩個載架在共用齒條上碰撞的一或多個極限開關。該等極限開關中之一或多個可經組配為可確定各個載架沿著主體之一側面的位置。可估定載架相對於主體或相對於毗鄰載架或兩者的位置。
該上鉸接關節可經組配為具有兩個自由度，致使該腿可經組配為可在垂直平面中旋轉以升高離開表面或下降到表面上且可經組配為可在水平平面中旋轉，致使該腿旋轉以擺動機器人裝置的腿，例如，在步行或轉向期間。
允許載架如上述沿著主體之一側面平移的優點在於，該等腿的平移運動，特別是線性平移運動，允許在沿著沿著彎曲表面移動時有更合適的步履樣式，特別是，凸彎曲表面，例如風力渦輪機葉片的前緣，在此該運動可在風力渦輪機葉片的徑向方向且該等腿在葉片的相反側面上接合。它可導致機器人裝置沿著此類表面更快地移動且機器人裝置更踏實。此一移動運動方法也有助於機器人裝置沿著底板、板塊或橫樑或其他類似的比較狹窄之結構的一邊緣步行，在此機器人裝置的腿在相反的平行或實質平行表面上接合。
有些步行/爬行樣式可能適合較平坦的表面而有些可能更適合有更多曲率的表面或在機器人裝置必須抓住結構的相反側面時，例如，源於底下結構的高度曲率，例如風力渦輪機葉片的前緣，或由於結構的厚度產生兩個平行的平坦側面使得機器人裝置必須沿著例如橫樑的邊緣、板塊或底板的邊緣步行/爬行、或上/下柱子。通過提供用於該等腿之載架來提供附加移動維度的優點在於，它提供彈性以根據手頭上的狀況來優化機器人裝置的步行樣式。它也可允許機器人裝置施加更好的吸力，從而更好的抓力，以在步行或做某些其他動作時使本身固定於結構的表面上。
此組態的另一優點是，在該等腿的腳固定於表面時，該機器人裝置的主體相對於該等腿及/或腳能夠前後移動。這在表面滑溜或天氣狀況危險的情況中特別有利，因為例如，為了掃描表面，它允許腳更安全地錨定至底下表面同時允許主體上的感測器掃描該表面或底下結構的數個部份而不必移動腿；從而減少機器人裝置可能從表面滑落的風險。另一情況可能是，該機器人裝置可利用該等腿沿著主體的平移使它的主體伸入太小無法讓它步行進入的空間，從而允許檢驗先前其他機器人組態無法接近的區域。
為了實現在高度彎曲表面上向前運動的相同結果以及致能它用相同的方式在平坦表面上步行，可用上述齒輪及齒條系統的許多其他方式實現該平移運動。其他的方法包括：使用從動導螺桿取代齒條；推桿或包登纜線(Bowden cable)；氣動或液壓驅動的線性軌道及/或致動器；與取代齒條的皮帶驅動載架。熟諳此藝者可想到其他的組態。
該導件可為在沿著主體平移時可引導該等載架之移動的任何實體特徵。它可為突出或凹入主體之側面的特徵。最好為可與線性軸承一起用來引導各載架之平移的特徵。該導件也可包含齒條和提供引導及允許平移的雙重功能。
各腿可為獨立單元。亦即，各腿可包含自己的電力單元且可從主體卸下。腿所需要的任何液壓或氣動件也可包含在腿內或可具有連接點用以將液壓或氣動管路連接到來自主體的供給。同樣，該腿可包含連接到主體的電源線用以供電給該腿。
該等腿可模組化且包含使用於在同一排腿上或在主體之相反側面上的相同組件。
模組化腿設計的優點是為了改善機器人裝置的維護便利性。通過有可拆卸的腿，工程師將能夠個別地維護各腿和主體。模組化配置的附加優點是，如果腿或主體中之任何者損壞，只有該部件需要更換或送去更換，且可能允許使用備用的主體或腿部件。這將具有額外的經濟效益，使得使用者能夠購買和儲存備件且自行完成相對簡單的單元更換，例如，在各腿都一樣時。
收容電力單元於各腿中的優點在於致能該等腿起作用，即使在主體電力被切斷下。然後，這可致能機器人裝置在偵測到主體電力被切斷時行進到安全的位置。另外，如果該等腿中之任一者沒電或觀察到腿有其他故障，該機器人裝置在餘腿的電力下保持功能。
腿可呈中空。亦即，該腿可具有在其上、下肢中之各者內的數個內部空腔藉此電力佈線及/或液壓或氣動佈線可收容於該腿的各肢體內。此特徵的優點在於可提供腿內佈線的保護同時減少纜線在機器人裝置所橫越的結構上勾到的風險。它還有助於減少纜線在步行運動期間彎曲的角度。
該機器人裝置可進一步包含收容於主體中的電池。可將該電池組配為可供應主要電力給機器人裝置及/或在機器人裝置經由臍帶接收電力且電源會被切斷的配置中可用作備用電源。該等腿可包括內部電源以供電給腿內的設施。
該機器人裝置可包含一或多個攝影機。數個攝影機可配置於主體的正面、頂部或側面區域上，主體的底面或任一腿上。該等攝影機中之一或多個可為檢驗攝影機，例如，主要功能是獲取指示風力渦輪機葉片或其他結構之表面狀況之資料的高解析度攝影機。另外或替換地，同一個攝影機或另一攝影機可為導航攝影機，以協助機器人裝置在風力渦輪機葉片表面上的移動，特別是，沿著風力渦輪機葉片的前緣。該等攝影機中之一或多個可為熱成像感測器、雷射掃描器、可見光攝影機、用於夜視的高光譜攝影機、及/或光達(LIDAR)感測器。
該機器人裝置可包含感測器陣列。該感測器陣列可裝上主體。該機器人可包含裝在主體上之不同點的多個感測器陣列，例如主體的頂面、底面、正面、背面或左側面或右側面，或甚至於腿上。該感測器陣列可包含用於成像結構之內部狀況的超音波掃描器。可將該一或多個感測器陣列組配為可掃描結構的表面。提供一或多個感測器陣列的優點可能是為了改善機器人裝置周圍的表面映射，讓使用者更確定地導航在結構上的機器人裝置。該感測器陣列還可以提供關於該結構的改良資訊水準及細節，包括表面狀況、缺陷及關於機器人裝置之環境的資訊以促進機器人裝置導航該結構或表面之特別區域的能力。
該機器人裝置可包含用於修補在風力渦輪機葉片或任何其他複合結構上發現之損壞的設備。例如，該機器人裝置可包含樹脂腔室與用於將樹脂施加塗層至風力渦輪機葉片之損壞區域的裝置。樹脂可包含兩個組份且該機器人裝置可包含兩個腔室，一個用於容納第一組份而另一個用於容納與第一者不同的第二組份，其中，當該等組份在塗層處理期間混合在一起時，允許混合的樹脂硬化。該樹脂可為例如環氧樹脂或聚脂基樹脂或任何其他合適樹脂。替換地，該樹脂可為紫外線固化樹脂。該機器人裝置可進一步包含可組配為可固化樹脂的紫外線燈。
作為樹脂罐的替代或補充，該機器人裝置可包含適合修補它正在橫越之結構的罐裝材料(tank carrying material)。修補材料的一實施例可為用於修補有灰泥或混凝土外牆之建築物的灰泥或混凝土。該機器人裝置也可用來運輸及部署塗層材料，例如疏水塗層、犧牲塗層、油漆、漆料及其他此類材料。
為了施塗樹脂、灰泥，或其他修補材料，該機器人裝置可包含噴嘴。該噴嘴可從主體伸出且可由電腦程式或者是遠端使用者引導以施塗修補材料至結構。
另外或替換地，該機器人裝置可包含用於清洗結構的設備。例如，對於風力渦輪機，例如昆蟲之碎屑的積聚在風力渦輪機葉片的操作效率上是個問題，特別是，沿著風力渦輪機的前緣。機器人裝置可裝有腔室清洗液與用於噴塗清洗液於表面之受影響部份上的噴嘴。機器人裝置可進一步包含用於移除風力渦輪機葉片表面碎屑的刷子或刮刀。
該機器人裝置可能沒有任何輔助設備。替換地，如上述，臍帶可用來使例如電源、氣動、液壓、資料或其他線路的必需品連接至機器人裝置。因此，臍帶的連接可設在機器人裝置的主體上，該連接包含用於供應機器人裝置之電力、氣動線、資料及/或液壓油的接觸或埠。若有的話，該氣動線可提供腳的吸力源及/或供應高壓空氣。資料連接可傳輸操作指令給機器人裝置以及傳送檢驗資料回到控制器以便傳遞給可分析該資料的遠端工作站。
除了或代替上述其他線路，也可將該臍帶組配為可提供清洗液或修補材料。可能有不止一條臍帶。
為了最小化通過重量或風負載對於主體的任何旋轉效應，此一臍帶在與主體縱軸對齊的位置可連接至該主體。視需要，該臍帶連接至機器人裝置主體的下部或下側部。該臍帶可包括可撓部或可樞轉連接以最小化不利的橫向力在機器人裝置上的傳遞。
具有臍帶的優點在於，如果它不必攜載樹脂罐、電池、液壓或氣動單元或用於可經由臍帶從外部儲存單元供應之物品的其他容器，機器人裝置本身可較輕且可具有更緊湊的設計。
該機器人裝置可進一步包含經組配為可控制主體相對於靜止腳之位置的控制器，從而提供穩定的平台以致能它精確地進行檢驗及/或維護動作。該控制器及致動器可提供具有主體相對於葉片表面之五軸電腦數值控制(CNC)的能力。
數個工具可附著至該主體，例如允許準確地移除破損材料到預定義形狀及輪廓的磨面機。此類修補促進繩索技術人員的工作，最小化在風力渦輪機葉片表面上的暴露時間。該機器人裝置可實行底下表面的檢驗及/或底下塊材的檢驗，例如，使用視覺檢驗技術及超音波檢驗。該機器人裝置也可實行一般日常維護，例如清洗、塗層、密封及/或油漆表面。該機器人裝置本身也可實行修補，例如修補裂縫及/或表面損傷、在前緣侵蝕發生後使前緣輪廓恢復回到按設計及製造而成的輪廓、等等。
投放該機器人裝置可藉由從渦輪機機艙由人或小型起重機將它放在葉片的根部上，在此隨後可調動它到風力渦輪機葉片的任何部份到感興趣或經由無人機檢驗確定將會損壞的區域。也可使用無人機將它空投到結構上。
該機器人裝置可用來在風力渦輪機葉片內部的爬行以在葉片結構內的封閉小空間中實行檢驗及修補。該機器人裝置可實行雷電連續性和電阻測試以確保雷電防護系統運作正常。
該機器人裝置也可在例如超疏水塗層的表面塗層上噴塗，以保護葉片表面且最小化污垢或水的附著。施塗超疏水塗層可能是一種在寒冷氣候下減少渦輪機葉片上之結冰的方法。
該機器人裝置也可注射/噴塗/施塗樹脂以防止葉片結構的額外環境入侵。
從第二方面來看，本發明提供一種用於第一方面之機器人裝置的移動運動方法，其包含：使數腿以逐步運動的方式升高離開一表面及下降到該表面以使該機器人裝置之該主體相對於該結構移動，其中，該移動運動方法進一步包括：在各腿處於一升高位置時，使各腿沿著該主體之一側面在一縱向中平移。
第二方面的優點在於，使用這種移動運動系統之方法的機器人裝置在有高度凸曲率的表面上能夠更可控地比現有系統更好地步行，且該系統也可使得改善運動範圍及實用性成為有可能。
該移動運動方法可包括在該腿處於一升高位置時，使各載架平移一段距離，它為該機器人裝置之主體長度的60%或以上。
在一具體實施例中，該移動運動方法包含：使一第一組腿從一表面上升到一上位(up position)，該第一組腿包含一第一對腿的一左腿與一第二對腿的一右腿，其中，該第一對腿毗鄰該第二對腿；使該第一組腿在該縱向中平移；使該主體與該第一組腿一起在該縱向中平移；使該第一組腿下降到在該表面上的一下位(down position)；使一第二組腿從該表面上升到該上位，該第二組腿包含該第一對腿的一右腿與該第二對腿的一左腿；使該第二組腿在該縱向中平移；使該主體與該第二組腿一起在該縱向中平移；與使該第二組腿下降到在該表面上的一下位。
該等腿的平移可藉由該等腿所附接之各個載架的線性(或接近線性)平移。該平移可遵循筆直路徑或可遵循彎曲路徑。
在另一具體實施例中，該移動運動方法包含：使一第一對腿從一表面上升到一上位；使該第一對腿在該縱向中平移；使該第一對腿下降到在該表面上的一下位；使一第二對腿從該表面上升到該上位，其中，該第二對腿毗鄰該第一對腿；使該第二對腿在該縱向中平移；使該第二組腿下降到在該表面上的一下位；使該主體在該縱向中移動。
該方法可包括在該機器人裝置之一腳與該風力渦輪機葉片之表面的接觸點處產生吸力。吸力可施加至該機器人裝置與一表面接觸的兩個或多個腳。
該方法可包含操作該機器人裝置的腿使得該機器人裝置沿著風力渦輪機葉片的前緣步行(爬行)。該機器人裝置可從風力渦輪機葉片的根部(或根部附近)沿著前緣朝向風力渦輪機葉片的尖端步行。它甚至可繞著風力渦輪機葉片的尖端步行，以及在風力渦輪機葉片的其餘表面上步行。
該方法可包含沿著橫樑或橫樑之一邊緣步行。該方法可包含沿著板塊或底板之一邊緣步行。該方法可包含在這樣的邊緣或柱子上向上或向下步行。
以下說明涉及使用用於檢驗風力渦輪機之本發明機器人裝置的情況。不過，熟諳此藝者會意識到以下揭示內容也可應用於其他結構，例如摩天大樓、橋樑、核能及其他冷卻塔，以及人類工人難以到達或危險區域的其他結構，或者有通常被認為是人類工人無法接近的區域。因此，描述於此的機器人裝置有關於需要檢驗或維護的任何結構。
圖3的透視圖圖示機器人裝置300。機器人裝置300跨騎風力渦輪機葉片350的前緣。機器人裝置300有縱向延伸的主體302。該主體有前端304、後端306、頂面308、底面310、左側面312、與右側面314。左側面312與右側面314彼此相反。主體302可包含矩形的盒子形狀，如圖示。
除非另有說明，否則此處對特定方向和相對位置的任何基準應理解為係指在其腿站上水平表面時看到的機器人裝置300。當然，使用時，機器人裝置300不太可能在水平表面上步行、檢驗或維護且應相應地查看基準；事實上，許多好處在於此新型機器人裝置300能夠比先前機器人裝置更好地應付不平坦、高度彎曲或尖銳的輪廓。再者，機器人裝置300不受方向限制；取決於手頭上的任務和行進的方向，前端可為後端且後端可為前端。
主體302在機器人裝置300的縱向延伸以界定主體長度。在主體302包含如圖示之實質矩形盒狀主體的組態中，主體長度用平坦縱向延伸左側面及右側面312、314中之各者的長度表示。
圖示機器人裝置300為六足機器人且包含裝在左側面312的三個載架315與裝在右側面314的三個載架315。各載架315附接一腿。其他的腿及載架組態有可能。如圖示，該等腿316及載架315的尺寸及格式可一樣，唯一的差別在於左腿316為右腿316的鏡像版。
機器人裝置300的載架315各自提供附加的線性自由度以允許各腿315沿著機器人裝置300之主體302的一側面平移。這允許載架315獨立地沿著主體302的側面312、314中之一者縱向平移。以此方式，可改變相對於主體302同一側面312、314上之鄰腿316或載架315的腿距。這致能機器人裝置300以與傳統六足或其他類似多腿機器人不同的方式步行，其通過載架315在朝向或者是遠離主體302末端304、306的方向沿著主體302側面312、314的獨立縱向平移。以此方式，載架315的平移因此允許附接至該等載架315之腿316沿著主體302長度的平移。
在圖3的配置中，各腿316包含臀關節326(或臀關節326的一部份)，在此各腿連接到各自的載架315。各載架315經組配為可沿著安裝於其上之機器人裝置300的側面312、314平移，且通過與設在主體302上例如軌道或一對軌道322的導件的互動被導向主體302的前端304或後端306。
取決於機器人裝置300的組態，將該軌道或該對軌道322配置成可從前端304到後端306沿著主體302的左側面及右側面312、314中之各者延伸。它們最好延伸機器人裝置300的主體全長，或盡可能多地為腿316提供盡可能長的步幅。按需要，腿316的安裝也可包含在各個側面上的兩個以上軌道322，例如，第三或第四軌道。
該軌道或數個軌道322最好設在左側面及右側面312、314中之各者上(例如，裝上或形成為彼之一部份)，留下沒有其他組件的頂面308及底面310。不過，也有可能將左邊或右邊軌道322裝在主體302的頂面308或底面310上(例如，於縱向中心線的兩側上)以在載架315沿著主體302之一側面平移時引導它。例如，載架315可包含U形托架，它在主體302之左或右側面312、314附近從頂面308延伸到底面310，以在載架316沿著主體302之一側面312、314平移時由在頂面308及底面310上的軌道引導。載架315也可包含L形托架，它從頂面308與底面310中之一者延伸到主體302的左或右側面312、314，以在載架315沿著主體302之一側面312、314平移時由在頂面308或者是底面310與在左或右側面312、314上的軌道引導。機器人裝置300可包含此類安裝及引導配置的組合。
最好形式為軌道或數個軌道322的該導件可延伸超過主體長度的50%，最好超過主體長度的75%，超過主體長度的85%更佳。在類似圖示組態的組態中，為了允許盡可能多的平移運動，該等導件實質延伸機器人裝置302的主體全長(亦即，在主體長度的90至100%之間)。
各載架315包含在載架最靠近主體302之一端的滑動介面用於使載架315耦接至導件(例如，軌道)，與在載架315之另一端的活節，其經組配為可提供臀關節326且經由臀關節326使載架315連結至該腿的上肢分段328。
因此，各腿316經由載架315連接至主體302，藉此在載架315主體302之一側面平移時允許引導各腿316及載架315的移動。各載架315也可包含某種形式的致動器以用來使載架315相對於主體302平移。
在圖3中，主體302的左側面312及右側面314各自包含齒條318。載架315各自包含齒輪(例如，未圖示於圖3的正齒輪)，它的齒部與齒條318的齒部互鎖。各載架315也包含經組配為可驅動該齒輪的馬達320。該齒輪的旋轉造成該齒輪沿著齒條318行進，從而造成載架315及彼之各腿316的線性平移。
因此，這種組態提供線性自由度給各腿316，在此腿316本身經由載架315都能夠獨立地沿著主體302的側面平移。
在同一側面直接相鄰的腿316視為毗鄰。
左側面及右側面312、314包含形式為線性軌道322的導件，其裝上在載架315最靠近主體302之末端上的線性軸承324(例如，輪軸承、球軸承等等)。這些線性軸承324能夠引導及支承各個載架315且允許各個載架315與每一個其他載架315獨立地沿著主體302長度平滑地縱向平移。
各載架315或腿316可包含定位器。在圖3中，馬達320包含形式為編碼器的定位器藉此得知且可控制各載架315或腿316沿著主體302長度的位置。機器人裝置300也包含極限開關以防止毗鄰載架315或腿316在線性移動時互相碰撞。也可將該等極限開關組配為可判定載架315或腿316中之各者相對於主體302及/或相對於其他載架315或腿316的位置。
各腿316可至少包含上鉸接關節326(臀關節或髖關節)、上鉸接肢體328(上肢分段)、下鉸接關節330(膝)、下鉸接肢體332(下肢分段)、踝關節334、與腳336。腳336用踝關節334連接至下鉸接肢體332且下鉸接肢體332用下鉸接關節330連接至上鉸接肢體328。上鉸接肢體328用上鉸接關節326連接至載架315。上鉸接關節326也可收容馬達320以及使各腿316耦接至主體302的線性軸承324。
圖3的主體302進一步包含四個感測器338，在此兩個感測器338位在前端304與頂面308會合的邊緣上(例如，向前看，是在主體302的上角落)且兩個感測器338位在後端306與頂面308會合的邊緣上(例如，向後看，是在主體302的其他上角落)。這些感測器338包含攝影機與其他感測器，且經組配為可提供導航設備給機器人裝置300。感測器338也經組配為可掃描機器人裝置300在其上移動的結構表面。感測器338可提供資訊給控制器以有助於各腿316之腳336的置放。
圖4的側視圖圖示機器人裝置300。左側面312與右側面314實質對稱地配置。
各腿316的腳336包含用於使機器人裝置300固定於風力渦輪機葉片350表面的吸力裝置。各腿316的腳336包含吸盤340。描繪於圖4之吸盤340的形式為例如有半徑-高度比大於一的凹面吸盤340。吸盤340可由聚合物基材料製成以提供柔順性。
各腿316包含吸力產生裝置以在吸盤340內產生吸力。該吸力產生裝置可包含活塞以增加吸盤340的內部容積從而降低內部壓力以對表面產生吸力。該吸力產生裝置可包含伺服馬達，以及液壓致動器或氣動致動器。這些部件可收容於形成下肢分段332之外表面的框架(骨架)內。
腿316中之各者有三個旋轉自由度。對於描繪於此的機器人裝置300，可將上鉸接關節326(臀關節)組配為可提供三個旋轉自由度給腿316的其餘部份。下鉸接關節330(膝關節)經組配為可提供下鉸接肢體332相對於上鉸接肢體328的至少一個旋轉自由度。
可將踝關節334組配為可提供腳336相對於下鉸接肢體332的三維度運動。亦即，踝關節提供腳336相對於腿316之其餘部份的軸向及旋轉運動。這致能腳336允許腿316相對於表面之平面的扭轉運動。提供腳相對於腿之軸向移動的優點在於該腳可以實質垂直的方式擱在風力渦輪機葉片的表面上(且使本身牢牢地固定於表面)且有助於允許旋轉以致能機器人的腿及主體在必要時移動同時該腳保持靜止且固定於葉片。
腿316中之各者包含用於供給電力給腿316中之組件的電力單元。腿316也包含穿過各個鉸接肢體328、332之空腔且穿過上、下鉸接關節326、330的佈線。
腿316可為可從主體302卸下的模組化獨立單元。鑑於機器人裝置300在有操作問題的情形下仍然能夠移動以及用其餘的腿316做動作，這可能有好處。它還允許更容易的維護或更換。
圖5的正視圖圖示有升高到上位之一些腿402的機器人裝置400。機器人裝置400跨騎風力渦輪機葉片450的前緣。機器人裝置400有許多與上述機器人裝置300共同的特徵，因此上述特徵的討論同樣適用於本具體實施例。風輪機葉片前緣的高度凸曲率以及機器人裝置與風輪機葉片寬度的相對比例以及機器人裝置與風力渦輪機葉片之寬度的比例(該寬度與在對應臀關節之間取得的跨騎機器人裝置300寬度有相似的比例)意謂機器人裝置300的腳可面對面或實質面對面地(例如，在90至180度之間)配置。如果不是風力渦輪機葉片，也會出現類似的情況，機器人裝置300跨騎橫樑、底板或板塊的邊緣、或柱子。在此場景中，腳擱在配置於結構之相反側面上的兩個平行平坦表面上。其他的場景有可能，在此兩個表面不平行(例如，表面與另一者不平行達±30度)或平坦(此類表面可包括有些粗糙或起伏比如達10毫米的基準面)。
圖6至22圖示用於上述機器人裝置300、400之移動運動方法的關鍵步驟。如上述，機器人裝置300、400經組配為可橫越各種表面和表面形狀。線性自由度提供用於橫越表面之方法的附加選項。
圖6至14圖示與機器人裝置500之三角架移動方法(tripod method of movement)有關的移動運動方法。用於機器人裝置500之移動運動三角架方法包含許多步驟。
第一步圖示於圖6且包含：使第一組腿502從表面550升高到上位。亦即，第一組腿502升高使得第一組腿502的腳504不再接觸表面550。不在第一組腿502中的腿仍在下位且其腳附著至表面550以提供機器人裝置500的穩定性。
第一組腿502包含第一對腿508的左腿506、第二對腿512的右腿510、與第三對腿516的左腿514。第一對腿508毗鄰第二對腿512且第三對腿516也毗鄰第二對腿512，但是第一對腿508不毗鄰第三對腿516。因此，第二對腿512位在第一對腿508與第三對腿516之間。
圖7及8圖示藉由平移第一組腿502之各腿的載架使第一組腿502在縱向中移動的第二步。在此步驟中，主體518也被組配為在與第一組腿502相同的縱向中可與第一組腿502一起移動。
為了使主體518相對於該等腿移動，固定於表面550的腿各自經組配為可轉動其齒輪以便使主體518在相對於固定腿的線性方向中移動。
載架315中之各者能夠平移超過主體長度的50%，超過主體長度的60%為較佳。各載架315最好能夠移動主體長度的70%以上。
第一組腿502經組配為在主體518相對於固定腿的直線運動的同時可相對於主體518線性移動。以此方式，機器人裝置500能夠沿著表面550的一部分覆蓋很長的距離。
未圖示的第三步是使第一組腿502下降到在表面550上的下位。亦即，一旦第一組腿502及主體518完成第二步的移動，第一組腿502使彼等的腳504下降到表面550使得第一組腿502固定於表面550。
圖8及9圖示使第二組腿520從表面550升高到上位的第四步。第二組腿520包含不在第一組腿502中的腿。亦即，第二組腿520升高使得第二組腿520的腳522不再接觸表面550。第一組腿502仍在下位且腳504附著至表面550以提供機器人裝置500的穩定性。
第二組腿520包含第一對腿508的右腿524、第二對腿512的左腿526、與第三對腿516的右腿528。
圖10及11圖示藉由平移第一組腿520之各腿的載架使第二組腿520在縱向中移動的第五步。在此步驟中，也將主體518組配為可在與第二組腿520相同的縱向中與第二組腿520一起移動。
未圖示的第六步使第二組腿520下降到在表面550上的下位。亦即，一旦第二組腿520及主體518完成第二步的移動，第二組腿520把腳522下降到表面550使得第二組腿520固定於表面550。
重複上述步驟以穿越表面。機器人裝置500經組配為可適合被它橫越之表面的形狀，通過適當的角度移動諸腿以確保機器人裝置500在彼等移動時是安全的。
圖12描繪上述第五步的變體。在此圖中，也可將第二組腿520組配為在各腿的上鉸接關節處可旋轉。亦即，第二組520的各腿被組配為相對於主體518可旋轉。除了橫向移動以外，這種旋轉提供附加伸距(additional reach)給該等腿，從而允許機器人裝置500在表面550上走得更遠。
為了提供附加伸距給機器人裝置500，第一組腿502同樣可在第二步中旋轉。第一組腿502或者是第二組腿520中之上鉸接關節的旋轉不限於第二及第五步。亦即，該等腿可在任何移動步驟期間旋轉。
圖13及14描繪處於使用上述三角架方法橫越實質平坦表面之組態的機器人裝置500。
圖15至22圖示與微波移動方法(ripple method of movement)有關的移動運動法的步驟。機器人裝置500的微波移動運動方法包含許多步驟。使用於這些特徵的元件符號可指與上文所述相同的特徵。
圖示於圖15的第一步包含：使第一對腿508從表面550升高到上位。
圖16圖示藉由平移第一對腿508中之各腿的載架使第一對腿508在縱向中移動的第二步。
第三步包含：使第一對腿508下降到在表面550上的下位。
圖示於圖17的第四步包含：使第二對腿512從表面550升高到上位。
圖18圖示藉由平移第二對腿512中之各腿的載架使第二對腿512在縱向中朝向第一組腿508移動的第五步。
第六步包含：使第二對腿512下降到在表面550上的下位。
第七步包含：使第三對腿516從表面550升高到上位。
圖19圖示藉由平移第三對腿516中之各腿的載架使第三對腿516在縱向中朝向第二組腿512移動的第八步。
描繪於圖20的第九步包含：使第三對腿516下降到在表面550上的下位。
圖示於圖21的第十步包含：使主體518在縱向中移動。以此方式，機器人裝置500到達圖示於圖22的位置，這與它開始時的位置相同。
因此，如以上示範具體實施例所示，也可看見本發明可提供多腿機器人裝置，在此該機器人裝置已適合提供附加線性自由度給各腿以允許各腿與其他腿獨立地相對於機器人裝置主體的側面在縱向中平移以改變相對於在主體同一側面上之鄰腿的腿距。該等腿可包含臀關節且腿距的變化可為使一腿之臀關節相對於鄰腿平移的結果。通過載架相對於機器人裝置主體的平移可實現臀關節的平移，該載架經配置成在該腿沿著主體之一側面平移時可攜載該臀關節及該腿。
1:風力渦輪機
2:(風力渦輪機)葉片
3:葉片2的前緣
10:先前技術機器人裝置
25:表面
300:機器人裝置
302:主體
304:前端
306:後端
308:頂面
310:底面
312,314:左、右側面
315:載架
316:腿
318:齒條
320:馬達
322:軌道
324:線性軸承
326:上鉸接關節/臀關節或髖關節
328:上鉸接肢體/上肢分段
330:下鉸接關節/膝(關節)
332:下鉸接肢體/下肢分段
334:踝關節
336:腳
338:感測器
340:吸盤
350:(風力渦輪機)葉片
400:機器人裝置
402:腿
450:(風力渦輪機)葉片
500:機器人裝置
502:第一組腿
504:第一組腿502的腳
506:第一對腿508的左腿
508:第一對腿
510:第二對腿512的右腿
512:第二對腿
514:第三對腿516的左腿
516:第三對腿
518:主體
520:第二組腿
522:第二組腿520的腳
524:第一對腿508的右腿
526:第二對腿512的左腿
528:第三對腿516的右腿
550:表面
此時，僅以舉例說明且參考附圖更詳細地描述本發明的一些具體實施例，其中：
圖1示意圖示一風力渦輪機實施例，其包含在桅桿上高高舉起的風力渦輪機葉片；
圖2的放大圖圖示風力渦輪機葉片中之一者有示範機器人裝置沿著該風力渦輪機葉片朝向葉片尖端爬行；
圖3的透視圖圖示跨騎風力渦輪機之前緣的機器人裝置；
圖4的側視圖圖示一機器人裝置；
圖5的正視圖圖示有些腿升高到上位的機器人裝置；
圖6的透視圖圖示有些腿升高到上位的機器人裝置；
圖7的俯視圖圖示在縱向中移動的機器人裝置；
圖8圖示圖7機器人裝置的透視圖；
圖9的俯視圖圖示有些腿在上位的機器人裝置；
圖10的俯視圖圖示在縱向中移動的機器人裝置；
圖11圖示圖10機器人裝置的透視圖；
圖12的俯視圖圖示在縱向中移動的機器人裝置；
圖13的透視圖圖示在平坦表面上移動的機器人裝置；
圖14圖示圖13機器人裝置的俯視圖；
圖15的透視圖圖示第一對腿升高到上位的機器人裝置；
圖16的俯視圖圖示在縱向中移動的機器人裝置之第一對腿；
圖17的透視圖圖示第二對腿升高到上位的機器人裝置；
圖18的俯視圖圖示在縱向中移動的機器人裝置之第二對腿；
圖19的俯視圖圖示在縱向中移動的機器人裝置之第三對腿；
圖20的透視圖圖示在第三對腿已完成其移動之後的機器人裝置；
圖21的俯視圖圖示在縱向中移動的機器人裝置之主體；與
圖22的透視圖圖示在圖示於圖21之移動步驟之後的機器人裝置。
300:機器人裝置
302:主體
304:前端
306:後端
308:頂面
310:底面
312,314:左、右側面
315:載架
316:腿
318:齒條
320:馬達
322:軌道
324:線性軸承
326:上鉸接關節/臀關節或髖關節
328:上鉸接肢體/上肢分段
330:下鉸接關節/膝(關節)
332:下鉸接肢體/下肢分段
334:踝關節
336:腳
338:感測器
350:(風力渦輪機)葉片
Claims (26)
- 一種用於檢驗結構之機器人裝置，其包含： 在該機器人裝置之一縱向中延伸的一主體，該主體有一前端、一後端、和在該前端與該後端之間延伸的相反側面； 配置在該主體之該等相反側面中之各者上的複數隻腿，各腿包含一或多個關節；與 複數個載架，各載架使一腿連接至該主體且經組配為允許各腿相對於該主體之該等側面在一縱向中平移，與 其中，該等載架中之各者經組配為可與其他載架中之各者獨立地移動致使可改變一腿距，該腿距為在該主體之一側面上的任何兩個毗鄰腿之間的距離。
- 如請求項1之機器人裝置，其中，各腿包含一或多個旋轉自由度，視需要包含三個自由度。
- 如請求項1或2之機器人裝置，其中，該等腿中之各者包含一臀關節之一第一部份，在此各腿各自連接至各個載架，且其中，該主體進一步包含一導件，該等複數個載架中之各者連接至該導件，致使將該載架組配為可沿著該機器人裝置之該側面平移，通過與該導件的互動被導向該主體的該前端或後端。
- 如請求項3之機器人裝置，其中，各載架包含經組配為可使該載架耦接至該導件的一滑動介面，且其中，該載架進一步包含一活節，其經組配為可提供該臀關節之一第二部份且使該載架經由該臀關節連結至該腿的一上肢分段。
- 如請求項3或4之機器人裝置，其中，該主體包含與該主體之該左側面關聯的一左邊導件和與該主體之該右側面關聯的一右邊導件，其中，各導件包含沿著該主體在該縱向中延伸的一軌道，視需要包含一上軌道與一下軌道，在該主體之一給定側面上的該等複數隻腿連接至該軌道或該等軌道以在各腿沿著該主體之一側面平移時引導該腿的移動。
- 如請求項5之機器人裝置，其中，在該主體之各個側面上的該軌道或該等軌道為線性或近似線性軌道，視需要從該主體之該前端附近延伸到該主體之該後端附近。
- 如請求項5或6之機器人裝置，其中，該左側面及該右側面為平坦側面，且該等導件設在該主體之平坦的該左側面及該右側面上且沿著該左側面及該右側面延伸。
- 如請求項5或6之機器人裝置，其中，該左側面及該右側面為彎曲側面，且該等導件設在該主體之彎曲的該左側面及該右側面上且沿著該彎曲左側面及該右側面延伸。
- 如請求項1至8中之任一項的機器人裝置，其中，該主體包含在各個側面上的一齒條，且各載架包含一馬達與由該馬達驅動的一齒輪，該齒輪經組配為可與該齒條互鎖，致使，在使用時，該齒輪的旋轉造成它的對應腿在該縱向中平移。
- 如請求項9之機器人裝置，其中，在各載架中的該馬達或該齒輪包含一位置控制感測器，視需要其中，該位置控制感測器為一編碼器。
- 如請求項9或10之機器人裝置，其中，各齒條為一線性齒條及/或在該主體之一給定側面上的該等複數個載架各自經安裝成可共享同一個齒條。
- 如請求項4至11中之任一項的機器人裝置，其中，各腿進一步包含一下肢分段，其中，該下肢分段用一下活節連接至該上肢分段。
- 如請求項12之機器人裝置，其中，一腳用一踝關節連接至該腿的該下肢分段，該踝關節允許該腳相對於該下肢分段的旋轉運動，且視需要，允許該腳相對於該下肢分段的直線運動。
- 如請求項13之機器人裝置，其進一步包含一控制器，該控制器經組配為在各腳位於一表面上時可控制該主體相對於該各腳之位置，視需要其中，該控制器經組配為可提供該主體相對於該表面的五軸電腦數值控制(CNC)。
- 如請求項1至14中之任一項的機器人裝置，其中，該機器人裝置進一步包含數個極限開關，該等極限開關經組配為可防止毗鄰載架及/或腿之碰撞，視需要其中，該等極限開關中之一或多個經組配為可確定該等載架中之各者沿著該主體之一側面的位置。
- 如請求項1至8中之任一項的機器人裝置，其中，該主體包含在該主體之各個側面上的一螺釘配置，且各載架包含一螺帽，其中，一馬達經裝設成相對於該螺釘或該螺帽中之一者可驅動另一者，且通過該螺帽與該螺釘的互動造成一對應腿在該主體之該縱向中平移。
- 如請求項1至8中之任一項的機器人裝置，其中，該機器人裝置包含數個推桿，該等推桿經組配為使各腿在該縱向中通過一載架之平移而可滑動地平移。
- 如請求項1至8中之任一項的機器人裝置，其中，該主體包含數個流體驅動線性軌道及/或致動器，彼等經組配為使各腿在該縱向中通過一載架的平移而移動，且視需要其中，該等流體驅動線性軌道及/或致動器以氣動或液壓方式驅動。
- 如請求項1至8中之任一項的機器人裝置，其中，其中，該等載架以皮帶驅動以使各腿在該縱向中移動。
- 如請求項1至19中之任一項的機器人裝置，其中，該機器人裝置包含一六足機器人，且各腿在一臀關節處能夠相對於該機器人裝置之該主體在該主體之該縱向中平移。
- 如請求項1至20中之任一項的機器人裝置，其中，各腿包含用於控制及操作該腿的數個設施，且視需要其中，各腿包含用於在一吸盤中產生吸力的一吸力產生裝置及/或一電源。
- 如請求項1至21中之任一項的機器人裝置，其中，包括電力、氣動及/或液壓設施之該等設施的佈線係收容於在該腿內之一或多個空腔中。
- 一種移動運動方法，其用於如請求項1至22中之任一項的機器人裝置，該方法包含： 使數腿以逐步運動的方式升高離開一表面及下降到該表面以使該機器人裝置之該主體相對於該結構移動，其中，該移動運動方法進一步包括：在各腿處於一升高位置時，使各腿沿著該主體之一側面在一縱向中平移。
- 如請求項23之移動運動方法，其包含： 使一第一組腿從一表面上升到一上位，該第一組腿包含一第一對腿的一左腿與一第二對腿的一右腿，其中，該第一對腿毗鄰該第二對腿； 使該第一組腿在該縱向中平移； 使該主體與該第一組腿一起在該縱向中平移； 使該第一組腿下降到在該表面上的一下位； 使一第二組腿從該表面上升到該上位，該第二組腿包含該第一對腿的一右腿與該第二對腿的一左腿； 使該第二組腿在該縱向中平移； 使該主體與該第二組腿一起在該縱向中平移； 使該第二組腿下降到在該表面上的一下位。
- 如請求項24之方法，其進一步包含： 使該第一或第二組腿中之至少一者相對於該主體旋轉。
- 如請求項23之移動運動方法，其包含： 使一第一對腿從一表面上升到一上位； 使該第一對腿在該縱向中移動； 使該第一對腿下降到在該表面上的一下位； 使一第二對腿從該表面上升到該上位，其中，該第二對腿毗鄰該第一對腿； 使該第二對腿在該縱向中移動； 使該第二組腿下降到在該表面上的一下位； 使該主體在該縱向中移動。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB2014278.2A GB2598756A (en) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | A system and method of robot locomotion |
| GB2014278.2 | 2020-09-10 |
Publications (1)
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