TWI395689B - 船身機器人車庫 - Google Patents

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TWI395689B
TWI395689B TW099127480A TW99127480A TWI395689B TW I395689 B TWI395689 B TW I395689B TW 099127480 A TW099127480 A TW 099127480A TW 99127480 A TW99127480 A TW 99127480A TW I395689 B TWI395689 B TW I395689B
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Iii James H Rooney
Jonathan T Longley
Brian R Boule
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Raytheon Co
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B59/00—Hull protection specially adapted for vessels; Cleaning devices specially adapted for vessels
    • B63B59/06—Cleaning devices for hulls
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    • B63B59/06—Cleaning devices for hulls
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Description

船身機器人車庫
本發明係關於一種用於船身機器人之車庫。
當一船身移動通過水時，該船身之摩擦阻力可構成總阻力之45%至90%且由於海藻、海草、藤壺及類似物之該船身污垢而可能增加6%到至多80%。由於一油槽船船身之中間生物污垢，故30%的一添加阻力可增加該船之燃料消耗達每天12噸。該結果係增加操作該船之成本且增加排放物。
相應地，存在用於降低生物污垢之機會及/或用於清潔該等船身之各種方法。舉例而言，船身油漆及塗層係有助於努力降低生物污垢之機會，但此等處理不總是起作用。諸如見美國專利第7,390,560號。另外，當施加該油漆及/或塗層時，該船必須停靠乾塢很長一段時間。亦有關注使用防污垢油漆及塗層之環境問題。
大多數先前船身清潔機器人遭受若干潛在缺點。該等機器人係通常連接至一纜線且藉由一船上電源及控制子系統供電且控制且係能僅在一靜止船上操作。
近來，一改良船身機器人已被Rooney等人在2008年11月21日申請之共同待審中的美國專利申請案12/313,643號中提出。存在當一機器人係未在使用中或需要定期維護或其他事項時儲存該機器人的一地方之需要。當該機器人繞該船身移動時，此機器人使用磁吸力以抓持該船身。尤其當該船係在航行中時，需要安全固定該移動機器人至該船身的該等磁鐵必須施加一實質力。可能難以自該船身移除該機器人用於維修、清潔及/或儲存。亦可能難以自儲存裝置移動一機器人至該船身上。在一遠洋航行環境中，該機器人係通常不容易藉由一人或甚至兩人而下水及/或回收。因此，需要一更可靠下水及回收技術。此外，安全裝載一直係一船上設備之一考量。且再次，由於該機器人之尺寸及重量，故裝載並非不具有困難性。此外，該機器人可能需要不時地帶至一維護廠用於修復及/或維護。
在一實施例中，一船身機器人車庫包含用於裝載一船身機器人之該船上之一裝載隔室及經組態以使該裝載隔室相對於該船在一下水/回收姿態與一裝載位置之間旋轉之一旋轉系統。
在一較佳實施例中，該旋轉系統可包含一旋轉機構及一驅動系統。該車庫可包含用於清潔該機器人之一清潔流體施配器。該車庫可包含用於清潔該機器人之清潔工具。該車庫可包含一加熱器系統。該車庫可包含用於接合該機器人上之一匹配插座用於將該機器人電源充電之一充電插座。該車庫可包含一充電及通信插座，其係用於接收該機器人上之一匹配插座而用於將該機器人電源充電且與一船上主機控制器及導航系統通信。該機器人可安置於一水上船甲板且該下水/回收姿態可大致平行於該船身之表面且該裝載位置可大致平行於該甲板。該車庫可包含一層磁性材料。該磁性材料與該機器人之間可存在一第一間隔器以減小該機器人與船身之間的任何磁吸力。該第一間隔器可為非磁性材料。該第一間隔器可為一保持器板。該旋轉系統可包含一鉸鏈，該鉸鏈之一部分係固定至該車庫，另一部分係固定至該船。該車庫可封閉該機器人於該裝載位置中。該車庫可包含一門，當該裝載隔室靠近該下水/回收姿態時，該門經驅動以朝向該打開位置移動且當該裝載隔室接近該裝載位置時，該門經驅動以朝向該關閉位置移動。該車庫可包含一維修室，該維修室包含一加熱器、一清潔流體施配器系統及一清潔工具之至少一者。該車庫可包含一可釋放連接可攜式手提箱室。該裝載隔室可包含用於使該船身機器人相對於該裝載隔室重定向之一轉盤。該轉盤可包含用於旋轉該轉盤之一第二旋轉機構。該第二旋轉機構可藉由該驅動系統而驅動。該第一旋轉機構及第二旋轉機構各者可包含具有由該驅動系統所驅動之一共同軸之一組齒輪。
在另一實施例中，一船身機器人車庫包含用於裝載一船身機器人之一裝載隔室、用於使該裝載隔室相對於該船在一下水/回收姿態與一裝載位置之間旋轉之一旋轉系統、用於接收該船身機器人以在裝載期間維修之一維修室及用於自該車庫提取該機器人之一分開之可攜式手提箱室。
其他目的、特徵及優勢將透過一較佳實施例及隨附圖式之下文描述顯現予熟習此項技術者。
除了下文揭示的較佳實施例之外，本發明可有其他實施例且可以各種方式實作或實施。因此，應瞭解本發明在其應用方面不限於在該下文描述中闡述或在該等圖式中繪示的構造之細節及組件之配置。若本文僅描述一實施例，本發明之該等請求項不限於此實施例。此外，不應限制性閱讀本發明之該等請求項，除非有表明一特定排除、限制或放棄之清楚且令人信服證據。
圖1中顯示包含一裝載隔室12之一船身清潔機器人車庫10之一實例。在一特定型式中，亦存在連接至該裝載隔室12之一維修室14，且在甚至更特定設計中，該維修室14可包含一清潔站16且可進一步存在用於自車庫10提取該機器人之一可分開的可攜式手提箱室18。該維修室及手提箱室為可選且如以下所描述其等功能可被包含於該裝載隔室中。裝載隔室12係顯示在該裝載位置中且包含允許該裝載隔室12從所示裝載位置移至一下水/回收姿態之一鉸鏈機構20。門22係通常於所示裝載位置中關閉但係在該下水/回收姿態中打開。裝載隔室12包含具有一密封唇緣26之一外殼24，該密封唇緣26繞維修室14之邊緣28覆蓋且密封。密封唇緣26重疊室16之該邊緣28且可包含一彈性或其他密封裝置。室14亦可包含如所顯示用於密封室14至該可攜式手提箱室18之該前側及頂部上之一重疊部分30。車庫10亦可包含一基部或安裝部件32，舉例而言，可攜式手提箱室18係藉由在該前面及該後面的閂鎖34可釋放附接至該基部或安裝部件32；圖1中僅顯示該等位於後面者。一手把36亦可提供用於容易攜行。
在圖2中，車庫10係顯示安裝於一水上船(例如一遠洋航行船)之該甲板40上。現在裝載隔室12係顯示在大致平行於該船身之該下水/回收姿態中，該門22打開且船身機器人44靠近用於回收，如由箭頭45所示。然而，本發明係不限於任何特殊船身機器人設計。在圖3中，室14及裝載隔室12之諸罩蓋已經移除且其等可見，因此，在裝載隔室12中，轉盤46具有刻度線48。該機器人在一船身清潔週期之後或在命令之後的任何時間經操縱進入裝載隔室12。當該車庫係在該下水/回收姿態中且該車庫門22係打開時，該機器人爬上該船身且進入車庫10之該裝載隔室12。裝載隔室12係顯示在圖3中之該裝載位置中，轉盤46已經逆時針旋轉90°使得船身機器人44可從裝載隔室12以箭頭57之方向退出而進入室16且最終進入可攜式手提箱室18。轉盤48之新定向可藉由比較圖2與圖3中之該等刻度線48而見。可用於旋轉轉盤46且在該裝載位置與該下水/回收姿態之間移動裝載隔室12之驅動系統50係通過該圖式中之轉盤46之虛構透明性成為可見。一旦裝載隔室12到達該裝載位置且轉盤已逆時針旋轉90°，則如由箭頭51所指示，機器人44移動以進入該清潔站16用於以清水沖洗，其中該機器人將用清水沖洗且可經洗刷或另外的實施方式。在該清水沖洗之後，機器人44可進入該可攜式手提箱室18，其中該機器人14將靠接以接合船電源以再充電其電池。為了容易理解，該等罩蓋已從室14及裝載隔室12移除。
藉由釋放座架32上34a所指示之兩部分及可攜式手提箱室18之該前面及後面上之手提箱室18上之部分34b中之閂鎖34，室18可滑開(圖4)且使用手把36移除以取下(諸如)用於維護。舉例而言，手提箱室18可藉由拉動手把36以如由箭頭54所示之該方向滑動而移除。密封邊緣30之該前部30a係未附接至室14而是附接至手提箱室18。用於手提箱室18之該靠接充電站以及供電至室14中之必要清潔元件之該電源可通過電纜49引進。
藉由車庫10所提供之該等各種功能，例如加熱、清潔、充電可攜式移動性已橫跨此特殊實施例中之該維修室14及手提箱室18分佈，以便使該揭示內容更容易且更可理解，但所有此等功能亦可設置於該裝載隔室中且如以下相對於圖14及圖15所說明，去掉該維修室14及手提箱室18。
圖5中更詳細顯示轉盤46及裝載隔室12之該較佳同步操作，其中可見當裝載隔室12已大致上上升至該裝載位置與該下水/回收姿態中間時，該轉盤46已從在60指示之其進入定向旋轉至與維修室14對準之其退出定向62一相似比例(約半途)。門22係可擺動地連接至覆緣51及53中之樞轉點。
其罩蓋經移除之裝載隔室12經顯示自該旋轉機構70分解開(圖6)。旋轉機構70包含鉸鏈機構20及基部72。舉例而言，當鉸鏈軸74係固定至繼而使用螺栓附接至該船(例如至甲板40)之鉸鏈座架76及78時(圖2)，基部72係可在鉸鏈軸74上旋轉。驅動系統50包含驅動其輸出齒輪82之馬達80(圖6)。輸出齒輪82驅動固定至驅動軸86之中間齒輪84。驅動軸86具有驅動齒輪90之一輸出齒輪88，該齒輪90係固定至鉸鏈軸74，該鉸鏈軸74造成基部72上升或下降而相應地移動裝載隔室12。軸86亦驅動驅動轉盤齒輪94之第二輸出驅動齒輪92，該轉盤齒輪94旋轉在98處固定至轉盤46之軸96以實現轉盤46之旋轉。因此，當馬達80係供電時，其係取決於操作方向同時上升或下降基部72且在如圖6中所示之該裝載定向與如圖2中更清楚顯示之該下水/位回收態中90°順時針形成之一位置之間同步旋轉轉盤46。
該同步操作可於圖7及圖8中更容易見到。在圖7中，基部72係在該下水/回收姿態中且輸出齒輪94具有設置於其上與箭頭100對準之用於此討論目的之一索引標記。在圖8中，基部72係在該裝載位置中且輸出齒輪94上之該對準標記係與箭頭102對準，因此，在圖7中，齒輪94之定向匹配圖2中之轉盤46之定向。在圖8中，齒輪94上之該對準標記匹配圖3及圖6中之轉盤46之該定向。罩蓋22(圖9)係可擺動地支撐於覆緣中。門22係使用組態如下之一四連桿組可擺動地連接至內部覆緣51及53(圖9，其中覆緣53已移除)。覆緣51及53中之門22之該等樞轉點之至少一者係連接至連桿112之一端110，該連桿112之另一端114係在116處固定至車庫10之該基部。當裝載隔室12在如圖9中所示之該下水/回收姿態與圖10之該裝載位置之間移動時，連桿112之該端110係使能夠移動通過拱形狹槽118。可見到當裝載隔室12係該下水/回收姿態時，曲柄之該端110係在狹槽118之一端120(圖9)。在圖10中，曲柄112之該端110已移至狹槽118之另一端122。因此，當裝載隔室12從圖9之該下水/回收姿態移至圖10之該裝載位置時，門22係經強制以藉由連桿112在狹槽118中移動之動作而從圖9中之該打開位置移至圖10中之該關閉位置。此確保可干擾該操作之鹽水、冰或其他物質被限制進入。
舉例而言，藉由與車庫10關聯之一處理器199所驅動之一控制電路200(圖11)可用於操作車庫10之各種特徵。舉例而言，控制電路200可操作一加熱器開關202，當機器人係在該裝載隔室12中時，該加熱器開關202提供來自一電源204之電力至一加熱器206以將機器人44加溫且除冰。加熱器開關202亦可操作清潔站16中之加熱器208及210，其亦用於除冰且亦用於乾燥之該等目的。控制電路200可操作閥212，當機器人係駐留或移動通過清潔站16時，該閥212提供來自一清潔流體儲存容器214之清潔流體(例如清水)至清潔室16中之各種噴嘴216以清洗機器人44。亦可提供一些種類之清潔元件，例如水噴嘴217或透過刷馬達開關221由刷馬達219所驅動之旋轉刷218，該刷馬達開關221施加來自電源204之電力(諸如)至驅動馬達219以旋轉刷218。水噴嘴217係藉由噴嘴閥控制器電路217b之閥217a而操作。由於鹽水之腐蝕本質及遠洋航行船中通常遇到的冰凍情況，故清潔及加熱為所需。電子或機械靠接可設置於可攜式手提箱室18中以允許機器人44靠接使得其通信及充電插座220與該通信及充電靠接插座222對準且接合使得當該機器人係在可攜式手提箱室18中駐留時，該機器人可充電且可與一船上主機控制器及導航系統通信。舉例而言，此可透過一充電開關224完成，該充電開關224感測機器人44之存在及接合且提供來自電源226之電力。舉例而言，機械靠接可藉由一成形靠接表面225而完成以導引機器人44至該機器人之充電插座220與該靠接插座222之一完全接合。控制電路200中亦含有用於通信且導航之一橋接/主機控制器通信模組230。
由於藉由船身機器人44所使用之該等磁鐵可為極強，故可能必要或視需要以減小該機器人與車庫10之間的該磁吸力。舉例而言，為了此目的，可攜式手提箱室18(圖12)可具有一磁性金屬板230及一磁性間隔器板232使得當機器人44係在該靠接區域225內時，該磁力係稍微減小以允許該可攜式手提箱室更容易移除且更安全地通過該鋼船攜載。透過使用藉由該基部238中及轉盤46兩者中之一磁性間隔器236所覆蓋之磁性材料234之一相似組合，該磁引力之減小亦可於裝載隔室12中實現(圖13)。該等間隔器可為減小該磁力之任意項，包含建立一間隙之非磁性材料(例如空氣)或一磁性材料，例如一分磁器或保持器板。
雖然如先前所解釋(上文)，加熱器、清潔流體及工具之該等細節及充電插座已分佈遍及該車庫10之所有三個區段(裝載隔室12、維修室14及手提箱室18)，但此非本發明之一必要限制。圖14中除去室14及18兩者且其等特徵用裝載隔室12a執行。具有一可移動鉸鏈插銷21之鉸鏈20a及一手把23係用於使裝載隔室12a能夠執行手提箱室18之功能。此外，可選之充電插座220a及包含元件216、217、218之該等功能之清潔站250、252使裝載隔室12a能夠執行該維修室之該等功能。
至此，已顯示裝載隔室12及12a大體上封閉但此並非一必要限制，如圖15中所示，裝載隔室12b僅需要為不具有壁之一打開板254。此外，其可藉由許多不同系統在該下水/回收姿態256與裝載位置258之間驅動。在圖15中，一鉸鏈260連接板254至該船且液壓缸262、264繞該鉸鏈軸線移動該板254。
因此，儘管在若干圖式中顯示本發明之特定特徵而在其他圖式中沒有顯示，但此僅為了便利，因為每一特徵可與任何或所有根據本發明之其他特徵組合。如此處所使用的用語「包含」、「包括」、「具有」及「有」係經廣義及全面解譯且不限於任何實體互連。此外，在本發明中揭示的任何實施例不作為唯一可能的實施例。
此外，此專利之專利申請案的申請期間出現的任何修改並非如所申請的該申請案中呈現之任何請求項要素之放棄：不可合理預期熟習此項技術者設計將會在字面上涵蓋所有可能均等物之一請求項，許多均等物在被修改時候將為不可預見且超出待放棄者(若有任何時)之一正面解譯，權利範圍的修正原則與許多系爭均等物僅略微相關(tangential relation)，及/或存在無法預期申請者載明經修改的任何請求項要素之某些無實質替代項之許多其他理由。
其他實施例將顯現予熟習此項技術者及下列請求項內。
10．．．船身清潔機器人車庫
12．．．裝載隔室
12a．．．裝載隔室
12b．．．裝載隔室
14．．．維修室
16．．．清潔站
18．．．可攜式手提箱室
20．．．鉸鏈機構
21．．．可移動插銷
22．．．門
23．．．手把
24．．．外殼
26．．．密封唇緣
28．．．邊緣
30．．．重疊部分
32．．．基部或安裝部件
34．．．閂鎖
34a．．．閂鎖
34b．．．閂鎖
36．．．手把
40．．．甲板
44．．．船身機器人
45．．．箭頭
46．．．轉盤
48．．．刻度線
49．．．電纜
50．．．驅動系統
51．．．內部覆緣
53．．．內部覆緣
54．．．箭頭
57．．．箭頭
60．．．進入定向
62．．．退出定向
70．．．旋轉機構
72．．．基部
74．．．鉸鏈軸
76．．．鉸鏈座架
78．．．鉸鏈座架
80．．．馬達
82．．．輸出齒輪
84．．．中間齒輪
86．．．驅動軸
88．．．輸出齒輪
90．．．齒輪
92．．．第二輸出驅動齒輪
94．．．轉盤齒輪
96．．．軸
100．．．箭頭
102．．．箭頭
110．．．連桿之一端
112．．．連桿
114．．．連桿另一端
118．．．拱形狹槽
120．．．狹槽一端
122．．．狹槽另一端
199．．．處理器
200．．．控制電路
202．．．加熱器開關
204．．．電源
206．．．加熱器
208．．．加熱器
210．．．加熱器
212．．．閥
214．．．清潔流體儲存容器
216．．．噴嘴
217．．．水噴嘴
217a．．．閥
217b．．．噴嘴閥控制器電路
218．．．刷
219．．．馬達
220．．．充電插座
221．．．刷馬達開關
222．．．通信及充電靠接插座
224．．．充電開關
225．．．成形靠接表面
226．．．電源
230．．．橋接/主機控制器通信模組
232．．．磁性間隔器板
234．．．磁性材料
236．．．磁性間隔器
238．．．基部
254．．．板
256．．．下水/回收姿態
258．．．裝載位置
260．．．鉸鏈
262．．．液壓缸
264．．．液壓缸
圖1係包含一裝載隔室及該裝載隔室在該裝載位置中之一額外維修隔室之一船身機器人車庫之一實例之一示意性三維後視圖；
圖2係該車庫在一水上船之該甲板上且在該下水/回收姿態中之相似於圖1之一視圖；
圖3係罩蓋經移除之相似於圖1之一視圖；
圖4係一可攜式手提箱自該車庫移除之相似於圖3之一視圖；
圖5係該裝載隔室部分在該裝載位置與該下水/回收姿態之間的相似於圖3之一視圖；
圖6係圖5中之該旋轉機構及該鉸鏈機構之一分解更詳細三維視圖；
圖7係該下水/回收姿態中之該裝載隔室之該旋轉機構、鉸鏈機構及驅動系統之一示意性三維視圖；
圖8係該裝載位置中之該裝載隔室之該旋轉機構、鉸鏈機構及驅動系統之一示意性三維視圖；
圖9係該門及連桿在該打開位置中之該下水/回收姿態中之該裝載隔室之一示意性三維視圖；
圖10係該門及連桿在該關閉位置中之該下水/回收姿態中之該裝載隔室之一示意性三維視圖；
圖11係該車庫之各種特徵之該控制系統之一示意性方塊圖；
圖12係具有一磁性基部及絕緣層之該可攜式手提箱室之一部分之一三維視圖；
圖13係具有一磁性基部及絕緣層之該裝載隔室之一部分之一三維視圖；
圖14係另一實施例之一三維視圖；及
圖15係又另一實施例之一維視圖。
10．．．船身清潔機器人車庫
12．．．裝載隔室
14．．．維修室
16．．．清潔站
18．．．可攜式手提箱室
20．．．鉸鏈機構
22．．．門
24．．．密封唇緣
26．．．外殼
28．．．邊緣
30．．．重疊部分
32．．．基部或安裝部件
34．．．閂鎖
36．．．手把

Claims (22)

  1. 一種船身機器人車庫，其包括：一裝載隔室，其在該船之一甲板上用於裝載一船身機器人，該裝載隔室靠近於從該甲板延伸之該船之一船身之一部份；一旋轉系統，其經組態以使該裝載隔室相對於該船在一下水/回收姿態與一裝載位置之間旋轉，其中該在該下水/回收姿態之裝載隔室係可操作以自該船身之該部份使該船身機器人下水且回收該船身機器人。
  2. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該旋轉系統包含一旋轉機構及一驅動系統。
  3. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含用於清潔該機器人之一清潔流體施配器系統。
  4. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含用於清潔該機器人之清潔工具。
  5. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含一加熱器系統。
  6. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含用於接合該機器人上之一匹配插座而用於將該機器人電源充電之一充電插座。
  7. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含一充電及通信插座，其係用於接收該機器人上之一匹配插座而用於將該機器人電源充電且與一機載主機控制器及導航系統通信。
  8. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該機器人車庫係安置於一水上船甲板上且該下水/回收姿態係大致平行於該船身之表面且該裝載位置係大致平行於該甲板。
  9. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含一磁性材料地板。
  10. 如請求項9之船身機器人車庫，其中該磁性材料與該機器人之間可存在一第一間隔器以減小該機器人與船身之間的任何磁吸力。
  11. 如請求項9之船身機器人車庫，其中該第一間隔器為非磁性材料。
  12. 如請求項9之船身機器人車庫，其中該第一間隔器為一保持器板。
  13. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該旋轉系統包含一鉸鏈，該鉸鏈之一部分係固定至該車庫，另一部分係固定至該船。
  14. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫封閉該機器人於該裝載位置中。
  15. 如請求項14之船身機器人車庫，其中該車庫包含一門，當該裝載隔室靠近該下水/回收姿態時，該門經驅動以朝向該打開位置移動且當該裝載隔室靠近該裝載位置時，該門經驅動以朝向該關閉位置移動。
  16. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含一維修室，該維修室包含一加熱器、一清潔流體施配器系統及一清潔工具之至少一者。
  17. 如請求項1之船身機器人車庫，其中該車庫包含一可釋放地連接之可攜式手提箱室。
  18. 如請求項2之船身機器人車庫，其中該裝載隔室包含用於使該船身機器人相對於該裝載隔室重定向之一轉盤。
  19. 如請求項18之船身機器人車庫，其中該轉盤包含用於旋轉該轉盤之一第二旋轉機構。
  20. 如請求項19之船身機器人車庫，其中該第二旋轉機構係藉由該驅動系統而驅動。
  21. 如請求項20之船身機器人車庫，其中該第一旋轉機構及該第二旋轉機構各包含具有由該驅動系統所驅動之一共同軸之一組齒輪。
  22. 一種船身機器人車庫，其包括：一裝載隔室，其用於裝載一船身機器人，該裝載隔室可耦合至一船之一甲板且靠近於從該甲板延伸之該船之一船身之一部份；一旋轉系統，其用於使該裝載隔室相對於該船在一下水/回收姿態與一裝載位置之間旋轉，其中該在該下水/回收姿態之裝載隔室係可操作以自該船身之該部份使該船身機器人下水且回收該船身機器人；一維修室，其用於接收該船身機器人用於在裝載期間維修；及一分開的可攜式手提箱室，其用於自該車庫提取該機器人。
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