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特許7707150複数のセンサのためのシザーリフトを有するセンサインタフェースモジュール、およびロボットのためのデュアルビューパスを有する目視検査モジュール
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-07-04
(45)【発行日】2025-07-14
(54)【発明の名称】複数のセンサのためのシザーリフトを有するセンサインタフェースモジュール、およびロボットのためのデュアルビューパスを有する目視検査モジュール
(51)【国際特許分類】
   G01N 21/954 20060101AFI20250707BHJP
   B25J 5/00 20060101ALI20250707BHJP
   G01N 21/84 20060101ALI20250707BHJP
【FI】
G01N21/954 A
B25J5/00 B
G01N21/84 D
【請求項の数】 14
(21)【出願番号】P 2022511183
(86)(22)【出願日】2020-08-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-11-28
(86)【国際出願番号】 US2020046185
(87)【国際公開番号】W WO2021034611
(87)【国際公開日】2021-02-25
【審査請求日】2023-08-03
(31)【優先権主張番号】19404002.8
(32)【優先日】2019-08-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】515322297
【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】General Electric Technology GmbH
【住所又は居所原語表記】Brown Boveri Strasse 8, 5400 Baden, Switzerland
(73)【特許権者】
【識別番号】505087230
【氏名又は名称】株式会社ハイボット
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
(74)【代理人】
【識別番号】100151286
【弁理士】
【氏名又は名称】澤木 亮一
(72)【発明者】
【氏名】アキン、セリム
(72)【発明者】
【氏名】イクリ、セラミ ハイダル
(72)【発明者】
【氏名】マークマン、クリストファー ポール
(72)【発明者】
【氏名】グラハム、ブライアン ウィリアム
(72)【発明者】
【氏名】北野 智士
(72)【発明者】
【氏名】セッサ、サルヴァトーレ
(72)【発明者】
【氏名】デベネスト、パウロ シーザー
(72)【発明者】
【氏名】チマレッリ、ジャコモ
【審査官】比嘉 翔一
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-146164(JP,A)
【文献】特開2016-099135(JP,A)
【文献】特開平11-318056(JP,A)
【文献】特開平02-051048(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2019/0199179(US,A1)
【文献】国際公開第2019/018188(WO,A1)
【文献】特開昭63-058136(JP,A)
【文献】特開平08-261947(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N21/84-G01N21/958
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDream3)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボット(108)用の目視検査モジュール(700,790)であって、当該目視検査モジュール(700,790)が、
モジュールハウジング(702,802)と、
前記ロボット(108)の本体フレーム(612)に前記モジュールハウジング(702,802)を取り付けるために前記モジュールハウジング(702,802)に結合された取り付けインタフェース(674,684,686,688,690,710,810)と、
第1の方向に面する第1の表面(234,236,780)と、前記第1の表面(234,236,780)に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面(234,236,780)とを同時に視覚的に検査するための検査ユニット(720)と
を備えており、前記検査ユニット(720)が、
各視覚センサ(722,724,726,728)が前記第1及び第2の方向とは異なる第3の方向に面する1対の第1の視覚センサ(722,726)及び1対の第2の視覚センサ(724,728)と、
前記第1の表面(234,236,780)の画像を前記1対の第1の視覚センサ(722,726)に反射するように構成された1対の第1の反射器(732,740)であって、それぞれの第1の視覚センサ(722,726)について1つの第1の反射器(732,740)である1対の第1の反射器(732,740)と、
前記第2の表面(234,236)の画像を前記1対の第2の視覚センサ(724,728)に反射するように構成された1対の第2の反射器(734,742)であって、それぞれの第2の視覚センサ(724,728)について1つの第2の反射器(734,742)である1対の第2の反射器(734,742)と
を含んでおり、前記第3の方向が前記ロボット(108)の移動の前方方向経路(FP)に面し、前記第1の方向が前記第3の方向に実質的に垂直であり、前記第2の方向が前記第3の方向に実質的に垂直であり、
前記1対の第1の視覚センサ(722,726)の1つの視覚センサ(726)が前記1対の第2の視覚センサ(724,728)の間に位置しており、前記1対の第2の視覚センサ(724,728)の1つの視覚センサ(724)が前記1対の第1の視覚センサ(722,726)の間に位置しており、
前記1対の第1の反射器(732,740)の1つの反射器(740)が前記1対の第2の反射器(734,742)の間に位置しており、前記1対の第2の反射器(734,742)の1つの反射器(734)が第1の反射器(732,740)の間に位置している、目視検査モジュール(700,790)。
【請求項2】
それぞれの第1の反射器(732,740)が、前記第3の方向に対して前記第1の表面(234,236)に向かって約45°の角度で向けられ、それぞれの第2の反射器(734,742)が、前記第3の方向に対して前記第2の表面(234,236)に向かって約45°の角度で向けられる、請求項1に記載の目視検査モジュール(700,790)。
【請求項3】
前記1対の第1の視覚センサ(722,726)の視線(746,748)が重なり合い、前記1対の第2の視覚センサ(724,728)の視線(746,748)が重なり合う、請求項1に記載の目視検査モジュール(700,790)。
【請求項4】
前記モジュールハウジング(702,802)に対して前記第1と第2の表面(234,236,780)の間で前記検査ユニット(720)の位置を調整するように構成されたリフティングシステム(770)をさらに備える、請求項1に記載の目視検査モジュール(700,790)。
【請求項5】
前記リフティングシステム(770)が、前記検査ユニット(720)及び前記モジュールハウジング(702,802)のそれぞれに枢動可能に結合された1対のアーム(772,774)と、前記検査ユニット(720)の前記位置を調整するために前記1対のアーム(772,774)のうちの少なくとも1つを枢動させるためのモータ(776,860)とを含む、請求項4に記載の目視検査モジュール(700,790)。
【請求項6】
前記1対のアーム(772,774)が、前記検査ユニット(720)及び前記モジュールハウジング(702,802)に対して軸方向にずらされ、前記第1及び第2の表面(234,236,780)に実質的に平行に前記検査ユニット(720)を維持するための平行四辺形構成を生成する、請求項5に記載の目視検査モジュール(700,790)。
【請求項7】
前記第1と第2の表面(234,236,780)の間で前記検査ユニット(720)の位置を調整するように構成されたセンサインタフェースモジュール(800)をさらに備え、前記センサインタフェースモジュール(800)が、
共通センサ接続ポート(824)を含むセンサマウント(820)であって、前記共通センサ接続ポート(824)は前記センサマウント(820)に複数の異なるセンサ(822)のうちの選択された1つのセンサとして前記検査ユニット(720)を接続するように構成され、前記検査ユニット(720)及び他の各センサ(822)は、前記センサマウント(820)の前記共通センサ接続ポート(824)と嵌合するように構成された接続部材(832)を含む、センサマウント(820)と、
前記第1及び第2の表面(234,236,780)に実質的に平行に前記センサマウント(820)を維持するためのシザーリフト(840)と、
前記第1と第2の表面(234,236,780)の間で前記検査ユニット(720)の位置を調整するために展開姿勢と収縮姿勢との間で前記シザーリフト(840)を移動させるように構成されたモータ(776,860)と
を含む、請求項1に記載の目視検査モジュール(700,790)。
【請求項8】
ロボットクローラ(110)と、
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の目視検査モジュール(700,790)と
を備えたロボットシステム(100)。
【請求項9】
当該ロボットシステム(100)が、
ロボット(108)用のセンサインタフェースモジュール(800)であって、
共通センサ接続ポート(824)を含むセンサマウント(820)であって、前記共通センサ接続ポート(824)は前記センサマウント(820)に複数の異なるセンサ(822)のうちの選択された1つのセンサを接続するように構成され、各センサ(822)は、前記センサマウント(820)の前記共通センサ接続ポート(824)と嵌合するように構成された接続部材(832)を含む、センサマウント(820)と、
第1の方向に面する第1の表面(234,236)と、前記第1の表面(234,236)に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面(234,236,780)とである第1及び第2の表面(234,236,780)に実質的に平行に前記センサマウント(820)を維持するためのシザーリフト(840)と、
前記モジュールハウジング(702,802)からの展開姿勢と前記モジュールハウジング(702,802)内の収縮姿勢との間で前記シザーリフト(840)を移動させるように構成されたモータ駆動伝動装置(870)と
を備えるセンサインタフェースモジュール(800)
を備える、請求項8に記載のロボットシステム(100)。
【請求項10】
前記共通センサ接続ポート(824)及び各センサ(822)の前記接続部材(832)が、前記センサ(822)を前記センサマウント(820)に機械的に結合するための嵌合する機械的取り付け要素(826,834)と、前記センサマウント(820)を介して前記センサ(822)を前記ロボット(108)に電気的に接続するための嵌合する電気的接続要素(826,834)とを含む、請求項9に記載のロボットシステム(100)。
【請求項11】
前記モジュールハウジング(702,802)が収縮可能スライダ(878)を含み、前記収縮可能スライダ(878)は、前記シザーリフト(840)が前記モジュールハウジング(702,802)からの展開姿勢にあることに応答して前記モジュールハウジング(702,802)を支持するために前記収縮可能スライダ(878)の基部(880)が前記第1及び第2の表面(234,236,780)のうちの1つの表面と係合する表面(234,236)係合位置と、前記シザーリフト(840)が前記モジュールハウジング(702,802)内の収縮姿勢にあることに応答して前記基部(880)が前記第1及び第2の表面(234,236,780)のうちの前記1つの表面から係合解除された収縮姿勢との間で移動可能である、請求項9に記載のロボットシステム(100)。
【請求項12】
前記モジュールハウジング(702,802)に結合されたナビゲーションカメラ(760,890)をさらに備え、前記ナビゲーションカメラ(760,890)は、前記ロボット(108)の移動の前方方向経路に向かって面する、請求項9に記載のロボットシステム(100)。
【請求項13】
前記センサマウント(820)に向かう視線(746,748)を有する位置決めカメラ(892)をさらに備える、請求項12に記載のロボットシステム(100)。
【請求項14】
前記モータ駆動伝動装置(870)なしで前記シザーリフト(840)を収縮させるための緊急解放部(627,629,894)をさらに備える、請求項9に記載のロボットシステム(100)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、機械を検査するためのロボットに関し、より具体的には、複数の異なるセンサ用のシザーリフトおよびユニバーサルセンサマウントを含むセンサインタフェースモジュールと、機械の2つ以上の表面を検査するためのデュアルビューパスを有する目視検査モジュールとに関する。
【背景技術】
【0002】
発電機、電気モータ、またはターボ機械の視覚的および/または電気的検査および試験は、定期的に実施される必要がある。例えば、発電機は、ステータウェッジの気密性、視覚的な表面異常、コアの欠陥、低磁束などについて現場で定期的に検査および試験され得る。発電機/ステータの検査および試験手順は、ユニットに対して検査または試験を行うことができる前に、ステータの完全な分解およびステータからの発電機ロータの取り外しを必要とする場合がある。ロータの分解と取り外しのコスト、このプロセスにかかる時間、およびロータの取り外しの危険性は、そのような検査の頻度に影響を与える可能性がある。
【0003】
発電機の現場検査は、ポール、トロリー、スコープ、およびロータ旋回技術を用いて実施されている。これらの手順では、完全で、適時の、または安全な方法で検査タスクを実行できない場合がある。
【0004】
磁芯用鉄と保持リングとの間の半径方向エアギャップへの挿入が可能なロボットクローラを使用すると、ロータおよびステータコアの現場検査が可能になる。クローラは、折り畳み姿勢でギャップに挿入され、例えば電気アクチュエータによってギャップの幅まで展開されてもよい。クローラは、技術者によって遠隔制御されてもよく、クローラが選択された位置に駆動されると、エアギャップ内で発電機ロータおよびステータ検査を実行するためのビデオ視覚センサおよび他の検査ツールを提供する。クローラは、ナビゲーションと目視検査の両方にビデオを使用して、エアギャップ内で技術者によって操作されてもよい。
【0005】
ロータおよびステータコアの現場検査のために、様々なセンサをロボットクローラに取り付けることができる。1つのアプローチでは、平行四辺形型の平行リフトを用いてロボットクローラにセンサを取り付ける。平行四辺形型平行リフトは、折り畳み姿勢でギャップに挿入され、展開されて、環状ギャップの1つまたは複数の表面に対して平行な構成でセンサを位置決めすることができる。センサは、平行四辺形型平行リフトの端部のアームに取り付けられ、これは、ステータウェッジ衝撃試験などの特定のタイプの試験に必要な抵抗を提供しない。また、平行四辺形型平行リフトは、折り畳み状態では軸方向にある程度の空間を必要とするが、展開状態では必要ない。したがって、このタイプのセンサマウントは、そのような空間が存在する場所への適用に限定され得る。
【0006】
別の課題は、効率的な方法でロータおよびステータコアの画像を取得することに関する。現在のアプローチでは、ロータおよび/またはステータコアに直接向けられた1つまたは複数の視覚センサを使用する。視覚センサは、サイズおよび光学焦点距離が制限されている。
【発明の概要】
【0007】
本開示の第1の態様は、ロボット用の目視検査モジュールを提供し、目視検査モジュールは、モジュールハウジングと、モジュールハウジングをロボットの本体フレームに取り付けるためにモジュールハウジングに結合された取り付けインタフェースと、第1の方向に面する第1の表面と、第1の表面に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面とを同時に視覚的に検査するための検査ユニットであって、各視覚センサが第1および第2の方向とは異なる第3の方向に面する第1の視覚センサおよび第2の視覚センサと、第1の表面の画像を第1の視覚センサに反射するように構成された第1の反射器と、第2の表面の画像を第2の視覚センサに反射するように構成された第2の反射器とを含む検査ユニットとを備える。
【0008】
本開示の第2の態様は、ロボット用のセンサインタフェースモジュールを提供し、モジュールは、モジュールハウジングと、ロボットの本体フレームにモジュールハウジングを取り付けるためにモジュールハウジングに結合された取り付けインタフェースと、共通センサ接続ポートを含むセンサマウントであって、共通センサ接続ポートはセンサマウントに複数の異なるセンサのうちの選択された1つのセンサを接続するように構成され、各センサは、センサマウントの共通センサ接続ポートと嵌合するように構成された接続部材を含む、センサマウントと、第1の方向に面する第1の表面と、第1の表面に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面とである第1および第2の表面に実質的に平行にセンサマウントを維持するためのシザーリフトと、モジュールハウジングからの展開姿勢とモジュールハウジング内の収縮姿勢との間でシザーリフトを移動させるように構成されたモータ駆動伝動装置とを備える。
【0009】
第3の態様は、ロボットクローラと、センサインタフェースモジュールとを備えるロボットシステムに関し、センサインタフェースモジュールは、モジュールハウジングと、ロボットクローラの本体フレームにモジュールハウジングを取り付けるためにモジュールハウジングに結合された取り付けインタフェースと、共通センサ接続ポートを含むセンサマウントであって、共通センサ接続ポートはセンサマウントに複数の異なるセンサのうちの選択された1つのセンサを接続するように構成された、センサマウントと、第1の方向に面する第1の表面と、第1の表面に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面とである第1および第2の表面に実質的に平行にセンサマウントを維持するためのシザーリフトと、モジュールハウジングからの展開姿勢とモジュールハウジング内の収縮姿勢との間でシザーリフトを移動させるように構成されたモータと、センサマウントに動作可能に結合された目視検査モジュールであって、センサマウントの共通センサ接続ポートと嵌合するように構成された接続部材と、第1の方向に面する第1の表面と、第1の表面に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面とを同時に視覚的に検査するための検査ユニットであって、各視覚センサが第1および第2の方向とは異なる第3の方向に面する第1の視覚センサおよび第2の視覚センサと、第1の表面の画像を第1の視覚センサに反射するように構成された第1の反射器と、第2の表面の画像を第2の視覚センサに反射するように構成された第2の反射器とを含む、検査ユニットとを含む目視検査モジュールと、ロボットクローラ、センサインタフェースモジュールおよび検査ユニットを制御するためにロボットクローラ、センサインタフェースモジュールおよび検査ユニットと通信する制御システムとを備える。
【0010】
本開示の例示的な態様は、本明細書に記載された問題および/または論じられていない他の問題を解決するように構成される。
【0011】
本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を図示する添付の図面と併せて、本開示の様々な態様に関する以下の詳細な説明から、さらに容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本開示の様々な実施形態による現場ギャップ検査のための例示的なシステムの図である。
図2】機械へのロボットクローラのギャップ挿入の側断面図である。
図3】機械の環状ギャップ内の展開されたロボットクローラの側断面図である。
図4】本開示の様々な実施形態による、機械の環状ギャップ内の展開されたロボットクローラの斜視切断図である。
図5A】機械の環状ギャップ内のロボットクローラの例示的な検査経路を示す図である。
図5B】機械の環状ギャップ内のロボットクローラの例示的な検査経路を示す図である。
図6】本開示の様々な実施形態による、展開状態のロボットクローラの斜視図である。
図7】折り畳み状態の図6のロボットクローラの上面図である。
図8】折り畳み状態の図6のロボットクローラの端面図である。
図9】本開示の様々な実施形態による目視検査モジュールの斜視図である。
図10図9の目視検査モジュールの一部の概略断面図である。
図11図10の線11-11に沿った動作中の目視検査モジュールの断面図である。
図12図10の線12-12に沿った動作中の目視検査モジュールの断面図である。
図13】本開示の様々な実施形態による目視検査モジュールの一部の拡大斜視図である。
図14A】本開示の様々な実施形態による、フラット姿勢にある目視検査モジュールの側面図である。
図14B】本開示の様々な実施形態による、非フラット姿勢にある目視検査モジュールの側面図である。
図15】本開示の代替実施形態による目視検査モジュールの斜視図である。
図16】本開示の様々な実施形態による、展開姿勢にあるセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図17】本開示の様々な実施形態による、収縮した平坦な姿勢にあるセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図18】本開示の様々な実施形態による例示的なセンサを有するユニバーサルセンサ接続ポートの拡大斜視図である。
図19】本開示の様々な実施形態による、動作中のセンサインタフェースモジュールの側面図である。
図20】本開示の様々な実施形態による、展開姿勢にあるセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図21】本開示の様々な実施形態による、収縮した平坦な姿勢にあるセンサインタフェースモジュールの正面図である。
図22】本開示の様々な実施形態による、展開姿勢にあるセンサインタフェースモジュールの正面図である。
図23】本開示の様々な実施形態によるセンサインタフェースモジュールのための収縮可能スライダの斜視図であり、センサインタフェースモジュールのセンサマウントおよびシザーリフトが取り外されている。
図24】本開示の一実施形態による例示的なセンサを有するセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図25】本開示の一実施形態による別の例示的なセンサを有するセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図26】本開示の一実施形態によるさらに別の例示的なセンサを有するセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図27】本開示の一実施形態によるさらに別の例示的なセンサを有するセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図28】本開示の一実施形態による別の緊急解放部を有するセンサインタフェースモジュールの斜視図である。
図29】非解放位置にある図28の緊急解放部の拡大斜視図である。
図30】初期解放位置にある図28の緊急解放部の拡大斜視図である。
図31】完全に解放された位置にある図28の緊急解放部の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示の図面は、必ずしも原寸に比例しないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを図示することを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面では、類似する符号は、図面間で類似する要素を表す。
【0014】
以下の説明では、説明の一部を成す添付の図面を参照し、図面には、本教示が実施可能である特定の例示的な実施形態が例として示される。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施できるように十分に詳細に記載されており、本教示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用してもよく、また変更が行われてもよいことを理解されたい。したがって、以下の説明は単なる例示である。
【0015】
加えて、本明細書ではいくつかの記述的用語をたびたび使用することがあり、このセクションの最初にこれらの用語を規定することが有用であることがわかる。これらの用語およびその定義は、別途記載のない限り、以下の通りである。多くの場合に、中心軸に関して様々な周方向位置にある部品を説明することが必要になる。「半径方向」という用語は、軸、例えば機械の軸に垂直な移動または位置を指す。このような場合、第1の構成要素が第2の構成要素よりも軸に近接して位置する場合には、本明細書では、第1の構成要素は第2の構成要素の「半径方向内側」または「内方」にあると述べる。他方で、第1の構成要素が第2の構成要素と比べて軸から遠くに位置する場合、これを、本明細書において、第1の構成要素が第2の構成要素の「半径方向外側」または「外方」にあると述べることができる。「軸方向」という用語は、軸、例えば機械のロータ軸に平行な移動または位置を指す。最後に、「周方向」という用語は、軸周りの移動または位置を指す。そのような用語は、例えば発電機、電気モータ、またはターボ機械などの様々な機械構成の中心軸に関連して適用され得ることが理解されよう。
【0016】
加えて、以下に記載のように、本明細書ではいくつかの記述的用語をたびたび使用することがある。「第1の」、「第2の」、および「第3の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を示すことを意図するものではない。
【0017】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「この(the)」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、複数形も含むように意図される。「備える(comprise)」および/または「備えている(comprising)」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素が存在することを明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および/またはそれらの組が存在することまたは追加されることを除外しないことがさらに理解されよう。「任意選択の」または「任意選択で」は、後で述べられる事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こる事例と、起こらない事例とを含むことを意味する。
【0018】
ある要素または層が別の要素または層に対して「上に」、「係合される」、「係合解除される」、「接続される」、または「結合される」と言及される場合には、その要素または層は他の要素または層に対して直接的に上に、係合され、接続され、または結合されてもよいし、あるいは介在する要素または層が存在してもよい。逆に、ある要素が別の要素または層に対して「直接上にある」、「直接係合される」、「直接接続される」、または「直接結合される」と言及される場合には、介在する要素または層は存在し得ない。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである(例えば、「~の間に」に対して「直接~の間に」、「~に隣接して」に対して「直接~に隣接して」など)。本明細書で使用する場合、「および/または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの1つまたは複数のありとあらゆる組合せを含む。
【0019】
本開示の実施形態は、ロボット用の目視検査モジュールおよび目視検査モジュールを使用するロボットシステムを提供する。ロボットは、ロボットクローラなどの様々な形態をとることができる。発電機などの機械の環状ギャップ、例えば、磁芯用鉄と保持リングとの間に挿入することができるロボットクローラを使用するロボットの使用は、ロータおよびステータコアなどの機械部品の現場検査を可能にする。クローラは、折り畳み姿勢でギャップに挿入され、エアギャップの幅まで展開され得る。1つまたは複数の牽引モジュールは、ロボットクローラの移動を駆動することができる。クローラは技術者によって遠隔制御され、クローラが選択された位置に駆動されると、エアギャップ内で発電機のロータとステータの検査を実行するためのビデオカメラと他の検査ツールを提供する。クローラは、ナビゲーションと目視検査の両方にビデオを使用して、環状ギャップ内で技術者によって操作されてもよい。目視検査モジュールは、モジュールハウジングと、ロボットの本体フレームにモジュールハウジングを取り付けるためにモジュールハウジングに結合された取り付けインタフェースとを含む。検査ユニットは、第1の方向に面する第1の表面と、第1の表面に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面とを同時に視覚的に検査する。検査ユニットは第1の視覚センサおよび第2の視覚センサを含み、各視覚センサは第1および第2の方向とは異なる第3の方向に面し、第1の反射器が第1の表面の画像を第1の視覚センサに反射し、第2の反射器が第2の表面の画像を第2の視覚センサに反射する。反射器を備えた視覚センサは、光学焦点距離を増加させたより大きな視覚センサの使用を可能にし、したがって画像のより良好な解像度およびより低い歪みを提供する。画像はつなぎ合わせることができる。
【0020】
図1を参照すると、現場ギャップ検査のための例示的なロボットシステム100が示されている。ロボットシステム100は、ロボットクローラ110などのロボット108、テザーリール130、および制御システム150を含むことができる。ロボットクローラ110は、機械の自律的または半自律的な検査を実施するために、機械の入口ギャップを通って環状ギャップに挿入されるように構成されてもよい。例えば、ロボットクローラ110は、折り畳み状態または展開状態で動作することができる折り畳み可能なロボットであってもよく、折り畳み状態で狭い入口ギャップから挿入され、環状ギャップの対向面に係合するように、より広いギャップ幅に展開されてもよい。ロボットクローラ110は、図1にその展開状態で示されている。環状ギャップに入ると、ロボットクローラ110は、環状ギャップをナビゲートし、1つまたは複数のセンサモジュールを使用して、その移動中または環状ギャップの様々な所望のクローラ位置で様々な検査試験を行うことができる。ロボットクローラ110は、軸方向の前方方向および逆方向の移動、ならびに周方向の双方向の横方向の移動を含む多方向移動のために構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ110は、軸方向および周方向に加えて、軸方向と周方向との間の任意の向きの双方向移動を含む全方向移動用に構成されてもよい。例えば、ロボットクローラ110は、360度の弧の任意の方向に移動し、軸方向と周方向との間の、軸方向および周方向から角度の付いた複数の方向を含む、360度の弧の任意の向きにその進行方向を自由に変更するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ110は、ロボットクローラ110に接続され、動作中に機械の外に延びるテザー132を含んでもよい。例えば、テザー132は、ロボットクローラ110に接続されたケーブルであってもよく、ロボットクローラ110がそれ自体の力で環状ギャップから外に移動できない場合にロボットクローラ110の回収を可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、テザー132は、試験システムまたはロボット動作をサポートするために、有線通信チャネルおよび/または遠隔電源および/または空気圧もしくは油圧ラインのためのロボットクローラ110からの物理的接続を提供してもよい。テザーリール130は、環状ギャップ内のロボットクローラ110の動作中にテザー132の張力および/または弛みを調整するために自動化されてもよく、ユーザが手動でテザーの位置を管理することなく、ロボットクローラ110が様々なナビゲーション経路をナビゲートし、検査ルーチンを実行してもよい。制御システム150は、ロボットクローラ110と通信して、ロボットクローラ110に制御信号を提供し、ロボットクローラ110からセンサ、ナビゲーション、および/または他の動作データを受信することができる。いくつかの実施形態では、制御システム150は、直接またはテザーリール130を介してテザー132に電気的に接続されてもよく、電気的接続は、電力チャネルおよび通信チャネルの一方または両方を含んでもよい。制御システム150は、ユーザが機械の環状ギャップ内の検査配備中にロボットクローラ110を監視、評価、補足、および/または制御するためのユーザインタフェースを提供することができる。
【0021】
いくつかの実施形態では、ロボットクローラ110は、異なる検査タスク用に再構成され、かつ個々のモジュールの効率的な保守、交換、および/またはアップグレードを可能にするモジュール式ロボットである。ロボットクローラ110は、発電機、電気モータ、またはターボ機械の環状ギャップをナビゲートするための、展開可能本体112などの本体フレームを含むことができる。展開可能本体112は、様々なモジュールを互いに受け入れ、位置決めし、接続することができる。いくつかの実施形態では、展開可能本体112は、複数の牽引モジュール114、116、118を収容する。例えば、ロボットクローラ110は、3つの牽引モジュール114、116、118、すなわち前部牽引モジュール114、中間牽引モジュール116、および後部牽引モジュール118を含んでもよく、前部牽引モジュール114および後部牽引モジュール118は、環状ギャップ内の第1の表面と係合するように構成され、中間牽引モジュール116は、環状ギャップ内の対向する第2の表面と係合するように構成される。牽引モジュール114、116、118は、ロボットクローラ110を環状ギャップ内の軸方向および周方向の両方の動きを含む複数の方向に動かすことができる多方向牽引モジュールであってもよい。ロボットクローラ110は、ナビゲーションおよび/または目視検査のための視覚センサなどの複数のセンサモジュール120、122をさらに含んでもよい。目視検査に関して、センサモジュール120、122は、本明細書で説明する目視検査モジュール700(例えば、図13を参照)とともに、または伴わずに使用することができる。例えば、センサモジュール120、122は、本体フレーム上のセンサインタフェースを介して中間牽引モジュール116の前側および後側に取り付けられてもよく、前方および後方に向いたナビゲーションカメラの両方、ならびに環状ギャップの隣接する表面を検査するための1つまたは複数の上向き視覚センサを提供してもよい。ロボットクローラ110はまた、一般に互換性のある端部コネクタ134およびファスナ136、138を有する、テザー132を着脱可能に受容するための1つまたは複数のテザーコネクタ124、126を含むことができる。
【0022】
いくつかの実施形態では、テザーリール130は、ロボットクローラ110の動作中に必要に応じて張力を調整するためにテザー132を受け取り、解放し、スプールすることができる自動テザーリールである。例えば、テザーリール130は、サーボモータ142と、張力管理ロジック144とを含み得る。例えば、トルク/電流制御モードで動作するサーボモータ142は、テザーリール130に入るときにテザー132の張力の変化を検出することができ、張力管理ロジック144は、サーボモータ142を使用して許容可能な張力範囲を維持するためのアルゴリズムを提供し、閉ループ制御下でテザー132を巻き取るまたは巻き出すことができる。いくつかの実施形態では、テザー132は、テザーリール130への固定接続146を有することができ、別個のワイヤ148が制御システム150に接続することができる。例えば、ワイヤ148は、ロボットクローラ110をつなぎ留めるのに望ましい機械的特性を提供することなく、通信および/または電力チャネルを提供してもよい。いくつかの実施形態では、テザーリール130は、制御システム150からテザーリール130の制御信号を受信するためのインタフェースを提供することができる。例えば、制御システム150は、張力制御またはモータパラメータを調整し、および/またはテザーリール130の動作を手動で無効にすることができる。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ110は、テザーなしで動作し、それ自体の電力(例えば、バッテリ)を運び、および/または制御システム150との無線通信を使用することができる。
【0023】
いくつかの実施形態では、制御システム150は、コンピューティングシステム152を含むことができる。コンピューティングシステム152は、ロボットクローラ110を操作するための複数のプログラム制御およびユーザインタフェースを提供してもよい。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム152は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、モバイルデバイス、(汎用コンピューティング構成要素およびオペレーティングシステムを使用する)産業用制御システム内の組み込みシステムなどの汎用コンピューティングデバイスである。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム152は、ロボットシステム100の動作を制御するタスクのための専用のデータ処理システムであってもよい。コンピューティングシステム152は、バスによって相互接続された少なくとも1つのメモリ154、プロセッサ156、および入力/出力(I/O)インタフェース158を含んでもよい。さらに、コンピューティングシステム152は、ロボットクローラ110、テザーリール130、およびネットワークリソースなどの接続されたシステムを含む外部I/Oデバイス/リソースおよび/またはストレージシステムとの通信を含んでもよい。一般に、プロセッサ156は、メモリ154および/またはストレージシステムに記憶されている検査制御モジュール160などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行する間に、プロセッサ156は、(I/Oインタフェース158を介して)メモリ154、ストレージシステム、およびI/Oデバイスとの間でデータを読み書きすることができる。バスは、コンピューティングシステム152内の構成要素の各々の間の通信リンクを提供する。I/Oデバイスは、ユーザがコンピューティングシステム152と対話することを可能にする任意のデバイス(例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイなど)を備えてもよい。コンピューティングシステム152は、ハードウェアおよびソフトウェアの様々な可能性のある組合せを代表するにすぎない。例えば、プロセッサは、単一のプロセッシングユニットを含むこと、または1つまたは複数の位置、例えばクライアントおよびサーバにおける1つまたは複数のプロセッシングユニットにわたって分散してもよい。同様に、メモリおよび/またはストレージシステムは、1つまたは複数の物理的位置に存在してもよい。メモリおよび/またはストレージシステムは、磁気媒体、光学媒体、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)などを含む様々な種類の非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム152は、有線(シリアル、USB、イーサネットなど)または無線(802.11、ブルートゥース(商標)など)接続を介してロボットクローラ110と通信し、ロボットシステム100用のアプリケーションソフトウェアを実行するラップトップコンピュータである。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム152の機能の一部またはすべては、1つまたは複数のユーザインタフェースおよび/またはリモートデータストレージへの無線通信を伴うかまたは伴わない、オンボード制御モジュールなどの統合コンピューティングシステムを使用するオンボードロボットクローラ110であってもよい。
【0024】
いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム152は、ロボットクローラ110を制御するための1つまたは複数のアプリケーションプログラム、データソース、および/または機能モジュールを含むことができる。例えば、コンピューティングシステム152は、データソース162、164、166、168と連動して動作する検査制御モジュール160を含み、ロボットクローラ110に制御信号を提供し、ロボットクローラ110からデータを受信してもよい。検査制御モジュール160は、視覚表示モジュール170を提供してもよい。例えば、ロボットクローラ110上のカメラによって収集された視覚データは、1つまたは複数のビデオフィードのためのグラフィカルユーザインタフェースなどの視覚表示モジュール170によって表示されてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ110からの視覚データは、視覚表示モジュール170による使用のために、および/または他のユーザもしくはシステムによる使用を含む後の使用のための視覚データの選択的、一時的、および/またはアーカイブ保存のために視覚データソース164に格納されてもよい。データ表示モジュール172が、視覚表示を含む、処理された視覚データおよび結果の計算または分析を含む他の試験データの表示を提供してもよい。例えば、データ表示モジュール172は、ロボットクローラ110からのセンサおよびナビゲーションデータを使用する1つまたは複数の試験プロトコルからの試験結果のためのグラフィカルユーザインタフェースを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ110からの試験データは、データ表示モジュール172による使用のために、および/または他のユーザもしくはシステムによる使用を含む後の使用のための試験データの選択的、一時的、および/またはアーカイブ保存のために試験データソース166に格納されてもよい。データ表示モジュール172は、ロボットクローラ110によって収集される試験データのリアルタイム表示、および/または試験データソース166からの試験データの閲覧、集約、分析、視覚化、選択、および/または報告のための1つまたは複数の機能を含んでもよい。自律ナビゲーションモジュール174は、機械の環状ギャップ内のロボットクローラ110のナビゲーションのためのプロトコルまたは一連のコマンドを提供してもよい。いくつかの実施形態では、自律ナビゲーションモジュール174は、ユーザが検査経路データソース162に格納された複数の検査経路から検査経路を選択することを可能にする。例えば、検査経路は、ロボットクローラ110が環状ギャップ内をたどり、環状ギャップ内の1つまたは複数の場所で1つまたは複数の検査タスクを完了するべき物理的経路として定義されてもよい。検査経路は、軸方向および周方向の距離を定義する1つまたは複数の機械の物理的な概略図またはパラメータに基づいてもよい。検査経路は、ナビゲーション(回避するべき表面特徴部など)または試験(特定の試験を実行するための場所または対応するクローラ位置)のいずれかの対象となる特定の特徴部に関連するパラメータと場所も含んでもよい。いくつかの実施形態では、検査経路は、クローラコマンドのシーケンスに関して格納および定義されてもよい。
【0025】
自律ナビゲーションモジュール174は、自律動作が開始されると、ユーザの介入なしに一連のクローラコマンドを受信し実行するロボットクローラ110による自律ナビゲーションを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、自律ナビゲーションモジュール174は、開始されるとユーザの介入を必要としない完全に自律的な検査ルーチンを有してもよく、または潜在的にナビゲーション、視覚、もしくは試験データのフィードバックに基づいて、ユーザが所望する順序で開始する特定の移動パターン、位置変更、または試験プロトコルなどの複数の検査サブルーチンを含むことができる。手動ナビゲーションモジュール176は、ロボットクローラ110を操縦またはその他の方法で制御する能力をユーザに提供してもよい。いくつかの実施形態では、自動制御を開始するための初期位置を確立するため、および/または問題、例外、または特定の試験プロトコル(さらなるデータ収集が必要な初期試験結果など)に応じてユーザが自動制御を無効にできるようにするために、手動ナビゲーションモジュール176が提供されてもよい。いくつかの実施形態では、制御システム150は、ナビゲーション、センサの配備、および様々な試験プロトコルを実行するために、ジョイスティックおよび他の触覚制御装置などのロボットクローラ110を手動で制御するための1つまたは複数のユーザI/Oインタフェースを含むことができる。
【0026】
検査モジュール178が、1つまたは複数のセンサモジュールを使用して、様々な検査プロトコルのための複数のルーチンを提供してもよい。いくつかの実施形態では、検査モジュール178による使用のために、1つまたは複数のセンサプロトコルがセンサプロトコルデータソース168に格納される。例えば、目視検査プロトコルは、機械による位置情報への取り込まれた視覚データのマッピングを可能にするために、定義されたナビゲーション経路に沿ってロボットクローラ110上の1つまたは複数のセンサモジュール120、122および/または目視検査モジュール700(例えば、図13を参照)から視覚データをアクティブ化し取り込むことを含むことができる。いくつかの実施形態では、様々な面を有する複数の視覚センサおよび/または位置決め可能な視覚センサが、1つまたは複数のセンサモジュール120、122に存在してもよく、目視検査モジュール700(例えば、図13を参照)は、ロボットクローラ110およびその様々な視覚センサの選択的な起動および位置決めを含んでもよい。検査モジュール178によって実行される検査プロトコルは、ナビゲーション要素(ナビゲーション経路、自律位置決め、および/または手動位置決め)とセンサプロトコル(位置要件、配備、起動、タイミング/サンプリング、パラメータなど)の組合せを含んでもよい。いくつかの実施形態では、検査モジュール178は、視覚データソース164および試験データソース166における視覚データおよび試験データの記憶、および/または視覚表示モジュール170による視覚データ、およびデータ表示モジュール172による試験データの表示を定義してもよい。
【0027】
クローラ構成モジュール180が、モジュールの構成、およびロボットクローラ110の任意の所与の構成の関連する能力およびプロトコルに関するデータを提供してもよい。いくつかの実施形態では、クローラ構成モジュール180は、クローラ構成を機械仕様およびセンサプロトコルにマッピングして、ユーザが検査プロトコルを所定の試験配備に利用可能なリソースと一致させることを支援してもよい。例えば、センサモジュールの所与の構成は、ロボットクローラ110の試験能力を規定し、それらのセンサモジュールを利用するための特定の検査プロトコルを推奨してもよい。いくつかの実施形態では、クローラ構成モジュール180は、センサモジュールおよび関連する機能のライブラリを含み、所望の検査プロトコル用のロボットクローラ110のユーザ再構成をサポートしてもよい。クローラ構成モジュール180は、ロボットクローラ110を制御するために使用されてもよいクローラコマンド184のセットも定義してもよい。クローラ調整モジュール182は、検査制御モジュール160が複数のロボットクローラ110を同時に制御することを可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、クローラ調整モジュール182は、複数のロボットクローラとの制御信号およびデータ信号のための複数の通信チャネルを維持してもよい。例えば、クローラ調整モジュール182は、複数のロボットクローラの並列管理のために、視覚表示モジュール170、データ表示モジュール172、自律ナビゲーションモジュール174、手動ナビゲーションモジュール176、検査モジュール178、およびクローラ構成モジュール180の複数のインスタンスを管理してもよい。いくつかの実施形態では、クローラ調整モジュール182は、現在のクローラ位置、ナビゲーション経路、ならびに様々な移動のタイミングおよびセンサプロトコルを追跡するための干渉保護を含み、環状ギャップ内の衝突または他の干渉を防ぐことができる。データ分析モジュール183は、検査経路データ162、視覚データ164、試験データ166、および/またはセンサプロトコルデータ168を評価または操作するための任意の様々な分析ツールを提供することができる。例えば、データ分析モジュール183は、表面の2次元レンダリングを提供するために、異なる視覚センサによって得られた表面234、236(図3)の画像を互いにつなぎ合わせるためのスティッチングアルゴリズムを含むことができる。
【0028】
いくつかの実施形態では、視覚表示モジュール170、データ表示モジュール172、自律ナビゲーションモジュール174、手動ナビゲーションモジュール176、および検査モジュール178は、それらの機能のいくつかの態様を完了するためにロボットクローラ110に1つまたは複数のクローラコマンド184を発行するように構成することができる。その場合、クローラコマンド184を、制御システム150からロボットクローラ110へのメッセージまたは制御信号に変換することができる。いくつかの実施形態では、クローラ構成モジュール180は、ロボットクローラ110の構成に基づいて、他のモジュールが利用可能なクローラコマンドのセットを定義してもよい。クローラコマンド184の例示的なセットが提供されているが、それらはロボットクローラ110および牽引モジュール、センサモジュール、および本体フレームメカニクスの様々な構成の制御に使用可能な可能性のあるクローラコマンドについて排他的でも網羅的でもないことが理解されよう。ロボットクローラ110は、本体位置を駆動する1つまたは複数のモータへの制御信号など、折り畳み状態と1つまたは複数の展開状態との間で展開可能本体112を展開または収縮する展開/収縮コマンド186を受信してもよい。いくつかの実施形態では、展開または収縮は、牽引モジュールが平面位置にあるとき(折り畳み状態の場合)、または環状ギャップ内の対向面に接触したとき(展開状態の場合)、ロボットクローラ110内のセンサからのフィードバックに基づいてもよい。他の実施形態では、展開または収縮は、時間(例えば、x秒の展開または収縮の間モータを作動させる)または距離(例えば、クローラ幅をyセンチメートルに設定する)に基づいてもよい。ロボットクローラ110は、(多方向牽引モジュールの場合の牽引モジュールの現在の整列に基づいて)その牽引モジュールを前方または後方に駆動する移動コマンド188を受信してもよい。ロボットクローラ110は、方向転換コマンド190を受信して、その牽引モジュールおよび進行方向を再配向してもよい。例えば、方向転換コマンド190により、多方向牽引モジュールが90度回転し、軸方向の向きと進行方向から周方向の向きと進行方向に変化することを可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、方向転換コマンド190は、90度より大きいまたは小さい向き変更を含むことができ、牽引モジュールの向きを確認し、向きを制御システム150に返信するためのフィードバック信号を含むことができる。ロボットクローラ110は、牽引モードコマンド192を受信して、異なる牽引モードの牽引モジュールの構成の変更を行ってもよい。例えば、牽引モジュールは、ロボット挿入および/または薄型で滑らかな表面移動のためのフラットモードと、ロボットクローラ110の本体と、それが障害物または平坦でない表面に沿って移動するおよび/または横断する表面との間にクリアランスを提供するクリアランスモードと、を含んでもよい。牽引モードコマンド192は、1つまたは複数の牽引モジュール114、116、118をフラットモードからクリアランスモードに、またはクリアランスモードからフラットモードに変更するための制御信号を含んでもよい。ロボットクローラ110は、配備および/または位置決め機能を含むセンサモジュールのための位置センサコマンド194を受信してもよい。例えば、いくつかのセンサモジュールは、データ収集の前、最中、またはその後にセンサモジュールの1つまたは複数の要素を延長、上昇、下降、回転、またはその他の方法で配置するための電気機械的特徴部を含んでもよい。位置センサコマンド194は、ロボットクローラ110からセンサを延長または他の様態で再位置決めして、データ収集のために、またはデータ収集中のクローラ位置の変化とは無関係に(回転などによって)センサを移動させるために、モータを作動させるための制御信号を含むことができる。ロボットクローラ110は、センサモジュールに存在するいかなるモダリティでもそれを使用して、そのセンサモジュールを通じてデータ収集を開始するためのデータ取得コマンド196を受信してもよい。データ取得コマンド196は、視覚センサの視覚センサからのビデオフィードなどの連続データ収集モードの開始または停止信号、または機械的ウェッジ締め付け度試験などのより個別のセンサ試験のための特定の試験シーケンスを提供することができる。いくつかのロボットクローラおよび制御システムは、複数のコマンドを並列に、重複シーケンスとして、またはシリアルコマンド系列として通信および管理することができることが理解されよう。クローラ調整モジュール182は、制御システム150が複数のロボットクローラにコマンドを発行し、複数のロボットクローラからデータを並行して取得することを可能にすることができる。
【0029】
図2を参照すると、図1のロボットクローラ110などのロボットクローラ210が機械に挿入されている現場ギャップ検査システム200が示されている。機械は、入口ギャップ222、より具体的には、発電機、電気モータ、またはターボ機械の様々な機械構成を介してアクセス可能な環状ギャップ220を含む任意の機械であってもよい。例えば、発電機は、磁芯用鉄と保持リングとの間の環状ギャップを通って挿入することを可能にすることができ、これによりロータおよびステータコアの現場検査が可能になる。環状ギャップ220は、円筒状中央部材226と、ほぼ相補的な湾曲を有する周囲の円筒状部材224との間に画定されてもよい。いくつかの実施形態では、環状ギャップ220は、ステータの内径とロータの外径との間に一般に画定されるエアギャップであってもよい。環状ギャップ220は、円筒状中央部材226の第1の端部から第2の端部までの軸方向長さと、円筒状中央部材226の周方向に測定した周長とを有する。環状ギャップ220は、円筒状中央部材226の外側表面236から周囲の円筒状部材224の最も近い対向面(内側表面234)まで測定された環状ギャップ幅228を有する。環状ギャップ幅228は、周方向および/または軸方向に変動してもよい。いくつかの実施形態では、入口ギャップ222は、円筒状中央部材226の端部のエアギャップであってもよく、環状ギャップ幅228と同じ入口幅を有してもよい。他の実施形態では、入口ギャップ222は、入口ギャップ222をさらに制約し、かつ環状ギャップ幅228より小さい入口ギャップ幅232を規定する保持部材230などの追加の特徴部を含んでもよい。いくつかの実施形態では、冷却空気流を導くために使用される入口バッフルなどの追加の特徴部または障害物は、環状ギャップ幅228を減少させる場合がある。
【0030】
図2では、ロボットクローラ210は、その牽引モジュールが単一の平面に整列している折り畳み状態にある。ロボットクローラ210は、挿入前の入口ギャップ222の外側と、挿入後の環状ギャップ220の内側に、示されている。ロボットクローラ210は、折り畳みクローラ幅212を規定してもよい。折り畳みクローラ幅212は、入口ギャップ幅232と環状ギャップ幅228の両方より小さくてもよい。折り畳み状態では、ロボットクローラ210は、環状ギャップ220の内側の円筒状中央部材226の外側表面236のみと係合する。
【0031】
図3図4は、環状ギャップ220内で展開状態にあるロボットクローラ210の2つの図を示している。ロボットクローラ210がその展開状態にあるとき、それは対向面234、236と係合してもよい。展開状態では、ロボットクローラ210は、展開クローラ幅214を規定してもよい。展開クローラ幅214は、折り畳みクローラ幅212および入口ギャップ幅232より大きく、環状ギャップ幅228に等しくすることができ、その結果、対向面234、236との表面接触が維持され得る。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ210は、展開可能本体246に取り付けられた複数の牽引モジュール240、242、244を備える。牽引モジュール240、244は、円筒状中央部材226の外側表面236のみと係合し、牽引モジュール242は、周囲の円筒状部材224の内側表面234のみと係合してもよい。いくつかの実施形態では、牽引モジュール240、242、244の構成を逆にすることができ、牽引モジュール240、244は周囲の円筒状部材224の内側表面234のみと係合し、牽引モジュール242は円筒状中央部材226の外側表面236のみと係合してもよい。牽引モジュール240、242、244は、ホイールまたはボール(例えば、図1図4図6図7を参照)のようなローラ、またはベルトもしくはトラック(例えば、図9を参照)などの1つまたは複数の牽引駆動構成要素を含み、対向面234、236との移動表面接触に基づいて環状ギャップ220を通ってロボットクローラ210を移動させることができる。牽引モジュール240、242、244は、環状ギャップ220を通る所望のナビゲーション経路上でロボットクローラ210を移動させることができる。
【0032】
図5Aおよび図5Bを参照すると、ロボットクローラ510の別の実施形態が環状ギャップ520内に示されており、ライン530、532は、環状ギャップ520を検査するための例示的なナビゲーション経路を示す。ロボットクローラ510は、機械502の入口端部524に隣接する入口ギャップ522のすぐ内側の開始クローラ位置にある展開状態で示されている。ライン530に従って、ロボットクローラ510は、入口端部524から閉鎖端部528まで環状ギャップ520のギャップ長526に沿って前方軸方向に移動する。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ510は、環状ギャップ520のナビゲート可能なギャップ長526の端部を表す段差または他の障害物に到達する場合がある。例えば、閉鎖端部528は、保持リングまたは他の特徴部によって形成された段差を含むことができ、機械の囲まれた端部領域に別のエアギャップを含むことができる。ロボットクローラ510は、その進行方向を軸方向から周方向に変えることを可能にする多方向牽引モジュールを含んでもよい。ライン530は、環状ギャップ520の周囲に沿ったいくつかの周方向ステップを示している。周方向ステップの長さは、センサの範囲/面積(または視覚センサの視野)、試験場所、所望する試験範囲もしくはサンプリング、および/またはロボットクローラ510のセンサモジュールを使用して所望の試験プロトコルをサポートするためにナビゲーション経路に含まれる特定の機械特徴部に関連する様々な要因に依存してもよい。新しい周方向位置に達した後に、ライン530は、ギャップ長526に沿った逆軸方向の戻り経路を示す。ロボットクローラ510は、その移動方向を軸方向の向きに戻し、環状ギャップ520の長さを逆方向に移動してもよい。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ510は、入口ギャップ522に関連し、かつ環状ギャップ520のナビゲート可能なギャップ長526の端部を表す段差または他の障害物に到達する場合がある。ロボットクローラ510は、再び周方向の移動のためにその進行方向を再方向付けし、別の周方向ステップを進行してもよい。ロボットクローラ510は、選択されたセンサモジュールおよび検査プロトコルで検査される環状ギャップ520の領域について、周囲に沿った様々な周方向位置でこれらの軸方向経路をステップし続けてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ510は、周方向の位置でギャップ長526を横断し、環状ギャップ520の全周にわたって目視検査のための重複カバレッジを提供し、環状ギャップ520の表面の完全な目視検査を提供してもよい。以下のライン532(図5B)が、代替の検査経路を示し、複数の検査経路が多方向および全方向の移動によって可能にされ得ることを実証するために提供される。ライン532は、ロボットクローラ510を、軸方向移動、周方向移動、および軸方向と周方向との間の中間方向に沿った移動を含む検査経路に沿わせる。より複雑かつ繰り返しの少ない検査経路を、特定の領域または特徴部の検査、ならびに既知の障害物の回避に使用することができる。
【0033】
図6図8を参照すると、ロボットクローラ600の追加の実施形態がいくつかの図で示されており、図6の展開状態および図7図8の折り畳み状態を含む。いくつかの実施形態では、ロボットクローラ600は、取り外し可能なモジュールを収容するための複数のフレーム612、614、616を含む展開可能本体610を備えたモジュール式ロボットである。取り外し可能なモジュールは、以下に限られるわけではないがホイールまたはボールなどのローラ、またはトラックもしくはベルト、またはギャップ内の表面に沿ってロボットクローラ600を移動させるための別の移動形態などの1つまたは複数の牽引駆動構成要素678、680、682を提供する牽引モジュール660、662、664を含むことができるロボットクローラ600はまた、ロボットクローラ600とセンサモジュールとの間に機械的および/または電気的/通信/制御を提供するセンサインタフェースを使用して、ナビゲーションセンサ、目視検査センサ、構造試験センサ、または電気試験センサなどの複数のセンサモジュールを収容してもよい。例えば、1つまたは複数のモジュールフレームは、センサインタフェースおよび/または牽引モジュールを含むことができ、あるいは他のセンサモジュールは、単一フレームから複数のモジュールを連鎖させるためのセンサインタフェースを含んでもよい。複数のセンサインタフェースは、ロボットクローラ600上のいくつかの位置に提供されて、様々なセンサに異なる動作位置を提供してもよい。例えば、各フレーム612、614、616または牽引モジュール660、662、664は、1つまたは複数のセンサインタフェースおよび関連するセンサ位置を含むことができる。いくつかの実施形態では、センサインタフェースの複数の構成があってもよい。例えば、フレーム612、614、616または牽引モジュール660、662、664に取り付けるためのセンサインタフェースは、シリアルセンサインタフェース間のセンサインタフェースとは異なっていてもよい。また、テザーコネクタモジュール602など、他の機能のために他のモジュールが提供されてもよい。
【0034】
いくつかの実施形態では、展開可能本体610は、ほぼ長方形のベースフレームを含み、前部フレーム612、および長方形の短辺を提供する後部フレーム616に接続された長方形の長辺に側方部材618、620を含む。側方部材618、620は、それぞれの遠位端に近接したフレームアタッチメント622、624、626、628を含むことができる。フレームアタッチメント622、624は前部フレーム612に接続し、フレームアタッチメント626、628は後部フレーム616に接続してもよい。いくつかの実施形態では、中間フレーム614は、展開状態で展開可能本体610の幅を広げるために、前部フレーム612および後部フレーム616の平面から変位するように構成されてもよい。少なくとも1つのリンク部材が、環状ギャップ内の表面に対して牽引モジュールを位置決めすることができる。中間フレーム614は、長方形のベースフレームに接続された延長リンク部材630、632に取り付けられてもよい。例えば、延長リンク部材630、632は、前部フレーム612および後部フレーム616に対する、または代替的に、それらの遠位端に近接する側方部材618、620に対する旋回アタッチメント634、636、638、640を含んでもよい。延長リンク部材630、632は、中間フレーム614への旋回アタッチメント650、652を有する第1のリンク642、644および第2のリンク646、648を備えた関節リンク部材であってもよい。旋回アタッチメント650、652は、延長リンク部材630、632の関節ジョイントとして機能し、長方形のベースフレームの平面に垂直に中間フレーム614を移動させることができる。展開可能本体610は、中間フレーム614を移動させるためのモータまたは他のアクチュエータを含んでもよい。例えば、側方部材618、620は、後部フレーム616に対して前部フレーム612を動かし、側方部材618、620の長さおよび前部フレーム612と後部フレーム616との間の距離を変えるためのリニアアクチュエータ654、656を含んでもよい。側方部材618、620が完全に延長した位置にあるとき、前部フレーム612、中間フレーム614、および後部フレーム616は同じ平面にあり、展開可能本体610はその最も狭い状態または折り畳み状態にある。側方部材618、620が、リニアアクチュエータ654、656によって短縮され、後部フレーム616が前部フレーム612に向かって移動すると、延長リンク部材630、632は、旋回アタッチメント650、652で関節運動し、第1のリンク642、644と、第2のリンク646、648と、側方部材618、620は二等辺三角形を形成し、中間フレーム614は、前部フレーム612と後部フレーム616との間の移動方向に垂直な方向に移動する。レバーアーム、シザージャッキ、入れ子式部材、または他の変位機構に取り付けられた1つまたは複数のフレームなど、展開可能本体の他の構成が可能である。いくつかの実施形態では、展開可能本体610は、前部フレーム612と後部フレーム616と中間フレーム614との間にショックアブソーバを組み込んで、不均一なギャップ空間のナビゲートを支援してもよい。例えば、延長リンク部材630、632は、対向するギャップ表面での牽引を支援し、かついくつかの障害物および/またはギャップ間隔の変化を補償するために、内部スプリングを備えた入れ子式リンクを組み込んでもよい。いくつかの実施形態では、側方部材618、620は、リニアアクチュエータ654、656の制御を妨げる電力損失または他の故障の場合に側方部材618、620を手動で外すための緊急解放部627、629を含んでもよい。例えば、フレームアタッチメント626、628は、側方部材618、620をフレームアタッチメント626、628に取り付ける機械的ファスナを組み込んでもよく、これらの機械的ファスナは、ユーザが機械的ファスナを解放できるようにすることにより緊急解放部627、629として作用し、それにより、側方部材618、620を外して、展開可能本体610を折り畳み状態に折り畳む。いくつかの実施形態では、緊急解放部627、629は、フレームアタッチメント626、628を貫通して側方部材618、620に入る、ねじ、ボルト、またはピンであってもよく、これらを取り外して展開可能本体610を折り畳むことができる。いくつかの実施形態では、展開可能本体610は、フレーム612、614、616および側方部材618、620の構成に基づく弧である側方形状を有し、図8で最もよく見える。展開可能本体610の弧は、ロボットクローラ600が動作することを意図されている環状ギャップの湾曲を補完するように構成されてもよい。例えば、弧または湾曲は、環状ギャップを定義する円筒状中央部材の外側表面または周囲の円筒状部材の内側表面の弧に類似していてもよい。
【0035】
いくつかの実施形態では、フレーム612、614、616の各々は、牽引モジュール660、662、664を受容し、位置決めし、保持するように構成される。例えば、牽引モジュール660、662、664はそれぞれ、フレーム612、614、616に取り外し可能に取り付けられる固定外側フレーム666、668、670を備えた多方向牽引モジュールであってもよい。牽引モジュール660、662、664は、ロボットクローラ600が牽引駆動構成要素678、680、682の向きおよび移動の方向を変更することを可能にする回転内側フレーム672、674、676を含むことができる。牽引モジュール660、662、664の各々は、センサモジュールまたは他の機能モジュールを直接または直列に取り付けるために使用できる1つまたは複数のインタフェース684、686、688、690も含んでもよい。例えば、牽引モジュール660は、インタフェース684を含んでもよく、視覚センサモジュール692とともに示されている。牽引モジュール662は、インタフェース686、688および視覚センサモジュール694、696を含んでもよい。牽引モジュール664は、インタフェース690、視覚センサモジュール698、およびテザーコネクタモジュール602を含んでもよい。
【0036】
図9図15は、ロボット用の例示的な目視検査モジュール700の様々な図を示す。目視検査モジュールは、ベースフレームと、ベースフレームをロボットの本体フレームに取り付けるための、ベースフレームに結合された取り付けインタフェースとを含む。検査ユニットは、第1の方向に面する第1の表面と、第1の表面に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面とを同時に視覚的に検査する。検査ユニットは第1の視覚センサおよび第2の視覚センサを含み、各視覚センサは第1および第2の方向とは異なる第3の方向に面し、第1の反射器が第1の表面の画像を第1の視覚センサに反射し、第2の反射器が第2の表面の画像を第2の視覚センサに反射する。反射器を備えた視覚センサは、光学焦点距離を増加させたより大きな視覚センサの使用を可能にし、したがって画像のより良好な解像度およびより低い歪みを提供する。画像をつなぎ合わせて、表面のより大きな2次元マップを作成することができる。
【0037】
図9は、本開示の様々な実施形態によるロボットの目視検査モジュール700の斜視図を示す。いくつかの実施形態では、目視検査モジュール700(以下、「VIM700」)は、モジュールハウジング702を含むことができる。取り付けインタフェース710が、モジュールハウジング702を支持フレーム704に取り付けるためにモジュールハウジング702に結合することができる。支持フレーム704は、例えばロボットクローラ110などのロボットの本体フレーム、または別のインタフェース(例えば、図27のようなセンサインタフェースモジュール800を参照)など、センサが取り付けられる任意の構造を含むことができる。取り付けインタフェース710は、モジュールハウジング702およびVIM700を支持フレーム704に取り外し可能に取り付けるためのファスナ712、714を収容することができる。例えば、取り付けインタフェース710は、ロボットの本体フレームの形態の支持フレーム704、例えばロボットクローラ上のセンサインタフェースに取り外し可能に取り付けるように構成されてもよい。センサインタフェースなどは、モジュール取り付けフレーム、またはセンサインタフェースを有する牽引モジュールを含む、予め設置されたモジュール上にあってもよい。いくつかの実施形態では、モジュールハウジング702は、電子機器、電源、通信チャネル、および/または1つまたは複数の視覚センサ用の光学機器を含むことができる。いくつかの実施形態では、取り付けインタフェース710は、VIM700との間で制御信号および/またはデータ信号のための電力チャネルおよび/または通信チャネル用のコネクタ(図示せず)を含むことができる。
【0038】
VIM700はまた、第1の方向に面する第1の表面234(図3)と、第1の表面234に向かって対向する第2の方向に面する離間した第2の表面236(図3)とを同時に視覚的に検査するための検査ユニット720を含むことができる。第1の表面234は、例えば、周囲の円筒状部材224(例えば、ステータ)の表面を含んでもよく、第2の表面236は、例えば、円筒状中央部材226(例えば、ロータ)の表面を含んでもよい。図10は、検査ユニット720の一部の概略断面図を示し、図11は、図10の11-11線に沿った断面図を示し、図12は、図10の12-12線に沿った断面図を示す。図10に示すように、検査ユニット720は、第1の視覚センサ722および第2の視覚センサ724を含むいくつかの視覚センサを含んでもよい。図11および図12に最もよく示されているように、各視覚センサを表面234、236(図3)に向ける従来のシステムとは対照的に、各視覚センサ722、724は表面234、236に面しておらず、むしろそれに垂直な方向に面している。図示の例では、視覚センサ722、724は、ロボットの移動の前方経路FPに対応する第3の方向を向いている。検査ユニット720はまた、第1の表面234の画像を第1の視覚センサ722に反射するように構成された第1の反射器732と、第2の表面236の画像を第2の視覚センサ724に反射するように構成された第2の反射器734とを含む。いくつかの実施形態では、図9および図10に示すように、1対の第1の視覚センサ722、726と、それぞれの第1の視覚センサ722、726について1つずつの第1の反射器である1対の第1の反射器732、740とを使用することができる。さらに、1対の第2の視覚センサ724、728と、それぞれの第2の視覚センサ724、728について1つずつの第2の反射器である1対の第2の反射器734、742とを使用することができる。図11および図12に示すように、各第1の反射器732、740は、それぞれの第1の視覚センサ722、726の視線(前方経路FPに沿う)に対して約45°(角α)の角度を成して、視線を第1の表面234に向けて、すなわち第1の方向に向け直す。同様に、各第2の反射器734、742は、それぞれの第2の視覚センサ724、728の視線(前方経路FPに沿う)に対して約45°(角β)の角度を成して、視線を第2の表面236に向け直す。各反射器732、734、740、742は、使用される視覚センサタイプのための任意の形態の反射要素、例えば、光学視覚センサ用のミラーを含むことができる。したがって、第1の視覚センサ722、726はロボットの移動の前方経路に面し、その視線746はロボットの移動の前方経路に実質的に垂直であり、第2の視覚センサ724、728はロボットの移動の前方経路に面し、ロボットの移動の前方経路に実質的に垂直な視線748を有する。すなわち、視覚センサ722、724、726、728の視線は、各表面234、236が向く方向に対して垂直である。反射器732、734、740、742は、視覚センサの視線746、748をそれぞれの表面234、236に向け直す。
【0039】
視覚センサ722、724および反射器732、734は、検査ユニット720のハウジング736に埋め込まれてもよい。図9図15において、ハウジング736は、モジュールハウジング702とは別体である。図9に示す一実施形態では、反射器732、734は、ハウジング736に結合された反射器ハウジング738内に配置されてもよいが、一体型ハウジング(例えば、図12を参照)を使用することもできる。いずれの場合でも、視覚センサ722、724および反射器732、734は、例えば、隣接する機械表面とのクリアランスの問題を防止するために、保護ハウジングの内側にある。反射器732、734、740、742を保護するのに必要な任意の形態の保護カバーまたは窓を使用することができる。
【0040】
視覚センサ722、724、726、728は、ビデオカメラなどのカメラとすることができるが、紫外線もしくは赤外線スペクトルまたは他の撮像技術を使用するものなどの他の形態の視覚センサとすることもでき、その出力は、種類にかかわらず本明細書では「画像」と呼ばれる。いくつかの実施形態では、視覚センサ722、724、726、728は、視野の位置/方向、焦点、視野幅、開口サイズ、フレームレート、および視覚データ品質(または量)を制御するための他の設定のための様々な制御を含むことができる。これらの調整の一部または全部は、機械の外部で手動で設定されてもよく、および/またはロボットクローラ内のセンサ制御バスを介した遠隔制御のために、またはロボットクローラおよび/または制御システム150(図1)との無線通信のために構成され、機械のギャップ内でロボットクローラの動作中に動的調整を可能にする。視覚センサ722、724、726、728は、必要に応じて同一であってもよい。ビデオカメラの形態の視覚センサだけでなく、反射器を備えた視覚センサは、焦点距離、例えばビデオカメラの光学焦点距離を増加させたより大きな視覚センサの使用を可能にする。例えば、視覚センサ722、724、726、728は、垂直に配置される従来の配置とは対照的に側面に配置されるため、その長さは制限されず、機械への進入を可能にするために高さが制限されなければならない。したがって、本明細書に記載の視覚センサおよび反射器は、画像のより良好な解像度およびより低い歪みを提供する。
【0041】
また、図13の拡大斜視図に示すように、1対の第1の視覚センサ722、726の視線746が重なり合ってもよく、1対の第2の視覚センサ724、728の視線748が重なり合ってもよい。このようにして、表面234、236の任意の領域の欠落を回避することができる。制御システム150は、例えば、ロボットが1対の第1の視覚センサ722、726の各々からの画像をつなぎ合わせ、1対の第2の視覚センサ724、728の各々からの画像をつなぎ合わせるためのデータ分析モジュール183(図1)の一部として、画像スティッチングアルゴリズムを含んでもよい。このようにして、VIM700は、全体的な(すなわち、複数の視線の)視野経路を増加させ、ロボットの通過の時間および回数を低減することができる。さらに、VIM700は、機械全体、例えばロータおよびステータにわたる表面234、236の2次元画像またはマップの作成を可能にすることができる。
【0042】
図9図13に示すように、必要に応じて、VIM700はまた、第1の表面234を照明するための第1の光源750と、第2の表面236を照明するための第2の光源752と、ロボットの移動の前方経路FPを照明するための第3の光源754とを含んでもよい。光源750、752は、例えば、ハウジング736の対向する側面に配置されてもよく、光源754は、反射器ハウジング738が設けられている場合は反射器ハウジング738内に、または反射器ハウジング738が設けられていない場合はハウジング736内に配置されてもよい。各光源750、752、754は、視覚センサ722、724、726、728の視認性を向上させることができる。光源750、752、754は、例えば、ディフューザがハウジング736または738内に陥凹した発光ダイオード(LED)を含むことができる。
【0043】
VIM700はまた、検査ユニット720(図27)またはモジュールハウジング702(図9)内にナビゲーションカメラ760を含むことができる。いずれの場合も、ナビゲーションカメラ760は、ロボットの移動の前方経路FPの方を向き、ロボットクローラ110および/または制御システム150(図1)に視覚を提供する。
【0044】
図9ならびに図14Aおよび図14Bの側面図をさらに参照すると、いくつかの実施形態では、VIM700はまた、モジュールハウジング702に対する検査ユニット720の位置および第1と第2の表面234、236の間の位置を調整するように構成されたリフティングシステム770を含むことができる。いくつかの実施形態では、リフティングシステム770は、検査ユニット720およびモジュールハウジング702の各々に枢動可能に結合された1対のアーム772、774を含む。1対のアーム772、774は同じ長さである。1対のアーム772、774は、検査ユニット720およびモジュールハウジング702に対して軸方向にずらされてもよく、図14Bに最もよく示されるように、検査ユニット720を第1および第2の表面234、236に実質的に平行に維持するための平行四辺形構成を形成する。より具体的には、アーム772は、アーム774がモジュールハウジング702に枢動可能に結合する位置よりも軸方向後方の位置でモジュールハウジング702に枢動可能に結合することができる。さらに、アーム772は、アーム774が検査ユニット720に枢動可能に結合する位置よりも軸方向後方の位置で検査ユニット720に枢動可能に結合することができる。このようにして、アーム772、774は、検査ユニット720を表面234、236と平行な配置に維持する。リフティングシステム770はまた、検査ユニット720の位置を調整するために1対のアーム772、774の少なくとも一方を旋回させるためのモータ776を含むことができる。モータ776は、制御システム150(図1)によって制御されてもよく、例えば、アーム772または774を回転させるように結合されてもよい。図面では、モータ776は、アーム772を回転させるように構成されたモジュールハウジング702内に示されている。いずれかのアーム772、774が、例えば図14Aおよび図14Bに示すように反時計回りに回転すると、検査ユニット720がモジュールハウジング702の上方に持ち上げられ、上面234に近づく。平行四辺形の配置により、いずれかのアームの回転は、他方のアームを他方のアームに追従させる。いずれかのアーム772、774が時計回りに回転すると、モジュールハウジング702に対して検査ユニット720が同様に下降する。図14Aおよび図14Bに示す垂直調整は、周囲の円筒状部材224(図3)および円筒状中央部材226(図3)に対して半径方向であることが理解される。検査ユニット720の調整可能な半径方向の位置決めは、いくつかの利点を提供する。例えば、検査ユニット720の調整可能な半径方向の位置決めは、例えば、保持リングのような隆起面780上のクリアランス、および/または表面234、236のより詳細な検査を可能にする。これはまた、例えば、約5センチメートル(cm)から15cmまでの様々なエアギャップのサイズを有する様々なサイズの機械(例えば、発電機)に対して検査ユニット720の焦点を最適化することを可能にする。検査ユニット720の半径方向の位置は、発電機のサイズによって検査中に異なってもよい。検査ユニット720の調整可能な半径方向の位置決めはまた、例えばロータおよびステータなどの両面に対して可能な限り広い視野幅を調整することを可能にする。
【0045】
図15を参照すると、代替的な実施形態による目視検査モジュール(VIM)790の斜視図が示されている。この実施形態では、VIM790はリフティングシステム770を含まず、検査ユニット720はモジュールハウジング702に結合されるか、またはその一部である。すなわち、ハウジング736(図9)とモジュールハウジングとは一体である。図15に示す一実施形態では、反射器732、734は、モジュールハウジング702に結合された反射器ハウジング738内に配置されてもよいが、一体型ハウジングを使用することもできる。いくつかの実施形態では、VIM790はモジュールハウジング702を含むことができ、取り付けインタフェース710は、モジュールハウジング702を支持フレーム704、例えば、ロボット、例えばロボットクローラ110、の本体フレーム、または別のインタフェース(例えば、図27のようなセンサインタフェースモジュール800)、に取り付けるためにモジュールハウジング702に結合することができる。上述したように、取り付けインタフェース710は、モジュールハウジング702およびVIM790を支持フレーム704に取り外し可能に取り付けるためのファスナ712、714を収容することができる。例えば、取り付けインタフェース710は、モジュール取り付けフレーム上のセンサインタフェースまたはセンサインタフェースを有する牽引モジュールを含む以前に設置されたモジュールなど、ロボットクローラ上のセンサインタフェースの形態のフレームを支持するための取り外し可能な取り付けのために構成されてもよい。いくつかの実施形態では、モジュールハウジング702は、電子機器、電源、通信チャネル、および/または1つまたは複数の視覚センサ用の光学機器を含むことができる。いくつかの実施形態では、取り付けインタフェース710は、VIM700との間で制御信号および/またはデータ信号のための電力チャネルおよび/または通信チャネル用のコネクタ(図示せず)を含むことができる。この実施形態では、モジュールハウジング702は、リフティングシステムモータ776(図9)を含まない。図9とは対照的に、モジュールハウジング702は、検査ユニット720の前のモジュールハウジング702内にナビゲーションカメラ760を含むことができる。ナビゲーションカメラ760は、ロボットの移動の前方経路FPの方を向き、ロボットクローラ110および/または制御システム150(図1)に視覚を提供する。検査ユニット720は、他の点では本明細書で説明されている通りであってもよい。
【0046】
図16図27を参照して、種々の実施形態によるロボット用センサインタフェースモジュール800について説明する。センサインタフェースモジュール800は、単一のセンサインタフェースを有する多種多様な異なるセンサ822(図18図19図24図27)の使用を可能にし、使用される各センサの選択的な半径方向位置決めを可能にするように構成される。図16は、展開姿勢にあるセンサインタフェースモジュール800(以下、「SIM800」)の斜視図を示し、図17は、収縮姿勢にあるSIM800の斜視図を示す。(図16図17図20図21図22および図23は、SIM800上のセンサ822を示していないことに留意されたい。)いくつかの実施形態では、SIM800はモジュールハウジング802を含むことができる。取り付けインタフェース810は、モジュールハウジング802をロボット、例えば、ロボットクローラ、の支持フレーム704(図16のみ)、または別のセンサインタフェースに取り付けるためにモジュールハウジング802に結合することができる。取り付けインタフェース810は、モジュールハウジング802およびSIM800をロボットクローラに取り外し可能に取り付けるためのファスナ812、814を収容することができる。例えば、取り付けインタフェース810は、モジュール取り付けフレーム上のセンサインタフェースまたはセンサインタフェースを有する牽引モジュールを含む以前に設置されたモジュールなどのロボットクローラ上のセンサインタフェースの形態でロボットの本体フレームに取り外し可能に取り付けるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、モジュールハウジング802は、電子機器、電源、通信チャネル、および/または1つまたは複数の視覚センサ用の光学機器を含むことができる。いくつかの実施形態では、取り付けインタフェース810は、SIM800との間で制御信号および/またはデータ信号のための電力チャネルおよび/または通信チャネル用のコネクタ(図示せず)を含むことができる。
【0047】
SIM800はまた、複数の異なるセンサ822(例えば、図24図27)のうちの選択されたものをセンサマウントに接続するように構成されたセンサマウント820を含むことができる。センサ822は、機械内の環状ギャップを検査する際に通常使用されるが、本開示の実施形態による使用のために改変された多種多様なセンサのいずれかを含むことができる。より具体的には、単一のタイプのセンサを含む従来のセンサインタフェースとは対照的に、SIM800は、複数の異なるセンサのうちの選択されたものをセンサマウントに接続するように構成された共通またはユニバーサルセンサ接続ポート824を有するセンサマウント820を含む。図18の拡大斜視図に示すように、接続ポート824は、機械的取り付け要素826と、電気的接続要素828とを含むことができる。機械的取り付け要素826は、限定はしないが、雄/雌コネクタ、取り外し可能なリテーナを有する雄/雌コネクタ、ねじ付きロッド部材を受け入れるためのねじ付き雌孔、または2つの部品を機械的に結合するための他の機構などの、任意の現在知られているまたは今後開発される機械的結合を含むことができる。その一例が電磁的完全性試験モジュール830の形態で図18に示されている各センサ822は、センサマウント820上の共通センサ接続ポート824と嵌合するように構成された嵌合接続部材832を含むことができる。接続部材832は、センサ822をセンサマウント820上の機械的取り付け要素826に機械的に結合するために、例えばねじ付き雄型ファスナまたは要素826のための他の嵌合機械的結合などの嵌合機械的取り付け要素834を含むことができる。さらに、各センサ822の接続部材832は、センサ822、例えばその任意の電気的態様をセンサマウント820の電気的接続要素828に電気的に接続するための嵌合電気的接続要素836を含むことができる。追加の配線または他の通信フォーマットを使用して、センサマウント820を介してロボット、例えば制御システム150(図1)に電気的接続を延長することができる。したがって、任意の様々なセンサ822を、センサマウント820の共通センサ接続ポート824および各センサ822の接続部材832を使用してセンサマウント820に動作可能に結合することができる。
【0048】
SIM800はまた、センサマウント820を第1および第2の表面234、236に実質的に平行に維持するためのシザーリフト840を含むことができる。実質的に平行とは、ある程度の自由度、例えば±3°以内を示す。SIM800を有する図19の側面図に示すように、かつ先に説明したように、第1の表面234は第1の方向を向き、離間した第2の表面236は第1の表面に向かって対向する第2の方向を向く。シザーリフト840は、パンタグラフとして知られる十字形「X」パターンで連結された折り畳み支持体842を使用する任意の現在知られているまたは今後開発されるものを含むことができる。図16および図20の上から見た斜視図に示すように、1組の折り畳み支持体842をセンサマウント820の各側に結合することができるが、これはすべての場合に必要であるとは限らない。1組の折り畳み支持体842Aは、図16のセンサマウント820の手前側にあり、1組の折り畳み支持体842Bは、図16のセンサマウント820の奥側にある。シザーリフト840のセンサ取り付け端は、センサマウント820のスロット848に摺動可能に取り付けられたリンク結合部846を用いて、センサマウント820に枢動可能に結合されたリンクピボット844を有することができる。同様に、シザーリフト840のモジュールハウジング端は、モジュールハウジング802に枢動可能に結合されたリンクピボット850(図16図17図20のモータ駆動伝動装置870のモータ860の背後に隠れている)を有することができ、リンク結合部862は、最下部の支持体842Lの最下部の前端に結合される。図19に最もよく示されているように、センサマウント820は、任意選択的に、センサマウント820を第1または第2の表面234、236から転動式に離間させるためにその上に配置されたローラ866を含んでもよい。図では、2つのローラ866が示されているが、1つまたは3つ以上を含む任意の数を採用することができる。さらに、SIM800は、シザーリフト840が表面234に向かって移動するように示されているが、シザーリフト840が表面236に向かって移動するように、SIM800を反対方向に使用できることが認識される。
【0049】
SIM800はまた、モジュールハウジング802からの展開姿勢(図16および図20)とモジュールハウジング802内の収縮姿勢(図17)との間でシザーリフト840を移動させるように構成されたモータ駆動伝動装置870を含むことができる。理解されるように、2つの位置間の移動の一部として、シザーリフト840は、2つの位置間の任意の中間位置で停止することができる。上方への展開運動は、最下部支持体842Lに(図示の例では後方方向に)力を加え、交差パターン(図16および図20)を伸長させ、センサマウント820をモジュールハウジング802から離れるように図示のように垂直に推進することによって達成される。モータ駆動伝動装置870は、最下部支持体842Lの端部を移動させてシザーリフト840を展開または収縮させることができる任意の形態のリニアアクチュエータを含むことができる。一例では、モータ駆動伝動装置870は、モジュールハウジング802内のモータ860と、最下部支持体842Lを後方に移動させて展開し、前方に移動させて収縮させることができる任意の形態の伝動装置872とを含むことができる。例えば、伝動装置872は、最下部支持体842L上のガイド付きナットと係合するリードスクリューを含むことができる。
【0050】
SIM800のモジュールハウジング802はまた、収縮可能スライダ878を含むことができる。図21は、収縮可能スライダ878が収縮姿勢にあるSIM800の正面図を示し、図22は、収縮可能スライダ878が展開姿勢にあるSIM800の正面図を示す。図23は、センサマウント820(図16図17)およびシザーリフト840(図16図17)が取り外された収縮可能スライダ878の一実施形態の図を示す。収縮可能スライダ878は、図16図19図22および図23に示す展開された表面係合位置と、図17および図21に示す収縮姿勢との間で移動可能である。図23に示すように、収縮可能スライダ878は、展開された表面係合位置に付勢された旋回可能なばね荷重アーム882を含むことができる。基部880(例では2つが示されている)は、ばね荷重アーム882の前端部884に連結されており、アームとともに枢動することができる。例えば板ばね、圧縮ばねなど、任意の形態のばね付勢を使用することができる。図16図19および図22に示す表面係合位置では、シザーリフト840がモジュールハウジングから展開姿勢にあることに応答して、収縮可能スライダ878の基部880は、モジュールハウジング802を支持するための第1および第2の表面234、236の一方に係合する。より具体的には、図16図19および図22に最もよく示されているように、シザーリフト840が展開姿勢にあるとき、その一部またはそれに結合された部分(例えば、センサマウント820)は、ばね荷重アーム882の後端部886(図23)と係合しない。図23に最もよく示されているように、この状況では、ばね荷重アーム882は、基部880を延ばして表面234、236と係合するように(前方に)枢動する。図17および図21に示す収縮姿勢では、シザーリフト840がモジュールハウジング802内の収縮姿勢にあることに応答して、基部880は表面234、236から係合解除される。より具体的には、図17および図21に示すように、シザーリフト840が折り畳み位置にあるとき、その一部またはそれに結合された部分は、ばね荷重アーム882の後端部886(図23)と係合し、アームを付勢に抗して枢動させて基部880を収縮させるように枢動させる。収縮可能スライダ878を収縮および展開させるための特定の機構が示されているが、限定はしないが、カム機構などの多種多様な他の機構を使用することができることが認識される。
【0051】
図16図19および図22に示すように、SIM800はまた、モジュールハウジング802に結合されたナビゲーションカメラ890を含むことができる。ナビゲーションカメラ890は、ロボットの進行方向に向いている。SIM800はまた、図16図17および図19に示すように、任意選択的に、センサマウント820に向かう視線を有する位置決めカメラ892を含むことができる。位置決めカメラ892は、ユーザがセンサマウント820、したがってそれに結合された任意のセンサ822の位置を決定することを可能にする。
【0052】
SIM800はまた、モータ860なしで、すなわちモータ駆動伝動装置870なしでシザーリフト840を収縮させるための緊急解放部894を含むことができる。緊急解放部894は、例えば、シザーリフト840の収縮を妨げる電力もしくは通信損失または機械的損傷の場合に必要であり得る。緊急解放部894は、モータ駆動伝動装置870とのコネクタ(図示せず)接続最下部支持体842Lを取り外すための任意のシステムを含むことができる。例えば、緊急解放部894は、モータ駆動伝動装置870を最下部支持体842Lから取り外すように構成されたモータを含むことができ、シザーリフト840がモジュールハウジング802内に収縮することを可能にする。解放部894が起動されると、センサマウント820を備えたシザーリフト840が即座に収縮し、SIM800が入口ギャップ222(図2)を通過できるように平らにされる。
【0053】
図28の斜視図および図29図31の拡大斜視図を参照すると、別の実施形態では、緊急解放部894は、空気圧シリンダ895を含む空気圧作動システムを含むことができ、空気圧シリンダ895は、シザーリフト840を解放するために空気圧ライン(図示されていないが、テザー132(図1)の後にある)によって加圧され得る、すなわち、それが折り畳み位置(図31)に迅速に移動することを可能にし得る。図29に示す非解放位置では、空気圧シリンダ895のピストン896は、例えばシザーリフト840を伸縮させるモータ860によって制御されるリードスクリュー873とともに、伝動装置872とともに移動するリンク結合ホルダ930とともに移動する。すなわち、ピストン896はリンク結合ホルダ930とともに自由に動くことができる。リンク結合ホルダ930は、内部に傾斜開口部934を有する作動本体932と、解放ピン936とを含む。解放ピン936は、作動本体の傾斜開口部934内に摺動可能に受け入れられる第1の端部938と、第2の端部940(図30図31)とを含む。図28および図29に示す非解放位置では、シザーリフト840の最下部支持体842Lに結合されたリンク結合体942が、解放ピン936の第2の端部940(隠れている)によって伝動装置872に結合される。この例では、伝動装置872は、モータ860を介して回転して伝動部材875を移動させるリードスクリュー873を含み、すなわち、伝動部材875はリードスクリュー873によって駆動される。伝動部材875は、非解放位置において解放ピン936の第2の端部940によって係合される。したがって、伝動部材875、リンク結合体942および解放ピン936は、シザーリフト840の展開および収縮のために、モータ860およびシザーリフト840を非解放位置で互いに結合する。リンク結合体942は、解放ピン936によって伝動部材875に結合されていないとき、リードスクリュー873によって駆動されず、独立して移動することができる。図30の初期位置に示すように、空気圧シリンダ895がポンプ(図示せず、例えば、手動または電動ポンプ)によって作動されると、ピストン896はもはや伝動装置872とともに自由に移動することができず、矢印Aの方向に直線的に前方に移動し、これにより、傾斜開口部934が解放ピン936の第1の端部938を外側に、例えば図30に示すように紙面の下方向に押す。この動作により、解放ピン936の図30に示される第2の端部940が伝動部材875から引っ張られ、リンク結合体942が伝動装置872、すなわち伝動部材875から解放される。この時点で、シザーリフト840はもはや伝動装置872およびモータ860に結合されておらず、加圧された空気圧シリンダ895によってシザーリフト840の収縮姿勢まで(図示のように)前方に押され得る。図31に示すように、空気圧シリンダ895がポンプ(図示せず、例えば、手動または電動ポンプ)によって作動されると、ピストン896はまた、折り畳み支持体842および最下部支持体842Lをシザーリフト840の折り畳み位置に移動させる点まで矢印Aの方向に直線的に前方に移動する。空気圧シリンダ895は、シザーリフト840の迅速な折り畳みを可能にするために解放動作を迅速に実行するように構成することができ、ロボットクローラ110の垂直向きに関係なく機能する。特定の形態の急速解放機構を図示および説明してきたが、多種多様な代替の解放機構を使用することができることが理解される。
【0054】
SIM800は、多種多様なセンサ822とともに使用することができ、そのいくつかの非限定的な例を図24図27に示す。例えば、図24において、センサ822は、長尺部材902と、長尺部材に結合された例えばカメラなどの視覚センサ904とを含む端部巻線検査ツール900を含むことができる。端部巻線検査ツール900は、本明細書で説明するように、ユニバーサル接続ポート824、すなわち共通センサ接続ポート826および電気的接続要素828をセンサマウント820に取り付けるための接続部材832を含むことができる。別の例では、図18および図25に示すように、センサ822は、電磁的完全性試験モジュール830を含むことができ、電磁的完全性試験モジュール830は、センサマウント820上のユニバーサル接続ポート824、すなわち共通センサ接続ポート826および電気的接続要素828と嵌合するように構成された接続部材832を含むことができる。図26に示す別の例では、センサ822は、センサマウント820上のユニバーサル接続ポート824、すなわち共通センサ接続ポート826および電気的接続要素828と嵌合するように構成された接続部材832を含む、ウェッジ気密性評価モジュール910を含むことができる。センサ822ごとの接続部材832は、センサに応じて異なっていてもよい。例えば、図18および図25の接続部材832は異なる。図27に示す別の例では、センサ822は、そのモジュールハウジング702をユニバーサル接続ポート824、すなわち共通センサ接続ポート826および電気的接続要素828とセンサマウント820上で嵌合するように構成された接続部材832を含むVIM790(図15に示すものと同様)を含むことができる。センサ822ごとの接続部材832は、センサに応じて異なっていてもよい。例えば、図18および図25の接続部材832は異なる。
【0055】
SIM800は、単一のセンサインタフェースを有する多種多様な異なるセンサ822の使用を可能にする。加えて、センサマウント820およびセンサ822は、環状ギャップへの進入を可能にするのに十分に薄い周方向プロファイルで作製することができ、一方、SIM800は、各センサ822の選択的位置決めを可能にし、多種多様な半径方向の位置または高さに対応することができる。すなわち、SIM800は、各センサ822を任意の必要な半径方向位置に位置決めすることができる。例えば、ウェッジ気密性評価モジュール910(図26)は、発電機のステータ、すなわち表面234の一部のウェッジと直接またはほぼ直接接触するようにモジュールを配置するためにセンサマウント820を必要とする場合がある。他の例では、センサ822は、表面234、236から離間したデュアルビューパス視覚センサを有する、本明細書に記載のVIM790と同様の視覚検査モジュールを含むことができる。SIM800はまた、センサマウント820およびそれに接続されたセンサ822が、表面234または236の半径方向に延在するギャップ内に延在することを可能にする。センサ822は、試験データをロボットクローラ110または制御システム150(図1)に戻してもよい。SIM800は、別のセンサモジュールを受け入れるためのセンサインタフェースを含まないため、端末モジュールであってもよい。
【0056】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「この(the)」は、特に明示しない限り、複数形も含むことを意図している。「備える(comprise)」および/または「備えている(comprising)」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素が存在することを明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および/またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。
【0057】
以下の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作、および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実施するための、一切の構造、材料、または動作を包含することを意図している。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図していない。当業者には、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの改変および変形が明らかであろう。本開示の原理および実際の用途を最良に説明し、想定される特定の使用に適するように様々な改変を伴う様々な実施形態について本開示を他の当業者が理解することができるようにするために、本実施形態を選択し、説明した。
【符号の説明】
【0058】
100 ロボットシステム
108 ロボット
110 ロボットクローラ、オンボードロボットクローラ
112 展開可能本体
114 前部牽引モジュール
116 中間牽引モジュール
118 後部牽引モジュール
120 センサモジュール
122 センサモジュール
124 テザーコネクタ
126 テザーコネクタ
130 テザーリール
132 テザー
134 端部コネクタ
136 ファスナ
138 ファスナ
142 サーボモータ
144 張力管理ロジック
146 固定接続
148 ワイヤ
150 制御システム
152 コンピューティングシステム
154 メモリ
156 プロセッサ
158 I/Oインタフェース
160 検査制御モジュール
162 検査経路データソース、検査経路データ
164 視覚データソース、視覚データ
166 試験データソース、試験データ
168 センサプロトコルデータソース、センサプロトコルデータ
170 視覚表示モジュール
172 データ表示モジュール
174 自律ナビゲーションモジュール
176 手動ナビゲーションモジュール
178 検査モジュール
180 クローラ構成モジュール
182 クローラ調整モジュール
183 データ分析モジュール
184 クローラコマンド
186 展開/収縮コマンド
188 移動コマンド
190 方向転換コマンド
192 牽引モードコマンド
194 位置センサコマンド
196 データ取得コマンド
200 現場ギャップ検査システム
210 ロボットクローラ
212 折り畳みクローラ幅
214 展開クローラ幅
220 環状ギャップ
222 入口ギャップ
224 円筒状部材
226 円筒状中央部材
228 環状ギャップ幅
230 保持部材
232 入口ギャップ幅
234 内側表面、上面、対向面、第1の表面
236 外側表面、対向面、第2の表面
240 牽引モジュール
242 牽引モジュール
244 牽引モジュール
246 展開可能本体
502 機械
510 ロボットクローラ
520 環状ギャップ
522 入口ギャップ
524 入口端部
526 ギャップ長
528 閉鎖端部
530 ライン
532 ライン
600 ロボットクローラ
602 テザーコネクタモジュール
610 展開可能本体
612 前部フレーム
614 中間フレーム
616 後部フレーム
618 側方部材
620 側方部材
622 フレームアタッチメント
624 フレームアタッチメント
626 フレームアタッチメント
627 緊急解放部
628 フレームアタッチメント
629 緊急解放部
630 延長リンク部材
632 延長リンク部材
634 旋回アタッチメント
636 旋回アタッチメント
638 旋回アタッチメント
640 旋回アタッチメント
642 第1のリンク
644 第1のリンク
646 第2のリンク
648 第2のリンク
650 旋回アタッチメント
652 旋回アタッチメント
654 リニアアクチュエータ
656 リニアアクチュエータ
660 牽引モジュール
662 牽引モジュール
664 牽引モジュール
666 固定外側フレーム
668 固定外側フレーム
670 固定外側フレーム
672 回転内側フレーム
674 回転内側フレーム
676 回転内側フレーム
678 牽引駆動構成要素
680 牽引駆動構成要素
682 牽引駆動構成要素
684 インタフェース
686 インタフェース
688 インタフェース
690 インタフェース
692 視覚センサモジュール
694 視覚センサモジュール
696 視覚センサモジュール
698 視覚センサモジュール
700 目視検査モジュール
702 モジュールハウジング
704 支持フレーム
710 取り付けインタフェース
712 ファスナ
714 ファスナ
720 検査ユニット
722 第1の視覚センサ
724 第2の視覚センサ
726 第1の視覚センサ
728 第2の視覚センサ
732 第1の反射器
734 第2の反射器
736 ハウジング
738 反射器ハウジング
740 第1の反射器
742 第2の反射器
746 視線
748 視線
750 第1の光源
752 第2の光源
754 第3の光源
760 ナビゲーションカメラ
770 リフティングシステム
772 アーム
774 アーム
776 モータ、リフティングシステムモータ
780 隆起面
790 目視検査モジュール(VIM)
800 センサインタフェースモジュール
802 モジュールハウジング
810 取り付けインタフェース
812 ファスナ
814 ファスナ
820 センサマウント
822 センサ
824 共通センサ接続ポート、ユニバーサルセンサ接続ポート、ユニバーサル接続ポート
826 機械的取り付け要素、共通センサ接続ポート
828 電気的接続要素
830 電磁的完全性試験モジュール
832 嵌合接続部材
834 嵌合機械的取り付け要素
836 嵌合電気的接続要素
840 シザーリフト
842 折り畳み支持体
842A 折り畳み支持体
842B 折り畳み支持体
842L 接続最下部支持体
844 リンクピボット
846 リンク結合部
848 スロット
850 リンクピボット
860 モータ
862 リンク結合部
866 ローラ
870 モータ駆動伝動装置
872 伝動装置
873 リードスクリュー
875 伝動部材
878 収縮可能スライダ
880 基部
882 ばね荷重アーム
884 前端部
886 後端部
890 ナビゲーションカメラ
892 位置決めカメラ
894 緊急解放部
895 空気圧シリンダ
896 ピストン
900 端部巻線検査ツール
902 長尺部材
904 視覚センサ
910 ウェッジ気密性評価モジュール
930 リンク結合ホルダ
932 作動本体
934 傾斜開口部
936 解放ピン
938 第1の端部
940 第2の端部
942 リンク結合体
図1
図2
図3
図4
図5A
図5B
図6
図7
図8
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図10
図11
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図14A
図14B
図15
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