特表 2023-505927 産業用ロボティクスのためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-14

(54)【発明の名称】産業用ロボティクスのためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   E21C 35/24 20060101AFI20230207BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20230207BHJP

   B25J 9/08 20060101ALI20230207BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20230207BHJP

【ＦＩ】

E21C35/24

B25J5/00 E

B25J9/08

E02F9/20 Q

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2022523121

(86)(22)【出願日】2020-10-14

(85)【翻訳文提出日】2022-06-14

(86)【国際出願番号】 US2020055514

(87)【国際公開番号】W WO2021076577

(87)【国際公開日】2021-04-22

(31)【優先権主張番号】62/923,357

(32)【優先日】2019-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/923,376

(32)【優先日】2019-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522154342

【氏名又は名称】オフワールド，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カラヴァラ，ジェームズ

(72)【発明者】

【氏名】カヴェラース，アリシア テレサ

(72)【発明者】

【氏名】マーレイ，ジェームズ ジェイソン

(72)【発明者】

【氏名】ナール，マーク ユージーン

(72)【発明者】

【氏名】アイゼンバーグ，ジョシュア ジェレミー

(72)【発明者】

【氏名】コリパラ，アマレシュ

【テーマコード（参考）】

2D003

2D065

3C707

【Ｆターム（参考）】

2D003AA02

2D003BA03

2D003DC07

2D065BA11

2D065DB16

3C707AS21

3C707BS26

3C707CS01

3C707CS08

3C707JS01

3C707JS02

3C707LS20

3C707LV02

3C707MT11

3C707WA12

3C707WA16

3C707WA17

3C707WA24

3C707WL08

(57)【要約】

産業用ロボティクスのためのシステムおよび方法。産業用ロボットの分隊が自律的に通信し協働する。制御センタが自律動作を監視し得る。制御センタ、分隊、およびロボットのレベルのソフトウェアが、様々なシステムを監視するためにプラットフォームに関連する様々なデータを分析する分散制御システムを形成する。機械学習などの人工知能が、インテリジェントな意思決定によって駆動される群行動のために、制御センタ、分隊、および／またはロボットのレベルで実施される。各ロボットは、タスク固有のツーリングシステムに取り付けられたユニバーサルプラットフォームを含む。ロボットは、ユニバーサルフレームワークに取り付けられ、採掘タスク用に構成された採掘専用ツーリングシステムを有する採掘ロボットであり得る。プラットフォームはモジュール式であり、建設、衛星群、燃料生産、災害復旧、通信、遠隔電力などの他の産業用途および／またはロボットタイプに使用され得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業用ボットを動作させるためのシステムであって、
１つまたは複数のコロニーを含み、
各コロニーが、
１つまたは複数の分隊であって、各分隊が複数のボットを含み、各ボットは自律的に動作するように構成され、各ボットはペイロードスタックに結合されたユニバーサルプラットフォームを含み、前記ペイロードスタックは、前記ユニバーサルプラットフォームが結合され得る複数のペイロードスタックのうちの１つであり、各ボットは、前記ペイロードスタックを使用してペイロード固有の産業タスクを実行するように構成される、１つまたは複数の分隊と、
前記１つまたは複数の分隊と遠隔通信するように構成されたコロニー制御センタと、
を備える、システム。

【請求項2】

前記複数のボットが、コロニー通信ネットワークを介して互いにおよび前記コロニー制御センタと通信するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

２つ以上の前記分隊が、コロニー通信ネットワークを介して互いに通信するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記ユニバーサルプラットフォームが、各ボットを移動させるように構成されたモビリティシステムをさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記モビリティシステムが、軌道付きシステム、車輪付きシステム、または脚付きシステムを含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記ユニバーサルプラットフォームが、ロボット制御アルゴリズムによって動作するように構成された制御システムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記ロボット制御アルゴリズムが、人工知能または機械学習パッケージを含む、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記ユニバーサルプラットフォームがデータ処理システムを含み、各データパケットが、各ボットに関連する識別情報を含むデータパケットヘッダを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記識別情報が、コロニー識別子、小隊識別子、分隊識別子、ボット識別子、ボット地点識別子、ボット位置識別子、健康データ、パフォーマンスデータ、動作データ、ハウスキーピングデータおよび／またはセンサデータのうちの１つまたは複数を含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記ユニバーサルプラットフォームがハードウェアプラットフォームスタックおよびソフトウェアプラットフォームスタックを含み、前記ユニバーサルプラットフォームが、前記ハードウェアプラットフォームスタックおよび前記ソフトウェアプラットフォームスタックを使用することにより、前記ペイロードスタックを自律的に動作させて前記ペイロード固有の産業タスクを実行し、他のボットおよび／または前記コロニー制御センタと通信するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記コロニー制御センタが、
コロニー通信ネットワークを介して、前記１つまたは複数のコロニーから動作データを受信し、前記１つまたは複数のコロニーに更新データを送信するように構成された通信システムと、
前記複数のボットを監視およびサポートし、システムを初期化し、例外管理を実行し、前記動作データを分析し、前記動作データの分析に基づいて前記更新データを生成するように構成されたコマンドおよび制御システムと、
ユーザが前記１つまたは複数のコロニーを監視および制御することを可能にするように構成されたユーザインターフェースと、
を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記１つまたは複数のコロニーのそれぞれの前記コロニー制御センタを介して前記１つまたは複数のコロニーと通信するように構成された遠隔制御センタをさらに備え、
前記遠隔制御センタが、
遠隔通信ネットワークを介して、前記１つまたは複数のコロニーからコロニーデータを受信し、前記それぞれのコロニー制御センタにコロニー更新データを送信するように構成された通信システムと、
前記コロニーデータを分析し、前記コロニーデータの分析に基づいて前記コロニー更新データを生成するように構成されたコマンドおよび制御システムと、
ユーザが前記１つまたは複数のコロニー制御センタを監視および制御することを可能にするように構成されたユーザインターフェースと、
を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記遠隔制御センタが、前記それぞれのコロニー制御センタに前記コロニー更新データを送信する前に、前記コロニー更新データを使用して前記１つまたは複数のコロニーの動作をシミュレートするように構成されたシミュレーションシステムを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記コロニー更新データが、１つまたは複数のボットに対する更新されたロボット制御アルゴリズムを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項15】

前記コロニー更新データが機械学習に基づく、請求項１２に記載のシステム。

【請求項16】

自律型産業用ボットを動作させるためのシステムであって、
制御センタと、
第１の産業タスクを自律的に実行するように構成された複数の第１の産業用ボットと、
前記第１の産業タスクとは異なる第２の産業タスクを自律的に実行するように構成された複数の第２の産業用ボットと、
を備え、
前記複数の第１の産業用ボットのうちの１つまたは複数および前記複数の第２の産業用ボットのうちの１つまたは複数が、互いにおよび前記制御センタと自律的に通信するように構成され、前記複数の第１の産業用ボットのうちの１つまたは複数および前記複数の第２の産業用ボットのうちの１つまたは複数が、前記第１の産業タスクおよび前記第２の産業タスクの実行から生じる協働的な産業目標を達成するために自律的に協働するように構成される、システム。

【請求項17】

前記複数の第１の産業用ボットの各第１の産業用ボットが、第１のペイロードスタックに結合されたユニバーサルプラットフォームを含み、前記複数の第２の産業用ボットの各第２の産業用ボットが、第２のペイロードスタックに結合された前記ユニバーサルプラットフォームを含み、前記第１および第２のペイロードスタックは、前記ユニバーサルプラットフォームが結合され得る複数のペイロードスタックのうちの１つであり、各第１の産業用ボットが、前記第１のペイロードスタックを使用して第１のペイロード固有の産業タスクを実行するように構成され、各第２の産業用ボットが、前記第２のペイロードスタックを使用して第２のペイロード固有の産業タスクを実行するように構成される、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記複数の第１の産業用ボットが複数の第１の採掘ボットを含み、前記複数の第２の産業用ボットが複数の第２の採掘ボットを含み、前記協働的な産業目標が協働的な採掘目標を含む、請求項１６に記載のシステム。

【請求項19】

自律型産業用ボットを使用する方法であって、
第１の産業用ボットと第２の産業用ボットとの間に自律通信を確立する工程と、
前記自律通信に応答して前記第１の産業用ボットと自律的に第１の産業タスクを実行する工程と、
前記自律通信に応答して前記第２の産業用ボットと自律的に第２の産業タスクを実行する工程であって、前記第２の産業タスクが前記第１の産業タスクとは異なり、前記第１および第２の産業タスクを実行することの結果として協働的な産業目標を達成する、実行する工程と、
前記第１または第２の産業用ボットを使用して前記協働的な産業目標に関連する第１のデータを制御センタと自律的に通信する工程と、
を含む、方法。

【請求項20】

前記第１の産業用ボットが採掘ボットであり、前記協働的な産業目標が協働的な採掘目標である、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年１０月１８日に出願された「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＲＯＢＯＴＩＣＳ」と題する米国特許出願第６２／９２３３７６号明細書の利益、および２０１９年１０月１８日に出願された「ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＲＯＢＯＴＩＣ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第６２／９２３３５７号明細書の利益を主張し、これらの各々の全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する。

【0002】

産業用ロボティクスの特徴、特に、採掘ロボットなどの自律的なタスク固有のロボットの群を動作させるためのアーキテクチャ、手法、および方法が記載される。

【背景技術】

【0003】

ロボットは、様々なタスクを実行するために使用される。ロボットの使用は、人間に対するリスクを低減しながら、収益性および効率を改善することができる。しかしながら、産業タスクを実行するための既存の解決策は、頻繁な修理を必要とし、面倒であり、高度な密接な人間の関与を必要とし、その結果、非効率的で高価である。したがって、この分野の改善が望ましい。

【発明の概要】

【0004】

本明細書に開示された実施形態はそれぞれいくつかの態様を有し、そのうちの１つだけが本開示の望ましい属性を単独で担うことはない。本開示の範囲を限定することなく、そのより顕著な特徴について以下簡潔に説明する。この説明を考慮した後、特に「発明を実施するための形態」と題されたセクションを読んだ後、本明細書に記載された実施形態の特徴が産業用ロボティクスへの既存の手法を超える利点をどのように提供するかを理解するであろう。

【0005】

産業用ロボットシステムプラットフォームのためのシステムおよび方法が説明される。ロボットのコロニーは、個々のユニットとして自律的に、周囲のロボットと様々な度合いで協調して動作することができる。ロボットは、ロボットの分隊（スクワッド、Ｓｑｕａｄ）またはグループに編成されてもよく、ロボットは、次に小隊（プラトーン、ｐｌａｔｏｏｎ）に編成およびグループ化されて、全体的なコロニー階層構造を形成してもよい。制御センタは、人間の監視および動作例外管理を可能にするためにロボットのコロニーと通信するが、制御センタは、名目上または能動的にコロニーを遠隔操作しなくてもよい。制御センタ、小隊、分隊、およびロボットのレベルのソフトウェアは、様々なシステムの監視、通信、および制御のために、プラットフォームおよび外部環境に関連する様々なデータを分析することができる。機械学習などの人工知能は、インテリジェントな意思決定によって駆動される個々のロボットおよび群（スウォーム、ｓｗａｒｍ）の行動のために、制御センタ、小隊、分隊、およびロボットのレベルで実装されてもよい。ロボットは、産業タスクを完了するために自律的に作業するために、互いにおよび制御センタと通信することができる。地理的に共同配置されていない遠隔制御センタは、複数のコロニー制御センタと通信することができる。

【0006】

さらに、各ロボットは、タスク固有のツーリングシステムと一体化されたユニバーサルプラットフォームから構成されてもよい。ロボットは、本明細書ではフレームワークなどとも呼ばれるユニバーサルプラットフォームに取り付けられ、採掘タスクのために構成された採掘専用のツーリングシステムを有する採掘ロボットであってもよい。プラットフォームはモジュール式であり、建設、製造、解体、衛星群、燃料生産、災害復旧、通信、遠隔電力などの他の産業用途および／またはロボットタイプに使用することができ、地上および水中、自由空間、月、火星および他の天体に配備され得る。種の群ロボットアーキテクチャカタログ内の種の組に新しい種が追加されることが識別されると、新しい種を満たすための専用のペイロードモジュールが、ハードウェアレベルおよびソフトウェアレベルの両方でロボットユニバーサルプラットフォームと統合されるように開発され得る。ロボットアーキテクチャがハードウェアおよびソフトウェアサブシステムレベルでモジュール化されるという事実は、新しい機能および産業タスクを実行するために、新しいロボット種を既存および新しいコロニーに容易に構築および統合する能力を加速することができる。ハードウェア層では、例えば、電力、熱管理、モビリティ、データ処理、構造的支持などの重要なサブシステムをユニバーサルプラットフォームでモジュール化することができる。ソフトウェア層では、システムは、ファームウェアおよびユニバーサルおよびペイロード機能専用のソフトウェアモジュールが、ＣＡＮ、ＲＳ２３２、ＲＯＳ、ＵＤＰ、ＴＣＰ／ＩＰなどの動作プロトコルの異なる層を処理することができるＡＰＩを介してデータ処理層とインターフェースする分散階層アーキテクチャを含むことができる。

【0007】

システムで処理されるすべての動作およびテレメトリは、均一に処理することができる。プロセスを管理し、データ処理を監督し、ハウスキーピングを実行し、データのロギングを行うためのモジュールは、複雑さの異なる層のＳＷアーキテクチャの一部であってもよく、新しいペイロードモジュールのスケーラビリティ、柔軟性、および統合の容易さのために完全にモジュール化されてもよい。コロニーは、ロボットが個々のユニット、分隊、小隊またはコロニー自体として完全に自律的に動作できるように構築される。各ロボットは、人間の介入を必要とせずに産業タスクを自律的に実行するように構成されたハードウェアおよびソフトウェアスタックを含むことができる。アルゴリズムおよび制御（例えば、ハードコード、コンピュータビジョン、線形、非線形、機械学習など）ならびにデータ処理インフラストラクチャ全体は、通信ネットワーク状態およびセンサデータを介してブロードキャストしながら、システムの自律動作を処理することができる。特定の産業タスクを実行するために、ロボットを分隊にグループ化することができ、その結果、各分隊は、タスクを実行するために特定の種の最適化された数のボットを備える。分隊ロボットは、グループとして自律的に協働し、産業タスクの成功した実行を達成するために、互いの間でボットデータを共有するようにタグ付けされることができる。配備現場の特定の領域で同じまたは異なる産業タスクを実行するか、または配備現場全体にわたって特定の機能を果たす分隊は、小隊に編成されてもよい。同じ小隊に属するボットは、グループとして自律的に協調タスクを実行するためにそれらの間でデータを共有できるようにタグ付けされる。

【0008】

すべての関連情報ならびにボット、分隊、小隊およびコロニー識別子を有するデータパケットは、分散データアーキテクチャ内のコロニー間で共有され得る。各ロボットユニットのアルゴリズムおよび制御は、同じ分隊、小隊およびコロニー内のボットによって共有される関連データパケットをフィルタリングおよび分析する。同じ分隊内で協働するボットは、分隊専用のデータパケットを自律的に送受信することができ、分隊レベルでの動作を維持するために、小隊またはコロニー専用のデータパケットよりも動作の近接性に基づいてより高い頻度および量で共有され得る。同じ小隊で協働するボットは、小隊専用のデータパケットを自律的に送受信することができる。同じコロニーで協働するボットは、コロニー専用のデータパケットを自律的に送受信することができる。制御センタは、主に自律動作を監視するためのものである。制御センタは、データパケットに含まれる情報の優先度レベルに応じて、低または高頻度レートでネットワーク内のすべてのデータパケットを監視することができる。制御センタは、手動介入、例外管理、試験または訓練動作を実行するために、任意の所与の時間にコロニー内の任意のボットユニットの制御を引き継ぐ能力を有する。

【0009】

一態様では、産業用ボットを動作させるためのシステムが記載される。システムは、１つまたは複数のコロニーを含む。各コロニーは、１つまたは複数の分隊を含む。分隊は、小隊にグループ化されてもされなくてもよい。各分隊は複数のボットを含む。各ボットは自律的に動作するように構成され、各ボットはペイロードスタックに結合されたユニバーサルプラットフォームを含み、ペイロードスタックは、ユニバーサルプラットフォームが結合され得る複数のペイロードスタックのうちの１つであり、ボットは、ペイロードスタックを使用してペイロード固有の産業タスクを実行するように構成される。システムは、１つまたは複数の分隊と遠隔通信するように構成されたコロニー制御センタをさらに含むことができる。

【0010】

様々な態様の様々な実施形態を実施することができる。いくつかの実施形態では、複数のボットは、コロニー通信ネットワークを介して互いにおよびコロニー制御センタと通信するように構成され得る。２つ以上の分隊が、コロニー通信ネットワークを介して互いに通信することができる。ユニバーサルプラットフォームは、各ボットを移動させるように構成されたモビリティシステムをさらに含み得る。別の実施形態によれば、モビリティシステムは、軌道付きシステム、車輪付きシステム、または脚付きシステムを含むことができる。ユニバーサルプラットフォームは、ロボット制御アルゴリズムによって動作するように構成された制御システムを含むことができる。ロボット制御アルゴリズムは、人工知能または機械学習パッケージを含むことができる。ユニバーサルプラットフォームは、データ処理システムを含むことができ、各データパケットは、各ボットに関連する識別情報を含むデータパケットヘッダを含む。識別情報は、コロニー識別子、小隊識別子、分隊識別子、ボット識別子、ボット場所識別子、ボット位置識別子、健康データ、パフォーマンスデータ、動作データ、ハウスキーピングデータおよび／またはセンサデータのうちの１つまたは複数を含むことができる。ユニバーサルプラットフォームはハードウェアプラットフォームスタックおよびソフトウェアプラットフォームスタックを含むことができ、ユニバーサルプラットフォームは、ハードウェアプラットフォームスタックおよびソフトウェアプラットフォームスタックを使用することにより、ペイロードスタックを自律的に動作させてペイロード固有の産業タスクを実行し、他のボットおよび／またはコロニー制御センタと通信するように構成される。通信システムが、コロニー通信ネットワークを介して、１つまたは複数のコロニーから動作データを受信し、１つまたは複数のコロニーに更新データを送信することができる。コマンドおよび制御システムが、複数のボットを監視およびサポートし、システムを初期化し、例外管理を実行し、動作データを分析し、動作データの分析に基づいて更新データを生成することができる。ユーザインターフェースが、ユーザが１つまたは複数のコロニーを監視および制御することを可能にし得る。

【0011】

別の態様によれば、自律型産業用ボットを動作させるためのシステムが記載される。システムは、制御センタと、第１の産業タスクを自律的に実行するように構成された複数の第１の産業用ボットと、第１の産業タスクとは異なる第２の産業タスクを自律的に実行するように構成された複数の第２の産業用ボットとを備える。複数の第１の産業用ボットのうちの１つまたは複数および複数の第２の産業用ボットのうちの１つまたは複数は、互いにおよび制御センタと自律的に通信するように構成され、複数の第１の産業用ボットのうちの１つまたは複数および複数の第２の産業用ボットのうちの１つまたは複数は、第１の産業タスクおよび第２の産業タスクの実行から生じる協働的な産業目標（ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）を達成するために自律的に協働するように構成される。

【0012】

様々な態様の様々な実施形態を実施することができる。いくつかの実施形態では、複数の第１の産業用ボットの各第１の産業用ボットは、第１のペイロードスタックに結合されたユニバーサルプラットフォームを含むことができ、複数の第２の産業用ボットの各第２の産業用ボットは、第２のペイロードスタックに結合されたユニバーサルプラットフォームを含むことができる。第１および第２のペイロードスタックは、ユニバーサルプラットフォームが結合され得る複数のペイロードスタックのうちの１つであることができ、各第１の産業用ボットは、第１のペイロードスタックを使用して第１のペイロード固有の産業タスクを実行することができ、各第２の産業用ボットは、第２のペイロードスタックを使用して第２のペイロード固有の産業タスクを実行することができる。別の実施形態によれば、複数の第１の産業用ボットは、複数の第１の採掘ボットを含み得る。複数の第２の産業用ボットは、複数の第２の採掘ボットを含み得る。協働的な産業目標は、協働的な採掘目標（ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｍｉｎｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）を含み得る。

【0013】

別の態様では、産業用ボットが記載される。ボットは、群ロボットシステム内で自律的に動作して、協働的な産業目標を完了するように構成される。産業用ボットは、ボット固有の産業タスクを実行するように構成されたペイロードスタックと、ユニバーサルプラットフォームスタックであって、ユニバーサルおよびペイロードハードウェアスタックを支持するように構成されたフレームを備えるロボットハードウェアプラットフォームと、フレームに結合され、採掘ボットを移動させるように構成されたモビリティシステムと、ユニバーサルおよびペイロードスタックシステムに電力を供給するように構成された電力システムとを備えるユニバーサルプラットフォームスタックとを備える。ボットは、ロボットハードウェアプラットフォームおよびロボットソフトウェアプラットフォームを動作させるように構成されたオンボードプロセッサと、コロニー通信ネットワークを介してデータを送受信するように構成された通信システムと、オンボードプロセッサおよび１つまたは複数のハードウェアプラットフォーム制御モジュールとインターフェースするように構成されたデータバスとを備える制御システムをさらに含む。ボットは、ロボット固有の産業タスクを実行するためにロボットハードウェアプラットフォームを動作させるようにロボット制御および／または機械学習アルゴリズムを実行するように構成されたロボットオペレーティングシステムと、アルゴリズム、健全性およびハウスキーピング、ロギングおよび動作モジュールならびにヒューマンマシンインターフェースのうちの１つまたは複数のハードウェアプラットフォーム制御モジュールのファームウェアとインターフェースするように構成されたデータ処理モジュールと、ロボットハードウェアプラットフォームおよびロボットソフトウェアプラットフォームの動作データを記憶するように構成されたデータベースと、ユーザがロボットにリモートアクセスして制御することを可能にするように構成されたユーザインターフェースモジュールとを備えるロボットソフトウェアプラットフォームをさらに含む。

【0014】

別の態様では、自律型産業用ボットを使用する方法が記載される。本方法は、第１の産業用ボットと第２の産業用ボットとの間に自律通信を確立することと、自律通信に応答して第１の産業用ボットと自律的に第１の産業タスクを実行することと、自律通信に応答して第２の産業用ボットと自律的に第２の産業タスクを実行することであって、第２の産業タスクが第１の産業タスクとは異なり、第１および第２の産業タスクを実行することの結果として協働的な産業目標を達成する、実行することと、第１または第２の産業用ボットを使用して協働的な産業目標に関連する第１のデータを制御センタと自律的に通信することとを含む。

【0015】

別の態様では、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると自律型産業用ボットを使用して採掘する方法を実行する命令の１つまたは複数のセットを記憶する１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体が記載される。本方法は、第１の産業用ボットと第２の産業用ボットとの間に自律通信を確立することと、自律通信に応答して第１の産業用ボットと自律的に第１の産業タスクを実行することと、自律通信に応答して第２の産業用ボットと自律的に第２の産業タスクを実行することであって、第２の産業タスクが第１の産業タスクとは異なり、第１および第２の産業タスクを実行することの結果として協働的な産業目標を達成する、実行することと、第１または第２の産業用ボットを使用して協働的な産業目標に関連する第１のデータを制御センタと自律的に通信することとを含む。

【0016】

別の態様では、自律型産業用ボットを使用して採掘するためのシステムが記載される。システムは、メモリと通信するプロセッサを備え、メモリは、プロセッサによって実行されると自律型産業用ボットを使用する方法を実行する命令を記憶する。本方法は、第１の通信を第１の産業用ボットに送信することと、第１の通信に応答して第１の産業用ボットと第２の採掘ボットとの間に自律通信を確立することであって、自律通信が、第１の産業用ボットに第１の産業タスクを自律的に実行させ、第２の産業用ボットに第１の産業タスクとは異なる第２の産業タスクを自律的に実行させ、第１の産業タスクおよび第２の産業タスクがともに協働産業目標を定義する、確立することとを含む。

【0017】

別の態様では、自律型産業用ボットを使用する方法が記載される。本方法は、第１の通信を第１の産業用ボットに送信することと、第１の通信に応答して第１の産業用ボットと第２の産業用ボットとの間に自律通信を確立することであって、自律通信が、第１の産業用ボットに第１の産業タスクを自律的に実行させ、第２の産業用ボットに第１の産業タスクとは異なる第２の産業タスクを自律的に実行させ、第１の産業タスクおよび第２の産業タスクがともに協働産業目標を定義する、確立することとを含む。

【0018】

別の態様では、プロセッサによって実行されると自律型産業用ボットを使用する方法を実行する命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体が記載される。本方法は、第１の通信を第１の産業用ボットに送信することと、第１の通信に応答して第１の産業用ボットと第２の産業用ボットとの間に自律通信を確立することであって、自律通信が、第１の産業用ボットに第１の産業タスクを自律的に実行させ、第２の産業用ボットに第１の産業タスクとは異なる第２の産業タスクを自律的に実行させ、第１の産業タスクおよび第２の産業タスクがともに協働産業目標を定義する、確立することとを含む。いくつかの実施形態では、第１の産業用ボットは採掘ボットであってもよく、協働的な産業目標は協働的な採掘目標を含んでもよい。

【0019】

別の態様では、群ロボットシステムで自律的に動作して協働的な産業目標を完了するように構成された産業用ボットが記載される。産業用ボットは、ユニバーサルおよびペイロードスタックを支持するように構成されたフレームを備えるロボットハードウェアプラットフォームを備えるユニバーサルプラットフォームスタックと、フレームに結合され、産業用ボットを移動させるように構成されたモビリティシステムと、モビリティシステムおよびペイロードスタックに電力を供給するように構成された電力システムとを備える。ボットは、ロボットハードウェアプラットフォームおよびロボットソフトウェアプラットフォームを動作させるように構成されたオンボードプロセッサと、コロニー通信ネットワークを介してデータを送受信するように構成された通信システムと、オンボードプロセッサおよび１つまたは複数のハードウェアプラットフォーム制御モジュールとインターフェースするように構成されたデータバスとを備える制御システムをさらに備える。ボットは、ボット固有のロボットタスクを実行するためにロボットハードウェアプラットフォームを動作させるようにロボット制御アルゴリズムを実行するように構成されたロボットオペレーティングシステム（ＲＯＳ：ｒｏｂｏｔ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）と、１つまたは複数のハードウェアプラットフォーム制御モジュールのファームウェアとインターフェースするように構成されたハードウェアプロセッサモジュールと、ロボットハードウェアプラットフォームおよびロボットソフトウェアプラットフォームの動作データを記憶するように構成されたデータベースと、ユーザがロボットオペレーティングシステムにリモートアクセスして制御することを可能にするように構成されたユーザインターフェースモジュールとを備えるロボットソフトウェアプラットフォームをさらに備える。ボットは、ボット固有の産業タスクを実行するように構成されたペイロードスタックをさらに備え得る。

【図面の簡単な説明】

【0020】

本発明の上記および他の特徴は、添付の図面と併せて以下の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるであろう。これらの図面は、開発に応じたいくつかの実施形態のみを示しており、その範囲を限定すると見なされるべきではないことを理解して、開発は、添付の図面を使用することによって追加の具体性および詳細を伴って説明される。以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面では、文脈上別段の指示がない限り、類似の記号は通常、類似の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載された例示的な実施形態は、限定を意味するものではない。本明細書に提示される主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。本明細書で一般的に説明され、図に示されているように、本発明の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、組合せ、および設計することができ、そのすべてが明示的に企図され、本開示の一部をなすことは容易に理解されよう。

【0021】

【図1】遠隔制御センタと複数のコロニーとを含む産業用ロボットシステムの一実施形態の概略図であり、各コロニーは、複数のロボット分隊と通信するコロニー制御センタを有し、各分隊は、様々な産業固有のタスクを実行するように構成された複数の産業用ロボットを有する。

【0022】

【図2】図１のシステムとともに使用することができる遠隔制御センタ、コロニー制御センタ、およびロボットソフトウェアプラットフォームの一実施形態のブロック図である。

【0023】

【図3A】図１のシステムとともに使用することができる、コロニー制御センタ、コロニー通信ネットワーク、および様々な産業固有のタスクを実行するように構成された複数の産業用ロボットを有する複数のロボット分隊を含む産業用ロボットシステムの一実施形態のブロック図である。

【0024】

【図3B】図１および図３Ａのシステムとともに使用することができるコロニー制御センタ、コロニー通信ネットワーク、および産業用ロボットの一実施形態のブロック図である。

【0025】

【図4】図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができるロボットハードウェアプラットフォームの一実施形態のブロック図である。

【0026】

【図5A】図４のロボットハードウェアプラットフォームおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができるユニバーサルロボットプラットフォームスタックの一実施形態の概略図である。

【0027】

【図5B】図５Ａのユニバーサルロボットプラットフォームスタックおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができる、ボット固有の産業タスクを実行するように構成された様々なペイロードスタックを有する様々な産業用ロボット種の様々な実施形態の概略図である。

【図5C】図５Ａのユニバーサルロボットプラットフォームスタックおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができる、ボット固有の産業タスクを実行するように構成された様々なペイロードスタックを有する様々な産業用ロボット種の様々な実施形態の概略図である。

【図5D】図５Ａのユニバーサルロボットプラットフォームスタックおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができる、ボット固有の産業タスクを実行するように構成された様々なペイロードスタックを有する様々な産業用ロボット種の様々な実施形態の概略図である。

【0028】

【図6A】それぞれが様々なペイロードスタックを有する産業用ロボットを有する様々な産業用ロボット分隊の様々な実施形態の概略図であり、各分隊は、協働的な産業目標を実行するように構成され、図５Ａのユニバーサルロボットプラットフォームスタックおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができる。

【図6B】それぞれが様々なペイロードスタックを有する産業用ロボットを有する様々な産業用ロボット分隊の様々な実施形態の概略図であり、各分隊は、協働的な産業目標を実行するように構成され、図５Ａのユニバーサルロボットプラットフォームスタックおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができる。

【図6C】それぞれが様々なペイロードスタックを有する産業用ロボットを有する様々な産業用ロボット分隊の様々な実施形態の概略図であり、各分隊は、協働的な産業目標を実行するように構成され、図５Ａのユニバーサルロボットプラットフォームスタックおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができる。

【図6D】それぞれが様々なペイロードスタックを有する産業用ロボットを有する様々な産業用ロボット分隊の様々な実施形態の概略図であり、各分隊は、協働的な産業目標を実行するように構成され、図５Ａのユニバーサルロボットプラットフォームスタックおよび図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができる。

【0029】

【図7A】協働的な採掘目標を達成するために１つまたは複数の採掘ボット固有の産業タスクを実行する産業用採掘ロボットの１つまたは複数の分隊を有するコロニーの様々な実施形態の概略図である。

【図7B】協働的な採掘目標を達成するために１つまたは複数の採掘ボット固有の産業タスクを実行する産業用採掘ロボットの１つまたは複数の分隊を有するコロニーの様々な実施形態の概略図である。

【図7C】協働的な採掘目標を達成するために１つまたは複数の採掘ボット固有の産業タスクを実行する産業用採掘ロボットの１つまたは複数の分隊を有するコロニーの様々な実施形態の概略図である。

【図7D】協働的な採掘目標を達成するために１つまたは複数の採掘ボット固有の産業タスクを実行する産業用採掘ロボットの１つまたは複数の分隊を有するコロニーの様々な実施形態の概略図である。

【図7E】協働的な採掘目標を達成するために１つまたは複数の採掘ボット固有の産業タスクを実行する産業用採掘ロボットの１つまたは複数の分隊を有するコロニーの様々な実施形態の概略図である。

【0030】

【図8】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともにそれぞれ使用することができるユニバーサルプラットフォームおよびペイロードスタックを含むモジュール式産業用ボットの一実施形態の分解図である。

【0031】

【図9A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャで使用することができる、掘削ボットの一実施形態の正面斜視図であり、ツールアームが収容された状態を示す。

【図9B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャで使用することができる、掘削ボットの一実施形態の正面斜視図であり、ツールアームが展開された状態を示す。

【0032】

【図10A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるスイーパ／破砕機ボットおよびその構成要素の一実施形態の様々な斜視図である。

【図10B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるスイーパ／破砕機ボットおよびその構成要素の一実施形態の様々な斜視図である。

【図10C】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるスイーパ／破砕機ボットおよびその構成要素の一実施形態の様々な斜視図である。

【0033】

【図11A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる浮選ボットの実施形態の斜視図である。

【図11B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる浮選ボットの実施形態の斜視図である。

【0034】

【図12A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるスイーパ／破砕機ボットの他の実施形態の斜視図を示す。

【図12B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるスイーパ／破砕機ボットの他の実施形態の斜視図を示す。

【図12C】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるスイーパ／破砕機ボットの他の実施形態の斜視図を示す。

【図12D】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるスイーパ／破砕機ボットの他の実施形態の斜視図を示す。

【0035】

【図13A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる掘削ボットの一実施形態の斜視図である。

【図13B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる掘削ボットの一実施形態の斜視図である。

【図13C】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる掘削ボットの一実施形態の斜視図である。

【0036】

【図14A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるドーザボットの実施形態の斜視図である。

【図14B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる吸引ボットの実施形態の斜視図である。

【図14C】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる３Ｄ建設ボットの実施形態の斜視図である。

【図14D】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができるマニピュレータボットの実施形態の斜視図である。

【0037】

【図15A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる探査ボットの別の例の斜視図である。

【図15B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる探査ボットの別の例の斜視図である。

【図15C】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる探査ボットの別の例の斜視図である。

【0038】

【図16A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる月面タンカーボットの一実施形態の斜視図である。

【図16B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる月面ドーザボットの一実施形態の斜視図である。

【図16C】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる月面掘削ボットの一実施形態の斜視図である。

【図17A】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる微小重力サービスボットの一実施形態の斜視図である。

【図17B】本明細書に記載の様々なアーキテクチャとともに使用することができる運搬ボットの一実施形態の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下の詳細な説明は、開発の特定の具体例を対象とする。本明細書における「一例」、「例」、または「いくつかの実施態様では」への言及は、例に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの例に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「一例」、「例」、または「いくつかの実施態様では」という句の出現は、必ずしもすべてが同じ例を参照しているわけではなく、別個の例または代替例が他の例と必ずしも相互排他的ではない。さらに、いくつかの例によって示され、他の例によって示されない様々な特徴が記載される。同様に、いくつかの例の要件であり得るが、他の例の要件ではない可能性がある様々な要件が記載される。

【0040】

ここで、添付の図面を参照して様々な例を説明するが、全体を通して同様の符号は同様の要素を指す。本明細書で提示される説明で使用される用語は、単に開発の特定の具体例の詳細な説明と併せて利用されているため、限定的または制限的な方法で解釈されることを意図しない。さらに、開発の例は、いくつかの新規な特徴を含むことができ、そのうちの１つだけがその望ましい属性に単独で責任を負うものでも、本明細書に記載の発明を実施するのに不可欠なものでもない。

【0041】

Ａ．群ロボットアーキテクチャ
図１は、産業用ロボットシステム１０の概略図である。システム１０は、遠隔制御センタ１００と、複数のコロニー１１０、１４０、１７０とを含む。各コロニー１１０、１４０、１７０は、それぞれの複数のロボット分隊と通信するそれぞれのコロニー制御センタ１１２、１４２、１７２を有する。コロニー１１０は、分隊１１４、１２２、１３０を含み、コロニー１４０は、分隊１４４、１５２、１６０を含み、コロニー１７０は、分隊１７４、１８２、１９０を含む。ロボット分隊はまた、小隊にグループ化されてもよく、これは次に、コロニー内の残りの分隊または小隊とコロニー内のより高い階層レベルでより協調的（または協働的）に機能する。

【0042】

システム１０は、ユニットレベルで高度にインテリジェントな分散型自律システムであってもよく、ボットは、個別にまたは協調して群として分散アーキテクチャで動作し、特定のタスクに関連するサブグループに編成され、制御センタは、主に、監視者として機能し、例えば群の独立した動作を監視およびサポートする。したがって、制御センタは、行動の指揮者ではなく、観察エンティティであってもよい。いくつかの実装形態では、例外または異常（現状の動作ではない）のために動作が標準から逸脱するまれな場合にのみ、制御センタの役割は短期間の監視制御に変わる。また、ボット（またはボットの組合せの任意の順列）がタスクまたは一連のタスクの実行について制御センタからの確認を必要とするまれな例があり得る。いくつかの実装形態では、コロニーは制御センタなしで配備される。したがって、本明細書に記載のシステムは、ボットの自律的でインテリジェントな動作、ならびにそれに対応して、ボットの組合せの様々な順列間の自律的でインテリジェントな動作および協調を含み得る。

【0043】

本明細書に記載された様々なシステムおよび方法は、本明細書とともに提出された付録Ａ、Ｂ、ＣおよびＤに記載されたシステムおよび方法に記載された特徴とともに使用されてもよく、またはそのいずれかを使用してもよく、その各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれ、あらゆる目的のために本明細書の一部を形成する。

【0044】

各分隊は、様々な産業固有のタスクを実行するように構成されたそれぞれの複数の産業用ロボットまたは「ボット」を含む。ボットはそれぞれ、交換可能なペイロードコンポーネントと結合された、共通の構造的、機械的、電気的およびコンピューティングシステムを有するユニバーサルプラットフォームを含む。各ペイロードコンポーネントは、ユニバーサルプラットフォームと統合され、特定の産業タスクがボットによって実行されるように構成される。ボットは、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると産業タスクを実行する命令を記憶する１つまたは複数のメモリと通信する１つまたは複数のプロセッサを含む。タスクは、全体的な協働的な産業目標を達成するために、ボットによって自律的に、および／または他の自律型ボットと協働して実行され得る。システム１０は、ボットの管理および制御を可能にする。

【0045】

産業目標に応じて、任意の数のコロニー、小隊、分隊、およびボットを実装することができる。図示のように、コロニー１１０内で、分隊１１４はボット１１６、１１８、１２０を含み、分隊１２２はボット１２４、１２６、１２８を含み、分隊１３０はボット１３２、１３４、１３６を含む。図示のように、コロニー１４０内で、分隊１４４はボット１４６、１４８、１５０を含み、分隊１５２はボット１５４、１５６、１５８を含み、分隊１６０はボット１６２、１６４、１６６を含む。図示のように、コロニー１７０内で、分隊１７４はボット１７６、１７８、１８０を含み、分隊１８２はボット１８４、１８６、１８８を含み、分隊１９０はボット１９２、１９４、１９６を含む。

【0046】

システム１０は、３つのコロニー１１０、１４０、１７０を含む。システム１０は、３つより少ないまたはより多いコロニーを含み得る。１個、２個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、２０個、３０個、４０個、５０個、１００個、５００個、１０００個、またはそれ以上のコロニーがあってもよい。２つ以上のコロニーは互いに同じであってもよい。コロニーの一部または全部は、他のコロニーと異なっていてもよい。

【0047】

ボットは、自律動作のために互いに通信することができる。制御センタは、上述のように監視などに使用することができる。制御センタは、監視または他の目的のために、ボット、分隊、小隊などに関連する通信を受信することができる。したがって、遠隔制御センタ１００は、各コロニー１１０、１４０、１７０と通信するように構成されてもよい。センタ１００は、それぞれのコロニー制御センタ１１２、１４２、１７２と通信することができる。コロニー制御センタ１１２、１４２、１７２は、それぞれのコロニーの分隊のうちの１つまたは複数とそれぞれ通信することができる。特定のコロニー内の分隊のそれぞれは、コロニー内の他の分隊の１つまたは複数と通信することができる。図示のように、分隊１１４は分隊１２２と通信し、分隊１２２は分隊１３０と通信している。分隊１４４は分隊１５２と通信し、分隊１５２は分隊１６０と通信している。分隊１７４は分隊１８２と通信し、分隊１８２は分隊１９０と通信している。分隊はそれぞれ、２つ以上の他の分隊と通信することができる。各分隊は、特定のコロニー内の他のすべての分隊と通信することができる。分隊は、他のコロニー内の１つまたは複数の分隊と連通することができる。例えば、分隊１３０は、分隊１４４などと通信することができる。分隊は、説明したように、コロニー通信ネットワークを介して、および／または分隊内のボットを介して、互いに通信することができる。

【0048】

システム１０は、産業目標を達成するために使用することができる。いくつかの実装形態では、システム１０は採掘に使用することができ、その場合、ボットは採掘目標を達成するように構成された採掘ボットである。システム１０は、建設、製造、解体、衛星群、燃料生産、災害復旧、通信、遠隔電力、およびその他のために使用されることができ、地上および水中、自由空間、月、火星、および他の天体に配備され得る。

【0049】

システム１０は、ソフトウェアベースの手法を使用して、ボットとサポートインフラストラクチャとの選択された組合せを使用してこれらおよび他の産業タスクを実行することができる。各コロニーは、特定の現場に配備され、協働的な産業目標を達成するために関連するタスクを実行するように個別におよび／または協調的に動作し、サポートする通信ならびに動作するソフトウェアおよびハードウェアインフラストラクチャと絡み合った、分隊のグループを含むことができる。システム１０およびその制御特徴は、大量生産することができ、産業タスクへの人間の関与の大幅な低減を可能にするモジュール式の群の小型フォームファクタロボットに使用することができる。ボットは、任意のサイズであってもよい。分割統治型の群手法は、産業タスクのサイズおよび範囲にかかわらず、任意のサイズのボットを可能にすることができる。ボットは、細菌から「宇宙空母ギャラクティカ」までのサイズの範囲であり得る。システム１０の例示的なハードウェアおよびソフトウェア構成のさらなる詳細は、例えば図２に関して本明細書で提供される。

【0050】

いくつかの実装形態では、システム１０は、遠隔制御センタ１００を含まなくてもよい。例えば、システム１０は、１つまたは複数のコロニー１１０、１４０、１７０と通信、監視、およびサポートする１つまたは複数のコロニー制御センタ１１２、１４２、１７２を含むだけでもよい。例えば、コロニー制御センタ１１２を使用して、コロニー１１０、１４０、１７０を監視およびサポートすることができる。コロニー制御センタを使用した１つまたは複数のコロニーの監視およびサポートのさらなる詳細は、例えば図３Ａ～図３Ｂに関して本明細書に記載される。したがって、本明細書に記載の様々な「制御」センタは、ボットの能動的制御とは対照的に、主に自律型ボットの監視に使用され得る。

【0051】

各コロニー１１０、１４０、１７０は、特定の地理的現場に位置することができる。各コロニー１１０、１４０、１７０は、他のコロニーのうちの１つまたは複数とは異なる場所にあってもよい。コロニー制御センタは、それぞれのコロニーと共同配置されてもよいし、異なる場所にあってもよい。遠隔制御センタ１００は、コロニー１１０、１４０、１７０のうちの１つまたは複数とは異なる地理的現場に位置してもよい。遠隔制御センタ１００は、コロニー１１０、１４０、１７０のうちの１つまたは複数と共同配置されてもよい。

【0052】

システム１０は、各ボットが特定の機能を実行して全体的な目標を達成する、ボット１１６の分隊１１４などの移動ロボットユニットの群を用いて複雑な産業タスクを実行するために使用することができる。各ボットは、例えば図４～図６Ｃに関して本明細書でさらに説明するように、タスクを実行するためのハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアを含むユニバーサルプラットフォームスタック（例えば、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェア）およびペイロードスタック（すなわち、ペイロードツールまたはツールのセット）を有するすべてのボットにわたる共通プラットフォームを含む。各ボットは、ユニバーサルおよび／またはペイロードスタックの一部である標準モジュールから組み立てられてもよい。

【0053】

同じペイロードスタックを有するボットは、例えば図５Ｂ～図５Ｄに関して本明細書でさらに説明するように、ロボット種の一部である。ボットの１つまたは複数の種は、分隊にグループ化され得る。各分隊は、全体的な産業目標または特定のタスクを達成するために協調機能または相互接続機能のセットを実行するボットのグループとして定義することができる。

【0054】

例えば図６Ａ～図６Ｄに関して本明細書でさらに説明するように、産業目標を達成するために異なる機能を実行するために、異なるタイプの分隊が定義される。各分隊は、分隊機能を実行するために必要な種ごとに最適化された数のボットを有することができる。特定の地理的現場に配備された分隊の総数は、現場コロニーとして定義され得る。コロニーに配備された各タイプの分隊の総数は、性能および経済的メトリックに基づいて最適化され得る。エンドツーエンドの産業目標を実行するために必要なボットの最小セットは、最小実行可能小隊（ＭＶＰ：ｍｉｎｉｍｕｍ ｖｉａｂｌｅ ｐｌａｔｏｏｎ）と呼ばれることがある。

【0055】

いくつかの実装形態では、システム１０は、産業タスクおよび全体的な目標の一部またはすべてを実行するためにいかなる固定インフラストラクチャにも依存しなくてもよい。非可動構成要素（例えば、水道管、電気ケーブル、バッテリバンクなど）は、特定の現場で産業目標を実行するために必要な限り、一時的にボットによって配置され、産業目標が達成されると除去されてもよい。採掘に関する例示的な産業目標のさらなる詳細は、例えば図７Ａ～図７Ｅを参照して本明細書で説明される。

【0056】

Ｂ．群ロボットアーキテクチャ：遠隔制御センタ、コロニー制御センタ、および産業用ボットのための例示的なハードウェア／ソフトウェア
図２は、産業用ロボットシステム２００の一例のブロック図である。産業用ロボットシステム２００は、さらに説明するように、ボットソフトウェアプラットフォームおよび制御センタアーキテクチャを含むことができる。産業用ロボットシステム２００は、図１の産業用ロボットシステム１０と同じまたは類似の特徴を有することができ、その逆も可能である。図２は、遠隔制御センタ２８０、コロニー制御センタ２５０、およびコロニー内に配備された複数のボットのうちの１つのボット２１０を含む産業用ロボットシステム２００のブロック図を示しており、これらはシステム１０とともに使用することもでき、それぞれ図１の遠隔制御センタ１００、コロニー制御センタ１１２、１４２、１７３、およびボット１１６などと同じまたは同様の特徴を有することができ、逆もまた同様である。

【0057】

ボット２１０は、様々なモジュールを有するブロック図として示されている。各ボットまたはボットの「種」について、特定のユニバーサルおよびペイロードスタック（例えば、ペイロード固有のツールまたはツールのセット）に必要なハードウェアおよびソフトウェアモジュールの構成を生成して、ハードウェアおよびソフトウェアレベルでボットを組み立てることができる。すべてのシステムは、ハードウェアおよびソフトウェアの機能アセンブリの単純さがボットの種全体にわたって持続するようにモジュール化され得る。標準的なインターフェースは、統合オーバーヘッドが構造的、電力的、およびデータインターフェースにとって最小になるように実装され得る。いくつかの実装形態では、ユニバーサルインターフェースは、モジュール間のデータ、電力、および消耗品の流れを制御することができる。

【0058】

ボット２１０は、ソフトウェア処理フレームワークとして示されるプロセッサ２１２を含む。プロセッサ２１２は、例えば、データ完全性、最小レイテンシ、配信保証、アーカイブおよび視覚化を保証する、異なるアーキテクチャモジュールにわたるデータ処理を管理する主要な構造アーキテクチャであり得る。プロセッサ２１２は、ボット２１０を制御および／または管理するための１つまたは複数のモジュールと通信することができる。図示されるように、プロセッサ２１２は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）処理モジュール２１４と通信する。ＣＡＮ処理モジュール２１４は、ＣＡＮバスに統合されたハードウェアモジュール用のファームウェアコントローラとインターフェースする。図示のように、ＣＡＮ処理モジュール２１４は、センサファームウェア２１６、ペイロードファームウェア２１８、電力ファームウェア２２０、および熱ファームウェア２２２とインターフェースする。

【0059】

いくつかの実装形態では、基礎となるデータ処理アーキテクチャは、データ管理モジュールを含むことができる。データ管理モジュールは、ｒｅｄｉｓデータベースなどのデータベース、キャッシュ、およびメッセージブローカとして使用される、オープンソースのメモリ内データ構造ストアを含むことができる。データ管理モジュールは、ＣＡＮ、ロボットオペレーティングシステム（ＲＯＳ）、およびボット２１０内の他の処理フレームワークと動作およびテレメトリを取引するように構成されたインターフェースおよびＡＰＩを含むことができる。アーキテクチャはまた、ロボットミッションを動作させるためのヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ：ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ｉｎｆｌｕｘ ＤＢリレーショナルデータベースへのインジェクタ、または動作データを視覚化するための同等物を含むことができる。処理／ＨＭＩアーキテクチャは、例えば、複数のボットクライアントがコロニー制御センタ２５０および／または遠隔制御センタ２８０で同時に視覚化され得るように、サーバ／クライアントアーキテクチャ設計に従うことができる。

【0060】

プロセッサ２１２は、ロボットオペレーティングシステム（ＲＯＳ）処理モジュール２２４とさらに通信する。ＲＯＳ処理モジュール２２４は、ＲＯＳに統合されたセンサおよびパッケージのための１つまたは複数の処理モジュールとインターフェースする。図示のように、ＲＯＳプロセッサ２２４は、カメラ／センサトピックとして示されるセンサモジュール２２６、およびペイロードトピック（ロボティクス／制御／機械学習）として示されるペイロードモジュール２２８と通信する。

【0061】

いくつかの実装形態では、ペイロードモジュール２２８は、ロボットソーまたはロボソーモジュールを含むことができる。ロボットソーまたはロボソーモジュールを使用して、例えば掘削ボットを用いた材料切断のためのソーまたはソー状ツールを制御することができる。ロボットソーまたはロボソーモジュールは、市販のシェルフソーまたはカスタムソーなどのソーの自律的なロボット動作のために構成されてもよい。ロボットソーまたはロボソーモジュールは、ソーと一体化されたロボットアームを制御するように構成されてもよい。ロボットソーまたはロボソーモジュールは、力、電力、ＲＧＢＤカメラ、および／または他の入力を使用してフィードバックループに基づいて動作を調整するための制御システムを含む、ソーを動作させるためのソフトウェアパッケージ、スクリプト、およびファイルを含むことができる。

【0062】

いくつかの実装形態では、ペイロードモジュール２２８は、ロボットチゼルモジュールまたはロボチゼルモジュールを含むことができる。ロボソーモジュールについて説明したのと同じまたは類似の特徴を、ロボチゼルモジュールに適用することができるが、材料掘削または解体のための、例えば掘削ボットを用いたチゼルまたはチゼル状ツールの動作に適用することができる。ロボチゼルモジュールは、採掘、建設、およびアーキテクチャおよびボットが適用される他の状況の過程で岩石、コンクリート、または他の材料を除去するためのチゼルまたは同様のツールを自律的に制御するように構成することができる。ロボチゼルモジュールは、力、電力、ＲＧＢＤカメラ、および／または他の入力を使用してフィードバックループに基づいて動作を調整するための制御システムを含む、チゼルを動作させるためのソフトウェアパッケージ、スクリプト、およびファイルを含むことができる。チゼルに取り付けられたロボットアームも制御することもできる。

【0063】

プロセッサ２１２は、アルゴリズム処理モジュール２３０とさらに通信する。アルゴリズム処理モジュール２３０は、機械学習（ＭＬ）パッケージとして示される人工知能モジュール２３２、およびロボティクス／制御パッケージとして示される制御モジュール２３４と通信する。いくつかの実装形態では、ロボティクス、制御、およびＭＬパッケージは、ＰｙｔｈｏｎまたはＣ＋＋のメイン処理フレームワークに直接埋め込まれてもよい。

【0064】

機械学習などの人工知能（ＡＩ）は、コロニー全体にわたって持続し得る。人工知能は、ロバストなロボティクスおよび制御アルゴリズムならびに機械学習、例えば強化学習、深層強化学習、および／または他の方法論によって実装されてもよい。機械学習エージェントは、ボット、分隊および／またはコロニーレベルで埋め込まれてもよい。全体としての分隊および／または全体としてのコロニーは、コロニー内のすべてのレベルで行われるインテリジェントな意思決定によって駆動される群として振る舞うことができる。

【0065】

いくつかの実装形態では、ボット２１０は、象限マネージャモジュールを含み得る。象限マネージャモジュールは、人工知能モジュール２３２、制御モジュール２３４、または他のモジュールの一部であってもよい。象限マネージャモジュールは、掘削パネルの地形のボットによって収集された画像を掘削のために隣接する個々のパネルに自律的に分解するように構成することができる。象限寸法は、オペレータ入力に基づいて構成可能であり得る。

【0066】

いくつかの実装形態では、ボット２１０は、標的化モジュールを含み得る。標的化モジュールは、人工知能モジュール２３２、制御モジュール２３４、または他のモジュールの一部であってもよい。標的化モジュールは、パネル内の領域をインテリジェントに標的化して掘削／解体するために、ロボットアームおよび／または解体ハンマーなどの様々なツールまたはそれらの組合せを使用するためのＭＬまたは他のＡＩアルゴリズムを含むことができる。

【0067】

プロセッサ２１２は、１つまたは複数のデータベース２３６とさらに通信する。データベース２３６は、データが記憶されるメモリであってもよい。データ処理フレームワーク構成データ、リアルタイム動作データ、および／または他のデータは、リアルタイム動作、後処理、視覚化などのために、１つまたは複数のデータベース２３６に記憶およびアーカイブすることができる。いくつかの実装形態では、データベース２３６のうちの１つまたは複数は、コロニー制御センタ２５０またはコロニー通信ネットワークなど、ボット２１０から遠隔に（２６２として識別される）配置されてもよい。

【0068】

プロセッサ２１２は、ユーザインターフェースモジュール２３８とさらに通信する。ユーザインターフェースモジュール２３８は、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）モジュール２４０、データ分析モジュール２４２、および／または仮想現実／拡張現実（ＶＲ／ＡＲ）モジュール２４４と通信する。これらのおよび／または他のモジュールは、ユーザがボット３１０にアクセスして、ボット３１０および／またはコロニーを監視および制御することを可能にすることができる。ユーザインターフェースモジュール２３８は、オンボードプロセッサ内で直接アクセスされてもよく、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）または安全な暗号化接続を介して遠隔的にアクセスされてもよい。

【0069】

ボット２１０は、例えば、ボット２１０および／またはコロニーの監視およびサポートのために、例えば無線アドホックネットワークなどのコロニー通信ネットワークを介してコロニー制御センタ２５０にデータを送信することができる。データは、動作の監視制御を実行する人間のオペレータによって全体的または部分的に監視および管理されてもよい。

【0070】

コロニー制御センタ２５０では、追加のソフトウェアモジュールが統合される。コロニー制御センタ２５０は、管理制御（Ｍ＆Ｃ：ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ）モジュール２５４、データベース２６２およびユーザインターフェースモジュール２６４と通信する、データ処理フレームワークとして示されるプロセッサ２５２を含む。Ｍ＆Ｃモジュール２５４は、コロニーＭ＆Ｃモジュール２５６、訓練およびシャドウ動作モジュールとして示されているシミュレーションモジュール２５８、およびアルゴリズム試験モジュール２６０と通信する。Ｍ＆Ｃモジュール２５４は、コロニー制御センタおよびコロニー（制御センタコンピュータ、アンテナ、サーバ、データベース、コロニーワイヤレスネットワークデバイスなど）の動作に必要なハードウェアおよびソフトウェアインフラストラクチャを監視および制御する。訓練およびシャドウ動作モジュール２５８は、オペレータの訓練をサポートし、コロニーシャドウ動作が、コロニーのリアルタイム動作を妨げることなく、新しい機能を訓練および／または試験することを可能にする。アルゴリズム試験モジュール２６０は、コロニー全体への推進前に性能を検証し、動作を最適化し、アップグレードを試験するために、コロニーの仮想環境または試験分隊におけるコロニー動作のシミュレーションを実行する。

【0071】

ユーザインターフェースモジュール２６４は、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）モジュール２６６、データ分析モジュール２６８、および仮想現実／拡張現実（ＶＲ／ＡＲ）モジュール２７０と通信し、ＨＭＩモジュール２４０、データ分析モジュール２４２、およびＶＲ／ＡＲモジュール２４４とそれぞれ同じまたは類似の特徴を有し得る。いくつかの実装形態では、モジュールユーザインターフェースモジュール２６４は、種、分隊、状態によって、またはオペレータのコロニー状況認識を向上させることができる任意の他の意味のある方法で編成された、２４０、２４２および２４４のような特定のボットのみとは対照的に、複数のボットを監視およびサポートすることができる。ユーザインターフェースモジュール２６４の様々なモジュールは、強化された状況認識のための異なるタイプのインターフェースをサポートすることができる。いくつかの実装形態では、ユーザインターフェースモジュール２６４によってサポートされるユーザインターフェースは、人間とコロニー２５０との間の唯一のインターフェースであり得る。コロニー制御センタ２５０は、現場に配備された１つまたは複数のテレオペレータコンピュータを含むことができ、最大でマルチサイト、マルチコンピュータ、マルチテレオペレータコントロールセンタ２５０を含むことができる。したがって、制御センタ２５０は、部分的または全体的に共同配置されてもよく、または部分的または全体的に分散されてもよい。

【0072】

従来の現場へのボット３１０の１つまたは複数の分隊の初期または部分的な配備などのいくつかの実装形態では、人間は、例えばそれぞれのボットによって対処されない他の機能を提供するなど、サポート役割でボット２１０と対話することができる。計画されたおよび計画されていないメンテナンスは、サービスのために構成されたボット２１０の代わりに、これらの場合に人間によって実行されてもよい。

【0073】

コロニー２５０は、遠隔制御センタ２８０にデータを送信することができる。コロニー２５０は、地上または衛星通信ネットワークを介してデータを送信することができる。遠隔制御センタ２８０では、人間は、他のタスクの中でもとりわけ、コロニー現場にわたる群性能を監視し、偶発事故および例外管理中に異なるコロニーをサポートし、訓練を実行し、シミュレーションで新しい機能を開発および試験することができる。いくつかの実装形態では、ボットは、すべて単独で無線ネットワークを生成し、コロニーと共同配置されるか、そうでなければ遠隔に位置しない制御センタへのこのネットワーク全体のデータのピアツーピア中継を使用することができる。

【0074】

遠隔制御センタ２８０は、データ処理フレームワークとして示されるプロセッサ２８２を含むことができる。プロセッサ２８２は、シミュレーションモジュール２８４、シミュレーションデータベース２９１、実ミラーコピーデータベース２９２、およびユーザインターフェースモジュール２９３と通信する。シミュレーションモジュール２８４は、ＭＬシミュレーションモジュール２８６、ロボティクス／制御シミュレーションモジュール２８８、およびネットワークハウスキーピングおよびシミュレーションモジュール２９０と通信する。シミュレーションモジュール２８４およびその構成要素は、異なる配備現場コロニーから収集されたデータに基づいて、新しいＭＬ、ロボティクス／制御、およびネットワーク機能の仮想環境でシミュレーションを実行することができる。異なる独立したコロニーから収集されたデータを使用して、１つまたはすべてのコロニーの個々のまたは集合的な挙動に基づいて、異なるコロニーにわたる挙動および性能最適化のパターンを識別することができる。ユーザインターフェースモジュール２９３は、ＨＭＩモジュール２９４、データ分析モジュール２９６、およびＶＲ／ＡＲモジュール２９８と通信しており、これらはそれぞれ、ＨＭＩモジュール２６６、データ分析モジュール２６８、およびＶＲ／ＡＲモジュール２７０と同じまたは類似の特徴を有することができ、逆もまた同様である。

【0075】

いくつかの実装形態では、遠隔制御センタは、遠隔通信システム、コマンドおよび制御システム、ならびに／またはユーザインターフェースを含むことができる。遠隔通信システムは、すべてのデータをコロニー制御センタから受信し、遠隔通信ネットワークを介して更新データをコロニー制御センタに送信するように構成され得る。コマンドおよび制御システムは、コロニーデータを監視、制御、処理、記憶および更新するように構成された１つまたは複数のコンピュータ、サーバ、スイッチ、データベースなどを含み得る。ユーザインターフェース（例えば、ディスプレイ、ＨＭＩ、ＡＲ、ＶＲなど）は、ユーザがコロニーおよび／またはコロニー制御センタを遠隔で監視および制御することを可能にするように構成され得る。

【0076】

コロニー制御センタ２５０は、コロニー通信ネットワーク／通信システムを含み得る。コロニー通信ネットワーク／通信システムは、任意の数のボット、分隊、小隊、コロニーから様々なタイプのデータを受信することができる。コマンドおよび制御システムは、一般的な目標を達成するために、（他のタスクの中でも）着信データを監視および分析し、それに基づいて更新データを生成することができる。更新データは、既存のコマンド、優先順位、行動、ミッション、計画、タスク、動作閾値、仮想フェンス、環境データ（例えば、降雨、温度など）、および／または一般的な高レベル動作命令に対する修正を含むことができる。更新データの例として、鉱山の陥没または鉱山の停止または建設現場の緊急事態などの異常のために、「進行指示が与えられるまですべての動作を停止する」などの停止指示が、ボットおよび／またはシステムの他のノードに送信され得る。別の例として、ボットミッションエリアは、コマンド「現在のものの代わりに別の適切なエリアを見つける」などによって、１つの指定された鉱山象限またはパネルから別のものに更新されてもよい。別の例として、ボットミッションエリアは、「金の代わりに銀を探しに行く」など、金を採掘することから銀を採掘することに更新されてもよい。別の例として、システムは、「監視検査の人間プロセスステップが追いつくことができるように掘削を１０％減速する」などの人間プロセスステップとのインターフェースに起因して、タスク／行動速度を加速または減速するように命令されてもよい。別の例として、例えば、タブレット、携帯電話、ラップトップなどのためのインターフェースを使用して、ユーザが建設現場の周囲でボットを案内／駆動することを可能にする遠隔操作データが指示されてもよい。これらおよび他の種類の更新データは、コロニー通信ネットワーク／通信システムを介して任意の数のボット、分隊、小隊、および／またはコロニーに通信することができる。更新データの通信は、連続的（例えば、シリアルではない）であってもよい。更新データの通信は、リアルタイムで行われてもよく、無数の並列ストリームが多方向に通信される。

【0077】

システム内の単一のノードがアーキテクチャの全体的な制御を担当しないように、全体的な制御システムを分散させることができる。制御システムは、任意の数のボット、分隊、小隊、コロニーおよび／または他のノードにわたって分散されてもよい。コロニー制御センタは、直接的な「コマンドおよび制御」タイプのシステムではなく、代わりに「監視ガイダンス」システムであってもよく、一般的な指示が提供され、システムはそれらの一般的な指示を完了する最良の方法を決定する。「産業目標」は、提供される全体的な監視ガイダンスの一例であり得る。任意の特定の産業目標を達成するのを助けるために、より具体的なガイダンスが提供されてもよく、既存のタスク、行動、ミッション、計画の改訂を含んでもよい。産業目標またはそのタスクの例は、軟岩硬度を有する壁を位置決めしてはつり作業のための監督、閾値岩硬度を超える岩から離れるように移動するための監督、より柔らかい岩および／または特定の種類の岩を見つけるための監督、動作する仮想ジオフェンスのサイズおよび形状を決定するための監督、他の適切な監視、またはそれらの組合せことを含むことができる。

【0078】

特定の実装形態では、制御センタ２５０によって提供される監視ガイダンス（例えば、本明細書に記載の「監視ガイダンス」）を実行する単一の制御センタは存在しない。制御センタ２５０は、すべてのボット、ノード、ネットワークセンタなどの間に分散され、それらの集合体によって形成されてもよい。いくつかの実施形態は、システム内の各ノードで行われる「エッジ」コンピューティングを使用することができる。エッジコンピューティングは、例えば応答時間を改善し、帯域幅を節約するために、計算およびデータストレージを必要とされる場所により近づける分散コンピューティングパラダイムを含むことができる。
本明細書に記載の群動作のための分割統治型手法は、単一の生物がすべてを行う必要がなく、ただ１つのサイズである必要もないシステムを含むことができる。専門化は、各ボットが１つまたは選択された数のタスクを熟練して行うことを可能にする。したがって、機能の協調に柔軟性がある１つの機能を訓練することは容易であり得る。システムは、特定の産業目標の実行における変化または進行に迅速に応答するために、各機能の重み付けの迅速な再構成を可能にすることができる。これらは、例えば、必要に応じて各ボットの機能を変更するだけでなく、労働力を仕事のサイズに恒久的に適応させ、改善し、特に適切にサイズ決定することで、決して過剰容量がないようにするなど、様々な方法で明らかになり得る。

【0079】

Ｃ．群ロボットアーキテクチャ：コロニー制御センタおよび産業用ボットの分隊のための例示的なハードウェア／ソフトウェア
図３Ａは、産業用ロボットシステム３００の一例のブロック図である。システム３００は、システム１０、２００と同じまたは類似の特徴または機能を有することができ、逆もまた同様である。システム３００は、システム１０、２００とともに使用することができる。システム３００は、コロニー２５０またはコロニー１１０、１４０、１７０として使用することができる。システム３００は、１つまたは複数のコロニーを制御するために使用されるスタンドアロンシステムであってもよい。システム３００は、例えば、システム３００のうちの１つまたは複数が遠隔制御センタ１００または２８０などの遠隔制御センタと通信する、より大きなシステムの一部として含まれてもよい。

【0080】

システム３００は、コロニー制御センタ３０２、コロニー通信ネットワーク３１６、および複数のロボット分隊３２０、３３０を含む。各分隊３２０、３３０は、それぞれ複数の産業用ボット３２２、３２４および３３２、３３４を有し、様々な産業固有のタスクを実行するように構成されている。

【0081】

コロニー制御センタ３０２は、メモリ３０６と通信するプロセッサ３０４を含む。メモリ３０６は、プロセッサ３０４によって実行されるとコロニーおよび／またはボットを監視し、サポートするための様々な方法を実行する命令を記憶することができる。メモリ３０６は、コロニー制御センタ３０２と共同配置されてもよく、または遠隔に配置されてもよい。プロセッサ３０４によってアクセスされる複数のメモリが存在し得る。複数のプロセッサ３０４が存在してもよい。プロセッサ３０４またはメモリ３０６などのコロニー制御センタ３０２は、それぞれデータプロセッサ２８２またはデータベース２６２、または図２に示され、図２に関して説明された他のモジュールなど、コロニー制御センタ２５０に関して説明された特徴を含むことができる。

【0082】

プロセッサ３０４は、通信システム３１４と通信している。通信システム３１４は、コロニー通信ネットワーク３１６を介して分隊３２０、３３０と通信、例えば無線通信するように構成される。

【0083】

プロセッサ３０４は、様々なモジュール３０８、３１０、３１２と通信する。第１および第２のモジュール３０８、３１０は、図２のコロニー制御センタ２５０に関して説明したような様々な機能を提供するように構成され得る。モジュールＮ ３１２によって示されるように、任意の数「Ｎ」個のモジュールが存在し得る。

【0084】

分隊３２０および３３０はそれぞれ、図示のように、それぞれ２つのボット３２２、３２４および３３２、３３４を含む。上述したように、分隊３２０、３３０はそれぞれ、１からＮまでの任意の数のボットを含むことができる。さらに、任意の数の分隊３２０、３３０が存在してもよい。分隊３２０、３３０およびボット３２２、３２４、３３２、３３４は、図１に示され、図１に関して説明されたような分隊およびボットとそれぞれ同じまたは類似の特徴を有することができる。

【0085】

分隊および／またはボットは、互いに通信することができる。図示のように、分隊３２０は分隊３３０と通信している。分隊３２０は、コロニー通信ネットワークを介して分隊３３０と通信することができる。分隊３２０、３３０は、各分隊３２０、３３０の１つまたは複数のボットを介して互いに通信することができる。図示のように、各ボットは他のすべてのボットと通信している。したがって、ボット３２２はボット３２４、３３２、３３４と通信し、ボット３２４はボット３２２、３３２、３３４と通信し、ボット３３２はボット３２２、３２４、３３４と通信し、ボット３３４はボット３２２、３２４、３３２と通信する。さらに、ボット３２２、３２４、３３２、３３４のそれぞれは、コロニー通信ネットワークと通信している。これらの様々な通信経路の任意の組合せが実装されてもよい。この組合せは、産業タスクまたは目標が完了すると、ロボットがコロニー内を移動すると、保守または修理などにより変化し得る。いくつかの実装形態では、コロニー通信ネットワーク３１６が存在しなくてもよく、例えば、ボットに直接実装されたハードウェアおよびソフトウェアによって、ボットのうちの１つまたは複数が互いに、およびコロニー制御センタ３０２と直接通信する。

【0086】

図３Ｂは、産業用ロボットシステム３５０の一例のブロック図である。産業用ロボットシステム３５０は、図３Ａの産業用ロボットシステム３００として使用することができ、その逆も可能である。産業用ロボットシステム３５０は、図３Ａの産業用ロボットシステム３００と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。産業用ロボットシステム３５０は、コロニー制御センタ３８０、コロニー通信ネットワーク３７０、および産業用ボット３５２を含み、これらは、それぞれコロニー制御センタ３０２、コロニー通信ネットワーク３１６、およびボット３２２、３２４、３３２、３３４のうちの１つまたは複数として使用され得る、および／または同じもしくは類似の特徴および／または機能を有し得る。

【0087】

ボット３５２は、サブシステムファームウェア３５４を含む。サブシステムファームウェアは、動作モジュール３６０と、状態モジュール３６２と、位置モジュール３６４と、センサまたはセンサモジュール３６６とを含む。サブシステムデータは、ボットサブシステムファームウェア内で生成され、様々なモジュールを使用して分析され得る。動作モジュール３６０は、採掘サブシステムデータ、例えば掘削パラメータなど、ボット３５２の動作状態に関連するデータを含むサブシステムデータを分析することができる。状態モジュール３６２は、ボットシステムハウスキーピング、温度、障害状態などに関連するデータを含むサブシステムデータを分析することができる。位置モジュール３６４は、ボットの地理的場所、アーム、脚、ツールなどの関節構成要素の位置または向きなどの相対的なサブシステム位置に関するデータを含むサブシステムデータを分析することができる。センサモジュール３６６は、ビデオおよびデータストリームに関連するデータを含むサブシステムデータを分析することができる。

【0088】

ボット３５２は、バス処理システム３５６を含む。バス処理システム３５６は、その後の動作のためにデータを配信するプラットフォームバスである。バス処理システム３５６は、ボット３５２のサブシステムファームウェア３５４から受信されたファームウェアデータへの群アルゴリズムの適用に基づいてデータを処理することができる。データは、ボット３５２から、および／または隣接するボット、同じ分隊および／またはコロニー内のボットなどの他のボットから受信することができる。データは、コロニーまたは遠隔制御センタなどの１つまたは複数の制御センタから受信されてもよく、本明細書に記載の通信ネットワークのうちの１つまたは複数を介してもよい。

【0089】

ボット３５２は、通信システム３５８を含む。通信システム３５８は、ボット３５２との間で様々なデータを送受信するように構成され得る。通信システム３５８は、送信のためにデータをパッケージ化することができる。通信システム３５８は、受信したデータ、例えば隣接するボットから受信したデータを中継することができる。通信システム３５８は、バス処理システム３５６による処理のために受信された関連データを識別および／または復元することができる。通信システム３５８は、コロニー通信ネットワーク３７０と通信することができる。

【0090】

コロニー通信ネットワーク３７０は、ボット３５２と通信している。本明細書で説明されるように、通信ネットワークに対する様々な手法が実施され得る。図示のように、コロニー通信ネットワーク３７０は、ＭＡＮＥＴ／Ｍｅｓｈネットワークを含むことができる。コロニー通信ネットワーク３７０は、ボットからボットへ、分隊から隣接する分隊へ、例えば、それぞれボット１１６、１１８および／または１２０を介してボット１２４、１２６および／または１２８（図１を参照）へのように分隊１１４から分隊１２２へ、ホッピングするデータパケットを送信することができる。データは、ボット３５２から、コロニー通信ネットワーク３７０、およびコロニー制御センタ３８０に送信され得る。データは、コロニー制御センタ３８０からデータを受信することができるコロニー通信ネットワーク３７０から、ボット３５２によって受信することができる。

【0091】

産業用採掘作業の文脈では、そのようなデータ送信は、鉱山シャフト（垂直、傾斜、螺旋または他の形状）、ストープ、パネル、トンネルまたは同等物内の１つまたは複数のボット３５２から、隣接またはアクセスシャフト（垂直、傾斜、螺旋または他の形状）、ストープ、パネル、トンネルまたは同等物内の１つまたは複数のボット３５２へ、ボットからボットへのおよび／または通信ネットワーク３７０を介した通信によって、地上のコロニー制御センタ３８０までのすべてにわたって行うことができる。コロニー制御センタ３８０は、地上または衛星中継通信ネットワークを介して遠隔制御センタに通信することができる。いくつかの実装形態では、図に示すような送信経路および受信経路は、鉱山現場ではるかに大きい帯域幅を必要とする場合がある。ケーブルまたは通信ボットは、帯域幅を増加させるために、鉱山シャフト（垂直、傾斜、螺旋または他の形状）、ストープ、パネル、トンネルまたは同等物に配備されてもよい。採掘作業におけるシステムの例示的な使用のさらなる詳細は、本明細書において、例えば、図７Ａ～図７Ｅを参照して提供される。

【0092】

コロニー制御センタ３８０は、コマンドおよび制御モジュール３８２を含む。コマンドおよび制御モジュール３８２は、データを受信し、ビッグデータ記憶システムに記憶するためにデータを処理する。コマンドおよび制御モジュール３８２は、アルゴリズムおよび他のシステム更新／アップグレードなどの試験および更新のための制御および監視などのユーザサービス、ならびに制御センタおよび鉱山現場などのコロニーにおける必要に応じたインフラストラクチャ要素などのネットワーク企業管理のための視覚的ユーザインターフェースを提供することができる。コマンドおよび制御モジュール３８２はまた、鉱山現場などのコロニーにデータ、例えばコマンド、更新、およびアップグレードを送信する。

【0093】

コロニー制御センタ３８０は、シミュレーションモジュール３８４を含む。シミュレーションモジュール３８４は、コマンドおよび制御モジュール３８２によって記憶されたビッグデータに基づいて仮想世界を生成する。シミュレーションモジュール３８４は、さらなるロボット制御および機械学習評価のための並列シナリオを作成して、動作を改良および最適化することができる。

【0094】

コロニー制御センタ３８０は、機械学習モジュール３８６を含む。機械学習モジュール３８６は、群アルゴリズム（制御または機械学習ベース）を改良、更新、およびアップグレードして、機能性および生産性を改善する。機械学習モジュール３８６は、他の方法の中でも特にシミュレーションモジュール３８４によって、新しいまたは更新されたアルゴリズムが分析され準備ができているとみなされた後に、改善された動作のために、ボット３５２に、例えばバス処理システム３５６に送信されるべきコマンドおよび制御モジュール３８２に、それらのアルゴリズムを昇格させることができる。

【0095】

データは、ボット３５２、コロニー通信ネットワーク３７０、およびコロニー制御センタ３８０との間で送受信され得る。本明細書で説明されるように、通信ネットワークに対する様々な手法が実施され得る。コロニー通信ネットワーク３７０または３１６、遠隔通信ネットワーク、ボット間直接通信、およびシステム全体で使用される他の通信システムは、様々な異なる手法またはそれらの組合せを使用することができる。

【0096】

いくつかの実装形態では、ネットワーキングはモバイルアドホックネットワークによって達成される。ネットワーキングは固定ネットワークであってもよい。ネットワークは、人間によって、または１つもしくは複数のボットによって設定され得る。すべてまたは一部のデータ転送は、アーキテクチャのボット、分隊および／またはコロニーレベルでサポートされ得る。

【0097】

各ボットは、データパケットボットノードサブスクリプションを含み得る。各データパケットは、ボット、分隊、小隊、およびパケットタイプに関連する識別情報を提供するヘッダを有することができる。分隊内の隣接するボットは、群行動に必要なデータパケットをサブスクライブ、受信、処理、および送信することができる。小隊内などのコロニー内の隣接する分隊は、分隊レベルなどの中規模の状況認識に必要なデータパケットをサブスクライブ、受信、処理、および送信することができる。コロニー内の隣接する小隊は、小隊レベルなどの中規模の状況認識に必要なデータパケットをサブスクライブ、受信、処理、および送信することができる。隣接するコロニーは、コロニーレベルなどのマクロスケールの状況認識に必要なデータパケットをサブスクライブ、受信、処理、および送信することができる。

【0098】

通信ネットワークは、システムが実装され使用されるにつれて進化し得る。いくつかの実装形態では、例えば従来の現場での初期または部分配備では、ネットワークは人間による固定インフラストラクチャを介して確立され得る。より成熟したコロニーの場合、アドホックネットワークグリッドは、ネットワークペイロードを有するボットによって確立され得る。ネットワークは、コロニー内の高密度動作領域、例えば特定の配備現場で、常に必要な帯域幅などでサポートされるように動的に更新され得る。本明細書に記載のコロニー制御センタなどの有人制御センタは、コロニー現場に配備されてもよく、ボットに対する唯一のヒューマンインターフェースであってもよい。コロニー制御センタは、コロニー通信ネットワークを介してコロニー内のボットに接続することができる。コロニー制御センタはまた、衛星または地上波ネットワークを介して、例えば現場外に位置する遠隔制御センタに接続されてもよい。コロニー制御センタは、人間が監視および例外管理ならびに他のオフラインサポート機能を実行する場所であり得る。

【0099】

遠隔制御センタ、例えば遠隔制御センタ１００は、すべてのコロニーによって生成されたデータの中央リポジトリであってもよい。遠隔制御センタ１００は、システム１０の性能、例えば個々のコロニーの性能を最適化することができる。そのような最適化は、機械学習によって駆動される新しい機能の開発によって、および／またはシミュレーションで実行されるロボットおよび制御アルゴリズムを使用して達成することができる。新たな機能が配備の準備が整うと、遠隔制御センタは、機能を標的コロニーに公開する。アルゴリズムは、リアルタイム動作に昇格される前に、局所シミュレーションにおいて、またはコロニーの選択された領域における実際の動作において試験され得る。

【0100】

Ｄ．産業用ロボット：産業用ボットの例示的なコンピューティングハードウェア
図４は、ボット４００の一例のブロック図である。ボット４００は、システム１０、２００、３００、３５０などの本明細書に記載の様々なシステムのいずれかとともに使用することができる。ボット４００は、図１～図３Ａのこれらの他のシステム１０、２００、３００、３５０に示され、それに関して説明されたボットと同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も同様であり、ならびに図１～図３Ｂのシステムとともに使用することができるロボットハードウェアプラットフォームと同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができる。

【0101】

ボット４００は、全体的なハードウェアプラットフォーム４１２を含む。ハードウェアプラットフォーム４１２は、ハードウェアサブシステムを統合し、その各々は、２１０に記載されているように構築することができるサブシステムおよび構造ハードウェア、コンピュータハードウェア、および／またはソフトウェアを含むことができる。

【0102】

ボット４００は、モビリティプラットフォーム４１４を含む。モビリティプラットフォーム４１４は、２軌道モジュール４１６、Ｎ輪モジュール４１８、Ｎ脚モジュール４２０、およびハイブリッドモジュール４２２のうちの１つまたは複数を含むことができる。ハイブリッドモジュール４２２は、軌道、車輪および／または脚の組合せを含むことができる。モビリティプラットフォーム４１４は、軌道、車輪、脚などを移動させるようにアクチュエータに命令することなどによって、ボット４００を移動させるように動作するように構成される。様々なモビリティモジュールは、ボット４００の移動専用である。異なるタイプのモジュールが、ユニバーサルプラットフォーム構造フレームと統合されてもよい。

【0103】

ボット４００は、電力プラットフォーム４２４を含む。電力プラットフォーム４２４は、電力バスおよびセンサモジュール４２６、電圧／電流アップ／ダウンコンバータモジュール４２８、ならびに１つまたは複数の電力制御モジュール４３０のうちの１つまたは複数を含むことができる。様々な電力モジュールは、電力バスおよび／または配線ハーネス、コントローラ、ならびに過／不足電流、短絡、および静電放電（ＥＳＤ）に対する必要な保護を伴って、適切な電圧で異なるハードウェアモジュールに電力を供給するためのハードウェアを含むことができる。

【0104】

ボット４００は、バスとして示されているデータプラットフォーム４３２を含む。データプラットフォーム４３２は、以下のうちの１つまたは複数を含むことができる：ＣＡＮバスおよびプロセッサモジュール４３４、１つまたは複数のオンボードプロセッサモジュール４３６、データハーネスモジュール４３８、ならびに通信信号を送信および／または受信するための１つまたは複数のアンテナモジュール４４０。データプラットフォーム４３２は、ＣＡＮ、ＵＤＰ、ＲＳ２３２、ＴＣＰ／ＩＰもしくは同等物、または上記のタイプのバスの組合せであってもよい。様々なデータバスモジュールは、データ処理コントローラおよびファームウェア、ボット４００内のすべてのモジュールを制御および動作させるために必要なオンボードプロセッサ、ならびに／またはデータを送受信するためのアンテナなどの通信構成要素を含むことができる。

【0105】

ボット４００は、構造プラットフォーム４４２を含む。構造プラットフォーム４４２は、以下、すなわち、エンクロージャなどのペイロードラックモジュール４４４、およびペイロード支持モジュール４４６のうちの１つまたは複数を含むことができる。構造プラットフォーム４４２は、産業目標を達成するための特定のタスクに使用される異なるツールなど、様々な異なるタスク固有ペイロードを支持するように構成されたユニバーサルプラットフォームを提供することができる。構造プラットフォーム４４２は、側壁およびカバーを有するフラットベッドなどのペイロードラックエンクロージャを含むことができ、ペイロードおよびユニバーサルモジュールなどの他のモジュールは、環境制御などのために、その中またはそれとともに一体化され密閉され得る。

【0106】

ボット４００は、熱プラットフォーム４４８を含む。熱プラットフォーム４４８は、以下、すなわち、冷凍モジュールとして示されている熱管理モジュールまたは１組のモジュール４５０、および熱センサモジュール４５２のうちの１つまたは複数を含むことができる。モジュール４５０は、加熱モジュールであってもよい。熱センサモジュール４５２は、熱管理モジュール４５０が様々な構成要素への加熱または冷却を増加または減少させるために使用することができるボット４００の様々な構成要素の温度に関するデータを提供する様々な熱センサを含むことができる。様々な熱モジュールは、ハードウェアプラットフォーム４１２のハードウェアモジュールを熱的に制御するために必要な加熱または冷却ユニット、管または導管、および／または熱センサを含むことができる。

【0107】

ボット４００は、ペイロードプラットフォーム４５４を含む。ペイロードプラットフォーム４５４は、１つまたは複数のペイロードモジュール４５６を含む。ペイロードモジュール４５６は、１つまたは複数の特定の産業タスクを実行するために、同じ構造上に並置されてもされなくてもよい１つまたは複数のペイロードツールを含むことができる。各ツールは、特定の産業タスクを実行するために使用することができ、他の特定の産業タスクを実行する他のボット４００と協働して、本明細書でさらに説明するように、産業目標、例えば採掘を達成するために実行することができる。様々なペイロードモジュールは、そのペイロードの特定のタスクを実行するためにユニバーサルプラットフォームスタックと統合することができる。

【0108】

いくつかの実装形態では、ボット４００は、ロボットハードウェアプラットフォームを含むユニバーサルプラットフォームを含むことができる。ロボットハードウェアプラットフォームは、ユニバーサルプラットフォームおよびペイロードスタック／ツールを支持するように構成された構造フレームを含むことができる。ロボットハードウェアプラットフォームは、フレームに結合され、ボット４００を移動させるように構成されたモビリティプラットフォーム４１４を含むことができる。ロボットハードウェアプラットフォームは、モビリティプラットフォーム４１４およびペイロードプラットフォーム４５４に電力を供給するように構成された電力システム４２４を含むことができる。ロボットハードウェアプラットフォームは、ユニバーサルおよびペイロードスタックを熱的に制御するように構成された熱システム４４８を含むことができる。ロボットハードウェアプラットフォームは、ユニバーサルおよびペイロードスタックを制御するように構成されたデータ処理システム４３２を含むことができる。ロボットハードウェアプラットフォームは、ボット４００からの第１のデータを送信し、ボットへの第２のデータを受信するように構成されたアンテナモジュール４４０を含むことができる。ロボットハードウェアプラットフォームは、データ処理システム４３２とインターフェースするように構成されたデータバスを含むことができる。

【0109】

いくつかの実装形態では、ボット４００は、ロボットソフトウェアプラットフォームを含むユニバーサルプラットフォームを含むことができる。ボット４００は、ハードウェアプラットフォームおよびソフトウェアプラットフォームを含むことができる。ロボットソフトウェアプラットフォームは、ボット２１０に記載されたモジュールから構成されてもよい。ロボットソフトウェアプラットフォームは、ユニバーサルおよびペイロード制御アルゴリズムを使用してユニバーサルおよびペイロードスタックを動作させるように構成されたファームウェアを有するコントローラ層を備えることができる。ロボットソフトウェアプラットフォームは、ユニバーサルおよびペイロード制御アルゴリズムからのデータを監視し、ハードウェアファームウェアコントローラにデータを送信するように構成された１つまたは複数のデータプロトコル層を含むアーキテクチャスタックを備えることができる。ロボットソフトウェアプラットフォームは、ユニバーサルおよびペイロードハードウェアを制御、監視、および操作して、ボット固有のロボットタスクを実行するための専用のロボット制御アルゴリズム層を備えることができる。ロボットソフトウェアプラットフォームは、システムの動作をサポートし、システムの動作データを記憶および処理するように構成された専用のソフトウェアパッケージおよびコンポーネントをサポートするためのデータベースシステムを備えることができる。

【0110】

図５Ａ～図５Ｄは、図１～図４に関して図示および説明したシステムおよび方法など、本明細書に記載のシステムおよび方法とともに使用することができる様々なボットの概略図である。さらに、本明細書に記載のシステムおよび方法は、様々な異なる産業タスクおよび目標に適用可能である。様々な例示的な例は、採鉱産業タスクに関して本明細書で説明される。システムおよび方法は、建設、製造、解体、衛星群、燃料生産、災害復旧、通信、遠隔電力などの他の産業タスクに使用されてもよく、地上および水中、自由空間、月、火星および他の天体に配備され得る。

【0111】

いくつかの実装形態では、システムおよび方法は、群ロボット採掘（ＳＲＭ：ｓｗａｒｍ ｒｏｂｏｔｉｃ ｍｉｎｉｎｇ）に使用することができる。ＳＲＭは、図１～図４に関して示され説明されたシステムおよび方法などの群ロボットアーキテクチャ概念の採鉱産業タスクへの適用を指すことができる。ＳＲＭコロニーは、エンドツーエンドの採掘機能を実行する機能的な分隊を含み得る。主要分隊は、さらに説明するように、複数の「種」を含み得る採掘分隊であり得る。機能的分隊は、小隊にグループ化されてもよく、同じまたは異なる機能の分隊は、現場の地形およびコロニーについて定義された経済的性能メトリックに基づいてグループ化される。

【0112】

採掘分隊は、従来の採掘手法のドリルブラスト採掘および一次濃縮機能を置き換えるために使用することができる。マクロブラストは必要とされなくてもよい。代わりに、群分隊は、超精密採掘に最適化された異なるペイロード技術を使用して岩石を事前調整し掘削するために鉱山パネルに展開する。採掘に続いて、鉱山から移動させることができる、または材料の現場浮選のために流動床に供給することができる微粒子濃縮物に粉砕することによって、材料の現場濃縮が行われる。浮選生成物は、鉱山からスイーパ（掃き取り、ｓｗｅｅｐｅｒ）／運搬ボットによって、ハイドロホイスト、搬送、または輸送される。

【0113】

いくつかの実装形態では、さらに説明するように、１つまたは複数のボットは、岩石を事前調整して破壊するように構成された掘削ボットであってもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のボットは、岩石を収集および／または破砕するように構成された破砕ボットであってもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のボットは、濃縮粒子を浮遊させて標的材料を抽出するように構成された浮選ボットであってもよい。他の濾過手法が実施されてもよい。

【0114】

Ｅ．産業用ロボット：例示的なモジュール式ボット分隊および種
図５Ａは、ユニバーサルプラットフォーム５００の一例の概略図である。ユニバーサルプラットフォーム５００は、採掘の状況または他の状況における様々なタイプのボットに使用することができる。ユニバーサルプラットフォーム５００は、図４のロボットハードウェアプラットフォーム４１２などのボット４００とともに使用することができる。ユニバーサルプラットフォーム５００は、図１～図３Ｂのシステムに示され、図１～図３Ｂのシステムに関して説明されたボットとともに使用することができる。例えば、ユニバーサルプラットフォーム５００は、システム１０のボット１１４などとともに、システム２００のボット３１０とともに、システム３００のボット３２２、３２４、３３２、３３４とともに、および／またはシステム３５０のボット３５２とともに使用することができる。

【0115】

ユニバーサルプラットフォーム５００は、均一な構造、コンピューティング、および支持システムを有し、様々な異なる交換可能なペイロードと結合するように構成された単一のシステムを提供することができる。このようにして、図１～図４に示され、図１～図４に関して説明された様々な制御システムアーキテクチャは、各々がユニバーサルプラットフォーム５００を使用するが異なる特定のペイロードを有する多数のボットとともに使用することができる。これにより、自由空間、月、火星、および他の天体で地上および水中に配備される、採掘、建設、製造、解体、衛星群、燃料生産、災害復旧、通信、遠隔電力などの多数のボットを必要とする産業目標を達成するために、共通バスシステムの大量生産が可能になり、結果として低コストになる。ユニバーサルプラットフォーム５００は、本明細書でさらに説明するように、様々な異なるペイロードに交換可能に取り付けるための共通の機械的インターフェースを有することができる。

【0116】

図５Ｂ～図５Ｄは、ロボット固有の産業タスクを実行するように構成された様々なペイロードを有する様々な産業用ロボット分隊５０１、５３０、５６０の様々な例の概略図である。分隊５０１、５３０、５６０、または他の分隊のうちの１つまたは複数は、ユニバーサルプラットフォーム５００および図１～図３Ｂのシステムと統合された、特定の産業タスクを実行する同じまたは異なる種類のボットの組合せを含むことができる。以下は、どのようにボット種が分隊にグループ化され得るか、およびどのように分隊５０１、５３０、５６０が構成され得るかの一例である。分隊５０１、５３０、５６０内に任意の数のボットが存在し得る。本明細書で明示的に説明されているもの以外に、他の機能が分隊５０１、５３０、５６０内の他のボットによって提供されてもよい。

【0117】

各ボットは、ハードウェアプラットフォームおよびソフトウェアプラットフォームを有し、特定のペイロードモジュールと統合されてボット種機能を果たすユニバーサルプラットフォーム５００を含むことができる。したがって、ユニバーサルプラットフォーム５００は、多種多様な異なるタイプのペイロードで使用するためにモジュール化される。ボット用のこのモジュール式プラットフォーム設計は、柔軟性、スケーラビリティ、操作性、信頼性、堅牢性、およびインテリジェンスなどの多くの群ロボットアーキテクチャ設計ドライバを可能にする。他の利点の中でも、設計は高性能および低コストを保証する。

【0118】

図５Ｂは、この例では採掘分隊である第１のボット分隊５０１の概略図である。第１の分隊種５０１は、例えば、掘削ボット５０２、破砕ボット５０６、浮選または濃縮ボット５１０、スイーパ／運搬ボット５１４、およびバッテリボット５１８を含む５つの異なるボットを含み、それぞれが、掘削ペイロード５０２、破砕ペイロード５０８、浮選／濃縮ペイロード５１２、運搬ペイロード５１６、およびバッテリペイロード５２０にそれぞれ結合されたユニバーサルプラットフォーム５００を含む。

【0119】

図５Ｃは、この例では輸送分隊である第２のボット分隊５３０の概略図である。第２の分隊５３０は、例えば、スイーパ／運搬ボット５３２、ポンプボット５３６、パイプボット５４０、ケーブルボット５４４、エネルギーボット５４８、電力ボット５５２、および貯蔵ボット５５６を含む７つの異なるボットを含み、それぞれが、運搬ペイロード５３４、ポンプペイロード５３８、パイプペイロード５４２、ケーブルペイロード５４６、エネルギーペイロード５５０、電力ペイロード５５４、および貯蔵ペイロード５５８にそれぞれ結合されたユニバーサルプラットフォーム５００を含む。

【0120】

図５Ｄは、この例では輸送分隊である第３のボット分隊５６０の概略図である。第３の分隊５６０は、例えばサービスボット５６２、探査ボット５６６、ビルドボット５７０、ピラーボット５７４、および通信ボット５７８を含む５つの異なるボットを含み、それぞれが、それぞれサービスペイロード５６４、探査ペイロード５６８、ビルドペイロード５７２、ピラーペイロード５７６、および通信ペイロード５８０と結合されたユニバーサルプラットフォーム５００を含む。

【0121】

本明細書に記載の特定の分隊５０１、５３０、５６０は、例示のみを目的としており、図１～図４のシステムおよび方法で使用することができる分隊およびボットの範囲を限定するものではない。さらに説明するように、様々な分隊５０１、５３０、５６０からのボットの様々な組合せは、特定のタスクのために実施することができる。追加のボットが分隊５０１、５３０、５６０に含まれてもよい。

【0122】

自律型ボットを使用するアーキテクチャシステムおよび方法には、様々な独自に望ましい特徴がある。例えば、必要なインフラストラクチャは、例えば、ループ内の人間が少ないために最小化され得る。人間が少ないため、安全コストが大幅に削減される可能性がある。採掘の状況では、経済的理由および他の理由で現在アクセスできない鉱石体にアクセスするより大きな能力があり得る。人間の採鉱者が現在アクセスできない鉱石体にアクセスするより大きな能力があり得る。

【0123】

さらなる例として、採掘の状況で、ボットは、最小限の廃棄物掘削で鉱石体に追従することができるように、鉱石体およびペイロード要件に基づいてボットフォームファクタを最適化することができる。この手法は、従来の採掘に勝るいくつかの重要な利点を可能にする。例えば、マクロブラストの必要性を回避することは、鉱山の構造的完全性への影響が少ないことを意味し、鉱山構造に対するボルト締めおよびブレーシングが少なくなる。さらに、従来の採掘は、人間の採掘者および重機へのアクセスを構造的に提供することを必要とする。対照的に、本明細書に記載のロボットアプローチは、ボットフォームファクタおよび超精密採掘による廃棄岩掘削を最小限に抑え、生産性の向上および鉱山構造の複雑さの低減を可能にする。さらに、現場での濃縮は、掘削された材料を鉱山から移動させ、時には大きな距離を離して濃縮プラントにトラック輸送する必要がなく、むしろ現場で行われて材料輸送の複雑さを低減することができることを意味する。最小限の廃棄岩が掘削されることを考えると、移動される岩の総体積も減少する。さらに、いくつかの実装形態での現場浮選の使用は、掘削された岩石がさらに濃縮され、鉱石中の標的物質のみが鉱山から移動することを意味する。これにより、鉱山から掘削された材料の総体積がさらに減少し、掘削された鉱石全体のごく一部になることもある。

【0124】

図６Ａ～図６Ｄは、それぞれが様々なペイロードツールを有する様々な産業用ボットを有し、それぞれの分隊のための協働的な産業目標を実行するようにともに構成された様々な産業用ロボット分隊６００、６０２、６０４、６０６の様々な例の概略図である。分隊６００、６０２、６０４、６０６は、図１～図３Ｂに示し、図１～図３Ｂに関して説明した分隊として使用することができる。例えば、分隊６００、６０２、６０４、６０６のうちの１つまたは複数を分隊１１４、１２２、１３０、１４４、１５２、１６０、１７４、１８２、１９０、３２０および３３０のうちの１つまたは複数として用いてもよい。

【0125】

分隊６００、６０２、６０４、６０６は、図５Ｂ～図５Ｄに示され、図５Ｂ～図５Ｄに関して説明された様々なボット分隊５０１、５３０、５６０内の様々なボットの任意の組合せを含むことができる。分隊６００、６０２、６０４、６０６は、種５０１、５３０、５６０に関して説明したもの以外の他のボットを含むことができる。したがって、以下は、分隊６００、６０２、６０４、６０６を構成することができる方法の一例である。分隊６００、６０２、６０４、６０６内に任意の数のボットが存在し得る。本明細書で明示的に説明されているもの以外に、他の機能が分隊６００、６０２、６０４、６０６内の他のボットによって提供されてもよい。さらに、本明細書に明示的に記載されているもの以外に、他の分隊が存在してもよい。

【0126】

図６Ａは、この例では採掘分隊として示されている第１の分隊６００の概略図である。第１の分隊６００は、例えば、掘削ボット５０２、破砕ボット５０６、および選別ボット５１０を含む３つの異なるボットを含み、選別ボット５１０は浮選ボットであり得る。第１の分隊６００は、例えば、地下から岩石を掘削してそこから資源を採掘するために使用することができる。掘削ボット５０２は、岩石を破壊し、岩石を掘削することができる。破砕ボット５０６は、破壊された岩石を収集し、さらなる処理のためにそれを破砕することができる。選別ボット５１０は、破砕された岩石を収集し、所望の材料を１箇所に迂回させ、望ましくない材料を第２の箇所に迂回させるためにそれを選別することができる。

【0127】

図６Ｂは、この例ではトンネル分隊として示されている第２の分隊６０２の概略図である。第２の分隊６０２は、例えば、掘削ボット５０２、スイーパ／運搬ボット５３２、ショットクリートボット５８２、溶接ボット５８４、マニピュレータボット５８６、ボルト締めボット５８８、およびポンプボット５３６を含む７つの異なるボットを含む。第２の分隊６０２は、群ロボットアーキテクチャならびに本明細書に記載の他のシステムおよび方法をトンネル掘削タスクに適用することができる。第２の分隊６０２は、例えば、地下の鉱山現場にトンネルを形成するためのトンネル掘進に使用されてもよい。掘削ボット５０２は、トンネルを掘削するために岩石を事前調整して破壊することができる。スイーパ／運搬ボット５３２は、掘削された岩石を収集して輸送することができる。スイーパ／運搬ボット５３２は、掘削ボット５０２によって掘り出された岩石を掃き上げ、および／または運び去ることができる。ショットクリートボット５８２は、セメント質材料をトンネルに適用することができ、これは正確に適用することができる。ショットクリートボット５８２は、地下の鉱山現場を安定させるために、ショットクリートなどの構造補強を提供することができる。溶接ボット５８４は、鉱山現場内の選択された位置で溶接または他の構造的補強を提供することができる。溶接ボット５８４は、鉄筋を清掃、修理、および補強することができる。マニピュレータボット５８６は、ビーム、ボルトなどの建築材料を操作するために使用することができる。溶接ボットおよびマニピュレータボット５８６は、一緒にトンネル補強トラス溶接を実行することができる。ボルト締めボット５８８は、ボルトまたは他の締結具を締結して、他のボットによって組み立てられた構造を固定することができる。ポンプボット５３６は、水または他の廃棄物、例えば破片、使用不可能な物質などをトンネルの外に送り出すことができる。

【0128】

図６Ｃは、この例では解体分隊として示されている第３の分隊６０４の概略図である。第３の分隊６０４は、例えば、掘削ボット５０２、スイーパ／運搬ボット５３２、および吸引ボット５９０を含む、３つの異なるボットを含む。第３の分隊６０４は、例えば、選択的橋梁デッキ解体に使用することができる。第３の分隊６０４は、群ロボットアーキテクチャならびに本明細書に記載の他のシステムおよび方法を選択的橋梁デッキ解体タスクに適用することができる。掘削ボット５０２は、ブリッジデッキまたは他の構造をのこぎりで切断することができる。スイーパ／運搬ボット５３２は、解体されたデッキ屑を収集して輸送することができる。吸引ボット５９０は、デッキコンクリートスラブを収集および／または運び去ることができ、および／または例えば採掘作業が完了した後に、第３の分隊６０４によって除去される構造の様々な特徴を保持および／または固定するための吸引機能を提供することができる。

【0129】

図６Ｄは、この例では修復分隊として示されている第４の分隊６０６の概略図である。第４の分隊６０６は、例えば、掘削および吸引ボット５９１、スイーパ／運搬ボット５３２、サンドブラスタおよび吹き付けボット５９２、鉄筋修理ボット５９３、ならびにショットクリートボット５８２を含む、５つの異なるボットを含む。第３の分隊６０４は、例えば、選択的な橋梁柱およびビームの修復に使用することができる。第３の分隊６０４は、選択的な橋梁およびビームの修復タスクに、群ロボットアーキテクチャならびに本明細書に記載の他のシステムおよび方法を適用することができる。掘削および吸引ボット５９１は、チゼルまたは他のツールを柱またはビームの修復領域まで上昇させ、コンクリート吸引カップで柱またはビームに固定し、露出したまたは損傷したコンクリート領域を選択的に削り取ることができる。スイーパ／運搬ボット５３２は、欠けたコンクリートを収集して輸送することができる。サンドブラスタおよび吹き付けボット５９２は、腐食を除去し、および／または不動態化コーティングを様々な構造に適用することができる。ショットクリートボット５８２は、修復を完了するために、修復された領域に選択的にショットクリート混合物を適用することができる。

【0130】

他の分隊およびボットが実装されてもよい。さらに、様々なボットは、トンネルの構造的完全性を連続的に監視するように構成されたセンサを装備することができる。探査ボットはまた、掘削前に潜在的な問題／障害物を判定するためにトンネル面のより能動的な探査を実行し、ならびに適切なトンネルの向きおよび整列を確実にするために正確な測定を実行するために配備され得る。

【0131】

いくつかの実施形態では、完全稼働のＳＲＭ鉱山のためのエンドツーエンド採掘機能をサポートするために、追加の分隊を使用することができる。例えば、廃棄された濃縮材料をパネルの背面に移動させるバックフィル分隊を使用して、材料の膨張および圧縮を処理することができ、そのため、標的材料が鉱山から運び出されると、サポートを提供し、廃棄材料の移動を最小限に抑えることが残される。コロニー内のロボットにサービスを提供するサービス分隊を使用することができる。一時的なケーブルおよびバッテリバンクを敷設し、各ボット内のロボットバッテリを交換することによってコロニーにエネルギーを供給するエネルギー分隊を使用することができる。マッピングおよび地盤調査などの鉱山探査機能を実行する探査分隊を使用することができる。追加の分隊およびロボット種は、給水および配管、ネットワークなどの追加の機能をサポートするように定義されてもよい。

【0132】

Ｆ．群ロボットアーキテクチャ：産業採掘への応用例
図７Ａ～図７Ｅは、協働的な採掘目標を達成するために１つまたは複数の採掘プラント固有の産業タスクを実行する産業採掘ボットの１つまたは複数の分隊を有するコロニーの様々な例の概略図である。図１～図６Ｄに示され、図１～図６Ｄに関連して説明されたシステム、方法、およびボットは、図７Ａ～図７Ｅのコロニーで使用され得る。採掘分隊は、鉱山アーキテクチャ設計に基づいて、シャフト（垂直、傾斜、螺旋または他の形状）、ストープ、パネル、トンネルまたは同等物に配備されることができ、その結果、各パネルは、衝突または作業の中断がないことを保証するように動作するいくつかの採掘分隊を有する。図７Ａ～図７Ｅに示される特定の採掘パネルは、単にいくつかの例であり、それらは、本明細書に記載される分隊およびボットの組合せ、ならびに関連する機能のいずれかを含むことができる。

【0133】

本明細書に記載されるシステムおよび方法は、地上採掘、例えば地上オープンキャスト、露天掘りおよび地下採掘、例えば白金、キンバーライト、例えばダイヤモンド鉱石、銅および金採掘に使用することができる。システムおよび方法は、これらおよび他の採掘作業の効率を改善するために現場処理に使用することができる。従来の地上採掘は、地下または露天採掘場のいずれかから大体積かつ大質量の廃棄岩を除去することを伴う。本明細書に記載のシステムおよび方法は、他の利点の中でもとりわけ、廃棄岩の大部分を除去する必要性を排除し、したがってエネルギーコストを大幅に削減することができる。

【0134】

いくつかの実施形態では、掘削ボット、スイーパ／破砕ボット、および選別または浮選ボットを使用することができる。これらおよび他のボットは、鉱山の岩場で人間の代わりに大量生産され得る小型フォームファクタ採掘ボットであり得る。いくつかの実施態様では、処理は、現場金属精錬を含み得る。例えば、数日または数週間ではなく、数分以内に起こり得る金属の９９％以上の回収を達成するために、分子分離技術の利用を実施することができる。いくつかの実装形態では、システムおよび方法は、例えば、キンバーライト、例えばダイヤモンド鉱石、銅および金などの貴金属およびダイヤモンドのナゲットなどのより大きな材料を現場で直接採掘するために使用することができる。

【0135】

図７Ａは、掘削ボット５０２および破砕ボット５０４を含む分隊を含むコロニー７００またはその一部の例の概略図である。コロニーは、岩石床７０２、岩石面７０４、および岩石天井７０６を有する採掘パネルを含む。明確にするために、床７０２、面７０４、および天井７０６の一部のみが示されている。例えば、天井７０６は、床７０２などの全体にわたって延びてもよい。

【0136】

掘削ボット５０２および破砕ボット５０４は、鉱山に配備される。ボットは、新たに掘られた鉱山または既に群ロボット採掘機能を供給している鉱山に配備されてもよい。掘削ボット５０２および破砕ボット５０４は、既存の鉱山技術計画または群鉱山技術計画によって推進され得る堆積物の形状および経済的測定基準に基づいてサイズが決められた鉱山パネルに配備され得る。掘削ボット５０２は岩石面７０４に沿って岩石を掘削し、掘削された材料を残し、破砕ボット５０４がそれを収集することができるようにする。ボットは、従来のプロセスチェーン内の指定されたタスクのうちの１つを実行するために個別に、または産業機能におけるタスクのすべてを自律的に実行するエンドツーエンドシステムとして配備され得る。

【0137】

掘削ボット５０２が移動する前のある時点で掘削された総材料は、「掘削象限」と呼ぶことができ、これは、ロボットが次の場所に移動する前の任意の所与の時点で掘削された岩石面７０４の幅、高さ、および深さとして定義することができる。掘削象限寸法は、本明細書に記載のシステムおよび方法を使用して最適化することができ、鉱山の性能および経済指標、ならびに岩石面の局所的な地形に基づくことができる。

【0138】

図７Ｂは、掘削ボット５０２、破砕ボット５０４、および選別ボット５１０を含む分隊を含むコロニー７１０またはその一部の例の概略図であり、選別ボット５１０は浮選ボットであり得る。ボットは、岩石天井７１４を有する岩石床７１２上に示されており、掘削ボット５０２は岩石面７１３を掘削している。掘削ボット５０２は岩石面７１３に沿って移動しており、破砕ボット５０４が後方に追従して砕石を破砕している。破砕ボット５０４は、ホースまたはパイプ７１６を介して選別ボット５１０に接続される。破砕された岩石は、例えばポンプまたはハイドロホイストを使用して、破砕ボット５０４から選別ボット５１０に送られる。選別ボット５１０は、採掘される標的鉱物を選鉱または濃縮し、例えば破砕された岩石を、例えば浮選技術を用いて濾過して、望ましくない材料から所望のものを分離する。次いで、所望の材料を、さらなる処理のために第１のホース７１８に沿って送ることができる。望ましくない材料は、廃棄物として、または他の目的のために、例えば表面の収集器、パネルの背面の位置、または以前に処理された領域などに、第２のホースまたはパイプ７２０に沿って送られ得る。破砕ボットは、ホースまたはパイプを使用する代わりに、材料を選別ボットに直接投入することができる。追加のボット種、運搬ボットは、選別ボットから材料を収集して、鉱山から、またはパネルの背面または以前に処理された領域などの場所に材料を移動させることができる。

【0139】

図７Ｃは、複数の掘削ボット５０２および破砕ボット５０４を含む分隊を含むコロニー７２２またはその一部の例の概略図である。４つの掘削ボット５０２および２つの破砕ボット５０４がある。任意の数の各ボットが存在してもよい。１つまたは複数の破砕ボット５０４が、１つまたは複数の掘削ボット５０２からの砕石を処理することができる。図示のように、単一の破砕ボット５０４が、２つの掘削ボット５０２からの破壊された岩にサービスを提供する。他の組合せが実施されてもよい。

【0140】

図７Ｄは、複数の掘削ボット５０２、破砕ボット５０４、および選別ボット５１０を含む分隊を含むコロニー７２４またはその一部の例の概略図である。図示のように、第１の破砕ボット５０４Ａは、掘削ボット５０２によって砕かれた岩にサービスを提供し、第１のホース７１６Ａを介して第１の選別ボット５１０Ａに接続される。第２の破砕ボット５０４Ｂは、掘削ボット５０２によって砕かれた岩にサービスを提供し、第２のホース７１６Ａを介して第２の選別ボット５１０Ａに接続される。破砕ボットは、ホースまたはパイプを使用する代わりに、材料を選別ボットに直接投入することができる。追加のボット種、運搬ボットは、選別ボットから材料を収集して、鉱山から、またはパネルの背面または以前に処理された領域などの場所に材料を移動させることができる。

【0141】

図７Ｅは、複数の分隊７２４Ａ、７２４Ｂ、７２４Ｃ、７２４Ｄ、７２４Ｅを含むコロニー７２６またはその一部の例の概略図である。分隊は、図７Ａ～図７Ｄに関して説明した分隊と同様であってもよい。各分隊は、１つまたは複数の掘削ボット５０２、粉砕ボット５０４、および／または選別ボット５１０を含むことができる。各分隊は、鉱山現場の一部またはパネルにサービスすることができる。ボットは、鉱山現場の様々な場所にアクセスするためのトンネル７２８、７３０、７３２、７３４を作成することができる。ホースまたはパイプは、トンネルに沿って延びてもよい。次に、サービスされていないパネル７３３が、例えば分隊７２４Ｅなどの分隊によってサービスされ得る。

【0142】

本明細書に記載の様々なアーキテクチャのいずれかは、図７Ａ～図７Ｅの採掘コロニーなどの多種多様な産業用ロボットシステムを管理および動作させるために使用することができる。例えば、システム１０をコロニー７２６に適用することができる。遠隔制御センタ１００は、コロニー７２６に配置することができるコロニー制御センタ１１２と通信することができる。分隊７２４Ａは、ボット１１６、２１０、３２２、３５２、５０２などを含むことができる。ボットは、図２のプロセッサ２１２および／または図４のハードウェアプラットフォーム４１２を含み得る。処理モジュール２１４および／または２２４および／または２３０は、撮像、熱、環境、および他のセンサを使用して、例えば図７Ａの面７０４上の岩石を見つけ、標的とし、掘削することができる。処理モジュール２１４は、ソー、チゼル、および／または他のツールを制御して、例えば掘削ボット５０２で岩石を掘削することができる。処理モジュール２１４、２２４および２３０は、掘削ペイロードスタック機能およびユニバーサルプラットフォーム機能を含む掘削機を制御することができる。アルゴリズム２３０は、破砕ボット５０６などの他のボットと連携したインテリジェントな協働的な採掘動作に使用することができる。分隊７２４Ａのボット５０２、５０６は、隣接する分隊７２４Ｂ、７２４Ｃ、７２４Ｄおよび／または７２４Ｅからのボットと通信することができる。通信システム３５８は、通信のためにボットによって使用され得る。ボットは、ボットを移動させ、ボットを構造的に支持し、ボットに電力を供給し、データを分析し、ボットを熱的に管理し、および／またはチゼルもしくはソーなどのペイロードサブシステム／ツールを統合するための図４のハードウェアプラットフォーム４１４、４２４、４３２、４４２、４４８および／または４５４を含み得る。

【0143】

さらなる例として、コロニー制御センタ１４２、２５０、３０２または３８０は、コロニー７２６に配置されてもよい。分隊およびコロニー制御センタは、コロニー通信ネットワーク３１６を介して通信することができる。ネットワークは、図３Ｂのネットワーク３７０であってもよい。ネットワーク３１６は、分隊７２４Ａのボットなどとともに配置された通信システムによって提供されてもよい。コロニー７２６内のボットは、図３Ａのボット３２２、３２４、３３２、３３４によって示されるように、互いにおよび／またはネットワーク３１６と通信することができる。ネットワーク３１６は、ネットワーキングまたは通信ボットによって展開され得るトンネル７２８、７３０、７３２、７３４に沿って配置され得る。図３Ａのボットモジュール３０８、３１０、３１２は、分隊および／またはボットによって提供されるデータを分析するために使用することができる。図２のシミュレーションモジュール２８４は、分隊またはボットに適用される制御アルゴリズムを改善するために、分隊またはボットのシミュレーションを実行するために使用することができる。モジュール２８６、２８８、２９０は、機械学習アルゴリズム、ロボット制御シミュレーション、およびネットワーキングシミュレーションをシミュレートするために使用することができ、これは、分隊７２４Ａなどの制御に適用することができる。コロニー制御センタは、このデータおよび他のデータを遠隔制御センタ１００、分隊もしくはボット、および／または他のコロニー制御センタに通信することができる。採掘作業の進行は、このようにして監視、分析、および支援されて、産業目標、例えば、採掘現場の位置特定、採掘現場の形成、採掘現場の掘削、および採掘現場の閉鎖を完了することができる。これらおよび他の動作は、計画、監視、および例外管理の方法以外では、制御センタからのユーザ入力がほとんどまたは全くない状態で、分隊およびボットによって自律的に実行され得る。

【0144】

Ｇ．群ロボットアーキテクチャ：「サービスとしてのロボティクス」
本明細書に記載の産業用ロボットのためのシステムおよび方法は、採掘などの特定の産業プロジェクトのためのサービスパッケージ（例えば、ソフトウェアおよびボットを含む）として実施することができる。いくつかの実装形態では、本明細書に記載のアーキテクチャを使用して、「サービスとしてのロボティクス」（ＲａａＳ：Ｒｏｂｏｔｉｃｓ－ａｓ－ａ－Ｓｅｒｖｉｃｅ）パッケージを実装することができる。様々な管理および制御アーキテクチャおよびシステムは、特定のユースケースのためのソフトウェアとして配信またはアクセス可能であり得る。ボットは、ＲａａＳパッケージの一部として含まれても含まれなくてもよい。

【0145】

例えば、建設部門内では、１つのＲａａＳサービスパッケージは具体的な解体ソフトウェアパッケージであってもよい。特定の要件に基づいて、手元のサービスを達成するためにボットの分隊を配備することができる。

【0146】

本明細書に記載のシステムおよび方法を使用するＲａａＳ手法は、いくつかの利点を提供する。例えば、顧客は、ロボット操作に精通していなくてもよい。ロボットの資本コストを負担したり、ロボットの所有権に対処したりする必要はない。ユーザへのサービス提供の責任およびリスクを低減することができる。ユーザからのリアルタイム需要に応じて、ユニバーサルプラットフォームおよびペイロードスタックを再利用および使用する柔軟性があり得る。コロニーおよび分隊展開のサイズおよび構成をカスタマイズする柔軟性があり得る。ロボットコスト中心の価格設定ではなく、特定のタスクのサービス提供の市場価格を反映する価値ベースの価格設定を使用することができる。

【0147】

Ｈ．例示的な採掘ボット：例示的なモジュール式産業用ボット
図８は、モジュール式採掘ボット１１００の一例を示す。採掘ボット１１００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、上述したユニバーサルプラットフォーム５００の一例であってもよく、その同じまたは類似の特徴および／または機能を有してもよく、逆もまた同様である。ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、ボット４００および本明細書に記載の他のボットとともに使用することができる。ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、様々な交換可能なペイロードスタックと結合するように構成された均一な構造、コンピューティング、およびサポートシステムを有する単一のシステムを提供することができる。

【0148】

ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、構造フレームまたはプラットフォーム１１０６を含むことができる。構造プラットフォーム１１０６は、上述の構造プラットフォーム４４２と同様であってもよい。構造プラットフォーム１１０６は、様々な異なる機械的および電気的取り付け位置および構成を有する上部エンクロージャ１１０６Ａおよび下部支持フレーム１１０６Ｂを含むことができる。フレーム１１０６Ｂは、ユニバーサルバスなどのユニバーサルプラットフォームの様々なモジュールおよび他の構成要素を支持することができる。エンクロージャ１１０６Ａは、様々なモジュールおよび構成要素を収容することができる。

【0149】

ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、データモジュール１１０７をさらに含むことができる。データモジュール１１０７は、上述のデータプラットフォーム４３２と同様であってもよい。データモジュール１１０７は、１つまたは複数のバスおよびプロセッサならびに命令を記憶するためのメモリシステムと、他のボットおよび／またはコロニー制御システムなどの他の中央または非集中制御システムと通信するための１つまたは複数のアンテナおよび通信モジュールとを含むことができる。データモジュール１１０７の様々な構成要素は、採掘ボット１１００に接続されたすべてのモジュールを動作させるためのファームウェア内のコントローラを含むことができる。

【0150】

ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、電力モジュール１１０８をさらに含むことができる。電力モジュール１１０８は、上述の電力プラットフォーム４２４と同様であってもよい。電力モジュール１１０８は、電源（例えば、１つまたは複数のバッテリ）、配線および／または電力バス、電圧または電流コンバータモジュール、コントローラ、ならびにボット１１００の様々な他のモジュールに電力を供給するためのハードウェアのうちの１つまたは複数を含むことができる。電力モジュール１１０８はまた、電源１１１５を含むことができる。任意選択的に、電源１１１５は、モビリティプラットフォーム１１１０内などのユニバーサルプラットフォーム１１０５の他のモジュールとともに取り付けられてもよい。

【0151】

ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、熱モジュール１１０９を含むことができる。熱モジュール１１０９は、上述の熱プラットフォーム４４８と同様であってもよい。熱モジュール１１０９は、図示のようにデータモジュールとともに、または別個にもしくはプラットフォームの他の構成要素とともに配置されてもよい。熱モジュール１１０９は、冷凍または熱センサモジュールなどの熱管理モジュールまたはモジュールのセットのうちの１つまたは複数を含むことができる。任意選択的に、モジュールは加熱モジュールを含んでもよい。熱モジュール１１０９は、一般に、１つまたは複数の加熱または冷却構成要素を含むことができる採掘ボット１１００の温度を管理するように機能することができる。

【0152】

ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、モビリティプラットフォーム１１１０と接続することができる。モビリティプラットフォーム１１１０は、上述したモビリティプラットフォーム４１４と同様とすることができる。モビリティプラットフォーム１１１０は、構造プラットフォーム１１０６と結合されてもよい。モビリティプラットフォームの３つの異なる可能な構成要素が示されている。モビリティプラットフォーム１１１０は、軌道付きモジュール１１１１、車輪付きモジュール１１１２、および／または脚付きモジュール１１１３を備えることができる。ユニバーサルプラットフォーム１１０６の両側に部分を有する完成した軌道モジュール１１１１が示されている。明確にするために、車輪付きモジュール１１１２および脚付きモジュール１１３の片側のみが示されている。様々に、モビリティモジュールの各々は、産業用ボット５００にモビリティを提供するための任意の数の必要な軌道、車輪、または脚（またはこれらのシステムのいずれかのハイブリッド）を備えることができる。モビリティプラットフォーム１１１０は、モビリティモジュール１１１１～１１１３のいずれかが、採掘ボット１１００にモビリティを提供する構造プラットフォーム１１０６と結合されることを可能にすることができる。したがって、構造プラットフォーム１１０６は、モビリティモジュールを設置するための必要な共通の機械的および電気的接続点を含むことができる。

【0153】

ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、ロボットソフトウェアプラットフォームを備えてもよい。ロボットソフトウェアプラットフォームは、上述のボット２１０のソフトウェアプラットフォームと同様であってもよい。ロボットソフトウェアプラットフォームは、本明細書で説明するように、ユニバーサルおよびペイロード制御アルゴリズムなどを使用してユニバーサルおよびペイロードスタックを動作させるように構成されたファームウェアを有するコントローラ層を備えることができる。

【0154】

ボットの特定の実施形態では、ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、異なるサイズ（例えば、大、中、または小サイズ）で提供され得る。利用されるサイズは、特定のボットの用途に依存し得る。ペイロードスタック１１２０およびモビリティプラットフォーム１１１０はまた、異なるサイズであってもよく、ユニバーサルプラットフォーム１１０５の対応するサイズのそれぞれについて交換可能であってもよい。組み立てられたときの全体的なボットのサイズおよびサイズの範囲の例は、長さ約１フィート～約１５フィート、幅約１フィート～約１０フィート、および高さ約２フィート～約１０フィートを含む。いくつかの実施形態では、ボットは、長さ約５～７フィート、および／または幅３～５フィート、および／または高さ２～４フィートであってもよい。

【0155】

採掘ボット１１００は、ペイロードスタック１１２０を含むことができる。ペイロードスタック１１２０は、特定の産業タスクを実行するためのペイロードツールのうちの１つまたはセットを含むことができる。ペイロードツールは、特定の採掘タスク（例えば、掘削、スイープなど）などの産業目標を達成するために使用することができる。ペイロードスタック１１２０は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５の様々な領域に統合されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ペイロードスタックの構成要素は、その前部後部頂部、底部、または側部で構造プラットフォーム１１０６と結合されてもよい。任意選択的に、ペイロードスタック１１２０の構成要素のうちの１つまたは複数は、モビリティプラットフォーム１１１０またはそのモジュールのいずれかと結合されてもよい。特定の例に示すように、ペイロードスタック１１２０は、掘削ツール（例えば、ロボットチゼル、ロボットソー、ロボットドリルなど）を含む掘削モジュール１１２１、関節運動可能なジョイントおよび接続リンク機構を含むロボットアームモジュール１１２２、ブレードおよびリフト機構を含むドーザモジュール１１２３、回転可能であり得る容器を含むミキサモジュール１１２４（例えば、セメント質混合物の場合）、および／または流体搬送容器を含む流体コンテナモジュール１１２５を含むことができる。

【0156】

ペイロードスタック１１２０は、特定の採掘ボット１１００によって実行される特定の産業タスクに従って選択することができる。図９Ａ～図１７Ｂに示され、図９Ａ～図１７Ｂを参照して説明される採掘ボットの以下の例は、各々、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含み、複数の異なるペイロードスタックタイプから選択された異なるペイロードスタック１１２０を搬送することができる。さらに、採掘ボットはまた、選択されたモビリティプラットフォーム１１１０および／または複数のモビリティプラットフォームタイプおよび複数のモジュールタイプからそれぞれ選択された上記のモジュールのうちの他のモジュールにおいて変化してもよい。

【0157】

図９Ａは、掘削ボット１２００の一実施形態を示す。掘削ボット１２００は、上述の掘削ボット５０２と同じまたは類似の特徴および／または機能を有してもよく、逆もまた同様である。掘削ボット１２００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含む。図示のように、ユニバーサルプラットフォーム１１０５は、モビリティプラットフォーム１１１０に取り付けられている。モビリティプラットフォーム１１１０は、２軌道システムとして示される軌道付きモジュール１１１１として実装される。掘削ボット１２００は、掘削ペイロードスタック１２２０を含むことができる。掘削ペイロードスタック１２２０は、掘削ツール１２２１を含むことができ、掘削ツール１２２１は、ロボット岩石除去ツールを含むことができる。ロボット岩石除去ツールは、（例えば、岩石面から）機械的に岩石を破壊するためのドリルもしくはチゼルまたは同様のツールであってもよい。掘削ツール１２２１は、電気式、空気圧式、または他の方法で動力供給されてもよい。掘削ツール１２２１は、ドリルまたはチゼルの先端部に往復動作を提供することができる。

【0158】

掘削ペイロードスタック１２２０は、ロボットアーム１２２２をさらに含むことができる。掘削ツール１２２１は、ロボットアーム１２２２に取り付けられてもよい。ロボットアーム１２２２は、複数の関節運動可能なジョイントおよびリンク機構を備えることができる。ロボットアーム１２２２のジョイントは、サーボ作動回転または並進ジョイントを含むことができる。ロボットアーム１２２２は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５に取り付けられてもよい。

【0159】

掘削ペイロードスタック１２２０は、センサ１２２３をさらに含むことができる。センサ１２２３は、光学、赤外線、レーザ、または任意の他のタイプのセンサであってもよい。センサ１２２３は、岩石面または他の環境的特徴をマッピングするために使用することができる。センサ１２２３は、掘削ツール１２２１を使用して岩石面の掘削物の除去を容易にするための機械学習アルゴリズムとともに使用することができる。

【0160】

掘削ペイロードスタック１２２０を含むボットの特定の実施形態では、単一のロボットアーム１２２２および掘削ツール１２２１のみが含まれる。掘削ボット１２０１の別の実施形態が図９Ｂに示されており、掘削ペイロードスタック１２２０は切削ツール１２２５をさらに含むことができる。切削ツール１２２５は、岩石面を切削し、その岩石を破壊するための往復運動または回転するブレードを含むことができる。切削ツール１２２５は、電気モータまたは他のタイプのアクチュエータによって動力供給されてもよい。切削ツール１２２５は、ロボットアーム１２２６に取り付けられている。ロボットアーム１２２６は、切削ツール１２２５の位置を関節運動させるための複数のジョイントおよびリンク機構を含むことができる。掘削ペイロードスタック１２２０は、岩石もしくはコンクリートまたは任意の他の建材を事前調整し、岩石、コンクリートまたは任意の他の建材を破壊することを含む、ボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0161】

掘削ペイロードスタック１２２０はまた、第２のセンサ１２２７を含んでもよい。第２のセンサ１２２７は、第２のロボットアーム１２２６に取り付けられてもよい。第１のセンサ１２２３と同様に、第２のセンサ１２２７は、岩石面をマッピングし、切削ツール１２２５を制御するために使用されてもよい。任意選択的に、センサ１２２３／１２２７は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５の別の部分に直接取り付けられてもよい。

【0162】

図１０Ａ～図１０Ｃは、スイーパボット１３００およびその構成要素の一例を示す。スイーパボット１３００は、上述のスイーパ／運搬ボット５１４と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。スイーパボット１３００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。スイーパボット１３００は、モビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。モビリティプラットフォーム１３１０は、軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。軌道モジュール１１１１は、回転する車輪またはプーリに沿って延在して取り囲み、ボット１３００を前後に推進することができる。スイーパボット１３００は、スイーパペイロードスタック１３２０を含むことができる。スイーパペイロードスタック１３２０は、掘削された岩石などのばらばらの材料を収集することができる。岩石は、掘削ボット１２００によって岩石面から掘削された材料であり得る。

【0163】

スイーパペイロードスタック１３２０は、第１のスイーパ１３２１を含むことができる。第１のスイーパ１３２１は、スクレーパまたは傾斜部１３２１ａに取り付けられてもよい。傾斜部１３２１ａは、略平面状の部材であってもよい。傾斜部１３２１ａは、ある角度で下向きに配向され、地面と接触することができる。スイーパ１３２１は、複数の外向きのブラシ部材を含むことができる。スイーパ１３２１は、材料を傾斜部１３２１ａ上にスイープするように回転することができる。スイーパ１３２１は、反時計回り方向に回転してもよい。スイーパペイロードスタック１３２０は、第２のスイーパ１３２２を含むことができる。第２のスイーパ１３２２は、第１のスイーパ１３２１の反対側で傾斜部１３２１ａに取り付けられてもよい。第２のスイーパ１３２２は、時計回り方向に回転して、第１のスイーパ１３２１と第２のスイーパ１３２２との間で材料を概ねスイープしてもよい。

【0164】

スイーパペイロードスタック１３２０は、コンベヤ１３２３を含むことができる。コンベヤ１３２３は、概して第１および第２のスイーパ１３２１、１３２２の間に配置されてもよい。コンベヤ１３２３は、傾斜部１３２１ａからスイープされた岩石材料を集め、それをレセプタクルの内側に堆積させるために、１つまたは複数のローラに取り付けられたベルトを含んでもよい。レセプタクルは、スイーパボット１３００の上または中に配置されてもよい。スイーパペイロードスタック１３２０は、掘削目的のために掘削ボット１２００とともに使用することができる。スイーパペイロードスタック１３２０は、掘削された岩石、コンクリートまたは任意の他の建材を収集し、掘削された岩石、コンクリートまたは任意の他の建材を輸送することを含む、工場固有の産業タスクに使用することができる。

【0165】

図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、スイーパペイロードスタック１３２０は、破砕機１３２４をさらに含むことができる。あるいは、破砕機１３２４は、スイーパボット１３００とは別個の採掘ボットに取り付けられてもよい（例えば、専用の破砕ボット）。集められた岩石材料はコンベヤ１３２３によって破砕機１３２４に搬入されてもよい。岩石材料は、破砕機１３２４のチップ同伴ドラムへの入口１３２７内に受け入れられてもよい。チップ同伴ドラムは、出口１３２８を含むことができる。出口１３２８は、材料バッグ１３２９と接続することができる。破砕機１３２４は、内部ロータ１３２５を含むことができる。ロータ１３２５は、回転可能に取り付けられ、モータ１３２６によって動力供給されてもよい。ロータ１３２５は、破砕機１３２４の内容物を破砕するための１つまたは複数の粉砕または破砕要素を含むことができる。破砕機１３２４は、ロータ１３２５の回転によって岩石片をより小さな断片に粉砕することができる。破砕機１３２４の破砕物は、材料回収バッグ１３２９に吹き込まれてもよい。破砕ペイロードスタックは、掘削された岩石を濾過／濃縮することを含む、工場固有の産業タスクに使用することができる。

【0166】

図１１Ａは、浮選ボット１４００を示す。浮選ボット１４００は、上述の選別ボット５１０と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。．浮選ボット１４００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５およびモビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。浮選ボット１４００は、軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。浮選ボット１４００は、浮選ペイロードスタック１４２０をさらに含むことができる。浮選ペイロードスタック１４２０は、浮選ユニット１４２１を含むことができる。浮選ユニット１４２１は、砕石材料を標的材料と望ましくない材料とに分離するために使用することができる。破砕された岩石材料は、浮選ペイロードスタック１４２０内に受け入れられてもよい。次いで、破砕された岩石材料は、ホースを介して浮選ユニット１４２１を通って圧送されてもよい。浮選ユニット１４２１は、望ましい材料と望ましくない材料とを分離することができる。望ましい材料は、第１の管またはホースに沿って送られてもよい。望ましくない材料は、別の管またはホースに沿って送られてもよい。浮選ペイロードスタック１４２０は、鉱山内の別の場所または領域などに廃棄物または望ましくない物質を送ることができる。浮選ペイロードスタック１４２０は、掘削された岩石の濾過／濃縮を含むボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0167】

図１１Ｂは、吸引ボット１５００の一例を示す。吸引ボット１５００は、上述の掘削および吸引ボット５９１と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。吸引ボット１５００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。吸引ボット１５００は、モビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。モビリティプラットフォームは、軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。吸引ボット１５００は、吸引ペイロードスタック１５２０をさらに含むことができる。吸引ペイロードスタック１５２０は、吸引部材１５２１を含むことができる。吸引部材１５２１は、ロボットアーム１５２２に取り付けられてもよい。ロボットアーム１５２２は、吸引部材１５２１の位置を関節運動および操作するための複数のジョイントおよびリンク機構を備えることができる。任意選択的に、第２の吸引部材および／またはロボットアーム１５２３が含まれてもよい。吸引ペイロードスタック１５２０は、材料（例えば、コンクリートスラブ）を輸送および／または持ち上げるために使用することができる。吸引ボット１５００は、例えば、ツールまたは材料をその中に固定するための位置に持ち上げることができる。例えば、それらは補強材料を上昇させることができ、その後、修理分隊内の他のタイプのボットによって適所に固定することができる。解体分隊の一部として、吸引ボット１５００は、作動領域の内側にあることが望ましくない材料を掃き出して運び去ることができる。吸引ペイロードスタック１５２０は、岩石、コンクリート、または任意の他の建材を吸引または支持することを含む、ボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0168】

図１２Ａは、スイーパボット１６００の別の例を示す。スイーパボット１６００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。スイーパボット１６００は、モビリティプラットフォーム１１１０および／または軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。スイーパボット１６００は、スイーパペイロードスタック１６２０を含むことができる。スイーパペイロードスタック１６２０はスイーパペイロードスタック１３２０と同一であってもよく、以下の特徴を有する：第１のスイーパ部材１６２１、第２のスイーパ部材１６２２、第１および第２のスイーパ部材１６２１、１６２２が取り付けられるスクレーパ１６２６、および／または第１および第２のスイーパ部材１６２１、１６２２の間でスクレーパ１６２６と結合されたコンベヤ１６２３。スイーパペイロードスタック１６２０は、第１のアーム１６２４をさらに含んでもよい。第１のアーム１６２４は、複数のリンク機構およびジョイントを有してもよい。第１のアーム１６２４は、スクレーパ１６２６に取り付けられてもよい。第１のアーム１６２４は、一般に、材料を回収し、それらを第１のスイーパ１６２１に押し込むように関節運動可能であってもよい。第１のアーム１６２４の遠位端は、スイーパ１６２１から外向きに延び、材料を集め、スイーパ１６２１の剛毛の中に押し込むことができる。これは、コンベヤ１６２３への材料のより迅速かつより効率的な回収を容易にすることができる。同様に、第２の側は、第２のスイーパ１６２２に対して第１のロボットアームと同様に動作する第２のロボットアーム１６２５を含んでもよい。

【0169】

図１２Ｂは、ショットクリートボット１７００の一例を示す。ショットクリートボット１７００は、上述のショットクリートボット５８２と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。ショットクリートは、吹き付けコンクリート化合物または他の吹き付け硬化化合物を含んでもよい。ショットクリートボット１７００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。ショットクリートボット１７００は、モビリティプラットフォーム１１１０および／または軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。ショットクリートボット１７００は、ショットクリートペイロードスタック１７２０を含むことができる。ショットクリートペイロードスタックは、ショットクリート化合物を吹き付けるためのノズル１７２１を含むことができる。ノズル１７２１は、複数のジョイントおよびリンク機構を含むロボットアーム１７２２によって制御可能であってもよい。ショットクリートペイロードスタック１７２０は、供給ホース１７２３をさらに含むことができる。供給ホース１７２３は、供給ホース１７２３を介してショットクリートボット１７００または別のボットもしくは他の供給源のいずれかでショットクリート化合物のリザーバと結合することができる。ショットクリートペイロードスタック１７２０は、一般に、セメント質材料を鉱山セクション（例えば、パネルまたはトンネル）に適用するなどの建設に使用することができる。ショットクリートペイロードスタック１７２０は、トンネル形成／修復分隊または他のタイプの分隊の一部を形成することができる。ショットクリートペイロードスタック１７２０は、セメント質材料を岩石、コンクリートまたは任意の他の建材を支持するために適用すること、鉄筋を補強すること、および不動態化コーティングを適用することを含む、ボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0170】

図１２Ｃは、ボルト締めボット１８００の一例を示す。ボルト締めボット１８００は、上述したボルト締めボット５８８と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。ボルト締めボット１８００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。ボルト締めボット１８００は、モビリティプラットフォーム１１１０および／または軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。ボルト締めボット１８００は、ボルトペイロードスタック１８２０を含むことができる。ボルトペイロードスタック１８２０は、ボルトインサータ１８２１を含むことができる。ボルトインサータ１８２１は、ボルト、ねじ、釘、アンカーなどの機械的締結具のマガジンを備えることができる。機械的ファスナは、マガジンによってアクチュエータに供給されてもよい。アクチュエータは、締結具を基板に挿入するために締結具に力を加えることができる。ボルトインサータ１８２１は、ロボットアームを介して関節運動可能であってもよく、１つ以上のジョイントおよびリンク機構を備えてもよい。ボルト締めボット１８００は、トンネルまたは修理ロボット分隊または他のタイプの分隊の一部を形成することができる。ボルトペイロードスタック１８２０は、一般に、鉱山セクション（例えば、パネルまたはトンネル）をボルト締めする補強を挿入するために使用することができる。ボルト締めペイロードスタック１８２０は、岩石、コンクリートまたは任意の他の建材を支持する補強ボルト締めを含む、ボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0171】

図１２Ｄは、溶接ボット１９００の一例を示す。溶接ボット１９００は、上述した溶接ボット５８４と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。溶接ボット１９００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。溶接ボット１９００は、モビリティプラットフォーム１１１０および／または軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。溶接ボット１９００は、溶接ペイロードスタック１９２０を含むことができる。溶接ペイロードスタック１９２０は、溶接ヘッド１９２１を含むことができる。溶接ヘッド１９２１は、電源によって電力供給され、１つまたは複数のワイヤでそれに接続された１つまたは複数の溶接部材を備えることができる。溶接ヘッド１９２１は、ロボットアーム１９２２によって関節運動可能であってもよい。ロボットアーム１９２２は、溶接ヘッド１９２１の位置を操作するための１つまたは複数のジョイントおよびリンク機構を備えることができる。溶接ペイロードスタック１９２０は、金属材料に接続するための溶接ユニットとして機能することができる。溶接ボット１９００は、トンネル形成、修理、または同様のタイプのロボット分隊の一部を形成することができる。溶接ペイロードスタック１９２０は、鉄筋またはトンネル支持材料の溶接または修理および補強を含むボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0172】

図１３Ａ～図１３Ｃは、それぞれ、掘削ボット２０００、２００１、２００２の３つの異なる実施形態を示す。掘削ボット２０００、２００１、２００２は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５およびモビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。掘削ボット２０００、２００１、２００２は、掘削ペイロードスタック２０２０を含むことができる。掘削ペイロードスタック２０２０は、上述のような掘削ツールを含むことができる。図１３Ａに示すように、掘削ボット２０００は、軌道付きモジュール１１１１を含むモビリティプラットフォーム１１１０を有することができる。図１３Ｂに示すように、掘削ボット２００１は、車輪付きモジュール１１１２を含むモビリティプラットフォーム２０１０ｂを有することができる。図示の例では、車輪付きモジュール１１１２の各側は、３つの車輪を含む。図１３Ｃに示すように、掘削ボット２００２は、脚付きモジュール１１１３を含むモビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。脚付きモジュール１１１３の各側は、掘削ボット２００２にモビリティを提供するために関節接合され得る３つの脚を含む。モビリティプラットフォーム１１１０の異なるモビリティモジュールの各々は、同じユニバーサルプラットフォーム１１０５および掘削ペイロードスタック２０２０と交換可能であってもよい。

【0173】

図１４Ａは、ドーザボット２１００の一例を示す。ドーザボット２１００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。ドーザボット２１００は、モビリティプラットフォーム１１１０および／または軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。ドーザボット２１００は、ドーザペイロードスタック２１２０を含むことができる。ドーザペイロードスタック２１２０は、ブレードおよび／またはリフトモジュール２１２１を含むことができる。ドーザペイロードスタック２１２０は、一般に、砕石などのばらばらの材料を移動させるために使用することができる。ドーザペイロードスタック２１２０は、トンネル形成、解体、修理、および清掃分隊などの様々なロボット分隊で使用することができる。

【0174】

図１４Ｂは、ポンプボット２２００の一実施形態を示す。ポンプボット２２００は、上述のポンプボット５３６と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。ポンプボット２２００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。ポンプボット２２００は、車輪付きモジュール１１１２を有するモビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。ポンプボット２２００は、流体ペイロードスタック２２２０を含むことができる。流体ペイロードスタック２２２０は、吸引ノズル２２２１を含むことができる。流体ペイロードスタック２２２０は、ロボットアーム２２２２を含むことができる。吸引ノズル２２２１は、ロボットアーム２２２２に取り付けられてもよい。流体ペイロードスタック２２２０は、１つまたは複数のリザーバ２２２３を含むことができる。リザーバ２２２３は、吸引ノズル２２２１に取り付けられたホースと結合することができ、吸引ノズル２２２１を使用して流体を流体リザーバ２２２３に吸い上げることができる。代替的または追加的に、吸引ノズル２２２１はスプレーノズルであってもよい。流体ペイロードスタック２２２０は、トンネル形成、解体、修理、および清掃分隊などの様々なロボット分隊で使用することができる。流体ペイロードスタック２２２０は、鉱山セクション（例えば、ストープまたはトンネル）から水を吸引するために使用することができる。別の実施形態では、ポンプボット２２００は、サンドブラスタおよび吹き付けボット（図示せず）として構成されてもよい。サンドブラスタ＆吹き付けボットは、掘削、洗浄、または他の採掘関連作業を支援するために物質を吹き付けるように構成されたノズルを含むことができる。流体ペイロードスタック２２２０は、水の吸引または汲み上げ、洗浄、および不動態化コーティングの適用を含むボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0175】

図１４Ｃは、３Ｄ建設ボット２３００を示す。３Ｄ建設ボット２３００は、上述したビルドボット５７０と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。３Ｄ建設ボット２３００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。３Ｄ建設ボット２３００は、モビリティプラットフォーム１１１０および／または軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。３Ｄ建設ボット２３００は、３Ｄ建設ペイロードスタック２３２０を含むことができる。３Ｄ建設ペイロードスタック２３２０は、ノズル２３２１を含むことができる。ノズル２３２１は、ロボットアーム２３２２に取り付けられてもよい。ロボットアーム２３２２は、ノズル２３２を移動させるための１つまたは複数のジョイントおよびリンク機構を備えることができる。ホースが、ロボットアーム２３２２に沿って延び、ノズル２３２１と結合することができる。ホースは、３Ｄ化合物リザーバ２３２３と結合されてもよい。リザーバ２３２３は、３Ｄ建築化合物をノズル２３２１に圧送するためのポンプと結合されてもよい。３Ｄ建築化合物は、新しい材料の建築、隙間の充填、接着剤の塗布、および同様の活動に使用されるセメント、ポリマー、または他の種類の化合物であってもよい。３Ｄ建設ボット２３００は、トンネル形成および修復分隊などの様々なロボット分隊で使用することができる。３Ｄ建設ペイロードスタック２３２０は、セメント質材料または補強材を岩石、コンクリートまたは任意の他の建材を支持するために適用することを含む、ボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0176】

図１４Ｄは、マニピュレータボット２４００の一例を示す。マニピュレータボット２４００は、上述したマニピュレータボット５８６と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。マニピュレータボット２４００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。マニピュレータボット２４００は、モビリティプラットフォーム１１１０および／または軌道付きモジュール１１１１を含むことができる。マニピュレータボット２４００は、修復ペイロードスタック２４２０を含むことができる。修復ペイロードスタック２４２０は、ロボットマニピュレータ２４２１を含むことができる。ロボットマニピュレータ２４２１は、他の物体を把持および操作するためのクランプ機構などの１つまたは複数の関節運動可能な部材を含むことができる。ロボットマニピュレータ２４２１は、ロボットアーム２４２３と結合されてもよい。ロボットアーム２４２３は、ロボットマニピュレータ２４２１を移動させるための複数のジョイントおよびリンク機構を含むことができる。任意選択的に、修復ペイロードスタック２４２０は、第２のロボットマニピュレータ２４２２およびロボットアーム２４２４を含んでもよい。マニピュレータボット２４００は、トンネル形成、解体、修理、および清掃などの様々なロボット分隊で使用することができる。修理ペイロードスタック２４２０は、洗浄、修理、鉄筋の補強、および腐食の除去を含むボット固有の産業タスクに使用することができる。

【0177】

図１５Ａ～図１５Ｃは、それぞれ、探査ボット２５００、２５０１、２５０２の例示的な実施形態を示す。探査ボット２５００、２５０１、２５０２は、上述した探査ボット５６６と同じまたは類似の特徴および／または機能を有することができ、その逆も可能である。探査ボット２５００、２５０１、２５０２は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５およびモビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。探査ボット２５００、２５０１、２５０２は、探査ペイロードスタック２５２０を含むことができる。探査ペイロードスタック２５２０は、探査モジュール２５２１を含むことができる。探査モジュール２５２１は、探査タスクを実行するためのレーザ、赤外線、ＧＰＳなどの１つまたは複数のセンサを含むことができる。探査ペイロードスタック２５２０は、ロボットアーム２５２２をさらに含むことができる。ロボットアーム２５２２は、エンドエフェクタ２５２３を含むことができる。エンドエフェクタ２５２３は位置決めシステムを含むことができ、エンドエフェクタ２５２３の端部が他の物体および環境の測定を行うために、探査ボット２５００のこれらの探査タスクと併せて使用され得る。図１５Ａは、軌道付きモジュール１１１１を含むモビリティプラットフォーム１１１０を有する探査ボット２５００を示す。図１５Ｂは、車輪付きモジュール１１１２を含むモビリティプラットフォーム１１１０を有する探査ボット２５０１を示す。図１５Ｃは、脚付きモジュール１１１３を有するモビリティプラットフォーム１１１０を有する探査ボット２５０２を示す。

【0178】

図１６Ａは、月面タンカーボット２６００の一例を示す。月面タンカーボット２６００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。月面タンカーボット２６００は、モビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。モビリティプラットフォーム１１１０は、そこから延び、月面環境で使用するように構成された複数のフランジを有する１対の軌道を含む月面軌道付きモジュール１１１４を含むことができる。月面タンカーボット２６００は、流体ペイロードスタック２２２０と同様の流体ペイロードスタック２６２０を含むことができる。

【0179】

図１６Ｂは、月面ブルドーザ２７００の一例を示す。月面ブルドーザ２７００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。月面ブルドーザ２７００は、モビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。モビリティプラットフォーム１１１０は、各側に１つまたは複数の車輪を有する月面車輪付きモジュール１１１５を含むことができる。車輪は、中心輻から外側に延びるフランジを含むことができる。車輪は、月の表面で使用するように設計されてもよい。月面ブルドーザ２７００は、ドーザペイロードスタック２１２０と同様のドーザペイロードスタック２７２０を含むことができる。

【0180】

図１６Ｃは、月面掘削ボット２８００の一例を示す。月面掘削ボット２８００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。月面掘削ボット２８００は、モビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。モビリティプラットフォーム１１１０は、月面車輪付きモジュール１１１５を含むことができる。月面掘削ボット２８００は、上述の掘削ペイロードスタック１２２０と同様の掘削ペイロードスタック２８２０を含むことができる。

【0181】

図１７Ａは、微小重力サービスボット２９００を示す。微小重力サービスボット２９００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。微小重力サービスボット２９００は、モビリティプラットフォーム２１１１０を含むことができる。モビリティプラットフォーム１１１０は、前側、後側、左側、右側、上側および／または下側に複数のブースタを有するブースタモジュール１１１６を含むことができる。ブースタモジュール１１１６は、月または小惑星などの微小重力環境において推進およびナビゲーションを提供するように構成することができる。微小重力サービスボット２９００は、修復ペイロードスタック２９２０を含むことができる。修復ペイロードスタック２９２０は、修復ペイロードスタック２４２０と同様に、対応するロボットアームに結合された１つまたは複数のロボットグリッパを含むことができる。

【0182】

図１７Ｂは、運搬ボット３０００の一例を示す。運搬ボット３０００は、ユニバーサルプラットフォーム１１０５を含むことができる。運搬ボット３０００は、ブースタモジュール１１１６を有するモビリティプラットフォーム１１１０を含むことができる。運搬ボット３０００は、太陽光ペイロードスタック３０２０を含むことができる。太陽光ペイロードスタック３０２０は、１つまたは複数の太陽電池アレイを介して太陽光エネルギーを収集するように構成される。

【0183】

上記の詳細な説明は、様々な例に適用される開発の新規な特徴を示し、説明し、指摘してきたが、図示されたシステムまたはプロセスの形態および詳細の様々な省略、置換、および変更は、開発の精神から逸脱することなく当業者によって行われ得ることが理解されよう。認識されるように、本開発は、いくつかの特徴が他の特徴とは別個に使用または実施され得るので、本明細書に記載された特徴および利益のすべてを提供しない形態で具体化され得る。本発明の範囲は、上記の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内にあるすべての変更は、それらの範囲内に包含されるべきである。したがって、システム、装置、および方法は、多くの方法で実施することができる。

【0184】

一実施例に含まれる部品は他の実施例と交換可能であることも当業者には理解されよう。図示された例からの１つまたは複数の部品は、任意の組合せで他の図示された例とともに含まれてもよい。例えば、本明細書に記載され、および／または図面に示されている様々な構成要素のいずれかは、他の例と組み合わされ、置き換えられ、または除外されてもよい。見出しの使用は、単に読みやすくするためのものであり、決して本開示の範囲を限定することを意味するものではない。１つの見出しセクションからの任意の特徴または例を、他の見出しセクションの任意の他の特徴または例に適用することができる。

【0185】

フローチャートシーケンスは例示的なものにすぎない。当業者は、本明細書に記載されたフローチャートに具体化されたステップ、決定、およびプロセスが、本明細書に記載された順序以外の順序で実行されてもよいことを理解するであろう。したがって、特定のフローチャートおよび説明は、関連するプロセスが記載された特定の順序で実行されることに限定することを意図するものではない。

【0186】

本明細書における実質的に任意の複数形および／または単数形の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に適切であるように、複数形から単数形へ、および／または単数形から複数形へと変換することができる。様々な単数／複数の置換は、明確にするために本明細書に明示的に記載され得る。

【0187】

一般に、本明細書で使用される用語は、一般に、（例えば、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「含むがこれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、「有する」という用語は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、「含むがこれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）「オープン」な用語として意図されることが当業者によって理解されよう。本明細書で使用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」または「によって特徴付けられる（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ）」と同義であり、包括的またはオープンエンドであり、追加の列挙されていない要素または方法ステップを排除しない。

【0188】

特定の数の導入された請求項の記載が意図される場合、そのような意図は請求項に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが当業者によってさらに理解されるであろう。例えば、理解を助けるために、以下の添付の特許請求の範囲は、特許請求の範囲の記載を導入するための導入句「少なくとも１つ」および「１つまたは複数」の使用を含むことができる。しかしながら、そのような語句の使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項列挙の導入が、そのような導入された請求項列挙を含む任意の特定の請求項を、同じ請求項が導入句「１つまたは複数」または「少なくとも１つ」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞（例えば、「１つの（ａ）」および／または「１つの（ａｎ）」は、典型的には、「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」または「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を意味すると解釈されるべきである）を含む場合であっても、１つのそのような列挙のみを含む例に限定することを意味すると解釈されるべきではない。特許請求の範囲の記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても同じことが当てはまる。さらに、たとえ特定の数の導入された請求項記載が明示的に記載されているとしても、当業者は、そのような記載が典型的には少なくとも記載された数（例えば、他の修飾語を含まない「２つの列挙」の裸の列挙は、典型的には、少なくとも２つの列挙、または２つ以上の列挙を意味する）を意味すると解釈されるべきであることを認識するであろう。

【0189】

さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した記法が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者がその記法を理解するであろう意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢとを一緒に、ＡとＣとを一緒に、ＢとＣとを一緒に、および／またはＡとＢとＣとを一緒に有するシステムなどを含むが、これらに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した記法が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者が記法を理解するであろう意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢとを一緒に、ＡとＣとを一緒に、ＢとＣとを一緒に、および／またはＡとＢとＣとを一緒に有するシステムなどを含むが、これらに限定されない）。２つ以上の代替的な用語を提示する実質的に任意の選言的な単語および／または句は、明細書、特許請求の範囲、または図面のいずれかにかかわらず、用語の１つ、用語のいずれか、または両方の用語を含む可能性を考慮すると理解されるべきであることが当業者によってさらに理解されるであろう。例えば、「ＡまたはＢ」という句は、「Ａ」または「Ｂ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解される。

【0190】

本明細書および特許請求の範囲で使用される量を表すすべての数字は、特に明記しない限り、すべての場合において「約」という用語によって修飾されると理解されるべきである。したがって、反対のことが示されない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。少なくとも、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは、有効数字の数および通常の丸め手法に照らして解釈されるべきである。例えば、約（ａｂｏｕｔ）、約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）、実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）などの用語は、様々な例において、±１％、±５％、±１０％、または±２０％の百分率相対偏差を表すことができる。

【0191】

本明細書で引用されるすべての参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる刊行物および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と矛盾する限り、本明細書は、そのような矛盾する材料に取って代わる、および／または優先することを意図している。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17A】

【図17B】

【手続補正書】

【提出日】2021-08-17

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業用ボットを動作させるためのシステムであって、
１つまたは複数のコロニーを含み、
各コロニーが、
１つまたは複数の分隊であって、各分隊が複数のボットを含み、各ボットは自律的に動作するように構成され、各ボットはペイロードスタックに結合されたユニバーサルプラットフォームを含み、前記ペイロードスタックは、前記ユニバーサルプラットフォームが結合され得る複数の交換可能なペイロードスタックのうちの１つであり、各ボットは、前記ペイロードスタックを使用してペイロード固有の産業タスクを実行するように構成され、前記ユニバーサルプラットフォームは、各ボットを移動させるように構成されたモビリティシステムをさらに含み、前記モビリティシステムは、前記ユニバーサルプラットフォームが結合可能である複数の交換可能なモビリティシステムのうちの１つであり、前記複数のモビリティシステムは、軌道付きシステムおよび車輪付きシステムを含む、１つまたは複数の分隊と、
前記１つまたは複数の分隊と遠隔通信するように構成されたコロニー制御センタと、
を備える、システム。

【請求項2】

前記複数のボットが、コロニー通信ネットワークを介して互いにおよび前記コロニー制御センタと通信するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

２つ以上の前記分隊が、コロニー通信ネットワークを介して互いに通信するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記モビリティシステムが、脚付きシステムをさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記ユニバーサルプラットフォームが、ロボット制御アルゴリズムによって動作するように構成された制御システムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ロボット制御アルゴリズムが、人工知能または機械学習パッケージを含む、請求項６に記載のシステム。

【請求項7】

前記ユニバーサルプラットフォームがデータ処理システムを含み、各データパケットが、各ボットに関連する識別情報を含むデータパケットヘッダを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記識別情報が、コロニー識別子、小隊識別子、分隊識別子、ボット識別子、ボット地点識別子、ボット位置識別子、健康データ、パフォーマンスデータ、動作データ、ハウスキーピングデータおよび／またはセンサデータのうちの１つまたは複数を含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項9】

前記ユニバーサルプラットフォームがハードウェアプラットフォームスタックおよびソフトウェアプラットフォームスタックを含み、前記ユニバーサルプラットフォームが、前記ハードウェアプラットフォームスタックおよび前記ソフトウェアプラットフォームスタックを使用することにより、前記ペイロードスタックを自律的に動作させて前記ペイロード固有の産業タスクを実行し、他のボットおよび／または前記コロニー制御センタと通信するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記コロニー制御センタが、
コロニー通信ネットワークを介して、前記１つまたは複数のコロニーから動作データを受信し、前記１つまたは複数のコロニーに更新データを送信するように構成された通信システムと、
前記複数のボットを監視およびサポートし、システムを初期化し、例外管理を実行し、前記動作データを分析し、前記動作データの分析に基づいて前記更新データを生成するように構成されたコマンドおよび制御システムと、
ユーザが前記１つまたは複数のコロニーを監視および制御することを可能にするように構成されたユーザインターフェースと、
を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記１つまたは複数のコロニーのそれぞれの前記コロニー制御センタを介して前記１つまたは複数のコロニーと通信するように構成された遠隔制御センタをさらに備え、
前記遠隔制御センタが、
遠隔通信ネットワークを介して、前記１つまたは複数のコロニーからコロニーデータを受信し、前記それぞれのコロニー制御センタにコロニー更新データを送信するように構成された通信システムと、
前記コロニーデータを分析し、前記コロニーデータの分析に基づいて前記コロニー更新データを生成するように構成されたコマンドおよび制御システムと、
ユーザが前記１つまたは複数のコロニー制御センタを監視および制御することを可能にするように構成されたユーザインターフェースと、
を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記遠隔制御センタが、前記それぞれのコロニー制御センタに前記コロニー更新データを送信する前に、前記コロニー更新データを使用して前記１つまたは複数のコロニーの動作をシミュレートするように構成されたシミュレーションシステムを含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記コロニー更新データが、１つまたは複数のボットに対する更新されたロボット制御アルゴリズムを含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

前記コロニー更新データが機械学習に基づく、請求項１１に記載のシステム。

【請求項15】

自律型産業用ボットを動作させるためのシステムであって、
制御センタと、
第１の産業タスクを自律的に実行するように構成された複数の第１の産業用ボットと、
前記第１の産業タスクとは異なる第２の産業タスクを自律的に実行するように構成された複数の第２の産業用ボットと、
を備え、
前記複数の第１の産業用ボットのうちの１つまたは複数および前記複数の第２の産業用ボットのうちの１つまたは複数が、互いにおよび前記制御センタと自律的に通信するように構成され、前記複数の第１の産業用ボットのうちの１つまたは複数および前記複数の第２の産業用ボットのうちの１つまたは複数が、前記第１の産業タスクおよび前記第２の産業タスクの実行から生じる協働的な産業目標を達成するために自律的に協働するように構成され、
前記複数の第１の産業用ボットの各第１の産業用ボットが、岩石を掘削するように構成された掘削ペイロードスタックに結合されたユニバーサルプラットフォームを含み、前記複数の第２の産業用ボットの各第２の産業用ボットが、掘削された岩石を収集するように構成されたスイーパペイロードスタックに結合された前記ユニバーサルプラットフォームを含み、
前記協働的な産業目標が協働的な採掘目標を含む、システム。

【請求項16】

自律型産業用ボットを使用する方法であって、
第１の産業用ボットと第２の産業用ボットとの間に自律通信を確立する工程と、
前記自律通信に応答して前記第１の産業用ボットと自律的に第１の産業タスクを実行する工程と、
前記自律通信に応答して前記第２の産業用ボットと自律的に第２の産業タスクを実行する工程であって、前記第２の産業タスクが前記第１の産業タスクとは異なり、前記第１および第２の産業タスクを実行することの結果として協働的な産業目標を達成する、実行する工程と、
前記第１または第２の産業用ボットを使用して前記協働的な産業目標に関連する第１のデータを制御センタと自律的に通信する工程と、
を含み、
前記第１の産業用ボットが掘削ボットであり、前記第１の産業タスクが岩石の掘削を含み、
前記第２の産業用ボットがスイーパボットであり、前記第２の産業タスクが掘削された岩石の収集を含み、
前記協働的な産業目標が協働的な採掘目標である、方法。

【国際調査報告】