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特表2024-546714スラッジおよび沈殿物の中を通って移動するロボットソリューション
(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】2024-12-26
(54)【発明の名称】スラッジおよび沈殿物の中を通って移動するロボットソリューション
(51)【国際特許分類】
E21B 44/00 20060101AFI20241219BHJP
【ＦＩ】
E21B44/00 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024534192
(86)(22)【出願日】2022-05-10
(85)【翻訳文提出日】2024-07-24
(86)【国際出願番号】 US2022028560
(87)【国際公開番号】W WO2023107147
(87)【国際公開日】2023-06-15
(31)【優先権主張番号】17/543,344
(32)【優先日】2021-12-06
(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】524214882
【氏名又は名称】アプライド インパクト ロボティクス インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＩＭＰＡＣＴ ＲＯＢＯＴＩＣＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】４５４４９ Ｓｅｖｅｒｎ Ｗａｙ， Ｓｕｉｔｅ １６５， Ｓｔｅｒｌｉｎｇ， Ｖｉｒｇｉｎｉａ ２０１６６ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】ブリッジス，フレッド メルヴェル，４世
(72)【発明者】
【氏名】ワーニック，ブランドン ポレット
【テーマコード（参考）】
2D129
【Ｆターム（参考）】
2D129AB25
2D129BA07
2D129JA00
(57)【要約】
様々な態様は、シャーシと、後方セクションと、前方推進オーガとを含むロボットを含む。シャーシは、前方セクションと、前方セクション内に配置された第１の駆動モータと、後方セクションと、シャーシを流体吸気部および電力線に結合するためのインターフェースと、操縦ジンバルとを含む。前方推進オーガは、前方セクションの前端に配置され、第１の駆動モータに結合される。前方推進オーガは、粘性混合物の少なくとも一部分を流動化させるために、流体を吐出するように構成された少なくとも１つの流体ノズルを含む。前方セクションおよび後方セクションは、操縦ジンバルの枢動軸を中心として互いに選択的に枢動するように構成される。また、前方推進オーガは、操縦ジンバルの枢動軸に垂直な回転軸を中心として前方セクションに対して第１の駆動モータによって回転されるように構成される。
【選択図】図１１
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シャーシ及び前方推進オーガを含む粘性混合物中を移動するためのロボットであって、前記シャーシは、
前方セクションと、
前記前方セクション内に配置された第１の駆動モータと、
後方セクションと、
シャーシを流体吸気部および電力線に結合するためのインターフェースと、
前記前方セクションと前記後方セクションとの間に結合され、枢動軸を含む操縦ジンバルと、を含み、
前記前方推進オーガは、
前記前方セクションの先端に配置され、
前記第１の駆動モータに結合され、
前記前方推進オーガに近接する粘性混合物の少なくとも一部を流動化させるために、流体を吐出するように構成された少なくとも１つの流体ノズルを含み、
前記少なくとも１つの流体ノズルから吐出される流体は、前記流体吸気部から供給され、
前記前方セクションおよび前記後方セクションは、前記操縦ジンバルの前記枢動軸を中心として互いに選択的に枢動するように構成され、
前記前方推進オーガは、前記操縦ジンバルの前記枢動軸に垂直な回転軸を中心として前記前方セクションに対して前記第１の駆動モータによって回転されるように構成されるロボット。
【請求項2】
前記後方セクション内に配置された第２の駆動モータと、前記後方セクションに配置された後方推進オーガと、をさらに備え、
前記後方推進オーガは、前記操縦ジンバルの前記枢動軸に垂直な別の回転軸線を中心として、前記後方セクションに対して前記第２の駆動モータによって回転されるように構成される、請求項１に記載のロボット。
【請求項3】
前記第１の駆動モータ、前記第２の駆動モータ、前記前方推進オーガ、および前記後方推進オーガは、前記前方推進オーガおよび前記後方推進オーガを互いに回転させるように構成される、請求項２に記載のロボット。
【請求項4】
シャーシに結合され、前記ロボットの少なくとも一部を振動させるように構成されたバイブレータをさらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項5】
前記バイブレータは、前記シャーシを振動させるように構成される、請求項４に記載のロボット。
【請求項6】
前記バイブレータは、前記前方推進オーガを振動させるように構成される、請求項４に記載のロボット。
【請求項7】
前記シャーシは、内側フレームと、
前記内側フレームを取り囲む外側スリーブと、をさらに備え、
前記バイブレータは、前記内側フレームに対して前記外側スリーブを振動させるように構成される、請求項４に記載のロボット。
【請求項8】
前記バイブレータは、前記シャーシの外側に設置される、請求項４に記載のロボット。
【請求項9】
前記シャーシ内にあり、前記少なくとも１つの流体ノズルに流体的に結合された流体吸気部をさらに備え、前記流体吸気部は、流体の遠隔源から前記ロボットに一次流体を提供するための流体ラインに結合されるように構成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項10】
前記シャーシ内にあり、前記少なくとも１つの流体ノズルを通して流体を送り出すように構成された流体ポンプをさらに備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項11】
前記枢動軸を中心に前記前方セクションおよび前記後方セクションを枢動させるように構成された、前記操縦ジンバル内の１つ以上のジンバルアクチュエータアームをさらに備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項12】
前記前方推進オーガは、第１のオーガブレードのセットおよび第２のオーガブレードのセットを含み、前記第１のオーガブレードのセットおよび第２のオーガブレードのセットは、互いに逆回転するように構成される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項13】
前記第１のオーガブレードのセットは、同じ方向に回転するように構成された２つの軸方向にオフセットされたオーガブレードの列を含み、前記第２のオーガブレードのセットのうちの少なくともいくつかは、前記２つの軸方向にオフセットされたオーガブレードの列の間に配置される、請求項１２に記載のロボット。
【請求項14】
前記前方推進オーガは、軸方向にオフセットされたオーガブレードの列を含み、前記軸方向にオフセットされたオーガブレードの列のうちの少なくとも１つは、互いに離間した複数のオーガブレードを含む、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項15】
前記インターフェースは、流体吸気部と電力線との組み合わせである、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項16】
前記流体吸入ラインは、前記シャーシから離れたフロートに接続されている、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項17】
前記シャーシは、前記少なくとも１つの流体ノズルから吐出された前記流体を貯蔵するための内部貯蔵チャンバをさらに備える、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項18】
前記操縦ジンバルは、４組のガイドバーおよびプッシュロッドを含む、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項19】
前記前方推進オーガは、前記軸方向に離間された列の各々に別個のオーガブレードを有する軸方向に離間した列を含む、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項20】
前記前方推進オーガは、２つ以上の流体ノズルを含む、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項21】
前記シャーシを取り囲む外側スリーブをさらに備え、前記外側スリーブは、前記シャーシから独立して振動するように構成される、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項22】
前記前方推進オーガは、逆回転オーガブレードを含む、請求項１乃至２１のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項23】
１つまたは複数の前記オーガブレードは、低摩擦コーティングされる、請求項１乃至２２のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項24】
前記第１の駆動モータおよび前記第２の駆動モータのいずれかまたは両方は、前記前方推進オーガおよび／または前記後方推進オーガを異なる回転速度で回転させるように構成される、実施例１乃至２３のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項25】
粘性混合物を生成する一次流体の下に配置された粘性混合物中でロボットを操縦する方法であって、ロボットは、前方セクションと、後方セクションと、前記前方セクションと前記後方セクションとの間に結合された操縦ジンバルと、を支持するシャーシを含み、
前記操縦ジンバルは、
枢動軸を中心として前記前方セクションおよび前記後方セクションを互いに枢動するように構成された前記枢動軸と、
前記前方セクションの先端に配置され、第１の駆動モータに結合された前方推進オーガと、を有し、
前記前方推進オーガは、一次流体を射出するように構成された少なくとも１つの流体ノズルを含み、
前記方法は、
前記粘性混合物の中や近くに前記ロボットを配置し、
前記一次流体の一部を、前記シャーシに結合されたインターフェースに、前記前方推進オーガ内の前記少なくとも１つの流体ノズルを通してポンピングし、それによって、前記ロボットを取り囲む粘性混合物の一部を流動化させ、
前方推進オーガを回転させるように構成された駆動モータを作動させて、前記粘性混合物の前記流動部分を通ってロボットを推進させることを含む、方法。
【請求項26】
枢動動作を実行するために、前記操縦ジンバルを作動させて、前記枢動軸を中心として前記後方セクションに対して前記前方セクションを枢動させることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項27】
前記後方セクションに配置された後方推進オーガを回転させるように構成された第２の駆動モータを作動させることをさらに含み、前記第１および第２の駆動モータは、前記前方および後方推進オーガを互いに逆回転させるように構成される、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項28】
前記前方推進オーガを回転させるために前記駆動モータを作動させることは、第１のオーガブレードのセットと第２のオーガブレードのセットとを互いに逆回転させる、請求項２５乃至２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項29】
前記ロボットの少なくとも一部を振動させるために、前記シャーシ内のバイブレータを作動させることをさらに含む、請求項２５乃至２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
前記ロボットを前記一次流体の遠隔源に結合することと、前記前方推進オーガ内の前記少なくとも１つの流体ノズルを通して前記一次流体をポンピングしながら、前記ロボットに前記一次流体を搬送することと、をさらに含む、請求項２５乃至２９のいずれか一項に記載の使用。
【請求項31】
前記ロボットが高粘度流体で動作しているとき、前記ロボットが比較的低粘度流体で動作しているときの回転速度よりも高い回転速度で、前記前方推進オーガおよび／または前記後方推進オーガのいずれかまたは両方を回転させるための前記駆動モータをさらに備える、請求項２５乃至３０のいずれか一項に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０２１年１２月６日に出願された米国特許出願第１７／５４３，３４４号明細書に対して優先権を主張し、それは参照によって本願に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
船舶、パイプライン、船などを検査するために様々な流体内を移動することができる自走式ロボット検査装置には、多くの用途がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、オイル、スラッジ、沈殿物、砂、または他の粘性混合物中で動作するロボットは媒体中を移動することが困難であり、頻繁に動けなくなる。粘性流体および混合物中で自走式ロボットが移動する際の課題により、自走式ロボットが動作できる環境の種類が制限される。例えば、現代のロボットは、原油貯蔵タンクや厚いもしくは重い沈殿物を有する他の種類のタンクの内部を検査することができない場合がある。このことは検査のためにこのようなタンクを排水することを必要とし、定期的な検査を実施するために必要とされる費用および遅延が増加する。さらに、検査のためにタンクから流体（例えば、オイル）および沈殿物（すなわち、粘性混合物）を除去するために、スラッジを除去および／または緩めるために化学物質が使用される。このような化学物質は刺激が強く、高価であり、環境問題を引き起こす可能性がある。プローブをスラッジに強制的に通すブルートフォースのアプローチは、成功したとしても、実用的であるにはあまりにも多くの電力を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
様々な態様は、ロボットが粘性混合物中（viscous mixtures）を移動するためのデバイス、システム、および方法を含む。ロボットは、シャーシと、後方セクションと、前方推進オーガ（forward propulsion auger）とを含むことができる。シャーシは、前方セクションと、前方セクション内に配置された第１の駆動モータと、後方セクションと、操縦ジンバル（maneuvering gimbal）とを含むことができる。前方推進オーガは、前方セクションの前端に配置され、第１の駆動モータに結合されてもよい。前方推進オーガは前方推進オーガに隣接する粘性混合物の少なくとも一部を流動化させるために、流体を吐出するように構成された少なくとも１つの流体ノズル（fluid nozzle）を含むことができる。前方セクションおよび後方セクションは、操縦ジンバルの枢動軸（pivot axis）を中心として互いに選択的に枢動するように構成されてもよい。また、前方推進オーガは、操縦ジンバルの枢動軸に垂直な回転軸を中心として前方セクションに対して第１の駆動モータによって回転されるように構成されてもよい。
【0005】
いくつかの実施形態では、ロボットはまた、第２の駆動モータおよび後方推進オーガ（rear propulsion auger）を含んでもよい。第２の駆動モータは、後方セクション内に配置されてもよい。後方推進オーガは、後方セクションに配置されてもよい。後方推進オーガは、操縦ジンバルの枢動軸に垂直な別の回転軸を中心として後方セクションに対して第２の駆動モータによって回転されるように構成されてもよい。
【0006】
いくつかの実施形態では、第１の駆動モータ、第２の駆動モータ、前方推進オーガ、および後方推進オーガは、前方および後方推進オーガを互いに回転させるように構成することができる。いくつかの実施形態では、ロボットはまた、シャーシに結合され、ロボットの少なくとも一部分を振動させるように構成されたバイブレータを含んでもよい。バイブレータは、シャーシを振動させるように構成されてもよい。バイブレータは、前方推進オーガを振動させるように構成されてもよい。シャーシは、内側フレームと、内側フレームを取り囲む外側スリーブ（outer sleeve）とを含んでもよい。バイブレータは、内側フレームに対して外側スリーブを振動させるように構成されてもよい。バイブレータは、シャーシの外側に取り付けられてもよい。
【0007】
いくつかの実施形態では、ロボットはシャーシ内に流体吸気部（fluid intake）を含み、少なくとも１つの流体ノズルに流体的に結合することができる。流体吸気部は、流体の遠隔源（remote source）からロボットに一次流体を提供するための流体ラインに結合されるように構成されてもよい。ロボットはシャーシ内に流体ポンプ（fluid pump）を含み、少なくとも１つの流体ノズルを通して流体を送り出すように構成されてもよい。ロボットは、枢動軸を中心に前方セクションおよび後方セクションを枢動させるように構成された、操縦ジンバル内の１つまたは複数のジンバルアクチュエータアーム（gimbal actuator arms）を含んでもよい。
【0008】
いくつかの実施形態では、前方推進オーガは、第１のオーガブレード（first set of auger blades）のセットと第２のオーガブレードのセット（second set of auger blades）とを含むことができる。第１および第２のオーガブレードのセットは、互いに逆回転するように構成されてもよい。第１のオーガブレードのセットは、同じ方向に回転するように構成された２つの軸方向にオフセットされたオーガブレードの列を含むことができる。第２のオーガブレードのセットのうちの少なくともいくつかは、２つの軸方向にオフセットされたオーガブレードの列の間に配置されてもよい。前方推進オーガは軸方向にオフセットされたオーガブレードの列を含むことができ、軸方向にオフセットされたオーガブレードの列のうちの少なくとも１つは、互いに離間された複数のオーガブレードを含む。
【0009】
様々な態様は、粘性混合物を生成した一次流体（primary fluid）の下に配置された粘性混合物中でロボットを操縦する方法を含む。この方法では、ロボットが前方セクションと、後方セクションと、前方セクションと後方セクションとの間に結合された操縦ジンバルとを支持するシャーシを含むことができる。操縦ジンバルは、枢動軸を中心として前方および後方を互いに枢動させるように構成された枢動軸を有することができる。前方推進オーガは、前方セクションの前端に配置され、第１の駆動モータに結合されてもよい。前方推進オーガは、一次流体を吐出するように構成された少なくとも１つの流体ノズルを含むことができる。本方法は、ロボットを粘性混合物中またはその近くに配置することを含むことができる。一次流体の一部は、前方推進オーガ内の少なくとも１つの流体ノズルを通してポンピングされ、それによって、ロボットを取り囲む粘性混合物の一部分を流動化させることができる。前方推進オーガを回転させるように構成された駆動モータを作動させて、粘性混合物の流動部分の中でロボットを推進させることができる。
【0010】
いくつかの実施形態では、方法が枢動動作を実行するために、枢動軸の周りで後方セクションに対して前方セクションを枢動させるように、操縦ジンバルを作動させることを含むことができる。後方セクションに配置された後方推進オーガを回転させるように構成された第２の駆動モータも作動させることができる。第１および第２の駆動モータは、前方および後方推進オーガを互いに回転させるように構成されてもよい。
【0011】
いくつかの実施形態では、前方推進オーガを回転させるために駆動モータを作動させることは、第１のオーガブレードのセットと第２のオーガブレードのセットとを互いに回転させることができる。
【0012】
本方法は、ロボットの少なくとも一部を振動させるためにシャーシ内のバイブレータを作動させることを含むことができる。本方法は、ロボットを一次流体の遠隔源に結合することを含むことができる。加えて、一次流体は、前方推進オーガ内の少なくとも１つの流体ノズルを通して一次流体をポンピングしながらロボットに搬送されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は特許請求の範囲の例示的な実施形態を示し、上記で与えられた一般的な説明および以下で与えられる詳細な説明とともに、特許請求の範囲の特徴を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図面において、同一の符号は、可能な限り同一または類似の構成要素に用いる。特定の実施例および実装形態への言及は例示のためのものであり、特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。
【0015】
様々な実施形態は、粘性混合物中を移動するように構成されたロボットを含み、これは、オイルタンク内の沈殿物などのスラッジおよび沈殿物の中を通って移動することができる。ロボットは、ロボットの前方セクションに推進オーガを備えてもよく、いくつかの実施形態では、ロボットの後方セクションに推進オーガを備えていてもよい。前方および後方推進オーガは、駆動モータによって回転され、混合物中でロボットを推進することができる。ロボットは、外部化学物質を使用せずに、かつ低エネルギー溶液を使用して、推進オーガの一方または両方の１つ以上のノズルを通して一次流体を吐出することによって、粘性混合物の粘度を局所的に低下させて、ロボットの周囲の混合物の粘度を局所的に低下させることができる。局所的に粘度を低下させると粘性混合物中での移動や操縦が可能になり、物質（すなわち、粘性混合物または粘性混合物に関連する流体）を除去することなく、原油タンクなどの環境における検査が容易になる。様々な実施形態は、ロボットがタンクおよび／または沈殿物の検査および／または分析を行うために粘性混合物環境で動作することを可能にする。様々な実施形態によって提供される技術的利点は、粘性混合物（例えば、沈殿物）を除去することなく、そのようなタンクおよび／または沈殿物の検査が実行できることである。
【0016】
粘性混合条件で動作するための従来のロボットは、粘性を低下させることなくロボットを粘性材料に押し通すブルートフォース法（ｂｒｕｔｅ ｆｏｒｃｅ ｍｅｔｈｏｄｓ）を使用する（大量のエネルギーを消費する）か、または粘性を低下させるために、化学物質を注入して物質を溶解または改質する。一般的に、コンパクトなロボットにおいて、厚い材料に押し通すのに十分なエネルギーを発生させることは不可能であり、その中での移動は不可能である。
【0017】
様々な実施形態は粘性混合物の粘度を局所的に低下させて、ロボットが粘性混合物中を移動し、操縦できるようにする。具体的には、様々な実施形態は、ロボットまたはロボットの少なくとも先端部に液化ポケット（pocket of liquefaction）を作り出すことができる。いくつかの実施形態は、粘度を下げるために、流体注入によって局所的な液化を達成することができる。いくつかの実施形態は、液体注入とロボット付近の粘性混合物の振動との組合せによって局所的な液化を達成することができ、その両方によってロボットの周囲の領域の粘性が低下する。これらの液化技術は、スラッジ、沈殿物、および砂のような高密度物質において、推進力および操縦力を実現することができる。粘性混合物の液化を引き起こすことは、様々な実施形態によれば、添加された化学物質または異質な化学物質を使用せずに、ロボットが粘性混合物中を移動するために必要とされる電力を最小限にするか、または低減することができる。粘性混合物の粘度が低減されると、逆回転オーガ（counter-rotating augers）およびジンバル方向操縦システム（gimbaled directional maneuvering system）を使用するロボットが作動し、ロボットの周囲の低減された粘度を利用して、物質内を移動することができる。
【0018】
様々な実施形態は、一次流体から蓄積された沈殿物またはスラッジの生成物を含む粘性混合物中を移動するのに適したロボットを含む。このような粘性混合物は、通常、液体および固体の成分または半固体のスラリーで構成されるが、その発生源である一次流体よりもはるかに高い割合の固体成分および／またはより高い粘度を有する。固体成分は、以前に一次流体中に懸濁されていたが、経時的にまたは精製プロセスの一部として底部に沈殿した物質として発生する可能性がある。本明細書において、「一次流体」および「粘性混合物」という用語は、粘性混合物が一次流体の生成物であり、および／または粘性混合物が由来する流体と同じ流体に由来する点で関連している。様々な実施形態では、一次流体が粘性混合物の上方（例えば、一次流体および粘性混合物の両方を貯蔵するタンク内のより高いレベル）から引き出され、推進オーガ内の１つまたは複数のノズルから送り出されてもよい。局所粘度を下げるために一次流体を使用することによって、様々な実施形態では、対象タンク内に含まれる一次流体と異質な化学物質または一次流体を汚染する可能性がある異なる流体を使用する必要性を回避する。
【0019】
様々な実施形態に従って粘性混合物中を移動するように構成されたロボットは、様々な機能を有することができる。１つの機能は、堆積物、砂、または他の厚い粘性物質などの粘性混合物を局所的な方法で改質するように構成され、その領域中または領域を容易に移動するロボットを含む。粘性混合物を改質するために、様々な実施形態では、ロボットの前端のすぐ近くに粘性混合物の液化を作り出すために、ロボットの周囲の流体注入および／または振動を使用することができる。別の機能は、粘性混合物の流動化領域において運動を駆動して、制御された移動および推進を達成する能力を含む。様々な実施形態は、操縦ジンバル（maneuvering gimbal）と組み合わせて１つまたは複数の推進オーガを使用した操縦および推進を可能にする。操縦ジンバルを関節運動させ（articulating）、駆動推進要素を制御することによって、粘性混合物中を移動するようにロボットの速度および／または方向を制御することができる。
【0020】
様々な実施形態によるロボットは、水、石油、または他の同様の液体を貯蔵するタンクの底部の沈殿物などの粘性混合物を貯蔵する流体貯蔵タンクの検査に使用することができる。時間が経つにつれて、スラッジ、沈殿物、および／または他の粒子状物質が流体貯蔵タンクの底部に蓄積し、粘性混合物を除去しないとタンクを検査することができなくなる。様々な実施形態によるロボットは、粘性混合物を貯蔵するタンク内に配置されてもよい。ロボットがタンク内（例えば、底部）の粘性混合物に到達すると、ロボットは液化および推進を生成するように構成されてもよく、これにより、ロボットはタンクを検査することができる。このようにして、ロボットは、粘性混合物の下に埋もれているタンクの領域にセンサを届けるように構成することができ、このセンサは腐食、さび、またはその他の物質の欠陥についてタンクを検査するために使用することができる。様々な実施形態のロボットは、検査のためにタンクをオフラインにする必要のあるタンクを空にし、および／またはタンクを洗浄する必要性を排除することができる。さらに、様々な実施形態のロボットは、詰まりおよび沈殿物に関して同様の問題を有し得る、パイプラインなどの他の液体貯蔵または運搬容器の検査のためにも使用することができる。したがって、様々な実施形態のロボットを使用して、複雑な粘性環境中を移動し、操縦することができる。
【0021】
図１は、様々な実施形態による、粘性混合物中を移動するためのロボット１００を示す。ロボット１００は、シャーシ１０５を含む。シャーシ１０５は、操縦ジンバル１１５の枢動軸ＡＰを中心に互いに選択的に枢動するように構成された操縦ジンバル１１５によって互いに結合された前方および後方シャーシセクション１１０、１２０を含むことができる。第１の駆動モータ１１１は、前方セクション１１０に組み込まれ、１つまたは複数のオーガブレード１１４、１１６を備えた前方推進オーガ１１２を駆動（すなわち、回転）するように構成することができる。操縦ジンバル１１５は、前方セクション１１０および後方セクション１２０に対する枢動回転を制御する１つまたは複数のアクチュエータによって制御される枢動支持体（pivoted support）を提供する。前方推進オーガ１１２が推進力を生成するとき、前方および後方シャーシセクション１１０、１２０の枢動関係（pivotal relationship）を制御することによって、操縦ジンバル１１５はロボット１００のピッチおよびヨー姿勢を制御することができ、ロボットが粘性混合物中を移動することを可能にする。
【0022】
図１は部分的に分解されたシャーシ１０５を示し、前方および後方シャーシセクション１１０、１２０、ならびに操縦ジンバル１１５の前方ジンバルセクション（forward gimbal section）１１５ａおよび後方ジンバルセクション（rear gimbal section）１１５ｂは、表示を容易にするために互いに分離されている。前方シャーシセクション１１０は、前方ジンバルセクション１１５ａに固定されている。同様に、後方シャーシセクション１２０は、後方ジンバルセクション１１５ｂに固定されている。また、操縦ジンバル１１５の前方ジンバルセクション１１５ａおよび後方ジンバルセクション１１５ｂは、枢動支持体１２５およびアクチュエータアーム１３５を介して互いに結合されてもよい。ジンバルアクチュエータは、アクチュエータアーム１３５のうちの選択された１つを直線的に移動させ、前方ジンバルセクション１１５ａおよび後方ジンバルセクション１１５ｂを互いに移動させることができる。枢動支持体１２５は、前方および後方ジンバルセクション１１５ａ、１１５ｂの相対的な動作を、枢動軸ＡＰを中心とする互いに対する枢動運動に制限する。アクチュエータアーム１３５は、前方ジンバルセクション１１５ａと後方ジンバルセクション１１５ｂとの間の相対移動をガイドおよび／または制御することができる。前方ジンバルセクション１１５ａおよび後方ジンバルセクション１１５ｂが回転可能に固定されると、それぞれに取り付けられた前方および後方シャーシセクション１１０、１２０は、互いに回転可能に固定される。前方セクション１１０および後方セクション１２０を互いに枢動させることにより、少なくとも前方推進オーガ１１２による推進力に応じて、粘性混合物中を移動するロボット１００の移動のための指向性ステアリング制御（directional steering control）を提供することができる。このようにして、操縦ジンバル１１５は、ジンバル式方向操縦システムを提供することができる。
【0023】
前方推進オーガ１１２は、シャーシ１０５の前端（すなわち、図示の構成では図１の左側）の枢動軸に取り付けられてもよい。前方推進オーガ１１２の前方回転軸ＡＲ－Ｆは、操縦ジンバル１１５の枢動軸ＡＰに垂直である。前方推進オーガ１１２は、第１の駆動モータ１１１によって選択的に駆動されて、シャーシ１０５に対して回転して、ロボット１００を粘性混合物中で推進するように構成される。
【0024】
第１の駆動モータ１１１は電気モータ（例えば、交流（ＡＣ）モータ、ブラシ付き直流（ＤＣ）モータ、ブラシレスＤＣモータ、ギヤードＤＣモータ、サーボモータ、ステッピングモータ、またはリニアモータ）、空気圧モータ、油圧モータ、内燃モータ（すなわち、エンジン）、化学モータ、またはエネルギーを運動に変換する他のデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の駆動モータ１１１は、前方推進オーガ１１２を異なる回転速度で回転させるように構成されてもよい。状況や物質によっては、粘度および表面（例えば、オーガブレード１１４、１１６）への結合傾向が接触表面の速度に応じて変化するように、スラッジが非ニュートン様式（non-Newtonian manner）で挙動し得ることが判明している。したがって、いくつかの実施形態では、第１の駆動モータ１１１が、スラッジのオーガブレード１１４、１１６への結合（bind）を低減するための高速回転速度、またはブレードに結合したスラッジを除去するための高速回転速度、およびブレードに結合しない液体を介してロボット１００を動かすための低速回転速度を含む、回動範囲速度で前方推進オーガ１１２を回転させるように構成されてもよい。
【0025】
前方推進オーガ１１２は、前方推進オーガ１１２に隣接する粘性混合物の一部を流動化させるために流体を吐出するように構成された少なくとも１つの前方流体ノズル１１８を含むことができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの前方流体ノズル１１８は、粘性混合物が由来する流体、または粘性混合物がその生成物である一次流体と同じ流体を吐出するように構成されてもよい。少なくとも１つの前方流体ノズル１１８から吐出された流体は、前方推進オーガ１１２の直前および周囲で粘性混合物を流動化するのに役立つ可能性がある。粘性混合物を流動化するのに必要な流体の量は、粘性混合物中にすでに含まれる流体の量、吐出される流体の粘度、および通過される粘性混合物の密度によって決まる。
【0026】
少なくとも１つの前方流体ノズル１１８から吐出された流体は、粘性混合物（例えば、沈殿物）が収集されたレベルより上のタンク内のより高所など、タンクの遠隔領域から収集される場合がある。ロボット１００は少なくとも１つの前方流体ノズル１１８から流体を引き込み、排出するための流体ポンプ１５０を含むことができる。いくつかの実施形態では、流体ポンプ１５０は、シャーシ１０５によって支持され、少なくとも１つの流体ノズル１１８から流体を吐出するように構成されたオンボード流体ポンプ（onboard fluid pump）であってもよい。オンボード流体ポンプ１５０は、シャーシ１０５の内部にあってもよく、必要に応じて外部にあってもよい。あるいは流体ポンプは、ロボット１００に流体をポンピングするように構成された遠隔流体ポンプ（remote fluid pump）であってもよく、その流体は、少なくとも１つの前方流体ノズル１１８から吐出されてもよい。いくつかの実施形態では、ロボット１００は、少なくとも１つの前方流体ノズル１１８から吐出するための流体を貯蔵または少なくとも段階的に配置するための内部貯蔵チャンバを含むことができる。いくつかの実施形態では、このような内部チャンバは、ホースまたはパイプを介して遠隔リザーバからの液体で連続的に補充される場合がある。
【0027】
前方推進オーガ１１２上のオーガブレード１１４、１１６は、前方推進オーガ１１２の中央取り付け点から半径方向外向きに突出してもよい。１つ以上のオーガブレードのセット１１４、１１６は、シャーシ１０５に対して回転されると、ロボット１００に推進力を生みだすことができる。このようにして、１つ以上のオーガブレードのセット１１４、１１６を第１の回転方向Ｌに回転させるとロボット１００は前方に移動し、一方、第１の回転方向とは反対の第２の回転方向ではロボット１００は反対方向に移動する。
【0028】
いくつかの実施形態では、第１のオーガブレードのセット１１４は、中央取り付け点の円筒形ベース部分の周りを包む１つの連続した螺旋状ねじれ（continuous helical twist）として形成されてもよい。いくつかの実施形態では、弾丸形状ヘッド（bullet-shaped head）の前端の第２のオーガブレードのセット１１６は、複数の別個のブレード部として形成されてもよく、各々は意図された移動方向に対してゼロ以外の迎え角（angle of attack）を有する。いくつかの実施形態では、第１のオーガブレードのセット１１４は、複数の別個のブレード部および／または中央取り付け点の円筒形ベース部分の周りを包む１つの連続した螺旋状ねじれとして一緒に形成される第２のオーガブレードのセット１１６として形成されてもよい。いくつかの実施形態では、弾丸形状ヘッドは、オーガブレードの２つ以上の別個のセットではなく、１つの連続した螺旋状ねじれオーガブレードのみを有してもよい。
【0029】
いくつかの実施形態では、オーガブレード１１４、１１６の第１および／または第２のセットはテフロン（登録商標）、ポリマー、またはスラッジ材料への結合に抵抗するように構成された材料などの低摩擦コーティングを有してもよい。このようなコーティングは、回転によってスラッジがオーガブレードに結合する性質を低減することができる。
【0030】
いくつかの実施形態は、本明細書に記載の液化技術と組み合わせて、ロボットをタンクの底部に向かって引っ張ることが可能な重力を利用することもできる。ロボットを引っ張るために重力を使用するいくつかの実施形態では、推進オーガブレードが必要ないか、または非常に大きくする必要がない場合がある。推進オーガブレードがより小さいか、または全くない場合、ロボットの操縦制御が低下する可能性があるが、本明細書に記載される振動および流体吐出技術はロボットが粘性混合物中を十分に通過するのに十分である可能性がある。
【0031】
いくつかの実施形態では、ロボット１００がシャーシ１０５の後方セクション１２０（すなわち、図示の構成では図１の左側）に取り付けられた後方推進オーガ１２２を含むことができる。後方推進オーガ１２２は、シャーシ１０５に対して回転するように第２の駆動モータ１２１によって選択的に駆動される。第２の駆動モータ１１２は、後方セクション１２０内に配置することができる。第２の駆動モータ１１２は、第１の駆動モータ１１１と同様に、上記と同じまたは同様の駆動メカニズムを使用してもよい。特に、第２の駆動モータ１１２は、後方推進オーガ１２２を異なる回転速度で回転させるように構成されてもよい。前方回転軸ＡＲ－Ｆと同様に、後方推進オーガ１２２の後方回転軸ＡＲ－Ｒは、操縦ジンバル１１５の枢動軸ＡＰに垂直である。しかしながら、シャーシ１０５の前方セクション１１０と後方セクション１２０との間の枢動関係に起因して、前方回転軸ＡＲ－Ｆおよび後方回転軸ＡＲ－Ｒもまた、互いに枢動する。あるいは、ロボット１００が前方推進オーガではなく、後方推進オーガ１２２のみを含んでもよい。
【0032】
前方推進オーガ１１２と同様に、後方推進オーガ１２２は、後方推進オーガ１２２の弾丸形状のヘッドから半径方向外向きに突出する後方オーガブレード１２４、１２６の１つまたは複数のセットを含むこともできる。１つ以上の後部オーガブレード１２４、１２６のセットは、シャーシ１０５に対して回転されると、ロボット１００に推進力を生みだすことができる。このようにして、第２の回転方向Ｒにおける１つ以上のセットの後部オーガブレード１２４、１２６の回転はロボット１００を前方に移動させ、一方、第２の回転方向とは反対の第１の回転方向はロボット１００を反対方向に移動させる。前方オーガブレードと同様に、後方オーガブレード１２４、１２６はブレード表面へのスラッジの結合を低減するために、テフロン（登録商標）などの低摩擦コーティングでコーティングされてもよい。
【0033】
後方推進オーガ１２２は、少なくとも１つの前方流体ノズル１１８からの吐出のための流体を収容するように構成された少なくとも１つの後方流体ポート１２８を含むことができる。流体吸入ライン（fluid intake line）（例えば、図４の４１０）は、少なくとも１つの後方流体ポート１２８に結合されてもよい。または、流体吸入ラインはロボット１００の移動方向（すなわち、前方または後方）に応じて、流体が少なくとも１つの前方流体ポート１１８または後方流体ポート１２８のいずれかに向けられるように、シャーシ１０５に結合されてもよい。
【0034】
前方および後方推進オーガ１１２、１２２は互いに反対方向に回転するように構成することができ（すなわち、逆回転オーガ（counter-rotating augers））、これにより、前方および後方推進オーガ１１２、１２２が回転してロボット１００が粘性混合物中を移動するときにシャーシ１０５による回転が減少または除去される。このようにして、前方および後方推進オーガ１１２、１２２の逆回転により、ロボット１００が操縦される。加えて、推進オーガ１１２、１２２の各々の回転速度は、独立して制御することができる。前方推進オーガ１１２および後方推進オーガ１２２に異なる速度を使用することにより、ロール操作を誘導することができる。ロボット１００はより速い推進オーガ（例えば、１１２、１２２）の回転方向と反対に回転する傾向がある。例えば、前方推進オーガ１１２が後方推進オーガ１１２よりも速く回転しており、前方推進オーガ１１２が時計回りに回転している場合、ロボット１００は反時計回り方向に回転するように誘導される可能性がある。
【0035】
必要に応じて、シャーシ１０５の前方セクションおよび後方セクション１１０、１２０の一方または両方は、回転防止安定装置として機能し得る１つまたは複数の突出フィン（protruding fins）を含んでもよい。
【0036】
いくつかの実施形態では、ロボットはバイブレータ（すなわち、振動エンジン）を含むことができ、これはロボットの周囲の粘性混合物を緩めるかまたは液化を促進し、ロボット１００が粘性混合物中を移動することをさらに可能にすることができる。バイブレータは少なくとも１つの前方流体ノズル１１８から吐出された流体（例えば、一次流体）と組み合わせて動作して、粘性混合物の液化を促進することができる。バイブレータは、ロボット１００の選択された部分の中または上に配置することができる。あるいは、バイブレータがロボット１００全体を囲んでいてもよい。バイブレータはまた、ロボット１００に直接組み込まれてもよく、またはロボット１００の周囲で動作するフローティングアタッチメントとして一体化されてもよい。
【0037】
図１に示されるように、シャーシ１０５の前方セクションおよび後方セクション１１０、１２０は、それぞれ、外部バイブレータ１３０、１３２を含んでもよい。外部バイブレータ１３０、１３２は、互いに同期して、または同期していない状態で振動することができる。また、バイブレータ１３０、１３２自体が振動することに加えて、バイブレータは、シャーシ１０５、その少なくとも外部シェル、ならびに／または前方および／もしくは後方推進オーガ１１２、１２０を振動させるように構成されてもよい。バイブレータ１３０、１３２によって生成される振動は、線形であっても回転であってもよい。バイブレータ１３０、１３２は、電動、空気圧、油圧、および／または他の手段によって振動を発生させることができる。生成された振動の振幅および周波数は、周囲の粘性混合物の粘度変化を容易にするように設計／調整することができる。ロボット１００はバイブレータ１３０、１３２からの振動が液化現象を作り出すことができるように、そのすぐ隣の領域に十分な液体を有する必要がある。
【0038】
ロボット１００が中を通る必要がある粘性材料に応じて、流体吐出または振動技術の一方または両方が、ロボット１００によって含まれ、および／または使用されてもよい。より重く、より粘性の混合物（例えば、砂）の場合、ロボットがそこを通って移動するために、流体吐出と振動との組み合わせが必要になる可能性がある。
【0039】
図２Ａおよび図２Ｂは、推進オーガなしに分離された、代替の操縦ジンバル２１５を有するシャーシ２０５を示す。図２Ａおよび図２Ｂに示す方向では、左側を前方端部と呼び、左側を後方端部と呼ぶ。シャーシ２０５は前方および後方シャーシセクション２１０、２２０を含み、それらの間に操縦ジンバル２１５を有する。前方および後方シャーシセクション２１０、２２０は、各々、円筒形状を有してもよい。操縦ジンバル２１５はガイドバー２３０、プッシュロッド２４０、および回転防止ピン２４２などの様々な構成要素を含むことができ、これらが連動して前方および後方シャーシセクション２１０、２２０の枢動運動を制御する。操縦ジンバル２１５は、いくつかの実施形態による、４組のガイドバー２３０、プッシュロッド２４０、および回転防止ピン２４２を含むものとして示されている。いくつかの実施形態は、ガイドバー２３０、プッシュロッド２４０、および回転防止ピン２４２のセット数が多くまたは少なくなる場合がある。
【0040】
後方シャーシセクション２２０の円筒形前方端部２２２は、後方シャーシセクション２２０の残りの部分よりも小さい外径を有することができる。より狭い円筒形前方端部２２２は、前方シャーシセクション２１０の後方端部に固定され、後方シャーシセクション２２０に向かって延びるガイドバー２３０の間に嵌合するように構成される。ガイドバー２３０の各々は、１つの回転防止ピン２４２を収容するように構成されたガイドスロット２３２を含むことができる。各回転防止ピン２４２は、後方シャーシセクション２２０の円筒形前方端部２２２に結合され、そこから延びることができる。また、回転防止ピン２４２の各々は、後方回転軸ＡＲ－Ｒから半径方向に離れて延在し、それぞれのガイドスロット２３２を通過してもよい。このようにして、回転防止ピン２４２は、前方および後方シャーシセクション２１０、２２０が互いに移動するときに、それぞれのガイドスロット２３２の長手方向の延在の範囲内でスライドするように構成することができる。
【0041】
プッシュロッド２４０（すなわち、アクチュエータアーム）は前方シャーシセクション２１０の後方端部から後方シャーシセクション２２０に向かって延在してもよく、ガイドバー２３０および回転防止ピン２４２と同様に、９０度間隔または１２０度間隔のいずれかで離間される。プッシュロッド２４０は、個々のプッシュロッド２４０を前方シャーシセクション２１０から後方シャーシセクション２２０に対して伸縮させるように構成されたアクチュエータモータによって別々に制御されてもよい。このように、各プッシュロッド２４０は、他のプッシュロッド２４０とは異なる程度まで伸縮することができる。また、各プッシュロッド２４０ｖは、各回転防止ピン２４２のベース部分のボールジョイント２４４を介して回転防止ピン２４２の別体に連結されている。プッシュロッド２４０は、前方および後方シャーシセクション２１０、２２０の間の相対移動をガイドおよび／または制御することができる。前方および後方シャーシセクション２１０、２２０の間のこのような相対運動は、それらの間の枢動運動を含むことができる。前方および後方シャーシセクション２１０、２２０を互いに枢動させることにより、粘性混合物中を移動するロボット（例えば、１００）の移動方向のステアリング制御を提供することができる。このようにして、操縦ジンバル２１５は、ジンバル式方向操縦システムを提供することができる。
【0042】
図２Ａは、いくつかの実施形態による、前方回転軸ＡＲ－Ｆが後方回転軸ＡＲ－Ｒと平行である線形構成のシャーシ２０５を示す。対照的に、図２Ｂは様々な実施形態による、前方回転軸ＡＲ－Ｆが後方回転軸ＡＲ－Ｒに平行ではなくなった非線形構成のシャーシ２０５を示す。プッシュロッド２４０を制御するアクチュエータモータはプッシュロッド２４０のうちの少なくとも１つを、他のプッシュロッド２４０よりも前方シャーシセクション２１０からさらに離れるように延在させることができ、これは、前方および後方シャーシセクション２１０、２２０の互いに対する枢動運動を引き起こす。
【0043】
図３Ａ～図３Ｄは、様々な実施形態による、移動を実行するロボット１００を示す。図３Ａ～図３Ｄでは第１および第２の回転方向Ｒ、Ｌは前方および後方シャーシセクション１１０、１２０ならびに操縦ジンバル１１５に対して相対的である。
【0044】
図３Ａでは、ロボット１００が図示の方向で下方に向かって直進している。前進動作を実行するために、ロボット１００は前方推進オーガ１１２を第１の回転方向Ｒに、後方推進オーガ１２２を第２の回転方向Ｌに回転させながら、前方回転軸（すなわち、ＡＲ－Ｆ）を後方回転軸（すなわち、ＡＲ－Ｒ）と平行に維持する。
【0045】
図３Ｂでは、ロボット１００が図示の方向の上方である直進後方に移動している。後退動作を実行するために、ロボット１００は前方推進オーガ１１２を第２の回転方向Ｌに、後方推進オーガ１２２を第１の回転方向Ｒに回転させながら、後方回転軸（すなわち、ＡＲ－Ｒ）を前方回転軸（すなわち、ＡＲ－Ｆ）と平行に維持する。
【0046】
図３Ｃでは、ロボット１００が図示の方向で左下に枢動しながら前進している。前進枢動動作を実行するために、操縦ジンバル１１５は前方推進オーガ１１２を第１の回転方向Ｒに回転させ、後方推進オーガ１２２を第２の回転方向Ｌに回転させながら、前方シャーシセクション１１０を後方シャーシセクション１２０に対して枢動させる。
【0047】
図３Ｄにおいて、ロボット１００は、図示の方向で左上に枢動しながら後退している。後退枢動動作を実行するために、操縦ジンバル１１５は前方推進オーガ１１２を第２の回転方向Ｌに回転させ、後方推進オーガ１２２を第１の回転方向Ｒに回転させながら、前方シャーシセクション１１０を後方シャーシセクション１２０に対して枢動させる。
【0048】
図４は、様々な実施形態による、作業環境４００において移動するロボット１００を示す。図４において、ロボット１００はタンク５０（すなわち、貯蔵容器）内に浸漬された状態で示されており、当該タンクの底部には、一次流体６０と、厚い沈殿物層の形態の粘性混合物７０とが含まれている。ロボット１００は、粘性混合物７０内に浸漬され、タンク５０の底部に向かって移動するように示されている。
【0049】
いくつかの実施形態では、ロボット１００は、収集ホース（collection hose）、テザーライン（tether line）、またはパイプの形態の流体吸入ライン４１０を含むことができ、これはロボット１００から（例えば、少なくとも１つの後方流体ポート１２８に接続されて）粘性混合物７０を越えて、同じくタンク５０の内側にある粘性混合物７０に関連する一次流体６０の中に延在する。流体吸入ライン４１０は一次流体６０の一部を吸入するために（すなわち、吸引など）使用されてもよい。流体吸入ライン４１０の遠端４１９で収集された吸入流体６３は、ロボット１００の前方および／または前方端部の周りで少なくとも１つの前方流体ノズル（例えば、１１８）から排出するために、ロボット１００のシャーシ（例えば、１０５）を通過するように構成されてもよい。吐出された流体６７は、少なくとも１つの前方流体ノズル１１８から、ロボット１００の前方の粘性混合物７０を流動化するか、または流動化するのに役立つように構成されてもよい。
【0050】
いくつかの実施形態では、流体吸入ライン４１０は、遠端４１９がタンク５０の最上位に留まることを確実にするフロート４２０に接続されてもよい。フロート４２０は浮力装置またはその他のテザー（例えば、タンク５０の上部に取り付けられたケーブル）とすることができ、遠端４１９が一次流体６０によって取り囲まれたままであり、粘性混合物７０に沈まないことを確保する。または、流体吸入ライン４１０は軽量チューブから形成されてもよく、自然に浮く性質を有してもよく、したがって、一次流体６０が収集されるタンクの上層に留まる。
【0051】
いくつかの実施形態では、ロボット１００が吸入流体６３を吸引し、吐出された流体６７を排出するのに必要な負圧を生成するように構成された流体ポンプを含むことができる。あるいは、流体ポンプがフロート４２０内に、またはタンク５０の外側に配置されてもよい。タンクの外側に位置する流体ポンプは、流体吸入ライン４１０がロボット１００からタンクの外側の流体ポンプまで延在し、一次流体６０の収集のためにタンクの上層に戻ることを必要としてもよい。
【0052】
ロボット１００は必要に応じて、ロボット１００のシャーシ（例えば、１０５）からタンク４３０の外部の電源まで延在し得る電力線４３０を含んでもよい。必要に応じて、電力線４３０はフロート４２０を通過して、センサまたは流体ポンプなどのその中の他の構成要素に電力を供給することができる。
【0053】
図５は、様々な実施形態による、粘性混合物中を移動するためのロボット５００を示す。ロボット５００は、互いに結合され、前方セクションおよび後方セクション５１０、５２０との間に配置された操縦ジンバル５１５の枢動軸ＡＰを中心に互いに選択的に枢動するように構成された前方および後方シャーシセクション５１０、５２０とを有するシャーシ５０５を含む。しかしながら、図１～図４に関して上述したロボット１００とは対照的に、ロボット５００は、後方推進オーガを含まない。操縦ジンバル５１５は、前方および後方シャーシセクション５１０、５２０の互いに対する枢動回転を制御する１つまたは複数のアクチュエータによって制御される枢動支持体を提供することができる。前方推進オーガ１１２が推進力を生成するときに前方および後方シャーシセクション５１０、５２０の枢動関係を制御することによって、操縦ジンバル５１５はまた、ロボット５００が移動するときのロボット５００のピッチ姿勢およびヨー姿勢を制御することができる。後方推進オーガがない場合、ロボット５００は移動性が低下する可能性があるが、パイプなどの線形調査環境では依然として適用可能である。
【0054】
図６Ａおよび図６Ｂは、様々な実施形態によるロボット６００の前方部分の分離図を示す。具体的には、ロボット６００が前方シャーシセクション６１０と、代替の前方推進オーガ６１２とを含む。代替の前方推進オーガ６１２は図１に関して説明した前方および／または後方推進オーガ１１２、１２２と実質的に同様であるが、異なるオーガブレード６１４のセットを有する。図示のように、オーガブレード６１４は、各列に４つの別個のブレードを有する２つの軸方向に離間した列から構成されてもよい。
【0055】
図６Ｂは、図６Ａに示すロボット６００の前方部の断面図である。図示のように、代替の前方推進オーガ６１２は、前方シャーシセクション６１０を収容するように構成された第１の収容チャンバ６１５を含む。加えて、代替の前方推進オーガ６１２は、代替の前方推進オーガ６１２に回転を伝達することができるオーガハブ（auger hub）６７０を収容するように構成された第２の収容チャンバ６１７を含むことができる。
【0056】
前方シャーシセクション６１０は、シャーシ６１０の振動を直接引き起こすように構成された内部バイブレータ６３０などの様々な構成要素を収容することができる。加えて、前方シャーシセクション６１０は、中空駆動シャフト６５０に結合された駆動ギア６４５を動かすように構成された駆動モータ６１１を収容することができる。中空駆動シャフト６５０はシャーシマウント６６０内で回転し、密封ベアリング６５７によってその中に密封されるように構成された駆動ハブ６５５に回転を伝達することができる。シャーシマウント６６０は前方シャーシセクション６１０に固定することができ、これは、その中に構成要素を収容するための円筒形構造体として形成することができる。中空駆動シャフト６５０はまた、シャーシマウント６６０の前方端部の外側に位置するオーガハブ６７０に回転を伝達することもできる。オーガハブ６６０は代替の前方推進オーガ６１２に結合されてもよく、中空駆動シャフト６５０およびオーガハブ６７０の回転は代替の前方推進オーガ６１２を回転させる。
【0057】
内部流体吸入ライン６８０は少なくとも１つの後方流体ポート（例えば、図１の１２８）および／または外部流体吸入ライン（例えば、図４の４１０）から流体を受け取るように構成される。オンボード（onboard）および／またはリモート流体ポンプは一次流体（例えば、図４の６０）の一部を内部流体吸入ライン（internal fluid intake line）６８０内に、前方流体ノズル６１８に向かって生じさせる（すなわち、促進する）圧力を供給することができる。したがって、一部の一次流体は、流体空孔（fluid holes）６８５を介して、内部流体吸入ライン６８０から中空駆動シャフト６５０の内部に導かれる可能性がある。流体空孔６８５は、流体空孔６８５の近傍で中空駆動シャフト６５０を取り囲む比較的小さな内部流体チャンバ６８２と整列させることができる。一次流体は、前方流体ノズル６１８から吐出される前に、中空駆動シャフト６５０から外側流体チャンバ６９０に流れ込む可能性がある。外側流体チャンバ６９０は、代替の前方推進オーガ６１２の内側と前方シャーシセクション６１０との間に形成された空洞であってもよい。前方流体ノズル６１８から吐出される一次流体は、代替の前方推進オーガ６１２の直前、隣接、および／または取り囲む粘性混合物を流動化するのに役立つ可能性がある。
【0058】
図７は、いくつかの実施形態による別の代替の前方推進オーガ７１２の断面図である。図示の代替の前方推進オーガ７１２は、そこから半径方向に突出するオーガブレード７１４のセットを含む。加えて、代替の前方推進オーガ７１２は前方シャーシセクション（例えば、図６Ｂの６１０）を収容するように構成された第１の収容チャンバ７１５を含む。加えて、代替の前方推進オーガ７１２は、代替の前方推進オーガ７１２に回転を伝達することができるオーガハブ（例えば、図６Ｂの６７０）を収容するように構成された第２の収容チャンバ７１７を含んでもよい。
【0059】
さらに、代替の前方推進オーガ７１２は、２つ以上の流体ノズルを含むことができる。特に、図１、図６Ａ、および図６Ｂに関して上述した前方流体ノズル１１８、６１８と同様の前方流体ノズル７１８に加えて、代替の前方推進オーガ７１２は、１つまたは複数の前方横方向ノズル７２８と、１つまたは複数の中央横方向ノズル７３８、７３９とを含むことができる。前方流体ノズル７１８は、外側流体チャンバ７９０を代替の前方推進オーガ７１２の前方の外部領域に接続することができる。外側流体チャンバ７９０は代替の前方推進オーガ７１２の内側と前方シャーシセクション（例えば、図６Ｂの６１０）との間に形成された空洞であってもよい。前方流体ノズル７１８から吐出される一次流体は、代替の前方推進オーガ７１２の直前で粘性混合物を流動化することを補助することができる。１つまたは複数の前方横方向ノズル７２８は、外側流体チャンバ７９０を、代替の前方推進オーガ７１２の前部に横方向に隣接する外側領域に接続することができる。同様に、１つまたは複数の中央横方向ノズル７３８、７３９は、外側流体チャンバ７９０を、代替の前方推進オーガ７１２の側部に横方向に隣接する外側領域に接続することができる。
【0060】
様々な実施形態の前方推進オーガ（例えば、１１２、６１２、７１２）には、より多くの流体ノズル、異なる位置の流体ノズル、および／または異なる位置パターンの流体ノズルが含まれていてもよい。
【0061】
上記の実施形態のいくつかにおいて説明されたロボットは、シャーシのシェル全体（例えば、１０５、２０５、５０５、６１０）を振動させるバイブレータを含む。しかしながら、これらのシャーシは、繰り返しの振動によって破損する可能性がある電子機器を収容する。したがって、様々な実施形態は、バイブレータの振動をシャーシまたは回転オーガから分離する。
【0062】
図８は、様々な実施形態によるロボット８００の前方部分の分離図を示す。特に、ロボット８００は、前方シャーシセクション８１０および前方推進オーガ８１２を含む。ロボット８００は前方推進オーガ８１２を振動させるように構成された内部バイブレータ８３０を含むことができるが、前方シャーシセクション８１０および前方シャーシセクション８１０の後方のロボット８００の残りの部分から振動を分離するためにダンパ８４０が設けられる。このようにして、内部バイブレータ８３０は前方推進オーガ８１２を振動させ、前方シャーシセクション８１０と、その中に収容された電子機器を含むメインシャーシとは無関係に、液化を生じさせることができる。
【0063】
前方推進オーガ８１２はまた、前方流体ノズル８１８と、図１、図６Ａ、図６Ｂ、および図７に関して説明した前方および／または後方推進オーガ（例えば、１１２、１２２、６１２、７１２）と同様の他の同様の要素を含むことができるが、異なるオーガブレード８１４のセットを有する。図示のように、オーガブレード８１４は軸方向にオフセットしたオーガブレードの列からなり、オーガブレードの各列は、互いに離間した複数のオーガブレードを含む。ロボット８００は、本明細書に記載および図示される他の実施形態の特徴のいずれかをさらに含むことができる。
【0064】
図９Ａ～図９Ｃは、様々な実施形態による、ロボット９００の前方部分の分離図を示す。ロボット９００は、前方シャーシセクション９１０と、前方推進オーガ９１２と、振動するように構成された外側スリーブ９６０とを含む。外側スリーブ９６０の振動は、前方シャーシセクション９１０および前方推進オーガ９１２から分離される。前方シャーシセクション９１０は、前方シャーシセクション９１０を取り囲む外側スリーブ９６０を支持する内側フレームとして機能する。外側スリーブ９６０はまた、前方推進オーガ９１２の全部または一部を取り囲むことができる。
【0065】
外側スリーブ９６０は厚い媒体（thick medium）（例えば、スラッジ）を通して切断するために、薄い、または鋭い前方縁部を有する滑らかな外面を有してもよい。外側スリーブ９６０は外側スリーブ９６０と厚い媒体との間の摩擦を促進するために、隆起または他の要素を有することができる。これらの隆起または他の要素は、物質の移動を助け、液化を容易にすることができる。例えば、外側スリーブ９６０は、内側に延びる突出部として形成された内部バンプ９６５を含むことができる。あるいは、外側スリーブ９６０はより少ないまたはより多い数の内部バンプを有する可能性がある。加えて、または代替として、外側スリーブ９６０は、外部バンプを含んでもよい。
【0066】
外側スリーブ９６０はレール９６２上に自由に浮遊（floating）することができ、これにより、外側スリーブ９６０をロボット９００に接続し、拘束したまま、その振動を分離することができる。外側スリーブ９６０は前述のバイブレータ（例えば、１３０、１３２）よりも大きいように見えるが、外側スリーブ９６０はその薄壁円筒形設計のために質量が小さく、振動に必要な電力が少なくて済む一方で、依然としてロボット９００が厚い媒体を通過するのに必要な液化を促進する。
【0067】
図９Ｃは、図９Ａおよび図９Ｂに示すロボット９００の断面図である。図示のように、前方シャーシセクション９１０は、外側スリーブ９６０の振動を直接引き起こすように構成された内部バイブレータ９３０を含む様々な構成要素を収容することができる。軸方向運動（すなわち、図示の方向では左側から右側）を与えることができる内部バイブレータ９３０は、外側スリーブ９６０を支持する支持アーム９６４に固定されたレール９６２に取り付けることができる。レール９６２はベアリング９５２を介して前方シャーシセクション９１０の内側部分に摺動可能に結合することができ、これにより前方シャーシセクションに対するレール９６２の軸方向移動が可能になる。このようにして、内部バイブレータ９３０による振動は、前方シャーシセクション９１０および前方推進オーガ９１２から独立された外側スリーブ９６０の、迅速な微振動の形態の、相対的な軸方向運動を与え得る。
【0068】
前方推進オーガ９１２はまた、前方流体ノズル９１８と、図１、図６Ａ、図６Ｂ、図７、および図８に関して説明した前方および／または後方推進オーガ１１２、１２２、６１２、７１２、８１２に類似する他の要素とを含むが、オーガブレード９１４、９１６のセットを含む２つの異なる軸方向オフセット回転セクション９１３ａ、９１３ｂを有することができる。第１の回転セクション９１３ａは第１のオーガブレードのセット９１４を含み、第２の回転セクション９１３ｂは、第２のオーガブレードのセット９１６を含む。２つの異なる回転セクション９１３ａ、９１３ｂは互いに逆回転することができ、これは第１および第２のオーガブレードのセット９１４、９１６も互いに逆回転するように構成されることを意味する。
【0069】
内部流体吸入ライン９８０は少なくとも１つの後部流体吸入ポート（例えば、図１の１２８）および／または外部流体吸入ライン（例えば、図４の４１０）から流体を受け取り、その流体を前方流体ノズル９１８に導くように構成することができる。オンボードおよび／またはリモート流体ポンプは一次流体（例えば、図４の６０）の一部を内側流体吸入ライン９８０内に、前方流体ノズル９１８に向かって生じさせる（すなわち、促進する）圧力を供給することができる。前方流体ノズル９１８から噴出される一次流体は、前方推進オーガ９１２および外側スリーブ９６０の直前、これらに隣接、および／または、これらを取り囲む粘性混合物を流動化することを補助することができる。ロボット９００は、本明細書に記載され図示される他の実施形態の特徴のいずれかをさらに含んでもよい。
【0070】
図１０Ａおよび１０Ｂは、様々な実施形態による、二重逆回転推進オーガ（dual counter-rotating propulsion augers）１０１２、１０２２を有するロボット１０００のそれぞれ斜視図および側面図である。ロボット１０００は、前方シャーシセクションおよび後方シャーシセクション１０１０、１０２０を有するシャーシ１００５と、前方セクションおよび後方セクション１０１０、１０２０の間に配置された操縦ジンバル１０１５とを含む。さらに、ロボット１０００は、前方流体ノズル１０１８および後方流体ノズル１０２８を含むことができる。
【0071】
細長いロボットの対向する端部に逆回転オーガを設けるのではなく、ロボット１０００は互いに近接して逆回転オーガブレードを含む。これにより、ロボット１０００付近の材料密度または粘度の変化は、逆回転要素が互いに近づいたときにより良好に処理される傾向がある。これによりロボットの動作を改善することができる。したがって、逆回転推進オーガ１０１２、１０２２の各々は、オーガブレードのセットを支持する別個の軸方向オフセットセクション（separate axially offset sections）を含む。前方逆回転推進オーガ１０１２は、第１の前方オーガブレード１０１４のセットを有する第１の前方オーガセクション１０１３ａと、第２の前方オーガブレード１０１６のセットを有する第２の前方オーガセクション１０１３ｂとを含むことができる。第１および第２の前方オーガセクション１０１３ａ、１０１３ｂは、互いに逆回転する。例えば、第１の前方オーガセクション１０１３ａが時計回りに回転する場合、第２の前方オーガセクション１０１３ｂは反時計回りに回転する。同様に、後部逆回転推進オーガ１０２２は、第１の後部オーガブレード１０２４のセットを有する第１の後部オーガセクション１０２３ａと、第２の後部オーガブレード１０２６のセットを有する第２の後部オーガセクション１０２３ｂとを含むことができる。第１の後部オーガセクション１０２３ａが時計回りに回転する場合、第２の後部オーガセクション１０２３ｂは反時計回りに回転する。オーガブレード１０１４、１０１６、１０２４、１０２６の傾斜角度は全てのオーガセクション（例えば、１０１３ａ、１０１３ｂ、１０２３ａ、１０２３ｂ）が同時に回転するときに、それらが協働して、ロボット１０００の同じ移動方向（すなわち、前方または後方）に推進を誘導するような角度にする必要がある。
【0072】
【0073】
図１１Ａは、様々な実施形態による、強化された二重逆回転推進オーガを有するロボットの側面図である。ロボット１１００は、前方シャーシセクション１１１０および後方シャーシセクション１１２０を有するシャーシ１１０５と、前方セクションおよび後方セクション１１１０、１１２０の間に配置された操縦ジンバル１１１５とを含む。加えて、ロボット１１００は逆回転推進オーガ１１１２、１１２２を含み、これらは、それぞれオーガブレードのセットを支持する別個の軸方向オフセットセクションを含む。図１に関して説明したロボット（例えば、１００）と同様に、ロボット１１００は、外部バイブレータ１１３０、１１３２を含むことができる。
【0074】
ロボット１１００は、流体吸気部と電力線１１４０とを組み合わせたものを含むことができる。複合流体吸気部（combined fluid intake）および電力線１１４０はタンクの遠隔部分（例えば、５０）から一次流体を供給することができる。複合流体吸気部および電力線１１４０は、ロボット１１００の移動方向（すなわち、前方または後方）に応じて、流体が前方流体ノズル１１１８または後方流体ポート１１２８のいずれかに導かれるように、シャーシ１１０５に結合されてもよい。加えて、複合流体吸気部および電力線１１４０は、モータ、ポンプ、アクチュエータ、センサなどを含む、ロボット１１００の様々な構成要素に電力を供給することができる。
【0075】
前方逆回転推進オーガ１１１２は、第１の前方オーガブレード１１１４のセットを有する第１の前方オーガセクション１１１３ａを含むことができる。第１の前方オーガセクション１１１３ａは、別個のオーガブレード１１１４の軸方向にオフセットされた複数の列を含むことができる。さらに、前方逆回転推進オーガ１１１２は、第２の前方オーガブレード１１１６のセットを有する第２の前方オーガセクション１１１３ｂを含むことができる。第１および第２の前方オーガセクション１１１３ａ、１１１３ｂは、互いに逆回転する。例えば、第１の前方オーガセクション１１１３ａが時計回りに回転する場合、第２の前方オーガセクション１１１３ｂは反時計回りに回転する。同様に、後部逆回転推進オーガ１１２２は、第１の後部オーガブレード１１２４のセットを有する第１の後部オーガセクション１１２３ａと、第２の後部オーガブレード１１２６のセットを有する第２の後部オーガセクション１１２３ｂとを含むことができる。第１の後部オーガセクション１１２３ａは、別個のオーガブレード１１２４の軸方向にオフセットされた複数の列を含むことができる。第１の後部オーガセクション１１２３ａが時計回りに回転する場合、第２の後部オーガセクション１１２３ｂは反時計回りに回転する。オーガブレード１１１４、１１１６、１１２４、１１２６の傾斜角度は全てのオーガセクション（例えば、１１１３ａ、１１１３ｂ、１１２３ａ、１１２３ｂ）が同時に回転するときに、それらが協働して、ロボット１１００の同じ移動方向（すなわち、前方または後方）に推進を誘導するような角度にする必要がある。他の実施形態と同様に、スラッジに接続された駆動モータは、いくつかの状況においてスラッジの非ニュートン特性を利用するなど、異なる回転速度で推進オーガブレード１１１４、１１１６、１１２４、１１２６を回転させるように構成されてもよい。また、他の実施形態と同様に、オーガブレード１１１４、１１１６、１１２４、１１２６はブレード表面へのスラッジの結合を低減するために、テフロン（登録商標）などの低摩擦コーティングでコーティングされてもよい。
【0076】
図１１では、図示の配向では時計回り方向を上向き矢印で示し、図示の配向では反時計回り方向を下向き矢印で示している。ロボット１１００は、本明細書に記載および図示される他の実施形態の特徴のいずれかをさらに含むことができる。
【0077】
図１２Ａおよび１２Ｂは、様々な実施形態による４セクション逆回転推進オーガ（four-section counter rotational propulsion auger）１２００の斜視図である。オーガブレードを用いてロボットの外部表面積を最大化することで、推進力および移動性が向上する可能性がある。例えば、複数の列のオーガブレードを有するロボットは、オーガブレードの列が少ないロボットよりも、推進力および移動性が改善される。４セクション逆回転推進オーガ１２００は、シャーシ連結フレーム１２１０と、ドライバ機構１２１５、１２１７、１２２７と、第１のオーガセクション１２１３ａと、第２のオーガセクション１２１３ｂと、第３オーガセクション１２１３ｃと、第４オーガセクション１２１３ｄとを含む。第１、第２、第３、および第４のオーガセクション１２１３ａ、１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄの各々は、オーガブレードのセットを含む。第１のオーガブレードのセット１２１４ａ、１２１４ｂは、第１および第３のオーガセクション１２１３ａ、１２１３ｃ上に配置される。第１のオーガブレードのセット１２１４ａ、１２１４ｂは、同一方向に一斉に回転するように構成されたオーガブレードの２つの軸方向にオフセットされた列を含む。第２のオーガブレードのセット１２１６ａ、１２１６ｂは、第２および第４のオーガセクション１２１３ｃ、１２１３ｄ上に配置される。第２のオーガブレードのセット１２１６ａ、１２１６ｂは、同一方向であるが、第１のオーガブレードのセット１２１４ａ、１２１４ｂとは反対方向に回転するように構成されたオーガブレードの２つの軸方向にオフセットした列を含む。第２のオーガブレードのセット１２１６ａの第１の列は、第１のオーガブレードのセット１２１４ａ、１２１４ｂの両方の列の間に配置される。同様に、第１のオーガブレードのセット１２１４ｂの第２の列は、第２のオーガブレードのセット１２１６ａ、１２１６ｂの両方の列の間に配置される。
【0078】
内部流体吸入ライン１２８０は外部流体吸気部口（例えば、図１の１２８および／または図１１の１１４０）から流体を受け取り、その流体を前方流体ノズル１２１８に導くように構成することができる。前方流体ノズル１２１８から噴出される一次流体は、４セクション逆回転推進オーガ１２００の正面、隣接、および／または取り囲む粘性混合物の流動化を補助することができる。
【0079】
様々な実施形態によるロボットの寸法および／または比率は、意図された動作環境に適するように変化してもよい。シャーシのサイズをコンパクトにし、推進オーガよりも比較的小さく保つようにしてもよい。さらに、シャーシは流体がその中の任意の構成要素と干渉することを防止するように、防水性であるように設計および構成することができる。
【0080】
図１３Ａ～１３Ｄは、粘性混合物中を移動するための様々な実施形態によるロボットを使用する例示的な方法１３００～１３０３を示すプロセスフロー図である。図１３Ａ～１３Ｄを参照すると、方法１３００～１３０３およびその動作は粘性混合物中を移動するように構成されたロボット（例えば、１００、５００、６００）を使用して実行することができる。方法１３００～１３０３の動作は、オペレータによって制御されてもよく、またはロボットのプロセッサによって実行されてもよい。このようにして、ロボットは、非自律型、半自律型、または完全自律型の車両として動作することができる。
【0081】
図１３Ａを参照すると、方法１３００において、ブロック１３１０において、粘性混合物中またはその近くにロボットを配置することができる。粘性混合物は、粘性混合物を生成する一次流体の下に配置されてもよい。粘性混合物中またはその近傍へのロボットの配置は、オペレータによって、またはロボット自身の推進システムによって実行されてもよい。例えば、粘性混合物は、一次流体がオイルであるオイルタンクの底部に蓄積するスラッジであってもよい。
【0082】
ブロック１３１２において、ロボットの前方セクションの前方推進オーガ内の少なくとも１つの流体ノズルを通して一次流体をポンピングされてもよい。推進オーガ内の１つまたは複数のノズルを通して一次流体をポンピングすることは、ロボットを取り囲む粘性混合物を流動化または希釈することを補助することができ、それによって混合物中を移動するロボットの推進を容易にすることができる。１つまたは複数のノズルを通して一次流体をポンピングすることは、ロボット内の流体ポンプによって実行されてもよく、流体ポンプはロボットを通して一次流体の一部を引き込み、粘性混合物の一部を流動化するためにロボットの前方推進オーガ内の少なくとも１つの流体ノズルから吐出されるように構成される。
【0083】
ブロック１３１４において、前方推進オーガに結合された第１の駆動モータが、前方推進オーガを回転させるように制御され、前方推進オーガを回転させて粘性混合物の流動部分の中でロボットを推進することができる。ブロック１３１４における動作の一部として、第１の駆動モータは、異なる回転速度で前方推進オーガを回転させるように制御されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の駆動モータが低回転速度で前方推進オーガを回転させて、比較的低粘度の流体（例えば、スラッジの上のオイル）の中でロボットを推進し、高粘度の流体（例えば、スラッジ）の中でロボットを推進して、粘度を低下させること、および／またはスラッジをオーガブレードから滑り落とすことなどによって、スラッジのオーガブレードへの結合を低減するように制御されてもよい。
【0084】
図１３Ｂを参照すると、方法１３０１において、シャーシの後方セクション上で後方推進オーガを回転させるように構成された第２の駆動モータが、ブロック１３１６において制御されてもよい。前方および後方推進オーガは、互いに逆回転するように構成されてもよい。ブロック１３１４における動作と同様に、ブロック１３１６における動作の一部として、第２の駆動モータは、異なる回転速度で後方推進オーガを回転させるように制御されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の駆動モータが遅い回転速度で後方推進オーガを回転させて、比較的低粘度の流体（例えば、スラッジの上のオイル）の中でロボットを推進させ、速い回転速度でロボットを駆動させて、高粘度の流体（例えば、スラッジ）の中でロボットを推進させて、粘度を低下させること、および／またはスラッジをオーガブレードから滑り落とすことなどによって、スラッジのオーガブレードへの結合を低減させるように制御されてもよい。
【0085】
図１３Ｃを参照すると、方法１３０２では、ブロック１３１８において、ロボットのシャーシの前方セクションおよび後方セクションを互いに枢動させる操縦ジンバルを作動させて、粘性混合物中の枢動動作を実行することができる。シャーシの前方セクションは、前方推進オーガを支持することができる。
【0086】
図１３Ｄを参照すると、方法１３０３では、ブロック１３１２または１３１６において前方推進オーガおよび／または後方推進オーガを回転させながら、ブロック１３２０において、ロボットの少なくとも一部の振動を引き起こすように構成されたバイブレータを作動させることができる。前方推進オーガおよび／または後方推進オーガなどのロボットの様々な部品を振動させることは、ロボットの近傍の粘性混合物の一部を流動化させる働きをし、それによって混合物中の移動を容易にすることができる。
【0087】
図１３Ｅを参照すると、方法１３０４において、ロボットは、パイプまたはチューブなどによって、一次流体の遠隔リザーバに結合されてもよく、ブロック１３３０において、一次流体が前方推進オーガ内の少なくとも１つの流体ノズルを通る一次流体のポンピングをサポートするために、ロボットに搬送されてもよい。前方推進オーガ内のノズルを通して一次流体をポンピングすることは、ロボットの近傍の粘性混合物の一部分を流動化させる働きをし、それによって混合物中の移動を容易にすることができる。ロボットを一次流体のリザーバに結合し、ブロック１３１０においてロボットに一次流体を搬送し始めることは、ブロック１３１０において、粘性混合物中またはその近くにロボットを配置することの一部として、以前に実行されてもよい。
【0088】
特定の実施例は、以下の番号付けされた実施例に記載されている。
【実施例1】
【0089】
シャーシ及び前方推進オーガを含む粘性混合物中を移動するためのロボットであって、前記シャーシは、前方セクションと、前記前方セクション内に配置された第１の駆動モータと、後方セクションと、シャーシを流体吸気部および電力線に結合するためのインターフェースと、前記前方セクションと前記後方セクションとの間に結合され、枢動軸を含む操縦ジンバルと、を含み、記前方推進オーガは、前記前方セクションの先端に配置され、前記第１の駆動モータに結合され、前記前方推進オーガに近接する粘性混合物の少なくとも一部を流動化させるために、流体を吐出するように構成された少なくとも１つの流体ノズルを含み、前記少なくとも１つの流体ノズルから吐出される流体は、前記流体吸気部から供給され、前記前方セクションおよび前記後方セクションは、前記操縦ジンバルの前記枢動軸を中心として互いに選択的に枢動するように構成され、前記前方推進オーガは、前記操縦ジンバルの前記枢動軸に垂直な回転軸を中心として前記前方セクションに対して前記第１の駆動モータによって回転されるように構成されるロボット。
【実施例2】
【0090】
前記後方セクション内に配置された第２の駆動モータと、前記後方セクションに配置された後方推進オーガと、をさらに備え、前記後方推進オーガは、前記操縦ジンバルの前記枢動軸に垂直な別の回転軸線を中心として、前記後方セクションに対して前記第２の駆動モータによって回転されるように構成される、実施例１に記載のロボット。
【実施例3】
【0091】
前記第１の駆動モータ、前記第２の駆動モータ、前記前方推進オーガ、および前記後方推進オーガは、前記前方推進オーガおよび前記後方推進オーガを互いに回転させるように構成される、実施例２に記載のロボット。
【実施例4】
【0092】
シャーシに結合され、前記ロボットの少なくとも一部を振動させるように構成されたバイブレータをさらに備える、実施例１乃至３のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例5】
【0093】
前記バイブレータは、前記シャーシを振動させるように構成される、実施例４に記載のロボット。
【実施例6】
【0094】
前記バイブレータは、前記前方推進オーガを振動させるように構成される、実施例４に記載のロボット。
【実施例7】
【0095】
前記シャーシは、内側フレームと、前記内側フレームを取り囲む外側スリーブと、をさらに備え、前記バイブレータは、前記内側フレームに対して前記外側スリーブを振動させるように構成される、実施例４に記載のロボット。
【実施例8】
【0096】
前記バイブレータは、前記シャーシの外側に設置される、実施例４に記載のロボット。
【実施例9】
【0097】
前記シャーシ内にあり、前記少なくとも１つの流体ノズルに流体的に結合された流体吸気部をさらに備え、前記流体吸気部は、流体の遠隔源から前記ロボットに一次流体を提供するための流体ラインに結合されるように構成される、実施例１乃至８のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例10】
【0098】
前記シャーシ内にあり、前記少なくとも１つの流体ノズルを通して流体を送り出すように構成された流体ポンプをさらに備える、実施例１乃至９のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例11】
【0099】
前記枢動軸を中心に前記前方セクションおよび前記後方セクションを枢動させるように構成された、前記操縦ジンバル内の１つ以上のジンバルアクチュエータアームをさらに備える、実施例１乃至１０のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例12】
【0100】
前記前方推進オーガは、第１のオーガブレードのセットおよび第２のオーガブレードのセットを含み、前記第１のオーガブレードのセットおよび第２のオーガブレードのセットは、互いに逆回転するように構成される、実施例１乃至１１のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例13】
【0101】
前記第１のオーガブレードのセットは、同じ方向に回転するように構成された２つの軸方向にオフセットされたオーガブレードの列を含み、前記第２のオーガブレードのセットのうちの少なくともいくつかは、前記２つの軸方向にオフセットされたオーガブレードの列の間に配置される、実施例１２に記載のロボット。
【実施例14】
【0102】
前記前方推進オーガは、軸方向にオフセットされたオーガブレードの列を含み、前記軸方向にオフセットされたオーガブレードの列のうちの少なくとも１つは、互いに離間した複数のオーガブレードを含む、実施例１乃至１３のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例15】
【0103】
前記インターフェースは、流体吸気部と電力線との組み合わせである、実施例１乃至１４のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例16】
【0104】
前記流体吸入ラインは、前記シャーシから離れたフロートに接続されている、実施例１乃至１５のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例17】
【0105】
前記シャーシは、前記少なくとも１つの流体ノズルから吐出された前記流体を貯蔵するための内部貯蔵チャンバをさらに備える、実施例１乃至１６のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例18】
【0106】
前記操縦ジンバルは、４組のガイドバーおよびプッシュロッドを含む、実施例１乃至１７のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例19】
【0107】
前記前方推進オーガは、前記軸方向に離間された列の各々に別個のオーガブレードを有する軸方向に離間した列を含む、実施例１乃至１８のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例20】
【0108】
前記前方推進オーガは、２つ以上の流体ノズルを含む、実施例１乃至１９のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例21】
【0109】
前記シャーシを取り囲む外側スリーブをさらに備え、前記外側スリーブは、前記シャーシから独立して振動するように構成される、実施例１乃至２０のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例22】
【0110】
前記前方推進オーガは、逆回転オーガブレードを含む、実施例１乃至２１のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例23】
【0111】
１つまたは複数の前記オーガブレードは、低摩擦コーティングされる、実施例１乃至２２のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例24】
【0112】
前記第１の駆動モータおよび前記第２の駆動モータのいずれかまたは両方は、前記前方推進オーガおよび／または前記後方推進オーガを異なる回転速度で回転させるように構成される、実施例１乃至２３のいずれか一項に記載のロボット。
【実施例25】
【0113】
粘性混合物を生成する一次流体の下に配置された粘性混合物中でロボットを操縦する方法であって、ロボットは、前方セクションと、後方セクションと、前記前方セクションと前記後方セクションとの間に結合された操縦ジンバルと、を支持するシャーシを含み、前記操縦ジンバルは、枢動軸を中心として前記前方セクションおよび前記後方セクションを互いに枢動するように構成された前記枢動軸と、前記前方セクションの先端に配置され、第１の駆動モータに結合された前方推進オーガと、を有し、前記前方推進オーガは、一次流体を射出するように構成された少なくとも１つの流体ノズルを含み、前記方法は、前記粘性混合物の中や近くに前記ロボットを配置し、前記一次流体の一部を、前記シャーシに結合されたインターフェースに、前記前方推進オーガ内の前記少なくとも１つの流体ノズルを通してポンピングし、それによって、前記ロボットを取り囲む粘性混合物の一部を流動化させ、前方推進オーガを回転させるように構成された駆動モータを作動させて、前記粘性混合物の前記流動部分を通ってロボットを推進させることを含む、方法。
【実施例26】
【0114】
枢動動作を実行するために、前記操縦ジンバルを作動させて、前記枢動軸を中心として前記後方セクションに対して前記前方セクションを枢動させることをさらに含む、実施例２５に記載の方法。
【実施例27】
【0115】
前記後方セクションに配置された後方推進オーガを回転させるように構成された第２の駆動モータを作動させることをさらに含み、前記第１および第２の駆動モータは、前記前方および後方推進オーガを互いに逆回転させるように構成される、実施例２５または２６に記載の方法。
【実施例28】
【0116】
前記前方推進オーガを回転させるために前記駆動モータを作動させることは、第１のオーガブレードのセットと第２のオーガブレードのセットとを互いに逆回転させる、実施例２５乃至２７のいずれか一項に記載の方法。
【実施例29】
【0117】
前記ロボットの少なくとも一部を振動させるために、前記シャーシ内のバイブレータを作動させることをさらに含む、実施例２５乃至２８のいずれか一項に記載の方法。
【実施例30】
【0118】
前記ロボットを前記一次流体の遠隔源に結合することと、前記前方推進オーガ内の前記少なくとも１つの流体ノズルを通して前記一次流体をポンピングしながら、前記ロボットに前記一次流体を搬送することと、をさらに含む、実施例２５乃至２９のいずれか一項に記載の使用。
【実施例31】
【0119】
前記ロボットが高粘度流体で動作しているとき、前記ロボットが比較的低粘度流体で動作しているときの回転速度よりも高い回転速度で、前記前方推進オーガおよび／または前記後方推進オーガのいずれかまたは両方を回転させるための前記駆動モータをさらに備える、実施例２５乃至３０のいずれか一項に記載の方法。
【0120】
システム、デバイス、および方法の前述の説明は、単に例示的な例として提供され、様々な実施形態のステップが提示された順序で実行されなければならないことを要求または暗示することを意図するものではない。当業者によって理解されるように、前述の実施形態におけるステップの順序は、任意の順序で実行され得る。「その後」、「次に」、「次に」などの語はステップの順序を限定することを意図するものではなく、これらの語は方法の説明を通して読者を案内するために使用される。さらに、例えば、冠詞「ａ」、「ａｎ」または「ｔｈｅ」を使用する、単数形の請求項要素への言及は、その要素を単数形に限定するものとして解釈されるべきではない。
【0121】
開示された実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を作製または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、以下の特許請求の範囲ならびに本明細書に開示される原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【国際調査報告】