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特表2025-502613ダスト耐性ロボットインターフェースのためのシステム、方法、およびデバイス

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2025-01-28

(54)【発明の名称】ダスト耐性ロボットインターフェースのためのシステム、方法、およびデバイス

(51)【国際特許分類】

B25J 19/00 20060101AFI20250121BHJP

B64G 4/00 20060101ALI20250121BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 H

B64G4/00 105

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024533070

(86)(22)【出願日】2022-12-20

(85)【翻訳文提出日】2024-06-03

(86)【国際出願番号】 CA2022051868

(87)【国際公開番号】W WO2023115207

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】63/291,603

(32)【優先日】2021-12-20

(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】524183223

【氏名又は名称】マクドナルド・デトワイラー・アンド・アソシエイツ・インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部達彦

(72)【発明者】

【氏名】ヘザー・カー

(72)【発明者】

【氏名】ショーン・ジェセン

(72)【発明者】

【氏名】ヴァレリー・キリスチアン

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS29

3C707BS10

3C707CS08

3C707CY12

3C707CY27

3C707FS08

3C707WA16

(57)【要約】

ダスト耐性電気機械的インターフェースはペアレントモジュールとチャイルドモジュールを含む。ペアレントモジュールは嵌合表面、機械的アライメント特徴、リジッド化モジュールおよび補助サービスモジュールを含む。チャイルドモジュールは嵌合表面、機械的アライメントターゲット、リジッド化ターゲットおよび補助サービス受け取りモジュールを含む。インターフェースは嵌合解除された構成と嵌合されリジッド化された構成を含む。リジッド化構成ではペアレントおよびチャイルド嵌合表面は平行で、所定分離距離の中にあり、機械的アライメント特徴はターゲットに係合し、リジッド化モジュールはターゲットに係合し、補助サービス受け取りモジュールは補助サービス受け取りモジュールに係合し、リジッド化モジュールは有効化され、ペアレントモジュールをチャイルドモジュールに固定する。補助サービスは電力、機械的トルクおよびデータの1つ以上を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダスト耐性電気機械的インターフェースであって、前記インターフェースは、
ペアレントモジュールであって、前記ペアレントモジュールは、ペアレント嵌合表面、機械的アライメント特徴、リジッド化モジュール、および補助サービスモジュールを含む、ペアレントモジュールと、
チャイルドモジュールであって、前記チャイルドモジュールは、チャイルド嵌合表面、機械的アライメントターゲット、リジッド化ターゲット、および補助サービス受け取りモジュールを含む、チャイルドモジュールと
を含み、
前記インターフェースは、嵌合解除された構成および嵌合されてリジッド化された構成を含み、
前記インターフェースが前記嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、
前記ペアレント嵌合表面およびチャイルド嵌合表面は、略平行になっており、所定の分離距離の中にあり、前記分離距離は、前記ペアレント嵌合表面およびチャイルド嵌合表面を分離する距離に対応しており、前記距離の中で、前記ペアレントモジュールの前記リジッド化モジュールは、前記チャイルドモジュールを前記ペアレントモジュールに固定するように作動し、
前記機械的アライメント特徴は、前記機械的アライメントターゲットに係合しており、
前記リジッド化モジュールは、前記リジッド化ターゲットに係合しており、
前記補助サービスモジュールは、前記補助サービス受け取りモジュールに係合しており、補助サービスが前記チャイルドモジュールに渡されることが可能であるようになっており、
前記リジッド化モジュールは有効化されており、前記ペアレントモジュールを前記チャイルドモジュールに固定している、ダスト耐性電気機械的インターフェース。

【請求項2】

前記補助サービスモジュールは、電力転送モジュールを含み、前記補助サービス受け取りモジュールは、電力受け取りモジュールを含む、請求項1に記載のインターフェース。

【請求項3】

前記補助サービスモジュールは、ペアレント通信モジュールを含み、前記補助サービス受け取りモジュールは、チャイルド通信モジュールを含む、請求項2に記載のインターフェース。

【請求項4】

前記リジッド化モジュールは、制御可能な磁石を含み、前記リジッド化ターゲットは、強磁性本体部を含み、前記インターフェースが前記嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、前記制御可能な磁石はアクティブになっており、磁力が前記ペアレントモジュールを前記チャイルドモジュールに固定するようになっている、請求項2または3に記載のインターフェース。

【請求項5】

前記電力転送モジュールおよび前記電力受け取りモジュールは、誘導的に連結されており、前記電力転送モジュールおよび前記電力受け取りモジュールが所定の転送距離の中にあるときに、前記電力転送モジュールが、前記電力受け取りモジュールの中に電圧を誘導するようになっており、前記電力転送モジュールから前記電力受け取りモジュールへパワーを転送するようになっている、請求項2から4のいずれか一項に記載のインターフェース。

【請求項6】

前記インターフェースが前記嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、前記電力転送モジュールおよび前記電力受け取りモジュールは、前記転送距離の中にある、請求項5に記載のインターフェース。

【請求項7】

前記電力転送モジュールは、少なくとも70Wのパワーを前記電力受け取りモジュールに連続的に転送する、請求項5または6に記載のインターフェース。

【請求項8】

前記電力転送モジュールおよび前記電力受け取りモジュールは、伝導的に連結されており、前記電力転送モジュールが前記電力受け取りモジュールに電力を伝導するようになっている、請求項6または7に記載のインターフェース。

【請求項9】

前記ペアレント通信モジュールは、RFトランスミッタおよびレシーバを含み、前記チャイルド通信モジュールは、RFトランスミッタおよびレシーバを含み、前記インターフェースが前記嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、前記ペアレント通信モジュールは、前記チャイルド通信モジュールへおよび前記チャイルド通信モジュールからRF信号を送るおよび受信する、請求項3から8のいずれか一項に記載のインターフェース。

【請求項10】

前記RF信号は、少なくとも3Gbpsのレートでデータを転送する、請求項9に記載のインターフェース。

【請求項11】

前記機械的アライメント特徴は、複数のダスト耐性アライメントピンを含み、前記機械的アライメントターゲットは、複数のダスト耐性アパーチャを含み、前記ダスト耐性アパーチャは、前記ダスト耐性アパーチャが前記ダスト耐性アライメントピンを受け入れるように構成されている、請求項1から10のいずれか一項に記載のインターフェース。

【請求項12】

前記補助サービスモジュールは、トルク転送メカニズムをさらに含み、前記補助サービス受け取りモジュールは、トルク受け取りメカニズムをさらに含み、前記インターフェースが前記嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、前記トルク転送メカニズムは、前記トルク受け取りメカニズムに係合しており、前記トルク転送メカニズムが前記トルク受け取りメカニズムを回転させるようになっている、請求項1から11のいずれか一項に記載のインターフェース。

【請求項13】

【請求項14】

請求項1に記載のインターフェースを嵌合してリジッド化する方法であって、前記方法は、
ペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールを用意するステップであって、前記ペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールは、前記嵌合解除された構成にある、ステップと、
前記機械的アライメント特徴を前記機械的アライメントターゲットと整合させるステップと、
前記機械的アライメント特徴が機械的アライメントターゲットに係合するまで、前記ペアレントモジュールとチャイルドモジュールとの間の前記距離を減少させるステップと、
チャイルド嵌合表面およびペアレント嵌合表面が略平行であるような位置へ、前記機械的アライメント特徴および機械的アライメントターゲットが前記ペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールを付勢するように、前記ペアレントモジュールとチャイルドモジュールとの間の前記距離をさらに減少させるステップと、
前記リジッド化モジュールを有効化し、前記ペアレントモジュールを前記チャイルドモジュールに固定するステップと
を含む、方法。

【請求項15】

ダスト耐性ロボットシステムであって、前記ロボットシステムは、
静的なまたは可動式のプラットフォームと、
近位端部および遠位端部を有するロボットアームであって、前記ロボットアームは、その近位端部において前記プラットフォームに連結されている、ロボットアームと、
前記ロボットアームの前記遠位端部に連結されている、請求項1に記載の電気機械的インターフェースの第1のペアレントモジュールと、
請求項1に記載の電気機械的インターフェースの第1のチャイルドモジュールであって、前記チャイルドモジュールは、前記ロボットアームの前記遠位端部に連結されている前記ペアレントモジュールと可逆的に嵌合されてリジッド化されるように構成されており、前記嵌合されてリジッド化された構成において第1のインターフェースを形成する、第1のチャイルドモジュールと
を含む、ダスト耐性ロボットシステム。

【請求項16】

第2のペアレントモジュールであって、前記第2のペアレントモジュールは、前記第1のチャイルドモジュールに固定されている、第2のペアレントモジュールと、
前記第1のチャイルドモジュールまたは前記第2のペアレントモジュールに固定されているツールと
をさらに含む、請求項15に記載のロボットシステム。

【請求項17】

前記プラットフォームの表面に固定されている第2のチャイルドモジュールをさらに含み、
前記第2のペアレントモジュールは、前記第2のチャイルドモジュールに可逆的に嵌合されてリジッド化されるように構成されており、前記嵌合されてリジッド化された構成において第2のインターフェースを形成し、
前記第1のインターフェースは、前記第2のインターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にある間に、嵌合解除された構成にあるように構成されており、前記ツールが、前記第2のペアレントモジュールまたは第1のチャイルドモジュールを通して、前記ロボットアームではなく、前記プラットフォームに連結されるようになっている、請求項16に記載のロボットシステム。

【請求項18】

前記第1のペアレントモジュールの前記補助サービスモジュールは、トルク転送メカニズムを含み、前記第1のチャイルドモジュールの前記補助サービスモジュールは、トルク受け取りメカニズムをさらに含み、前記第1のインターフェースが前記嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、前記トルク転送メカニズムは、前記トルク受け取りメカニズムに係合しており、前記トルク転送メカニズムが前記トルク受け取りメカニズムを回転させるようになっている、請求項15に記載のロボットシステム。

【請求項19】

前記トルク受け取りメカニズムは、前記ツールに回転力を提供する、請求項18に記載のロボットシステム。

【請求項20】

前記第1のペアレントモジュールの前記トルク転送メカニズムは、前記第1のチャイルドモジュールの前記トルク受け取りメカニズムを通して、前記第2のペアレントモジュールのトルク転送メカニズムに、トルクを転送し、前記第2のペアレントモジュールの前記トルク転送メカニズムにおいて受け取られた前記トルクは、前記第2のペアレントモジュールの前記リジッド化モジュールを作動させるために使用される、請求項18に記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

以下の説明は、概して、ロボットインターフェースに関し、より詳細には、ダスト耐性ロボットインターフェース(dust tolerant robotic interface)のためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットシステムの構成要素同士は、有利には、互いに取り付けられ、互いから取り外されることが可能である。システムは、取り外し可能な構成要素の間で、(任意の形態の)エネルギー、流体もしくはガス、および/または、データを転送するために、インターフェースと見なされることが可能である。

【0003】

ロボットシステムは、埃っぽい環境(たとえば、月面)において使用することが可能である。現在のロボットシステムインターフェースは、インターフェースを横切るデータと電力の両方の転送のために伝導性の電気的接触部を利用する。ダストは、表面に付着し、嵌合インターフェースを汚し、インターフェースを横切る電力およびデータ転送の効率(および、信頼性)を低減させる可能性がある。追加的に、ロボットシステムは、物理的に相互作用するメカニズムを利用し、インターフェースを形成するために構成要素を整合/嵌合/リジッド化し、エネルギーを機械的に転送することが可能である。そのような物理的に相互作用するメカニズムは、埃っぽい環境において故障しやすい可能性がある。その理由は、ダストが表面に付着し、アライメントおよび嵌合メカニズムと物理的に干渉する可能性があるからである。

【0004】

追加的に、埃っぽい環境において動作させるときに、ロボットインターフェースは、ジャミング(jamming)のリスクに直面する可能性がある。たとえば、ロボットインターフェースが嵌合され、ダストが嵌合表面に存在するときに、ダストは、嵌合表面およびメカニズムを汚し、インターフェースが物理的に嵌合解除することを妨げ、インターフェースをジャミングし、インターフェースを動作不能にする可能性がある。

【0005】

多くの物理的な構成要素が係合することを必要とされるインターフェースにおいて、ダスト(それは、研磨特性を有する可能性がある)は、表面を研磨する可能性があり、早期の摩耗を結果として生じさせ、インターフェースの有効寿命を低減させる可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、既存のロボットインターフェースの欠点の少なくともいくつかを克服する、ダスト耐性ロボットインターフェースのための改善されたシステムおよび方法に対する必要性が存在している。

【課題を解決するための手段】

【0007】

他の態様および特徴は、いくつかの例示的な実施形態の以下の説明を検討することにより、当業者に明らかになる。

【0008】

本明細書で説明されているのは、ペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールを含むダスト耐性電気機械的インターフェースである。ペアレントモジュールは、ペアレント嵌合表面、機械的アライメント特徴、リジッド化モジュール、および補助サービスモジュールを含む。

【0009】

チャイルドモジュールは、チャイルド嵌合表面、機械的アライメントターゲット、リジッド化ターゲット、および補助サービス受け取りモジュールを含む。

【0010】

インターフェースは、嵌合解除された構成および嵌合されてリジッド化された構成を含み、インターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、ペアレント嵌合表面およびチャイルド嵌合表面は、実質的に平行になっており、所定の分離距離の中にあり、分離距離は、ペアレント嵌合表面およびチャイルド嵌合表面を分離する距離に対応しており、距離の中で、ペアレントモジュールのリジッド化モジュールは、ペアレントモジュールをチャイルドモジュールに固定するように作動し、機械的アライメント特徴は、機械的アライメントターゲットに係合しており、リジッド化モジュールは、リジッド化ターゲットに係合しており、補助サービスモジュールは、補助サービス受け取りモジュールに係合しており、補助サービスがチャイルドモジュールに渡されることが可能であるようになっており、リジッド化モジュールは有効化されており、ペアレントモジュールをチャイルドモジュールに固定している。

【0011】

いくつかの例において、補助サービスモジュールは、電力転送モジュールを含み、補助サービス受け取りモジュールは、電力受け取りモジュールを含む。

【0012】

いくつかの例において、補助サービスモジュールは、ペアレント通信モジュールを含み、補助サービス受け取りモジュールは、チャイルド通信モジュールを含む。

【0013】

いくつかの例において、補助サービスモジュールは、ペアレント流体転送モジュールを含み、補助サービス受け取りモジュールは、チャイルド流体受け取りモジュールを含む。

【0014】

いくつかの例において、リジッド化モジュールは、制御可能な磁石を含み、リジッド化ターゲットは、強磁性本体部を含み、インターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、制御可能な磁石は活性化させられることが可能であり、磁力がペアレントモジュールをチャイルドモジュールに固定するようになっている。

【0015】

いくつかの例において、電力転送モジュールおよび電力受け取りモジュールは、誘導的に連結されており、電力転送モジュールおよび電力受け取りモジュールが所定の転送距離の中にあるときに、電力転送モジュールが、電力受け取りモジュールの中に電圧を誘導するようになっており、電力転送モジュールから電力受け取りモジュールへパワーを転送するようになっている。

【0016】

いくつかの例において、インターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、電力転送モジュールおよび電力受け取りモジュールは、転送距離の中にある。

【0017】

いくつかの例において、電力転送モジュールは、少なくとも70Wのパワーを電力受け取りモジュールに連続的に転送する。

【0018】

いくつかの例において、電力転送モジュールおよび電力受け取りモジュールは、伝導的に連結されており、電力転送モジュールが電力受け取りモジュールに電力を伝導するようになっている。

【0019】

いくつかの例において、ペアレント通信モジュールは、ラジオ周波数(「RF」)トランスミッタおよびレシーバを含み、チャイルド通信モジュールは、RFトランスミッタおよびレシーバを含み、インターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、ペアレント通信モジュールは、チャイルド通信モジュールへおよびチャイルド通信モジュールからRF信号を送るおよび受信する。

【0020】

いくつかの例において、通信モジュールは、少なくとも3Gbpsのレートでデータを転送する。

【0021】

いくつかの例において、機械的アライメント特徴は、複数のダスト耐性アライメントピンを含み、機械的アライメントターゲットは、複数のダスト耐性アパーチャを含み、ダスト耐性アパーチャは、ダスト耐性アパーチャがダスト耐性アライメントピンを受け入れるように構成されている。

【0022】

いくつかの例において、補助サービスモジュールは、トルク転送メカニズムを含み、補助サービス受け取りモジュールは、トルク受け取りメカニズムをさらに含み、インターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、トルク転送メカニズムは、トルク受け取りメカニズムに係合しており、トルク転送メカニズムがトルク受け取りメカニズムを回転させるようになっている。

【0023】

いくつかの例において、リジッド化モジュールは、制御可能な磁石を含み、リジッド化ターゲットは、強磁性本体部を含み、インターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にあるときに、制御可能な磁石は活性化させられ、磁力がペアレントモジュールをチャイルドモジュールに固定するようになっている。

【0024】

また、本明細書で説明されているのは、ロボットインターフェースを整合し、嵌合し、およびリジッド化する方法である。本方法は、ペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールを用意するステップであって、ペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールは、嵌合解除された構成にある、ステップと、機械的アライメント特徴を機械的アライメントターゲットと整合させるステップと、機械的アライメント特徴が機械的アライメントターゲットに係合するまで、ペアレントモジュールとチャイルドモジュールとの間の距離を減少させるステップと、チャイルド嵌合表面およびペアレント嵌合表面が実質的に平行であるような位置へ、機械的アライメント特徴および機械的アライメントターゲットがペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールを付勢するように、ペアレントモジュールとチャイルドモジュールとの間の距離をさらに減少させるステップと、リジッド化モジュールを有効化し、ペアレントモジュールをチャイルドモジュールに固定するステップとを含む。

【0025】

また、本明細書で説明されているのは、ダスト耐性ロボットシステムである。システムは、車両、構造体、またはプラットフォームと、近位端部および遠位端部を有するロボットアームであって、ロボットアームは、その近位端部において車両に連結されている、ロボットアームと、ロボットアームの遠位端部に連結されている第1のペアレントモジュールと、第1のチャイルドモジュールであって、チャイルドモジュールは、ロボットアームの遠位端部に連結されているペアレントモジュールと可逆的に嵌合されてリジッド化されるように構成されており、嵌合されてリジッド化された構成において第1のインターフェースを形成する、第1のチャイルドモジュールと、を含む。

【0026】

いくつかの例において、システムは、第2のペアレントモジュールであって、第2のペアレントモジュールは、第1のチャイルドモジュールに固定されている、第2のペアレントモジュールをさらに含み、ツールが、第1のチャイルドモジュールまたは第2のペアレントモジュールに固定されている。

【0027】

いくつかの例において、システムは、プラットフォームの表面に固定されている第2のチャイルドモジュールをさらに含み、第2のペアレントモジュールは、第2のチャイルドモジュールに可逆的に嵌合されてリジッド化されるように構成されており、嵌合されてリジッド化された構成において第2のインターフェースを形成し、第1のインターフェースは、第2のインターフェースが嵌合されてリジッド化された構成にある間に、嵌合解除された構成にあるように構成されており、ツールが、第2のペアレントモジュールまたは第1のチャイルドモジュールを通して、ロボットアームではなく、車両に連結されるようになっている。

【0028】

いくつかの例において、第1のペアレントモジュールの補助サービスモジュールは、トルク転送メカニズムを含み、第1のチャイルドモジュールの補助サービスモジュールは、トルク受け取りメカニズムをさらに含み、第1のインターフェースが嵌合された構成にあるときに、トルク転送メカニズムは、トルク受け取りメカニズムに係合しており、トルク転送メカニズムがトルク受け取りメカニズムを回転させるようになっている。

【0029】

いくつかの例において、トルク受け取りメカニズムは、回転力または線形力をツールに提供する。

【0030】

いくつかの例において、第1のペアレントモジュールのトルク転送メカニズムは、第1のチャイルドモジュールのトルク受け取りメカニズムを通して、第2のペアレントモジュールのトルク転送メカニズムに、トルクを転送し、第2のペアレントモジュールのトルク転送メカニズムにおいて受け取られたトルクは、第2のペアレントモジュールのリジッド化モジュールを作動させるために使用される。

【0031】

本明細書に含まれている図面は、本明細書の物品、方法、および装置のさまざまな例を図示するためのものである。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】実施形態による、嵌合解除された構成にあるダスト耐性ロボットインターフェースのブロック図である。

【図2】嵌合された構成にある、図1のダスト耐性ロボットインターフェースのブロック図である。

【図3】実施形態による、図1～図2のロボットインターフェースを嵌合する方法のフローチャートである。

【図4】実施形態による、図1～図2のロボットインターフェースを嵌合解除する方法のフローチャートである。

【図5】実施形態によるダスト耐性ロボットシステムのブロック図である。

【図6】追加的な構成要素とともに描写された、図5のダスト耐性ロボットシステムのブロック図である。

【図7】実施形態による、図5および図6のロボットシステムを動作させる方法のフローチャートである。

【図8A】実施形態による、ダスト耐性ロボットインターフェースのペアレントモジュールの底面斜視図である。

【図8B】内部構成要素を示すために外側ハウジングの一部分が除去された状態の、図8Aのダスト耐性ロボットインターフェースのペアレントモジュールの上面斜視図である。

【図9】実施形態による、図8A、図8Bのダスト耐性ロボットインターフェースのチャイルドモジュールの斜視図である。

【図10】実施形態による、動作中のダスト耐性ロボットシステムの概略ダイアグラムである。

【図11】実施形態による、図10のロボットシステムを動作させる方法のフローチャートである。

【図12】実施形態による、アクティブに作動されるリジッド化モジュールを含む、図1および図2のペアレントモジュールの内部詳細図である。

【図13】別の実施形態による、パッシブに作動されるリジッド化モジュールを含む、図1および図2のペアレントモジュールの内部詳細図である。

【図14】実施形態による、複数のダスト耐性ロボットインターフェースを含むダスト耐性ロボットシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

さまざまな装置またはプロセスが、それぞれの特許請求されている実施形態の例を提供するために、下記に説明される。下記に説明されている実施形態は、任意の特許請求されている実施形態を限定するものではなく、任意の特許請求されている実施形態は、下記に説明されているものとは異なるプロセスまたは装置をカバーすることが可能である。特許請求されている実施形態は、下記に説明されている任意の1つの装置もしくはプロセスの特徴のすべてを有する装置もしくはプロセスに限定されず、または、下記に説明されている装置の複数もしくはすべてに共通する特徴に限定されない。

【0034】

本明細書で説明されている1つまたは複数のシステムは、プログラマブルコンピュータの上で実行するコンピュータプログラムの中に実装されることが可能であり、プログラマブルコンピュータは、少なくとも1つのプロセッサ、データストレージシステム(揮発性のおよび不揮発性のメモリーおよび/またはストレージ要素を含む)、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスをそれぞれ含む。たとえば、限定するものではないが、プログラマブルコンピュータは、プログラマブルロジックユニット、メインフレームコンピュータ、サーバ、およびパーソナルコンピュータ、クラウドベースのプログラムまたはシステム、ラップトップコンピュータ、パーソナルデータアシスタンス、携帯電話、スマートフォン、またはタブレットデバイスであることが可能である。

【0035】

それぞれのプログラムは、好ましくは、コンピュータシステムと通信するために、高レベルの手続き型のまたはオブジェクト指向のプログラミング言語および/またはスクリプト言語で実装される。しかし、プログラムは、所望の場合には、アッセンブリ言語またはマシン言語で実装されることが可能である。任意のケースにおいて、言語は、コンパイラ型言語またはインタープリタ型言語であることが可能である。それぞれのそのようなコンピュータプログラムは、好ましくは、本明細書で説明されている手順を実施するために、ストレージ媒体またはデバイスがコンピュータによって読み取られるときに、コンピュータを構成および動作させるための汎用または特殊用途のプログラマブルコンピュータによって読み取り可能なストレージ媒体またはデバイスの上に記憶されている。

【0036】

互いに通信するいくつかの構成要素を備えた実施形態の説明は、すべてのそのような構成要素が必要とされるということを暗示するものではない。対照的に、さまざまな随意的な構成要素は、本発明の多種多様な可能な実施形態を図示するために説明されている。

【0037】

さらに、プロセスステップ、方法ステップ、またはアルゴリズムなどは、(本開示においておよび/または特許請求の範囲において)シーケンシャルの順序で説明されている可能性があるが、そのようなプロセス、方法、およびアルゴリズムは、代替的な順序で働くように構成されることが可能である。換言すれば、説明される可能性のあるステップの任意のシーケンスまたは順序は、必ずしも、ステップがその順序で実施されるべきであるという要件を示すわけではない。本明細書で説明されているプロセスのステップは、実用的である任意の順序で実施されることが可能である。さらに、いくつかのステップは、同時に実施されることが可能である。

【0038】

単一のデバイスまたは物品が本明細書で説明されているときに、2つ以上のデバイス/物品(それらが協働するかどうかにかかわらず)が単一のデバイス/物品の代わりに使用されることが可能であるということが容易に明らかであることとなる。同様に、2つ以上のデバイスまたは物品が本明細書で説明されている場合に(それらが協働するかどうかにかかわらない)、単一のデバイス/物品が2つ以上のデバイスまたは物品の代わりに使用されることが可能であるということが容易に明らかであることとなる。

【0039】

以下は、概して、電気機械的インターフェースに関し、より詳細には、ダスト耐性ロボットインターフェースと、固定されたプラットフォームおよび可動式のプラットフォームからの軌道上交換ユニット(ORU: Orbital Replaceable Unit)およびツールのロボットハンドリングにおいてダスト耐性ロボットインターフェースを用いるシステムおよび方法とに関する。

【0040】

本開示のダスト耐性ロボットインターフェースは、ロボットシステムが構成要素を容易に取り付けること、および取り外すことを可能にする複数のモジュールを含む。ダスト耐性ロボットインターフェースは、2つの半分体を含むことが可能である。ダスト耐性ロボットインターフェースは、データ、電力、およびトルクのうちの任意の1つまたは複数が、それぞれの半分体を横切ってインターフェースを通して転送されることが可能であるように構成されており、埃っぽい環境において動作させることが可能であり、ダストが、インターフェースの構造的完全性、インターフェースを横切る電力、データ、もしくは機械的なトルクの転送、または、インターフェースの長期的な信頼性と干渉する可能性が低くなるようになっている。

【0041】

ダスト耐性インターフェースは、本明細書で説明されている本発明の文脈において、その動作環境の中でのダストの存在がインターフェースの短期的なまたは長期的な機能性を最小限に阻害することが可能であるように構成されているインターフェースを指す。また、ダスト耐性インターフェースは、ダストのない環境においても適用されることが可能である。この特徴は、ダスト耐性特性を有する単一のロボットインターフェースを提供する利点を提供することが可能であり、したがって、たとえば、ロボットインターフェースが埃っぽい環境から、埃っぽくない環境へ移動する場合、または、ダストに断続的に露出される環境においてロボットインターフェースが使用される場合などに、ダストの有無にかかわらず使用されることが可能である。

【0042】

1つの実施形態では、ダスト耐性ロボットインターフェースは、ロボットエンドエフェクタを含むペアレントモジュールを含み、エンドエフェクタは、さまざまなツールに接続されることが可能である。エンドエフェクタは、いくつかの実施形態において、ペアレントモジュールと称されることが可能である。

【0043】

システム設計を簡単化するために、システム寿命を増加させるために、および、より多様な機能性(たとえば、システムの成長および開発など)を可能にするために、ロボットシステムが除去可能な構成要素(たとえば、交換可能なツールなど)を含むことが有利である可能性がある。また、除去可能なツールは、システム稼働率を改善することが可能である。消耗したツールは、廃棄されて交換されることが可能である。除去可能なツールは、コアロボット構成要素の全体的なデューティサイクルを低減させることが可能である。

【0044】

除去可能な構成要素は、そのような構成要素へのアクセスが制限される環境(たとえば、宇宙など)において、とりわけ有利である可能性がある。たとえば、第1のツールは、第1の動作を完了するために、ロボット車両、プラットフォーム、または構造体に取り付けられることが可能であり、次いで、第2の動作を完了するために、第1のツールから取り外され、第2のツールに取り付けられることが可能である。インターフェースのサブ構成要素の動作を通して、インターフェースは、リジッド化されることが可能であり、インターフェースのそれぞれの半分体が、十分な力によって互いに固定されるようになっており、インターフェースを通して固定された任意のツールまたは他の構成要素が、インターフェースの故障または性能の低下なしに、大きな回転荷重、横方向の荷重、および軸線方向の荷重に耐えることが可能であるようになっている。そのような固定力は、機械的な力、磁気的な力(たとえば、荷重に抵抗するために純粋に磁性に依存する)、もしくは、いくつかの他のタイプの力、または、先述の力のいくつかの組み合わせであることが可能である。

【0045】

本明細書で使用されているように、「エンドエフェクタ」という用語は、一般に、機能を実行する、ロボットアームの端部におけるロボットデバイスもしくは要素、または、他の位置決めデバイスを指す。本明細書で使用されているような「エンドエフェクタ」という用語は、ロボットアームの端部に分離不能に(すなわち、恒久的に)装着されているデバイス、および、ロボットアームの端部から分離可能なデバイスを含む。分離可能なインターフェースは、エンドエフェクタがピックアップされること、使用されること、および下に置かれること(すなわち、ロボットアームから分離されること)を可能にすることができる。分離可能なインターフェースを有するエンドエフェクタの事例は、「ツール」または「アーム端部のツール」と称されることも可能である。そのような事例では、ロボットアームは、その端部に分離不能に装着された第1のエンドエフェクタを有することが可能であり、それは、ロボットアームが複数の異なるツールを使用することを可能にするツールチェンジャの機能を有しており、また、ロボットアームは、分離可能なインターフェースを有する第2のエンドエフェクタを有することが可能であり、それは、第1のエンドエフェクタによって係合され、ツールとして機能することが可能である。そのような場合では、第1の「ツールチェンジャ」エンドエフェクタおよび第2の「ツール」エンドエフェクタは、それぞれエンドエフェクタと考えられる。したがって、本明細書における「エンドエフェクタ」への言及は、別段の注意がない限り、先述のものにおいて説明されているようなすべてのデバイスを含むことが意図されている。

【0046】

本開示の文脈において、ペアレント/チャイルド専門用語は、異なって構成されているロボットインターフェースの2つの半分体の間を区別するために使用される。一般に、ペアレントモジュールは、アクティブな半分体であり、チャイルドモジュールは、パッシブな半分体である。以前に述べられたような「アクティブな半分体」は、ほとんどの例において、ペアレントモジュールが、リジッド化および補助サービスの提供を駆動するモジュールであるという事実を指す。いくつかの例において、たとえば、インターフェースがペアレントモジュールとチャイルドモジュールとの間の双方向データ通信を可能にすることができる例などにおいて、チャイルドモジュールは、ペアレントモジュールにいくつかのサービスをアクティブに提供することが可能である。

【0047】

本開示の文脈において、「係合する」は、非機械的な係合を含むように定義される。たとえば、「係合する」は、(たとえば、電磁放射線(EMR)を通した電気の送信または電子的な通信のためなど)EMRの通過を通した2つの構成要素の相互作用を含むことが可能である。この意味で、「係合する」は、(たとえば、物理的な接触などを通したなど)機械的な相互作用および非機械的な相互作用(それは、上記に説明されているような物理的な接触なしで動作することとなる構成要素を含むことが可能である)を含むと考えることが可能である。

【0048】

本開示の文脈において、「リジッドの」および/または「リジッド化された」は、インターフェースが機械的に整合され、リジッド化モジュールが活性化させられた状態として定義され、かなりの力(たとえば、分離力)の印加がなければ1つまたは複数の特定の軸線に沿って分離されることが可能でないインターフェースを結果として生じさせる。

【0049】

本開示の文脈において、「ソフトドッキング」は、インターフェースが機械的アライメント状態になっており所定の嵌合距離の中にある機械的な位置にインターフェースが設置されているが、リジッド化モジュールは活性化させられておらず、したがって、インターフェースは、1つまたは複数の特定の軸線に沿った機械的な力(たとえば、分離力よりも小さい力)によって分離されることが可能である状態または条件として定義される。インターフェースは、リジッド化されることなくソフトドッキングされることが可能であるが、しかし、インターフェースは、ソフトドッキングされることなくリジッド化されることはできない。

【0050】

本開示の文脈において、「嵌合する」または「嵌合された」は、インターフェースが機械的アライメント状態にあり所定の嵌合距離の中にある機械的な位置にインターフェースが設置されているが、リジッド化モジュールは活性化させられておらず、したがって、インターフェースが1つまたは複数の特定の軸線に沿った小さなまたは閾値の機械的な力によって分離されることが可能である条件として定義される。「嵌合された」は、上記に定義されているような「ソフトドッキング」の同義語として定義されることが可能である。インターフェースは、リジッド化されることなく嵌合されることが可能であるが、しかし、インターフェースは、嵌合されることなくリジッド化されることはできない。

【0051】

本開示の文脈において、「嵌合解除される」は、インターフェースが分離されており、インターフェースの2つの部分が機械的に係合されておらず、比較的に大きな距離(たとえば、嵌合距離の2倍または3倍などのような、嵌合距離よりもはるかに大きい距離)だけ分離されるようになっている条件として定義される。いくつかの実施形態によれば、インターフェースは、それが嵌合解除されている場合には、リジッド化されることが可能でない。

【0052】

ここで図1を参照すると、そこに示されているのは、嵌合解除された構成100aにおけるロボットインターフェース100の実施形態の構成要素を概説するブロック図である。図2は、嵌合された構成100bにおけるロボットインターフェース100を示している。インターフェース100は、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104を含む。嵌合された構成100bでは、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、互いに対して所望の機械的な位置にあるが、必ずしもすべての機械的な軸線にわたって大きな力によって一緒に保持されるとは限らない可能性がある。嵌合解除された構成100aでは、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、所定の距離だけ分離されることが可能であり、さらに整合されないことが可能である。

【0053】

ペアレントモジュール102は、ペアレント嵌合表面106aを含む。図1および図2のインターフェース100において、ペアレント嵌合表面106aは、平面的な表面を含む。平面的な表面は、別の平面的な表面と嵌合されるか、または、別の平面的な表面に対してもしくはその近くにおいて突き合わされることが可能である。他の実施形態において、ペアレント嵌合表面106aは、他の形状および構成を含むことが可能である。ペアレント嵌合表面106aは、ペアレント嵌合表面106aが嵌合される任意の他の構成要素に対して相補的な形状またはプロファイルを有することが可能である。

【0054】

ペアレントモジュール102は、アルミニウムまたは他の高強度材料から構成されることが可能である。ペアレントモジュール102は、外部構造体がダストシールされるように構成されており、ペアレントモジュール102が利用されている環境の中に存在するダストは、ペアレントモジュール102の内部構造体に進入することができない。ペアレントモジュール102の構成要素同士は、コンフォーマブルシール(conformable seal)によって一緒に接合することが可能である。コンフォーマブルシールの使用は、構成要素間に小さなギャップが存在しないことを保証し、ダスト侵入のリスクを低減させることが可能である。ペアレントモジュール102のいくつかの例において、ペアレントモジュール102は、ペアレントモジュールが国際電気標準会議(IEC)規格60529による少なくともIP6Xのダスト耐性となるように構成されることが可能である。

【0055】

ペアレントモジュール102は、機械的アライメント特徴108a、リジッド化モジュール110a、および補助サービスモジュール120aをさらに含む。補助サービスモジュール120aは、1つまたは複数の補助サービスをチャイルドモジュール104に提供する。補助サービスモジュール120aは、電力転送モジュール112a、ペアレント通信モジュール114b、およびトルク転送メカニズム116aを含むことが可能である。

【0056】

機械的アライメント特徴108aは、インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに、チャイルドモジュール104の上に存在する特徴に係合するように構成されている。機械的アライメント特徴108aは、少なくとも1つのダスト耐性アライメントピンを含む。いくつかの実施形態において、ダスト耐性アライメントピンは、細かいアライメント特徴および粗いアライメント特徴を含むことが可能である。いくつかの例示的な実施形態において、アライメントピンは、細かいアライメント特徴および粗いアライメント特徴を含むことが可能であり、細かいアライメント特徴は、概して円錐形状になっており、粗いアライメント特徴は、概して円筒形状になっており、細かいアライメント特徴の円錐の大部分よりもはるかに小さい直径のものである。粗いアライメント特徴は、細かいアライメント特徴の円錐から突き出ていることが可能であり、粗いアライメント特徴および細かいアライメント特徴のそれぞれの長手方向軸線が概して共線的になるようになっている。いくつかの例示的な実施形態において、インターフェース100は、複数の機械的アライメント特徴108aを含むことが可能である。好ましくは、インターフェース100は、少なくとも2つの機械的アライメント特徴108aを含む。特定の実施形態において、インターフェース100は、3つの機械的アライメント特徴108aを含むことが可能である。

【0057】

本明細書で説明されているインターフェースのいくつかの実施形態は、機械的アライメント特徴を含まなくてもよく、その代わりに、一般的なインターフェースアライメントを維持するために、本明細書で説明されているようなリジッド化サブシステムに依存することが可能である。

【0058】

リジッド化モジュール110aは、嵌合された構成100bにあるときに、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間のインターフェース100をリジッド化し、インターフェース100をリジッド化された構成にするように構成されている。リジッド化モジュール110aは、インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに、ならびに、リジッド化モジュール110aがリジッドの構成および/または有効化された構成にあるときに、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104がリジッド化された構成にあり、大きな外力(「分離力」)の印加なしでは軸線方向126に分離されることが可能でないように構成されている。

【0059】

いくつかの例において、分離力は、最小で50Nであることが可能である。他の例では、インターフェースの使用ケースは、必要とされる最小分離力に影響を与える可能性がある。たとえば、上記の分離力は、嵌合距離118が1mmであり、嵌合距離118の中にかなりの量の異物が存在する例において定義されることが可能である。異物の存在がより大きな嵌合距離118を結果として生じさせる例では、分離力は、さらに小さくなる可能性がある。一般的に、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が磁気的な引力を通してリジッド化されている例では、分離力は、所与の嵌合距離118における磁力に比例してスケーリングすることが可能である。

【0060】

上記の分離力は、軸線方向力を参照して説明されているが、いくつかの使用ケースでは、他の力がより重要である可能性がある。たとえば、曲げ分離力が、インターフェース100の特定の使用ケースにおいて、より重要である可能性がある。曲げ分離力は、軸線方向の曲げ力、および、インターフェースのそれぞれのモジュールの幾何学形状、ならびに、任意の存在する機械的アライメント特徴の幾何学形状の両方の関数である可能性がある。したがって、インターフェース100のそのような特徴は、曲げ荷重および回転荷重に十分に抵抗するように設計および構成されることが可能である。

【0061】

追加的に、リジッド化モジュール110aは、必要とされるインターフェース予荷重を発生させるために使用され、ソフトドッキングの間に機械的アライメントメカニズム108aにかかる機械的な荷重を低減させることが可能である。インターフェース100に関するリジッド化は、インターフェースにおける予荷重を実現するために、磁石(または、他の方法)が使用されることを暗示している。

【0062】

いくつかの例において、リジッド化モジュール110aは、制御可能な磁石を含む。リジッド化モジュール110aは、制御可能な磁石がチャイルドモジュール104の特徴と磁気的に係合することが可能であるように構成されており、ペアレントモジュール102が全体的にチャイルドモジュール104に固定されるようになっている。制御可能な磁石は、電気的に制御可能な磁石または機械的に作動される磁石であることが可能である。ある実施形態において、機械的に作動される磁石の機械的な作動は、回転入力または他の機械的な入力によって制御されることが可能である。回転入力は、モータであることが可能である。さまざまなタイプの機械的に作動される磁石が存在しており、それらは、異なるタイプの入力(たとえば、回転入力、線形入力)を必要とする。

【0063】

リジッド化モジュール110aは、電磁石を含むことが可能である。電流が電磁石に印加されるときに、電磁石は、磁界を発生させ、それは、強磁性材料を引き付けることが可能である。電磁石は、電磁石をオンまたはオフのいずれかに維持するために、連続的な電流を必要とする可能性がある。電磁石は、ソレノイドと同様に機能することが可能である。

【0064】

いくつかのケースでは、リジッド化モジュール110aは、電気的に制御可能な永久磁石を含むことが可能である。磁石は、電気パルスおよび/または他の電気信号(デジタル信号および/またはアナログ信号を含む)の印加によって、活性化または非活性化させられることが可能である。

【0065】

ある実施形態において、電気的に制御可能な永久磁石は、機械的に作動されることが可能である。たとえば、磁石は、第1の位置から第2の位置へ作動され、磁石を活性化させることが可能である。ある実施形態において、これは、磁石を機械的に180度回転させることを含むことが可能である。別の実施形態では、これは、磁石を伸長および後退させることを含むことが可能であり、それは、嵌合表面106aに向けて(伸長するとき)および嵌合表面106aから離れるように(後退させるとき)磁石を軸線方向に並進させることを含むことが可能である。

【0066】

ある実施形態において、電気的に制御可能な永久磁石は、電気永久磁石を含むことが可能であり、一旦活性化させられると、電気永久磁石の磁力を維持するために、連続的なエネルギー入力がほとんど必要とされないか全く必要とされない。

【0067】

ある実施形態において、制御可能な磁石は、機械的なおよび/または電気的な活性化および/または制御信号に応答して磁界が活性化または非活性化させられることを可能にすることができる任意の他のシステムまたはデバイスを含むことが可能である。

【0068】

いくつかの例において、リジッド化モジュール110aは、2つの別個の構成要素、アクチュエータ、および磁石を含むことが可能である。アクチュエータは、第1の位置(非アクティブ、非リジッド化位置)から第2の位置(アクティブ、リジッド化位置)へ磁石を移動させるように構成されている。アクチュエータは、磁石をパッシブに作動させるかまたは磁石をアクティブに作動させるように構成されることが可能である。パッシブ作動のケースでは、アクチュエータを駆動するための駆動力は、ペアレントモジュール102の外部にある駆動システムから供給され、インターフェース100を横切って受け取られる(たとえば、トルク転送メカニズム116aによって受け取られ、アクチュエータに供給される)。アクティブ作動のケースでは、アクチュエータを駆動するための駆動力は、ペアレントモジュール102の内部にある駆動システム(たとえば、モータなど)によって供給される。ある実施形態において、アクチュエータは、冗長なDCブラシレスサーボモータを含むことが可能であり、それは、非バックドライバブルな(non-backdrivable)パワースクリューによって、ギアトレインを通して作用する。アクチュエータは、位置センシングのためのモータレゾルバを装備していることが可能である。位置センシングは、磁石が第1の位置および第2の位置にあるときをセンシングするために使用されることが可能である。1セットの冗長な位置センサ(たとえば、マイクロスイッチまたはリードスイッチなど)は、絶対的な位置フィードバックを提供することが可能である。

【0069】

いくつかの例において、永久磁石は、アクチュエータによって機械的に180度回転させられ、リジッド化モジュール110aを活性化または非活性化させ、リジッド化モジュール110aをリジッドの構成にすることが可能である。他の例では、永久磁石は、アクチュエータによって第1の位置から第2の位置へ直線的に並進され、リジッド化モジュール110aをリジッドの構成にすることが可能である。

【0070】

いくつかの例において、リジッド化モジュール110aは、永久磁石の望まれない回転に抵抗するためのギアトレインを含む。これは、制御システムによって非リジッドの構成へと具体的に指示されていない限り、リジッド化モジュール110aが非リジッドの構成に移行する可能性を低減させることが可能である。

【0071】

別の実施形態では、電気的に制御可能な永久磁石は、電気的に作動させることが可能である。電気的に制御可能な永久磁石は、電磁石を含むことが可能である。電磁石に電流を所定の方向に印加することによって、電気的に制御可能な永久磁石は、有効化されることが可能である。

【0072】

いくつかの例において、リジッド化モジュール110aの中に存在する任意の磁石は、高い温度または放射線のレベル(たとえば、宇宙探査用途において利用される場合にインターフェース100が露出される可能性のあるものなど)における消磁に抵抗することができる組成のものである。

【0073】

ある実施形態において、リジッド化メカニズム110aは、トルク駆動サブシステムであることが可能であり、ペアレントモジュール102に渡されるトルクが、リジッド化メカニズム110aをリジッドの構成に移動させる(または、戻す)ために使用されることが可能であるようになっている。ペアレントモジュール102に渡されるトルクは、トルク転送メカニズム116aを通して受け取られて転送されることが可能である。

【0074】

補助サービスモジュール120aは、ペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104への補助サービスの転送を提供する。また、補助サービスモジュール120aは、いくつかの実施形態において、チャイルドモジュール104からペアレントモジュール102への少なくともいくつかの補助サービスの転送を提供することも可能である。補助サービスは、電力転送、データ転送、機械的な回転エネルギー転送、流体もしくは加圧体(pressurant)転送、または他の補助サービスを含むことが可能である。

【0075】

電力転送モジュール112aは、チャイルドモジュール104の特徴に係合するように構成されており、電力がペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104へ転送されることが可能であるようになっている。

【0076】

いくつかの実施形態において、電力転送モジュール112aは、ダスト耐性電気的接触部を含むことが可能である。電気的接触部は、信頼性の高い伝導性の接続を可能にするために、スプリング荷重式になっていることが可能である。電気的接触部は、環境ダストがペアレントモジュール102に進入することができないようにシールされることが可能である。

【0077】

いくつかの実施形態において、電力転送モジュール112aは、誘導コイルを含むことが可能である。誘導コイルは、電圧がチャイルドモジュール104の構成要素の中に誘導されるように、チャイルドモジュール104の構成要素に誘導的に係合し、ペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104へ電力をワイヤレスに転送することが可能である。

【0078】

いくつかの実施形態において、電力転送モジュール112aは、ダスト耐性接触部と誘導コイルの両方を含むことが可能である。

【0079】

ペアレント通信モジュール114aは、チャイルドモジュール104の構成要素に係合することが可能であり、ペアレント通信モジュール114aが、ペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104へのデータの転送を可能にすることができるようになっている。いくつかの実施形態において、ペアレント通信モジュール114aは、チャイルドモジュール104からペアレントモジュール102へのデータの転送を可能にするために、チャイルドモジュール104から転送されたデータを受け取るように構成されることが可能である。

【0080】

ペアレント通信モジュール114aは、RFデータトランスミッタおよびレシーバを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、RFデータトランスミッタおよびレシーバは、RFデータリンクを介して他のRFトランスミッタおよびレシーバと通信することが可能である。例では、RFデータトランスミッタおよびレシーバは、1mmの嵌合距離118を備えて、レゴリスシミュラントが嵌合距離118の中に存在している状態で、少なくとも3Gbpsのレートでデータを送るおよび受信することが可能である。他の実施形態において、他の周波数、通信プロトコル、または他の最大データレートが、特定および使用されることが可能である。

【0081】

トルク転送メカニズム116aは、チャイルドモジュール104にトルクを転送するように構成されている。転送されたトルクは、一体化されたペイロード/ツールのトルク駆動サブシステムを動作させるために使用されることが可能である。トルク転送メカニズム116aは、内部モータおよびギアボックスを含むことが可能であり、それは、ダスト耐性機械的インターフェースを回転させることが可能である。いくつかの例において、ダスト耐性機械的インターフェースは、フォーク構成体を含むことが可能であり、それは、機械的インターフェースからのダスト退出を促すように構成されている。いくつかの例において、ダスト耐性機械的インターフェースは、ソケットヘッドを含むことが可能であり、ソケットヘッドは、チャイルドモジュール104の上の六角ヘッド特徴と係合するように構成されている。トルク転送モジュール116aのダスト耐性機械的インターフェースは、インターフェース100を横切って回転的な機械的なエネルギーを転送するために、チャイルドモジュール104の特徴に係合することが可能である。チャイルドモジュール104は、転送された回転的な機械的なエネルギーを受け取り、そのエネルギーをトルク駆動サブシステムに渡すことが可能である。トルク駆動サブシステムは、回転運動によって駆動され得る任意の構成要素であることが可能である。

【0082】

いくつかの例において、トルク転送メカニズム116aは、磁気インダクタンスベースのトルク転送メカニズムを含むことが可能である。磁気インダクタンスベースのトルク転送メカニズムは、インターフェースが低トルク転送のみを必要とする例において、とりわけ適切である可能性がある。磁気インダクタンスベースのトルク転送メカニズムは、インターフェースを横切って高速の低トルク転送を提供することが可能である。

【0083】

いくつかの例において、トルク転送メカニズム116aは、アクティブトルク転送メカニズムであることが可能であり、アクティブトルク転送メカニズムは、転送されるトルクを発生させるように構成されている。他の例では、トルク転送メカニズム116aは、パッシブトルク転送メカニズムであることが可能であり、パッシブトルク転送メカニズムは、転送されるトルクを発生させるのではなく、むしろ、外部構成要素によって発生させられた(たとえば、アクティブトルク転送メカニズムを備えたペアレントモジュール102によって発生させられ、チャイルドモジュール104を通してパッシブトルク転送メカニズムを備えたペアレントモジュール102に伝達される)インターフェース100を横切るトルクを受け取る。

【0084】

チャイルドモジュール104は、チャイルド嵌合表面106bを含む。図1および図2のインターフェース100において、チャイルド嵌合表面106bは、平面的な表面を含み、平面的な表面は、別の平面的な表面と嵌合されるか、または、別の平面的な表面に対してもしくはその近くにおいて突き合わされることが可能である。他の実施形態において、チャイルド嵌合表面106bは、他の形状および構成を含むことが可能である。

【0085】

チャイルドモジュール104は、アルミニウムまたは1つもしくは複数の他の高強度材料から構成されることが可能である。チャイルドモジュール104は、チャイルドモジュール104の外部構造体がダストシールされるように構成されており、チャイルドモジュール104が利用されている環境の中に存在するダストは、チャイルドモジュール104の内部構造体に進入することができない。チャイルドモジュール104の構成要素は、コンフォーマブルシールによって一緒に接合されることが可能である。コンフォーマブルシールは、構成要素間の小さなギャップが存在しないことを保証し、ダスト侵入のリスクを低減させることが可能である。チャイルドモジュール104のいくつかの例において、チャイルドモジュール104は、ペアレントモジュールが少なくともIP6Xのダスト耐性となるように構成されることが可能である。

【0086】

チャイルドモジュール104は、機械的アライメントターゲット108b、リジッド化ターゲット110b、および補助サービス受け取りモジュール120bをさらに含む。補助サービス受け取りモジュール120bは、1つまたは複数の補助サービスをペアレントモジュール102から受け取るように構成されている。補助サービス受け取りモジュール120bは、電力受け取りモジュール112b、チャイルド通信モジュール114b、およびトルク受け取りメカニズム116bを含む。

【0087】

機械的アライメントターゲット108bは、インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに、ペアレントモジュール102の上に存在する機械的アライメント特徴108aに係合するように構成されている。機械的アライメントターゲット108aは、少なくとも1つのダスト耐性アパーチャを含むことが可能である。いくつかの例示的な実施形態において、機械的アライメントターゲット108bは、チャイルドモジュール104の上に複数のダスト耐性アパーチャを含むことが可能である。ダスト耐性アパーチャは、ペアレントモジュール102の機械的アライメント特徴108aを受け入れるように構成されている。機械的アライメントターゲット108bは、機械的アライメント特徴108aのものに対して相補的な形状または構成のものであることが可能である。

【0088】

いくつかの例において、機械的アライメントターゲット108bは、部分的な円錐の幾何学形状(たとえば、半分の円錐の幾何学形状など)を含むことが可能である。そのような構成は、ダスト耐性および/またはダスト退出を提供することが可能である。そのような例におけるダスト耐性および/またはダスト退出は、機械的アライメントターゲット108bの円錐形状表面によって促進され、それは、完全な円錐ではない。そのような部分的な円錐の幾何学形状は、ダストがアライメントターゲット108bの中に捕捉されて圧縮されるようになることを防止する。いくつかの実施形態において、実質的に半分の円錐の幾何学形状を構成する機械的アライメントターゲット108bが存在することが可能である。他の実施形態において、1/3円錐またはほぼ完全な円錐を構成するアライメントターゲット108bが存在することが可能であり、そこでは、退出経路は、アライメントターゲット108bとして完全な円錐形状のレセプタクルを有さないことによって提供される。

【0089】

リジッド化ターゲット110bは、インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに、および、リジッド化モジュール110aが活性化させられているかまたはリジッドの構成にあるときに、インターフェース100がリジッド化された構成にあるように構成されている。ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、大きな外力の印加なしでは軸線方向126に分離されることが可能でない。いくつかの例において、この力は、最小で50Nであることが可能である。

【0090】

いくつかの例において、リジッド化ターゲット110bは、強磁性本体部を含む。リジッド化ターゲット110bは、リジッド化モジュール110aの電気的に制御される磁石が強磁性本体部と磁気的に係合することが可能であるように構成されており、ペアレントモジュール102が軸線方向126においてチャイルドモジュール104に全体的に固定されるようになっている。いくつかの例において、リジッド化ターゲット110bは、複数の強磁性本体部を含むことが可能である。リジッド化ターゲット110bは、鉄、ニッケル、コバルト、および/または、任意の他の強磁性の金属、合金、もしくは材料の組み合わせから構築されることが可能である。

【0091】

補助サービス受け取りモジュール120bは、いくつかの実施形態において、少なくともいくつかのサービスに関して、ペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104への(および、その逆もまた同様)補助サービスの受け取りを提供する。補助サービスは、電力転送、データ転送、機械的な回転エネルギー転送、流体もしくは加圧体転送、または他の補助サービスを含むことが可能である。

【0092】

電力受け取りモジュール112bは、ペアレントモジュール102の電力転送モジュール112aに係合するように構成されており、電力が電力モジュール112aから電力受け取りモジュール112bへ転送されることが可能であるようになっている(ペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104への電力転送を可能にするために)。

【0093】

いくつかの実施形態において、電力受け取りモジュール112bは、ダスト耐性電気的接触部を含むことが可能である。電気的接触部は、凹んだスプリング荷重式の導電性のシリンダであることが可能である。シリンダは、チャイルドモジュール104の中へ凹んでいることが可能である。チャイルドモジュール104のチャイルド嵌合面106bから伝導性のシリンダを分離するインターフェースは、コンフォーマブルシールによってライニングされており、ダスト耐性を推進することが可能である。電力受け取りモジュール112bの電気的接触部は、電力転送モジュール112aの電気的接触部とインターフェース接続するように構成されることが可能であり、電力がペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104へ電気的接触部を横切って伝導を通して転送されることが可能であるようになっている。

【0094】

いくつかの実施形態において、電力受け取りモジュール112bは、誘導コイルを含むことが可能である。誘導コイルは、電圧が電力受け取りモジュール112bの中に誘導されるように、ペアレントモジュール102の構成要素(たとえば、電力転送モジュール112aの誘導コイルなど)に誘導的に係合することが可能であり、ペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104へ電力をワイヤレスに転送することが可能である。

【0095】

いくつかの実施形態において、電力受け取りモジュール112aは、ダスト耐性接触部と誘導コイルの両方を含むことが可能である。

【0096】

チャイルド通信モジュール114bは、ペアレントモジュール102の構成要素に係合することが可能であり、ペアレント通信モジュール114aが、ペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104へのデータの転送を可能にすることができるようになっている。また、いくつかの実施形態において、チャイルド通信モジュール114bは、チャイルドモジュール104からペアレントモジュール102へデータを転送するように構成されることも可能である。

【0097】

チャイルド通信モジュール114bは、RFデータトランスミッタおよびレシーバを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、RFデータトランスミッタおよびレシーバは、RFリンクを介して他のRFトランスミッタおよびレシーバ(たとえば、ペアレントモジュール102の中に存在することができるものなど)と通信することが可能である。例では、RFデータトランスミッタおよびレシーバは、1mmの分離距離を備えて、レゴリスシミュラントが嵌合距離118の中に存在している状態で、少なくとも3Gbpsのレートでデータを送るおよび受信することが可能である。他の実施形態において、他の周波数、通信プロトコル、または他の最大データレートが、特定および使用されることが可能である。

【0098】

トルク受け取りメカニズム116bは、トルク受け取りメカニズムに転送または印加されたトルクを受け取るように構成されている。次いで、受け取られたトルクは、トルク駆動サブシステムを駆動するために、または、受け取られたトルクを別のトルク受け取りメカニズムに渡すために使用されることが可能である。トルク受け取りメカニズム116bは、内部シャフトを含み、内部シャフトは、ダスト耐性機械的インターフェースによって回転させられることが可能である。いくつかの例において、ダスト耐性機械的インターフェースは、ブレード構成体を含むことが可能であり、ブレード構成体は、機械的インターフェースからのダスト退出を促すように構成されている。ダスト耐性機械的インターフェースは、トルク転送メカニズム116aに係合することが可能であり、メカニズム116bのブレード特徴は、メカニズム116aのフォーク特徴に係合し、インターフェース100を横切って転送された回転的な機械的なエネルギーを受け取ることが可能である。たとえば、メカニズム116bのブレード特徴は、メカニズム116aのフォーク特徴に係合するように構成されることが可能であり、一旦係合されると、トルク転送メカニズム116aは、メカニズム116bのブレード特徴を回転させ、メカニズム116bの係合されたブレード特徴に回転的な機械的なエネルギーを付与することが可能である。いくつかのケースでは、受け取られた回転的な機械的なエネルギーは、次いで、メカニズム116bのブレード特徴からトルク駆動サブシステムへまたは別のトルク受け取りメカニズムへ渡されるかまたは転送されることが可能である。いくつかの例において、ダスト耐性機械的インターフェースは、ペアレントモジュール102の上の六角ソケット特徴と係合するように構成されている六角ヘッドを含むことが可能である。

【0099】

いくつかの例において、トルク受け取りメカニズム116bは、パッシブトルク転送メカニズムと称されることが可能である。

【0100】

いくつかの例において、トルク受け取りメカニズム116bは、磁気インダクタンスを通してトルクを受け取るように構成されることが可能である。そのような例では、インターフェースを横切ってトルクを転送するために、機械的に相互作用する構成要素は必要とされない。これは、機械的に相互作用するトルク転送メカニズムが不適切であるかまたはあまり望ましくない環境において(たとえば、特に埃っぽい環境)、および、低レベルのトルクのみがインターフェースを横切って転送されることを必要とされる環境において、とりわけ有利である可能性がある。

【0101】

上記に説明されているように、インターフェース100のすべての構成要素は、ダスト耐性になるように構成されているおり、それは、関連する場合には、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104のすべてのサブ構成要素を含む。図2に描かれているように、インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに、ペアレント嵌合表面106aおよびチャイルド嵌合表面106bは、実質的に平行になっている。追加的に、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、嵌合された構成100bにあるときに、嵌合距離118だけ分離されることが可能である。嵌合距離118は、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104の両方のすべてのサブ構成要素が互いに係合することができる距離として定義されることが可能である。

【0102】

嵌合された構成100bにおいて、ペアレントモジュール102は、データおよび電力をチャイルドモジュール104に渡すことが可能であり、チャイルドモジュール104は、データをペアレントモジュール102に渡すことが可能である。インターフェース100がリジッド化されているときに、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は一緒に固定され、それらが、回転方向または横方向128に互いに対して変位されることが可能でないようになっており、リジッド化モジュール110aをリジッド化ターゲット110bに固定する力に対抗するのに十分に大きい力の印加によって、軸線方向126にのみ互いから分離されることが可能であるようになっている。

【0103】

図2に描かれているように、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が嵌合された構成100bにあるときに、機械的アライメント特徴108aは、機械的アライメントターゲット108bと係合されている。機械的アライメント特徴108aが突出部を含み、機械的アライメントターゲット108bがアパーチャを含み、アパーチャが機械的アライメント特徴108aを受け入れるように構成されている例では、機械的アライメント特徴108aは、機械的アライメントターゲット108bのアパーチャに進入することが可能であり、機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと係合されるようになっている。機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと係合されているときに、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、互いから離れるように軸線方向126にのみ移動されることが可能である。回転方向および/または横方向128への移動は制限される。追加的に、機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと係合されている(たとえば、嵌合された構成にある)ときに、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は整合されており、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104の構成要素同士が、その後に互いに係合することが可能であるようになっている。たとえば、電力転送モジュール112aおよび電力受け取りモジュール112bは、互いに係合することが可能である。このように、機械的アライメントターゲット106bとの機械的アライメント特徴106aの係合は、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104とのアライメントを推進し、ペアレントおよびチャイルドモジュール102、104の他の構成要素がその後に互いに係合することが可能であるようになっている。

【0104】

機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bは、ダスト収容と退出の両方を可能にするように構成されることが可能である。オス型ピンベースの粗いアライメント特徴を含む例では、機械的アライメント特徴108aは、低い接触の表面積を提供し、挿入荷重を最小化する。機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bは、構成要素間のダスト蓄積のケースでも、剪断荷重、捩じり荷重、および曲げ荷重をハンドリングするように構成されている。

【0105】

インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに、リジッド化モジュール110aは、リジッド化ターゲット110bに係合することが可能である。リジッド化モジュール110aおよびリジッド化ターゲット110bが係合されているときに、ペアレントモジュール102は、チャイルドモジュール104から容易に分離されることが可能でなく、インターフェース100は、リジッド化された構成になっている。リジッド化モジュール110aは、一般的に、リジッド化ターゲット110bを通して軸線方向126にペアレントモジュール102をチャイルドモジュール104に固定する。インターフェース100がリジッド化された構成にあるときに、リジッド化モジュール110aおよびリジッド化ターゲット110bが係合されているとともに、機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bが係合されており、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュールは、回転方向および/または横方向128ならびに軸線方向126に互いに固定されており、それらが容易に分離されることが可能でないようになっている。

【0106】

インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに(リジッド化されているかどうかにかかわらず)、電力転送モジュール112aは、電力受け取りモジュール112bに係合することが可能である。電力転送モジュール112aおよび電力受け取りモジュール112bが誘導コイルを含む例では(インターフェース100が嵌合距離118の中にあるときに、それらは誘導的に連結されることが可能である)、ペアレントモジュール102は、電力をチャイルドモジュール104に渡すことが可能である。いくつかの例において、ペアレントモジュール102は、少なくとも70Wのレートで連続的に、および、ピーク時には200Wのレートで、電力をチャイルドモジュール104に渡すことが可能である。いくつかの例において、インターフェース100は、ダイナミックワイヤレスパワー転送を含むことが可能であり、ダイナミックワイヤレスパワー転送では、電力転送モジュール112aと電力受け取りモジュール112bの両方が、ダイナミックチューニングを含む。誘導的連結におけるダイナミックチューニングの使用は、ダスト(導電性のダストを含む)の層を通して高い効率で高出力のパワーを転送する能力を提供することが可能である。追加的に、電力転送モジュール112aおよび電力受け取りモジュール112bが任意の伝導的に係合する構成要素を含まないインターフェース100の例では、物理的なコネクタジャミングおよび/または不正確なアライメントのリスクが低減されるので、有利には信頼性を改善することが可能である。

【0107】

インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときには(リジッド化されているかどうかにかかわらず)、チャイルド通信モジュール114bは、ペアレント通信モジュール114aに係合することが可能であり、その逆もまた同様に可能である。ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、距離118だけ分離されることが可能であり、距離118は、十分に小さくなっており、ペアレント通信モジュール114aおよびチャイルド通信モジュール114bが、RFリンクを通してチャイルドモジュール104とペアレントモジュール102との間でデータを転送することが可能であるようになっており、および/または、その逆もまた同様に可能である(すなわち、距離118は、通信モジュール114a、114bの作動的なデータ転送範囲の中にある)。チャイルド通信モジュール114bは、RFリンクの上でデータを転送するために当技術分野において知られている任意のRF通信プロトコルを通してペアレント通信モジュール114aに係合することが可能である。

【0108】

ペアレント通信モジュール114aおよびチャイルド通信モジュール114bが任意の伝導的に係合する構成要素を含まないインターフェース100の例は、物理的なコネクタジャミングおよび/または不正確なアライメントのリスクが低減されないので、より大きな信頼性を提供することが可能である。

【0109】

インターフェース100が嵌合された構成100bにあるときに、トルク転送メカニズム116aは、機械的な回転エネルギーをトルク受け取りメカニズム116bに転送することが可能である。インターフェース100がトルク転送のためのフォーク特徴およびブレード特徴を含む例では、フォーク特徴およびブレード特徴は、設計の中に組み込まれた高いクリアランスおよびバックラッシュを提供することが可能であり、干渉するダストが特徴間を自由に移動することを可能にする。追加的に、蓄積のリスクを最小化するために、ダスト退出経路が存在していることが可能である。トルク転送構成要素は、インターフェース100の唯一のダイナミックな物理的に相互作用する構成要素であることが可能である。トルク転送メカニズム116aおよびトルク受け取りメカニズム116bが磁気誘導を通してトルクを転送する例では、機械的に相互作用する構成要素は必要とされず、ダスト干渉およびクリアランスの問題を低減させる。

【0110】

ここで図3を参照すると、そこに示されているのは、実施形態による、図1および図2のインターフェース100を嵌合する方法200を描写するフローチャートである。上記の図1および図2を参照した上記の説明は、図3の方法200に適用することが可能である。

【0111】

方法200aは、ステップ202a、204a、206a、208a、および210aを含む。方法200aは、ステップ202aから始まる。

【0112】

202aにおいて、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が提供される。ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、嵌合解除された構成100aで提供されることが可能であり、それぞれの嵌合表面(106a、106b)が、嵌合距離118よりも大きい距離だけ互いから分離されるようになっている。いくつかのケースでは、チャイルドモジュール104の位置は、202aにおいて固定されることが可能であり、ペアレントモジュール102は、チャイルドモジュール104に向けて移動され、それぞれの嵌合表面106a、106bを近付けることが可能である。これは、ペアレントモジュール102の嵌合表面106aがチャイルドモジュール104の嵌合表面106bに面するように、ペアレントモジュール102を操作することを含むことが可能である。

【0113】

204aにおいて、ペアレントモジュール102の機械的アライメント特徴108aは、チャイルドモジュール104の機械的アライメントターゲット108bと整合されており、204aの完了の後に、インターフェース100が整合された状態にあるようになっている。

【0114】

方法200aのいくつかの例において、整合させることは、チャイルドモジュール104の位置を固定すること、または、チャイルドモジュール104が固定位置において開始する構成を含むことが可能である。チャイルドモジュール104の位置が固定されると、ペアレントモジュール102は、機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと整合されるまで、位置に関して操作される。いくつかの例において、機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bは、中心軸線を含むことが可能である。それぞれの構成要素の中心軸線が概してまたはほぼ共線的であるときに、機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bは、整合されていると見なされることが可能である。機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bは、嵌合距離118よりも大きい距離だけ分離されることが可能であり、依然として、整合されていると見なされることが可能である。

【0115】

機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと整合されているときに、ペアレント嵌合表面108aおよびチャイルド嵌合表面108bは、実質的に平行であることが可能である。機械的アライメント特徴108aが、少なくとも3つの離散的な特徴を含み、機械的アライメントターゲット108bが、それぞれの離散的な特徴を受け入れるように構成されている少なくとも3つのアパーチャを含み、機械的アライメント特徴108aが、機械的アライメントターゲット108bアパーチャと整合されているときに、ペアレント嵌合面106aおよびチャイルド嵌合面106bは、平行な位置になることを強制される。

【0116】

ステップ204aの他の例では、整合させることは、ペアレントモジュール102の位置を固定すること、または、ステップ202aにおける固定位置にペアレントモジュール102を提供することを含むことが可能である。ペアレントモジュール102の位置が固定されると、チャイルドモジュール104は、機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと整合されるまで、位置に関して操作される。

【0117】

ステップ204aのいくつかの例において、アライメントは、ペアレントモジュール102の上に存在する可視光カメラの動作、および、チャイルドモジュール104の上に存在するカメラターゲットの動作を通して、支援または促されることが可能である。カメラは、ダスト耐性を改善するために展開可能なレンズカバーを含むことが可能である。カメラおよびターゲットは、自律的なアライメントを促進させることが可能である。カメラによって発生させられるデータフィードにアクセスするフィードバックプログラムが、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が整合されていることを確認するまで、ペアレントモジュール102が操作されることが可能である。他の例では、ステップ204aのアライメントは、それに限定されないが、超音波、赤外線、レーダー、または、2つの機械的な構成要素を正確に整合させることを支援することができる、当技術分野において知られている任意の他のセンサの対を含む、他のセンサおよびレシーバの対によって支援されることが可能である。他の例では、カメラおよびターゲットの位置は、逆にされることが可能である。他の例では、アライメントは、別の構成要素(たとえば、ターゲットなど)の支援なしに、カメラまたは他のセンサのみによって支援されることが可能である。いくつかの例において、カメラまたはセンサは、ライトまたはIR光源をさらに装備していることが可能である。

【0118】

ステップ204aのいくつかの例において、アライメントは、力-モーメント収容システムの動作を通して支援または促されることが可能であり、力-モーメント収容システムは、力および/またはモーメントセンサを含むことが可能であり、力および/またはモーメントセンサは、機械的アライメント特徴108aの中へ埋め込まれているか、または、機械的アライメント特徴に連結されている。そのようなセンサは、機械的アライメント特徴108aが特定の方向への力もしくはモーメントを受けているとき、または、任意の方向への過度の力またはモーメントを受けているときを検出することが可能である。そのような例では、力およびまたはモーメントセンサは、インターフェース100の他の構成要素(たとえば、自動化された制御システム)にフィードバックを提供することが可能であり、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が、機械的アライメント特徴108aの上の力およびモーメントを最小化しながら(たとえば、ステップ204aの間にペアレントモジュール102および/またはチャイルドモジュール104の位置を正確に制御することによって)、ステップ204aを実行することが可能であるようになっている。そのような力-モーメント収容システムは、カメラベースのアライメント支援システムよりもロバストなフィードバックを提供することが可能である。その理由は、カメラレンズがダストまたはデブリによってブロックされる可能性があるからである。他の例では、力および/またはモーメントセンサは、インターフェース100の他の位置の中に設置されることが可能である。

【0119】

インターフェース100のいくつかの例において、機械的アライメント特徴108aは、複数のアライメントピンを含み、機械的アライメントターゲット108bは、複数のアパーチャを含み、複数のアパーチャは、機械的アライメント特徴108aの複数のアライメントピンのそれぞれ1つを受け入れるようにそれぞれ構成されている。そのような例では、機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと整合されているときに、ペアレント嵌合表面106aおよびチャイルド嵌合表面106bは、実質的に平行になっていることが可能である。

【0120】

206aにおいて、機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bに係合するまで、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間の距離が減少される。機械的アライメント特徴108aが機械的アライメントターゲット108bと整合されているときに、ペアレント嵌合表面106aおよびチャイルド嵌合表面106bは、実質的に平行になっていることが可能である。ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が近付けられるにつれて、ペアレント嵌合表面106aとチャイルド嵌合表面106bとの間の距離は減少する。ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間の距離が十分に小さくなると、機械的アライメント特徴108aは、機械的アライメントターゲット108bと係合し始めることが可能である。

【0121】

上記に説明されているように、機械的アライメント特徴108aは、少なくとも1つのダスト耐性アライメントピンを含むことが可能である。いくつかの実施形態において、ダスト耐性アライメントピンは、細かいアライメント特徴および粗いアライメント特徴を含むことが可能である。機械的アライメントターゲット108bは、アパーチャを含むことが可能である。ステップ208aにおいて、粗いアライメント特徴は、アライメントターゲットのアパーチャに進入し、チャイルドモジュール104に対するペアレントモジュール102の回転方向および/または横方向128の運動が、粗いアライメント特徴および機械的アライメントターゲット108bのアパーチャの機械的な干渉によって、実質的に制限されるようになっている。

【0122】

208aにおいて、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間の距離がさらに減少される。ペアレントモジュール102の構成要素がチャイルドモジュール104のパートナー構成要素に係合することを可能にするのに十分に距離が小さくなるまで、距離118が減少されることが可能である。たとえば、リジッド化モジュール110aは、リジッド化ターゲット110bに係合することが可能である。この距離において、インターフェース100は、嵌合された構成にあると見なされることが可能である。

【0123】

機械的アライメント特徴が細かいアライメント特徴を含むステップ208aのいくつかの例において、細かいアライメント特徴の幾何学形状は、機械的アライメントターゲット108bに係合することが可能であり、ペアレントモジュール102が、チャイルドモジュール104に対して正確に整合された位置へと付勢されるようになっている。

【0124】

210aにおいて、リジッド化モジュール110aが有効化される。リジッド化モジュール110aは、リジッド化ターゲット110bに係合することが可能であり、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が、軸線方向126に一緒になることを強制されるようになっている。リジッド化モジュール110aが電気的に制御可能な磁石を含み、リジッド化ターゲット110bが強磁性本体部を含む例では、リジッド化モジュール110aは、電気的に制御可能な永久磁石を活性化させることによって有効化され、リジッド化モジュール110aをリジッドの構成にする。208aと同様に、活性化させられるときにリジッド化モジュール110aがリジッド化ターゲット110bに係合することが可能であるような距離において、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が一緒にされ、また、リジッド化モジュール110aは、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104を軸線方向126に一緒に付勢する磁力を生成させる。

【0125】

ステップ210aの完了の後に、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、嵌合されてリジッド化される。インターフェース100は、機械的にリジッドであり、データおよび電力をペアレントモジュール102からチャイルドモジュール104へ渡すことが可能である。ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、それぞれのモジュールのすべてのサブ構成要素が他のモジュールの上の対応する構成要素に係合することが可能であるように十分に小さい距離118だけ分離されている。いくつかの例において、距離118は、最大でも100mmであることが可能である。リジッド化モジュール110aを活性化させることは、軸線方向126に引力を提供し、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104を方向126に沿って軸線方向に一緒に固定し、インターフェース100をリジッド化された構成にする。機械的アライメント特徴108aは、機械的アライメントターゲット108bに係合することによって、回転方向および/または横方向128においてペアレントモジュール102をチャイルドモジュール104に固定する。

【0126】

先に説明されたように、インターフェース100は、ダスト耐性を最適化するように構成されている。物理的に係合する構成要素は、機能性のために必要なものに限定されることが可能である。インターフェース100は、埃っぽい条件(たとえば、ダストがペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間に捕捉される可能性のある条件など)において嵌合することが可能である。埃っぽい条件においても、インターフェース100は、リジッド化された構成にあるときに、チャイルドモジュール104とペアレントモジュール102との間で電力およびデータを渡すことが可能であり、物理的に取り付けられたままであることが可能である。いくつかの使用ケースでは、嵌合されたおよび/またはリジッド化されたインターフェース100の中に存在するダストは、高度に電気的におよび/または熱的に伝導性であることが可能である。インターフェース100のサブ構成要素は、以前に説明されたように、物理的に係合するおよび移動するメカニズム構成要素の数を低減させることによって、ならびに、ダスト耐性になるように電気的なおよびRF特徴を構成することによって、インターフェース100が嵌合されているときに、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間の距離118の中に高度に電気的におよび/または熱的に伝導性のダストを許容するように構成されている。

【0127】

ここで図4を参照すると、そこに示されているのは、実施形態による、図1および図2のインターフェース100を嵌合解除する方法200bを描写するフローチャートである。方法200aを参照した上記の説明は、方法200bに適用することが可能である。

【0128】

方法200bは、ステップ202bから始まり、ステップ202bでは、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が、嵌合された構成100bで提供され、インターフェース100はリジッド化されている。リジッド化の後の嵌合された構成100bは、上記に説明されている方法200aの完了の後のインターフェース100の条件を構成することが可能である。

【0129】

204bにおいて、ペアレントモジュール102のリジッド化モジュール110aが無効化され、リジッド化モジュール110aを非リジッド化された嵌合された構成にする。これは、以前に説明されたように、第2の位置(アクティブのリジッド化された位置)から第1の位置(非アクティブの非リジッド化された位置)へリジッド化モジュール110aの磁石を作動させることを含むことが可能である。リジッド化モジュール110aが無効化されると、ペアレントモジュール102は、チャイルドモジュール104から軸線方向に分離されることが可能である。

【0130】

206bにおいて、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間の距離118が増加され、機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bが互いから係合解除されるようになっている。これは、嵌合解除された構成を含むことが可能である。インターフェース100のいくつかの例において、カメラまたは他のセンサは、ペアレントモジュール102とチャイルドモジュール104との間の距離が、ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104が嵌合解除されていると見なされることが可能であるように十分に大きいかどうかを決定するために利用されることが可能である。距離118は、力または変位がインターフェース100に回転方向または横方向128に印加されるときに十分に大きくなっていることが可能であり、機械的アライメント特徴108aおよび機械的アライメントターゲット108bは、回転方向または横方向128において互いに係合または干渉しないことが可能である。

【0131】

ステップ206bの完了の後に、インターフェース100は、今では、嵌合解除された構成100aになっている。ペアレントモジュール102およびチャイルドモジュール104は、今では、他の互換性のある構成要素(たとえば、他のチャイルドモジュールおよびペアレントモジュールなど)にそれぞれ嵌合および/またはリジッド化されることが可能である。

【0132】

ここで図5を参照すると、そこに示されているのは、実施形態による、ダスト耐性ロボットシステム300のブロック図である。図5のシステム300は、ペアレントモジュール302、チャイルドモジュール304、およびロボットアーム306を含む。ペアレントモジュール302は、図1および図2および方法200を参照して上記に説明されているように、ペアレントモジュール102と同様であることが可能であり、チャイルドモジュール304は、チャイルドモジュール104と同様であることが可能である。図5に描かれているように、システム300は、100bにおいて上記に説明されているように、嵌合された構成にあり、リジッド化されている。

【0133】

システム300において、ロボットアーム306は、ロボットアーム306の遠位端部320において、ペアレントモジュール302に接続されている。ロボットアーム306の近位端部318は、ロボット車両または他のロボットシステム構成要素に固定されるか、半固定されるか、または、その他の方法で取り付けられることが可能である。いくつかの例において、ペアレントモジュール302は、機械的な締結具316(たとえば、マシンスクリュー、クリップ、ボルト、または他の機械的な締結具など)の除去を通して、ロボットアームから除去可能であり得る。ペアレントモジュール302は、ロボットアーム306へのペアレントモジュール302の機械的なおよび電気的な接続を可能にするためのロボットアームインターフェース(図示せず)を含む。

【0134】

ペアレントモジュール302は、ロボットアーム306のエンドエフェクタであることが可能である。図5に描かれていないが、チャイルドモジュール304は、グラップリングフィクスチャ(grappling fixture)を含むことが可能であり、ツール(または、それに接続されたツールを有するペアレントモジュール)に接続されることが可能であり、ペアレントモジュール302がチャイルドモジュール304に嵌合してリジッド化しているときに、ロボットアーム306が、宇宙空間においてツールを操作し、インターフェースを介してツールに電力、データ、またはトルクを渡すことが可能であるようになっている。

【0135】

他の例では、チャイルドモジュール304は、ロボットアーム306によるグラップリングおよび操作のために、他の構成要素に固定されることが可能である。これらの構成要素は、バッテリ、ポンプ、タンク、制御モーメントジャイロスコープ、電流スイッチングユニット、コンテナ、物流キャリア、修理のためのロボット構成要素、ラジエータ、プラズマ放電器、アンテナ、パワーコンディショナ、および/または流体カプラを含むことが可能である。そのような構成要素は、チャイルドモジュール304が装着されるペアレントモジュール302に接続されるかまたは取り付けられることが可能である。

【0136】

ロボットアーム306は、当技術分野において知られている任意のロボットアームを含むことが可能である。ロボットアーム306は、ペアレントモジュール302を支持するのに十分なリジッド性、および、ペアレントモジュール302の位置を操作するのに十分な作動力を含まなければならない。ロボットアーム306は、任意の数の自由度を含むことが可能であり、さまざまなサイズを含むことが可能である。特定の数の最小自由度が、ペアレントモジュール302がチャイルドモジュール304に嵌合することが可能であるように、ペアレントモジュール302を操作するために必要とされる可能性がある。

【0137】

ロボットアーム306は、ロボットアーム306(および、接続されているペアレントモジュール302)の操作を制御するために、ロボットアームコントローラからのアーム移動コマンドを受け取るために、ロボットアームコントローラに接続することが可能である。

【0138】

図5に描かれていないが、ロボットアーム306は、電力およびデータをロボット車両からペアレントモジュール302へ渡すことが可能である。ロボットアーム306がロボット車両に固定されているいくつかの例において、車両は、ロボットアーム306を通してペアレントモジュール302の中へデータおよび電力を渡すことが可能である。

【0139】

図5に描かれているようなシステム300は、ペアレントモジュール302に嵌合されたチャイルドモジュール304を含み、チャイルドモジュール304とペアレントモジュール302との間のインターフェースは、リジッド化されている。上記に説明されているように、ペアレントモジュール302およびチャイルドモジュール304から構成されているインターフェースは、ダスト耐性があり、電力およびトルクをペアレントモジュール302からチャイルドモジュール304へ渡すことが可能であり、チャイルドモジュール304とペアレントモジュール302との間でデータを渡すことが可能である。

【0140】

ここで図6を参照すると、そこに示されているのは、実施形態による、追加的な構成要素を備えた図5のシステム300である。図5を参照した上記の説明は、図6のシステムにも適用される。システム300は、第2のペアレントモジュール308、第2のチャイルドモジュール310、ツール312、および車両314を追加的に含む。第2のチャイルドモジュール310は、(締結具316によって描写されているように)車両314に固定されることが可能である。図5を参照して上記に説明されているように、ロボットアーム306の近位端部318は、車両314に固定されることが可能である。チャイルドモジュール304は、ペアレントモジュール308に固定されており、それぞれの構成要素の嵌合表面が互いに対向するようになっており、それぞれのモジュールが、他のペアレントモジュールおよびチャイルドモジュールとそれぞれ嵌合することが可能であるようになっている。チャイルドモジュール304およびペアレントモジュール302は、概して、まとまりのある単一のユニットを形成することが可能であり、電力、データ、および機械的なトルクを互いの間で伝達することが可能である。

【0141】

図6の例において、ツール312は、第2のペアレントモジュール308に固定されており、システム300が、嵌合およびリジッド化されたときに単一のまとまりのあるリジッドのユニットを形成する、チャイルドモジュール304、ペアレントモジュール308、およびツール312を含むことが可能であるようになっている。他の例では、ツール312は、チャイルドモジュール304に固定されることが可能であり、または、第2のペアレントモジュール308とチャイルドモジュール304の両方に固定されることが可能である。

【0142】

ツール312は、土壌サンプルコレクター、または、当技術分野において知られている任意の他のツールを含むことが可能である。ツール312は、ペアレントモジュール308を通してパワーおよびデータを受け取ることが可能であり、車両314が電力および通信をツール312に渡すことが可能であるようになっており、車両314がツール312の動作を制御することが可能であるようになっている。

【0143】

ペアレントモジュール302は、方法200において上記に説明されているように、チャイルドモジュール304に嵌合およびリジッド化されることが可能である。第2のペアレントモジュール308は、第2のチャイルドモジュール310に嵌合およびリジッド化されることが可能である。

【0144】

システム300のいくつかの例において、ペアレントモジュール302およびチャイルドモジュール304は、トルク転送メカニズム116aおよびトルク受け取りメカニズム116bをそれぞれ含む。いくつかの例において、第2のペアレントモジュール308および第2のチャイルドモジュール310は、トルク転送メカニズム116aおよびトルク受け取りメカニズム116bをそれぞれ含まない。

【0145】

ここで図7を参照すると、そこに示されているのは、実施形態による、図6のシステム300の動作の方法400を描写するフローチャートである。システム300は、ペアレントモジュール302がチャイルドモジュール304から嵌合解除された状態で、および、第2のペアレントモジュール308が第2のチャイルドモジュール310に嵌合およびリジッド化された状態で提供され、ツール312が(間接的に、ペアレントモジュール308およびチャイルドモジュール310を通して)車両314の上に収納されるようになっており、ロボットアーム306がツール312から取り外されているようになっている。チャイルドモジュール304は、第2のペアレントモジュール308に固定または装着される。システム300は、埃っぽい環境(たとえば、月面)に展開されることが可能である。

【0146】

方法400は、ステップ402から始まる。402において、ペアレントモジュール302が、チャイルドモジュール304と嵌合され、リジッド化される。ペアレントモジュール302は、方法200を参照して上記に説明されているように、チャイルドモジュール304に嵌合され、リジッド化されることが可能である。モジュール302、304が、説明されているように互いに嵌合およびリジッド化された後に、ロボットアーム306は、チャイルドモジュール304を通してツール312に物理的に接続されている。

【0147】

404において、第2のペアレントモジュール308が、第2のチャイルドモジュール310から嵌合解除される。モジュール308、310が嵌合解除されると、ツール312は、ペアレントモジュール302、チャイルドモジュール304、ペアレントモジュール308、およびロボットアーム306を通して、車両314に取り付けられており、チャイルドモジュール310から取り外されており、ロボットアーム306がツール312を操作および動作させることが可能であるようになっている。

【0148】

406において、ツール312が動作させられる。車両314は、宇宙空間におけるその位置を調節し、所望の通りにツール312を動作させることが可能であり、および/または、ロボットアーム306、ペアレントモジュール302、およびチャイルドモジュール304を通してツール312にトルク、データ、および電力のうちの任意の1つまたは複数を渡すことによって、ツール312を動作させることが可能である。ツール312は、追加的に、チャイルドモジュール304、ペアレントモジュール302、およびロボットアーム306を通して車両314にデータを渡して戻すことが可能である。ツール312は、たとえば、土壌サンプルを収集するために使用されることが可能である。

【0149】

いくつかの例において、ツール312は、第2のペアレントモジュール308の中に存在するツール動作サブシステムによって動作されることが可能である。ツール動作サブシステムは、電力、データ、および/またはトルクを第2のペアレントモジュール308から受け取ることが可能であり、ツールを動作させるために、電力、データ、および/またはトルクをツール312に渡すことが可能である。

【0150】

408において、第2のペアレントモジュール308が、第2のチャイルドモジュール310に嵌合され、リジッド化され、ツール312を車両314の上に保管する。この嵌合およびリジッド化プロセスは、方法200を参照して上記に説明されているように進行することが可能である。第2のペアレントモジュール308が、第2のチャイルドモジュール310に嵌合され、リジッド化されると、ツール312は、(間接的に、第2のペアレントモジュール308へのその取り付けを通して)車両314に再び取り付けられる。

【0151】

410において、ペアレントモジュール302が、チャイルドモジュール304から嵌合解除される。ステップ410の完了の後に、ツール312は、車両314の上に保管されており、ロボットアーム306から取り外されている。ロボットアーム306は、ツール312が車両314の上に安全に収納されている間に、任意の他の目的のために利用されることが可能である。

【0152】

上記の例は、第2のチャイルドモジュール310が車両314に固定されていることを説明しているが、他の例では、第2のモジュール310は、別の車両、宇宙船、または、固定されたもしくは動的な物理的な構造体に固定されることが可能であり、ツール312が、ロボットアーム306を含む車両314の上以外の物体の上に保管されることが可能であるようになっている。

【0153】

ここで図8A、図8B、および図9を参照すると、そこに描かれているのは、実施形態による、インターフェース600の例示的な実施形態である。図1および図2を参照した上記の説明は、インターフェース600に適用することが可能である。インターフェース100の構成要素は、インターフェース600の構成要素と同様であることが可能であり、参照文字は、500の間隔だけそれぞれインクリメントされている。インターフェース600は、ペアレントモジュール602(図8A)およびチャイルドモジュール604(図9)を含む。

【0154】

図8Aおよび図8Bを参照すると、そこに描かれているのは、それぞれ、実施形態による、ペアレントモジュール602の底面図および上面斜視図である。ペアレントモジュール602は、形状がおおよそ円筒形状になっている。ペアレントモジュール602は、機械加工されたアルミニウムから構成されることが可能である。ペアレントモジュール602は、ダスト侵入が最小化されるように構成されている。ペアレントモジュール602の構成要素は、たとえば、ダスト抵抗を推進するなどのために、コンフォーマブルシールとともに組み立てられることが可能である。

【0155】

ペアレントモジュール602は、ペアレント嵌合表面606aを含む。ペアレント嵌合表面606aは、概して円筒形状の形態のペアレントモジュール602の実質的に平面的な表面である。

【0156】

ペアレントモジュール602は、3つの機械的アライメント特徴608aを含む。それぞれの機械的アライメント特徴608aは、粗いアライメント特徴622aおよび細かいアライメント特徴624aを含む。細かいアライメント特徴624aは、中心軸線626aを有する実質的に円錐形状の突出部を含む。粗いアライメント特徴622aは、細かいアライメント特徴624aの円錐形状の形態のポイントからの実質的に円筒形状の延長部を含み、細かいアライメント特徴624aと粗いアライメント特徴622aの両方が共通の中心軸線626aを共有するようになっている。

【0157】

ペアレントモジュール602は、3つのリジッド化モジュール610aを含む。それぞれのリジッド化モジュール610aは、電気的に制御可能な永久磁石を含む。それぞれのリジッド化モジュール610aは、電気的に制御可能な永久磁石が活性化させられるように、リジッド化モジュールの内部にある永久磁石をアクチュエータが180度回転させることによって、および、強磁性材料を引き付けることができる磁界を発生させることによって、活性化させられることが可能である。それぞれの電気的に制御可能な永久磁石は、アクチュエータ(たとえば、内部モータ、または、すべてのリジッド化モジュールのための共通のモータなど)によって駆動されることが可能である。ペアレントモジュール602の他の実施形態では、アクチュエータは、パッシブに駆動されるアクチュエータであることが可能であり、そこでは、駆動は、外部構成要素(たとえば、モータ、エンドエフェクタ)からアクチュエータへ供給される。それぞれのリジッド化モジュール610aは、ギアトレインおよび/または非バックドライバブルなスクリュードライブを含み、それは、望まれない非リジッド化を防止するために、永久磁石の望まれない回転に抵抗する。

【0158】

電気的に制御可能な永久磁石を使用してペアレントモジュール602とチャイルドモジュール604との間に引力を発生させることによって、ダスト耐性が最大化される。その理由は、より少ない物理的に相互作用する機械的な構成要素(それらは、ダスト関連の故障または干渉の影響を受けやすい)が外部環境に露出されているからである。

【0159】

ペアレントモジュール602は、電力転送モジュール612aを含む。電力転送モジュール612aは、誘導コイルを含み、誘導コイルは、ペアレントモジュール602から別の構成要素へ電力をワイヤレス転送するために、別の誘導コイルに係合することが可能である。誘導コイルは、ペアレントモジュール602が、少なくとも70Wのレートで連続的に、および、ピーク時には200Wのレートで、別の構成要素に電力を転送することが可能であるように構成されている。

【0160】

ペアレントモジュール602は、ペアレント通信モジュール614aを含む。ペアレント通信モジュール614aは、RFデータ送信および受信モジュールを含み、RFデータ送信および受信モジュールは、それが少なくとも3Gbpsのレートでデータを送信および受信することが可能であるように構成されている。ペアレント通信モジュール614aは、当技術分野において知られている任意のRF通信プロトコルを使用して、データを送ることおよび受信することが可能である。

【0161】

伝導性のデータリンクの代わりにRF通信を使用して、インターフェース600を横切ってデータをワイヤレスに送信することによって、インターフェース600のダスト耐性が最大化される。

【0162】

ペアレントモジュール602は、トルク転送メカニズム616aを含む。トルク転送メカニズム616aは、内部モータおよびギアボックスを含み、それは、ダスト耐性機械的インターフェース628aを回転させることが可能である。ダスト耐性機械的インターフェース628aは、フォーク構成体を含み、フォーク構成体は、機械的インターフェース628aからのダスト退出を促すように構成されている。ダスト耐性機械的インターフェース628aは、インターフェース600を横切って回転的な機械的なエネルギーを転送するために、チャイルドモジュール604の特徴に係合することが可能である。

【0163】

上記に説明されているようなサブ構成要素を備えたペアレントモジュール602は、ダスト耐性を最大化するように構成されている。露出されたメカニズムおよび接触ポイントの数は最小化されている。外部に露出されている機械的な構成要素は、トルク転送メカニズム616aおよび機械的アライメント特徴608aのみであり、その両方は、ダスト耐性を最大化するように構成されており、埃っぽい環境において動作することが可能である。

【0164】

ペアレントモジュール602は、内部制御、コンピューティングおよび通信構成要素を追加的に含むことが可能であり、それらは、ペアレントモジュール602のそれぞれのサブ構成要素を制御することが可能であり、ペアレントモジュール602に取り付けられている外部構成要素(たとえば、ロボット車両またはロボットアームなど)と通信することが可能である。コンピューティングおよび通信構成要素は、EEコントローラCCA、モータドライブ増幅器CCA、I/O CCA、パワーコンディショニングCCA、および制御ソフトウェアを含むことが可能である。

【0165】

ここで図9を参照すると、そこに描かれているのは、実施形態による、チャイルドモジュール604の斜視図である。チャイルドモジュール604は、形状がおおよそ円筒形状になっている。チャイルドモジュール604は、機械加工されたアルミニウムから構成されることが可能である。チャイルドモジュール604は、ダスト侵入が最小化されるように構成されている。チャイルドモジュール604の構成要素は、たとえば、ダスト抵抗を推進するなどのために、コンフォーマブルシールとともに組み立てられることが可能である。

【0166】

チャイルドモジュール604は、チャイルド嵌合表面606bを含む。チャイルド嵌合表面606bは、チャイルドモジュール604の概して円筒形状の形態の実質的に平面的な表面である。

【0167】

チャイルドモジュール604は、3つの機械的アライメントターゲット608bを含む。それぞれの機械的アライメントターゲット608bは、粗いアライメントアパーチャ622bおよび細かいアライメントアパーチャ624bを含む。細かいアライメントアパーチャ622bは、概して円錐形状の凹部を含む。粗いアライメントアパーチャ624bは、細かいアライメントアパーチャ622bの円錐のポイントにおいて追加的なアパーチャを含む。粗いアライメントアパーチャ622bは、ペアレントモジュール602の粗いアライメント特徴622aを受け入れるように構成されており、細かいアライメントアパーチャ624bは、ペアレントモジュール602の細かいアライメント特徴624aを受け入れるように構成されている。機械的アライメント特徴(たとえば、608b(622bおよび624bを含む)ならびに608a(622aおよび624bを含む))は、嵌合に対する粗いアライメントを可能にする。追加的に、機械的アライメント特徴(たとえば、608b(622bおよび624bを含む)ならびに608a(622aおよび624bを含む))は、完全に整合されている(すなわち、荷重経路がこれらの特徴を通り抜ける)ときに、インターフェース荷重に耐える。

【0168】

チャイルドモジュール604は、3つのリジッド化ターゲット610bを含む。それぞれのリジッド化ターゲットは、強磁性材料(たとえば、鉄、コバルト、ニッケル、または、当技術分野において知られている任意の他の強磁性材料など)の本体部を含む。それぞれのリジッド化ターゲット610bは、一般的に、直方体プリズムのように形状決めされている。リジッド化ターゲット610bは、チャイルドモジュール604およびペアレントモジュール602が嵌合されているときに、それぞれのリジッド化モジュール610aがリジッド化ターゲット610bに係合することが可能であるように位置決めされている。

【0169】

チャイルドモジュール604は、電力受け取りモジュール612bを含む。電力受け取りモジュール612bは、誘導コイルを含み、誘導コイルは、ペアレントモジュール602から電力をワイヤレスに受け取るために、電力転送モジュール612aに係合することが可能である。誘導コイルは、ペアレントモジュール602が、少なくとも70Wのレートで連続的に、および、ピーク時には200Wのレートで、電力受け取りモジュール612bに電力を転送することが可能であるように構成されている。

【0170】

チャイルドモジュール604は、チャイルド通信モジュール614bを含む。チャイルド通信モジュール614bは、RFデータ送信および受信モジュールを含み、RFデータ送信および受信モジュールは、それが少なくとも3Gbpsのレートでデータを送信および受信することが可能であるように構成されている。チャイルド通信モジュール614bは、当技術分野において知られている任意のRF通信プロトコルを使用して、データを送ることおよび受信することが可能である。

【0171】

チャイルドモジュール604は、トルク受け取りメカニズム616bを含む。トルク受け取りメカニズム616bは、内部シャフトを含み、内部シャフトは、ダスト耐性機械的インターフェース628bによって回転させられることが可能である。ダスト耐性機械的インターフェース628bは、ブレード構成体を含み、ブレード構成体は、機械的インターフェース628bからのダスト退出を促すように構成されている。ダスト耐性機械的インターフェース628aは、機械的インターフェース628bに係合することが可能であり、インターフェース628bのブレード特徴は、インターフェース600を横切って転送された回転的な機械的なエネルギーを受け取るために、インターフェース628aのフォーク特徴に係合することが可能である。

【0172】

チャイルドモジュール604は、内部制御、コンピューティングおよび通信構成要素を追加的に含むことが可能であり、それらは、チャイルドモジュール604のそれぞれのサブ構成要素を制御することが可能であり、チャイルドモジュール604に取り付けられている外部構成要素(たとえば、ロボット車両またはロボットアームなど)と通信することが可能である。コンピューティングおよび通信構成要素は、EEコントローラCCA、モータドライブ増幅器CCA、I/O CCA、パワーコンディショニングCCA、および制御ソフトウェアを含むことが可能である。

【0173】

ペアレントモジュール602およびチャイルドモジュール604は、インターフェース100および方法200を参照して上記に説明されているように、インターフェース600を形成するために嵌合およびリジッド化する。ペアレント嵌合表面606aおよびチャイルド嵌合表面606bは、それらが実質的に平行になるように配置されている。機械的アライメント特徴608aは、機械的アライメントターゲット608bに係合しており、それぞれの機械的アライメント特徴608aがそれぞれの機械的アライメントターゲット608bによって受け入れられるようになっており、それぞれのモジュールの対応するサブ構成要素を整合させる。特徴608aおよびターゲット608bが嵌合されているときに、ペアレントモジュール602に対するチャイルドモジュール604の回転方向および/または横方向の移動が制限される。リジッド化モジュール610aは、それらがリジッドの構成になるように係合されることが可能である。リジッド化モジュール610aは、リジッド化ターゲット610bに引き付けられ、ペアレントモジュール602をチャイルドモジュール604に軸線方向に固定し、インターフェースをリジッド化された構成にする。電力転送モジュール612aは、電力受け取りモジュール612bに誘導的に係合することが可能であり、電力がペアレントモジュール602からチャイルドモジュール604へワイヤレスに転送されることが可能であるようになっている。ペアレント通信モジュール614aおよびチャイルド通信モジュール614bは、RF通信を介して相互作用し、チャイルドモジュール604とペアレントモジュール602との間でデータを双方向にワイヤレスに転送することが可能である。トルク転送モジュール616aは、トルク受け取りモジュール616bに係合することが可能であり、回転的な機械的なエネルギーが、ペアレントモジュール602からチャイルドモジュール604へ転送されることが可能であるようになっている。

【0174】

嵌合されてリジッド化されたインターフェース600は、埃っぽい環境において利用されることとなるロボットインターフェースを形成することが可能である。機械的インターフェースは、機械的アライメント特徴および機械的なエネルギーを転送するための特徴に限定されている。すべての機械的インターフェースは、ダスト(導電性のダストを含む)を許容するように設計されている。磁気的な引力を利用するリジッド化システムは、高レベルのダスト耐性を提供し、共通のロボット用途のための十分な引力を提供する。インターフェース600を横切るワイヤレスデータおよび電力転送は、伝導性の電気的接触部(それは、ダストによる閉塞、過酷な環境における腐食、または、埃っぽい環境における他の問題の影響を受けやすい可能性がある)の必要性を排除する。上記に説明されているようなワイヤレスデータおよび電力転送は、ペアレントモジュール602とチャイルドモジュール604との間の伝導性のダストを許容するように構成されている。

【0175】

ここで図10を参照すると、そこに描かれているのは、インターフェース600の構成要素を利用するロボットシステム700、および、ロボットシステム700を動作させる関連の方法800である。システム700は、磁気的な器用なエンドエフェクタ(MDEE: Magnetic Dexterous End Effector)702、磁気的な器用なグラップルフィクスチャ(MDGF: Magnetic Dexterous Grapple Fixture)704、磁気的な軌道上交換ユニット装着プラットフォーム(MOMP: Magnetic Orbital Replaceable Unit Mounting Platform)708、ロボットアーム706、磁気的な軌道上交換ユニットレセプタクルベース(MORB: Magnetic Orbital Replaceable Unit Receptacle Base)710、ツール712、および車両714を含む。インターフェース600を横切るトルクの受け取りを通して、MOMP708が磁化/リジッド化モジュールのパッシブ作動を実装することを除いて、MOMP708は、MDEE702と同じ機能性を有することが可能である(すなわち、インターフェースを横切ってMOMP708によって受け取られるトルクは、磁石を作動させるために使用される)。システム700の構成要素は、システム300の構成要素と同様であり、それぞれの参照文字は、400だけインクリメントされている。

【0176】

MDEE702は、ペアレントモジュール602を含み、ペアレントモジュール602は、ロボットアーム706に固定されている。MDGF704は、チャイルドモジュール604を含む。MOMP708は、ペアレントモジュール602を含む。MOMP708およびMDGF704は、互いに固定されており、単一の統一されたユニットを形成している。MOMP708およびMDGF704は、互いの間で、データ、電力、および回転的な機械的なエネルギーを渡すことが可能である。MOMP708およびMDGF704は、それぞれの構成要素の嵌合表面606a、606bが互いに対向するように配置されており、別の構成要素に嵌合され、リジッド化されることが可能である。ツール712は、MOMP708に固定されることが可能であり、MOMP708におよびMOMP708からデータおよび電力を渡すことによって制御されることが可能である。

【0177】

MORB710は、チャイルドモジュール604を含む。MORB710は、車両714に固定されている。

【0178】

システム700のいくつかの例において、MOMP708およびMORB710は、トルク転送メカニズム616aおよびトルク受け取りメカニズム616bをそれぞれ備えないペアレントモジュール602およびチャイルドモジュール604の実施形態を含むことが可能である。そのような構成は、たとえば、トルクインターフェースがMDEE702とMDGF704との間にのみ必要である場合に、使用されることが可能である。

【0179】

ツール712は、有利にはロボットアームによって操作され得る、当技術分野において知られている任意のツールであることが可能である。ツール712は、宇宙探査動作において一般に使用される任意のツールを含むことが可能である。ツール712は、ツール712が土壌サンプルを収集および保管することを可能にする特徴を含むことが可能である。

【0180】

車両714は、ロボット月探査車両または他の宇宙探査車両を含む、当技術分野において知られている任意の車両であることが可能である。

【0181】

ここで図11の方法800を参照すると、そこに説明されているのは、システム700を動作させる方法である。方法300を参照した上記の説明は、方法800にも適用される。方法800は、MDEE702がMDGF704から嵌合解除された状態で、および、MOMP708がMORB710に嵌合されてリジッド化された状態で始まる。

【0182】

ステップ802において、ロボットアーム706は、MDEE702がMDGF704に嵌合されてリジッド化されることが可能であるように操作される。嵌合されてリジッド化されると、ロボットアーム706は、MOMP708、MDGF704、およびMDEE702を通して、ツール712に接続されている。ステップ802の終わりにおいて、ツール712は、また、MOMP708およびMORB710を通して間接的に車両714に取り付けられたままである。

【0183】

ステップ804において、MOMP708が、MORB710から嵌合解除される。ステップ804の完了の後に、ツール712は、MOMP708、MDGF704、およびMDEE702を通して間接的にロボットアーム706に接続されており、車両714から切り離されており、ロボットアーム706がツール712を操作し動作させることが可能であるようになっている。

【0184】

ステップ806において、ツール712が動作される。ロボットアーム706は、ツール712の位置を操作することによってツールを動作させることが可能である。ロボットアーム706は、MDEE702、MDGF704、およびMOMP708を通して、電力およびデータ(たとえば、制御信号)をツール712に渡すことが可能である。

【0185】

ステップ806が完了されるときに、ステップ808が実行されることが可能である。ステップ808において、MOMP708が、MORB710に嵌合されてリジッド化され、ツール712が車両714にしっかりと連結されるようになっている。ステップ808の完了の後に、ツール712は、MDEE702、MDGF704、およびMOMP708を通して、ロボットアーム706に嵌合されてリジッド化されたままである。

【0186】

ステップ810において、MDEE702が、MDGF704から嵌合解除される。ステップ810の完了の後に、ツール712が収納され、車両714に固定され、ロボットアーム706は、アイドル状態であり、他の動作を実行するために、MDEE702のインターフェースを通して他のツールと自由に嵌合してリジッド化することができる。

【0187】

ここで図12を参照すると、そこに描かれているのは、実施形態による、ペアレントモジュール902の断面図である。ペアレントモジュール902は、図1のペアレントモジュール102の例である。ある実施形態において、図12のペアレントモジュール902は、図6のペアレントモジュール302であることが可能である。

【0188】

例では、ペアレントモジュール902は、エンドエフェクタであることが可能であり、エンドエフェクタは、図13のペアレントモジュール908に接続されているチャイルドモジュール(図13には示されていない)と嵌合してリジッド化するように構成されており、ペアレントモジュール902および908が接続されるようになっており、ペアレントモジュール902がペアレントモジュール908を操作することが可能であるようになっており、ペアレントモジュール908は、それに取り付けられたツールを有することが可能である。中間構成要素(チャイルドモジュール)を通したペアレントモジュール902および908の接続は、図6に例示されており、ペアレントモジュール302および第2のペアレントモジュール308は、チャイルドモジュール304を通して接続されている。

【0189】

ペアレントモジュール902は、外側ハウジング146aを含む。外側ハウジング146aは、形状が概して円筒形状になっている。外側ハウジング146aは、アルミニウムから構成されることが可能である。外側ハウジング146aの外側エンベロープは、内部体積148aを画定している。ペアレントモジュール902は、嵌合表面106aを追加的に含む。ペアレントモジュール902は、チャイルドモジュールに嵌合することが可能である。嵌合の間に、嵌合表面106aは、チャイルドモジュールの嵌合表面に対して実質的に平行であり、比較的に小さな距離だけ分離されている。

【0190】

ペアレントモジュール902のリジッド化モジュール110aは、アクチュエータを含み、アクチュエータは、リジッド化ドライブ130a、ギアステージ138a、ドライブスクリュー136a、永久磁石140a、および強磁性材料142aを含む。ペアレントモジュール902のリジッド化モジュールは、アクティブに作動される。リジッド化モジュール110aを作動させるために、リジッド化ドライブ130aは、電流を供給され、ギアステージ138aを回転させ、ギアステージ138aは、ドライブスクリュー136aを回転させ、永久磁石140aが、嵌合表面106aに向けてドライブスクリュー136aに沿って下向きに並進することが可能であるようになっている。チャイルドモジュールが、それがペアレントモジュール902と嵌合することができる位置に設置されているときに、永久磁石は、チャイルドモジュールの中に存在するリジッド化ターゲット(たとえば、強磁性材料など)を引き付け、チャイルドモジュールをペアレントモジュール902に固定し、インターフェースをリジッド化された構成にすることが可能である。

【0191】

ペアレントモジュール902は、トルク転送モジュール116aを含む。トルク転送モジュール116aは、トルクドライブ132aおよびコンプライアントソケット144aを含む。トルクドライブ132aは、電流を供給されることが可能であり、トルクドライブ132aが、コンプライアントソケット144aに接続されているシャフトを回転させることが可能であるようになっている。コンプライアントソケット144aは、回転することが可能であり、チャイルドモジュールの構成要素とインターフェース接続することが可能であり、トルクがインターフェースを横切って転送されるようになっている。トルク転送モジュール116aは、コンフォーマブルシール134a(外部から内部体積148aをシールする)を追加的に含み、ダスト耐性を推進する。

【0192】

ペアレントモジュール902は、機械的アライメント特徴108aをさらに含む。図12では、単一の機械的アライメント特徴108aのみが見えるが、しかし、図12の実施形態では、複数の同一の特徴が存在している。ペアレントモジュール902は、電力転送メカニズム112aをさらに含む。電力転送メカニズム112aは、4つのラジアルソケット(たとえば、RADSOK(商標))ピンを含み(2つのラジアルソケットピンは、図12に描かれていない)、それは、チャイルドモジュールの上の対応するラジアルソケットピンとインターフェース接続することが可能である。ペアレントモジュール902は、ペアレント通信モジュールをさらに含み、それは、図12では見ることができない。

【0193】

ここで図13を参照すると、そこに描かれているのは、別の実施形態による、ペアレントモジュール908の断面図である。ペアレントモジュール908は、図1のペアレントモジュール102の例である。ある実施形態において、図13のペアレントモジュール908は、図6のペアレントモジュール308であることが可能である。

【0194】

図13には描かれていないが、ペアレントモジュール908は、別のツールもしくは構成要素を含むか、または、それに接続されることが可能である。関連のツールは、ペアレントモジュール908を通してツールにトルク、データ、または電力を渡すことによって動作されることが可能である。ペアレントモジュール908は、ツール動作サブシステム(図示せず)を追加的に含むことが可能である。

【0195】

ペアレントモジュール908は、外側ハウジング146aを含む。外側ハウジング146aは、形状が概して円筒形状になっている。外側ハウジング146aは、アルミニウムから構成されることが可能である。外側ハウジング146aの外側エンベロープは、内部体積148aを画定している。ペアレントモジュール908は、嵌合表面106aを追加的に含む。ペアレントモジュール908は、チャイルドモジュールに嵌合することが可能である。嵌合の間に、嵌合表面106aは、チャイルドモジュールの嵌合表面に対して実質的に平行であり、比較的に小さな距離だけ分離されることとなる。

【0196】

ペアレントモジュール908は、トルク受け取りメカニズム116bを含む。トルク受け取りメカニズム116bは、コンプライアントインターフェースを含み、コンプライアントインターフェースは、外部構成要素とインターフェース接続することが可能であり、外部構成要素が、トルク受け取りメカニズム116bの上にトルクを付与することが可能であるようになっている。次いで、トルク受け取りメカニズム116bは、トルク動作式サブシステムにトルクを渡すことが可能である。

【0197】

ペアレントモジュール908は、リジッド化モジュール110aを含む。ペアレントモジュール908のリジッド化モジュール110aは、パッシブに作動され、トルク動作式サブシステムとして説明されることが可能である。トルクは、リジッド化モジュール110aに外部から供給され、トルク受け取りメカニズム116bを通して受け取られ、ギアステージ138aを回転させ、ギアステージ138aは、ドライブスクリュー136aを回転させ、永久磁石140aが、嵌合表面106aに向けてドライブスクリュー136aに沿って下向きに並進することが可能であるようになっている。チャイルドモジュールが、それが(たとえば、嵌合表面106bの近くにおいて)ペアレントモジュール908と嵌合することができる位置に設置されているときに、永久磁石は、チャイルドモジュールの中に存在するリジッド化ターゲット(たとえば、強磁性材料など)を引き付け、チャイルドモジュールをペアレントモジュール908に固定し、インターフェースをリジッド化された構成にすることが可能である。

【0198】

ペアレントモジュール908は、機械的アライメント特徴108aをさらに含む。図13では、単一の機械的アライメント特徴108aのみが見えるが、しかし、図13の実施形態では、複数の同一の特徴が存在している。ペアレントモジュール908は、電力転送メカニズム112aをさらに含む。電力転送メカニズム112aは、4つのラジアルソケットピンを含み(2つのラジアルソケットピンは、図13に描かれていない)、それは、チャイルドモジュールの上の対応するラジアルソケットピンとインターフェース接続することが可能である。ペアレントモジュール908は、ペアレント通信モジュールをさらに含み、それは、図13では見ることができない。

【0199】

いくつかの例において、ペアレントモジュール902は、上記に説明されているように、中間構成要素を通してペアレントモジュール908に連結することが可能である。中間構成要素は、表面106bにおいてペアレントモジュール908に取り付けられているかまたは装着されているチャイルドモジュールであることが可能である。そのような例では、ペアレントモジュール902は、中間構成要素を通して、ペアレントモジュール908に、電力、データ、およびトルクを転送することが可能である。ペアレントモジュール908は、上記に説明されているように、ペアレントモジュール902から中間構成要素を通して渡されるトルクを利用し、パッシブに作動されるリジッド化モジュール110aを動作させることが可能である。ペアレントモジュール908は、ツールを動作させるために、ツールを通してデータ、トルク、または電力を渡すことによって、取り付けられたツールとインターフェース接続することが可能である。

【0200】

いくつかの例において、ペアレントモジュール902は、ロボットアームのエンドエフェクタであることが可能であり、中間構成要素(すなわち、チャイルドモジュール)を通して間接的にペアレントモジュール908に嵌合してリジッド化することが可能である。そのような例では、ペアレントモジュール902は、中間構成要素を通して、ペアレントモジュール908に、電力、データ、およびトルクを転送することが可能である。ペアレントモジュール908は、上記に説明されているように、ペアレントモジュール902から中間構成要素を介して渡されるトルクを利用し、パッシブに作動されるリジッド化モジュール110aを動作させることが可能である。ペアレントモジュール908は、ツールを動作させるために、ツールを通してデータ、トルク、または電力を渡すことによって、取り付けられたツールとインターフェース接続することが可能である。取り付けられたロボットアームは、宇宙空間においてペアレントモジュール902およびペアレントモジュール908を操作し、取り付けられたツールの位置を操作することが可能である。

【0201】

ここで図14を参照すると、そこに示されているのは、実施形態によるダスト耐性ロボットシステム1400である。システム1400は、図6のシステムの例である。システム1400は、車両1414、第1のペアレントモジュール(それは、この例では、磁気的な器用なエンドエフェクタである)1402、第1のチャイルドモジュール(それは、この例では、器用なグラップルフィクスチャ(「GF」)である)1404、第2のペアレントモジュール(この例では、ORU装着プラットフォーム)1408、第2のチャイルドモジュール(この例では、ORUレセプタクルベース)1410、ロボットアーム(この例では、マニピュレータ)1406、およびツール(この例では、ORU/ツール)1412を含む。システム1400の構成要素は、図6のシステム300の構成要素と同様であることが可能であり、それぞれの構成要素の参照文字は、1100だけインクリメントされている。図6を参照した上記の説明は、システム1400に適用することが可能である。ペアレントモジュール1402は、図14では、チャイルドモジュール1404に嵌合されてリジッド化されるものとして描写されており、ペアレントモジュール1408は、チャイルドモジュール1410に嵌合されてリジッド化されるものとして描写されている。

【0202】

ペアレントモジュール1402は、ロボットアーム1406に恒久的にまたは除去可能に固定されることが可能である。ペアレントモジュール1402は、チャイルドモジュール1404と嵌合してリジッド化することが可能であり、ペアレントモジュール1402およびチャイルドモジュール1404は、第1のロボットインターフェース1422-1を形成する(嵌合されてリジッド化された構成で示されている)。

【0203】

チャイルドモジュール1404は、ペアレントモジュール1408に恒久的にまたは除去可能に固定されることが可能である。図14において、チャイルドモジュール1404は、グラップルフィクスチャ構成要素であり、グラップルフィクスチャ構成要素は、ペアレントモジュール1408(チャイルドモジュール1404がそれに固定されている)がエンドエフェクタペアレントモジュール1402によってグラップルされることを可能にするように構成されており、マニピュレータ1406がペアレントモジュール1408を操作することが可能であるようになっている。

【0204】

ペアレントモジュール1408は、チャイルドモジュール1410と嵌合してリジッド化することが可能であり、ペアレントモジュール1408およびチャイルドモジュール1410は、第2のロボットインターフェース1422-2を形成する(嵌合されてリジッド化された構成で示されている)。チャイルドモジュール1410は、車両1414に恒久的にまたは除去可能に固定されることが可能である。ツール1412は、ペアレントモジュール1408に恒久的にまたは除去可能に固定されることが可能である。

【0205】

システム1400のモジュールが、図14に描写されているように、嵌合されたおよび/またはリジッド化された構成にあるときに、ペアレントモジュール1402は、インターフェース1422-1を横切って、チャイルドモジュール1404に、電力、データ、およびトルクを渡すことが可能である。チャイルドモジュール1404は、電力、データ、およびトルクを受け取ることが可能であり、そして、電力、データ、およびトルクをペアレントモジュール1408に渡すことが可能である。ペアレントモジュール1408は、第2のインターフェース1422-2を横切って、ツール1412およびチャイルドモジュール1410に、電力およびデータを渡すことが可能である。

【0206】

システム1400は、宇宙探査環境において適用されることが可能である。ペアレントモジュール1402は、チャイルドモジュール1404に嵌合してリジッド化することが可能であり、ペアレントモジュール1408は、チャイルドモジュール1410から嵌合解除することが可能であり、ロボットアーム1406が、ツール1412を操作して利用し、データおよび電力をツール1412に渡すことが可能であるようになっている。

【0207】

ツール1412がもはや使用されなくなると、ペアレントモジュール1408は、チャイルドモジュール1410に嵌合されてリジッド化されることが可能であり、ペアレントモジュール1402は、チャイルドモジュール1404から嵌合解除されることが可能であり、ツール1412が、ロボットアーム1406から切り離され、保管のために車両1414に連結されるようになっている。

【0208】

上記の説明は、1つまたは複数の装置、方法、またはシステムの例を提供するが、他の装置、方法、またはシステムが、当業者によって解釈されるような特許請求の範囲の中にあることが可能であるということが認識されることとなる。

【符号の説明】

【0209】

100 ロボットインターフェース
100a 嵌合解除された構成
100b 嵌合された構成
102 ペアレントモジュール
104 チャイルドモジュール
106a ペアレント嵌合表面
106b チャイルド嵌合表面
108a 機械的アライメント特徴
108b 機械的アライメントターゲット
110a リジッド化モジュール
110b リジッド化ターゲット
112a 電力転送モジュール
112b 電力受け取りモジュール
114a ペアレント通信モジュール
114b チャイルド通信モジュール
116a トルク転送メカニズム
116b トルク受け取りメカニズム
118 嵌合距離
120a 補助サービスモジュール
120b 補助サービス受け取りモジュール
126 軸線方向
128 回転方向または横方向
130a リジッド化ドライブ
132a トルクドライブ
134a コンフォーマブルシール
136a ドライブスクリュー
138a ギアステージ
140a 永久磁石
142a 強磁性材料
144a コンプライアントソケット
146a 外側ハウジング
148a 内部体積
300 ダスト耐性ロボットシステム
302 ペアレントモジュール
304 チャイルドモジュール
306 ロボットアーム
308 第2のペアレントモジュール
310 第2のチャイルドモジュール
312 ツール
314 車両
316 機械的な締結具
318 近位端部
320 遠位端部
600 インターフェース
602 ペアレントモジュール
604 チャイルドモジュール
606a ペアレント嵌合表面
606b チャイルド嵌合表面
608a 機械的アライメント特徴
608b 機械的アライメントターゲット
610a リジッド化モジュール
612a 電力転送モジュール
612b 電力受け取りモジュール
614a ペアレント通信モジュール
614b チャイルド通信モジュール
616a トルク転送メカニズム
616b トルク受け取りメカニズム
622a 粗いアライメント特徴
622b 粗いアライメントアパーチャ
624a 細かいアライメント特徴
624b 細かいアライメントアパーチャ
626a 中心軸線
628a ダスト耐性機械的インターフェース
628b ダスト耐性機械的インターフェース
700 ロボットシステム
702 磁気的な器用なエンドエフェクタ(MDEE)
704 磁気的な器用なグラップルフィクスチャ(MDGF)
706 ロボットアーム
708 磁気的な軌道上交換ユニット装着プラットフォーム(MOMP)
710 磁気的な軌道上交換ユニットレセプタクルベース(MORB)
712 ツール
714 車両
902 ペアレントモジュール
908 ペアレントモジュール
1400 ダスト耐性ロボットシステム
1402 第1のペアレントモジュール
1404 第1のチャイルドモジュール
1406 ロボットアーム
1408 第2のペアレントモジュール
1410 第2のチャイルドモジュール
1412 ツール
1414 車両
1422-1 第1のロボットインターフェース
1422-2 第2のロボットインターフェース

【図1】