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Technisches Gebiet:
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Die
Erfindung betrifft allgemein unbemannte, selbst angetriebene Fahrzeuge
und insbesondere ein Fahrzeug wie einen Roboter und Verfahren zum Fahren über eine
Oberfläche
mit Verbundkurven und zum Kurvendrehen auf einer solchen Oberfläche.
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Hintergrund:
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Die
Menschen verwenden häufig
unbemannte, selbst angetriebene Fahrzeuge wie Roboter, um verschiedene
Funktionen durchzuführen,
die für
eine Person schwer oder unter Gefahr durchführbar wären. Beispielsweise verwenden
viele Leute häufig Roboter,
um eine explosive Vorrichtung zu bergen oder zu beseitigen oder
um ein Werk in einer Umgebung zu inspizieren, die eine Person töten oder
verletzen könnte.
Menschen verwenden häufig
auch Roboter, um ein Werk an Stellen zu inspizieren, die für eine Person
kaum zugänglich
oder unzugänglich sind,
wie beispielsweise beim Inspizieren einer Pipeline.
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Da
Roboter sich typischerweise selbst bis zu einer Arbeitsstelle bewegen,
ist die Verwendung der meisten herkömmlichen selbstangetriebenen
Fahrzeuge leider typischerweise beträchtlich begrenzt durch die
Fähigkeit
des Roboters, sich selbst über eine
Oberfläche
zu bewegen. Beispielsweise können Oberflächen, welche
Verbundkurven oder dreidimensionale Kurven, abrupte Steigungen oder
Neigungen, Stufen oder Spalten aufweisen, bewirken, dass herkömmliche
Roboter beträchtlich
an Stabilität
verlieren, d.h., dass eine höhere
Wahrscheinlichkeit besteht, dass sie ihre bevorzugte Orientierung
relativ zu der Oberfläche
verlieren, wenn sie die Oberfläche überqueren
oder auf dieser drehen. Außerdem
können
rutschige Oberflächen
bewirken, dass herkömmliche
Roboter leicht einen beträchtlichen
Teil, wenn nicht die Gesamtheit, ihres Kraftschlusses auf der Oberfläche verlieren.
Wenn so etwas während
der Überquerung
einer geneigten oder umgekehrten Oberfläche wie einer Decke passiert,
könnte
ein solcher Kraftschlussverlust bewirken, dass der Roboter fällt. Ein
solcher Fall könnte
zu einer ernsthaften Beschädigung
des Roboters, seiner Nutzlast wenn vorhanden oder der Oberfläche oder
anderer Komponenten der Oberfläche,
welche der Roboter überquert,
zu Folge haben.
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Ein
weiteres Problem mit herkömmlichen Robotern
ist, dass sie dazu neigen, die Oberfläche zu schrubben, wenn sie
diese überqueren
oder auf ihr eine Kurvendrehung ausführen. Dies kann unerwünschte Kratzer
auf der Oberfläche
verursachen. Beispielsweise muss die Haut oder die Frontscheibe eines
kommerziellen Flugzeuges frei von Kratzern bleiben, und zwar aufgrund
der hohen Belastung, welche auf diese während eines Fluges ausgeübt wird.
Wenn ein Kratzer auftritt, werden die Haut oder die Frontscheibe
oft ausgewechselt, und zwar unter großem zeitlichen und finanziellen
Aufwand.
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Ein
noch weiteres Problem mit herkömmlichen
Robotern besteht darin, dass sie zum Aufprallen oder Stoßen neigen,
wenn sie sich selbst über eine
Oberfläche
bewegen. Dies kann ein beträchtliches
Problem sein während
einer Inspektion beispielsweise einer Scheitelhaut oder einer Scheitelstruktur – dem oberen
Teil des Flugzeugkörpers – eines
kommerziellen Flugzeugs, da es die meisten kostengünstigen
nicht-zerstörerischen
Inspektionsmethoden erfordern, dass das Inspektionsgerät einen
im Wesentlichen konstanten Abstand von der zu inspizierenden Oberfläche einhält. Wegen
dieses Erfordernisses umfassen die meisten Inspektionen eines Flugzeuges
typischerweise die Errichtung eines Gerüstes, was zeitraubend sein
kann, auf dem ein Inspektor stehen kann, bevor er die Inspektion
der Struktur beginnt.
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GB-A-1
527 632 offenbart (1, Spalte 2, Zeile 65 und nachfolgende
Zeilen) ein Gerät
gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Zugeinheit umfasst zwei Haftvorrichtungen
um einen fahrgestellartigen Körper
an einer Wand lösbar festzuhalten,
während
zwei Antriebsräder
den fahrgestellartigen Körper
entlang einer Wand bewegen. Zu jeder Haftvorrichtung gehört eine
flache Basis, ein pneumatischer Zylinder, der an der Basis befestigt
ist und eine Betätigungsstange
aufweist, und ein Wandhaftelement, das drehbar an der Betätigungsstange des
Zylinders montiert ist. Die Basis ist dazu in der Lage, entlang
zweier Führungseinrichtungen
11 in der selben Bewegungsrichtung wie das Gerät zu gleiten. Wenn sie an dem
fahrgestellartigen Körper
montiert sind, ist somit jede Haftvorrichtung in der Lage, relativ
zu dem Körper
lediglich in den Richtun gen "F" und "B" zu gleiten. Um auf der Wand eine Kurvendrehung
auszuführen,
machen die beiden Führungsräder des
fahrgestellartigen Körpers
eine Kurvendrehung und dreht sich der Körper relativ zu einem Wandhaftglied
(Spalte 4, Zeilen 64 bis 68).
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Die
Anmelderin beobachtet, dass die Haftvorrichtungen in dem Gerät der GB-A-1
527 632 sich relativ zu dem Fahrgestellartigen Körper in keiner anderen Richtung
als den beiden Richtungen "F" und "B" bewegen können. Als Folge davon kann
es vorkommen, dass nur eine Haftvorrichtung den Körper an
der Wand hält,
wenn das Gerät
eine Kurvendrehung macht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Zugeinheit gemäß Anspruch 1 verfügbar gemacht,
ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Überqueren einer Oberfläche gemäß Anspruch
21.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Zugeinheitsystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine Perspektivansicht eines Rahmens und eines Haftgliedes, die
in der Zugeinheit in 1 enthalten sind, gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung.
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3 ist
eine Perspektivansicht eines Rückführmechanismus
und eines Haftgliedes, die in der Zugeinheit in 1 enthalten
sind.
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines Haftgliedes in den 1–3 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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5 ist
ein Blockdiagramm eines pneumatischen Systems, das in dem Zugeinheitsystem
der 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung enthalten ist.
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6 ist
eine Vorderquerschnittsansicht eines Fahrgestells, das in der Zugeinheit
in 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung enthalten ist.
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7A ist
eine Seitenansicht des Fahrgestellt in den 1 und 6 mit
einer Laufgestellanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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7B ist
eine Seitenansicht des Fahrgestells in den 1 und 6 mit
einer Laufgestellanordnung gemäß einer
anderen Ausführungsform der
Erfindung.
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8 ist
ein Blockdiagramm eines Steuersystems, das in dem Zugeinheitsystem
der 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung enthalten ist.
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9A–9F sind
Ansichten einer Zugeinheit, die in dem Zugeinheitssystem der 1 enthalten
ist und 3 Arten von Kurvendrehungen ausführt, gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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10 ist
eine Seitenansicht eines Zuges mit drei Zugeinheiten in 1,
der eine Steigung überquert,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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11 ist
eine Seitenansicht eines Zuges mit drei Zugeinheiten in 1,
der sich um eine Ecke und eine Neigung hinab bewegt, gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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12 ist
eine Draufsicht auf eine Zugeinheit mit sechs Haftgliedern nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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13 ist
eine Draufsicht auf einen Zug von Zugeinheiten mit zwei Reihen von
Zugeinheiten, die Seite an Seite verbunden sind, gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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14 ist
eine Perspektivansicht einer Zugeinheit in 1, die an
einen Ausleger angebunden ist und ein Flugzeug überquert.
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15 ist
eine Perspektivansicht von zwei Zugeinheiten in 1,
die an das obere Ende eines Gebäudes
angebunden sind und zusammenarbeiten.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Zugeinheitsystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das Zugeinheitsystem ist dazu in der Lage, auf Verbundkrümmungsoberflächen zu
kurven und diese zu überqueren – Oberflächen, die
in drei Dimensionen gekrümmt
sind, wie die Oberfläche
einer Kugel oder dergleichen – mit
wenig oder gar keinem Schrubben oder Abrieb der Oberfläche.
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Mit
Bezugnahme auf 1 beinhaltet das System 20 eine
Zugeinheit 22, die für
das Überqueren
einer Oberfläche 23 betreibbar
ist, ein pneumatisches System 24 mit einer Druckluftquelle 26 zum Antreiben
einiger oder aller Komponenten der Zugeinheit 22, ein Steuersystem 28 mit
einem (nicht gezeigten) Mikroprozessor zum Instruieren und Koordinieren
des Betriebes einiger oder aller Komponenten der Zugeinheit 22,
eine Vakuumquelle 30 und eine Nabelschnur 32,
welche pneumatische 34, Vakuum- 36 und elektrische
Leitungen 38 beinhaltet zur Verbindung der zugehörigen Komponenten
mit der Druckluftquelle 26, der Vakuumquelle 30 und
dem Steuersystem 28, und eine Leine 40, die benutzbar ist,
um die Zugeinheit 22 über
einer Oberfläche 23 aufzuhängen.
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Die
Zugeinheit 22 beinhaltet einen Rahmen 42 mit einem
Führungsbereich 44,
der typischerweise die Bewegungsrichtung anzeigt, wenn die Einheit 22 eine
Oberfläche 23 überquert,
Haftglieder 46a–46d (46d ist
nicht gezeigt), die relativ zu dem Rahmen 42 anbringbar
und bewegbar sind, um den Rahmen 42 lösbar an der Oberfläche 23 zu
halten oder den Rahmen 42 von der Oberfläche 23 wegzuheben,
einen Rückführmechanismus 48a–48d,
der an den Haftgliedern 46a–46d anbringbar ist
zum Bewegen der Glieder 46a–46d zu einer Rückkehrposition,
und Laufgestelle 50a–50d (50d ist
nicht gezeigt), die drehbar oder fest an dem Rahmen 42 anbringbar sind,
um die Einheit 22 über
die Oberfläche 23 zu
bewegen und den Rahmen 42 in einem konstanten oder etwa
konstanten Abstand von der Oberfläche 23 wegzuhalten.
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Die
Haftglieder 46a–46d bewirken
ein Haften der Zugeinheit 22 an der Oberfläche 23 und
beinhalten einen Haftfuß 52a–52d (52d ist
nicht gezeigt), den für
diesen Zweck jedes Glied 46a–46d zur Oberfläche 23 ausfährt und
von dieser zurückzieht.
Die Haftfüße 52a–52d beinhalten
einen Saugnapf 54a–54d (54d ist
nicht gezeigt), der über
die Vakuumleitungen 36 mit der Vakuumquelle 20 verbunden ist.
Obwohl die Füße 52a–52d als
Saugnäpfe 54a–54d gezeigt
und erläutert
sind, können
die Füße Magneten
oder andere herkömmlichen
Mechanismen beinhalten, die zum Haften an einer Oberfläche und
zum Freigeben von dieser geeignet sind. Die Haftglieder 46a–46d können ihre
Haftfüße 52a–52d unter
eine (nicht gezeigte) Ebene ausfahren, die durch die Punkte auf
der Oberfläche 23 definiert
ist, wo die Laufgestelle 50a–50d die Oberfläche 23 kontaktieren,
oder können
die Haftfüße 52a–52d über die selbe
Ebene zurückziehen.
Dies ermöglicht
es den Haftgliedern 46a–46d, die Zugeinheit 22 an
Oberflächen
zu halten, die innerhalb der von dem Rahmen 42 der Zugeinheit 22 überdeckten
Fläche
wellenförmig
sind. Dies ermöglicht
es der Zugeinheit 22 außerdem, die Laufgestelle 50a–50d von
der Oberfläche 23 weg
hängend
zu halten, um die Richtung schnell zu ändern und ohne die Oberfläche 23 zu
schrubben. Obwohl das System 20 vier Haftglieder 46a–46d beinhaltet,
kann die Zugeinheit 22 mehr oder weniger Haftglieder beinhalten.
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Die
Laufgestelle 50a–50d treiben
die Zugeinheit 22 über
die Oberfläche 23 und
umfassen Räder 56a–56d (56d ist
nicht gezeigt). Die Laufgestelle 50a–50d bewirken typischerweise
nicht das Haften der Zugeinheit 22 an der Oberfläche 23.
Die Laufgestelle 50a–50d sind
typischerweise an den Ecken der Zugeinheit 22 positioniert,
während
die Haftglieder 46a–46d für eine größere Stabilität typischerweise
innerhalb der Ecken positioniert sind. Die Laufgestelle 50a–50d und
die Haftglieder 46a–46d können allerdings
auch anders angeordnet sein.
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Die
Zugeinheit 22 umfasst auch Steuermechanismen 58a–58d,
die jedes Laufgestell 50a–50d unabhängig steuern
können
oder die zwei oder mehr Laufgestelle zusammen steuern können, und
Hindernissensoren 59a–59d.
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Noch
unter Bezugnahme auf 1 führen die Haftglieder 46a–46d im
Betrieb wiederholt ein Haften an der Oberfläche 23 und ein Lösen von
dieser durch, während
die Räder 56a–56d der
Laufgestelle 50a–50d den
Rahmen 42 über
die Oberfläche 23 treiben.
Obwohl der Betrieb eines Haftgliedes 46a diskutiert wird,
arbei ten die anderen Haftglieder 46b–46d in einer gleichen
Weise. In einem ersten Moment im Bewegungszyklus (der erste Moment
ist nicht notwendigerweise der erste sondern wird für Diskussionszwecke
einfach als ein beliebiger erster Moment herausgegriffen) hängt das
Haftglied 46a von dem Rahmen 42 über der
Oberfläche 23 und fährt den
Haftfuß 52a zur
Oberfläche 23 aus.
Dies ist die Rückkehrposition
und tritt typischerweise auf, wenn der Rückführmechanismus 48a aufgehört hat, das
Haftglied 46a zu bewegen. Unter Haftung des Haftgliedes 46a an
der Oberfläche 23 bewegt
sich der Rahmen 42 relativ zum Haftglied 46a,
wenn die Räder 56a–56d den
Rahmen 42 über
die Oberfläche 23 beschleunigen,
den Rahmen 52 mit einer konstanten oder im Wesentlichen
konstanten Geschwindigkeit antreiben oder den Rahmen auf andere
Weise bewegen. Nachdem sich der Rahmen 42 eine vorbestimmte
Distanz relativ zu dem Glied 46a bewegt hat, löst der Haftfuß 52a seinen
Halt an der Oberfläche 23 und
wird von der Oberfläche 23 zurückgezogen.
Als nächstes
bewegt der Rückführungsmechanismus 48a das
gelöste
Glied 46a zurück
in die Rückkehrposition,
in welcher das Glied 46a den Haftfuß 52a ausfährt, um
erneut an der Oberfläche 23 zu
haften, und wiederholt den Zyklus. Um Sicherstellen zu helfen, dass
der Rahmen 42 an der Oberfläche 23 festgehalten
wird, während
er die Oberfläche 23 überquert,
koordiniert das Steuersystem 28 in einer Ausführungsform
das Haften und Freigeben eines jeden Gliedes 46a–46d so,
dass zu allen Zeiten wenigstens eines der Glieder 46a–46d an
der Oberfläche 23 haftet.
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Die
Zugeinheit 22 kann mit einer anderen Zugeinheit/anderen
Zugeinheiten 22 kombiniert werden, um einen Zug zu bilden,
wie es im Zusammenhang mit den 10 und 11 diskutiert
wird. Ein solcher Zug von Einheiten ist in der Lage, Hindernisse
auf einer Oberfläche,
wie Spalten oder Stufen, zu überqueren
oder abrupte Änderungen
in der Kontur einer Oberfläche,
wie eine Ecke zwischen einer Wand und einem Boden zu überqueren,
oder die Stelle, an welcher ein Flügel eines Flugzeugs den Körper trifft.
Außerdem
können
die Einheiten aneinander oder an einen Ausleger angebunden werden, um
zu verhindern, dass die Einheiten die Oberfläche beschädigen, falls sie fallen oder
nicht kooperativ arbeiten sollten. Beispielsweise kann ein Bereich
einer Oberfläche
mit einem (nicht gezeigten) Abtastwerkzeug abgetastet werden, das
an einem (nicht gezeigten) Balken montiert ist, den zwei Einheiten 22 tragen,
oder eine Einheit 22 kann einen Container für eine Reinigungslösung tragen,
während
eine andere Einheit 22 einen Zerstäuber trägt.
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2 ist
eine Perspektivansicht der Zugeinheit 22 von 1,
die den Rahmen 42 und ein Haftglied 46a beinhaltet,
gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung. Die restlichen Haftglieder 46a–46d, Laufgestelle 50a–50d,
Rückführmechanismen 48a–48d und
Steuermechanismen 58a–58d sind
zur Klarheit weggelassen worden. Es versteht sich aber, dass diese
Darstellung auch auf die weggelassenen Haftglieder 46b–46d angwendet
werden kann.
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Bezugnehmend
auf 2 umfasst der Rahmen 42 bei einer Ausführungsform
zwei Teile 60 und 62, die um einen Mittelpunkt 64 schwenkbar
sind, um die Stabilität
der Zugeinheit 22 während
ihrer Überquerung
einer Verbundkrümmungsoberfläche zu fördern. Ein
Bolzen 66, der lose in eine (nicht gezeigte) Mutter geschraubt
ist, nachdem er durch beide Teile 60 und 62 eingeführt worden
ist, befestigt die Teile 60 und 62 aneinander.
In anderen Ausführungsformen können (nicht
gezeigte) herkömmliche
Lager verwendet werden, um eine Rotation zwischen den Teilen zu erlauben.
Bei einer Ausführungsform
ist jeder Teil 60 und 62 aus einer herkömmlichen
Metallplatte mit einem hohen Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis wie
Aluminium hergestellt. Jeder Teil 60 und 62 umfasst
zwei Abschnitte 68b–68d,
welche die Teile 60 und 62 in zwei gleiche oder
etwa gleiche Flächen
unterteilen. Wenn die Zugeinheit Verbundkrümmungsoberflächen überquert,
ist der Abstand von der Oberfläche bei
jedem Rad (nicht gezeigt) an dem Rahmen 42 typischerweise
nicht der selbe für
alle vier Laufgestelle (nicht gezeigt) zu irgendeinem gegebenen
Zeitpunkt. Hätte
der Rahmen 42 nicht die zusätzliche Flexibilität, die durch
das Schwenken um den Mittelpunkt 64 geschaffen wird, könnten die
Räder der
Laufgestelle den Kontakt mit der Oberfläche verlieren und das Fortschreiten
der Einheit über
die Oberfläche
behindern.
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Obwohl
die Teile 60 und 62 als relativ zueinander um
einen Mittelpunkt 64 schwenkbar gezeigt und beschrieben
sind, können
die Teile um einen Punkt schwenken, der irgendwo auf den Teilen 60 und 62 lokalisiert
ist.
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Noch
bezugnehmend auf 2 hält der Rahmen 42 die
Ausrichtung der Haftglieder zwischen dem Rahmen 42 und
der (nicht gezeigt) Oberfläche unterhalb des
Rahmens 42 aufrecht und trägt das Haftglied 46a,
wenn sich das Glied 46a innerhalb einer Translationszone 70 bewegt.
Bei einer Ausführungsform
beinhaltet der Rahmen 42 lineare Rahmenlager 72,
die an dem Rahmen 42 anbringbar sind und lineare am Glied
montierte Lager 74, die an dem Haftglied 46 anbringbar
sind. Jedes Lager 72 und 74 beinhaltet eine Lagerführung 76 und 78 mit
ersten Enden 80 und 84 und zweiten Enden 82 und 86.
Die Rahmenlagerführungen 76 sind
an dem Rahmen 42 anbringbar und erstrecken sich typischerweise über die
Weite eines Teils 60 oder 62 des Rahmens 42. Die
Führungen 78 des
am Glied montierten Lagers sind an den Rahmenlagerschlitten 88 anbringbar,
die relativ zu den Rahmenlagerführungen 76 gleitbar sind.
Der Wagen 90 des am Glied montierten Lagers ist relativ
zu den am Glied montierten Führungen 78 gleitbar
und ist befestigbar an dem Haftglied 46a. Dadurch, dass
der am Glied montierte Schlitten 90 an beiden Führungen 78 des
am Glied montierten Lagers montiert ist, schwingt das Haftglied 46a nicht aus
der Ausrichtung zwischen dem Rahmen 42 und der Oberfläche, wenn
die Zugeinheit 22 an einer Neigung hinaufsteigt oder herabsteigt
oder eine Decke oder eine umgekehrte Wand mit der Oberseite nach unten überquert.
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Der
Rahmenabschnitt 68a beinhaltet die Translationszone 70,
welche die Fläche
definiert, in welcher sich das Haftglied 46a relativ zu
dem Rahmen 42 bewegt, wenn die Zugeinheit 22 eine
Oberfläche überquert
(wie zuvor diskutiert, bewegt sich der Rahmen 42 tatsächlich,
während
das Haftglied 46a stationär bleibt). Bei einer Ausführungsform
beinhaltet die Translationszone 70 eine harte Grenze 92,
welche die Zone 70 definiert, und eine weiche Grenze 94,
die innerhalb der harten Grenze 92 der Zone 70 angeordnet
ist und durch Grenzschalter 96 definiert ist, bei denen
es sich um magnetischen Reed-Schalter, Mikroschalter oder andere
herkömmliche
Schalter handeln kann. Die harte Grenze 92 ist die Bewegungsgrenze
des Haftgliedes, die auferlegt ist durch das Berühren entweder des Endes 80 oder des
Endes 82 der Rahmenführungen 76 durch
die Rahmenschlitten 88 und das Berühren der Rahmenschlitten 88 entweder
am Ende 84 oder am Ende 86 der am Glied montierten
Führungen 78 durch
den am Glied montierten Wagen 90. Die harte Grenze 92 verhindert,
dass sich das Haftglied 46a relativ zu dem Rahmen 42 bewegt,
wenn es auf die harte Grenze 92 gestoßen ist.
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Weiter
bezugnehmend auf 2 warnt das Auslösen eines
oder beider Grenzschalter 96 den Mikroprozessor in dem
Steuersystem 28 (1) (nicht gezeigt),
dass das Haftglied sich einer harten Grenze 92 dicht genähert hat.
Typischerweise liegt die weiche Grenze 94 etwa auf der
Hälfte
der Distanz von einer Mitte der Translationszone 70 und
der harten Grenze 92, kann aber irgendeine Distanz zwischen diesen
beiden Stellen innerhalb der Zone 70 sein. Bei einer Ausführungsform
ist ein Schalter 96 an einem Rahmenschlitten 88 und
ein anderer Schalter 96 an dem am Glied montierten Schlitten 90 angebracht. Beide
Schalter 96 arbeiten dadurch, dass sie über eine Schaltschiene 98 laufen.
Wenn das Haftglied 46a auf die weiche Grenze 94 stößt, drückt die Schaltschiene 98 den
Schalterkontakt 100 hinein; wenn sich das Haftglied 46a jedoch
innerhalb der weichen Grenze 94 befindet, bleibt der Schalterkontakt 100 ausgefahren.
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3 ist
eine Perspektivansicht des Rückführmechanismus 48a in 1 einschließlich einer Rückführhülse und
einer Rückführschnur.
Obwohl 3 einen Rückführmechanismus 48a,
ein Haftglied 46a, Rahmenlager 72 und am Glied
montierte Lager 74 zeigt, versteht es sich, dass diese
Darstellung auch auf die anderen Rückführmechanismen 48b–48d anwendbar
ist, die den anderen Haftgliedern 46b–46d in 1 entsprechen.
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Der
Rückführmechanismus 48a bewegt
das Haftglied 46a relativ zum Rahmen 42, nachdem
das Haftglied 46a sich von der Oberfläche (nicht gezeigt) gelöst hat.
Bei einer Ausführungsform
ist der Rückführmechanismus 48a an
dem Rahmen mittels herkömmlicher
Befestigungsmittel montiert und umfasst einen Aktuator 102,
der selektiv betreibbar ist zur Bewegung des Haftgliedes 46a,
eine Rückführbuchse 104,
die an einem (nicht gezeigten) Rahmenabschnitt anbringbar ist und
ein Loch 106 hat, das eine typischerweise in der Mitte
der Translationszone 70 (2) befindliche
Rückkehrposition
definiert, und eine Rückführschnur 108,
die an dem Aktuator 102 an einem ersten Ende 110 befestigt
ist, durch das Loch 106 einführbar ist und an dem am Glied
montierten Schlitten 90 an einem zweiten Ende 112 angebracht
ist. Um das Haftglied 46a zu bewegen, drängt der
Rückführmechanismus 48a die
Schnur 108 von der Rückführbuchse 104 weg
durch Ausfahren seines Stößels 114.
Unter Befestigung des ersten Endes 110 der Schnur 108 an
dem Aktuator 102 wird das zweite Ende 112 der
Schnur 108 in Richtung zur Rückführbuchse 104 gezogen.
Um zu verhindern, dass die Schnur 108 von dem Stößel 114 rutscht,
umfasst der Stößel 114 eine
Schnurführung 116,
in welcher die Schnur 108 angeordnet ist.
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Im
Betrieb instruiert der Mikroprozessor des Steuersystems typischerweise
den Rückführmechanismus 48a,
das Haftglied 46a für
eine vorbestimmte Zeitdauer zu bewegen. Diese Zeitdauer beträgt typischerweise
drei Viertel (3/4) einer Sekunde, kann aber auch länger oder
kürzer
sein, abhängig
von der Geschwindigkeit der Zugeinheit 22, wenn sie eine (nicht
gezeigte) Oberfläche überquert,
und dem zum Antreiben des Mechanismus 48 verwendeten Luftdruck.
Während
dieser Zeitdauer liefert das pneumatische System 24 (1)
Hochdruckluft an den Aktuator 102, wie es in größerer Ausführlichkeit
in Verbindung mit 5 diskutiert wird. Wenn auch
der Mikroprozessor die Zeitdauer des Arbeitens des Aktuators 102 beobachtet,
können
(nicht gezeigte) herkömmliche
Sensoren dem Mikroprozessor die Rückkehr des Haftgliedes 46a in
die Rückkehrposition
signalisieren. Wenn der Rückführmechanismus 48a die
Rückführung des
Haftgliedes 46a in die Rückkehrposition nicht beendet,
bevor der Mechanismus 48a stoppt, stoppt das Haftglied 46a lediglich
die Bewegung relativ zum Rahmen 42 und beginnt mit dem
Ausfahren seines Saugnapfes 54a zur Oberfläche.
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Obwohl
die Rückkehrposition
als in der Mitte der Translationszone 70 angeordnet diskutiert
worden ist, kann die Rückkehrposition
irgendwo innerhalb der Translationszone 70 liegen. Außerdem kann,
obwohl die Schnurführung 116 sich
mit dem Stößel 114 bewegt,
die Schnurführung 116 stationär bleiben,
während
sich der Stößel 114 darin
bewegt. Außerdem
kann der Stößel 114 ein
Rohr beinhalten, durch welche die Schnur 108 läuft, um
zu verhindern, dass die Schnur 108 von dem Stößel 114 rutscht.
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Haftgliedes 46a in den 1–3 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Es versteht sich, dass diese Darstellung auch auf
die anderen Haftglieder 46b–46d anwendbar ist.
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Das
Haftglied 46a beinhaltet den Saugnapf 54a zum
Festhalten des Haftgliedes 46a an einer Oberfläche 118 und
beinhaltet einen Körper 120,
der betätigbar
ist, um den Saugnapf 54a zur Oberfläche 118 auszufahren
und von dieser zurückzuziehen.
Der Saugnapf 54a ist schwenkbar an dem Körper 120 angebracht,
um es dem Saugnapf 54a zu erlauben, einen Dichtsitz mit
einer gekrümmten
oder gekippten Oberfläche
(nicht gezeigt) zu bilden. Wenn der Saugnapf 54a anfangs
eine gekrümmte
oder gekippte Oberfläche
berührt,
berührt
ein Teil des Saugnapfes 54a die Oberfläche, und durch Fortsetzung
des Ausfahrens des Saugnapfes 54a bewirkt der Körper 120, dass
der restliche Teil des Saugnapfes 54a die Oberfläche berührt.
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Weiterhin
bezugnehmend auf 4 beinhaltet bei einer Ausführungsform
der Saugnapf 54a drei konzentrische Lippen 122a–122c und
ein weiches viskoses Material 124 wie Silikon oder einen
anderen herkömmlicher
Gummi mit einem sehr niedrigen Härtewert,
um die Bildung und Aufrechterhaltung eines Dichtsitzes mit rauhen
oder Nuten aufweisenden Oberflächen
zu verbessern. Die Lippen 122a–122c erstrecken sich
von einer Stützplatte 126 vom
Körper 120 weg
und definieren einen Innenhohlraum 128 und Lippenkammern 130,
die das weiche viskose Material 124 enthalten. Der Innenhohlraum 128 beinhaltet
eine Vakuumöffnung 132,
die mit der Vakuumquelle 30 (1) mittels
der Vakuumleitung 36 verbunden ist. Wenn die Lippen 122a–122c des
Saugnapfes 54a die Oberfläche 118 berühren, bilden
sie einen Dichtsitz und erzeugen ein Vakuum in dem Innenhohlraum 128.
Dieses Vakuum führt
zu einem Haften des Saugnapfes 54a an der Oberfläche 118 und
quetscht das weiche viskose Material 124 in Berührung mit
der Oberfläche 118.
Solange wenigstens eine der Lippen 122a–122c einen Dichtsitz
mit der Oberfläche 118 bildet,
kann der Saugnapf 54a ein Vakuum erzeugen und ein Haften
an der Oberfläche 118.
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Bei
anderen Ausführungsformen
kann der Saugnapf 54a mehr oder weniger Lippen aufweisen, die
konzentrisch sein können
oder auch nicht. Zusätzlich
kann das weiche viskose Material 124 Fasermaterial aufweisen,
um die Zugfestigkeit des Materials zu erhöhen.
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Der
Saugnapf 54a kann aus irgendeinem herkömmlichen federnd nachgiebigen
Material gemacht sein wie Gummi oder Plastik, abhängig von der
Umgebung und dem Typ der Oberfläche,
welche der Saugnapf berühren
wird.
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Weiterhin
unter Bezugnahme auf 4 beinhaltet bei einer Ausführungsform
der Körper 120 einen
herkömmlichen
Aktuator 134, der eine Stange 136 hin und her
bewegt, um den Saugnapf 54a zur Oberfläche 118 auszufahren
und von dieser zurückzuziehen.
Die Stange 136 hat ein erstes Ende 138, das schwenkbar
an der Stützplatte 126 des
Saugnapfes 54a angebracht ist, und ein zweites Ende 140, das
an einem Kolben 142 angebracht ist. Herkömmliche
universelle Gelenke oder Kugel- und -Pfanne-Gelenke 143 sind
typischerweise am ersten Ende 138 des Saugnapfes 54a angebracht.
Durch Versorgen des Aktuators 134 mit Druckluft über die
Leitungen 34a und 34b, wie es unten in Verbindung
mit 5 diskutiert wird, bewegt der Aktuator 134 den Saugnapf 54a in
Richtung zum und weg vom Körper 120.
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Bei
anderen Ausführungsformen
kann der Körper 120 einen
herkömmlichen
drehenden Aktuator oder irgendeinen anderen herkömmlichen Mechanismus, der zur
Bewegung des Saugnapfes 54a zum und vom Körper 120 betätigbar ist,
aufweisen.
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5 ist
ein Blockdiagramm des pneumatischen Systems in 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das System 24 treibt den Saugnapf 54a,
den Rückführmechanismus 48a und
das Haftglied 46a an durch Verteilung von unter negativem,
niedrig positivem oder hoch positivem Druck stehender Luft an diese
Komponenten. Obwohl 5 zeigt, dass das pneumatische
System 24 einen Rückführmechanismus 48a,
ein Haftglied 46a und einen Saugnapf 54a antreibt,
versteht es sich, dass diese Darstellung auch auf die anderen Rückführmechanismen 48b–48d,
Haftglieder 46b–46d und
Saugnäpfe 54b–54d anwendbar
ist.
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Nun
unter Bezugnahme auf 5 liefert das System Luft unter
drei verschiedenen Drücken,
einem negativen Druck oder Vakuum, einem niedrigen Druck und einem
hohen Druck, an den Rückführmechanismus 48a,
das Haftglied 46a und den Saugnapf 54a, wie es
von dem Mikroprozessor des Steuersystems 28 (1)
dirigiert wird. Das System 24 enthält ein Rückkehrmechanismusventil 144 zur
selektiven Zuführung
von Hochdruckluft zum Antreiben des Rückkehrmechanismus 48a,
ein Hoch/Niedrig-Drucksteuerventil 146 zum selektiven Zuführen von
unter niedrigem oder hohem Druck stehender Luft zu einem Haftgliedsteuerventil 148,
welches den Kolben 142 (4) des Haftgliedes 46a antreibt,
um den Saugnapf 54a auszufahren oder zurückzuziehen,
und ein Saugnapfventil 150 für die Zuführung von Vakuum oder Hochdruckluft
an den Saugnapf 54a. Das Sys tem 24 umfasst außerdem die
Vakuumquelle 30 (1), die
mit dem Saugnapfventil 150 über die Leitung 152 verbunden
und typischerweise abseits von der Zugeinheit 22 montiert
ist, und einen Vakuumsensor 154, der mit dem Saugnapfventil 150 und
dem Saugnapf 54a über
die Leitung 156 verbunden ist. Der Vakuumsensor 154 überwacht
den Luftdruck in dem Saugnapf 54a und übermittelt diese Information
an den Mikroprozessor über
eine Leitung 158. Eine Leitung 160 verbindet das
Hoch/Niederdrucksteuerventil 146, das Rückführmechanismusventil 44 und
das Saugnapfventil 150 mit der Druckluftquelle 26,
die typischerweise abseits von der Zugeinheit 22 montiert
ist. Eine Leitung 160 verbindet das Hoch/Niederdrucksteuerventil
mit der Druckluftquelle 26. Eine Leitung 162 verbindet
das Hoch/Niederdrucksteuerventil 146 mit dem Haftgliedsteuerventil 148,
welches Leitungen 164 und 166 mit dem Haftglied 46a verbindet.
Eine Leitung 168 bildet einen Auslass des Systems zu Atmosphäre.
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Bei
einer Ausführungsform
ist der Hochdruck etwa 125 Pfund pro Quadratzoll (psi) oberhalb
des Atmosphärendrucks;
ist der Niederdruck etwa 10 psi und ist das Vakuum etwa 11 bis 12
psi unter dem Atmosphärendruck.
Es können
jedoch andere Druckwerte verwendet werden in Abhängigkeit von dem Gewicht und
der Nutzlast und/oder dem Typ der überquerten Oberfläche. Die
Ventile 144–150 sind
an dem Rahmen 42 (1) angebracht
und sind von deren jeweiligem Mechanismus 48a, Glied 46a oder Saugnapf 54 getrennt.
Diese Ventile 144–150 können aber
als ein Teil ihres jeweiligen Mechanismus 48a, Gliedes 46a oder
Saugnapfes 54a gebildet oder abseits von der Zugeinheit 22 lokalisiert
sein.
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Noch
unter Bezugnahme auf 5 führt das System 24,
wenn die Zugeinheit 22 die (nicht gezeigte) Oberfläche überquert,
das Ausfahren und Zurückziehen
des Saugnapfes 54a, die Rückführung des Haftgliedes 46a sowie
das Anhaften und Freigeben des Saugnapfes an der Oberfläche und
von der Oberfläche
zyklisch durch. In einem ersten Moment in dem Zyklus (der erste
Moment ist nicht notwendigerweise der erste, sondern wird für Diskussionszwecke
einfach als ein beliebiger erster Moment herausgegriffen) hängt das
Haftglied 46a über
der Oberfläche
in seiner Rückkehrposition
und verbindet das Saugnapfventil 150 die Vakuumquelle 30 mit
dem Saugnapf 54a über
Leitungen 152 und 36. Bei über der Oberfläche hängendem
Saugnapf 54 zieht das Vakuum Luft aus der Atmosphäre an und
der Vakuumsensor 154 nimmt einen niedrigen negativen Druck
in der Lei tung 36 wahr. Der Mikroprozessor verbindet dann
die Luftdruckquelle 26 mit dem Haftglied 46a dadurch,
dass er das Hoch/Niederdrucksteuerventil 146 anweist, die
Niederdruckluft liefernde Leitung 161 mit der Leitung 162 zu
verbinden, und indem er das Haftgliedsteuerventil 148 anweist,
die Leitung 162 mit der Leitung 34a zu verbinden.
Daher fährt
das Haftglied 46a den Saugnapf 54 zur Oberfläche aus.
Sobald der Saugnapf 54a die Oberfläche berührt, bildet der Saugnapf 54a eine
Dichtung mit der Oberfläche
und nimmt der Vakuumsensor 154 eine Erhöhung des negativen Druckes
wahr. Basierend auf dieser Information verbindet der Mikroprozessor
das Luftdruckventil 26 mit dem Haftglied 46a, indem
er das Hoch/Niedrigdrucksteuerventil 146 anweist, die Hochdruckluft
liefernde Leitung 160 mit der Leitung 162 zu verbinden,
und indem er das Haftgliedsteuerventil 148 anweist, die
Leitung 162 mit der Leitung 34b zu verbinden.
Wenn es dem Saugnapf 54 jedoch misslingt, eine Dichtung
mit der Oberfläche zu
bilden, fährt
das Haftglied 46a mit dem Ausfahren des Saugnapfes 54a unter
Niedrigdruck fort und bleibt das Haftglied 46a einfach
stationär
relativ zu Oberfläche,
bis es einen Grenzschalter 96 (2) auslöst. In anderen
Ausführungsformen
weist der Mikroprozessor das Haftglied 46a an, den Saugnapf 54 zurückzuziehen,
und den Rückführmechanismus 48, das
Haftglied 46a zu bewegen, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer
vergangen ist, ohne dass der Vakuumsensor 154 eine Erhöhung des
negativen Druckes wahrgenommen hat. Bei an der Oberfläche haftendem
Saugnapf 54 kann das Haftglied 46a den Saugnapf 54a nicht
zurückziehen
und hält
somit statt dessen die Zugeinheit 22 an der Oberfläche fest,
indem die Zugeinheit 22 zu der Oberfläche gezogen wird. Bei an der
Oberfläche
haftendem Haftglied 46a bewegt sich die Zugeinheit 22 relativ
zum Glied 46a, bis das Glied 46a einen Grenzschalter 96 auslöst. Sobald
eine solche Auslösung
stattgefunden hat, verbindet der Mikroprozessor die Luftdruckquelle 26 über Leitungen 36 und 160 mit
dem Saugnapf 54a, um einen positiven Druck in dem Saugnapf 54a zu
erzeugen und den Saugnapf 54 von der Oberfläche wegzublasen.
Dadurch, dass der Saugnapf 54a von der Oberfläche geblasen
wird und das Haftglied 46a auf den Saugnapf 54 eine
Rückzugskraft
ausübt,
ist ein Oberflächenabrieb
durch den Saugnapf 54a während des Freigebens minimiert.
Wenn ein Grenzschalter 96 ausgelöst wird, verbindet der Mikroprozessor
auch die Luftdruckquelle 26 mit dem Rückführmechanismus 48a,
indem er das Rückführmechanismusventil 144 anweist,
die Leitung 160 mit der Leitung 170 zu verbinden,
was bewirkt, dass der Rückführmechanismus 48a seinen
Stößel 114 ausfährt.
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Nachdem
der Rückführmechanismus 48a für etwa drei
Viertel (3/4) einer Sekunde läuft,
weist der Mikroprozessor das Rückführmechanismusventil 144 an,
die Leitung 160 mit der Leitung 172 zu verbinden, was
bewirkt, dass der Rückführmechanismus 48a seinen
Stößel 114 zurückzieht.
Das Haftglied 46a ist nun in eine Position zurückgekehrt,
die dem ersten Moment gleich ist, und der Zyklus kann wiederholt werden.
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Bei
anderen Ausführungsformen
kann das System 24 einen Orientierungssensor haben, wie eine
herkömmliche
Neigungsmessvorrichtung oder Beschleunigungsmessvorrichtung, um
die Orientierung der Zugeinheit 22 relativ zur Schwerkraftrichtung
zu überwachen
wie einen Regulator, um das Vakuum und/oder die Hochdruckluft zu
erhöhen
oder zu vermindern. Dies ermöglicht
es einem, den Betrag des Saugens, welchen die Näpfe 54a–54d mit
der Oberfläche
bilden, und die Rückzugskraft
in den Haftgliedern 46a–46d anzupassen, wenn
die Zugeinheit 22 eine Decke oder eine steil geneigte Wand überquert.
Beispielsweise kann die Zugeinheit mit ihrer Oberseite nach unten
gerichtet sein, wenn sie die Unterseite des unteren Körperabschnittes
eines Flugzeugs überquert.
Zudem kann das an dem Saugnapf 54a erzeugte Vakuum dadurch
erzeugt werden, dass Luft durch ein Venturi geblasen wird und die
Vakuumöffnung 132 (4)
des Saugnapfes 54a mit einer Mündung in der Seitenwand des
Venturi verbunden wird.
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6 ist
eine Vorderansicht des Laufgestells 50a in 1,
beinhaltend einen Motor, einen Körper, zwei
Räder und
einen Antriebsschaft, gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Obwohl 6 ein Laufgestell 50a zeigt,
versteht es sich, dass diese Darstellung auch auf die anderen Laufgestelle 50b–50d (1)
anwendbar ist.
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Bezugnehmend
auf 6 treibt und steuert das Laufgestell 50a die
Zugeinheit 22 über
eine Oberfläche
und weist es einen Radmotor 174 auf, der mit den Rädern 56a und 56b über eine
Antriebswelle 176 verbunden ist, die innerhalb eines Laufgestellkörpers 178 angeordnet
ist. Bei einer Ausführungsform
ist der Radmotor 174 am Rahmen 42 mit herkömmlichen
Befestigungselementen wie Schrauben oder Bolzen montiert. Ein Steuerungslagerträger 180 hält das Steuerungslager 182 und
ist an dem Rahmen 42 unterhalb des Radmotors 174 angebracht. Das
Steuerungslager 182 hält
ein Steuerungsrohr 184, das an dem Fahrgestell körper 178 montiert
ist, und erlaubt dem Steuerungsrohr 184 eine Drehung relativ
zum Lagerungshalter 180 und Rahmen 42. Befestigt
an der Außenoberfläche 186 des
Steuerungsrohres 184 ist das Steuerungszahnrad 188 mit dem
(nicht gezeigten) Steuerungsmotor verbindbar über einen herkömmlichen
Riemen oder verkettete Glieder (nicht gezeigt), welche die Kraft
des Steuerungsmotors auf den Laufgestellkörper 178 übertragen,
wenn eine Kurvendrehung gewünscht
ist. Sich von dem Radmotor 174 erstreckend koppelt eine obere
Treibwelle 190 eine untere Treibwelle 192 mit dem
Radmotor 174 über
ein herkömmliches
Kardangelenk. Ein an dem unteren Ende des unteren Treibschaftes 196 anbringbares
Schneckenrad 194 wirkt mit einem Stirnrad 198 zusammen,
das an einer Achse 200 anbringbar ist, um die Energie vom
Motor 174 auf die Räder 56a und 56b zu übertragen.
Der Laufgestellkörper 178 trägt die Achse 200 mit
herkömmlichen
Radlagern 201, um der Achse 200 eine Drehung relativ
zum Laufgestellkörper 178 zu
ermöglichen.
Herkömmliche
Mittel, wie eine Kronenmutter und ein Splint oder Bolzen halten
die Räder 56a an der
Achse 200 und übertragen
die Drehung der Achse 200 auf die Räder 56a.
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Bei
einer Ausführungsform
ist der Motor 174 ein herkömmlicher elektrischer Motor,
der dimensioniert ist, um genügend
Energie an die Räder 56a zu liefern,
um die Zugeinheit 22 bis zu einem Neigungswinkel von 90
Grad zu bewegen, und die Räder 56a sind
typischerweise aus irgendeinem Material, wie Tygon®, gemacht,
das gegenüber
Flugzeughydraulikfluid chemisch resistent ist. Bei anderen Ausführungsformen
kann der Motor 174 ein Schrittmotor oder pneumatischer
Aktuator sein, dessen Energieabgabe variiert werden kann, und die
Räder können aus
irgendeinem herkömmlichen
Material gemacht sein, abhängig
von den Bedingungen der Umwelt und der Oberfläche, auf welcher die Zugeinheit 22 agiert.
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7A ist
eine Seitenansicht des Laufgestells 50A in den 1 und 6 mit
einer Laufgestellanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. 7B ist eine Seitenansicht des
Fahrgestells 50A in den 1 und 6 mit
zwei Laufgestellaktuatoren gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung. In den 7A und 7B sind der
Fahrgestellmotor, der Körper
und die Antriebswelle in 6 weggelassen worden.
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Bezugnehmend
auf die 7A und 7B stellt
die Laufgestellanordnung 202 typischerweise mehr Zugkraft
zur Verfügung
als die Räder 56A (6)
oder andere herkömmliche
Räder und
erlaubt es der Zugeinheit 22 typischerweise, Hindernisse
zu überqueren,
welche die Räder 56a (6) oder
andere herkömmliche
Räder normalerweise nicht überwinden
könnten.
Bei einer Ausführungsform
beinhaltet die Laufgestellanordnung 202 ein Antriebsrad 204,
das mit dem (nicht gezeigten) Radmotor 174 (6)
verbunden ist und das Fahrgestell 50a und somit den (nicht
gezeigten) Rahmen 42 (1) über eine
Oberfläche 206 antreibt,
ein erstes und ein zweites Laufgestell 208 und 210,
die um das Antriebsrad 204 schwenkbar sind, und einen Riemen 212,
der mit dem Antriebsrad 204 und den Laufgestellen 208 und 210 verbunden
ist. Einer oder mehr Aktuatoren 214, die mit Laufgestellverbindungsgliedern 216a und 216b verbunden
sind, bewegen die Laufgestelle 208 und 210 in
Richtung zu der Oberfläche 206 und
von ihr weg. Abhängig
von der zu überquerenden
Oberfläche
kann der Riemen 212 irgendein herkömmliches nachgiebiges Material
wie Gummi oder Kunststoff sein oder eine Kette aus Metallgliedern.
Mit derart ausgefahrenen Laufgestellen 208 und 210,
dass diese den Riemen 212 zwischen sich und der Oberfläche 206 zusammendrücken, erstreckt
sich die Fläche
des Riemens 212, welche die Oberfläche 206 berührt, typischerweise
von einem Laufgestell 208 zu dem anderen 210 und
umfasst minimal die Fläche,
welche jedes Laufgestell 208 und 210, das Antriebsrad 204 und
die Oberfläche 206 beinhaltet.
Mit mehr Kontaktfläche
hat die Zugeinheit 212 mehr Zugkraft. Die Laufgestellanordnung 202 überwindet
Hindernisse, die Räder
herkömmlich nicht überwinden
können,
indem ein Teil des Riemens 212 auf dem Hindernis platziert
wird und es dem Antriebsrad 204 ermöglicht wird, den Riemen 212 hinaufzusteigen,
ziemlich ähnlich
einem Panzer, der über
einen umgestürzten
Baum geht, dessen Durchmesser größer ist
als irgendeines der Räder des
Panzers.
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Unter
Bezugnahme auf 7A verbindet bei einer Ausführungsform
ein Gabelbeinverbindungsglied 218 den Aktuator 214 mit
den beiden Laufgestellverbindungsgliedern 216a und 216b.
Bei dieser Anordnung schwenken die Fahrgestelle 208 und 210 nicht
unabhängig
voneinander um das Antriebsrad 204. Unter Bezugnahme auf 7B hat
bei einer anderen Ausführungsform
jedes Laufgestellverbindungsglied 216a und 216b einen
mit ihm verbundenen Aktuator 214, der es jedem Laufgestell 208 und 210 erlaubt,
unabhängig
um das Antriebsrad 204 zu schwenken. Dies erlaubt es einer
Bedienungsperson, ein Laufgestell 208 oder 210 gegen
die Oberfläche 206 zu
platzieren und zusätzliche
Zugkraft zu erzeugen, ohne das andere Laufgestell gegen die Oberfläche zu platzieren,
beispielsweise wenn das andere Laufgestell beschädigt oder an einer Berührung der
Oberfläche
verhindert ist.
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8 ist
ein Blockdiagramm des Steuersystems 28 in 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das Steuersystem 28 steuert automatisch die
verschiedenen Komponenten auf der Zugeinheit 22 (1)
und erlaubt es auch einer Bedienungsperson, die Einheit 22 zu
steuern. Die Blöcke,
welche durch eine Namens-endung mit derselben Nummer identifiziert
sind, beziehen sich auf Komponenten, die in einem gemeinsamen Rahmenabschnitt 68a–68d (2)
einander zugeordnet sind. Beispielsweise werden das Ausfahren oder
Zurückziehen
eines Haftgliedes in einem Rahmenabschnitt durch das Haftgliedsteuerventil
(AMCV1) gesteuert, und der Rückführmechanismus,
der dasselbe Haftglied bewegt, wird durch das Rückführmechanismussteuerventil (RMCV1)
gesteuert. Obwohl nachfolgend das Steuersystem diskutiert wird,
indem auf diejenigen Komponenten Bezug genommen wird, die einem
einzigen Rahmenabschnitt gemeinsam sind, gilt die Diskussion für die anderen
Komponenten, die den anderen Rahmenabschnitten gemeinsam sind.
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Unter
Bezugnahme auf 8 beinhaltet bei einer Ausführungsform
das Steuersystem 28 einen Mikroprozessor (MP) 220,
der Signale von einer Bedienungsperson (OP), Hindernis- und Vakuumsensoren
(OS1 und VS1) 222a und 224a, einem Grenzschalter
(LS1) 226a und einem Codierer (EN1) 228a direkt
und über
eine Steuerungsvorrichtung (CON) 230 erhält und Anweisungen
gibt an die Ventile (Saugnapfventil SCV1, Haftgliedsteuerventil
AMCV1, Hoch/Niedrig-Drucksteuerventil HLPCV1, Rückführmechanismussteuerventil RMCV1,
und Hubsteuerventile LCVA und LCVB, wenn anwendbar) 126a–150a und 232 und 234,
Radmotor- und Steuerungsmotortreiber (WMD1 und SMD1) 236a und 238a und
Rad- und Steuerungsmotoren (WM1 und SM1) 240a und 242a,
in Abhängigkeit
von Signalen, welche er empfängt.
Bei einer Ausführungsform
kann das System 28 die Komponenten der Zugeinheit 22 automatisch
steuern, ohne Instruktionen von einer Bedienungsperson zu erhalten.
Bei anderen Ausführungsformen
kann die Steuerein heit 28 einige oder alle Komponenten
der Zugeinheit 22 aufgrund von Instruktionen steuern, welche
sie von einer Bedienungsperson erhält.
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Noch
bezugnehmend auf 8 weist der MP den Arbeitsablauf
eines Haftgliedes 46a (1) an wie
folgt. In einem ersten Moment im Zyklus (der erste Moment ist nicht
notwendigerweise der erste sondern ist für Diskussionszwecke einfach
als ein beliebiger erster Moment herausgegriffen worden) hängt das
Haftglied 46a über
der Oberfläche
in seiner Rückkehrposition
und instruiert der MP 220 das AMCV1 148a und das
HLPCV1 146a, das Haftglied 46a mit Druck zu versorgen,
um den Napf 54a (1) auszufahren.
Als nächstes
wartet der MP 220 darauf, dass das VS1 154a das
Haften des Saugnapfes an der Oberfläche signalisiert, und zwar
durch Signalisieren einer Erhöhung
des negativen Druckes. Sobald dieses Signal empfangen worden ist,
instruiert der MP 220 das AMCV1 148a und das HLPCV1 146a,
das Haftglied mit Druck zu versorgen, um den Saugnapf 54a zurückzuziehen
und somit die Räder 56a–56d (1)
gegen die Oberfläche
zu ziehen. Der Rahmen 240 (in 1) bewegt
sich nun relativ zu dem Haftglied 46a, was schließlich einen
LS1 226a auslöst,
der die weiche Grenze 94 (2) definiert.
Der MP 220 erfasst dieses Geschehnis und vergleicht das
zeitliche Auftreten dieses Geschehnisses mit anderen gleichzeitigen
Geschehnissen seitens anderer Haftglieder 46b und 46d in
der Zugeinheit 22. Wenn ein anderes Geschehnis vor diesem
einen aufgetreten ist, gibt der MP 220 das andere Haftglied 46b–46d,
das das Geschehnis verursacht hat, von der Oberfläche frei,
bevor das Haftglied 46a freigegeben wird. Ansonsten instruiert
der MP 220 das SCV1 150a, den Saugnapf 54a unter
einen Druck, der größer als
der atmosphärische
Druck ist, zu setzen, um das Haftglied freizulassen. Unmittelbar
danach, typischerweise einen Bruchteil einer Sekunde später, instruiert
der MP 220 das RMCV1 144a, den Rückführmechanismus 48a (1)
unter Druck zu setzen, um das Haftglied 46a zur Rückkehrposition
zu bewegen. Wie zuvor diskutiert, arbeitet bei einer Ausführungsform
der Rückführmechanismus 48a für etwa eine 3/4
Sekunde, zu welcher Zeit der MP das RMCV1 144a instruiert,
den Mechanismus 48 unter Druck zu setzen, um die Bewegung
des Gliedes 46a zu stoppen.
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Noch
unter Bezugnahme auf 8 koordiniert bei einer Ausführungsform
der MP 220 das Haften und Freilassen der Haftglieder 46a–46d an
und von der Oberfläche
derart, dass von der Zugeinheit 22 zu einer gegebenen Zeit,
während
sie die Oberfläche überquert,
wenigstens ein Haftglied 46a–46d an der Oberfläche haftet.
Wenn der MP 220 zu dem Ergebnis kommt, dass die Freilasszeiten
aller Haftglieder 46a–46d in
einen Zeitpunkt konvergieren, unterbricht der MP 220 das
Ausfahren des Saugnapfes von einem, zwei oder drei Haftgliedern 46a–46d, während die
Zugeinheit 22 fortfährt,
sich über
die Oberfläche
zu bewegen. Alternativ kann der MP 220 die Bewegung der
Zugeinheit 22 über
die Oberfläche anhalten
und die Zeitsteuerung von einem, zwei oder drei Haftgliedern 46a–46d zu
verschiedenen Positionen innerhalb von deren Haft- und Freigabezyklus verschieben.
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Noch
unter Bezugnahme auf 8 dirigiert bei einer Ausführungsform
der MP 220 die Arbeitsweise der Fahrgestelle 50a–50d folgendermaßen. Der
MP 220 empfängt
und analysiert Informationen von der Steuerungsvorrichtung (CON) 230 und
von der Bedienungsperson und instruiert die CON 230 entsprechend.
Die CON 230 dirigiert dann lokal den Radmotortreiber (WMD1) 236a und
den Steuerungsmotortreiber (SMD1) 238 aufgrund von Signalen,
die sie von dem Codierer (EN1) 228a erhalten hat. Der WMD1 236a steuert
die Arbeitsparameter des Radmotors (WM1) 240a, wie hinsichtlich
Energie und Geschwindigkeit. Der SMD1 238a steuert die
Arbeitsparameter des Steuerungsmotors (SM1) 242a, wie das Kurvendrehen
der Räder 56a (1).
Der EN1 228a kommuniziert Positionsdaten der Zugeinheit 22 zur CON 230,
welche die CON 230 dann mit den vom MP 220 erhaltenen
Instruktionen vergleicht und die Motortreiber 236a und 238a entsprechend
instruiert. Wenn zudem ein Haftglied 46a–46d eine
harte Grenze 92 (2) berührt, kann
der MP 220 den WM1 240a stoppen, um Schrubben
zu verhindern, und dann das Haftglied 46a zu einer Rückkehrposition bewegen.
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Noch
unter Bezugnahme auf 8, wenn mehrere Zugeinheiten 22 kombiniert
sind, um einen Zug zu bilden (wie im Zusammenhang mit 10, 11 und 13 diskutiert),
enthält
das Steuerungssystem typischerweise einen Master-Mikroprozessor
(MSTRMP) 240, um die Arbeitsweise der MPs 220 einer
jeden Zugeinheit 22 zu koordinieren. Alternativ kann der
MSTRMP 240 die individuellen MPs 220 ersetzen
und die Bedienungsperson würde
dann den Zug über
den MSTRMP 240 steuern. Als Antwort darauf, dass der Hindernissensor
(OS1) 222a den MP 220 von einem Hindernis, einer
Steigung oder einer Neigung informiert, instruiert entweder der MSTRMP 240 oder
der MP 220 das Verbindungsgliedsteuerventil (LCVA) 232,
den Verbindungsgliedaktuator entsprechend unter Druck zu setzen
(diskutiert in größerer Ausführlichkeit
in Verbindung mit den 10 und 11). Zudem
und wie zuvor diskutiert, kann der MP 220 auch die Orientierung
des Haftgliedes 46a relativ zur Schwerkraft mittels eines herkömmlichen
Neigungsmessgerätes
oder Beschleunigungsmessgerätes überwachen
und das Vakuum innerhalb des Saugnapfes 54a entsprechend anpassen.
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9A–9F sind
Ansichten der Zugeinheit 22 der 1 bei der
Durchführung
von drei Typen von Kurvendrehungen entsprechend einer Ausführungsform
der Erfindung. 9A und 9B zeigen
die Zugeinheit 22 bei der Ausführung einer Kurvendrehung im
Stehen. 9C und 9D zeigen die
Zugeinheit 22 bei der Durchführung einer Schwenkkurvendrehung. 9E und 9F zeigen die
Zugeinheit 22 bei der Durchführung einer bogenförmigen Kurvendrehung.
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Unter
Bezugnahme auf 9A und 9B erlaubt
es die Kurvendrehung im Stand einer Bedienungsperson, die Richtung
der Zugeinheit 22 zu ändern,
ohne dass die Räder 56a–56d der
Fahrgestelle 50a–50d die
Oberfläche 242 berühren. Dieser
Typ von Kurvendrehung erlaubt es der Zugeinheit 22, Richtungen
zu wechseln, ohne die Oberfläche 242 zu schrubben – an der
Oberfläche 242 einen
Abrieb zu erzeugen, während
die Räder 56a–56d versuchen, die
Fahrtrichtung der Einheit zu ändern – und ohne deren
Ausrichtung relativ zur Oberfläche 242 zu ändern. Schrubben
erzeugt oft ein Kratzen auf einer Oberfläche, was eine Oberfläche kosmetisch
oder strukturmäßig beschädigen kann,
und wird umso häufiger,
je rutschiger eine Oberfläche
wird. Die Aufrecherhaltung derselben Ausrichtung ist wichtig für einige
Arbeitstypen oder Inspektionsanwendungen.
-
Weiterhin
bezugnehmend auf 9A und 9B instruieren
zur Durchführung
einer Kurvendrehung im Stand der MP 220 (8)
oder die Bedienungsperson die Haftglieder 46a–46d (46c und 46d sind
nicht gezeigt), deren Saugnäpfe 54a–54d (54c und 54d sind
nicht gezeigt) in Haftstellung zu bringen, wenn die Näpfe 54a–54d nicht
schon an der Oberfläche 242 haften.
Sobald die Näpfe 54–54d haften,
fahren die Haftglieder 46a–46d ihre Näpfe 54a–54d weiter
gegen die Oberfläche 242 aus.
Dies bewirkt, dass die Räder 56a–56d (56c und 56d sind nicht
gezeigt) der Fahrgestelle 50a–50d (50c und 50d sind
nicht gezeigt) von der Oberfläche 242 weg angehoben
werden. Als nächstes
wendet die Bedienungsperson oder der MP 220 die Räder 56a–56d der
Fahrgestelle 50a–50d und
zieht dann die Saugnäpfe 54a–54d zurück, was
bewirkt, dass die gewendeten Räder 56a–56d der
Zugeinheit wieder die Oberfläche 242 berühren.
-
Obwohl
das Kurvendrehen im Stand so beschrieben und gezeigt worden ist,
als ob alle Räder 56a–56d der
Zugeinheit 22 gewendet werden, um in dieselbe Richtung
zu weisen, können
die Räder 56a–56d gewendet
werden, um in verschiedene Richtungen zu zeigen.
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Bezugnehmend
auf 9C und 9D erlaubt
es die Schwenkwendung der Zugeinheit 22, sich um einen
Punkt innerhalb der Zugeinheit 22 zu drehen ohne die Oberfläche (nicht
gezeigt) zu überqueren.
Zur Durchführung
dieser Wendung kann die Bedienungsperson oder der MP 220 zwei
benachbarte Radmotoren 240a und 240b instruieren,
ihre entsprechenden Räder 56a und 56b vorwärts anzutreiben,
während
an die restlichen Radmotoren 240c und 240d die
Instruktion ergeht, ihre entsprechenden Räder 56c und 56d in
der entgegengesetzten Richtung anzutreiben, wie es in 9C gezeigt
ist. Alternativ kann die Bedienungsperson oder der MP 220 alle
Steuerungsmotoren (nicht gezeigt) instruieren, ihre entsprechenden
Räder 56a–56d wie
in 9D gezeigt zu wenden und die Radmotoren 240a–240d zu
instruieren, die Räder 56a–56d in
der geeigneten Richtung anzutreiben.
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Bezugnehmend
auf 9E und 9F erlaubt
es die bogenförmige
Kurvendrehung der Zugeinheit 22, sich um einen Punkt außerhalb
der Zugeinheit 22 zu liegenden Punkt zu drehen, während die Einheit 22 eine
(nicht gezeigte) Oberfläche überquert.
Die in 9E gezeigte Kurvendrehung ist ähnlich der,
bei welcher ein herkömmliches
Fahrzeug eine Rechtskurve um eine Ecke ausführt, und bewirkt, dass die
gewendeten Räder 56a und 56c die Oberfläche schrubben.
Die in 9F gezeigte Kurvendrehung bewirkt
typischerweise kein Schrubben der Oberfläche durch die Räder 56a–56d.
Um jedoch diese bogenförmige
Kurvendrehung ohne Schrubben irgendeines der Räder 56a–56d auf
der Oberfläche durchzuführen, müssen der
Kurvenradius und die Geschwindigkeit der außenseitigen Räder 56a und 56c größer sein
als der Kurvenradius und die Geschwindigkeit der innenseitigen Räder 56b und 56d.
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10 und 11 sind
Seitenansichten von drei Zugeinheiten 22a–22c der 1,
die miteinander verbunden sind, um einen Zug 250 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zu bilden. 10 zeigt
den Zug 250 mit zwei verbundenen Anordnungen 252a und 252b und
eine Steigung hochfahrend. 11 zeigt
den Zug der 10 eine Neigung überquerend.
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Bezugnehmend
auf 10 und 11 beinhaltet
bei einer Ausführungsform
der Zug 250 eine erste Verbindungsgliedanordnung 252a,
die betreibbar ist, um eine erste oder führende Zugeinheit 22a relativ
zu einer zweiten oder mittleren Zugeinheit 22b aufwärts oder
abwärts
zu schwenken, und eine zweite Verbindungsgliedanordnung 252b,
die betreibbar ist, um eine dritte oder nachlaufende Zugeinheit 22c relativ
zur mittleren Zugeinheit 22b aufwärts oder abwärts zu schwenken.
Der Zug 250 beinhaltet auch Hindernissensoren 254a–254h,
die an jeder Einheit 22a–22c montierbar sind
und betreibbar sind zum Erfassen von Hindernissen auf der Oberfläche 256,
wie Spalten, Stufen oder Vorsprünge
und irgendeine wesentliche Steigung oder Neigung der Oberfläche 256, deren Überquerung
bevorsteht. Die erste Verbindungsgliedanordnung 252a enthält ein Schwenkverbindungsglied 258a,
das an einem Ende schwenkbar an der Rückseite 260a der führenden
Einheit 22a schwenkbar angebracht ist, und das am anderen Ende
an der Vorderseite 262b der mittleren Einheit 22b schwenkbar
angebracht ist. Die Verbindungsgliedanordnung 252a beinhaltet
außerdem
zwei Aktuatorverbindungsglieder 264a und 264b,
die an einem ihrer Enden schwenkbar aneinander angebracht sind und
entweder an der Rückseite 260a der
führenden
Einheit 22a oder an der Vorderseite 262b der mittleren
Einheit 22b angebracht sind, und einen Verbindungsgliedaktuator 266a,
der ebenfalls schwenkbar mit der mittleren Einheit 22b und
dem Aktuatorverbindungsglied 264b verbunden ist. Herkömmliche Mittel
wie durch Buchsen einführbare
Bolzen oder Kugel-, Nadel- oder Zapfenlager, können verwendet werden, um die
Verbindungsglieder 258a, 264a und 264b und
den Aktuator 266 aneinander als auch an entsprechenden
Zugeinheiten 22a–22c schwenkbar anzubringen.
Die zweite Verbindungsgliedanordnung 252b ist ähnlich wie
die erste Verbindungsgliedanordnung 252a konfiguriert.
Die Hindernissensoren sind typischerweise herkömmliche Annäherungssensoren, die Schall
oder Licht verwenden, um bevorstehende Hindernisse wahrzunehmen
und den Mikroprozessor 220 (8) davon
zu informieren.
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Noch
bezugnehmend auf 10 und 11 umfasst
bei einer Ausführungsform
der Zug 250 auch Werkzeuge 267a und 267b,
die an den Zugeinheiten 22a und 22c montiert sind.
Die Werkzeuge 267a und 267b können irgendein herkömmliches
Werkzeug sein wie eine Inspektionssonde 267c oder ein Arm mit
einer Klaue 267a, je nach Bedarf.
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Noch
bezugnehmend auf 10, wenn der Hindernissensor 254a eine
wesentliche Steigung feststellt, teilt der Sensor 54a dies
dem MP 220 mit. Der MP 220 instruiert dann die
Haftglieder 46a–46d der
führenden
Einheit 220a, die Oberfläche 256 freizugeben,
wie es zuvor in Verbindung mit 5 diskutiert
worden ist. Als nächstes
instruiert der MP 220 das pneumatische System 24 von 5,
dem Verbindungsgliedaktuator 266 Druckluft zuzuführen, um die
führende
Einheit 22a über
die ansteigende Oberfläche 252 zu
schwenken. Als nächstes
fährt der
MP 220 die Saugnäpfe 54a–54d der
Haftglieder 46a–46d der
führenden
Einheit 22a aus und instruiert die mittlere Einheit 22b und
die nachlaufende Einheit 22c, die führende Einheit 22a auf
die ansteigende Oberfläche 252 zu
treiben. Sobald die Saugnäpfe 54a–54d die
Oberfläche 252 berühren und
eine Dichtung herstellen, instruiert der MP 220 die führende Einheit 22a,
den Zug 250 auf die Steigung zu treiben.
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Bezugnehmend
auf 11 wird dieselbe Arbeitsabfolge, wie sie zuvor
diskutiert worden ist, verwendet, um den Zug um eine 90 Grad-Neigung
herum und nach unten zu treiben. Wenn die Zugeinheit 22a die
Neigung herabsteigt, verlangsamen die mittlere Einheit 22b und
die nachlaufende Einheit 22c jedoch die Geschwindigkeit
des Zuges 250, während er
sich die Neigung hinabbewegt.
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Noch
bezugnehmend auf 11 können die Sensoren 254a–254h dafür gemacht
sein, einen (nicht gezeigten) Spalt zu erfassen, der tief und breit genug
ist, um typischerweise zu verhindern, dass der Zug 250 die
Oberfläche 256 überquert.
Wenn ein solcher Spalt festgestellt wird, wird die zuvor beschriebene
Arbeitsabfolge verwendet, wobei in diesem Fall jedoch der Verbindungsgliedaktuator 266a die
führende
Zugeinheit 22a hebt, während
die mittlere Zugeinheit 22b und die nachlaufende Zugeinheit 22c den
Zug 250 antreiben. Sobald dann der Hindernissensor 254a dem
MP 220 (8) mitteilt, dass die führende Einheit 22a den
Spalt passiert hat, instruiert der MP 220 den Verbindunggliedaktuator 266a,
die Führungseinheit 22a auf
die Oberfläche 256 zurück abzusenken.
Um die mittlere Einheit 22b über den Spalt zu heben und
anzutreiben, werden die Haftglieder 46a–46d der mittleren
Einheit 22b von der Oberfläche freigegeben und beide Verbindungsgliedaktuatoren 266a und 266b heben
die mittlere Einheit 22b über den Spalt, wobei verhindert
wird, dass eines oder mehrere der Fahrgestelle 50a–50d der
mittleren Einheit in den Spalt fallen. In anderen Ausführungsformen
können
die Verbindungsgliedaktuatoren 266a und 266b Arretierungen
aufweisen, die betreibbar sind, um zu verhindern, dass die Mitteleinheit 22b in den
Spalt fällt.
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Obwohl
der Zug 250 als einer gezeigt und beschrieben ist, bei
dem die Zugeinheiten 22a–22c Vorderseite an
Rückseite
miteinander verbunden sind, kann der Zug 250 auch dadurch
gebildet werden, dass die Einheiten 22a–22c Seite an Seite
miteinander befestigt werden. Ferner können die Verbindungsgliedanordnungen 252a und 252b an
einer oder mehreren der Radachsen 200 (6)
der verschiedenen Zugeinheiten 22a–22c angebracht sein oder
an einer Kombination der Radachsen 200 und des Rahmens 42 (1).
Außerdem
können
zwei oder mehr Verbindungsgliedanordnungen 252a und 252b eine
der Einheiten 22a–22c an
einer anderen Einheit 22a–22c anbringen, anstatt
nur an einer, wie es oben gezeigt und diskutiert ist.
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12 ist
eine Draufsicht auf eine Zugeinheit 270 mit sechs Haftgliedern 46a–46b gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Bei einer Ausführungsform
können
die zusätzlichen
Haftglieder 46e–46f betrieben
werden, um die Zugeinheit 270 auf der Oberfläche zu halten,
wenn die Einheit 270 die (nicht gezeigte) Oberfläche überquert.
In einer solchen Anordnung gehen die zusätzlichen Haftglieder 46e–46f zyklisch
durch eine Kraft-, Freigabe- und Rückkehroperation, ähnlich den
Operationen, die zuvor in Verbindung mit 1, 5 und 8 diskutiert
worden sind. Ferner wird bei dieser Anordnung der zyklische Betrieb
der zusätzlichen
Haftglieder 46e–46f typischerweise
von dem MP 220 (8) mit Bezug auf die anderen
Haftglieder 46a–46d überwacht,
um sicherstellen zu helfen, dass wenigstens eines der Haftglieder 46a–46f an
der Oberfläche
haftet, während
die Einheit 270 die Oberfläche überquert.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
können die
zusätzlichen
Haftglieder 46e–46f betreibbar
sein, um lediglich dabei zu helfen, dass die Zugeinheit 270 an
der Oberfläche
haftet, während
die Einheit 270 stationär
ist. Wenn beispielsweise die Einheit 270 mit der Oberseite
nach unten hängt
oder eine Nutzlast einschließlich
eines Bohrers zum Arbeiten an einer speziellen Stelle trägt, kann
die Einheit 270 mehr Kraft benötigen, um sie an der Oberfläche zu halten, als
es die anderen Haftglieder 46a–46d alleine schaffen
können.
In einer solchen Situation können
die zusätzlichen
Haftglieder 46e 46f an einem Rahmen 42 so
angebracht sein, dass sie sich relativ zu dem Rahmen nicht bewegen,
wenn die Einheit 270 eine Oberfläche überquert. Bei einer solche
Anordnung hängen
die zusätzlichen
Haftglieder 46e–46f typischerweise über der
Oberfläche,
wenn sich die Einheit 270 zu der Arbeitsstelle bewegt.
Sobald die Stelle erreicht ist, instruiert die Bedienungsperson
oder der MP 220 typischerweise die zusätzlichen Haftglieder 46e–46f, ihre
Saugnäpfe 54a–54f zur
Oberfläche
auszufahren und einen Dichtsitz ähnlich
dem der anderen Haftglieder 46a–46d zu bilden. Damit
haftet die Einheit 270 mit höherer Sicherheit an der Oberfläche. Auf Steigungen,
auf welchen die Fahrgestelle 50a–50d nicht dazu in
der Lage sind, die Einheit 270 an einer ungewollten Bewegung
die Steigung hinab zu hindern, können
die zusätzlichen
Haftglieder 46e–46f zudem
helfen, die Einheit 270 an einer Bewegung zu hindern.
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Obwohl
zwei zusätzliche
Haftglieder 46e–46f gezeigt
sind, können
mehr hinzugefügt
werden, um die Zugeinheit 270 noch sicherer an der Oberfläche zu halten.
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13 ist
eine Draufsicht auf zwei Züge
von Zugeinheiten, die gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung Seite an Seite verbunden sind. Ein Zug 272 und
ein Zug 274 sind dem in Verbindung mit den 10 und 11 diskutierten
Zug 250 ähnlich
mit der Ausnahme, dass jede Zugeinheit 270 sechs Haftglieder 46a–46f enthält, wie
die in Verbindung mit 12 diskutierte Einheit 270.
Verbindungsgliedanordnungen 274 sind ähnlich den Verbindungsgliedanordnungen 252a und 252b,
die in Verbindung mit den 10 und 11 diskutiert worden
sind, und halten den Zug 272 am Zug 274. Durch
das Verbinden der zwei Züge 272 und 274 Seite
an Seite kann eine große
und schwere Nutzlast leicht über
eine Oberfläche
bewegt und/oder an einer Arbeitsstelle auf der Oberfläche sicher
gehalten werden.
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14 ist
eine Perspektivansicht der Zugeinheit 22 der 1,
die an einen Ausleger 276 angebunden ist, während sie
einen Flugzeugrumpf überquert.
Das Anbinden der Einheit 22 an dem Ausleger 276 erlaubt
es der Bedienungsperson der Einheit 22, die Einheit 22 in
der Nähe
einer gewünschten
Stelle auf dem Flugzeugrumpf 278 zu platzieren oder auf
einer anderen Oberfläche,
wenn zutreffend, und die Einheit 22 eine kurze Distanz
bis zu der gewünschten Stelle
laufen zu lassen, anstatt die Einheit 22 auf den Flügel 280 oder
die Unterseite 282 des Rumpfes zu bringen – typische
Stellen auf dem Flugzeug, die von der Bedienungsperson leicht und
ohne fremde Hilfe erreicht werden können – und zu warten, bis die Einheit 22 eine
lange Distanz bis zu der gewünschten Stelle
läuft.
Außerdem
erlaubt es das Anbinden der Einheit 22 an dem Ausleger 276 der
Bedienungsperson, kostspieligen Schaden an anderen Strukturen des
Flugzeugs wie dem Flügel 280,
einem Fenster 284 oder dem Rumpf 278 zu verhindern,
falls die Zugeinheit 22 von dem Rumpf 278 fallen
sollte.
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Die
Nabelschnur 32 verbindet die Zugeinheit 22 mit
dem pneumatischen System 24 (1) und dem
Steuersystem 28 (1), wie
zuvor in Verbindung mit 1 diskutiert, und beinhaltet
ein Halteseil 40 (1), das
aus irgendeinem herkömmlichen
Material sein kann, das stark genug ist, um die Einheit 22 im
freien Fall abzufangen, und das an dem Ausleger 276 und
an der Zugeinheit 22 unter Verwendung herkömmlicher
Mittel wie eines Bolzens oder eines Hakens angebracht sein kann.
Die gegen Schwingen wirkende Leine verhindert, dass die Einheit 22 in
den Rumpf 278 zurückschwingt,
und zwar durch automatisches Zurückziehen,
sollte die Zugeinheit 22 fallen. Der Ausleger 276 kann
irgendein herkömmlicher Ausleger
sein oder demjenigen Ausleger ähnlich sein,
der in US-Patent 4,417,424, das durch Bezugnahme hier einbezogen
wird, diskutiert ist.
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15 ist
eine perspektivische Ansicht zweier Zugeinheiten 22a und 22b von 1,
die an das obere Ende eines Gebäudes
gebunden sind und zusammenwirkend arbeiten. Die Seile 40 (1)
in den Nabelschnüren 32 verhindern
kostspieligen Schaden an den Gebäuden
und an Menschen unterhalb der Zugeinheiten 22a und 22b,
sollten die Zugeinheiten 22a und 22b fallen. Die
Zugeinheiten 22a und 22b halten den Träger 288,
der seinerseits ein Fensterwaschwerkzeug 290 trägt, welches
entlang des Trägers 288 in
Richtung zu jeder Einheit 22a und 22b bewegt werden
kann. Bei dieser Anordnung können die
Zugeinheiten 22a und 22b mehr als ein Fenster 292 waschen,
ohne sich zu jedem der Fenster 290 zu bewegen. Bei anderen
Ausführungsformen
kann der Träger 288 andere
Werkzeuge wie eine Inspektionssonde oder einen Bohrer halten.
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Aus
dem vorausgehenden wird erkennbar, dass, obwohl spezielle Ausführungsformen
der Erfindung zu Illustrationszwecken beschrieben worden sind, verschiedene
Modifikationen gemacht werden können,
ohne von dem Bereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen 1–28 definiert
ist, abzuweichen.