專利名稱：模塊化機器人履帶車的制作方法
模塊化機器人履帶車 相關申請 本申請要求享有于2007年7月10日提交的標題為"ModularRoboticCrawler"(模塊化機器人履帶車)的美國臨時專利申請No. 60/959， 108的權益，該申請的全文引用在此作為參考。
背景技術：
機器人學是活躍的研究領域，已研制出許多不同類型的機器人車輛用于各種任務。例如，無人駕駛的飛行器已非常成功地用于軍事空中偵察。然而，無人駕駛的地面車輛獲得較少成功，這部分地是由于在地面環(huán)境中運動顯著地比在空中環(huán)境中運動困難。
無人駕駛地面車輛當試圖實現(xiàn)機動性時會面臨許多挑戰(zhàn)。地形的變化很廣泛，例如包括松散和易變的材料、障礙物、植被、有限寬度或高度的開口、臺階等。優(yōu)化用于在一種環(huán)境中運行的車輛可能在另 一種環(huán)境中運行不佳。 各種各樣的機動性構造已經適合于通過困難的地形。這些選擇方案包括腿、車輪和履帶。有腿的機器人可能是靈活的，但采用復雜的控制機構來移動和達到穩(wěn)定性。輪式車輛可以提供高度機動性，但提供有限的附著作用并需要寬度以便得到穩(wěn)定性。盡管履帶式車輛在某些環(huán)境中可以提供高度穩(wěn)定性，但履帶式車輛在車輛很小的情況下通常提供有限的可操縱性。此外，已知的履帶式車輛不能適應在寬范圍內變化的障礙，尤其是當地形狹窄并且道路彎曲時。因此，已知的機動性構造往往限于它們能完成的任務。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例包括模塊化機器人履帶車和用于定制模塊化機器人履帶車的方法。在一個實施例中，定制模塊化機器人履帶車的方法包括從預先存在的可配合的分段模塊的集合中選擇多個分段模塊，所述分段模塊根據要執(zhí)行的功能的計劃的操作方案而提供不同的功能性。各模塊能以串聯(lián)的布置相互聯(lián)接在一起，以形成能執(zhí)行功能的方案的模塊化機器人履帶車。


從下文結合附圖的描述和所附權利要求中可以更清楚地看到本發(fā)明。應當理解，
這些附圖僅描述了本發(fā)明的示例性實施例，它們不應當被認為是對本發(fā)明的范圍的限制。
可以容易地認識到，文中一般性地描述以及在附圖中示出的本發(fā)明的部件可布置成或設計
成各種不同的構造。但是下面將通過附圖更加詳細和具體地描述和解釋本發(fā)明，其中 圖1是根據本發(fā)明示例性實施例的模塊化機器人履帶車的示意圖； 圖2是根據本發(fā)明實施例的模塊化機器人履帶車的中間分段模塊的透視圖； 圖3是根據本發(fā)明實施例的露出車輪的驅動模塊的透視圖； 圖4是根據本發(fā)明實施例的包住車輪的模塊的透視圖； 圖5是根據本發(fā)明實施例的露出雙車輪的模塊的透視4
圖6是根據本發(fā)明實施例的四個車輪的模塊的透視圖； 圖7是根據本發(fā)明實施例的露出單個履帶的模塊的透視圖； 圖8是根據本發(fā)明實施例的包住單個履帶的模塊的透視圖； 圖9是根據本發(fā)明實施例的雙履帶的模塊的透視圖； 圖10是根據本發(fā)明實施例的軸向旋轉模塊的透視圖； 圖11是根據本發(fā)明實施例的軸向往復運動模塊的透視圖； 圖12是根據本發(fā)明實施例的巻繞在一結構內部并攀爬該結構的模塊化機器人履帶車的透視圖； 圖13是根據本發(fā)明實施例的彎曲接頭模塊的透視圖； 圖14是根據本發(fā)明實施例的轉動體模塊的透視圖； 圖15是根據本發(fā)明實施例的伸展模塊的透視圖； 圖16是根據本發(fā)明實施例在總體是平坦的表面上移動的模塊化機器人履帶車的透視圖； 圖17是根據本發(fā)明實施例穿過限定的空間并繞彎曲部移動的模塊化機器人履帶車的俯視圖； 圖18是根據本發(fā)明實施例懸伸在間隙上的模塊化機器人履帶車的透視圖； 圖19是根據本發(fā)明實施例爬樓梯的模塊化機器人履帶車的側視圖； 圖20是根據本發(fā)明實施例巻繞一結構并攀爬該結構的模塊化機器人履帶車的透視圖； 圖21是根據本發(fā)明實施例的夾具模塊的透視圖； 圖22是根據本發(fā)明實施例的切割件模塊的透視圖； 圖23是根據本發(fā)明實施例的鉆頭模塊的透視圖； 圖24是根據本發(fā)明實施例的操縱器模塊的透視圖； 圖25是根據本發(fā)明實施例的牽引環(huán)模塊的透視圖；以及 圖26是根據本發(fā)明實施例定制模塊化機器人履帶車的方法的流程圖。
具體實施例方式
下文對本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述參考了附圖，該附圖形成描述的一部分，在該附圖中作為示例示出了本發(fā)明可實施的示例性實施例。盡管這些示例性實施例被充分詳細地描述以使得本領域技術人員能夠實施本發(fā)明，但應當理解可實現(xiàn)其他實施例且可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明作各種改變。因此，下文對本發(fā)明的實施例的更詳細的描述并不用于限制所要求的本發(fā)明的范圍，而僅僅為了進行舉例說明且不限制對本發(fā)明的特點和特征的描述，以提出執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式，并足以使得本領域技術人員能夠實施本發(fā)明。從而，本發(fā)明的范圍僅由所附權利要求來限定。
下文對本發(fā)明的詳細描述和示例實施例可結合附圖來更好地理解，其中本發(fā)明的元件和特征由附圖標記標識。 本文所用的術語"大約"和"基本上"意思是指尺寸、大小、組成、參數、形狀、濃度、及其它量和特征不是且不需要很精確，而可以是接近所需要的和/或比所需要的大或小，從而反映公差、轉換系數、舍入、測量誤差和諸如此類及該領域的技術人員已知的其它因
5素。允許偏差的確切程度在某些情況下可取決于具體的上下文。 數據在本文中可以用范圍格式表示或提供。應該理解，這種范圍格式僅為方便
和簡便起見使用，并因此應靈活地理解為不僅包括清楚地列舉為范圍界限的數值，而且包
括那個范圍內所包含的所有單個數值或子范圍，就像清楚地列舉出了各個數值和子范圍一
樣。作為例證，"約1至約5"的數值范圍應理解為不僅包括清楚地列舉出的約1至約5的
值，而且還包括在所指的范圍內的單個數值和子范圍。因此，單個數值如2、3、和4及子范圍
如1至3、2至4和3至5等都包括在這個數值范圍內。該相同的原理適用于僅列舉一個數
值的范圍。此外，無論所述范圍的廣度或所描述的特征如何，這種解釋都適用。 轉到圖l，示出模塊化機器人履帶車的例圖。總體已10示出的模塊化機器人履帶
車包括聯(lián)接成連續(xù)的鏈的多個分段模塊。分段模塊可以是中間分段模塊12或末端分段模
塊，例如，頭部模塊14或尾部模塊16。模塊化機器人履帶車可以包括一個或多個中間分段模塊。 圖2中進一步詳細示出，中間分段模塊包括分段體部20、第一聯(lián)接件22、和第二聯(lián)接件24。第一和第二聯(lián)接件能設在分段模塊的相對端處。各聯(lián)接件可相配合，以使多個中間分段模塊能按順序聯(lián)接成鉸接鏈，以形成模塊化機器人履帶車。中間分段模塊可以提供多種功能，包括例如移動、感領M喿縱、關節(jié)、彎曲、旋轉、伸展等，這將在下面進一步詳述。關節(jié)可以是被動的或者可以被致動。 模塊化機器人履帶車IO(圖1)能提供蛇狀運動能力，不過履帶車不限于蛇狀運動，從下面的討論中可以更清楚地看到這一點。模塊化機器人履帶車能設計成提供小的橫截面。例如，分段模塊12、14、16可以設計成具有直徑為約0.5英寸(約1.3cm)至約2英寸(約5cm)的橫截面，不過同樣可以使用其它尺寸。因此，模塊化機器人履帶車能進入或穿過小的開口 ，如管道、通風孔、鐵絲網等。模塊化機器人履帶車也可以設計成重量較輕，例如，重量小于約20磅(約9kg)，或更特別地小于約10磅(約4. 5kg)，不過也可以使用其它重量。 下面更詳細地描述分段模塊，分段模塊可以提供不同的功能，其中包括結構、致動、動力、感測、推進、運動、信息收集、相互作用等。例如，分段模塊能包括用于使模塊化機器人履帶車移動的推進裝置。 圖3-11示出不同類型的包括推進裝置的分段模塊。示例性的推進裝置包括輪式模塊，該輪式模塊具有取向成用于縱向運動的車輪30，如露出車輪的模塊(圖3)、包住車輪的模塊(圖4)、包住車輪的模塊(圖5)、四個車輪的模塊(圖6)等。輪式模塊能在較平坦及傾斜的表面上提供有效而快速的運動。當模塊化機器人履帶車巻繞一結構或巻繞在一結構內部時，輪式模塊也能提供用于履帶車的螺旋運動，這將在下面進一步說明。
其它示例性推進裝置包括具有履帶72的履帶式模塊，如露出單個履帶的模塊(圖7)、包住單個履帶的模塊(圖8)、和雙履帶模塊(圖9)。履帶式模塊可提供與輪式模塊類似的運動(例如，向前、向后、或螺旋運動)，并能在平坦或凸凹不平的表面上起作用。在某些情況下，履帶式模塊能提供比輪式模塊更大的牽引力。 也可以包括其它推進裝置。軸向旋轉模塊(圖10)能包括外部轉套92，以在平坦表面上沿與上面所述的輪式或履帶式模塊的運動方向正交的方向提供運動。軸向往復運動模塊(圖11)能包括套筒104，該套筒104沿向前和向后的方向106移動，以在某些類型的表面上提供類似棘輪的向前運動。 模塊化機器人履帶車能裝配有提供一種以上類型推進裝置的分段模塊。這可以在能執(zhí)行的運動方式方面提供增加的通用性。例如，模塊化機器人履帶車可以包括多個分段模塊，其中，至少一個分段模塊提供至少第一推進方式，至少一個分段模塊提供至少第二推進方式，該第二推進方式與第一推進方式不同。 作為具體的例子，模塊化機器人履帶車能包括輪式模塊和軸向旋轉模塊。這使模塊化機器人履帶車能向前和向后移動(使用輪式模塊)和向旁邊移動(使用軸向旋轉模塊)。作為另一個例子，當如圖12所示巻繞在一結構30內或巻繞一結構時，模塊化機器人履帶車10能用軸向旋轉模塊直接向上32或向下34移動，并且能用輪式模塊繞所述結構向上36或向下38螺旋式移動。 模塊化機器人履帶車10的運動能力可通過包括具有關節(jié)的中間分段模塊而增強。例如，圖13-15示出不同類型的包括關節(jié)的中間分段模塊。關節(jié)可以是繞轉關節(jié)，如彎曲關節(jié)132(圖13)和旋轉關節(jié)134(圖14)，所述彎曲關節(jié)132允許進入和離開平面運動，并允許復雜的步法(例如，滑行、S形弧線運動、手風琴式運動、毛蟲狀蠕動等)，而旋轉關節(jié)允許各模塊沿軸向彼此相對旋轉(例如，將彎曲機、車輪、履帶等朝所需方向定向)。關節(jié)也可以是棱柱形(prismatic)關節(jié)，如伸展模塊(圖15)，以便能縱向伸展或收縮，并能執(zhí)行復雜的步法。分段模塊可以包括多個關節(jié)，或者多個單關節(jié)分段模塊可以串聯(lián)式聯(lián)接以提供多個自由度。 關節(jié)可以是被動式的或者可以被致動。例如，被動式關節(jié)能基于由相鄰分段施加到關節(jié)上的外力而定位。被動式關節(jié)能包括鎖緊或棘輪機構，包括例如斷開式離合器。致動式關節(jié)可以包括致動器，該致動器能控制關節(jié)位置。任一種類型的關節(jié)都可以包括對關節(jié)位置、轉矩和/或力的感測，該感測能控制模塊化機器人履帶車采取姿勢或建立步法。
通過組合不同類型的關節(jié)和推進模塊，模塊化機器人履帶車能執(zhí)行許多不同類型的運動。例如，履帶車10能采用一種姿勢，使推進裝置與平坦或傾斜的支承面160接觸，以在該表面上運動，如圖16所示。當可以使用不同的推進裝置時，根據與支承面接觸的推進裝置的不同，可以得到不同的運動方向。還能得到鉸接式步法，該鉸接式步法包括順序地改變模塊化機器人履帶車與支承面接觸的部分。 作為另一個例子，關節(jié)位置可以變動，以在模塊化機器人履帶車移動時將該模塊化機器人履帶車的車體鉸接成順應于緊湊的范圍，如穿越狹窄通道或管道，以及轉過拐角或彎頭，如圖17所示。 關節(jié)的剛度也能改變。例如，通過使關節(jié)變堅固，能使車體的一部分懸伸出，以跨過間隙或深孔180，如圖18中所示。 通過協(xié)調對于彎曲關節(jié)和推進裝置的致動，可以實現(xiàn)復雜的運動方式。例如，通過一系列鉸接式運動將履帶車的承重部分從下表面190輸送到上表面192，可以實現(xiàn)爬樓梯，如圖19中所示。如果需要，能執(zhí)行拱起運動，以幫助獲得牽引力或者幫助將履帶車移動到所需位置中。 如上所述，履帶車能巻繞在一結構(例如管道、煙囪、通風孔等)內，以沿著該結構上下運動，如圖12所示。履帶車也能巻繞在一結構30(例如桿或柱)的外部，以沿著該結構上下攀爬，如圖20所示。
其它運動方式能包括蛇形運動，如用蛇狀方式滑行和通過雙正交平移正弦分段致動(dual orthogonal translating sinusoidal segment actuation)而做S形弧線運動。手風琴式運動能通過側向彎曲、折疊、然后像蚯蚓一樣伸展來實現(xiàn)。毛蟲狀運動能通過軸向起伏、搖擺等實現(xiàn)。也可以實現(xiàn)多種其它的運動方式。 某些運動方式可以描述成受重力作用的牽引方式，例如，在模塊化機器人履帶車在基于重力的表面如總體水平或稍微傾斜的表面上操作的情況。在這種情況下，推進裝置的牽引作用能由推進裝置和基于重力的表面之間由蛇形機器人履帶車的重量引起的摩擦來提供。 其它運動方式可以描述成自身作用的牽引方式，例如，當蛇形機器人履帶車在基于抵抗重力的表面如豎直的管道或柱上操作時。在這種情況下，用于推進裝置的牽引作用能由模塊化機器人履帶車通過自身產生的牽引作用來提供，例如通過使模塊化機器人履帶車巻繞基于抵抗重力的表面并擠壓，以在推進裝置和基于抵抗重力的表面之間提供摩擦作用(例如內部攀爬或外部攀爬)。也可以使用受重力作用和自身作用的牽引作用的組合。例如，當在水平管道中行進時，模塊化機器人履帶車可以將車體的一部分壓靠在管道的上表面，以增加車體的其它部分與管道的下表面之間的向下的力，由此增加牽引力。在操作時，模塊化機器人履帶車可以按操作方案的需要在這些牽引方式之間轉換。 通常，模塊化機器人履帶車可以按需要在多個不同的運動方式之間轉換，以在環(huán)境中行進。例如，操作方案可包括操縱模塊化機器人履帶車，以穿越水平場地、穿過鏈節(jié)防護裝置、進入建筑物的落水管、沿落水管向上攀爬到建筑物屋頂上、向上攀爬到建筑物的通風管道中、沿通風管道向下攀爬到建筑物中、及爬上或爬下樓梯的階梯。這種操作方案包括以多種不同的運動方式操縱模塊化機器人履帶車，且當從一個環(huán)境轉到下一個環(huán)境時，在那些運動方式之間轉換。例如，穿越場地可以使用手風琴式運動，穿過鏈節(jié)防護裝置可以包括尺蠖式運動，進入落水管可以包括抬起履帶車的前部而使后部向前移動，向上攀爬落水管和通風管道可以包括外部攀爬構型，向下攀爬通風管道可以包括內部攀爬構型等。
分段模塊還可包括用于與環(huán)境相互作用的傳感器和/或操縱器。例如，傳感器可以是攝像機、化學傳感器、生物傳感器、光學傳感器、濕度傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、電磁傳感器、磁力計、聲波傳感器、力傳感器、壓力傳感器、觸覺傳感器、聲納、雷達、激光定位器、放射性傳感器、地震傳感器、取樣器、及其組合。 不同的操縱器在圖21-23中示出。例如，操縱器能包括夾具(圖21)，切割件(圖22)和鉆頭(圖23)。操縱器能設在末端的分段模塊上，如圖21-23中所示，或者操縱器能設在中間分段模塊上，如圖24中所示。 作為另一個例子，分段模塊能包括通信模塊。例如，通信模塊能包括光學收發(fā)器、射頻收發(fā)器、電磁波收發(fā)器、聲波收發(fā)器、及其組合。 分段模塊能包括用于保護免受環(huán)境條件(例如粉塵、泥漿、水等)的影響的覆蓋層。分段模塊還能包括覆蓋層、牽引環(huán)、配件等，以增強牽引作用，例如如圖25所示。尖釘、短柱、纖維、鉤子或其它類似結構能從分段模塊伸出，以提供各向異性的摩擦特性。 一種向前運動方式能使用一個或多個軸向往復運動模塊的組合，該一個或多個軸向往復運動模塊可包括一個或多個具有各向異性摩擦作用的模塊，以便能向前運動。模塊可以可選擇地包括可伸展和可收縮的配件，以允許各配件選擇性地接合或脫離接合。
按照本發(fā)明的另一實施例，各分段模塊可以可選擇地在聯(lián)接件部分處彼此連接或分離，并可彼此配合，使得任何分段模塊都能聯(lián)接到任何另一個分段模塊上。例如，分段模塊可以在一端包括陽聯(lián)接件，在另一端包括相配的陰聯(lián)接件。 在一實施例中，聯(lián)接件可包括設計成允許在模塊化機器人履帶車操作期間聯(lián)接和分開的附接結構。例如，聯(lián)接件能自動聯(lián)接和分開，其中可以施加足夠的力來將聯(lián)接件聯(lián)接或分開。作為另一個例子，聯(lián)接件能包括致動器，可通過操縱致動器使聯(lián)接件聯(lián)接或分開。
能在操作期間聯(lián)接和分開的聯(lián)接件能使模塊化機器人履帶車的構型在操作方案中改變。例如，可以在不需要時分開并留下模塊，例如，以使履帶更小和更輕?？梢粤粝碌哪K類型的例子能包括不再需要的推進模塊、耗盡的能源、耗盡的蓄電池、空燃料桶等。作為另一個例子，可以留下有效載荷模塊(例如，爆炸性或自激式傳感器)。
在操作期間，分段模塊也可以加到模塊化機器人履帶車上。例如， 一個模塊化機器人履帶車留下的模塊可以被第二模塊化機器人履帶車拾取。作為另一個例子，兩個模塊化機器人履帶車可以聯(lián)接在一起，以形成單個模塊化機器人履帶車。 動力可以由一個或多個分段模塊供應。例如，電源可以分布在多個分段模塊上。因此，某些分段模塊可以向其它分段模塊提供動力。 按照本發(fā)明的另一實施例，單個分段模塊能包括它們自己的電源。例如，使用動力的模塊(例如，致動關節(jié)、推進模塊、傳感器模塊、操縱器模塊等)可以包括蓄電池、燃料電池、發(fā)動機等，以提供用于操縱模塊的能量。因此，具有電源的分段模塊可提供獨立的系統(tǒng)。該實施例的一個優(yōu)點是，隨著使用動力的附加的模塊裝配到機器人履帶車中，電源容量自動地按比例增加。因此，當裝配機器人履帶車用于特定任務時，可以不需要根據所用分段模塊的集合而單獨地配置電源。 分段模塊可以包括兩個或多個聯(lián)接件。例如，可以利用有三個聯(lián)接件的分段模塊來形成分支結構。更具體地說，模塊化機器人履帶車可以包括多個節(jié)點和分支，其中節(jié)點對應于具有三個或更多聯(lián)接件的中間分段模塊，分支對應于一個或多個串聯(lián)聯(lián)接在一起的分段模塊。例如，模塊化機器人履帶車可以包括頭部模塊、若干串聯(lián)聯(lián)接到頭部的中間模塊，其中中間模塊具有三個聯(lián)接件。然后中間模塊可以聯(lián)接到兩個尾部模塊上，以產生兩尾式機器人履帶車。也可以形成許多其它的布置方式，包括例如環(huán)、樹狀結構等。
模塊化機器人履帶車能包括與分段模塊通信的控制系統(tǒng)。例如，控制系統(tǒng)可以設在一個或多個分段模塊中，控制信息通過網絡傳遞到其它分段模塊。聯(lián)接件能包括配合的信號接口，以便能在聯(lián)接的分段之間通信?？刂瓶梢苑植荚诟呒壙刂乒δ?例如姿勢和步法的產生)和低級控制功能(例如局部關節(jié)控制、轉矩限制、關節(jié)位置檢測)之間。低級控制功能可以由局部處理能力提供，該局部處理能力設在分段模塊內并通過信號接口與其它分段模塊互連，以允許與設置在一個或多個分段模塊中的高級控制處理(功能/能力)通信。作為另一個例子，高級控制處理可以遠離履帶車實施，并通過例如無線電線路與履帶車通信。 下面將根據本發(fā)明的實施例結合附圖26描述定制模塊化機器人履帶車的方法。該方法總體用標號100表示，包括步驟102 :從預先存在的可配合的分段模塊的集合中選擇多個分段模塊?？筛鶕獙嵤┑墓δ艿挠媱澋牟僮鞣桨高x擇分段模塊。例如，可以選擇具有多種推進裝置和關節(jié)的特定分段模塊，以針對預期的地形、巡航時間和速度要求提供特定的運動能力。作為另一個例子，可以選擇特定類型的感測和操縱模塊，以提供包括在操作方案內的預期的聽、看、切割、修理和類似的功能。 方法100還可以包括步驟104 :將選定的分段模塊以串聯(lián)的布置相互聯(lián)接，以形成能實施若干功能的模塊化機器人履帶車。例如，模塊可以用如上所述可相互聯(lián)接的接口相互聯(lián)接。可以使各種數量的模塊相互聯(lián)接，例如，可以使少量的模塊(例如，2或3個模塊)或大量的模塊(例如，5、10、20或更多模塊)相互聯(lián)接。不同的操作方案可以包括選擇能夠執(zhí)行所需功能的分段模塊的不同的、唯一 的組合。 裝配好的模塊化機器人履帶車可以操作以執(zhí)行所需功能。在操作期間，如上所述，例如可以將附加的模塊聯(lián)接到模塊化機器人履帶車，或者使模塊與模塊化機器人履帶車分開。當可以執(zhí)行多種運動方式時，如上所述，例如，模塊化機器人履帶車可以在各運動方式之間轉換。 總之并在某種程度上重申，按照本發(fā)明實施例的模塊化機器人履帶車可以用多個
可互換的模塊裝配而成。模塊化機器人履帶車的特征能通過選擇特定的分段模塊類型來調
整，以便在各種環(huán)境中操作并執(zhí)行各種預定計劃的功能。因此，模塊化機器人履帶車可用于
但不限于監(jiān)視、偵察、物品的安放和尋找、救援、危險條件下的檢查、戰(zhàn)斗等。 在上文中結合具體的示例性實施例詳細描述了本發(fā)明。但是，應當理解，可在不脫
離由所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下進行各種修改和變型。詳細的描述和附圖
應僅被認為是說明性的，而不是限制性的，如果存在任何這樣的修改和變型，那么它們都將
落入在此描述的本發(fā)明的范圍內。 更具體地，盡管在此已經描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是本發(fā)明并不局限于這些實施例，而是包括本領域技術人員根據前面的詳細描述可認識到的經過修改、省略、(例如各個實施例之間的)組合、適應性改變和/或替換的任何和全部實施例。權利要求中的限定可根據權利要求中使用的語言而進行廣泛的解釋，且不限于在前述詳細描述中或在實施該申請期間描述的示例，這些示例應被認為是非排他性的。例如，在本發(fā)明中，術語"優(yōu)選地"不是排他性的，這里它的意思是"優(yōu)選地，但是并不限于"。在任何方法或過程權利要求中列舉的任何步驟可以以任何順序執(zhí)行并且不限于權利要求中提出的順序。裝置加功能限制或步驟加功能限制都僅在特定的權利要求限制存在所有下列條件的地方應用a)在該限制中明確說明了"用于...的裝置"或"用于...的步驟";b)在該限制中明確地說明了相應的功能；和c)在說明書中描述了支持該功能的結構、材料或行為。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權利要求書及其法定等效物確定，而不是由上面所提供的說明和例子確定。
權利要求
一種定制模塊化機器人履帶車以執(zhí)行一系列不同功能的方法，包括根據要執(zhí)行的功能的計劃的操作方案，從提供不同功能性的預先存在的可配合的分段模塊的集合中選擇多個分段模塊，其中，各模塊具有至少一個可相互聯(lián)接的接口；以及將選定的分段模塊以串聯(lián)的布置相互聯(lián)接，以形成能執(zhí)行所述功能的方案的模塊化機器人履帶車。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括操縱模塊化機器人履帶車以執(zhí)行所 述功能。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括在操縱模塊化機器人履帶車時使至 少一個附加的分段模塊與模塊化機器人履帶車相互聯(lián)接。
4. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括在操縱模塊化機器人履帶車時使至 少一個分段模塊與模塊化機器人履帶車分開。
5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，選擇多個模塊包括 選擇至少一個具有第一運動方式的分段模塊；以及選擇至少一個具有與第一運動方式不同的第二運動方式的分段模塊。
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括 操縱模塊化機器人履帶車；以及使模塊化機器人履帶車在第一運動方式和第二運動方式之間轉換。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，第一運動方式是用于沿基于重力的表面移 動蛇形機器人車輛的受重力作用的牽引方式，第二運動方式是用于沿基于抵抗重力的表面 移動蛇形機器人車輛的自身作用的牽引方式。
8. —種模塊化機器人履帶車系統(tǒng)，包括a) 聯(lián)接成連續(xù)的鏈的多個分段模塊，該多個分段模塊包括至少一個中間分段模塊；b) 所述至少一個中間分段模塊具有i) 分段車體；ii) 位于分段車體的第一端處的第一聯(lián)接件；以及iii) 位于分段車體的第二端處的第二聯(lián)接件，iv) 其中第一聯(lián)接件和第二聯(lián)接件可配合，使得多個中間分段可按順序聯(lián)接；以及c) 其中至少一個分段模塊包括用于移動模塊化機器人履帶車的推進裝置。
9. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，還包括設在一個分段模塊 中的至少一個第二推進裝置。
10. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，至少一個分段模塊包括關節(jié)。
11. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，至少一個分段模塊包括環(huán) 境傳感器。
12. 如權利要求11所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，環(huán)境傳感器選自攝像機、 化學傳感器、生物傳感器、光學傳感器、濕度傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、電磁傳感器、 磁力計、聲波傳感器、力傳感器、壓力傳感器、觸覺傳感器、聲納、雷達、激光定位器、放射性 傳感器、地震傳感器、取樣器、及其組合。
13. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，至少一個分段模塊包括通信模塊。
14. 如權利要求13所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，通信模塊選自光學收發(fā) 器、射頻收發(fā)器、電磁波收發(fā)器、聲波收發(fā)器、及其組合。
15. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，至少一個分段模塊是操縱 器模塊。
16. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，分段模塊包括附接結構， 該附接機構能在模塊化機器人履帶車的操作期間與其它模塊聯(lián)接或分開。
17. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，各分段模塊包括電源。
18. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，還包括分布在至少兩個分 段模塊上的電源。
19. 如權利要求8所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，第一聯(lián)接件和第二聯(lián)接件 各包括可配合的信號接口，以便能在相聯(lián)接的中間分段之間通信。
20. 如權利要求19所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，還包括控制系統(tǒng)，該控制 系統(tǒng)通過信號接口與分段模塊通信。
21. —種模塊化機器人履帶車系統(tǒng)，包括a) 多個分段模塊，該多個分段模塊可以在聯(lián)接件部分處可選地相互聯(lián)接和分開，并且 多個分段模塊可配合，使得任何分段模塊可以聯(lián)接到任何其它的模塊上，其中所述多個分 段模塊當聯(lián)接在一起時形成多功能模塊化機器人履帶車；b) 提供至少第一推進方式的至少一個分段模塊；以及c) 提供與第一推進方式不同的至少第二推進方式的至少一個分段模塊。
22. 如權利要求21所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，至少一個分段模塊提供 感測能力。
23. 如權利要求21所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，至少一個分段模塊是操 縱器模塊。
24. 如權利要求21所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，至少一個分段模塊包括 至少三個聯(lián)接件。
25. 如權利要求21所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，在模塊化機器人履帶車 的操作期間，分段模塊可以相互聯(lián)接或分開。
26. 如權利要求21所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，分段模塊包括信號接口， 以便能在相聯(lián)接的分段模塊之間通信。
27. 如權利要求21所述的模塊化機器人履帶車，其特征在于，還包括可與分段模塊通 信的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及模塊化機器人履帶車(10)，通過將從預先存在的不同的可配合的分段模塊(12)中選擇出的多個分段模塊(12)相互聯(lián)接，可形成所述模塊化機器人履帶車。分段模塊(12)可具有至少一個可互聯(lián)的接口。所述選擇能基于要執(zhí)行的功能的計劃的操作方案。
文檔編號B62D63/00GK101784435SQ200880102914
公開日2010年7月21日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權日2007年7月10日
發(fā)明者M·奧利維爾, S·C·雅各布森 申請人:雷神薩科斯公司