机器人移动运动的系统及方法与流程

1.本专利说明书有关一种用于机器人的移动运动的系统及方法，特别是，但不排他地，用于经组配为可在结构上移动以进行检验和/或维护操作的机器人装置。


背景技术：

2.已知有数种机器人经组配为可横越大型结构，例如风力涡轮机、摩天大楼、桥梁、与核能发电厂冷却塔。有一此类机器人的实施例公开在国际申请pct/gb2019/050363。
3.离岸涡轮机在恶劣和极端环境中运行，例如北海。随着风力涡轮机叶片不断变大，它们的尖端速度可能超过100米/秒。在此速度下，空气中例如雨水、灰尘、盐、昆虫等等的任何颗粒可能磨损叶片前缘的表面，此现象称为前缘侵蚀(lee)。接着，这会改变叶片的空气动力形状，影响效率并可能使叶片遭受进一步更严重的破坏，从而减少叶片的寿命。
4.由于其他原因，lee也是离岸风电行业运营和维护的关键问题。通过风力涡轮机所产生的能量的后续损失，加上在侵蚀变得更加严重时需要计划外维护停机时间的成本，直接影响所产生的电力的成本、影响由于别处用于发电的化石燃料用量减少而可节省的排放量，以及影响对客户供应的保障。
5.因此，风力涡轮机需要定期检验以检查例如鸟击或其他物体撞击造成的损坏，以及监测例如lee的侵蚀，它可能是通过例如沙子或砂砾的颗粒以及通过雨水或盐水的水滴造成。事实上，这正变成离岸风电行业的关键问题。由于风力涡轮机叶片一般是复合材料制成，如果侵蚀变得过度，则这会使核心裂开而使水分有可能侵入且随后剥离。
6.此外，尽管导致lee的机制尚未完全了解，但可以说，在某个时候，所有风力涡轮机叶片在其寿命期间将遭受某种形式或程度的lee，这将是需要解决的问题。
7.另外，风力涡轮机常位于可能有大量昆虫群体的偏远地区。因此，可能会积聚例如来自污垢和颗粒以及昆虫的碎屑，且随着时间的推移，这会影响风力涡轮机的效率。定期清洗有助于减少此种积聚且维持叶片效率。
8.其他结构也存在与风力涡轮机上的lee类似的问题，因为需要定期维护，且结构需要在对于人类操作员而言难以到达且危险的地方进行表面检验和修补。
9.如图1实施例所示的风力涡轮机1正成为景观中熟悉的景象。它们可为陆基风力涡轮机，或可为基于离岸，例如作为用于发电的浮动风电场的一部分。预计到2030年，与现今7mw传动系统相比，具有产生超过15mw能量的明显更大涡轮机的浮动风电场将成为常态。由于越来越大的叶片2被用于风力涡轮机，所以越来越依赖重量更轻的材料。这些材料的性质和较高的相对叶片尖端速度，使得它们的前缘更加容易受到损坏。
10.传统上，风力涡轮机叶片的检验、维修及维护已经有所反应。例如，它可以采取地面摄影且后续行动利用绳索技术人员查看照片中鉴定的缺陷。然后，这些技术人员通过绳索或者是较近期装在叶片附近的工作平台来实行必要的补救工作。近来，无人机已开始取代地面摄影以撷取初始检验影像，且经证明这是定期检验叶片朝向正确方向迈出的一步。
11.图2中示出bladebug公司先前的机器人装置10。所述机器人装置可用来在其他服
务停机期间主动检验风力涡轮机叶片2。此机器人装置10在图2中是描绘成可沿着风力涡轮机叶片2的前缘3移动。
12.进行补救工作的成本以及绳索技术人员面临的风险在离岸仍存在着且显著增加。较佳是利用机器人技术的进步以允许实行后续行动以降低人类干预的程度。用此方式，则有可能接着更有效地利用有限数量的熟练技术人员，而允许维护更多的风力涡轮机叶片2。
13.机器人装置10允许记录有关任何lee或在叶片2上检测到的其他缺陷的详细信息。收集到的数据可传输给陆上的专业工程师进行处理(连同来自许多其他后续检验的数据)以及判定任何必要的补救工作。早期检测及处理可能比较便宜也更快，且可使叶片2的额外损害最小化。
14.存在结构检验的各种其他解决方案。目前，对于风力涡轮机，已经到位的系统是使用带有摄影机或其他检测器的无人机来识别叶片和例如桅杆的支撑结构的损坏。最近也有一些尝试，例如上述的尝试，制造能够为了检验及维护而攀登风力涡轮机的桅杆的机器人。这些尝试中的一些使用电磁铁或吸力装置以让机器人依附于桅杆。同样，其他大型结构也存在类似的解决方案。
15.不过，目前可利用的机器人装置及其移动运动方法应付细薄区段的某些非平面表面或边缘的能力可能有限。因此，亟须改良的机器人装置及移动运动方法，例如，以允许此类机器人装置到达结构的先前无法可靠地到达的部分以便检验及维护。


技术实现要素：

16.从第一方面来看，本发明提供一种用于检验和/或维护结构的机器人装置，其包括：在所述机器人装置的纵向中延伸的主体，所述主体有前端、后端、和在所述前端与所述后端间延伸的相对侧面；配置在所述主体的所述相对侧面中的各个上的多只腿，各腿包括一或多个关节；与多个载架，各载架使腿连接至所述主体且经组配为允许各腿相对于所述主体的所述侧面在纵向中平移，且其中所述载架中的各个经组配为可与其他载架中的各个独立地移动致使腿距可改变，所述腿距为在所述主体的一个侧面上的任两只毗邻腿间的距离(靠近主体测量)。
17.第一方面的优点在于所述机器人装置通过使用载架在各腿有额外的线性自由度，所述载架允许各腿以可改变相对于在所述主体的同一侧面上的邻腿的腿距的方式沿着所述主体的所述侧面中的一个在所述纵向平移。这可允许所述机器人装置相较于现有机器人装置移动更快且更好地应付非平面表面。
18.已发现，额外自由度允许有改善的运动范围及实用性，特别是当所述机器人装置的腿被固定就位在其脚所处的表面上(例如，通过吸力)，且所述表面涉及高凸曲率或当表面结构包括宽度与所述机器人装置类似的平行或实质平行表面，例如，横梁或横梁的边缘、底板或板块的边缘轮廓、柱子，或这些的任一组合。
19.在这些情况下，在所述机器人装置的一个侧面上的一或多个下肢分段(最靠近脚的肢体分段)相对于在所述主体的所述相对侧面上的腿的对应下肢分段可弯曲90至180度。因此，当跨在上述细薄区段时，上肢分段相对于所述主体可以相对陡峭的角度向下延伸以链接臀关节(髋关节)，所述臀关节自其大致水平地延伸远离所述主体的所述侧面到所述腿的下肢分段。
20.关于各载架在相对于所述主体的所述侧面的纵向中平移的能力，这意指所述载架中的各个能够沿着所述机器人装置的所述侧面前后移动。此移动与所述机器人装置的形状以及所述侧面是平坦还是弯曲无关。因此，载架平移方向的主分量会在所述机器人装置的所述纵向中(例如，在所述载架遵循所述主体的任何曲率时)。所述载架中的一或多个可经组配为可在相对于所述机器人装置的所述主体的垂直方向中有分量的方向中以及在所述纵向中移动。
21.用语“腿距”可指在所述主体的同一侧面上的任两个毗邻腿或毗邻载架间的距离。也就是说，邻腿或载架间的实体距离可改变。“腿距”可在腿连接至所述载架的位置处测定，例如在臀关节处，以便在靠近所述机器人装置的所述主体的位置处测定。
22.下文描述可与第一方面的机器人装置结合的数个视需要特征。
23.所述机器人装置可经组配为可在风力涡轮机上作业，且更具体的是在风力涡轮机叶片上作业。特别是，所述机器人装置可经组配为沿着所述风力涡轮机叶片的前缘步行/爬行以进行所述风力涡轮机叶片的前缘的检验和/或维护。例如，所述腿的组态(可包括它的轮廓及尺寸)应适合允许所述机器人装置沿着所述前缘步行/爬行。此外，所述机器人装置可经编程以自动辨识所述风力涡轮机叶片的所述前缘，然后自主地控制其腿的移动，致使它沿着所述前缘向着尖端或根部方向步行/爬行以执行检验和/或维护动作。
24.所述机器人装置可为多足机器人(特别是，六足机器人，如以下将变得明显地)且通过包括主体和从每一侧伸出的多只腿而类似机器人生物。
25.所述主体可界定沿着其长度的纵轴且可包括主体长度。除了前端、后端、左侧面和右侧面以外，所述主体可包括顶面及底面以界定实质盒状主体，在此左侧面与右侧面互相相对。所述左侧面与所述右侧面可界定所述主体的平坦侧面。不过，本发明不受限于此盒状主体。所述机器人装置的所述主体也可包括弯曲侧面和/或圆弧前端或后端和/或圆弧顶面或底面，或这些的任一组合。
26.所述机器人装置包括一或多对腿，其中，一对腿中的一只腿配置在所述主体在宽度方向上与另一只腿相对的侧面上。此腿可与在所述主体的另一侧面上的腿独立地移动。各腿可包括两个或更多铰接肢体分段。活节(articulation)可在臀及各腿的膝处提供枢轴。各腿可包括一或多个旋转自由度，且视需要3个旋转自由度。这些旋转自由度可由在肢体分段间的数个活节中的一或多个提供。
27.各腿也可包括脚，其中各腿的脚也可用例如踝关节铰接。以此方式，所述脚可被组配为可以实质垂直于结构表面的方式搁在所述风力涡轮机叶片或其他结构的表面上。
28.各腿的臀关节可(至少部分)由所述载架中的一个提供，致使各臀关节能够沿着所述机器人装置的所述侧面平移。所述载架可通过与装设在主体上的导件的相互作用来被引导。
29.各载架可包括经组配为可使所述腿耦接至所述导件的滑动界面，所述载架可进一步包括活节，其经组配为可提供所述臀关节的一部分且通过所述臀关节使所述载架连结至所述腿的上肢分段。
30.所述表面可为所述机器人装置经组配为可到达的任何表面。以风力涡轮机为例，这可包括所述风力涡轮机的任何外部部分和/或任何内部表面，包括涡轮机叶片的内表面。更特别的是，所述表面可包括两个表面区域，其中所述表面区域通常在结构的相对侧面上
彼此相对，例如，在此处所述机器人装置可能需要以一排脚在一个区域上而另一排脚在另一区域上的方式步行跨过所述表面区域。
31.所述机器人装置可被组配为可自动步行且适应不断变化的表面形状。以风力涡轮机叶片为例，叶片形状可从在叶片根部的大圆柱体改变且转变为翼面(aerofoil)，所述翼面的尺寸及形状可沿着叶片长度到叶片尖端而变。在所述机器人装置步行至后缘时，曲率可从在风力涡轮机叶片的前缘处的高凸曲率变成较低曲率。
32.关于其他类型的结构，所述机器人装置必须在其上步行的底下表面可能有更多棱角或包括数个平坦表面。例如，所述结构可包括横梁的边缘或底板或板块的边缘，在此处所述机器人装置可抓紧(使用吸力)的相对表面为平行平坦表面(或实质平行、或实质平坦表面)。此类表面可隔开对应大略所述机器人装置的宽度的一段距离(例如，对应大体上在所述机器人装置的相对臀/髋关节间的宽度，比如，
±
50％)。在柱子上向上或向下步行时，或在结构底面的结构肋上工作时，可能遭遇类似环境。在这种地形上步行的能力为机器人装置打开在以前为不可能的其他类型的结构上工作的可能性。
33.如上述，所述机器人装置的各腿的远端可包括脚，在有些实施例中，它可为分段或肢体的平坦、弯曲或尖头末端，或更佳地可包括具有某一形式以有助于所述机器人装置抓住或使本身固定于结构表面的工具。
34.各腿的脚(例如，末端执行器)可包括用于使所述机器人装置固定于所述风力涡轮机叶片或其他结构的表面的吸力装置。例如，各腿的脚可包括吸盘。吸盘可为例如有大于1的半径-高度比的凹面吸盘的形式。替换地，所述吸盘可包括带有风箱的结构。此结构可更加适应风力涡轮机叶片的曲率。所述吸盘应以相对柔顺的材料制成，例如，聚合物基材料。
35.所述腿较佳经组配为(且所述机器人装置的控制器可经编程为)在使用时，所述脚以90
°
的角度接近所述机器人装置在其上步行的表面。也就是说，所述脚以垂直于表面的方向(或尽可能接近垂直)接近所述表面。在弯曲表面的情形下，所述垂直方向可通过与直接在脚下的表面相切的平面定义。
36.各腿可包括在所述吸盘内产生吸力的吸力产生装置。例如，这可为包括活塞以增加所述吸盘的内部容积且借此降低内压以对表面产生吸力的装置。所述吸力产生装置可位于脚中或装在腿的下肢分段或其他部分中或上。所述装置可包括伺服马达、液压致动器和/或气动致动器。
37.在替代配置中，所述吸盘可用管件连接至气动或液压液压供应器。气动或液压装置可放在所述机器人装置的所述主体中或上，或可视需要位在所述机器人装置的远端。也就是说，可通过脐带(umbilical)提供气动或液压供应给机器人装置。使用脐带提供例如电力、气动或液压供应器或可远端提供的任何其他供应器的设施的优点在于，所述机器人装置本身可较轻且可具有更紧凑的设计。以下提供使用脐带于机器人装置配置上的额外细节。
38.为了施加有助于所述脚从表面松开的正压，所述脚也可包括吹气装置或功能。
39.各腿的脚也可用以下方式具有弹簧支撑(sprung)：在所述真空吸盘未附着至表面时，所述真空吸盘保持与机器人的下肢实质垂直。换句话说，当机器人装置正在步行，踝关节不会在自重下或由于加速/减速力(或外力，例如风负载)移动，使得每一步所述真空吸盘都可以相对直角地位在所述叶片的表面上。弹簧力可由吸盘的柔顺性、金属或复合螺旋弹
簧提供或由贝式垫圈(belleville washer)/锥形弹簧配置提供。弹簧力也可由橡胶或弹性聚合物压缩盘和/或管件配置提供，其经组配为可使所述脚恢复成与所述腿的下部实质垂直对齐。
40.各腿可包括上肢分段(股骨)与下肢分段(胫骨)。所述上肢分段可用下铰接(膝)关节连接至所述下肢分段，且所述上肢分段用上铰接(臀或髋)关节连结至所述主体。所述上铰接关节可提供一或两个自由度以让所述腿能在此关节处向前及向后和向上及向下移动。同样，所述下铰接关节或另一铰接关节可提供一或两个自由度以让所述腿能以其他方式移动。
41.所述腿的各个铰接肢体分段可用个别致动的铰接关节连接至毗邻肢体分段或所述主体。例如，各腿可包括有轴线配置在实质平行于所述主体的所述纵轴的方向中的两个铰接关节(例如，从上方看，在肢体被配置为从所述主体垂直地延伸时)，与配置在实质垂直于所述主体的所述纵轴的方向中的另一铰接关节。此处描述的铰接关节可为上述的上、下铰接关节。
42.各腿的脚可包括使脚连接至下肢区段的踝关节。所述踝关节可经铰接成允许所述踝关节有至少两个或视需要三个程度的运动。所述踝关节可铰接成允许数个准自由度(quasi-degree of freedom)，意指所述关节可包括弹性材料以允许少量的额外的旋转运动或包括在线性方向可少量移动的机构，这些措施有助于所述机器人装置在放置腿的脚时适应表面的不均匀度。
43.除了枢转运动以外或替换地，所述踝关节可允许所述脚相对于所述腿的其余部分的轴向及旋转运动。这可让所述脚能允许所述腿相对于叶片表面的平面的扭转运动。提供除旋转运动外的所述脚相对于所述腿的轴向移动的优点在于所述脚可以实质垂直的方式搁在所述风力涡轮机叶片的表面上(且使本身牢牢地固定于表面)，且允许旋转以在所述脚保持静止且固定于叶片时让机器人的腿及主体能在必要时移动。
44.所述机器人装置可为六足机器人。也就是说，所述机器人装置可包括三对腿，也就是说，在所述主体的所述左侧面及所述右侧面上各有三只腿。替换地，所述机器人装置可为四足机器人、八足机器人、或可包括适合机器人装置的应用的任意数目的腿(包括奇数只腿)。所述腿不一定全都有相同的长度和/或在相同的高度连结至主体。所述机器人装置的所述侧面可不平行且所述腿的位置和/或几何结构可相应地调整。
45.所述载架的位置可界定从侧面观看机器人装置时为笔直的一条线。换句话说，所述载架全都能够以不变的高度沿着所述主体的所述侧面平移。在从侧面观看时，可看见所述载是以线性方式平移。
46.在从上面观看时，可看见各个侧面的载架以线性方式平移。所述主体的所述侧面可呈平坦以促进这一点。例如，所述载架可沿着设在所述主体的笔直侧面上的轨道平移。
47.在数个替代实施例中，所述主体的侧面可呈弯曲且所述载架的平移可遵循在纵向或大致纵向中的弯曲路径。
48.导件可设在所述主体的各个侧面上。各导件可为一个轨道或一对轨道的形式，例如，上、下轨道。通过提供上轨道与下轨道，各腿例如通过滑动界面的安装可位于垂直隔开的点处，这提供从所述主体到所述腿的更好负荷传递以及更稳定的组态。所述滑动界面可包括一对线性轴承用于与所述导件中的一个的轨道接合。
49.所述主体可包括与所述主体的所述左侧面关联的左边导件和与所述主体的所述右侧面关联的右边导件。各导件可包括沿着所述主体在所述纵向中延伸的至少一轨道，视需要如上述包括上轨道与下轨道。这些轨道可以平行的方式在纵向中延伸且可由相同结构元件提供。在数个实施例中，所述主体可具有弯曲形状，意谓所述轨道可呈弯曲以遵循所述主体的形状。在所述主体的给定侧面上的多个载架可连接至所述轨道或数个轨道以在所述载架沿着所述主体的所述侧面平移时引导各载架的移动。
50.在所述主体的各个侧面上的所述轨道可为线性轨道的形式。所述轨道可实质延伸机器人装置的主体全长，从紧邻所述主体的所述前端的点延伸到紧邻所述主体的所述后端的点。各轨道可包括所述滑动界面可与其接合以引导所述载架平移运动的突出物或凹部。
51.所述左侧面及所述右侧面可为平坦侧面，且所述左边及右边导件各自可沿着所述主体的平坦左侧面及右侧面装设及延伸。以此方式，所述滑动界面的组态可保持相对简单且让顶面及底面空着用于安装其他的组件。
52.在其他的实施例中，各腿的载架可包括u形托架，其提供在所述主体的所述左或右侧面附近从所述主体的所述顶面延伸到所述底面的滑动界面，以在所述腿沿着所述主体的侧面平移时被在所述顶面及所述底面上的轨道引导。各腿的载架也可包括从所述顶面及底面中的一个延伸到所述主体的所述左或右侧面的l形托架，以在所述腿沿着所述主体的侧面平移时被在所述顶面或者是所述底面上和在所述左或右侧面上的轨道引导。所述机器人装置也可包括数个此类安装及引导配置的组合，其中有些腿使用一个配置而其他腿使用另一个配置。
53.所述主体的所述左侧面及所述右侧面各自可设有机构或机构的部分以驱动各腿沿着所述机器人装置的所述主体的侧面平移。例如，所述主体可包括形式为致动器的机构，其经组配为可使给定腿沿着所述主体移位。更佳的是，各腿设有致动器，其与所述主体的部分相互作用以使所述腿沿着所述主体移位，以产生平移运动且提供额外的线性运动度。因此，各载架可为自己拥有电源及驱动器的电动载架的形式。
54.所述主体的所述左侧面及所述右侧面各自可包括沿着所述机器人装置的长度延伸的齿条，例如线性齿条。所述齿条可被定向成它的齿轮齿点在相对于所述主体的实质垂直方向中，例如，如同在所述机器人装置站在水平表面上时所见的。所述齿轮齿在所述齿条上可面朝上或面朝下。所述齿条也可包括用于接合齿轮的链轮齿的凹部或孔，而不是齿轮齿。较佳地，设在所述主体的各个侧面的齿条面向同一个方向。各个侧面可包括一个配置在另一个上方的两个齿条。
55.用于向所述腿中的一或多只提供线性运动的其他配置可包括使用皮带驱动器或使用导螺杆。
56.利用此类配置，可看见所述载架实质全部在平面(大致水平的平面)中延伸，且所述齿条的所述齿轮齿可与所述平面大致成直角(和/或与所述主体的轴线垂直)延伸。
57.所述载架中的一或多个可包括马达与齿轮。所述齿轮可装在所述马达的马达轴上且直接被所述马达驱动。替换地，所述齿轮可由毂马达(hub motor)的转子的部分提供。所述齿轮可包括正齿轮。所述齿轮可经组配为可接合所述齿条，例如，所述齿轮的平面可呈实质垂直且所述齿轮的齿部可与所述齿条的齿部互锁。所述马达可经组配为可转动所述齿轮，致使在使用时，所述齿轮沿着所述齿条线性平移，且因此沿着所述主体的所述左或右侧
面中的一个线性平移。以此方式，载架能够沿着所述机器人装置的所述主体的长度(线性)平移，或至少在所述齿条允许的范围内。所述齿条较佳延伸超过所述机器人装置的主体长度的75％，且更佳地超过主体长度的90％。即使存在其他的腿及载架，给定载架仍能够平移所述机器人装置的主体长度的60％。
58.为了判定所述腿或载架关于在所述主体的长度上的位置，所述马达可包括位置控制件，例如编码器。用于平移载架的马达可收容于所述载架内。
59.在六足机器人装置的情形下，六只腿中的每一只连接至相关载架，且各载架可具有上述的马达及齿轮配置。六个载架中的各个可连接至所述主体且通过配置在齿条上方及下方的导件引导其运动，所述导件例如为轨道，较佳为两个轨道。六个载架中的各个可经组配为彼此可独立地运动。也就是说，各载架可独立在有空间的情况下沿着所述齿条的长度移动。也可想到其他的腿及载架组态，特别是，包括六个以上的腿及载架的机器人装置。
60.尽管所述主体可包括用于各载架的齿条和/或轨道以致使各载架可沿着其对应齿条的全长移动，但视需要，在所述主体的一个侧面上的载架共用同一齿条及同一轨道或轨道组。在四个以上的腿及载架存在时，也就是说，每一侧面有两个以上的腿及载架，在给定侧面上的所述载架中的一些载架可使用一个轨道和/或齿条设置而其他载架可使用另一个。
61.所述主体或所述载架中的一个可包括经组配为可防止在同一齿条上的任两个载架碰撞的一或多个限位开关。所述限位开关中的一或多个可经组配为确定各个载架沿着所述主体的侧面的位置。载架的位置可相对于所述主体或相对于毗邻载架或两个被估算出。
62.所述上铰接关节可经组配为具有两个自由度，致使所述腿可经组配为可在垂直平面中旋转以升高离开表面或下降到表面上，且可经组配为可在水平平面中旋转，致使所述腿旋转以摆动所述机器人装置的腿，例如，在步行或转向期间。
63.允许所述载架如上述沿着所述主体的侧面平移的优点在于，所述腿的平移运动，特别是线性平移运动，允许在沿着弯曲表面且特别是例如风力涡轮机叶片的前缘的凸弯曲表面移动时有更合适的步履样式，其中所述运动可在所述风力涡轮机叶片的径向方向且所述腿在叶片的相对侧面上接合。它可导致所述机器人装置沿着此类表面更快地移动且所述机器人装置的脚步更为稳健。此移动运动方法也有助于所述机器人装置沿着底板、板块或横梁或其他类似的比较狭窄的结构的边缘步行，其中机器人装置的腿在相对的平行或实质平行表面上接合。
64.有些步行/爬行样式可能适合较平坦的表面而有些可能更适合有更多曲度的表面或所述机器人装置必须抓住结构的相对侧面时，例如，源于底下结构的高曲率，例如风力涡轮机叶片的前缘，或由于结构的厚度产生两个使得所述机器人装置必须沿着步行/爬行的平行的平坦侧面，例如横梁的边缘、板块或底板的边缘，或上/下柱子。通过提供用于所述腿的所述载架来提供额外的移动维度的优点在于，它提供根据手头上的状况来优化所述机器人装置的步行样式的弹性。它也可允许机器人装置施加更好的吸力，从而更好的抓力，以在步行或做某些其他动作时使本身固定于结构的表面上。
65.此组态的另一优点是，在所述腿固定于其脚所处的表面时，所述机器人装置的所述主体相对于所述腿和/或脚能够前后移动。这在表面滑溜或天气状况危险的情况中特别有利，因为它允许所述脚更安全地锚定至底下表面同时允许所述主体上的传感器扫描所述
表面或底下结构的数个部分而不必移动腿；例如，为了进行逐行扫描(raster)，从而降低所述机器人装置可能从表面滑落的风险。另一情况可能是，所述机器人装置可利用所述腿沿着主体的平移使它的主体伸入对于它而言太小无法步行进入的空间，从而允许检验先前其他机器人组态无法接近的区域。
66.为了在高度弯曲表面上实现向前运动的相同结果以及让它能用相同的方式在平坦表面上步行，可用上述齿轮及齿条系统的许多其他方式实现所述平移运动。其他的方法包括：使用从动导螺杆取代所述齿条；推杆或包登缆线(bowden cable)；气动或液压驱动的线性轨道和/或致动器；与取代所述齿条的皮带驱动载架。本领域技术人员可想到其他的组态。
67.所述导件可为在沿着所述主体平移时可引导所述载架的移动的任何实体特征。它可为突出或凹入所述主体的侧面的特征。较佳为线性轴承可与其一起用来引导各载架的平移的特征。所述导件也可包括齿条和提供引导及允许平移的双重功能。
68.各腿可为独立单元。也就是说，各腿可包括自己的电力单元且可从所述主体卸下。所述腿所需要的任何液压或气动件也可被包括在所述腿内或可具有连接点用于将液压或气动管路连接到来自所述主体的供给。同样，所述腿可包括连接到所述主体的电源线用于供电给所述腿。
69.所述腿可模块化且包括使用于在同一排腿上或在所述主体的相对侧面上的相同组件。
70.模块化腿设计的优点是为了改善所述机器人装置的维护便利性。通过有可拆卸的腿，工程师将能够个别地维护各腿和主体。模块化配置的额外优点是，如果所述腿或所述主体中的任一个损坏，只有那个部件需要更换或送去更换，且可能允许使用备用的主体或腿部件。这将具有额外的经济效益，让使用者能够购买和储存备件且自行完成相对简单的单元更换，例如，在各腿都一样时。
71.收容电力单元于各腿中的优点在于即使在所述主体的电力被切断下让所述腿仍能起作用。然后，这可让所述机器人装置在侦测到所述主体的电力被切断时能行进到安全的位置。另外，如果所述腿中的任一个没电或观察到腿有其他故障，所述机器人装置在余腿的电力下保持功能。
72.所述腿可呈中空。也就是说，所述腿可具有在其上和下肢中的各个内的数个内部空腔，借此电力布线和或液压或气动布线可收容于所述腿的各肢体内。此特征的优点在于可提供腿内布线的保护同时减少缆线在所述机器人装置横越的结构上勾到的风险。它还有助于减少缆线在步行运动期间弯曲的角度。
73.所述机器人装置可进一步包括收容于所述主体中的电池。所述电池可被组配为可供应主要电力给所述机器人装置和/或在所述机器人装置经由脐带接收电力且电力会被切断的配置中可用作备用电源。所述腿可包括内部电源以供电给所述腿内的设施。
74.所述机器人装置可包括一或多个摄影机。数个摄影机可配置于所述主体的正面、顶部或侧面区域上，所述主体的底面或任一腿上。所述摄影机中的一或多个可为检验摄影机，例如，主要功能是获取指示风力涡轮机叶片或其他结构的表面状况的数据的高解析度摄影机。另外或替换地，同一个摄影机或另一摄影机可为导航摄影机，以协助所述机器人装置在所述风力涡轮机叶片的表面上的移动，且特别是，沿着所述风力涡轮机叶片的前缘。所
述摄影机中的一或多个可为热成像传感器、雷射扫描仪、可见光摄影机、用于夜视的高光谱摄影机、和/或光达(lidar)传感器。
75.所述机器人装置可包括传感器阵列。所述传感器阵列可被装上所述主体。所述机器人可包括多个传感器阵列，其装在所述主体上的不同点，例如所述主体的顶面、底面、正面、背面或左侧面或右侧面，或甚至于所述腿上。所述传感器阵列可包括用于使结构的内部状况成像的超音波扫描仪。所述一或多个传感器阵列可经组配为可扫描结构的表面。提供一或多个传感器阵列的优点可为用于改善所述机器人装置周围的表面映像，让使用者更确定地驾驭所述机器人装置横越结构。所述传感器阵列还可以提供关于所述结构的改良信息水平及细节，包括表面状况、缺陷及关于所述机器人装置的环境的信息以促进所述机器人装置行驶于所述结构或表面的特别区域的能力。
76.所述机器人装置可包括用于修补在风力涡轮机叶片或任何其他复合结构上发现的损坏的设备。例如，所述机器人装置可包括树脂腔室与用于对所述风力涡轮机叶片的损坏区域施加树脂作为涂层的装置。树脂可包括两个组份且所述机器人装置可包括两个腔室，一个用于容纳第一组份而另一个用于容纳与第一个不同的第二组份，其中，当所述组份在涂布处理期间混合在一起时，允许混合的树脂硬化。所述树脂可为例如环氧树脂或聚脂基树脂或任何其他合适树脂。替换地，所述树脂可为紫外线固化树脂。所述机器人装置可进一步包括可组配为可固化树脂的紫外线灯。
77.作为树脂罐的替代或补充，所述机器人装置可包括适合修补它正在横越的结构的罐装材料(tank carrying material)。修补材料的示例可为用于修补有灰泥或混凝土外墙的建筑物的灰泥或混凝土。所述机器人装置也可用来运输及部署涂层材料，例如疏水涂层、牺牲涂层、油漆、漆料及其他此类材料。
78.为了施涂树脂、灰泥，或其他修补材料，所述机器人装置可包括喷嘴。所述喷嘴可从所述主体伸出且可由计算机程序或者是远端使用者引导以对结构施涂修补材料。
79.另外或替换地，所述机器人装置可包括用于清洗结构的设备。例如，对于风力涡轮机，例如昆虫的碎屑的积聚，特别是沿着风力涡轮机的前缘，在所述风力涡轮机叶片的操作效率上是个问题，。所述机器人装置可装有腔室清洗液与用于喷涂清洗液于表面的受影响部分上的喷嘴。所述机器人装置可进一步包括用于从所述风力涡轮机叶片的表面移除碎屑的刷子或刮刀。
80.所述机器人装置可能没有任何辅助设备。替换地，如上述，脐带可用来使例如电源、气动、液压、数据或其他线路的必需品连接至所述机器人装置。因此，脐带的连接可设在所述机器人装置的所述主体上，所述连接包括用于供应机器人装置的电力、气动线、数据和/或液压油的接点或埠。若有的话，所述气动线可提供脚的吸力源和/或高压空气的供应。数据连接可传输操作指令给所述机器人装置以及将检验数据传回控制器以便传递给可分析所述数据的远端工作站。
81.除了或代替上述其他线路，所述脐带也可经组配为可提供清洗液或修补材料。可能有不止一条脐带。
82.为了最小化通过重量或风负载对于所述主体的任何旋转效应，此脐带在与所述主体的纵轴对齐的位置可连接至所述主体。视需要，所述脐带连接至所述机器人装置的主体的下部或下侧部。所述脐带可包括可挠部或可枢转连接以最小化不利的横向力在所述机器
人装置上的传递。
83.具有脐带的优点在于，如果所述机器人装置不必携载树脂罐、电池、液压或气动单元或用于可经由脐带从外部储存单元供应的物品的其他容器，则所述机器人装置本身可较轻且可具有更紧凑的设计。
84.所述机器人装置可进一步包括经组配为可控制所述主体相对于静止脚的位置的控制器，从而提供稳定的平台以让它能精确地进行检验和/或维护动作。所述控制器及致动器可提供具有所述主体相对于叶片表面的五轴计算机数值控制(cnc)的能力。
85.数个工具可附着至所述主体，例如允许准确地移除破损材料成预定义形状及轮廓的磨面机。此类修补促进绳索技术人员的工作，最小化他们在所述风力涡轮机叶片的表面上的暴露时间。所述机器人装置可实行底下表面的检验和/或底下块材的检验，例如，使用视觉检验技术及超音波检验。所述机器人装置也可实行一般日常维护，例如清洗、涂布、密封和/或油漆表面。所述机器人装置本身也可实行修补，例如修补裂缝和/或表面损伤、在前缘侵蚀发生后使前缘轮廓恢复回到按设计及制造的轮廓等。
86.所述机器人装置可通过从涡轮机机舱由人或小型起重机投放将它放在叶片的根部上，在此随后可调动它到风力涡轮机叶片的任何部分到感兴趣或经由无人机检验确定将会损坏的区域。也可使用无人机将它空投到结构上。
87.所述机器人装置可用来在所述风力涡轮机叶片内部爬行以在叶片结构内的封闭小空间中实行检验及修补。所述机器人装置可实行雷电连续性和电阻测试以确保雷电防护系统正常运作。
88.所述机器人装置也可在例如超疏水涂层的表面涂层上喷涂，以保护叶片表面且最小化污垢或水的附着。施涂超疏水涂层是一种在寒冷气候下减少涡轮机叶片上的结冰的可能方法。
89.所述机器人装置也可注射/喷涂/施涂树脂以防止叶片结构的额外环境入侵。
90.从第二方面来看，本发明提供一种用于第一方面的机器人装置的移动运动方法，其包括：使数只腿以逐步运动的方式升高离开表面及下降到所述表面以使所述机器人装置的所述主体相对于所述结构移动，其中，所述移动运动方法进一步包括：在各腿处于升高位置时，使各腿沿着所述主体的侧面在纵向中平移。
91.第二方面的优点在于，使用这种移动运动系统的方法的机器人装置在有高凸曲率的表面上能够更可控地比现有系统更好地步行，且所述系统也可允许有改善的运动范围及实用性。
92.所述移动运动方法可包括在所述腿处于升高位置时，使各载架平移一段距离，它为所述机器人装置的主体长度的60％或以上。
93.在实施例中，所述移动运动方法包括：使第一组腿从表面上升到上位(up position)，所述第一组腿包括第一对腿的左腿与第二对腿的右腿，其中所述第一对腿毗邻所述第二对腿；使所述第一组腿在所述纵向中平移；使所述主体与所述第一组腿一起在所述纵向中平移；使所述第一组腿下降到在所述表面上的下位(down position)；使第二组腿从所述表面上升到所述上位，所述第二组腿包括所述第一对腿的右腿与所述第二对腿的左腿；使所述第二组腿在所述纵向中平移；使所述主体与所述第二组腿一起在所述纵向中平移；与使所述第二组腿下降到在所述表面上的下位。
94.所述腿的平移可通过所述腿所附接的各个载架的线性(或接近线性)平移。所述平移可遵循笔直路径或可遵循弯曲路径。
95.在另一实施例中，所述移动运动方法包括：使第一对腿从表面上升到上位；使所述第一对腿在所述纵向中平移；使所述第一对腿下降到在所述表面上的下位；使第二对腿从所述表面上升到所述上位，其中所述第二对腿毗邻所述第一对腿；使所述第二对腿在所述纵向中平移；使所述第二组腿下降到在所述表面上的下位；使所述主体在所述纵向中移动。
96.所述方法可包括在所述机器人装置的脚与所述风力涡轮机叶片的表面的接触点处产生吸力。吸力可施加至所述机器人装置与表面接触的两只或更多只脚。
97.所述方法可包括操作所述机器人装置的腿使得所述机器人装置沿着风力涡轮机叶片的前缘步行(爬行)。所述机器人装置可从风力涡轮机叶片的根部(或根部附近)沿着所述前缘朝向所述风力涡轮机叶片的尖端步行。它甚至可绕着所述风力涡轮机叶片的所述尖端步行，以及在所述风力涡轮机叶片的其余表面上步行。
98.所述方法可包括沿着横梁或横梁的边缘步行。所述方法可包括沿着板块或底板的边缘步行。所述方法可包括在此类的边缘或柱子上向上或向下步行。
附图说明
99.现将以举例说明且参考附图更详细地描述本发明的一些具体实施例，其中：
100.图1是风力涡轮机实施例的示意图，所述风力涡轮机包括在桅杆上高高举起的风力涡轮机叶片；
101.图2是所述风力涡轮机叶片中的一个的放大图，其有范例机器人装置沿着所述风力涡轮机叶片朝向叶片尖端爬行；
102.图3示出跨在风力涡轮机的前缘的机器人装置的透视图；
103.图4示出机器人装置的侧视图；
104.图5示出有些腿升高到上位的机器人装置的正视图；
105.图6示出些腿升高到上位的机器人装置的透视图；
106.图7示出在纵向中移动的机器人装置的俯视图；
107.图8示出图7中的机器人装置的透视图；
108.图9示出有些腿在上位的机器人装置的俯视图；
109.图10示出在纵向中移动的机器人装置的俯视图；
110.图11示出图10中的机器人装置的透视图；
111.图12示出在纵向中移动的机器人装置的俯视图；
112.图13示出在平坦表面上移动的机器人装置的透视图；
113.图14示出图13中的机器人装置的俯视图；
114.图15示出机器人装置的第一对腿升高到上位的透视图；
115.图16示出机器人装置的第一对腿在纵向中移动的俯视图；
116.图17示出机器人装置的第二对腿升高到上位的透视图；
117.图18示出机器人装置的第二对腿在纵向中移动的俯视图；
118.图19示出机器人装置的第三对腿在纵向中移动的俯视图；
119.图20示出机器人装置在第三对腿已完成其移动后的透视图；
120.图21示出机器人装置的主体在纵向中移动的俯视图；和
121.图22示出机器人装置在图21示出的移动步骤后的透视图。
具体实施方式
122.以下说明涉及使用本发明机器人装置用于检验风力涡轮机的情况。不过，本领域技术人员会意识到以下公开内容也可应用于其他结构，例如摩天大楼、桥梁、核能及其他冷却塔，以及具有对于人类工作人员是难以到达或危险的区域的其他结构，或者具有通常被认为是人类工作人员无法接近的区域的其他结构。因此，描述于此的机器人装置有关需要检验或维护的任何结构。
123.图3示出机器人装置300的透视图。机器人装置300跨在风力涡轮机叶片350的前缘。机器人装置300有在纵向上延伸的主体302。所述主体有前端304、后端306、顶面308、底面310、左侧面312和右侧面314。左侧面312与右侧面314彼此相对。主体302可包括如图中示出的矩形的盒子形状。
124.除非另有说明，否则此处对特定方向和相对位置的任何参考基准应理解为是指机器人装置300以其腿站在水平表面上时所看到的。当然，使用时，机器人装置300不太可能在水平表面上步行、检验或维护且应相应地查看参考基准；事实上，许多好处在于此新型机器人装置300能够比先前机器人装置更好地应付不平坦、高度弯曲或边缘轮廓。再者，机器人装置300不受方向限制；取决于手头上的任务和行进的方向，前端可为后端且后端可为前端。
125.主体302在机器人装置300的纵向延伸以界定主体长度。在主体302包括如图示的实质矩形盒状主体的组态中，主体长度用平坦纵向延伸的左侧面及右侧面312、314中的各自长度表示。
126.图示的机器人装置300为六足机器人，且包括装在左侧面312的三个载架315与装在右侧面314的三个载架315。各载架315附接腿。其他的腿及载架组态是可能的。如图示出地，所述腿316及载架315的尺寸及格式可一样，唯一的差别在于左腿316为右腿316的镜像。
127.机器人装置300的载架315各自提供额外的线性自由度以允许各腿315沿着机器人装置300的主体302的侧面平移。这允许载架315独立地沿着主体302的侧面312、314中的一个纵向平移。以此方式，相对于在主体302的同一侧面312、314上的邻腿316或载架315的腿距可改变。这让机器人装置300通过载架315在朝向或者是远离主体302的末端304、306的方向沿着主体302的侧面312、314的独立纵向平移，以与传统六足或其他类似多腿机器人不同的方式步行。载架315的此方式平移因此允许附接至所述载架315的腿316沿着主体302的长度的平移。
128.在图3的配置中，各腿316包括臀关节326(或臀关节326的部分)，在此处各腿连接到各自的载架315。各载架315经组配为可沿着机器人装置300中各载架安装在上的侧面312、314平移，且通过与设在主体302上例如一个轨道或一对轨道322的导件的相互作用被导向主体302的前端304或后端306。
129.取决于机器人装置300的组态，所述轨道或所述对轨道322被配置成可从前端304到后端306沿着主体302的左侧面及右侧面312、314中的各个延伸。它们较佳延伸机器人装置300的主体全长，或尽可能多地为腿316提供尽可能长的步幅。腿316的安装也可按需要在
各个侧面上包括两个以上的轨道322，例如，第三或第四轨道。
130.所述轨道或数个轨道322较佳设在左侧面及右侧面312、314中的各个上(例如，装上或形成为其部分)，留下顶面308及底面310空着供其他组件使用。不过，也有可能将左边或右边轨道322装在主体302的顶面308或底面310上(例如，于纵向上的中心线的两侧上)，以在载架315沿着主体302的侧面平移时引导它。例如，载架315可包括u形托架，它在主体302的左或右侧面312、314附近从顶面308延伸到底面310，以在载架316沿着主体302的侧面312、314平移时通过在顶面308及底面310上的轨道引导。载架315也可包括l形托架，它从顶面308与底面310中的一个延伸到主体302的左或右侧面312、314，以在载架315沿着主体302的侧面312、314平移时被位在顶面308或者是底面310与位在左或右侧面312、314上的轨道引导。机器人装置300可包括此类安装及引导配置的组合。
131.较佳形式为一个轨道或数个轨道322的所述导件可延伸超过主体长度的50％，较佳超过主体长度的75％，而更佳超过主体长度的85％。在类似图示组态的组态中，为了允许尽可能多的平移运动，所述导件实质延伸机器人装置302的主体全长(也就是说，在主体长度的90至100％间)。
132.各载架315包括在载架最靠近主体302的一个末端的滑动界面用于使载架315耦接至导件(例如，轨道)，与在载架315的另一端的活节，其经组配为可提供臀关节326且通过臀关节326使载架315连结至所述腿的上肢分段328。
133.因此，各腿316通过载架315连接至主体302，借此在载架315沿着主体302的侧面平移时允许引导各腿316及载架315的移动。各载架315也可包括某种形式的致动器以用于使载架315相对于主体302平移。
134.在图3中，主体302的左侧面312及右侧面314各自包括齿条318。载架315各自包括齿轮(例如，图3中未示出的正齿轮)，它的齿部与齿条318的齿部互锁。各载架315也包括经组配为可驱动所述齿轮的马达320。所述齿轮的旋转使所述齿轮沿着齿条318行进，从而造成载架315及它们各自的腿316的线性平移。
135.因此，这种组态对各腿316提供线性自由度，在此腿316本身通过载架315都能够独立地沿着主体302的侧面平移。
136.在同一侧面上直接相邻的腿316视为毗邻。
137.左侧面及右侧面312、314包括形式为线性轨道322的导件，在载架315最靠近主体302的末端上的线性轴承324(例如，轮轴承、球轴承等等)安装在导件上。这些线性轴承324能够引导及支承各个载架315且允许各个载架315与每一个其他载架315独立地沿着主体302长度平滑地纵向平移。
138.各载架315或腿316可包括定位器。在图3中，马达320包括形式为编码器的定位器，借此得知且可控制各载架315或腿316沿着主体302的长度的位置。机器人装置300也包括限位开关以防止毗邻载架315或腿316在线性移动时互相碰撞。所述限位开关也可被组配为可判定载架315或腿316中的各个相对于主体302和/或相对于其他载架315或腿316的位置。
139.各腿316可至少包括上铰接关节326(臀关节或髋关节)、上铰接肢体328(上肢分段)、下铰接关节330(膝)、下铰接肢体332(下肢分段)、踝关节334和脚336。脚336用踝关节334连接至下铰接肢体332且下铰接肢体332用下铰接关节330连接至上铰接肢体328。上铰接肢体328用上铰接关节326连接至载架315。上铰接关节326也可收容马达320以及使各腿
316耦接至主体302的线性轴承324。
140.图3的主体302进一步包括四个传感器338，其中两个传感器338位在前端304与顶面308会合的边缘上(例如，在主体302向前看时位在上角落)，而两个传感器338位在后端306与顶面308会合的边缘上(例如，在主体302向后看时位在其他上角落)。这些传感器338包括摄影机与其他传感器，且经组配为可为机器人装置300提供导航辅助。传感器338也经组配为可扫描结构上有机器人装置300在移动的表面。传感器338可提供信息给控制器以有助于各腿316的脚336的置放。
141.图4示出机器人装置300的侧视图。左侧面312与右侧面314在它们的配置上实质对称。
142.各腿316的脚336包括用于使机器人装置300固定于风力涡轮机叶片350的表面的吸力装置。各腿316的脚336包括吸盘340。图4中绘出的吸盘340为例如有半径-高度比大于1的凹面吸盘340的形式。吸盘340可由聚合物基材料制成以提供柔顺性。
143.各腿316包括吸力产生装置以在吸盘340内产生吸力。所述吸力产生装置可包括活塞以增加吸盘340的内部容积，从而降低内部压力以对表面产生吸力。所述吸力产生装置可包括伺服马达，以及液压致动器或气动致动器。这些部件可收容于形成下肢分段332的外表面的框架(骨架)内。
144.腿316中的各个有三个旋转自由度。对于描绘于此的机器人装置300，上铰接关节326(臀关节)可被组配为提供三个旋转自由度给腿316的其余部分。下铰接关节330(膝关节)经组配为可提供下铰接肢体332相对于上铰接肢体328的至少一个旋转自由度。
145.踝关节334可被组配为可提供脚336相对于下铰接肢体332的三维度运动。也就是说，踝关节提供脚336相对于腿316的其余部分的轴向及旋转运动。这让脚336允许腿316相对于表面的平面的扭转运动。提供脚相对于腿的轴向移动的优点在于所述脚可以实质垂直的方式搁在风力涡轮机叶片的表面上(且使本身牢牢地固定于表面)，且有助于允许旋转以让机器人的腿及主体在必要时移动同时所述脚保持静止且固定于叶片。
146.腿316中的各个包括用于供给电力给腿316中的组件的电力单元。腿316也包括穿过各个铰接肢体328、332的空腔且穿过上和下铰接关节326、330的布线。
147.腿316可为可从主体302卸下的模块化独立单元。这在有操作问题的情形下机器人装置300仍然能够移动以及用其余的腿316做动作方面可有好处。它还允许更容易的维护或更换。
148.图5示出机器人装置400有一些腿402升高到上位的正视图。机器人装置400正跨在风力涡轮机叶片450的前缘。机器人装置400有许多与上述机器人装置300共同的特征，因此上述特征的讨论同样适用于本实施例。风轮机叶片前缘的高凸曲率以及机器人装置对风轮机叶片宽度的相对比例(所述宽度与在对应臀关节间取得的跨骑机器人装置300的宽度有相似的比例)意谓机器人装置300的脚可面对面或实质面对面地(例如，在90至180度间)配置。如果机器人装置300不是跨在风力涡轮机叶片而是跨在横梁、底板或板块的边缘，或柱子，也会出现类似的情况。在此场景中，脚会搁在配置于结构的相对侧面上的两个平行平坦表面上。其他的场景有可能，其中两个表面不平行(例如，表面与另一个不平行达
±
30度)或平坦(此类表面可包括有些粗糙或起伏，比如距基准面达10毫米)。
149.图6至22示出用于上述机器人装置300、400的移动运动方法的关键步骤。如上述，
机器人装置300、400经组配为可横越各种表面和表面形态。线性自由度对用于横越表面的方法提供额外的选项。
150.图6至14示出与机器人装置500的三角架移动方法(tripod method of movement)有关的移动运动方法。用于机器人装置500的移动运动三角架方法包括许多步骤。
151.第一步骤在图6中示出且包括：使第一组腿502从表面550升高到上位。也就是说，第一组腿502升高使得第一组腿502的脚504不再接触表面550。不在第一组腿502中的腿仍在下位且其脚附着至表面550以提供机器人装置500的稳定性。
152.第一组腿502包括第一对腿508的左腿506、第二对腿512的右腿510、与第三对腿516的左腿514。第一对腿508毗邻第二对腿512且第三对腿516也毗邻第二对腿512，但是第一对腿508不毗邻第三对腿516。因此，第二对腿512位在第一对腿508与第三对腿516间。
153.图7及8示出通过平移第一组腿502中各腿的载架使第一组腿502在纵向中移动的第二步骤。在此步骤中，主体518也被组配为在与第一组腿502相同的纵向中可与第一组腿502一起移动。
154.为了使主体518相对于所述腿移动，固定于表面550的腿各自经组配为可转动其齿轮以便使主体518在相对于固定腿的线性方向中移动。
155.载架315中的各个能够平移超过主体长度的50％，较佳超过主体长度的60％。各载架315较佳能够移动超过主体长度的70％。
156.第一组腿502经组配为在主体518相对于固定腿的直线运动的同时可相对于主体518线性移动。以此方式，机器人装置500能够沿着表面550的部分走过很长的距离。
157.未图示的第三步骤是使第一组腿502下降到在表面550上的下位。也就是说，一旦第一组腿502及主体518完成它们在第二步骤的移动，第一组腿502使它们的脚504下降到表面550使得第一组腿502固定于表面550。
158.图8及9示出使第二组腿520从表面550升高到上位的第四步骤。第二组腿520包括不在第一组腿502中的腿。也就是说，第二组腿520升高使得第二组腿520的脚522不再接触表面550。第一组腿502仍在下位且脚504附着至表面550以提供机器人装置500的稳定性。
159.第二组腿520包括第一对腿508的右腿524、第二对腿512的左腿526、与第三对腿516的右腿528。
160.图10及11示出通过平移第一组腿520中各腿的载架使第二组腿520在纵向中移动的第五步骤。在此步骤中，主体518也被组配为在与第二组腿520相同的纵向中可与第二组腿520一起移动。
161.未图示的第六步骤是使第二组腿520下降到在表面550上的下位。也就是说，一旦第二组腿520及主体518完成它们在第二步骤的移动，第二组腿520把脚522下降到表面550使得第二组腿520固定于表面550。
162.重复上述步骤以行经表面。机器人装置500经组配为可适合被它横越的表面的形状，通过适当的角度移动所述腿以确保机器人装置500在其移动时是安全的。
163.图12描绘上述第五步骤的变体。在此图中，第二组腿520也被组配为在各腿的上铰接关节处可旋转。也就是说，第二组520的各腿被组配为相对于主体518可旋转。除了横向移动以外，这种旋转提供额外伸距(additional reach)给所述腿，从而允许机器人装置500在表面550上走得更远。
164.为了提供额外伸距给机器人装置500，第一组腿502同样可在第二步骤中旋转。第一组腿502或者是第二组腿520中的上铰接关节的旋转不限于第二及第五步骤。也就是说，所述腿可在任何移动步骤期间旋转。
165.图13及14描绘处于使用上述三角架方法横越实质平坦表面的组态的机器人装置500。
166.图15至22示出与涟波式移动方法(ripple method of movement)有关的移动运动法的步骤。机器人装置500的微波移动运动方法包括许多步骤。使用于这些特征的参考编号可指与上文所述相同的特征。
167.图15中示出的第一步骤包括：使第一对腿508从表面550升高到上位。
168.图16示出通过平移第一对腿508中各腿的载架使第一对腿508在纵向中移动的第二步骤。
169.第三步骤包括：使第一对腿508下降到在表面550上的下位。
170.图17中示出的第四步骤包括：使第二对腿512从表面550升高到上位。
171.图18示出通过平移第二对腿512中各腿的载架使第二对腿512在纵向中朝向第一组腿508移动的第五步骤。
172.第六步骤包括：使第二对腿512下降到在表面550上的下位。
173.第七步骤包括：使第三对腿516从表面550升高到上位。
174.图19示出通过平移第三对腿516中各腿的载架使第三对腿516在纵向中朝向第二组腿512移动的第八步骤。
175.描绘于图20的第九步骤包括：使第三对腿516下降到在表面550上的下位。
176.图21中示出的第十步骤包括：使主体518在纵向中移动。以此方式，机器人装置500到达图22中示出的位置，这与它开始时的位置相同。
177.因此，如以上示范实施例所示，也可看见本发明可提供多腿机器人装置，其中所述机器人装置已适合提供额外的线性自由度给各腿，以允许各腿与其他腿独立地相对于机器人装置主体的侧面在纵向中平移以改变相对于在主体同一侧面上的邻腿的腿距。所述腿可包括臀关节，且腿距的变化可为使腿的臀关节相对于邻腿平移的结果。通过载架相对于机器人装置的主体的平移可实现臀关节的平移，所述载架经配置成在所述腿沿着主体的侧面平移时可携载所述臀关节及所述腿。

技术特征：
1.一种用于检验结构的机器人装置，其包括：在所述机器人装置的纵向中延伸的主体，所述主体有前端、后端，和在所述前端与所述后端间延伸的相对侧面；配置在所述主体的所述相对侧面中的各个上的多只腿，各腿包括一或多个关节；和多个载架，各载架使腿连接至所述主体且经组配为允许各腿在相对于所述主体的所述侧面的纵向中平移，且其中，所述载架中的各个经组配为可与其他载架中的各个独立地移动致使腿距可改变，所述腿距为在所述主体的一个侧面上的任两只毗邻腿间的距离。2.根据权利要求1所述的机器人装置，其中各腿包括一或多个旋转自由度，视需要包括三个自由度。3.根据权利要求1或2所述的机器人装置，其中所述腿中的各个包括臀关节的第一部分，在所述第一部分，各腿各自连接至各个载架，且其中，所述主体进一步包括导件，所述载架中的各个连接至所述导件，致使所述载架被组配为可沿着所述机器人装置的所述侧面平移，通过与所述导件的相互作用而被导向所述主体的所述前端或后端。4.根据权利要求3所述的机器人装置，其中各载架包括经组配为可使所述载架耦接至所述导件的滑动界面，且其中所述载架进一步包括活节，其经组配为可提供所述臀关节的第二部分且使所述载架通过所述臀关节而连结至所述腿的上肢分段。5.根据权利要求3或4所述的机器人装置，其中所述主体包括与所述主体的所述左侧面关联的左边导件和与所述主体的所述右侧面关联的右边导件，其中各导件包括沿着所述主体在所述纵向中延伸的轨道，视需要包括上轨道与下轨道，在所述主体的给定侧面上的所述腿连接至所述轨道以在各腿沿着所述主体的侧面平移时引导所述腿的移动。6.根据权利要求5所述的机器人装置，其中在所述主体的各侧面上的所述轨道为线性或近似线性轨道，其视需要从所述主体的所述前端附近延伸到所述主体的所述后端附近。7.根据权利要求5或6所述的机器人装置，其中所述左侧面及所述右侧面为平坦侧面，且所述导件设在所述主体的平坦的所述左侧面及所述右侧面上且沿着所述左侧面及所述右侧面延伸。8.根据权利要求5或6所述的机器人装置，其中所述左侧面及所述右侧面为弯曲侧面，且所述导件设在所述主体的弯曲的所述左侧面及所述右侧面上且沿着所述左侧面及所述右侧面延伸。9.根据前述权利要求中任一项所述的机器人装置，其中所述主体包括在各侧面上的齿条，且各载架包括马达与通过所述马达驱动的齿轮，所述齿轮经组配为可与所述齿条互锁，致使在使用时，所述齿轮的旋转造成它的对应腿在所述纵向中平移。10.根据权利要求9所述的机器人装置，其中在各载架中的所述马达或所述齿轮包括位置控制传感器，视需要其中所述位置控制传感器为编码器。11.根据权利要求9或10所述的机器人装置，其中各齿条为线性齿条和/或在所述主体的给定侧面上的所述载架各自经安装成可共用同一个齿条。12.根据权利要求4-11中任一项所述的机器人装置，其中各腿进一步包括下肢分段，其中所述下肢分段用下活节连接至所述上肢分段。13.根据权利要求12所述的机器人装置，其中脚用踝关节连接至所述腿的所述下肢分
段，所述踝关节允许所述脚相对于所述下肢分段的旋转运动，且视需要允许所述脚相对于所述下肢分段的直线运动。14.根据权利要求13所述的机器人装置，其中其进一步包括控制器，所述控制器经组配为在各脚位于表面上时可控制所述主体相对于所述各脚的位置，视需要其中所述控制器经组配为可提供所述主体相对于所述表面的五轴计算机数值控制(cnc)。15.根据前述权利要求中任一项所述的机器人装置，其中所述机器人装置进一步包括数个限位开关，所述限位开关经组配为可防止毗邻载架和/或腿的碰撞，视需要其中，所述限位开关中的一或多个经组配为可确定所述载架中的各个沿着所述主体的侧面的位置。16.根据权利要求1-8中任一项所述的机器人装置，其中所述主体包括在所述主体的各个侧面上的螺钉配置，且各载架包括螺帽，其中马达经装设成相对于所述螺钉或所述螺帽中的一个驱动另一个，且通过所述螺帽与所述螺钉的相互作用造成对应腿在所述主体的所述纵向中平移。17.根据权利要求1-8中任一项所述的机器人装置，其中所述机器人装置包括数个推杆，所述推杆经组配为使各腿在所述纵向中通过载架的平移而可滑动地平移。18.根据权利要求1-8中任一项所述的机器人装置，其中所述主体包括数个流体驱动线性轨道和/或致动器，其等经组配为使各腿在所述纵向中通过载架的平移而移动，且视需要其中所述流体驱动线性轨道和/或致动器以气动或液压方式驱动。19.根据权利要求1-8中任一项所述的机器人装置，其中所述载架以皮带驱动以使各腿在所述纵向中移动。20.根据前述权利要求中任一项所述的机器人装置，其中所述机器人装置包括六足机器人，且各腿在臀关节处能够相对于所述机器人装置的所述主体在所述主体的所述纵向中平移。21.根据前述权利要求中任一项所述的机器人装置，其中各腿包括用于控制及操作所述腿的数个设施，且视需要其中各腿包括用于在吸盘中产生吸力的吸力产生装置和/或电源。22.根据前述权利要求中任一项所述的机器人装置，其中包括电力、气动和/或液压装置的所述设施的布线是收容于在所述腿内的一或多个空腔中。23.一种移动运动方法，其用于如前述权利要中任一项所述的机器人装置，所述方法包括：使数只腿以逐步运动的方式升高离开表面及下降到所述表面以使所述机器人装置之所述主体相对于所述结构移动，其中所述移动运动方法进一步包括：在各腿处于升高位置时，使各腿在沿着所述主体之侧面的纵向中平移。24.根据权利要求23所述的移动运动方法，其包括：使第一组腿从表面上升到上位，所述第一组腿包括第一对腿的左腿与第二对腿的右腿，其中，所述第一对腿毗邻所述第二对腿；使所述第一组腿在所述纵向中平移；使所述主体与所述第一组腿一起在所述纵向中平移；使所述第一组腿下降到在所述表面上的下位；使第二组腿从所述表面上升到所述上位，所述第二组腿包括所述第一对腿的右腿与所
述第二对腿的左腿；使所述第二组腿在所述纵向中平移；使所述主体与所述第二组腿一起在所述纵向中平移；使所述第二组腿下降到在所述表面上的下位。25.根据权利要求24所述的移动运动方法，其进一步包括：使所述第一组腿或第二组腿中的至少一个相对于所述主体旋转。26.根据权利要求23所述的移动运动方法，其包括：使第一对腿从表面上升到上位；使所述第一对腿在所述纵向中移动；使所述第一对腿下降到在所述表面上的下位；使第二对腿从所述表面上升到所述上位，其中所述第二对腿毗邻所述第一对腿；使所述第二对腿在所述纵向中移动；使所述第二组腿下降到在所述表面上的下位；使所述主体在所述纵向中移动。

技术总结
一种用于检验结构的机器人装置(300)，其包括：在所述机器人装置(300)的纵向中延伸的主体(302)，所述主体(302)有前端(304)、后端(306)和在所述前端(304)与所述后端(306)间延伸的相对侧面(312)、(314)；配置在所述主体(302)的所述相对侧面(312)、(314)中的各个上的多只腿(316)，各腿(316)包括一或多个关节；与复数个载架(315)，各载架(315)使腿(316)连接至所述主体(302)且经组配为允许各腿(316)在相对于所述主体的所述侧面的纵向中平移，且其中所述载架(315)中的各个经组配为可与其他载架中的各个独立地移动致使腿距可改变，所述腿距为在所述主体的一个侧面上的任两只毗邻腿间的距离。腿间的距离。腿间的距离。


技术研发人员：克里斯托弗
受保护的技术使用者：布雷德巴格有限公司
技术研发日：2021.09.10
技术公布日：2023/7/22