[发明专利]船体机器人驱动系统

说明书

相关申请

本申请要求根据35U.S.C.§§119、120、363、365和37C.F.R.§§1.55和1.78在2009年10月14日提交的美国专利申请No.12/587,949的权益和优先权，该美国专利申请通过该引用并入这里。本申请涉及2008年11月21日提交的美国专利申请No.12/313,643和2009年8月19日提交的美国专利申请No.12/583,346。

技术领域

本发明涉及典型地构造成清洁和/或检查船舶的船体的船体机器人，并且具体地涉及用于这种船体机器人的驱动模块。

背景技术

机器人已经被提议用于清洁和检查船舶和水下结构。这种机器人典型地包括驱动子系统，该驱动子系统用于使机器人在船舶或船体结构附近操纵。一些驱动子系统包括磁性的轮或辊。见美国专利号5,628,271、3,088,429和2,104,062。专利号5,628,271的磁性轮被规定成提供超过2000磅的保持动力。驱动这些轮的电动机和驱动系提供充分的扭矩以克服强的磁性牵引力。例如，电动机被规定成提供400RPM的24伏直流电动机。

其它驱动子系统包括辊和通过吸力将机器人附着到船体的一些装置。见美国专利号4,809,383、6,102,145和6,053,267。

一些使用辊或轮和与船体间隔开的磁体。见美国专利号6,564,815、3,922,991和3,777,834。专利号4,697,537公开一种由电动机驱动的推进器，该推进器将机器人推在船体上。

也已经提出磁轨和具有磁瓦的轨。见美国专利号3,960,229、2,132,661、4,690,092和4,890,567，这些专利都公开电磁体，该电磁体可以被选择性地施加能量以控制磁体施加的拖拽力。通过这个引用并入这里的专利号5,285,601公开一种具有两个支撑面的鼓风式清洁装置，每一个支撑面包括连续施加牵引力的永久磁体。

发明内容

一些提出的船体清洁机器人通过绳索或电缆被提供动力，该绳索或电缆连接在机器人和船舶上的动力源之间。然而，可能有利的是，船体机器人更加自主地操作，在这种情况中，用于驱动子系统、清洁刷和类似物的动力源将典型地以电池或电池组的形式在机器人上。包括电磁体的驱动子系统不是有利的，这是因为电磁体可能需要太多动力来操作。当使用电池动力时，用于驱动子系统的高电压大功率电动机也是不利的。同时，如果使用永久磁体并且它们提供相当强的牵引力，则可能难以设计合适的驱动子系统。

2008年11月21日由其受让人提交的共同待决的美国专利申请号12/313,643提出一种具有电池组的机器人，该电池组通过涡轮/发电机子系统被充电，该涡轮/发电机子系统由当船舶航行时流过船体的水驱动。这样，船体机器人可以连续地清洁且/或检查船舶船体。在这种船体机器人中，希望永久磁体式驱动轨。但是，如上所述，由于驱动子系统是电池提供动力的，因此需要用于控制永久磁体提供的牵引力的机构。

一个实施例在一个方面的特征在于船体清洁和/或检查机器人，该机器人通过当船舶航行时经过船体的流体被提供动力。优选驱动模块可以包括多个永久磁体元件，该多个永久磁体元件由隧道式本体约束并且可以在分流状态和不分流状态之间切换。这样，磁体在它们沿隧道式本体达到它们的行程的端部时被分流并且保持被分流的直到它们再次接合船体以保留电池动力。在它们的不分流状态中，磁体提供充分的牵引力以将船体机器人保持在船舶的船体上。在其它实施例中，其驱动模块可以结合不同于船体清洁和/或检查机器人的系统使用。

船体机器人的例子包括机器人本体、用于使机器人在船体附近机动的至少一个驱动模块、机载动力源和由机载动力源提供动力的用于驱动模块的发动子系统。多个永久磁体元件与驱动模块相关联并且每一个永久磁体元件可以在当邻近船体时的不分流状态和当不邻近船体时的分流状态之间切换。

发动子系统可以包括由经过船体的流体提供动力的至少一个涡轮、用于对机载动力源充电的由涡轮驱动的发电机以及驱动驱动模块的由机载动力源提供动力的电动机。典型的机载动力源包括至少一个电池。

在一种形式中，每一个磁体元件包括以可旋转的方式布置在外壳中的沿直径极化的圆柱形磁体。优选外壳包括夹在铁磁材料之间的非磁性材料。每一个磁体元件还可包括连接到所述圆柱形磁体的开关，所述开关用于使所述圆柱形磁体在所述外壳中在所述分流状态和所述不分流状态之间旋转。