NO322126B1 - Artikulert styrbart element og en robotslange omfattende en hudstruktur og en brannslukkende dyse - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et artikulert element omfattende to motstående flater for forbindelse med andre elementer eller enheter, en robotslange omfattende minst to artikulerte elementer i henhold til oppfinnelsen, eh hodeenhet for robotslangen, en hudstruktur for robotslangen samt anvendelse av robotslangen for redningsoperasjoner eller brannslukningsformål.

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter minst to hydrauliske aktuatorer tilpasset til å drive leddene i det artikulerte element i minst to dimensjoner og minst én styringsventil for hver aktuator. Minst ett artikulert ledd tillater bøyning i minst to dimensjoner og leddet forbinder de to motstående endeflatene. Hver styringsventil er tilpasset for å bli forbundet med minst én logisk enhet. Elementet kan også omfatte en kanal for overføring av trykksatt fluid gjennom elementet samt et element for å tappe ut trykksatt fluid til de hydrauliske aktuatorene.

Under forskjellige oppgaver vedrørende for eksempel brannslukning og

lete- og redningsoperasjoner, er det en utfordring å kunne rekognosere og utføre

forskjellige oppgaver på grunn av farlige forhold eller begrenset plass. Under slike forhold, er det en fordel å kunne erstatte personell med roboter. Imidlertid har tra-disjonelle beltedrevede eller hjulførte roboter begrenset evne til å bevege seg forbi hindringer eksempelvis trinn eller møbler. De har også begrenset gripeevne til un-derlaget og vil ha problemer med å trekke for eksempel en vannslange for brannslukningsformål, med mindre roboten er stor og lite håndterlig å bruke.

Følgelig, vil det være en fordel å ha en robot som kan trekke eller bevege et langt legeme, eksempelvis en slange, som kan bevege seg i begrensede rom slik som kanaler eller sammenraste bygninger, som kan bevege seg forbi hindringer eksempelvis møbler og trinn, og som kan bli brukt for å passere nedsenkede eller oversvømmede områder, som kan tilveiebringe informasjon til en bruker samt utfø-re forskjellige oppgaver.

Av slike grunner, spesielt på grunn av evnen til å bevege seg i begrensede

rom, er forskjellige robotslanger blitt foreslått.

En mekanisk leketøyslange i stand til å simulere bevegelsene til en biologisk slange er vist i US 2 194 537.

Fra US 5 906 591 er det vist en slangeaktig endoskopirobot for innsetting i et hulrom i et legeme for å bli beveget i en forhåndsbestemt retning med en såkalt kålormaktig (inchworm-like) bevegelse. I dette patentet er det foreslått at den endoskopiske roboten kan bli brukt for diagnose og/eller operasjonsprosedyrer i kombinasjon med passende instrumenter eksempelvis mikrokameraer, lasere og tilsvarende.

Norsk patentsøknad 2002 2273 viser et system for å utnytte et sinusformet bevegelsesmønster. Systemet er primært beregnet som et fremdriftssystem for sjøgående farkoster, og kan omfatte hydrauliske aktuatorer.

US 5 662 587 viser en robot for å utføre endoskopiske prosedyrer i fleksible og avbøyde menneskelige eller animalske lumen. Et flertall segmenter er tilknyttet hverandre. Gripesegmenter gjør inngrep i lumenveggene. Videre, viser publikasjo-nen en fremgangsmåte der en sekvens for bevegelse av segmentene slik at det dannes en kålormaktig eller slangeaktig bevegelse. Aktuatorer i roboten kan være drevet av trykksatt gass, og det ledende segmentet kan omfatte TV-kameraer, ult-ralyd -t ran sd use re, biopsiarmer, leveringssystemer for legemidler eller andre sensorer, diagnosehjelpemidler og operasjonsverktøy.

US 5 386 741 viser en forbedring til et fleksibelt robotlem som kan fungere som en robotslange. Oppfinnelsen er spesielt forbundet med miniatyriseringsfor-mål, eksempelvis katetere eller posisjonerere for mikrokirugi, mikrosammenset-ning, mikromanipulering eller mikroundersøkelser. Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fleksibel slange som kan være selvdrevet gjennom tunneler, rør eller blodårer og som kan utføre rensing, avføling, skjæring og fjemingsoperasjo-ner i disse. Robotslangen omfatter et flertall artikuleringsenheter, forbundet i serie.

Fra SU 1.114.546 fremgår det en manipulatorarm omfattende flere bevegbare elementer som settes sammen til en lengere arm. Hvert element omfatter to endeflater for tilkobling til andre tilsvarende elementer, og tre hydrauliske aktuatorer for bevegelse av elementet.

I Doru Michalachi, Francis Munerato: "Snake-like mobile micrp-robot based on a 3 DOF parallel mechanism". Publisert første gang på Parallel Kinema-

tic Machines (PKM) Milano 30. november 1999 beskrives det en slangerobot omfattende flere bevegbare elementer som er koblet sammen og hvor hvert element er utstyrt med en lokal styringsenhet som er tilkoblet aktuatorer og sensorer.

Fra US 5.069.524 er det kjent en kobling for en robotarm hvor det i endeflatene mellom to elementer er anordnet koblinger for føring av elektriske og optiske signaler samt hydraulikk.

Fra "Snakebots To The Rescue", www. Nasaexplores.com, publisert den 14. februar 2002 er det kjent å utstyre en slangerobot med en ytre hud eller skinn.

Fra Jan Spumy, Michael Valåsek: "Snake-like Robot", publisert på 3rd. in-ternational Congress on Mechatronics, Prague, 7-9. juli 2004 og "Articulated Multi-Wheeled Mobile Robot Genbu". Hirose & Yeoneda Lab, Dept of Mechanical and Aerospace Engineering, Tokyo Institute of Technology, 2003 er det ansett kjent å benytte roboter til brannslukning.

Imidlertid viser ingen av de viste publikasjonene et styrbart element og en robotslange tilpasset for leting og redningsoperasjoner eller brannslukningsformål som definert i det foreliggende kravsettet.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et styrbart artikulert element omfattende to motstående endeflater for forbindelse med andre elementer eller enheter og minst to hydrauliske aktuatorer tilpasset for å artikulere det artikulerte elementet i minst to dimensjoner. Elementet har minst én styringsventil for hver aktuator, tilpasset for å bli forbundet med en logisk enhet, minst én fleksibel kanal for trykksatt fluid gjennom elementet, minst én hydraulisk kanal mellom den minst ene fleksible kanalen, styringsventilene og aktuatorene, og minst én konnektor for overføring av trykksatt fluid gjennom minst en av endeflatene. En akse for artikulering av leddet er hovedsakelig i senter av den minst ene fleksible kanalen for å redusere spenning/tøyning på kanalen under bøyning av leddet.

Videre beskrives en robotslange som omfatter minst to av de ovenfor defi-nerte artikulerte elementer og en anvendelse av robotslangen for redningsoperasjoner eller brannslukning.

Det er beskrevet et styrbart artikulert element omfattende to motstående endeflater for forbindelse med andre elementer eller enheter, minst to hydrauliske aktuatorer tilpasset for å drive det artikulerte elementet i minst to dimensjoner, minst én styringsventil for hver aktuator, og hvori hver styringsventil er tilpasset for å bli forbundet med en logisk enhet.

Den logiske enheten kan være integrert i elementet.

Den logiske enheten kan være en mikroprosessor som kommuniserer med andre elementer eller mikroprosessorer i andre artikulerte elementer. Kommunika-sjonen kan være via optiske fibere, elektriske kabler, via radiokontakt eller på hvilke som helst annen måte. Den logiske enheten er forbundet med styringsventiler, og er fortrinnsvis plassert i det artikulerte elementet. Imidlertid, kan enheten være plassert andre steder, og forbundet med styringsventiler på en annen måte, godt kjent innenfor fagområdet.

Det artikulerte elementet kan omfatte sensorer forbundet med den logiske enheten, for eksempel for å avføle parametere som indikerer vinkelen mellom de to endeflatene.

Videre, kan sensorer måle kraften påført av elementet, trykket i de hydrauliske kretsene, akselerometere etc.

Endeflatene kan omfatte konnektorer for overføring av energi eller signaler. Konnektorene kan være av en hvilken som helst type godt kjent innenfor fagområdet.

Elementet kan omfatte en fleksibel kanal for trykksatt fluid som går der-igjennom, og hydrauliske kanaler mellom den fleksible kanalen, styringsventilene og aktuatorene. Endeflatene kan omfatte konnektorer for overføring av det trykksatte fluidet.

Konnektorene for overføring av trykksatt fluid kan omfatte tetninger som pakninger, o-ringer etc. Fluidtette forbindelser er godt kjent fra mange tekniske fagområder.

En av endeflatene kan være forbundet med en dyse for utstøting av fluider. Det trykksatte fluidet kan være vann som skal støtes ut gjennom en dyse ved enden av elementet for brannslukningsformål eller for å skjære gjennom eller fjerne hindringer.

Alternativt, kan fluidet bringes videre for drift av andre elementer og returne-res tilbake til en kilde, eller dumpes til omgivelsene. Vannet kan med andre ord bli brukt både som et hydraulisk fluid, og for å slukke en brann.

Elementet kan omfatte minst tre dreibart forbundene deler som danner to

overganger, der hver overgang tillater artikulering i en dimensjon.

Elementet kan omfatte minst to dreibare forbindelsesdeler som danner to

overganger som tillater artikulering i to dimensjoner.

Videre vedrører oppfinnelsen en robotslange som omfatter minst to artikulerte elementer i henhold til oppfinnelsen. Endeflatene av hvert element kan være forbundet, flate mot flate, permanent eller løsbart på en hvilken som helst måte, godt kjent innenfor fagområdet. I tilfelle der flere artikulerte elementer i henhold til oppfinnelsen er permanent satt sammen, kan hvert element være forbundet par-vis, uten forbundene endeflater.

I tilfellet der elementene er løsbare fra hverandre, må elementene være forbundet med en skruekopling, en bajonettfatning, separate skruer, en tapp og muf-fekopling, en låsesplint, eller på andre måter godt kjent innenfor fagområdet. Forbindelsene i de innbyrdes sammensatte overflatene kan være radielle, eller kan omfatte fjærbelastede kontakter etc.

Elementene kan være permanent fastgjort til hverandre i grupper av for eksempel ti, med flater for løsbar forbindelse med andre grupper, elementer eller andre verktøy, eksempelvis dyser for brannslukning, kameraer, sensorer, ventiler for dispensering av fluider, og andre passende verktøy for foreksempel leting og redningsoperasjoner i sammenraste bygninger etc.

Robotslangen kan omfatte en fleksibel ytre hud, og lavtrykks hydraulikk-eksosfluid fra styringsventilene kan føres til innsiden av huden. Huden kan være permeabel for lavtrykks hydraulikk-eksosfluid for å tillate åt fluidet lekker ut av huden for at eksosfluidet skal kunne fordampe og kjøle huden, eller bare bli dumpet til omgivelsene.

Huden kan alternativt være impermeabel for dette hydraulikk-eksosfluidet med lavt trykk, og endeflatene kan omfatte konnektorer for det hydrauliske eksosfluidet med lavt trykk.

Lavtrykks hydraulikk-eksosfluid kan alternativt føres i en separat fleksibel

kanal, og endeflatene kan omfatte konnektorer for lavtrykks hydraulikk-eksosfluid.

Videre, vedrører oppfinnelsen en hudstruktur med et flertall skjelleiementer og en grunnstruktur, hvori hvert skjellelement omfatter en fri ende og en ende som er dreibart eller fleksibelt forbundet med grunnstrukturen slik at skjellelementene kan innta en posisjon hovedsakelig parallelt med grunnstrukturen, og posisjoner som strekker seg i skrå vinkler i forhold til grunnstrukturen.

Hvert skjellelement kan omfatte en hydraulisk aktuator for styrt utføring av

skjellelementet til en vinkel i forhold til grunnstrukturen.

Den hydrauliske aktuatoren for hvert skjellelement kan omfatte en fleksibel,

oppblåsbar belg.

Skjellelementene kan alternativt spile ut som et resultat av bøying av grunnstrukturen.

Videre, vedrører oppfinnelsen en hodeenhet for forbindelse med et artikulert element, omfattende minst én dyse for å støte ut fluider for brannslukningsformål, en hovedventil for styring av utløpet av fluidene og en elektronisk enhet forbundet med sensorer.

Én av endeflatene av det artikulerte elementet kan være forbundet med en hodeenhet.

Hodeehheten kan omfatte et hus for minst én tilbaketrekkbar slukningsdyse, en hovedventil for slukkefluid, et elektronisk senter med flere sensorer for parametere slik som varme, gass, lyd og posisjon. En fremførbar sensor for stéreografisk billedhåndtering eksempelvis visuelt, IR, og radar kan også være tilveiebrakt. Hu-set kan omfatte et hulromssystem for sirkulering av kjølevann. Dysen eller dysene må i tilfeller der fluidet som skal støtes ut bli brukt som hydraulikk fluid, skape tilstrekkelig mottrykk for å drive de artikulerte elementene. En betydelig del av et tverrsnitt av et element kan bli brukt for å transportere fluider for fremdrift og brannslukningsformål.

En strupning for fluidet kan plasseres ved enden av slangen for å skape tilstrekkelig mottrykk for de hydrauliske aktuatorene. Strupningen kan være justerbar slik at mottrykket kan styres for, for eksempel å være i stand til å øke kraften på-ført av aktuatorene om nødvendig.

Robotslangen i henhold til oppfinnelsen kan bli brukt for andre formål enn brannslukning, eksempelvis leting i sammenraste bygninger, huler, gruver etc. I dette tilfellet, kan slangen omfatte en returledning for hydraulikk fluid og kameraer og passende sensorer. Om slangen blir brukt i leting og redningsoperasjoner, kan den føre oksygen eller drikke til fangede personer. Den kan også omfatte midler for kommunikasjon.

Det er også forventet at slangen i henhold til oppfinnelsen er passende for militære formål.

I én utførelsesform, kan elementet omfatte tre deler forbundet i et skrått ro-terende forhold og to aktuatorer for å rotere de tre delene for å skape vinkler mellom de tre elementene, justerbart i to frihetsgrader.

Et element eller en gruppe elementer kan dekkes av et beskyttende hylster eller en hud.

Kort beskrivelse av de vedlagte figurene:

Fig. 1 a viser en slange for brannslukning med et element i henhold til oppfinnelsen;

Fig. 1 b viser en detalj av den fluidutstøtende dysen vist på robotslangen på

fig. 1a;

Fig. 2 er et tverrsnitt av et artikulert element i henhold til éh utførelsesform

av oppfinnelsen; Fig. 3 er et tverrsnitt av det artikulerte elementet i henhold til utførelsen av oppfinnelsen vist på fig. 2, normalt på tverrsnittet vist på fig. 2; Fig. 4 viser en alternativ utførelsesform av et artikulert element, som viser et endoskeletalt hult kardangledd;

Fig. 5 viser enda en utførelsesform av oppfinnelsen med et eksoskelétalt

hult kardangledd; Fig. 6 viser enda en utførelsesform av oppfinnelsen med et asymmetrisk eksoskeleton;

Fig. 7 viser et tverrsnitt av et artikulert element i henhold til en utførelses-

form av oppfinnelsen;

Fig. 8 viser enda et tverrsnitt av et artikulert element i henhold til oppfinnelsen; Fig. 9 viser et tverrsnitt av enda en utførelsesform av et artikulert element i henhold til oppfinnelsen; Fig. 10 viser et tverrsnitt normalt på tverrsnittet vist på fig. 9; Fig. 11 viser et tverrsnitt av enda en utførelsesform av et artikulert element i henhold til oppfinnelsen; Fig. 12 viser en prinsippskisse av et artikulert element i henhold til oppfinnelsen; Fig. 13 viser en hud for en robotslange i henhold til oppfinnelsen; Fig. 14 viser en detalj av huden vist på fig. 13, i tverrsnitt; Fig. 15 -18 viser enda en utførelsesform méd en koplet bevegélsesløsning med en fordelt bevegelse; Fig. 19 viser en annen utførelsesform av et element i henhold til oppfinnelsen; og Fig. 20 viser en dreieaktuator som kan bli brukt i forbindelse med utførel-sesformen vjst på fig. 19.

Detaljert beskrivelse av de forskjellige utførelsesformene av oppfinnelsen:

Fig. 1a viser en robotslange med artikulerte elementer i henhold til oppfinnelsen. De forskjellige elementene er indikert med linjer, og enden av robotslangen er vist med et slangehode. Fig. 1 b viser slangen vist på fig. 1a i detalj. Slangehodet kan omfatte et hus for en tilbaketrekkbar slukningsdyse 40, en hovedventil 41, hydrauliske manipula-torer for dysevirkningen, et elektronisk senter med flere sensorer 43 for for eksempel varme, gass, lyd og posisjon og en utstrekkbar arm 42 for, for eksempel et kamera. Hodet kan omfatte en fast eller variabel strupning for fluid som skal støtes ut gjennom dysen for å skape et tilstrekkelig trykk i slangen for å være i stand til å bruke det samme fluidet som hydraulikk-fluid i aktuatorene. Fig. 2 viser et artikulert element i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen, med to motstående flater 1, 2 for forbindelse med andre tilsvarende elementer, eller andre verktøy som kan tjene på å ha styrbar justerbar vinkel. Elementene omfatter ytterligere et kardangledd med dreibare forbindelser 3, 4. Kardangleddet kan være et vanlig universal ledd med lagre og en kardangledd-senterenhet 5 vanlig for kardang eller universal-ledd. Hydraulikk-aktuatorer 6, er vist som ekspan-derbare hydrauliske belger som kan bli ekspandert eller trukket sammen av hydraulikk-trykk. Styringsventiler 9 for hver aktuator er vist nær endeflaten 2 av elementet. En detalj av styringsventilen 9 er vist med en stiplet linje til en mikrokont-roller for integrert ventilstyring, hvilken kan motta signaler fra sensorer for avføling av for eksempel trykk og posisjon. En signal-transduser kan også være inkludert. Fig. 3 er et tverrsnitt normalt på tverrsnittet av elementet vist på fig. 2, der hydraulikk-aktuatorer 6, 7, 8 og omdreiningspunktene 3,4 for kardangleddet er tydelig vist. En innvendig kanal 10 i elementet er også vist. Den innvendige kanalen 10 kan bli brukt for å føre trykksatt hydraulikk-fluid, for eksempel vann for brannslukningsformål, og kan også omfatte andre kabler og utstyr ved behov. Fig. 4 viser et artikulert element i henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen, og der et endoskeletalt hult kardangledd der trykktilførselen og andre langsgående strukturer kan føres innvendig i forbindelsen, mens aktuatorer og elektronikk er plassert rundt leddet, fremgår. Leddet omfatter to endeflater 1,2, kardangledd-omdreiningspunkter 3, 4 og en kardangsenterenhet 5, Fig. 5 viser et eksoskeletalt hult kardangledd der det kardangaktige leddet er laget større slik at mesteparten av, eller alle andre konstruksjoner kan plasseres inne i det hule leddets senter. I denne utførelsen tilveiebringer leddets deler en viss mekanisk beskyttelse for komponentene. Tilsvarende til fig. 4, viser fig. 5 elementendeflater 1, 2, kardangledd-dreiepunktet 3, 4 og en kardangledd-senterenhet 5. Fig. 6 viser enda en utførelsesform av et artikulert element i henhold til oppfinnelsen der et asymmetrisk eksoskjelett (hudskjelett) er vist. Denne utførelses-formen kan være fordelaktig for å tillate en større vinkelmessig bevegelse mens den fortsatt tilveiebringer et forholdsvis fullstendig ytre skall. Det asymmetriske eksoskjelettet er tilpasset for å ha et asymmetrisk element tverrsnitt, og omfatter elementendeflater 1, 2 og dreiepunkter 3, 4. Til høyre på fig. 6, er rotasjonsaksen vist med stiplede linjer. Fig. 7 viser et tverrsnitt av en utførelsesform av oppfinnelsen, der hydraulikk-aktuatorer 6, 7, 8 er likt fordelt rundt den innvendige høytrykkskanalen 10. Fig.8 viser en alternativ utførelsesform av fig. 7, der hydrauliske aktuatorer 6, 7 er plassert asymmetrisk i elementet. Skyggélagte områder indikerer hvor styringsventiler 11,12 og elektronikk kan plasseres. En innvendig høytrykkskanal 10 er også vist på tegningen. I denne utførelsesformen, kan den innvendige høy-trykkskanalen eller spinalkanalen 10 være plassert i den nedre delen av tverrsnittet. Hvert element blir aktuert av to, toveis aktuatorer plassert over spinalkanalen. Toveis-aktuatorene kan "skyve eller trekke" for å muliggjøre full artikulering av elementet. Den artikulerte ledd-mekanismen (ikke vist) kan fortrinnsvis være plassert slik at leddbevegelsens akse er i senter av den skyggélagte spinalkanalen 10, et-tersom denne utførelsesformen vil redusere spenning/tøyning av kanalen under bøyning av leddet. Fig. 9 viser et tverrsnitt av en utførelsesform av et artikulert element i henhold til oppfinnelsen i tverrsnitt, med styringsventiler og elektronikk 11,12, hydrauliske kanaler 13, ledninger og hydraulikk-tilførsel eller spinalkanal 10, og hydrauliske aktuatorer 6, 7 8. Fig. 10 viser en alternativ utførelsesform der de hydrauliske aktuatorene 6, 7 er vist som belger istedenfor dobbeltvirkende stempler, og der en mulig plasse-ring av styringsventilene 11,12 er foreslått. Fig. 11 er et tverrsnitt normalt på tverrsnittet vist på fig. 9, der den hydrauliske aktuator 6 og styrihgsventilen samt elektronikken 11 er tydelig vist. Fig. 12 viser hydrauliske aktuatorer vist som stempler, og styringsventilene og elektronikken i tillegg til de hydrauliske kanalene. Fig. 13 og 14 viseren hudkonstruksjon for en robotslange med en grunnstruktur 31 og skjellelementer 30. Grunnstrukturen 31 kan være en robotslanges eksoskjellett-struktur eller et separat element. Skjellelementene 30 kan være for-met som fiskeskjell eller som plater. Skjellelementene 30 kan være plassert overlappende på grunnstrukturen, og minne om huden til en biologisk fisk eller slange, alternativt kan skjellelementene 30 tilstøte hverandre eller være plassert i en viss avstand.

Selv om alle skjellelementene 30 på fig. 13 og 14 er vist med identisk fasong, kan noen eller alle skjellelementene 30 ha forskjellige fasonger og være fremstilt av forskjellige materialer, tilpasset for sin posisjon og beregnet funksjon på robotslangen. Følgelig, kan skjellelementer 30 som er beregnet for å være i kontakt med overflaten som robotslangen, som hudstrukturen er fastgjort til, beve-ges på, ha en fasong og være laget av et materiale som gir en ønsket friksjon og ønskede mekaniske fasthetsegenskaper. Skjellelementenes 30 geometri og mate- . riale må tilpasses atmosfæren og strålingen som omgir robotslangen og bør følge-lig være optimalisert for denne eksponeringen.

Som vist på fig. 14, kan skjellelementene 30 være dreibart forbundet med grunnstrukturen 31.1 en alternativ utførelsesform, kan skjellelementene 30 være forbundet med grunnstrukturen 31 via en fleksibel del som tillater at skjellelementene 30 inntar en posisjon hovedsakelig parallelt med grunnstrukturen, og utstrakte posisjoner i en skrå vinkel i forhold til grunnstrukturen, r enda en utførelsesform kan skjellelementene 30 være fast forbundet med en grunnstruktur 31 mens skjellelementene 30, grunnstrukturen 31, eller begge, kan være laget av et fleksibelt materiale som tillater at skjellelementene 30 inntar en posisjon hovedsakelig parallelt med grunnstrukturen, og utstrakte posisjoner i en skrå vinkel i forhold til grunnstrukturen.

Et formål med bevegelsen av skjellelementene 30 med hensyn til grunnstrukturen 31, er å tillate at skjellelementene 30 overlapper hverandre i en varie-rende utstrekning i forhold til den lokale avbøyningen av hudstrukturen slik at av-standen mellom sideliggende skjellelementer 30 reduseres der hudstrukturen inntar en konkav fasong og økes der hudstrukturen inntar en konveks fasong, som vist på fig. 14. En spesiell utførelsesform omfatter skjellelementer 30 som er indi-viduelt konvekse utover og som er overlappende i den grad at de fortsatt overlapper selv om hudstrukturen inntar en ekstrem lokal konveksitet.

Et annet formål med bevegelsen av skjellelementene 30 med hensyn til grunnstrukturen 31 er å tillate at den totale friksjonen mellom hudstrukturen og en hvilken som helst overflate tilstøtende hudstrukturen kan styres ved aktivt eller passivt å forandre helningen av skjellelementene 30 med hensyn til grunnstrukturen 31. For dette formålet kan en aktuator 32 plasseres ved foten av hvert skjellelement 30. Aktuatoren kan være en oppblåsbar belg eller en fleksibel røraktig struktur, som når den blåses opp, trekker skjellelementet 30 utover til en utstrakt stilling for å øke friksjonen mellom skjellelementet og følgelig hudstrukturen, og en tilstøtende overflate til det spesielle skjellelementet 30. Sensorer som måler trykket i aktuatoren 32 kan bli brukt for å overvåke og styre kontaktpunkter og mekanisk trykk på hudstrukturen. Skjellaktuatorene kan styres av separate styringsventiler (ikke vist) og kan være drevet av trykk tappet fra hovedkilden av hydraulikk-trykk, for eksempel den innvendige høytrykkskanalen 10.

Fig. 15 -18 viser enda andre utførelsesformer av oppfinnelsen. Figurene viser en koplet forbindelsesløsning der den vinkelmessige forbindelsesbevegelsen fordeles tvers over to fysiske forbindelser eller ledd. Et potensielt problem tilknyttet de fleste eller alle kardangaktige strukturer er tendensen mekanismen har til å kol-lidere med seg selv under ekstreme vinkelmessige utslag. Dette fenomenet be-grenser det maksimale utslaget for hver forbindelse. Fig. 15,16,17 og 18 viser en utførelsesform der en frihetsgrad er fordelt tvers over to fysiske forbindelser, der de to leddvinklene alltid er like på grunn av to buer med tenner eller halvhjul 15 vist på fig. 17,18, hvilke tenner (tenner er ikke vist) går i inngrep i midten av figu-ren. På fig. 16 og 18 er det vist et eksempel på en mekanisme i en bøyd konfigu-rasjon. Denne utførelsesformen reduserer kollisjonsproblemet med en faktor på to.

Det skal bemerkes at koplingen av leddenes bevegelse kan implementeres uten tannpåførte konstruksjoner, for eksempel ved hjelp av toveis hydrauliske aktuatorer forbundet rygg mot rygg i et lukket system. I dette tilfellet kan man til og med forbinde bevegelse av ikke-tilstøtende ledd ved å forbinde de motsvarende aktuatorene med fleksible hydrauliske slanger. Den hydrauliske bevegelseskoplingen tillater fordeling av bevegelse i to retninger normalt på hverandre. En spesiell utfø-relsesform kan omfatte et artikulert element som korresponderer med en kaskade av N- artikulerte elementer av typen vist på fig. 2 - 6 og fig. 19, der N-artikulerte elementer er vist til som artikulerte underelementer. Hvis dreiepunkter 3 og 4 av det n'te artikulerte underelementet er vist til som henholdsvis dreiepunktet 3n og 4n. der n=1,2 N, kan utførelsesformen omfatte innbyrdes kopling av bevegelsene om alle dreiepunktene 3i, 32,3N og også innbyrdes kopling av bevegelsen om alle dreiepunktene 4i, 42, 4N. Det resulterende artikulerte elementet vil utvise to rotasjonsmessige frihetsgrader, der hvert er fordelt over N avgrensede ledd.

Fig. 19 viser en alternativ utførelsesform der et element omfatter mjnst tre deler 22, 25, 26 dreibart forbundet i skrå vinkler 23, 24 og aktuert av minst to dreieaktuatorer. Ved dreining av delene, vil elementet bøye seg med en vinkel som tilsvarer den skråstilte vinkelen og den relative posisjonen av delene. Det skal bemerkes at de skrå rotasjonsplanene kan ha, eller kan ikke ha, den samme vinkelen med hensyn til elementets langsgående akse. Videre skal det bemerkes at hvert artikulerte element kan omfatte en kaskade med flere underelementer tilsvarende fig. 19. Det skal også bemerkes at to eller flere av de skråstilte leddene kan

utvise koplet forbindelse i henhold til fig. 15 -18 for å fordele bevegelsene og redusere vinkelutslaget av hvert individuelle skråstilte ledd.

Fig. 20 viser en utførelsesform av en hydraulisk dreieaktuator med et stem-pel 21 i en kurvet sylinder 20, egnet for utførelsen vist på fig. 19. Det skal bemerkes at dreiebevegelsen kan implementeres av en hvilken som helst passende aktuator kjent innenfor fagområdet.

Claims (13)

1. Styrbart artikulert element omfattende: to motstående endeflater (1, 2) for forbindelse med andre elementer eller enheter; minst to hydrauliske aktuatorer (6, 7) tilpasset for å artikulere det artikulerte elementet i minst to dimensjoner;karakterisert ved minst én styringsventil (11,12) for hver aktuator (6, 7), hvori hver styringsventil (11,12) er tilpasset for å bli forbundet med en logisk enhet; minst én fleksibel kanal (10) for trykksatt fluid gjennom elementet; minst én hydraulisk kanal (13) mellom den minst ene fleksible kanalen (10), styringsventilene (11,12) og aktuatorene (6, 7); minst én konnektor for overføring av trykksatt fluid gjennom minst en av endeflatene (1,2); og hvori en akse for artikulering av leddet, er hovedsakelig i senter av den minst ene fleksible kanalen (10) for å redusere spenning/tøyning på kanalen (10) under bøy-ning av leddet.

2. Artikulert element i henhold til krav 1, hvori den logiske enheten er integrert i elementet.

3. Artikulert element i henhold til krav 1, hvori det omfatter sensorer forbundet med den logiske enheten, som avføler parametere som indikerer det vinkelmessige forholdet mellom endeflatene (1,2).

4. Artikulert element i henhold til krav 1, hvori endeflatene (1, 2) omfatter konnektorer for overføring av energi eller signaler.

5. Artikulert element i henhold til krav 1, ytterligere omfattende minst én dyse for utstøting av fluider på en av endeflatene (1, 2), idet dysen danner en strupning for fluidet ved enden av elementet for å skape tilstrekkelige mottrykk for de hydrauliske aktuatorene.

6. Artikulert element i henhold til et av de foregående krav, hvori elementet ytterligere omfatter; minst tre dreibart innbyrdes forbundede deler (22, 25, 26) som danner to overganger, der hver overgang tillater artikulering i en dimensjon.

7. Artikulert element i henhold til et av de foregående krav 1-6, hvori elementet ytterligere omfatter; minst to dreibart innbyrdes forbundede deler som danner en overgang som tillater artikulering i to dimensjoner.

8. Robotslange som omfatter minst to artikulerte elementer i henhold til et av de foregående krav.

9. Robotslange i henhold til krav 8 omfattende en fleksibel utvendig hud, og hvori det lavtrykks hydraulikk-eksosfluidet fra styringsventilene føres til innsiden av huden.

10. Robotslange i henhold til krav 9, hvori huden er permeabel for lavtrykks-hydraulikk-eksosfluid for å tillate at fluidet lekker ut av huden.

11. Robotslange i henhold til krav 9, hvori huden er impermeabel for lavtrykks hydraulikk-eksosfluid og er tilpasset for å føre lavtrykks hydraulikk-eksosfluid gjennom forbindelsene for lavtrykks hydraulikk-eksosfluid på endeflatene (1, 2).

12. Robotslange i henhold til krav 9, hvori lavtrykks hydraulikk-eksosfluid føres i en separat fleksibel kanal, og hvori endeflatene (1, 2) omfatter forbindelser for lavtrykks hydraulikk-eksosfluid.

13. Anvendelse av robotslangen i henhold til krav 8 for redningsoperasjoner eller brannslukning.