用于自力推进的矿产掘进机的光功率的制作方法

用于自力推进的矿产掘进机的光功率的制作方法
【专利摘要】本文所公开的示例性方法、系统和部件提供了光信号从外部源到钻孔采矿掘进机的传播，所述钻孔采矿掘进机包括被配置来为钻孔采矿掘进机及其相关的矿产勘探工具提供推进功率的光/电转换器。一些实施方式包括从远程源位置连接到与钻孔采矿掘进机相结合的机载卷轴的一或多个脐带。脐带在钻孔采矿掘进机沿着土环境中的路径移动的过程中从机载卷轴向外或向内缠绕。
【专利说明】用于自力推进的矿产掘进机的光功率
相关申请交叉参考
[0001]本申请涉及并要求下列申请(“相关申请”)的最早的可用有效申请日的权益(例如，就相关申请的任何和全部的母案、母案的母案、母案的母案的母案等申请而言，要求非临时专利申请的最早的可用 优先权日:或者在35USC§ 119(e)下要求临时专利申请的权益)。相关申请的所有主题以及相关申请的任何和全部母案、母案的母案、母案的母案的母案等申请的所有主题在使得这样的主题与本发明的主题并非不一致的程度上通过参考并入本发明。
[0002]相关申请
[0003]出于USPTO 的法外要求,本申请构成了由 Roderick A.Hyde、Muriel Y Ishikawa、Jordin T.Kare、Nathan P.Myhrvold、Clarence T.Tegreene、Charles Whitmer、LowellL.Wood, Jr.,Victoria YH.Wood作为发明人于2011年9月30日提交的、名称为“UMBILICALTECHNIQUE FOR ROBOTIC MINERAL MOLE (用于机器人矿产掘进机的脐带技术)”的美国专利申请N0.13/200, 802的部分继续申请，该申请目前是共同待决的申请，或者是目前共同待决的申请享有其申请日的权益的申请。
[0004]美国专利局(USPTO)已发布公告，大意是USPTO的计算机程序要求专利 申请人:引用序号并指明申请是母案申请的继续申请、部分继续申请、或者分案申请。StephenG.Kunin, Benefit of Prior-Filed Application, USPTO 官方公报，2003 年 3 月 18 日。本 申请人:实体(下文称“ 申请人:”)已在上面提供了对依照法规援引的申请(要求其优先权)的具体参考。 申请人:知道，就要求US专利申请的优先权而言，法规在其具体参考语言上是明确的且不要求序号或任何表征，比如“继续申请”或“部分继续申请”。尽管有以上规定， 申请人:知道USPTO的计算机程序有一定的数据输入要求，因此， 申请人:已指明本申请和其上述母案申请之间的关系，但就本申`请是否包含其母案申请的主题之外的任何新主题而论，明确指出这样的指明不应以任何方式解释为任何类型的评论和/或承认。
【背景技术】
[0005]本申请涉及矿产勘探活动，包括监测和控制设备及相关的方法、系统、部件、装置、计算机化的元件、数据处理模块、计算机可读介质、以及通信技术。

【发明内容】

[0006]在一方面，在地下或至少部分难接近的土环境中探矿的示例性方法可包括提供适于在作业场所沿着土环境中的定向路径探矿的钻孔单元；将传输线能操作地连接到所述钻孔单元的自力推进驱动机构，其中所述传输线适于光信号从外部源到所述自力推进驱动机构的传播；以及启动与所述钻孔单元相结合的转换器模块以将所传播的所述光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的推进动力。
[0007]在一或多个各种方面，相关系统和装置包括但不限于用于实现本文所引用的方法方面的电路和/或程序；所述电路和/或程序实质上可以是配置来实现本文所引用的方法方面的硬件、软件、和/或固件的任意组合，具体取决于系统设计者的设计选择。
[0008]在另一方面，示例性的系统包括但不限于与土环境中的矿产勘探活动有关的计算机化部件，该系统具有执行本文所公开的各种步骤特征的能力。各种系统和装置方面的实施例被记载在形成本公开的组成部分的权利要求、附图和文本中。
[0009]一些系统实施方式可提供在地下或至少部分难接近的土环境中使用的装置，其中所述装置包括钻孔单元，该钻孔单元包括用于在作业场所沿着土环境中的定向路径执行勘探活动的自力推进驱动机构；能操作地连接到所述自力推进驱动机构的传输线，其中所述传输线适用于光信号从外部源到所述自力推进驱动机构的传播；以及并入所述钻孔单元的转换器模块，用于将所传播的所述光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的推进动力。
[0010]在另一方面，计算机程序产品可提供具有用于执行方法的编码指令的计算机可读介质，所述方法包括:识别适于沿着在地下或至少部分难接近的定向路径探矿的钻孔单元、使传输线能够将光信号从外部源传播到所述钻孔单元的自力推进驱动机构、以及将所传播的所述光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的推进动力。
[0011]除上述内容之外，在诸如本公开的文本(例如，权利要求和/或【具体实施方式】)和/或附图等教导中陈述和记载了各种其它方法和/或系统和/或程序产品方面。
[0012]上述的
【发明内容】
只是说明性的，并非意在进行任何方式的限制。除了上述说明的方面、实施方式和特征，通过参考附图和接下来的详细描述，其它方面、实施方式和特征会变得显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1-2是图示至机器人采矿单元的光学信号传输的示例性实施方式特征的示意性框图。
[0014]图3描绘了机器人采矿单元的矿产勘探活动的数据表的实施例。
[0015]图4示出了机器人采矿掘进机系统的进一步的实施方式方面。
[0016]图5是与适于矿产勘探的钻孔单元的功率输送相关的示例性步骤方面的高级流程图。
[0017]图6-11是示出与钻孔采矿活动的远程操作相关的进一步的步骤实施方式方面的更详细的流程图。
[0018]图12是示例性计算机可读介质实施方式特征的图解流程图。
[0019]图13-14是包括至钻孔采矿部件的脐带联接的实施方式特征的示意性系统图。
[0020]图15是与至钻孔采矿部件的脐带连接的管理和控制相关的示例性步骤方面的高级流程图。
[0021]图16-22是示出与脐带采矿技术相关的额外示例性步骤方面的详细流程图。【具体实施方式】
[0022]在接下来的详细描述中，参考形成本文的一部分的附图。在附图中，类同的附图标记通常标识类同的部件，除非上下文另有说明。详细描述、附图和权利要求中所记载的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不背离本文所述的主题的精神和范围的情况下可利用其它实施方式、且可作出其它改变。[0023]本领域技术人员会意识到，本【技术领域】的状况已发展到在系统方面的硬件、软件和/或固件实现之间没多少区别的程度；硬件、软件和/或固件的使用通常(但不总是，因为在某些背景下，硬件和软件之间的选择可变得意义重大)是代表成本与效率权衡的设计选择。本领域技术人员会知道，可通过各种载具(vehicle)实现本文所述的步骤和/或系统和/或其它技术(例如，硬件、软件和/或固件)，且优选的载具会随着部署步骤和/或系统和/或技术的背景而变化。例如，如果实施者确定速度和精确度是最重要的，则实施者可主要选择硬件和/或固件载具；作为选择，如果灵活性是最重要的，则实施者可主要选择软件实现；或者，也作为选择，实施者可选择硬件、软件和/或固件的一些组合。因此，可通过若干可行的载具实现本文所述的步骤和/或设备和/或其它技术，其中，没有一个载具天生优于另一个，因为要使用哪个载具是取决于部署载具的背景以及实施者特别关注的事项(例如，速度、灵活性、或者可预期性)的选择，其中任意一者均可变化。本领域技术人员会意识到，实施方式的光学方面会通常采用光学导向的硬件、软件和/或固件。
[0024]在本文所述的一些实施方式中，逻辑块和类似实现可包括软件或其它控制结构。举例来说，电子电路可具有构造并布置来执行本文所述的各种功能的一或多个电流路径。在一些实施方式中，一或更多介质可被配置来在这样的介质持有或传送可操作来如本文所述执行的设备可检测指令时促进设备可检测的实现。在一些变化例中，例如，实施方式可包括比如通过执行与本文所述的一或多个操作有关的一或多个指令的接收或传送而对现有软件或固件或者门阵列或可编程硬件进行的更新或修改。替代地或另外地，在一些变化例中，实施方式可包括专用的硬件、软件、固件部件、和/或执行或以其它方式调用专用部件的通用部件。在不同的时代，通过本文所述的有形传输介质的一或多个实例、可选地通过包传输或者通过分布式介质传输可传送规格或其它实现。
[0025]替代地或另外地，实施方式可包括执行专用指令序列或调用电路，用于启动、触发、协调、请求、或者引起本文所述的几乎任意功能性操作的一或多个事件。在一些变化例中，本文的操作性或其它逻辑性描述可表现为源代码并被编译为可执行指令序列或作为可执行指令序列被调用。在一些情况下，举例来说，可通过源代码(如C++)或其它代码序列整体或部分地提供实施方式。
[0026]在其它实施方式中，使用市场有售的和/或本领域的技术的源代码或其它代码实现(implementation)可被编译/执行/翻译/转换成高级描述语言(例如，C或C++编程语言的初始实现描述技术且之后将编程语言实现转变成可逻辑综合的语言实现、硬件描述的语言实现、硬件设计的仿真实现、和/或其它这样的类似表达模式)。举例来说，逻辑表达(例如，计算机编程语言实现)的一些或全部可表现为Verilog型硬件描述(例如，通过硬件描述语言(HDL)和/或甚高速集成电路硬件描述语言(VHDL))或其它电路模型，其之后可用于创建具有硬件(例如，专用集成电路)的物理实现。本领域技术人员根据这些教导会知道如何获得、配置和优化合适的传输元件或计算元件、材料供给、致动器或其它结构。
[0027]本领域技术人员会意识到，实现设备和/或步骤和/或系统并在之后利用工程实践和/或其它实践来将这样实现的设备和/或步骤和/或系统集成到更复杂的设备和/或步骤和/或系统中在本【技术领域】中是公知的。也就是说，本文所述的设备和/或步骤和/或系统中的至少一部分可通过合理数量的试验被集成到其它设备和/或步骤和/或系统中。本领域技术人员会意识到，这样的其它设备和/或步骤和/或系统的实施例可包括(视背景和应用的具体情况而定)下述设备和/或步骤和/或系统中的全部或部分:Ca)空中运输工具(例如，飞机、火箭、直升机等)、(b)地面运输工具(例如，汽车、卡车、机车、坦克、装甲运兵车等)、(C)建筑(例如，住宅、仓库、办公室等)、(d)器具(例如，冰箱、洗衣机、烘干机等)、Ce)通信系统(例如，网络系统、电话系统、IP语音系统等)、Cf)业务实体(例如，因特网服务提供商(ISP)实体,如 Comcast Cable、Qwest、Southwestern Bell 等)、或者(g)有线 / 无线服务实体(例如，Sprint、Cingular、Nextel等)等。
[0028]在某些情况下，即使部件位于某个范围或位置之外，系统或方法的使用也可于该范围或位置之内进行。例如，在分布式计算机环境中，虽然系统的部分可位于某个范围或位置之外(例如，位于该范围或位置之外的继电器、服务器、处理器、信号承载介质、发送计算机、接收计算机等)，分布式计算系统的使用也可于该范围或位置之内进行。
[0029]同样地，即使系统或方法的部件被设置在和/或用在某个范围之外，系统也可存在于该范围中或方法也可于该范围中进行。此外，用于在一个范围内执行方法的系统的至少一部分的实现不排除该系统在另一范围中使用。
[0030]图1是图示用于提供从外部源110经由脐带功率/数据传输缆线105到位于土环境102中的机器人钻孔单兀100的光信号传输的不例性实施方式特征的不意性框图。机器人钻孔单元100包括适于在机器人钻孔单元100沿着土环境102中的定向路径135行进时向内和向外缠绕脐带功率/数据传输缆线的机载脐带卷轴101。
[0031]图1的实施方式中所描绘的机器人钻孔单元100包括光/电转换器130，光/电转换器130将所传播的由光信号收发器111产生的光信号转变成经由电源总线131传送给各种钻孔部件的电功率，所述各种钻孔部件包括自力推进驱动机构132和勘探工具137、138、139、136。自力推进驱动机构132以及这样的勘探工具可包括各种类型的动力输送技术，包括例如电动力输送技术、磁动力输送技术、机械动力输送技术、气动动力输送技术、液压动力输送技术、热动力输送技术、燃烧动力输送技术、化学动力输送技术、声动力输送技术和/或它们的组合。在所示实施方式中，自力推进驱动机构132耦合到一或多个驱动轮133，一或多个驱动轮133结合一或多个定向轮134被协调来沿着随机或预定的定向路径135移动机器人钻孔单元100。
[0032]所示机器人钻孔单元100还包括各种有关的挖掘工具或采样工具或化验工具(例如，见撞锤137、螺旋钻138、切割机139、传感器136)，所述工具在各种矿产勘探活动中为前进或后退或稳定功能提供额外的推进动力。电源总线131被配置来根据每个工具所需的恰当的动力输送技术为这样的工具提供直接或间接的操作耦合。
[0033]在一些实施方式中，优化的动力输送通过能量存储设备147提供，能量存储设备147可包括作为钻孔系统增强件的部分并入的电池、燃料电池、飞轮和/或脉冲功率。
[0034]机器人钻孔单元100可进一步包括机载控制模块145，机载控制模块145包括硬件电路和/或编码在计算机可读介质上的软件算法以监测和控制与机器人钻孔单元100相结合或与机器人钻孔单元100相关联的采矿系统部件的各种同步和顺序的勘探操作。
[0035]一些系统部件可位于外部源110处或靠近外部源110，包括但不限于光信号收发器111、远程控制模块112、处理器113和/或一或多个应用程序114。额外的系统部件可进一步包括数据输出/显示单元115(在一些实施例中，某些数据可被传递以在别处118进行查阅或处理)和能够被远程操作员120访问的交互式用户界面117。[0036]可以理解，脐带功率/数据传输缆线105可被配置为提供双向传输功能。例如，光功率通道106和光通信信道107可按各种纤维光缆实施方式实现，该各种纤维光缆实施方式包括实芯纤维光缆、单模纤维光缆、多模纤维光缆、空芯纤维光缆、多芯纤维光缆、光子晶体纤维光缆、或者它们的组合。在一些实施方式中，脐带传输缆线105可包括适于在勘探活动中增加抗拉强度和增强保护的层部分或缆线部分。
[0037]图2是图示用于提供从远程源设施170经由包括纤维光缆166的功率脐带165到自力推进钻孔单元160的光信号传输的另一示例性实施方式特征的另一示意性框图。位于土环境169附近的远程源设施170可包括可操作地耦合到纤维光缆166的光信号产生器167，且可进一步包括控制模块172和勘探数据表171 (例如，参见图3)。图2的示例性实施方式还实现了经由包括可操作地耦合到通信收发器177的通信链路176的数据脐带175到自力推进钻孔单元160的单向和/或双向数据传送。
[0038]脐带165、175 二者均被配置为通过与自力推进钻孔单元160结合的一或多个机载脐带卷轴164的操作从自力推进钻孔单元160向内或向外进给。在该方面，卷轴控制器195适于在脐带165、175从各自的机载脐带卷轴164卷绕回收或退卷释放过程中调整脐带165、175的方向或速率或计时或约束或锁定或应力极限。
[0039]在一些情况下，在远程源设施170处提供安全固定附件168以确保足够的抗拉强度支持通过功率脐带165提供给自力推进钻孔单元160。当然，这样的抗拉强度支持可类似地通过数据脐带176的安全附件(未图示)提供，而且可有助于在勘探活动中实现自力推进钻孔单元160的稳定性且有助于在这样的勘探活动完成之后实现其从难接近的土环境的移除。
[0040]所示的自力推进钻孔单元160包括光/电转换器(0/E) 180，光/电转换器(0/E)180将所传播的经由纤维光缆166接收的光信号转变成直接或间接用于启动驱动机构182及其相关联的驱动轮183和定向轮184的电功率。这样的电功率也可直接或间接用于启动适于挖掘活动或采样活动或化验活动或沿着定向路径187、188、189的导航活动的勘探工具191、192。这样的勘探工具也可有助于将残留矿石移动到定向通道中的非工作区域(见193)。
[0041]根据所涉勘探活动的类型，可通过诸如可伸缩千斤顶(例如，见附着到自力推进钻孔单元160的下表面的186)之类的一或多个辅助支撑臂帮助自力推进钻孔单元160的方向或稳定性的改变，所述一或多个辅助支撑臂的操作可由远程控制模块172或由机载控制模块(例如，见图1的145)管理。类似的可伸缩千斤顶可被安装在自力推进钻孔单元160的右上侧、左上侧和背部以在沿着预定定向路径或沿着修正的定向路径(例如，见187、188、189)经过时附联(engage)邻近的通道壁或者以基于来自机载勘探部件的反馈数据获得修正的定向路径。
[0042]图3描绘了沿着包括多个作业场所位置的定向路径的矿产勘探活动的更新的数据表200的实施例，所述多个作业场所包括第一作业场所230、第二作业场所232、第三作业场所234、第四作业场所236和第五作业场所238。在矿产勘探活动中，各种参数类别205可由机载勘探部件监测，而电路和/或软件方法可被实施以便为未来的参考和进一步的处理获得恰当的数据。
[0043]用于沿着被钻孔单元穿越的定向路径的具体指定的作业场所的参数类别的一些描述实例包括海拔211、地理坐标212和球面定向轴承213。这类信息数据可方便以后回到有进一步的勘探和采矿活动的可能性的作业场所位置。参数类别的额外的描述实例包括找到的矿石类型214、检测到的一或多个矿产215和可从土矿提取的这些检测到的矿产的预计数量(例如，痕量、基质、高度等)216。在一些情况下，矿石样本的化验可根据具体情况实时地或在随后的时间段进行。在这样的化验活动的事件中，进一步的参数类别可包括一系列的化验测试类型217。
[0044]参数类别的进一步的描述实例包括用在特定作业场所(例如230、232等)的一或多个挖掘工具218系列。另一参数类别可包括用于该特定作业场所的勘探活动的一系列的钻孔单元日期和时间219。
[0045]当然，列出的类别仅仅是出于说明的目的，并非意在限制。这样的矿产勘探数据表200中可包括其它参数。在一些情况下，根据具体情况，所示参数类别可被认为缺少价值且可被排除。
[0046]图4的示意性框图示出了可在机器人采矿掘进机系统中实现的进一步的示例性实施方式的方面。自力推进钻孔单元250的实施方式包括用于脐带255的向内/向外缠绕的主机载卷轴252以便与离钻孔单元250设置的中央外部源设施260配合实施功能性的勘探操作。在该方面，脐带255通过分支脐带256可操作地耦合到光信号产生器257，还通过分支脐带258可操作地耦合到数据收发器259，其中部件257、259与中央外部源设施260结
八
口 ο
[0047]自力推进钻孔单元250还包括适于经由分支脐带258与数据收发器259进行单向和/或双向数据传送的机载控制模块272和通信接口 273。光功率转换单元275被配置来接收从光信号产生器257经由分支脐带256传播的光信号，其中来自转换单元275的所得功率输出可直接或间接地提供各种驱动机构系统和勘探工具所需的必要的操作动力和/或推进动力。举例来说，用于这样的驱动机构系统和工具的恰当的动力输送技术280可包括电动力输送技术281、磁动力输送技术282、机械动力输送技术283、气动动力输送技术284、液压动力输送技术285、热动力输送技术286、燃烧动力输送技术287、化学动力输送技术288和声动力输送技术289。勘探工具的功能性操作可包括各种类型，比如挖掘296、采样297、化验298和/或导航299。
[0048]中央外部源设施260的实施方式还包括控制模块262、输入-输出接口 264和用户265可访问的智能收发器(例如，蜂窝电话266)，且进一步包括适于与钻孔单元天线270进行无线信号传输的天线263。
[0049]自力推进钻孔单元250的实施方式还包括按一定方式安装以向内和向外进给脐带306、316的机载辅助卷轴305、315，脐带306、316与本地外部源单元310连接。在该方面，脐带306提供用于从与本地外部源单元310相关联的气体或液体供应源307接收恰当的操作材料(例如，燃料、氧化剂、反应物、润滑剂、冷却剂等)的管道链路。作为另一实例，脐带316提供用于将特定勘探材料发送给与本地外部源单元310相关联的恰当的目的地的管道链路，包括经由脐带分支318将无用的副产品发送给废物处理装置319，以及经由脐带分支328将所获得的矿石或矿产颗粒发送给样本测试装置329。
[0050]本地外部源单元310还可包括处理器332、一或多个应用程序334、勘探数据表336和控制模块330。用户345可访问的其它部件包括用户界面340、数据输出339和状态显示器338以及无线终端(例如，智能收发器346)，所述无线终端提供到钻孔天线270和到与中央外部源设施260处的用户265相关的蜂窝电话266的无线通信链路。
[0051]本文所公开的图示的系统和装置实施例仅仅是出于说明的目的，并非意在限制。在该方面，图1-4和图13-14的示例性系统实施方式提供了用于在地下或至少部分难接近的土环境中的装置，其中机器人钻孔单元可包括自力推进驱动机构，所述自力推进驱动机构用于与适于光信号从外部源到所述自力推进驱动机构的传播的传输线一起在作业场所沿着土环境中的定向路径实施勘探活动。进一步可能的系统部件包括与钻孔单元结合的用于将所传播的光信号转变成用于自力推进驱动机构的推进动力的转换器模块。相关的方面包括将这样的所传播的光信号直接或间接地转变成适于驱动推进钻孔行进以及适于驱动勘探挖掘工具的动力输送模式和技术。
[0052]本文所公开的其它系统部件可使自力推进驱动机构能够被直接或间接地连接到适于沿着定向路径挖掘通道的撞锤型设备。进一步的系统部件可使所传播的光信号转变成恰当类型的动力输送技术，所述动力输送技术用于操作各种类型的挖掘或采样工具，如螺钉、切割机、分离机、粉碎机、压实机、凿子、钻头、锤子、流体喷射设备、激光器、微波或声波动力设备。
[0053]本文所公开的一些系统实施方式包括能够以一定方式在外部源和钻孔单元之间传输单向或双向通信信号的纤维光缆以维护与勘探活动有关的更新的数据表以及以提供对钻孔单元及其相关的挖掘工具的管理控制。另一系统方面可包括用于支撑和/或围合和/或遮蔽和/或保护纤维光缆传输线的脐带以及包含在位于机器人钻孔单元上的机载卷轴上所容纳的脐带中的其它传输链路。
[0054]额外类型的采矿功能可通过被配置来沿着定向路径检测一或多种类型的矿床的存在或不存在的传感器工具来完成。一些系统部件可包括被配置来基于下列技术中的一或多种实施勘探活动的传感器工具:导电、磁性质、介电常数、X射线荧光、伽马射线、合成孔径雷达(SAR)成像、方位角指向性、湿度、化学分析。
[0055]与机器人钻孔单元相关联的一些挖掘工具可被配置来创建人类不能通过的小直径通道。进一步可能的系统工具可被配置来在不需要附近的人类操作员的情况下实施包括挖掘或采样或化验或导航功能在内的勘探活动。本文所公开的一些系统实施例包括被配置来根据远程的地上控制单元或远程的人类操作员的操作控制来执行包括挖掘或采样或化验或导航功能在内的勘探活动的工具。
[0056]进一步可能的系统增强包括含有辅助支撑部件的机器人钻孔单元，该辅助支撑部件被配置用于附联(engage)邻近的通道壁以帮助改变沿着弯曲的或直线的或向上的或向下延伸的定向路径的挖掘方向。本文所公开的另一系统方面包括与钻孔单元结合且被配置来与作业场所和/或土环境中的定向路径保持联系的导航或定位设备。
[0057]本文所公开的额外的系统部件提供了包括物理连接到钻孔单元的脐带的辅助支撑部件。相关方面包括提供适于自位于所述机器人钻孔单元上的机载卷轴向内和向外缠绕的脐带。
[0058]其它系统部件可包括进一步适于以一定方式将所传播的光信号转变成热能以启动适于实施矿石材料的挖掘或采样的开路或闭路循环热泵的操作的转换器模块。进一步的系统方面可包括适于时变光信号的传播的传输线，其中转换器模块被配置来将时变光信号转变成用于与钻孔单元相关联的自力推进驱动机构的时变电功率。相关的系统部件可包括适于多种颜色光信号在一或多个光纤通道上传播的传输线，其中每一种颜色光信号包括不同的相位或不同的激励能级。
[0059]本文所公开的额外的系统特征包括适于将所传播的光信号转变成交流电(AC)或直流电(DC)以提供电功率从而操作自力推进驱动机构或者从而启动传感器或化验单元或采样设备或挖掘工具或导航模块的转换器模块。
[0060]本领域技术人员会意识到本文所述的设备和/或步骤的至少一部分可被集成到数据处理系统中。本领域技术人员会意识到数据处理系统通常包括以下器件中的一或多者:系统单元壳体，视频显示设备，诸如易失性或非易失性存储器等存储器，诸如微处理器或数字信号处理器等处理器，诸如操作系统、驱动程序、图形用户界面和应用程序等计算实体，一或多个交互设备(例如，触摸板、触摸屏、天线等)、和/或包括反馈回路和控制马达(例如，用于感测位置和/或速率的反馈；用于移动和/或调整部件和/或工程量的控制马达)的控制系统。数据处理系统可利用适合的商用部件(比如通常可在数据计算/通信和/或网络计算/通信系统中找到的那些部件)实现。
[0061]图5的高级流程图描绘了用于在地下或至少部分难接近的土环境中采用勘探方法的示意性实施方式(方框401)。可行的方法方面包括提供适于在作业场所沿着土环境中的定向路径勘探的钻孔单元(方框402);以及将传输线可操作地连接到钻孔单元的自力推进驱动机构(403)，其中所述传输线适于光信号从外部源到自力推进驱动机构的传播(方框404)。进一步的方法方面可包括启动与所述钻孔单元结合的转换器模块以将所传播的光信号转变成用于自力推进驱动机构的推进动力(方框406)。
[0062]额外的步骤构件可包括将一或多个纤维光缆可操作地连接到钻孔单元(方框408)，以及以一定方式在外部源和钻孔单元之间传输单向或双向通信信号以维护数据表(方框409)。另一可行的步骤方面包括将所传播的光信号转变成用于适合沿着定向路径挖掘通道的撞锤型设备的推进动力(方框411)。相关的示例性方面包括将所传播的光信号转变成用于沿着定向路径挖掘通道的下列类型的动力输送技术中的一或多种:电动力输送技术、磁动力输送技术、机械动力输送技术、气动动力输送技术、液压动力输送技术、热动力输送技术、燃烧动力输送技术、化学动力输送技术、声动力输送技术(方框412)。
[0063]图5中所示的其它可行步骤方面包括根据用于下列类型的挖掘工具中的一或多者的推进动力沿着定向路径挖掘通道:螺钉、切割机、分离机、粉碎机、压实机、凿子、钻头、锤子、流体喷射设备、激光器、微波或声波(方框413)。另一步骤构件可包括可操作地连接包括下列类型的纤维光缆中的一或多种的传输线:实芯纤维光缆、单模纤维光缆、多模纤维光缆、空芯纤维光缆、多芯纤维光缆、光子晶体纤维光缆(方框414)。
[0064]参考图6中的示例性实施方式特征420，可行的步骤构件包括前述特征402、403、404,406,结合用脐带支撑和/或围合和/或遮蔽和/或保护传输线(方框421)。进一步示出的与脐带相关的步骤特征可包括通过脐带将废物材料从钻孔单元运输到指定的外部位置(方框422)，以及通过脐带将矿产或矿石样本从钻孔单元运输到指定的外部位置(方框423)。
[0065]其它的可行步骤方面可包括沿着定向路径获取矿产或矿石样本(方框424)，以及执行对沿着定向路径获取的矿产或矿石样本的化验分析(方框426)。在一些情况下，示例性步骤可包括用传感器工具沿着定向路径检测一或多种类型的矿床的存在或不存在(方框427)，以及还基于传感器工具的检测结果确定定向路径(方框428)。另一步骤实例可包括基于下列技术中的一或多种实施勘探活动:导电、磁性质、介电常数、X射线荧光、伽马射线、合成孔径雷达(SAR)成像、方位角指向性、湿度、化学分析(方框429)。
[0066]图7的流程图示出了包括前述方面402、403、404、406连同根据用于自力推进驱动机构的推进动力在土环境中创建通道(方框431)的可行实施方式方面430。相关方面可包括根据用于自力推进驱动机构的推进动力扩大沿着定向路径的现有通道(方框432)，以及创建人不能通过的小直径通道(方框433)。
[0067]额外的步骤实例包括在不需要附近的人类操作员的情况下执行包括挖掘或采样或化验功能的勘探活动(方框434)，以及根据远程的地上控制单元或远程的人类操作员的操作控制来执行包括挖掘或采样或化验功能的勘探活动(方框436)。额外的图示步骤实例包括在包括下列之一或多者的土环境中执行挖掘或采样或化验:土壤、岩石、黏土、砂土、一或多种矿床、聚成岩、雪、冰构造(方框438)。进一步的可行步骤方面包括将所传播的光信号转变成电推进动力以在土环境中沿着定向路径执行挖掘或采样或化验功能(方框439)。
[0068]图8的详细流程图中所示的图示特征440包括前述步骤方面402、403、404、406，连同钻孔支撑特征的各种实例，比如支撑钻孔单元以促进沿着基本上直的定向路径行进(方框441)或者沿着弯曲的定向路径行进(方框442)。进一步的相关实例包括支撑钻孔单元以促进沿着水平或部分水平的定向路径行进(方框443)，或者以促进沿着垂直或部分垂直的定向路径行进(方框446)。
[0069]在一些情况下，步骤特征可包括支撑钻孔单元以促进沿着定向路径与通道的顶壁或底壁或侧壁的附联(方框447)。另一可行特征可包括利用从机载卷轴退卷出来的脐带支撑钻孔单元(方框448)。额外的示例性特征包括以一定方式监控钻孔单元的位置以与作业场所和/或土环境中的定向路径保持联系(方框449)。
[0070]参考图9，不同的示例性实施方式特征450包括前述步骤操作402、403、404、406以及将所传播的光信号转变成电力，所述电力通过能量存储设备缓冲以提供推进动力给钻孔单元(方框451)。相关方面还可包括在下列类型的能量存储设备中的一或多者中缓冲所述电力:电池、燃料电池、飞轮、脉冲功率(方框452)。其它的图示步骤方面包括执行由能量存储设备促进的挖掘功能或采样功能(方框453)。
[0071]在一些情况下，额外的步骤特征可包括按一定方式将所传播的光信号转变成流体运动或机械运动以提供推进动力给钻孔单元(方框454)。相关的图示步骤特征包括响应于所述流体运动或机械运动沿着定向路径执行挖掘或采样功能(方框456)。
[0072]—些实施方式可包括将所传播的光信号转变成用于驱动适合在土环境中沿着定向路径执行挖掘或采样功能的工具的热能(方框458)。进一步的方面可包括将所传播的光信号转变成用于驱动适合在土环境中沿着定向路径执行挖掘或采样功能的工具的气动动力或液压动力或燃烧动力(方框459)。
[0073]图10的详细流程图示出了示例性步骤特征460，其包括前述方面402、403、404、406,结合在传输线上传播时变光信号(方框462)。相关的实例包括将时变光信号转变成用于自力推进驱动机构的时变电功率(方框463)。进一步的相关实例包括按一定方式将时变光信号转变成时变电功率以在土环境中由钻孔单元沿着定向路径实现挖掘或采样(方框464)。
[0074]另一步骤方面可包括将所传播的光信号转变成交流电（AC)以提供用于自力推进 驱动机构的电功率(方框466)。又一步骤方面可包括将所传播的光信号转变成交流电（AC) 或直流电（DC)以提供用于传感器或化验单元或采样设备或挖掘工具或导航模块的电功率 (方框467)。在一些情况下，步骤特征可包括按一定方式将所传播的光信号转变成热能以实 现开路或闭路循环热泵的操作（方框468)。
[0075]图11的示例性实施方式特征470示出了前述步骤方面402、403、404、406以及在 单个光纤通道上传播多种颜色光信号，其中每一种颜色光信号包括不同的相位或不同的激 励能级(方框471 )。相关的步骤方面包括在分开的各自的光纤通道上传播多种颜色光信号， 其中每一种颜色光信号包括不同的相位或不同的激励能级(方框472)。进一步的方面可包 括将所传播的光信号转变成电能或热能或机械能(方框473)。
[0076]在一些情况下，示例性方面可包括在传输线上传播具有各自不同的相位或激励能 级的两或更多种颜色光信号(方框476)。进一步的相关方面可包括将两或更多种颜色光信 号转变成用于自力推进驱动机构的时变电功率(方框477)。另一实例包括按一定方式将两 或更多种颜色光信号转变成时变电功率以在土环境中由钻孔单元沿着定向路径实现挖掘 或米样(方框478)。
[0077]图12中所示的图解流程图特征480可被整合在制造物件中，该制造物件提供具有 用于执行矿产勘探的方法的编码指令的计算机可读介质(方框481)，其中所述方法可包括 识别适于沿着在地下或至少部分难接近的定向路径勘探的钻孔单元(方框482)、使传输线 能够将光信号从外部源传播到钻孔单元的自力推进驱动机构(方框483)、以及将所传播的 光信号转变成用于自力推进驱动机构的推进动力（方框484)。
[0078]其它可行的程控方法特征可包括以一定方式监控钻孔单元的位置以与作业场所 和/或土环境中的定向路径保持联系(方框486)。额外的程控方面可包括用传感器工具沿 着定向路径检测一或多种类型的矿床的存在或不存在(方框487)，以及在一些情况下基于 传感器工具的检测结果确定定向路径(方框488)。
[0079]进一步的示例性程控方面包括在不需要附近的人类操作员的情况下实施包括挖 掘或采样或化验或导航功能的勘探活动（方框491)。另一程控方法实例包括由远程的地 上控制单元或远程的人类操作员实施包括挖掘或采样或化验或导航功能的勘探活动(方框 492)。
[0080]一些程控方法方面还可包括在分开的各自的光纤通道上实现多种颜色光信号的 传播，其中每一种颜色光信号包括不同的相位或不同的激励能级(方框493)。其它程控方法 可包括在传输线上实现时变光信号的传播(方框496)。相关的程控方面可包括执行将时变 光信号转变成用于自力推进驱动机构的时变电功率(方框497 )。在一些情况下,另一程控方 法特征可包括实现将所传播的光信号转变成交流电（AC)或直流电（DC)以提供用于传感器 或化验单元或采样设备或挖掘工具或导航模块的电功率(方框498)。
[0081]可理解的是，图5-11的流程图中所描绘的许多单独的方法操作可作为计算机可 读介质中的编码指令并入以便获得增强的益处和优点。
[0082]图13是针对包括从外部源设施620到用于机器人钻孔单元600的机载脐带卷轴 610的脐带联接615的示例性实施方式特征的示意性系统图。外部源设施包括处理器662、一或多个应用程序664、数据输出/显不单兀666和离机(offboard)控制模块660。
[0083]图示脐带联接615包括耦合到电功率源621的脐带分支和耦合到燃料源622的另一脐带分支，以及耦合到数据源623的另一脐带分支和耦合到冷却剂源624的另一脐带分支。为了整体的抗拉强度，加固的保护衬套616被提供，从而在机器人钻孔单元600在土环境605中的勘探活动过程中单独地确保以及在整体上确保脐带分支的安全和完整。
[0084]在图13的实施方式中，机器人钻孔单元600遵循垂直向下的定向路径650，其中机器人钻孔单元600不时可主要被脐带联接615的加固的保护衬套616支撑。卷轴控制器611提供在脐带联接615从机载脐带卷轴610卷绕回收或退卷释放过程中所需的必要调整，包括对方向或速率或计时或约束或锁定或应力极限参数的监测和控制。
[0085]来自电功率源621的脐带分支可操作地连接到提供工作功率给内燃机635的电功率导管631 ;来自燃料源622的脐带分支可操作地连接到输送燃料给内燃机635中的燃烧室的燃料软管632 ;且来自冷却剂源624的脐带分支可操作地连接到分配冷却剂材料给内燃机635的恰当部分的冷却剂管道634。内燃机635的示出仅出于说明目的，且可采用本文所公开的各种其它动力输送技术。在这种情况下，内燃机635启动与相同或不同类型的挖掘工具642中的一或多者可操作地耦合的推进驱动机构640。冷却剂管道634也可分配冷却剂材料给推进驱动机构640的恰当部分，不然所述恰当部分会受到过度的过热。
[0086]来自数据源623的脐带分支可操作地连接到机载数据接口 633，使得机载控制模块645能够访问与各种进行中的或将来的勘探活动相关的有关数据信息。给机载控制模块645的进一步的输入可由机载GPS (全球定位系统)单元647提供以及由化验传感器646提供。从本文所公开的各种实施方式特征进一步可理解的是，某些示例性处理功能可由单个控制模块(例如，机载控制模块645或离机控制模块660)独自提供，其它特定示例性处理功能可由多于一个的控制模块(例如，645和660)共享或联合执行。
[0087]图14的示意性系统图示出了与至一或多个机器人采矿掘进机的可行脐带联接有关的进一步的示例性系统方面。第一钻孔单元700 (也称“单元A”)可沿着接近平整的土面702上的路径操作。第二钻孔单元750 (也称“单元B”)可在沿着不平的土面752上的路径的附近的位置操作。两个钻孔单元700和750可由远程源设施725监控和/或管理，其中脐带709、714、719容纳在被安装在钻孔单元700上的一或多个机载卷轴705上，而脐带778、779、791容纳在机载卷轴755和辅助卷轴790上。
[0088]远程源设施725包括功率发射器710、控制单元715、处理器726和气体/液体源720。针对各个钻孔单元700、750分别保持分开的数据记录，如用于“单元A”的更新的数据表727和用于“单元B”的更新的数据表787所示。功率发射器源710通过脐带709可操作地连接到钻孔单元700，且通过脐带778还可操作地连接到钻孔单元750。控制单元715通过脐带714可操作地连接到钻孔单元700，且通过脐带779还可操作地连接到钻孔单元750。气体/液体源720通过脐带719可操作地连接到钻孔单元700，且通过容纳在辅助卷轴790上的脐带791还可操作地连接到钻孔单元750。
[0089]如图14中所示，钻孔单元700包括功率转换器712，功率转换器712通过脐带709接收可被直接或间接地转换用于输送给自力推进驱动机构730的功率。一或多个驱动轮731按一定方式耦合到自力推进驱动机构730以响应于施加给安装在所述驱动轮731上的连续机动轨道730的推进动力而提供正向和反向运动733。[0090]此外，一或多个挖掘工具735按一定方式耦合到自力推进驱动机构730以提供推进挖掘动力，所述推进挖掘动力破开矿床用于进一步的挖掘和/或测试和/或移除。挖掘工具735在方向上的灵活性可通过也可直接或间接由功率转换器712驱动的旋转装置736实现。
[0091]钻孔单元700还包括通信接口 711，通信接口 711适于通过与控制单元715连接的脐带714发送或接收数据。要理解的是，控制单元715被配置来提供针对一或多个机载卷轴705的管理监督。
[0092]说到钻孔单元750，容纳在机载卷轴755上的脐带778、779可组合成双脐带756以促进从它们的机载卷轴755向内和向外缠绕。用于由驱动轮781承载的机动轨道782的推进动力直接或间接由与功率发射器710连接的脐带778提供。类似地，用于挖掘工具783的推进动力经由脐带778提供，挖掘工具783利用振荡运动784破开具有可能的矿产价值的矿床，以及提供沿着不平的土面752的定向路径。钻孔单元750的操纵能力可通过包括高牵引力支撑轮741的向后延伸的臂740实现。机械枢转球窝接头(未图示)可为向后延伸的臂750提供响应通过脐带779从控制单元715接收的命令以及根据直接或间接通过脐带778供应的推进动力而垂直转动743以及横向转动744的能力。要理解的是，控制单元715还被配置来提供针对机载卷轴755和辅助卷轴790的管理监督。
[0093]本文所公开的图示的系统和装置实施例仅仅是出于说明的目的，并非意在限制。在该方面，图1-4和图13-14的示例性系统实施方式提供了用于矿产勘探的机器人类型的系统，该系统包括适于自力推进钻孔单元的管理和监控的控制单元，自力推进钻孔单元被配置来在作业场所沿着土环境中的定向路径执行勘探活动；以及从外部源可操作地连接到自力推进钻孔单元的脐带，其中所述脐带包括与自力推进钻孔单元耦合的一或多种类型的功能性联接部件。进一步的系统方面包括机载卷轴，所述机载卷轴与自力推进钻孔单元结合且被配置来按一定方式承载所述脐带从而使所述脐带能够伸长或缩短却不会在自力推进钻孔单元沿着定向路径行进的过程中引起明显的脐带相对移动。
[0094]其它系统部件特征可提供适于使脐带在自力推进钻孔单元沿着定向路径向前前进的过程中从机载卷轴向外缠绕以及在自力推进钻孔单元沿着定向路径向后后退的过程中向内缠绕到机载卷轴上的控制单元。相关的系统方面提供用于在勘探活动中以及在自力推进钻孔单元从作业场所收回的过程中围合和/或遮蔽和/或保护功能性联接部件的保护层。另一公开的系统特征可提供具有辅助支撑的钻孔单元，所述辅助支撑包括适于附联通道的顶壁或底壁或侧壁以促进沿着定向路径的行进的一或多个横臂构件。
[0095]在一些系统实施方式中，脐带可包括用于在勘探活动中以及在自力推进钻孔单元从作业场所收回的过程中支撑脐带和/或提供抗拉强度给脐带的加固层或高强度缆线部分。本文所公开的进一步的系统特征包括提供脐带，所述脐带包括可操作地耦合到被配置来获得沿着定向路径分布的矿产或矿石样本的工具以及可操作地耦合到被配置来化验沿着定向路径分布的矿产或矿石样本的工具的光功率信号线。
[0096]另一可行的系统实施方式特征可提供可伸长的套管，所述套管连接到自力推进钻孔单元且适于使一或多种类型的功能性联接部件能够受到保护或能够受到共同牵引以在外部源和自力推进钻孔单元之间维持这样的功能性联接部件的连接。进一步的系统方面可提供机载卷轴控制器，所述机载卷轴控制器适于在脐带从机载卷轴卷绕回收或退卷释放的过程中为脐带调整方向或速率或定时或约束或锁定或应力极限。卷轴控制器可适于在脐带从机载卷轴释放或回收到机载卷轴上的过程中调整脐带，不需要脐带相对于定向路径的过度纵向移动。
[0097]本文所公开的额外的系统方面包括被配置来从功率供应线接收功率并将功率传送给自力推进钻孔单元和/或给一或多个其它功率驱动负载的能量存储设备。进一步的系统部件方面提供包括计算机可读介质的控制模块，所述计算机可读介质用于执行用于管理和控制自力推进钻孔单元和/或其相关工具中的一或多个以在土环境中沿着定向路径执行挖掘或采样或化验或导航功能的方法。
[0098]一般情况下，本领域技术人员会意识到，本文所公开的各种实施方式可单独地和/或集体地通过各种类型的机电系统实施，所述机电系统具有范围广泛的电气部件，比如硬件、软件、固件和/或几乎它们的任何组合；以及范围广泛的可给予机械力或机械运动的部件，比如刚体、弹簧或扭转体、液压装置、电磁致动设备和/或几乎它们的任何组合。因此，本文所使用的“机电系统”包括但不限于与转换器可操作地耦合的电路系统(例如，致动器、马达、压电晶体、微机电系统(MEMS)等)、具有至少一个分立电路的电路系统、具有至少一个集成电路的电路系统、具有至少一个专用集成电路的电路系统、形成由计算机程序配置的通用计算设备(例如，由至少部分实现本文所述的步骤和/或设备的计算机程序配置的通用计算机、或者由至少部分实现本文所述的步骤和/或设备的计算机程序配置的微处理器)的电路系统、形成存储设备(例如，存储器(如随机访问存储器、闪速存储器、只读存储器等)的形式)的电路系统、形成通信设备(例如，调制解调器、通信交换机、光电设备等)的电路系统、和/或它们的任何非电气模拟装置，比如光模拟装置或其它模拟装置。本领域技术人员还会理解，机电系统的实例包括但不限于各种消费电子系统、医疗设备、以及诸如机动运输系统、工厂自动化系统、安全系统和/或通信/计算系统之类的其它系统。本领域技术人员会意识到，本文所使用的机电不见得限制为具有电气和机械致动二者的系统，除非上下文中另有说明。
[0099]参考图15的高级流程图，图示的步骤实施方式800可提供用于在地下或至少部分难接近的土环境中勘探方法的采用(方框801)。示例性方法操作可包括提供用于在作业场所沿着土环境中的定向路径的勘探活动的钻孔单元(方框802);将脐带可操作地连接到钻孔单元(方框803)，其中所述脐带适于结合外部源和钻孔单元之间的一或多种类型的联接(方框804);以及将脐带安装在与钻孔单元结合的机载卷轴上(方框806)。进一步的示例性方面包括在钻孔单元沿着定向路径移动时伸长或缩短脐带(方框807)。
[0100]额外的可行的增强可包括支撑和/或围合和/或遮蔽和/或保护与脐带相结合的功率供应线和/或其它类型的联接(方框811)。进一步的实施例包括通过使用脐带而包括的功率供应线将推进动力供应给自力推进驱动机构(方框812)。另一实施例包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率，其中所供应的功率驱动与钻孔单元结合且被配置来与作业场所和/或土环境中的定向路径保持联系的导航或定位设备(方框813)。
[0101]在一些情况下,进一步的步骤操作可包括在脐带从机载卷轴卷绕回收或退卷释放的过程中为脐带调整方向或速率或定时或约束或锁定或应力极限(方框818)。额外的可行步骤操作包括在脐带从机载卷轴释放或回收到机载卷轴上的过程中调整脐带，不需要脐带相对于定向路径的过度纵向移动(方框819)。[0102]图16的详细流程图示出了步骤方面820，其包括前述特征802、803、804、806连同通过使用脐带而包括的功率供给线供应推进动力给自力推进驱动机构(方框821)。相关方面可包括通过包括下列类型的纤维光缆中的一或多种的脐带将光信号传播给钻孔单元:实芯纤维光缆、单模纤维光缆、多模纤维光缆、空芯纤维光缆、多芯纤维光缆、光子晶体纤维光缆(方框822)。另一可行性包括在外部源和钻孔单元之间通过使用脐带而包括的纤维光缆传输单向或双向通信信号(方框823)。
[0103]进一步的图示实施例包括通过使用脐带而包括的电传输缆线将功率供应给自力推进驱动机构(方框824)，以及在一些情况下在外部源和钻孔单元之间通过使用脐带而包括的电传输缆线传输单向或双向通信信号(方框826)。
[0104]与脐带相关的额外方面可包括提供按一定方式连接以向内或向外缠绕被连接到钻孔单元的另一脐带的地上卷轴(方框828)。一些实施方式特征可包括向内缠绕按一定方式从外部源连接到钻孔单元的另一脐带以从土环境中的定向路径收回钻孔单元(方框829)。
[0105]参考图17的流程图中所描绘的图示方面830，各个前述方面802、803、804、806被示出，结合通过使用脐带而包括的传输线将光信号传播给钻孔单元(方框831)。一些额外可行性包括将所传播的光信号转变成用于钻孔单元的自力推进驱动机构的推进动力(方框832)，以及在一些情况下将所传播的光信号转变成用于适合沿着定向路径挖掘通道的撞锤型设备的推进动力(方框833)。
[0106]进一步的实施例包括将所传播的光信号转变成包括用于沿着定向路径挖掘通道的下列类型的动力输送技术中的一或多种的推进动力:电动力输送技术、机械动力输送技术、磁动力输送技术、气动动力输送技术、液压动力输送技术、热动力输送技术、燃烧动力输送技术、化学动力输送技术、声动力输送技术(方框834)。另一实施例包括将所传播的光信号转变成用于包括下列类型的挖掘工具中的一或多者的自力推进驱动机构的推进动力:螺钉、切割机、分离机、粉碎机、压实机、凿子、钻头、锤子、流体喷射设备、激光器(方框836)。
[0107]其它可行的步骤特征包括将从传输纤维光缆接收的光功率信号转变成电能或热能或机械能(方框838)。额外的示例性方面包括通过使用脐带而包括的联接通道将矿产或矿石样本运输到指定的外部位置(方框841)。此外，图17中还示出了:可行的步骤特征，其包括通过使用脐带而包括的联接通道将气体或液体输送到钻孔单元(方框842);以及相关的可行方面，其包括通过联接通道输送下列类型的气体或液体中的一或多种:燃料、氧化剂、反应物、润滑剂、冷却剂(方框843 )。
[0108]图18的详细流程图示出了不同的步骤实施例850，其包括前述特征802、803、804、806，连同按一定方式将钻孔单元可操作地连接到使用脐带而包括的联接通道，用于将废物材料从作业场所运输到指定的外部位置(方框851)。进一步的步骤实施例包括用使用脐带而包括的缆线或衬套支撑拉伸载荷(方框852)。另一图示实施例包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率，其中所供应的功率驱动自力推进驱动机构以沿着定向路径获取矿产或矿石样本(方框853)。在一些情况下，实施方式特征包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率，其中所供应的功率驱动被配置来沿着定向路径化验矿产或矿石样本的工具(方框854)。
[0109]其它可行的步骤方面包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率，其中所供应的功率驱动被配置来沿着定向路径检测一或多种类型的矿床的存在或不存在的传感器工具(方框856)。相关的方面可包括通过功率传输线供应功率以驱动被配置来基于传感器工具的检测结果确定定向路径的导航模块(方框857)。
[0110]进一步的示例性增强包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率，其中所供应的功率驱动被配置来基于下列技术中的一或多种实施勘探活动的传感器工具:导电、磁性质、介电常数、X射线荧光、伽马射线、合成孔径雷达(SAR)成像、方位角指向性、湿度、化学分析(方框859)。
[0111]图19的详细流程图示出了步骤特征860，其包括前述方面802、803、804、806、807，连同通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率给钻孔单元(方框861)。相关的通过脐带的功率供应方面可包括供应功率以驱动被配置来在土环境中创建通道的挖掘工具(方框862);以及可行地通过脐带供应功率以驱动被配置来改变沿着土环境中的通道的挖掘方向的自力推进驱动机构(方框863)，以及在一些情况下通过脐带供应功率以驱动被配置来开创沿着定向路径的通道的工具(方框864)。
[0112]其它实施方式特征可包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率(方框861)，其中通过脐带供应的功率驱动被配置来扩大沿着定向路径的现有通道的工具(方框867);以及可行地，其中通过脐带供应的功率驱动被配置来创建人不能穿过的小直径通道的挖掘工具(方框868)。
[0113]额外的步骤方面可包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率(方框861)，其中所供应的功率驱动被配置来在不需要附近的人类操作员的情况下执行包括挖掘或采样或化验功能的勘探活动的工具(方框871)。进一步的实施例包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率，其中所供应的功率驱动被配置来根据远程的地上控制单元或远程的人类操作员的操作控制来执行包括挖掘或采样或化验功能的勘探活动的工具(方框872)。
[0114]参考图20的详细流程图，所描绘的不同的步骤方面880包括前述特征802、803、804、806，结合将脐带可操作地连接到被配置用于由钻孔单元实现沿着弯曲的或基本上直的定向路径行进的辅助支撑部件(方框881)。
[0115]其它的图示实施例包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率(方框861)，其中所供应的功率驱动被配置用于沿着水平或部分水平的定向路径行进的自力推进机构(方框882)，以及其中通过脐带的所供应的功率可驱动被配置用于沿着垂直或部分垂直的定向路径行进的自力推进机构(方框883 )。
[0116]进一步图示的可行性包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率(方框861)，其中所供应的功率驱动具有适于附联沿着定向路径的通道的顶壁或底壁或侧壁的一或多个横臂构件的自力推进机构(方框884)。额外图示的实施例包括通过脐带供应功率以驱动被配置来沿着土环境中的定向路径实施挖掘或采样或化验功能的工具(方框886)。另一实施例包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率(方框861)给被配置来传输功率给自力推进驱动机构和/或给一或多种其它功率驱动负载的能量存储设备(方框887)。在一些情况下进一步的步骤特征可包括通过使用脐带而包括的功率传输线供应功率(方框861)给适于将所供应的功率转变成电功率的能量转换设备(方框888)。
[0117]图21的详细流程图描绘了不同的示例性步骤特征890，其包括前述方面802、803、804、806、807，结合按一定方式将可伸长的套管连接到钻孔单元以使使用脐带而包括的一或多种类型的联接能够全体受到保护或牵引或缠绕以在外部源和钻孔单元之间维持这样的连接件的恰当的联接(方框892)。相关的方面可包括在脐带从机载卷轴卷绕回收或退卷释放的过程中为脐带调整方向或速率或定时或约束或锁定或应力极限(方框894)。另一图示的可行性包括分别向内或向外缠绕被连接到钻孔单元的机载卷轴的多个脐带(方框896)。
[0118]图22的流程图示出了另外的可行方面990，其包括前述步骤特征802、803、804、806、807，连同提供被配置用于在包括下列项中的一或多者的土环境中操作的钻孔单元:土壤、岩石、黏土、砂土、一或多种矿床、聚成岩、雪、冰构造(方框902)。另一方面可包括启动用于执行用于管理和控制钻孔单元和/或其相关工具中的一或多个以在土环境中沿着定向路径执行挖掘或采样或化验或导航功能的方法的控制单元(方框906)。
[0119]额外的步骤方面可包括根据编码在计算机可读介质上的指令执行用于管理和控制钻孔单元和/或与其相关的一或多个工具的方法，所述指令由与钻孔单元相结合的控制单元执行(方框908)。在一些情况下，进一步的示例性步骤方面包括根据编码在计算机可读介质上的指令执行这样的管理和控制钻孔单元和/或与其相关的一或多个工具的方法，所述指令由位于与钻孔单元分离的远程位置或地上位置的控制单元执行(方框907 )。
[0120]由本文所公开的实施方式可理解的是，图15-22的流程图中所描绘的许多单独的方法操作可作为计算机可读介质中的编码指令并入以便获得增强的益处和优点。
[0121]本领域技术人员会理解的是，本文的系统和示意图中所公开的各种部件和元件以及本文的流程图中所公开的各种步骤和子步骤可在不同的要求保护的组合中并在一起以便增加可能的益处和优点。
[0122]本文(包括图1-4和图12-14)所公开的示例性系统、装置和计算机程序产品的实施方式连同本领域公知的其它部件、设备、技巧、技能和技术具有执行和实施图5-11和图15-22中所描绘的方法和步骤的能力。但是，本领域技术人员要进一步理解的是，可使用其它系统、装置和技术来执行和实施这些方法和步骤。
[0123]本文所公开的示例性的方法、系统和部件提供了光信号从外部源到钻孔采矿掘进机的传播，所述钻孔采矿掘进机包括被配置来为钻孔采矿掘进机及其相关的矿产勘探工具提供推进功率的光/电转换器。一些实施方式包括从远程源位置连接到与钻孔采矿掘进机相结合的机载卷轴的一或多个脐带。脐带在钻孔采矿掘进机沿着土环境中的路径移动的过程中从机载卷轴向外或向内缠绕。
[0124]前面的详细描述已通过框图、流程图和/或实施例的使用阐述了设备和/或步骤的各种实施方式。在这些框图、流程图和/或实施例包含一或多种功能和/或操作的情况下，本领域技术人员会理解的是，这些框图、流程图和/或实施例中的每一种功能和/或操作可被范围广泛的硬件、软件、固件或几乎它们的任何组合单独地执行和/或共同地执行。在一实施方式中，本文所述的主题的若干部分可通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它集成类型实施。但本领域技术人员会意识到，本文所公开的实施方式的一些方面，全部或部分地，可作为运行在一或多个计算机上的一或多种计算机程序(例如，作为运行在一或多个计算机系统上的一或多个程序)、作为运行在一或多个处理器上的一或多种程序(例如，作为运行在一或多个微处理器上的一或多种程序)、作为固件、或者作为几乎它们的任何组合，在集成电路中等同地实施，且鉴于本公开，设计电路和/或编写用于软件和或固件的代码对本领域技术人员而言是公知的。另外，本领域技术人员会意识到，本文所述的主题的机制能够作为各种形式的程序产品进行分发，以及本文所述的主题的示例性实施方式不论用于实际执行所述分发的信号承载介质的具体类型如何都能够应用。信号承载介质的实例包括但不限于下列介质:可记录型介质，比如软盘、硬盘驱动器、光盘(⑶)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器，等等；以及传输型介质，比如数字和/或模拟通信介质(例如，纤维光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路(例如，发射器、接收器、发射逻辑块、接收逻辑块，等等)，等等)。
[0125]本文所描述的主题有时示出为不同的部件包含在不同的其它部件中、或者与不同的其它部件连接。要理解的是，这样描绘的架构仅仅是示例性的，且事实上可实施能获得同样功能的许多其它架构。从概念上讲，获取同样的功能的部件的任何排布是有效“关联的”使得希望的功能被获得。因此，本文中组合来获得特定功能的任意两个部件可视为彼此“相关联”使得希望的功能被获得，不论架构或中间部件如何。同样，这样相关联的任何两个部件也可视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以获得希望的功能，且能够这样相关联的任何两个部件也可视为彼此“可操作地可耦合”以获得希望的功能。可操作地可耦合的具体实例包括但不限于物理可配对和/或物理交互的部件、和/或无线可交互和/或无线交互的部件、和/或逻辑交互和/或逻辑可交互的部件。
[0126]在一些情况下，一或多个部件在本文中可称“配置来”、“被配置”、“可配置来”、“可操作/操作来”、“适合/可适于”、“能够”、“可符合/符合”，等等。本领域技术人员会意识至IJ，这样的术语(例如“配置来”)可通常包含活动状态的部件和/或非活动状态的部件和/或备用状态的部件，除非上下文中另有说明。
[0127]虽然本文所述主题的特定方面已被示出和描述，但对本领域技术人员而言，显而易见的是，基于本文的教导，在不背离本文所述的主题的情况下可进行改变和修改，其较宽的方面从而所附权利要求会将所有的这种改变和修改包括在它们的范围内，即在本文所述主题的真实精神和范围内。本领域技术人员会理解的是，一般而言，本文尤其是所附权利要求(例如，所附权利要求主体)中所使用的术语通常作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当解释为“具有至少”，术语“包含”应当解释为“包含但不限于”，等等)。本领域技术人员要进一步理解的是，如果特定数量的引用权利要求陈述是有意图的，则这样的意图会在权利要求中明确陈述，且在没有这种陈述时不呈现这样的意图。举例以帮助理解，下面所附的权利要求可包含引导短语“至少一个”和“一或更多”以引用权利要求陈述。但是，这种短语的使用不应当被解释成暗示由不定冠词“一”或“一个”引用的权利要求陈述将含有这种引用权利要求陈述的任何特定权利要求限制成了只包含一个这种陈述的权利要求，即使是在同一权利要求包括引导短语“一或更多”或“至少一个”和诸如“一”或“一个”之类的不定冠词(例如，“一”和/或“一个”通常应当解释为表示“至少一个”或“一或更多”)时也如此；用于引用权利要求陈述的定冠词的使用也是如此。另外，即使特定数量的引用权利要求陈述被明确陈述，本领域技术人员也会意识到，这种陈述通常应当被解释为表示至少所引用的数量(例如，“两个引用”的光陈述，没有其它修改，通常意味着至少两个引用，或者两个或更多的引用)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一者”的惯例的情况下，通常，这样的句子意在本领域技术人员会理解该惯例(例如，“具有A、B和C中的至少一者的系统”可包括但不限于只具有A的系统、只具有B的系统、只具有C的系统、同时具有A和B的系统、同时具有A和C的系统、同时具有B和C的系统和/或同时具有A、B和C的系统，等等)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一者”的惯例的情况下，通常，这样的句子意在本领域技术人员会理解该惯例(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”可包括但不限于只具有A的系统、只具有B的系统、只具有C的系统、同时具有A和B的系统、同时具有A和C的系统、同时具有B和C的系统和/或同时具有A、B和C的系统，等等)。本领域技术人员进一步要理解的是，通常，表示两或更多个可选项的连词和/或短语，不论在说明书中、权利要求书中、或是附图中，应当理解为包括所述项之一、所述项任一、或者两个项等可能性，除非上下文中另有说明。例如，短语“A或B”通常可理解为包括“A”或“B”或“A和B”等可能性。
[0128]关于所附权利要求，本领域技术人员会理解，其中所引用的操作通常可按任意顺序执行。此外，虽然各种操作流程按序呈现，但应当理解所述各种操作可按非所示这些的其它顺序执行，或者可同时执行。这种可选顺序的实施例可包括叠加、交错、中断、重排序、增量、预备、补充、同时、倒转、或其它变体顺序，除非上下文中另有说明。此外，像“响应于”、“关于”或其它过去时态形容词等术语通常不是意在排除这种变体，除非上下文中另有说明。
[0129]虽然本文已公开了各种方面和实施方式，但其它方面和实施方式对本领域技术人员而言也是显而易见的。本文所公开的各种方面和实施方式是出于说明的目的而非意在限制，本发明的真实范围和精神由下面的权利要求表示。
【权利要求】
1.一种用在地下的或至少部分难接近的土环境中的装置，其包括: 钻孔单元，其包括用于在作业场所沿着所述土环境中的定向路径实施勘探活动的自力推进驱动机构； 传输线，其能操作地连接到所述自力推进驱动机构，其中所述传输线适于光信号从外部源到所述自力推进驱动机构的传播；以及 转换器模块，其与所述钻孔单元相结合，用于将所传播的所述光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的推进动力。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述自力推进驱动机构包括适于沿着所述定向路径挖掘通道的撞锤型设备。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述自力推进驱动机构包括用于沿着所述定向路径挖掘通道的下列类型的动力输送技术中的一或多种:电动力输送技术、磁动力输送技术、机械动力输送技术、气动动力输送技术、液压动力输送技术、热动力输送技术、燃烧动力输送技术、化学动力输送技术、声动力输送技术。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述自力推进驱动机构包括下列类型的挖掘工具中的一或多种:螺钉、切割机、分离机、粉碎机、压实机、凿子、钻头、锤子、流体喷射设备、激光器、微波或声波。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述传输线包括: 一或多种纤维光缆。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述传输线包括: 下列类型的纤维光缆中的一或多种:实芯纤维光缆、单模纤维光缆、多模纤维光缆、空芯纤维光缆、多芯纤维光缆、光子晶体纤维光缆。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述传输线包括: 能够按一定方式在所述外部源和所述钻孔单元之间传输单向或双向通信信号以维护更新的数据表的纤维光缆。
8.如权利要求1所述的装置，其还包括: 用于支撑和/或围合和/或遮蔽和/或保护所述传输线的脐带。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述自力推进驱动机构包括: 配置来在不需要附近的人类操作员的情况下执行包括挖掘或采样或化验或导航功能的勘探活动的工具。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述自力推进驱动机构包括: 配置来根据远程的地上控制单元或远程的人类操作员的操作控制来执行包括挖掘或采样或化验或导航功能的勘探活动的工具。
11.如权利要求1所述的装置，其还包括: 与所述钻孔单元相结合且被配置来与所述作业场所和/或所述土环境中的定向路径保持联系的导航或定位设备。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述钻孔单元被配置用于在包括下列项中的一或多项的所述土环境中操作:土壤、岩石、黏土、砂土、一或多种矿床、聚成岩、雪、冰构造。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器适于将所传播的所述光信号转变成电推进功率以在所述土环境中沿着所述定向路径执行挖掘或采样或化验功能。
14.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器适于将所传播的所述光信号转变成电力，所述电力通过能量存储设备缓冲以提供推进动力给所述钻孔单元。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器适于按一定方式将所传播的所述光信号转变成流体运动或机械运动以提供推进动力给所述钻孔单元。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述钻孔单元包括适于响应于所述流体运动或机械运动执行挖掘或采样功能的工具。
17.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器模块适于按一定方式将所传播的所述光信号转变成热能以提供推进动力给所述钻孔单元。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述钻孔单元包括适于响应于所述热能执行挖掘或采样功能的工具。
19.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器适于将所传播的所述光信号转变成用于驱动适于在所述土环境中沿着所述定向路径执行挖掘或采样功能的工具的气动动力。
20.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器适于将所传播的所述光信号转变成用于驱动适于在所述土环境中沿着所述定向路径执行挖掘或采样功能的工具的液压动力。
21.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器适于将所传播的所述光信号转变成用于驱动适于在所述土环境中沿着所述定向路径执行挖掘或采样功能的工具的燃烧动力。
22.如权利要求1所述的装置，其中所述转换器模块适于按一定方式将所传播的所述光信号转变成热能以在所述土环境中由所述钻孔单元沿着所述定向路径实现挖掘或采样。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述转换器模块还适于按一定方式将所传播的所述光信号转变成热能以实现开路或闭路循环热泵的适于这样的挖掘或采样的操作。
24.如权利要求1所述的装置，其中所述传输线适于时变光信号的传播，且其中所述转换器模块被配置来将所述时变光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的时变电功率。
25.如权利要求24所述的装置，其中所述转换器模块适于将所述时变光信号转变成用于驱动适于在所述土环境中沿着所述定向路径执行挖掘或采样功能的工具的时变电功率。
26.—种包括具有用于执行用于矿产勘探的方法的编码指令的计算机可读介质的计算机程序产品，其中所述方法包括: 识别适于沿着在地下或至少部分难接近的定向路径勘探的钻孔单元； 使传输线能够将光信号从外部源传播到所述钻孔单元的自力推进驱动机构；以及 将所传播的所述光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的推进动力。
27.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法进一步包括: 启动与所述钻孔单元相结合的转换器模块以将所传播的所述光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的推进动力。
28.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中将所传播的所述光信号转变这一方法特征包括: 将所传播的所述光信号转变成用于适于沿着所述定向路径挖掘通道的撞锤型设备的推进动力。
29.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中将所传播的所述光信号转变这一方法特征包括: 将所传播的所述光信号转变成用于沿着所述定向路径挖掘通道的下列类型的动力输送技术中的一或多种:电动力输送技术、磁动力输送技术、机械动力输送技术、气动动力输送技术、液压动力输送技术、热动力输送技术、燃烧动力输送技术、声动力输送技术。
30.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中使所述传输线能够传播光信号这一方法特征包括: 使所述传输线能够沿着下列类型的纤维光缆中的一或多种传播光信号:实芯纤维光缆、单模纤维光缆、多模纤维光缆、空芯纤维光缆、多芯纤维光缆、光子晶体纤维光缆。
31.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 按一定方式在外部源和所述钻孔单元之间传输单向或双向通信信号以维护更新的数据表。
32.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 基于下列技术中的一或多种实施勘探活动:导电、磁性质、介电常数、X射线荧光、伽马射线、合成孔径雷达( SAR)成像、方位角指向性、湿度、化学分析。
33.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 在不需要附近的人类操作的情况下实现包括挖掘或采样或化验或导航功能的勘探活动。
34.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 由远程的地上控制单元或远程的人类操作员实现包括挖掘或采样或化验或导航功能的勘探活动。
35.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 按一定方式监控所述钻孔单元的位置以与作业场所和/或所述土环境中的所述定向路径保持联系。
36.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中将所传播的所述光信号转变这一方法特征包括: 促进所传播的所述光信号转变成电力以提供能量给所述自力推进驱动机构。
37.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中将所传播的所述光信号转变这一方法特征包括: 执行将所传播的所述光信号转变成电力，所述电力通过能量存储设备缓冲以提供推进动力给所述钻孔单元。
38.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 使转变而来的所述电力在下列类型的能量存储设备中的一或多种中缓冲:电池、燃料电池、飞轮、脉冲功率。
39.如权利要求37所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 执行由所述能量存储设备促进的挖掘功能或采样功能。
40.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中将所传播的所述光信号转变这一方法特征包括: 执行将所传播的所述光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的下列类型的动力输送中的一或多种:电动力输送、磁动力输送、机械动力输送、气动动力输送、液压动力输送、热动力输送、燃烧动力输送、化学动力输送、声动力输送。
41.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括:实现时变光信号在所述传输线上的传播；以及 执行将所述时变光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的时变电功率。
42.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 实现多种颜色光信号在单个光纤通道上的传播，其中每一种颜色光信号包括不同的相位或不同的激励能级。
43.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 实现多种颜色光信号在分开的各自的光纤通道上的传播，其中每一种颜色光信号包括不同的相位或不同的激励能级。
44.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中所述方法还包括: 实现具有各自不同的相位或激励能级的两或更多种颜色光信号在所述传输线上的传播；以及 执行将所述两或更多种颜色光信号转变成用于所述自力推进驱动机构的电功率。
45.如权利要求44所述的计算机程序产品，其中执行将所述两或更多种颜色光信号转变这一方法特征包括: 促进所述两或更多种颜色光信号按一定方式转变成时变电功率以在所述土环境中由所述钻孔单元沿着所述定向路径实现挖掘或采样。
46.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中将所传播的所述光信号转变这一方法特征包括: 实现将所传播的所述光信号转变成交流电(AC)以提供用于所述自力推进驱动机构的电功率。
47.如权利要求26所述的计算机程序产品，其中将所传播的所述光信号转变这一方法特征包括: 实现将所传播的所述光信号转变成交流电(AC)或直流电(DC)以提供用于传感器或化验单元或采样设备或挖掘工具或导航模块的电功率。
【文档编号】E21B44/00GK103842612SQ201280048130
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】罗德里克·A·海德, 穆里尔·Y·伊什卡娃, 乔丁·T·卡勒, 内森·P·梅尔沃德, 克拉伦斯·T·特格雷尼, 查尔斯·惠特默, 洛厄尔·L·小伍德, 维多利亚·Y·H·伍德 申请人:埃尔瓦有限公司