CN107953352B - 多轴顺应性末端执行器及其相关的方法和计算机程序产品 - Google Patents

多轴顺应性末端执行器及其相关的方法和计算机程序产品 Download PDF

Info

Publication number
CN107953352B
CN107953352B CN201710700785.7A CN201710700785A CN107953352B CN 107953352 B CN107953352 B CN 107953352B CN 201710700785 A CN201710700785 A CN 201710700785A CN 107953352 B CN107953352 B CN 107953352B
Authority
CN
China
Prior art keywords
end effector
workpiece
compliant
contact probe
workpiece feature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710700785.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107953352A (zh
Inventor
詹姆斯·J·特洛伊
丹尼尔·J·怀特
斯科特·W·利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of CN107953352A publication Critical patent/CN107953352A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107953352B publication Critical patent/CN107953352B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0208—Compliance devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0208—Compliance devices
    • B25J17/0233—Compliance devices with radial compliance, i.e. perpendicular to the longitudinal wrist axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B25J17/0275—Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1669—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by special application, e.g. multi-arm co-operation, assembly, grasping
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/20—Slide gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/22—Feeler-pin gauges, e.g. dial gauges
    • G01B3/28—Depth gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B5/06—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

提供了一种用于附接到机器人装置的多轴顺应性末端执行器及其相关的方法和计算机程序产品。末端执行器定位于待在其上执行操作的工件特征的标称位置处。末端执行器通过使该末端执行器与工件特征相接触而与工件特征被动地对准。响应于使末端执行器与工件特征对准，在该工件特征上执行操作。

Description

多轴顺应性末端执行器及其相关的方法和计算机程序产品
技术领域
本公开总体上涉及机器人制造操作，并且具体地，涉及定位附接到机械臂的末端执行器以用于制造应用。更具体地，本公开涉及一种用于将机器人末端执行器精确地定位在目标位置具有变化的工件上的方法和设备。
背景技术
在涉及机械臂装置的控制的制造应用中，需要相对于待在其上执行任何操作的工件精确地定位机械手或末端执行器。使用机械臂装置的许多应用假设一种确定性方法对机器人进行定位及方位控制。这种确定性方法希望机器人工作单元条件是恒定的，并且机器人的运动控制将总是对于每个新工件产生相同的结果。
然而，对于一些应用，特别是那些涉及大型零件的应用，关于恒定工作单元和工件条件的确定性假设通常是无效的。例如，改变环境条件，诸如工件的热膨胀和/或收缩，往往会导致工件上的目标位置的变化。对于其中工件上的目标位置可能变化的这些机器人应用，实现末端执行器与工件特征的精确对准是困难的。
在其中操作需要将末端执行器与工件上的特征精确地对准的情况下，诸如将工具插入到用于测量类型的任务的孔中，末端执行器的错误放置可能会引起末端执行器、工件或两者的损坏。当出现末端执行器的错误放置时，必须停止由机器人执行的任何自动化任务。通常需要操作人员干预来解决这个问题。
在涉及靠近工件特征精确定位末端执行器的标准机器人控制应用中，未对准将需要操作者停止机器人控制程序以执行工件或机器人位置调整，然后重新启动控制程序。尽管这种涉及人为干预的中断、调整和重新启动方法将允许任务完成，但效率非常低。
在更适应的应用中，已使用视觉系统来解决未对准问题。视觉系统通常涉及将具有附接的摄像机的末端执行器移动到特征位置。摄像机拍摄感兴趣区域的照片。控制系统识别图像中的正确特征，并且计算将末端执行器移动到正确位置所需的局部偏移。机器人然后通过执行另一机器人移动将末端执行器移动到正确位置。
视觉系统可以在具有一致的表面外观的工件上并在严格控制的照明条件下很好地工作。然而，视觉系统也可能是昂贵的并难以集成到现有的机器人系统中。此外，视觉系统往往需要大量的初始和持续校准以及专门的维护。
外部摄像机系统为另一种现有的解决方案。外部摄像机系统使用位于环境中而不是位于机器人本身上的一或多个外部摄像机或其他传感器。在外部摄像机系统类型应用中，测量末端执行器相对于特征的相对位置和方位。然而，与其他视觉系统类似，外部摄像机系统高度地依赖于一致的表面外观并在严格控制的照明条件下。
光学运动捕捉系统为上述外部摄像机系统的变体。光学运动捕捉系统利用放置在末端执行器和工件上的回射标记。回射标记克服了其他摄像机系统的一些照明问题，使得光学运动捕捉系统不依赖于表面外观或环境照明条件。然而，与其他类型的基于视觉的系统一样，光学运动捕捉系统具有初始校准和专门的维护问题，并且通常非常昂贵。
专用坐标测量机(CMM)为用于各种测量任务的龙门式装置。然而，CMM通常为具有有限工作量的大的重型装置。在大的或复杂的工件上使用CMM来进行操作将是困难和耗时的。
因此，期望具有考虑到上面讨论的至少一些问题以及其他可能的问题的方法和设备。
发明内容
在一个例示性实例中，一种设备包括用于附接到机器人装置的多轴顺应性(compliant，顺从式)末端执行器。末端执行器包括顺应性接触探针。顺应性接触探针被配置成通过接触工件特征的实际位置而确定。末端执行器进一步包括与顺应性接触探针相关联的至少一个平移接头和至少一个旋转接头。至少一个平移接头和至少一个旋转接头被构造成使顺应性接触探针与工件特征被动地对准。
在另一例示性实例中，提供了一种用于使用附接到机器人装置的多轴顺应性末端执行器在工件上自动地执行操作的方法。该方法包括将末端执行器定位在待在其上执行操作的工件特征的标称位置处。该方法进一步包括使末端执行器与工件特征相接触，以使末端执行器与工件特征被动地对准。该方法进一步包括响应于使末端执行器与工件特征对准而在工件特征上执行操作。
在另一例示性实例中，提供了一种用于使用附接到机器人装置的多轴顺应性末端执行器在工件上自动地执行操作的计算机程序产品。计算机程序产品包括计算机可读存储介质。计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的第一程序代码，用于将末端执行器定位在待在其上执行操作的工件特征的标称位置处。计算机程序产品进一步包括存储在计算机可读存储介质上的第二程序代码，用于使末端执行器与工件特征相接触以使末端执行器与工件特征被动地对准。计算机程序产品进一步包括存储在计算机可读存储介质上的第三程序代码，用于响应于使末端执行器与工件特征对准而在工件特征上执行操作。
特征和功能可以在本公开的各个实例中单独地实现，或者在其他实例中可结合，其进一步细节可以参考下列描述和附图。
附图说明
在所附权利要求书中阐述了被认为是例示性实例的特性的新颖特征。然而，通过结合附图参考本公开的例示性实例的以下具体实施方式部分，将最好地理解例示性实例以及优选使用模式、其他目的和特征，其中：
图1为根据例示性实例以框图的形式描绘的数据采集系统的图示；
图2为根据例示性实例描绘的具有附接到机器人的末端执行器单元的机器人的透视图的图示；
图3为根据例示性实例描绘的末端执行器单元的正投影视图的图示；
图4为根据例示性实例描绘的末端执行器单元的横截面视图的图示；
图5为根据例示性实例描绘的包括测量探针的末端执行器单元的分解组件部分的正视图的图示；
图6为根据例示性实例描绘的包括底座的末端执行器单元的分解组件部分的正投影视图的图示；
图7为根据例示性实例描绘的包括主体的末端执行器单元的分解组件部分的正投影视图的图示；
图8为根据例示性实例描绘的末端执行器组件的透视图的图示；
图9为根据例示性实例描绘的末端执行器组件的放大正投影视图的图示；
图10为根据例示性实例描绘的末端执行器组件的横截面视图的图示；
图11为根据例示性实例描绘的与工件成角度地未对准的被动顺应性末端执行器的横截面视图的图示；
图12为根据例示性实例描绘的被动顺应性末端执行器单元与成角度地未对准的工件的被动对准的横截面视图的图示；
图13为根据例示性实例描绘的相对于工件处于孔接近位置的被动顺应性末端执行器的横截面视图的图示；
图14为根据例示性实例描绘的被动顺应性末端执行器单元与线性地未对准的工件的被动对准的横截面视图的图示；
图15为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第一图示；
图16为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第二图示；
图17为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第三图示；
图18为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第四图示；
图19为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第五图示；
图20为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第六图示；
图21为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第七图示；
图22为根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的一系列横截面视图的第八图示；
图23为根据例示性实例描绘的末端执行器单元的二维图示；
图24为根据例示性实例描绘的用于执行延伸搜索过程的正投影视图的图示；
图25为根据例示性实例描绘的用于执行缩回间隙搜索过程的正投影视图的图示；
图26为根据例示性实例描绘的使用被动顺应性末端执行器在工件特征执行厚度测量操作的过程的图示；
图27为根据例示性实例以框图的形式描绘的数据处理系统的图示；
图28为根据例示性实例描绘的飞机制造和维护方法的框图的图示；以及
图29为其中可实现例示性实例的飞机的框图的图示。
具体实施方式
例示性实例考虑到不同的考虑因素。例如，例示性实例考虑到可能期望执行涉及机器人操作者的制造应用。此外，例示性实例考虑到可能期望具有用于相对于工件精确地定位机器人并且在其上执行制造操作的方法和设备。具体地，例示性实例考虑到可能期望具有用于相对于诸如制造的飞机部件的大工件精确地定位机器人并且精确地测量其上的孔或切口厚度的方法和设备。
因此，例示性实例提供了一种能够在工件的标称位置和工件特征与工件的实际位置和工件特征之间存在潜在偏差的情况下使末端执行器与工件特征对准的方法和设备。该能力能够重新使用机器人路径程序而不必重新编程机器人，并且适用于允许与工件对准接触的情况。
例示性实例提供了一种用于附接到机械臂或龙门架的顺应性自对准机器人末端执行器，其允许系统补偿实际特征位置与标称值的偏差。末端执行器使用旋转和平移顺应性元件，以使得能够与工件和工件特征正确对准，即使当特征的确切位置不是精确地知道时。末端执行器精确地执行与孔、槽和其他类型的切口相关的表面厚度测量，特别是对于大物体。
因此，例示性实例的末端执行器和控制过程提供了一种对准补偿方法，其允许针对特征的标称位置开发的机器人控制程序，以容忍工件和特征位置与标称值的小到中等偏差。
例示性实例提供了一种使用涉及多个集成的平移接头、旋转接头和磁性制动器的顺应性设计的末端执行器，其允许末端执行器被动地适应非理想条件并且仍然执行编程的操作。这种适应性使得针对标称特征位置开发的机器人应用能够用于涉及中等位置偏差的情况，而不必重新编程机器人路径或停止运动程序，以通过完成的程序部分地进行工件或机器人位置调整。
例示性实例提供了一种在三维中进行顺应性平移运动以及俯仰和转动旋转顺应性运动的末端执行器。多个集成的平移接头、旋转接头、磁性制动器和传感器实现末端执行器的自对准特征以及由机器人操作者对末端执行器的横向运动的超程(over-travel)的补偿。这些特征一起允许末端执行器获得精确的孔厚度测量，即使在未对准时。
例示性实例另外提供了一种用于控制具有多级误差检测的末端执行器的方法，以及用于具有较大偏差的测量应用的恢复方法。误差检测和恢复方法允许系统以最少的人为干预进行操作。在具有大的未对准的情况下(其中，探针在对准检查阶段期间接触表面而不是进入孔中)，应用控制器执行搜索模式来定位孔。然后，应用控制器向控制应用提供偏移测量以重新定位位置，并且然后继续测量过程。
现在参考附图，并且特别是参考图1，其是根据例示性实例以框图的形式描绘的数据采集系统的图示。在该例示性实例中，数据采集系统100可用于获取关于工件的信息。
如所示的，数据采集系统100包括机器人102。机器人102可被配置成移动末端执行器单元104。具体地，可使用机器人102来相对于工件的表面定位末端执行器单元104。
在一个例示性实例中，机器人102包括相关联的机械臂。在该实例中，末端执行器单元104被配置成附接到与机器人102相关联的机械臂。
如本文所使用的，当一个部件与另一部件“相关联”时，该关联为所示实例中的物理关联。例如，通过固定到第二部件、结合到第二部件、安装到第二部件、焊接到第二部件、紧固到第二部件、磁性地附接到第二部件和/或以某种其他合适的方式连接到第二部件，第一部件(诸如机械臂)可被认为与第二部件(诸如机器人102)相关联。在一些情况下，通过经由第三部件连接到第二部件，第一部件可被认为与第二部件相关联。通过形成第二部件的一部分和/或作为第二部件的延伸，第一部件也可被认为与第二部件相关联。
如所示的，数据采集系统100包括机器人控制器106。机器人控制器106可被配置成控制机器人102的运动。具体地，机器人控制器106可用于控制机器人102，以相对于工件的表面定位末端执行器单元104。
如所示的，数据采集系统100包括数据采集控制器108。数据采集控制器108可被配置成控制末端执行器单元104的操作。具体地，数据采集控制器108可用于控制末端执行器单元104的操作，以获取关于工件的信息。
在一个例示性实例中，数据采集控制器108为用于获取关于工件的数据的模块。在该例示性实例中，数据采集控制器108不在内部运行其自己的控制程序。相反，数据采集控制器108将原始输入/输出数据提供给机器人控制器106或应用控制器114中的至少一者。
在一个例示性实例中，数据采集控制器108为可由机器人控制器106控制或集成到机器人控制器106中的模块。因此，数据采集控制器108可为与机器人控制器106直接通信的模块。
在另一例示性实例中，数据采集控制器108可由应用控制器114控制。因此，数据采集控制器108可以通过应用控制器114与末端执行器单元104交互。
在该例示性实例中，数据采集系统100包括机器人控制器106、数据采集控制器108和应用控制器114。可使用软件、硬件、固件或其组合来实现机器人控制器106、数据采集控制器108和应用控制器114中的至少一者。当使用软件时，可使用例如但不限于被配置成在处理器单元上运行的程序代码来实现由机器人控制器106、数据采集控制器108和应用控制器114执行的操作。当使用固件时，可使用例如但不限于存储在永久存储器中以在处理器单元上运行的程序代码和数据来实现由机器人控制器106和数据采集控制器108执行的操作。
当采用硬件时，硬件可包括操作以执行由机器人控制器106和数据采集控制器108执行的操作的一或多个电路。根据实施方案，硬件可采取电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置的形式或被配置成执行任何数量的操作的一些其他合适类型的硬件装置。
可编程逻辑装置可被配置成执行某些操作。该装置可被永久地被配置成执行这些操作或者可为可重新配置的。可编程逻辑装置可采取例如但不限于可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列或一些其他类型的可编程硬件装置的形式。
如本文所使用的，短语“至少一个”当与项目列表一起使用时意指可使用所列出的项目中的一或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的项目中的一个。项目可为特定的对象、事物、步骤、操作、过程或类别。换句话说，“至少一个”意指可从列表中使用项目或多个项目的任何组合，但是可能不需要列表中的所有项目。
例如但不限于“项目A、项目B或项目C中的至少一者”或“项目A、项目B和项目C中的至少一者”可意指项目A；项目A和项目B；项目B；项目A、项目B和项目C；项目B和项目C；或一些其他类型的组合。在一些情况下，“项目A、项目B或项目C中的至少一者”或“项目A、项目B和项目C中的至少一者”可意指但不限于两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或一些其他合适的组合。
在该例示性实例中，数据采集系统100包括末端执行器单元104。末端执行器单元104被配置成附接到机器人102。在该例示性实例中，末端执行器单元104被配置成附接到与机器人102相关联的机械臂。
末端执行器单元104被配置成获取关于工件的信息。信息可为例如关于工件的物理特性的信息，诸如工件的尺寸。在例示性实例中，末端执行器单元104被配置成测量工件的厚度。
在一个例示性实例中，末端执行器单元104是被动地顺应性的。末端执行器单元104的被动顺应性允许末端执行器单元104适应非理想条件，并且仍然从数据采集控制器108执行编程的控制。适应非理想条件的能力允许数据采集控制器108使针对工件中的标称工件特征位置开发的机器人应用适于涉及工件特征的中等位置偏差的情况。机器人应用可以适应而不必将机器人控制器106重新编程为不同的路径，或者通过完成的程序部分地进行工件或机器人位置调整。
在一个例示性实例中，末端执行器单元104的被动顺应性通过集成到末端执行器单元104中的多个平移和旋转接头来实现。在例示性实例中，平移和旋转接头包括磁性制动器和弹簧，其允许末端执行器单元104被动地适应非理想条件并且仍然从数据采集控制器108执行编程的控制。当发生被动顺应性运动时，传感器112用于检测或确定接触和故障，其然后被传送到机器人控制器106。
末端执行器单元104包括多个部件。如所示的，末端执行器单元104包括测量探针110和传感器112。
测量探针110为被配置成获取关于工件的信息的工具。在一个例示性实例中，测量探针110为致动的线性测量探针，其被配置成精确地测量工件在特定位置的表面厚度。
在例示性实例中，测量探针110被配置成接触工件。测量探针110可为接触顺应性的，其允许与工件的轻微接触而不会导致对末端执行器单元104或工件的损坏。末端执行器单元104被设计成响应于接触事件而进行铰接，并且然后一旦接触被移除就恢复到其初始配置。
传感器112被配置成检测测量探针110和工件之间的接触。检测测量探针110与工件之间的接触实现测量探针110与工件特征的接触对准。测量探针110的接触对准使得机器人102适于涉及标称工件特征位置和实际工件特征位置之间的位置偏差的非理想条件，而不必将机器人控制器106重新编程为不同的路径，或者通过完成的程序部分地调整工件或机器人位置。
如所示的，数据采集系统100包括应用控制器114。在一个例示性实例中，应用控制器114在由一个计算机或彼此通信的多个计算机组成的计算机系统内实现。在一个例示性实例中，用于执行由应用控制器114执行的步骤的指令或代码可被存储在计算机系统的存储器中并且由计算机系统内的一或多个处理器实现。
在该例示性实例中，应用控制器114与机器人控制器106和数据采集控制器108交互。用户可以通过应用控制器114的用户界面116与机器人控制器106和数据采集控制器108中的至少一者进行交互。
图1中的数据采集系统100的图示并非意味着对可实现例示性实例的方式的物理或架构限制。还可以使用除了示出的部件以外的其他部件或者使用替代示出的部件的其他部件。一些部件可能是不必要的。此外，所呈现的块用来说明一些功能部件。当在例示性实例中实施时，这些块中的一或多个可被组合、分开或可以被组合和分开成不同的块。
例如，在一些情况下，数据采集控制器108可被实现为机器人控制器106或应用控制器114的一部分。在其他情况下，应用控制器114和数据采集控制器108可被实现为机器人控制器106的一部分。
接下来转向图2，其是根据例示性实例描绘的具有连接到其上的末端执行器单元的机器人的透视图的图示。机器人202可为图1中以框形式示出的机器人102的物理实施方案的实例。
在一个例示性实例中，机器人202可被配置成移动末端执行器单元204。具体地，机器人202可用于相对于工件的表面定位末端执行器单元204。如所示的，机器人202包括机械臂。
在该例示性实例中，末端执行器单元204被配置成附接到机器人202。图2中所示的末端执行器单元204可为图1中以框形式示出的末端执行器单元104的物理实施方案的实例。末端执行器单元204被配置成获取关于工件的信息。
在一个例示性实例中，末端执行器单元204是被动地顺应性的。末端执行器单元204可以适应涉及工件和工件特征的中等位置偏差的非理想条件。适应非理想条件的能力允许末端执行器单元204适应于工件和工件特征的中等位置偏差，而不必将机器人202重新编程为不同的路径或者对机器人202进行位置调整。
在例示性实例中，末端执行器单元204包括测量探针206。图2中所示的测量探针206可为图1中以框形式示出的测量探针110的物理实施方案的实例。在该例示性实例中，末端执行器单元204被配置为接触顺应性的，其允许与工件的轻微接触而不会导致末端执行器单元204或工件损坏。
测量探针206被配置成接触工件。在该例示性实例中，测量探针206被配置成与工件和工件特征接触对准。测量探针206的接触对准使末端执行器单元204适应于涉及位置偏差的非理想条件，而不必重新编程机器人202。
接下来参考图3，其为根据例示性实例描绘的末端执行器单元的正投影视图的图示。如所示的，图3为图2的末端执行器单元204的放大视图。
如所示的，末端执行器单元204包括测量探针206、主体302和底座组件304。测量探针206被安装在主体302和底座组件304内。底座组件304与主体302相关联，使得底座组件304和测量探针206是被动地顺应性的，从而使末端执行器单元204能够适应工件特征的非理想位置。
接下来参考图4，其为根据例示性实例描绘的末端执行器单元的横截面视图的图示。如所示的，图4为沿着图3的线306截取的末端执行器单元204的横截面视图。
如所示的，末端执行器单元204包括连接器板402。连接器板402将末端执行器单元204连接到图2的机器人202。在一个例示性实例中，连接器板402包括用于检测连接器板402和磁性断开器(breakaway)410之间的断开的微开关断开器404。在一个例示性实例中，微开关断开器404在连接器板402与磁性断开器410断开的情况下激活作为安全特征的紧急停止状态。
连接器板402包括嵌入式磁体406和运动定位器408。嵌入式磁体406和运动定位器408相对于连接器板402精确地耦合磁性断开器410。
在一个例示性实例中，运动定位器408为与磁性断开器410上的凹口411对应的连接器板402上的三个突起的三角形布置。当连接器板402耦合到磁性断开器410时，运动定位器408以六个自由度确定性地约束连接器板402和磁性断开器410之间的相对运动。
线性滑块412通过板条(spline)413安装到磁性断开器410。在例示性实例中，弹簧414提供沿z轴416的顺应性，允许末端执行器单元204和工件之间的轻微接触。结合下面描述的其他特征，弹簧414实现测量探针206的被动接触对准，允许末端执行器单元204在非理想条件下获取关于工件特征的准确信息。
线性滑块412的顺应性特性允许主体302沿z轴416移动。结合下面描述的其他特征，线性滑块412的相对于连接器板402和磁性断开器410沿z轴416的延伸实现对工件和工件特征的非理想位置的补偿。具体地，线性滑块412部分地补偿工件特征的角度未对准，并且通过测量探针206实现精确的数据采集。
线性计量器418通过对准磁体420a和420b磁性地耦合到线性滑块412。结合下面描述的其他特征，磁性地耦合到线性滑块412允许线性计量器418在单元已经从标称定向移开之后返回到标称定向，以补偿工件特征的非理想位置。具体地，线性滑块412和线性计量器418之间的磁性耦合部分地补偿了工件特征的角度未对准，在工件特征的角度未对准的情况下实现测量探针206的对准。部分地基于线性滑块412和线性计量器418之间的磁性耦合，末端执行器单元204可以在非理想条件下获得关于工件特征的准确信息，并且当信息获取完成时返回到中性状态。
线性计量器418为被设计成测量关于工件的信息的传感器。信息可以是例如厚度、曲率、偏心率、位移、高度、深度、平面度、变化、跳动、圆度、变形、偏转或位置。在例示性实例中，线性计量器418被配置成基于接触器422沿z轴416的行进范围来确定工件在工件特征的厚度。当被配置成确定工件在工件特征的厚度时，线性计量器418可以是例如基于编码器的测量探针、线性可变差动变压器或其他合适类型的距离测量装置。
在例示性实例中，接触器422的延伸部分由通过延伸轴421连接到接触器422的气动致动器来致动。在所示实例中，气动致动器由测量探针206内的气缸驱动。接触器422的气动致动提供了沿z轴416的额外顺应性。
在另一例示性实例中，接触器422的延伸部分由其他类型的致动器(例如导螺杆致动器)来致动。在该例示性实例中，这些其他类型的致动器可具有它们自己的内部弹簧系统，以提供沿z轴416的额外顺应性。
沿z轴416平移的同时顺应性以及俯仰和转动旋转实现测量探针206的被动自对准以及对于末端执行器单元204的横向运动的超程补偿。部分地基于测量探针206的自对准，末端执行器单元204可以在非理想条件下获得关于工件特征的准确信息。
平移接头424、426的一个实例为可滑动地固定在末端执行器204的底座夹424内的轴承壳体426。该底座夹424形成围绕轴承壳体426的环箍。轴承壳体426可围绕球面轴承428在底座夹424内旋转，允许底座夹424相对于轴承壳体426和主体302的旋转运动。旋转接头426、428的一个实例为可旋转地安装在末端执行器204的轴承壳体426中的球面轴承428。
球面轴承428支撑线性计量器418。球面轴承428允许线性计量器418围绕球面轴承428在正交方向上围绕中心点进行角旋转。
测量探针206在正交方向上围绕球面轴承428的旋转顺应性实现测量探针206的被动自对准。部分地基于测量探针206的自对准，末端执行器单元204可以在非理想条件下获得关于工件特征的准确信息。
轴承壳体426通过对准磁体430和对准磁体432磁性地耦合到主体302。结合其他特征，对准磁体430和对准磁体432允许末端执行器单元204补偿工件特征的非理想位置。具体地，对准磁体430和对准磁体432之间的磁性耦合部分地补偿了工件特征的平面未对准，实现了测量探针206与工件和工件特征的平面平移对准。对准磁体430与作为磁性制动器的轴承壳体426的对准磁体432相互作用。部分地基于轴承壳体426和主体302之间的磁性耦合，末端执行器单元204可以在非理想条件下获得关于工件特征的准确信息，并且当状态获取完成时返回到中性状态。
筒形探针423为末端执行器单元204的一部分，其被配置成在末端执行器204的横向运动期间由机器人202提供接触反馈。在一个例示性实例中，筒形探针423包括被配置成向图1中的以框形式示出的机器人控制器106发送数字信号的集成接触感测能力。来自筒形探针423的信号指示与工件接触，并且机器人控制器106应停止机器人102的运动。
在一个例示性实例中，筒形探针423的集成接触感测能力由一或多个接触传感器(诸如图1中以框形式示出的传感器112)提供。在该例示性实例中，筒形探针423的集成接触感测能力可由接触传感器(诸如但不限于基于压力的开关、电容传感器、电阻传感器和电连接传感器及其组合)来提供。
接下来参考图5，其为根据例示性实例描绘的包括测量探针的末端执行器单元的分解组件部分的正投影视图的图示。图5中所示的组件500为图2的末端执行器单元204的测量探针206以及其他部件的分解正投影视图。
如所示的，组件500包括连接器板402。连接器板402将两者均在图1中示出的末端执行器单元204连接到机器人202。在一个例示性实例中，连接器板402包括用于将末端执行器单元204可移除地连接到机器人202的微开关断开器404。
连接器板402包括嵌入式磁体406和运动定位器408。运动定位器408对应于磁性断开器410上的凹口411，相对于连接器板402精确地耦合磁性断开器410。
线性滑块412通过板条413安装到磁性断开器410。在例示性实例中，弹簧414提供沿z轴416的顺应性，部分地补偿工件特征的角度未对准。
线性计量器418通过对准磁体420a和420b磁性地耦合到线性滑块412。对准磁体420a和420b允许部分地补偿工件和工件特征的角度未对准，在工件特征的角度未对准的情况下实现测量探针206的被动对准。
接下来参考图6，其为根据例示性实例描绘的包括底座组件的末端执行器单元的分解组件部分的正投影视图的图示。图6所示的底座组件304为图3的末端执行器单元204的底座组件304以及其他部件的分解正投影视图。
底座组件304包括底座夹424。底座夹424形成围绕图4的轴承壳体426的环箍。底座夹424允许图8中所示的轴承壳体426围绕球面轴承428旋转，允许底座夹424相对于轴承壳体426和主体302的旋转运动。
底座夹424包括多个接触器尖端602。接触器尖端602允许与工件的轻微接触而不会造成末端执行器单元204或工件的损坏。
球面轴承428允许图4中所示的线性计量器418围绕球面轴承428在正交方向上围绕中心点进行角旋转。球面轴承428通过锁定螺母604固定到线性计量器418。夹具606将球面轴承428固定在图4的轴承壳体426内。
接下来参考图7，其为包括根据例示性实例描绘的主体的末端执行器单元的分解组件部分的正投影视图的图示。图7所示的组件700为图3的末端执行器单元204的主体302以及其他部件的分解正投影视图。
主体302为图2的测量探针206提供保护壳体，以及支撑结构以及线性滑块412与图4的球面轴承壳体426之间的连接。主体302与图4中所示的线性滑块412相关联。在一个例示性实例中，线性滑块412通过保持环702固定在主体302内。
保持环704将球面轴承428限制在图4的轴承壳体426内。如图6中所示，夹具606将两者均在图4中示出的球面轴承428固定在轴承壳体426内。
轴承壳体426通过对准磁体430和对准磁体432磁性地耦合到主体302。对准磁体430和对准磁体432之间的磁性耦合部分地补偿了工件特征的线性未对准，实现测量探针206与工件和工件特征的线性对准。
接下来参考图8，其为根据例示性实例描绘的末端执行器组件的透视图的图示。组件800示出了具有主体302的末端执行器单元204的部分，两者均在图3中示出并且从中移除。
如所示的，组件800示出了安装在球面轴承428内的线性计量器418和接触器422。球面轴承428支撑线性计量器418，允许线性计量器418沿x轴802和y轴804在正交方向上围绕中心点进行角旋转。夹具606固定图6中所示的锁定螺母604，其将球面轴承428固定在轴承壳体426内。
底座夹424形成围绕轴承壳体426的环箍。轴承壳体426可围绕球面轴承428在底座夹424内旋转，允许底座夹424相对于轴承壳体426的旋转运动。
接下来参考图9，其为根据例示性实例描绘的末端执行器组件的放大正投影视图的图示。如所示的，组件900为图8的组件800的下部的放大正投影视图。
接下来参考图10，其为根据例示性实例描绘的末端执行器组件单元的横截面视图的图示。如所示的，图10为沿着图9的截面线902截取的组件900的横截面视图。如所示的，接触器422被安装在延伸轴421上，该延伸轴421在穿过球面轴承428的探针筒423内滑动。球面轴承428支撑线性计量器418，允许线性计量器418沿x轴802和y轴804两者在正交方向上围绕中心点进行角旋转。夹具606将球面轴承428固定在轴承壳体426内。
底座夹424形成围绕轴承壳体426的环箍。轴承壳体426可围绕球面轴承428在底座夹424内旋转，允许底座夹424相对于轴承壳体426的旋转运动。
接下来参考图11，其为根据例示性实例描绘的与工件成角度地未对准的被动顺应性末端执行器的横截面视图的图示。如所示的，根据图4的横截面视图示出了末端执行器204。
在该例示性实例中，末端执行器204被定位成在工件1104的工件特征1102上执行操作。在该例示性实例中，操作为工件1104的厚度1106的测量。
在该例示性实例中，工件1104可为飞机的一部分。例如但不限于，工件1104可被并入飞机中的蒙皮面板、机翼、机身、水平稳定器、舱门、壳体、发动机或其他合适的结构中的至少一者中。工件1104也可为用于飞机的框架结构，诸如飞机中的翼肋、翼梁、纵梁或其他合适的框架结构。
工件1104可具有表面1108。在一些例示性实例中，表面1108可被称为“工作表面”。工件1104的工件特征1102位于实际位置1110处。
在该例示性实例中，工件特征1102为工件1104的特征，待由末端执行器单元204在其上执行操作。在该例示性实例中，工件特征1102为工件1104中的孔。在该例示性实例中，末端执行器单元204被配置成精确地执行工件1104的厚度1106的测量操作。
末端执行器单元204由图2的机器人202根据图1中以框形式示出的机器人控制器106定位在标称位置处。标称位置对应于工件1104和工件特征1102沿表面1108的预期位置和定向。标称位置可以基于工件1104的设计或制造规格。标称位置可以作为参考数据存储在机器人控制器106和应用控制器114中的至少一者中。
在该例示性实例中，工件1104的实际位置1110基本上成角度地偏离末端执行器单元204定向于此的标称位置。在这些操作条件下，由于末端执行器单元204和工件1104之间的角度未对准，末端执行器204可能无法在工件特征1102处准确地执行操作。
如本文所使用的，术语“大约”、“约”和“基本上”表示仍然执行期望功能或达到期望结果的接近所述量的量。例如，术语“大约”、“约”和“基本上”可指的是小于所述量的10％以内、小于所述量的5％以内、小于所述量的1％以内、小于所述量的0.1％以内、以及小于所述量的0.01％以内的量。
接下来参考图12，其为根据例示性实例描绘的被动顺应性末端执行器单元与成角度地未对准的工件的对准的横截面视图的图示。如所示的，根据图4的横截面视图示出的末端执行器204与图11的工件特征1102被动地对准。
球面轴承428允许线性计量器418和底座夹424相对于主体302围绕球面轴承428在正交方向上围绕中心点进行角旋转。当接触器422被插入到工件特征1102中时，底座夹424围绕球面轴承428被动地旋转，允许底座夹424相对于轴承壳体426和主体302的旋转运动。
测量探针206的线性计量器418与底座夹424耦合。因此，底座夹424围绕球面轴承428的旋转产生测量探针206沿x轴802和y轴804中的任一者在正交方向上的相应旋转。
测量探针206在正交方向上围绕球面轴承428的旋转顺应性实现末端执行器单元204的被动角度自对准。部分地基于测量探针206的被动自对准，末端执行器单元204可以在工件特征1102上准确地执行操作。
接下来参考图13，其为根据例示性实例描绘的与工件成角度地未对准的被动顺应性末端执行器的横截面视图的图示。如所示的，根据图4的横截面视图示出了末端执行器204。
在该例示性实例中，末端执行器单元204被定位成在工件1104的工件特征1302上执行操作。在该例示性实例中，操作为工件1104的厚度1106的测量。
末端执行器单元204由图2的机器人202通过图1中以框形式示出的机器人控制器106定位在孔的标称位置上方的位置处。标称位置对应于工件1104和工件特征1302沿表面1108的预期位置。标称位置可以基于工件1104的设计或制造规格。标称位置可以作为参考数据存储在机器人控制器106和应用控制器114中的至少一者中。在该例示性实例中，标称位置为对于工件特征1102的中心的预期位置，包括三维位置和角度定向。
在该例示性实例中，工件1104的实际位置1310基本上线性偏离末端执行器单元204所在的标称位置。在这些操作条件下，由于末端执行器单元204和工件特征1302之间的线性未对准，末端执行器204可能无法在工件特征1302上准确地执行操作。
接下来参考图14，其为根据例示性实例描绘的被动顺应性末端执行器单元与线性未对准的工件的被动对准的横截面视图的图示。如所示的，根据图4的横截面视图示出的末端执行器204与图13的工件特征1302被动地对准。
当工件1104的实际位置1310基本上线性偏离末端执行器单元204所在的标称位置时，轴承壳体426被动地从大致中性位置移位，以符合特征1302的实际位置1304的未对准。在该例示性实例中，轴承壳体426可以相对于主体302沿x轴802和y轴804中的任一者平移。
轴承壳体426通过对准磁体430和对准磁体432磁性地耦合到主体302。在接触器422被插入到工件特征1302中时，对准磁体430和对准磁体432偏移，允许末端执行器单元204补偿工件特征的非理想位置。轴承壳体426相对于主体302被动地偏移，允许轴承壳体426相对于主体302的线性运动。
测量探针206的线性计量器418与轴承壳体426耦合。因此，轴承壳体426的线性位移产生测量探针206的相应偏移。
基于轴承壳体426相对于主体302的运动的测量探针206的线性顺应性部分地补偿工件特征的线性未对准，实现测量探针206与工件和工件特征的线性对准。测量探针206的线性顺应性实现末端执行器单元204的被动线性自对准。部分地基于测量探针206的被动自对准，末端执行器单元204可以在工件特征1302上准确地执行操作。
接下来参考图15-图22，其是根据例示性实例描绘的用于执行操作的被动顺应性末端执行器的横截面正投影视图的一系列图示。如所示的，示出了在工件1500上执行操作的末端执行器单元204。在该例示性实例中，操作为工件1504在工件特征1502处的厚度1506的测量。在该例示性实例中，工件特征1502为孔1508。
现在具体参考图15，末端执行器单元204由图2的机器人202根据图1中以框形式示出的机器人控制器106定位在接近位置1510处。接近位置1510为略高于孔1508的标称位置的位置。接近位置1510被定位在工件1504上方的高度处，使得接触器422可以延伸到孔1508中而没有碰到工件1504。
现在具体参考图16，其示出了非常接近但不与工件1504接触的末端执行器单元204。当图1中以框形式示出的机器人控制器106完成移动末端执行器单元204时，图1中以框形式示出的数据采集控制器108使测量探针206的接触器422延伸以检查与工件1504的表面1512的接触。当测量探针206的接触器422完全延伸时，图1中以框形式示出的数据采集控制器108假设测量探针206已延伸到孔1508中。
如果测量探针206不能完全延伸，则数据采集控制器108假设接触器422已接触表面1512。图1中以框形式示出的应用控制器114然后进入大的未对准缓解过程，如下面的图24中所示。
现在具体参考图17，末端执行器单元204由图1中以框形式示出的机器人102移动，使得接触器422穿过孔1508的中心向下移动到测量深度1702。
在该例示性实例中，末端执行器单元204的竖直顺应性防止对工件1504和末端执行器204的损坏。竖直顺应性可以通过例如弹簧414的压缩来提供。
当接触器422移动到孔1508中时，测量探针206与孔1508的实际位置1514定向地被动对准。在该例示性实例中，如上面关于图11-14所述，测量探针206与孔1508的实际位置1514被动地对准。
现在具体参考图18，在测量探针206已经移动到孔1508中并且与孔1508被动地对准之后，末端执行器204移动到测量位置1802。在该例示性实例中，测量位置1802为围绕孔1508的圆周的位置，待确定在该位置处的工件1504的厚度1506。为了到达测量位置1802，图1中以框形式示出的机器人控制器106命令图2的机器人202在沿x轴802和y轴804中的至少一者的方向上移动末端执行器单元204，直到测量探针110在测量位置1802处接触工件1504。
在例示性实例中，上面关于图8-图11所述的顺应性元件位移以解决测量位置1802的超出。如上面关于图8-图11所述，当末端执行器单元204超过测量位置1802时，轴承壳体426相对于主体302被动地位移，以补偿末端执行器单元204超出测量位置1802。来自筒形探针423的接触信号将被发送给机器人控制器106以指示其应停止移动。即使机器人正在接收已发生接触的单一事件，这将需要几分之一秒的时间来使机器人停止。末端执行器的被动X、Y顺应性将为此运动提供顺应性补偿。如图18中所示，轴承壳体426相对于主体302沿x轴802和y轴804中的任一者或两者平移。
现在具体参考图19，末端执行器单元204已经移动到测量位置1802中。一旦末端执行器单元204处于测量位置1802中，则图1中以框形式示出的数据采集控制器108命令测量探针206执行测量操作。如所示的，测量探针206缩回，直到接触器422接触工件1504。在图1中以框形式示出的数据采集控制器108识别线性计量器418的延伸，由此可以确定工件1504在测量位置1802处的厚度1506。
现在参考图20，接触器422被示出为延伸的，并且末端执行器单元204已返回到孔1508的标称中心。当完成单个测量时，图1中以框形式示出的机器人控制器106然后可以移动末端执行器单元204以对孔1508周围的不同测量位置执行额外的测量。在对于围绕孔1508的每个测量位置完成测量过程之后，末端执行器单元204返回到孔1508的标称中心。
现在参考图21，接触器422缩回。当图1中以框形式示出的机器人控制器106完成移动末端执行器单元204时，图1中以框形式示出的数据采集控制器108使接触器422缩回并且检查探针延伸距离，以确定是否已发生完全缩回或者接触器422已接触工件1504。
如果接触器422不能完全缩回，则接触器422在缩回期间已接触工件1504。图1中以框形式示出的应用控制器114进入大的未对准缓解过程，如下面的图25中所示。
现在参考图22，其示出了末端执行器单元204已经返回到接近位置1510。当已经确认接触器422的间隙时，图1中以框形式示出的机器人控制器106使末端执行器单元204从工件1504移回到接近位置1510。图1中以框形式示出的机器人控制器106然后可以将末端执行器单元204移动到在另一工件特征之上的后续接近位置并且在其上执行操作。
现在参考图23，其是根据另一例示性实例描绘的末端执行器单元的二维图示。图23中所示的末端执行器单元2302为图1中以框形式示出的末端执行器单元104的物理实施方案的第二实例。
如所示的，测量探针2304位于主体2306外部。在此配置中，末端执行器单元2302被配置成沿工件2314的边缘2312精确地执行厚度2310的测量操作。
现在参考图24，其是根据例示性实例描绘的用于执行延伸搜索过程的正投影视图的图示。如所示的，延伸搜索过程2400为当接触器422的延伸被在接近位置1510处的工件1504阻挡时用于定位工件特征的大的未对准缓解过程。
如所示的，并且执行器单元204已经根据图1中以框形式示出的机器人控制器106定位在标称位置2404处。标称位置2404对应于工件1504和工件特征1502的预期位置和取向。标称位置2404可以基于工件1504的设计或制造规范。标称位置2404可以作为参考数据存储在两者均在图1中以框形式示出的机器人控制器106和应用控制器114中的至少一者中。
在该例示性实例中，工件特征1502的标称位置2404与工件特征1502的实际位置1514充分地不同，使得接触器422的延伸被工件1504阻挡。
当检测到与工件1504的接触时，图1中以框形式示出的应用控制器114启动延伸搜索过程2400。在延伸搜索过程2400期间，图1中以框形式示出的机器人控制器106沿向外的螺旋路径2402对末端执行器单元204进行小的增量移动。在每次增量移动之后，图1中以框形式示出的数据采集控制器108使接触器422延伸，以检查工件特征1502。当发现工件特征1502时，诸如通过接触器422的间隙进入孔1508中，应用控制器114将与标称位置2404的偏差存储为偏移数据，并且继续测量过程，如图15-图22中所示。
现在参考图25，其根据例示性实例描绘的用于执行缩回间隙搜索过程的正投影视图的图示。如所示的，缩回间隙搜索过程250为当接触器422的缩回被工件1504阻挡时用于定位末端执行器单元204可以从工件1504安全地缩回的位置的大的未对准缓解过程。
如所示的，末端执行器单元204已经移动到标称位置2404。在该例示性实例中，标称位置2404为孔1508的中心位置。当检测到与工件1504的接触时，图1中以框形式示出的应用控制器114启动缩回间隙搜索过程2500。在缩回间隙搜索过程2500期间，图1中以框形式示出的机器人控制器106沿向外的螺旋路径2502对末端执行器单元204进行小的增量移动。在例示性实例中，向外的螺旋路径2502为从与最终测量位置(诸如图18的测量位置1802)相反的方向上开始的标称位置2404起的向外螺旋路径。在每次增量移动之后，图1中以框形式示出的数据采集控制器108试图使接触器422缩回，以检查与工件特征1502的间隙。当发现与工件特征1502的间隙时，诸如当接触器422的缩回不接触工件1504时，机器人控制器106使末端执行器单元204缩回到接近位置1510，如图15中所示。
现在参考图26，其为根据例示性实例描绘的用于使用被动顺应性末端执行器在工件特征处执行厚度测量操作的过程的图示。图26中所示的过程可在全部都在图1中以框形式示出的机器人控制器106、数据采集控制器108和应用控制器114中的一者或多者中实现。
过程2600通过将末端执行器单元移动到接近位置而开始(步骤2602)。末端执行器单元可以为例如图2的末端执行器单元204。接近位置为略微在待在其上执行操作的工件特征的标称中心位置上方的位置。工件特征可以为例如图12和图13中所示的孔1202。接近位置可以为例如图15中所示的接近位置1510。
在移动到接近位置之后，过程2600使测量探针延伸以检查表面接触(步骤2604)。如果检测到与表面的接触(步骤2606为“是”)，则过程2600通过从标称中心位置在向外的螺旋路径中进行小的移动和探针延伸检查来启动延伸搜索过程(步骤2608)。延伸搜索过程可以是例如图24中所示的延伸搜索过程2400。
现在回到步骤2606，如果没有检测到与表面的接触(步骤2606为“否”)，则过程2600将末端执行器单元移动到测量深度(步骤2610)。测量深度可以是例如图17中所示的测量深度1702。
在末端执行器单元移动到测量深度时，测量探针(诸如图2的测量探针206)与工件特征的实际位置定向地被动对准。在该例示性实例中，过程2600使末端执行器单元204与孔1508的实际位置1514被动地对准，如上面关于图11-图14所述。
过程2600使末端执行器在朝向标称测量位置的方向上移动，直到起动电接触传感器(步骤2612)。在该例示性实例中，末端执行器单元移动到测量位置，诸如图18中所示的测量位置1802。
当末端执行器单元已经到达测量位置时，过程2600执行厚度测量(步骤2614)。在该例示性实例中，过程2600使测量探针缩回，直到接触器(诸如接触器422)接触工件。基于接触器的位置，过程2600可以确定工件在测量位置处的厚度。在该例示性实例中，接触器与线性计量器(诸如图4的线性计量器418)相关联。过程2600通过在接触器与工件接触时测量线性计量器的延伸来确定工件的厚度。
在执行测量操作之后，过程2600使测量探针延伸并且使末端执行器移回到工件特征的标称中心位置(步骤2615)。图1中以框形式示出的机器人控制器106然后可以移动末端执行器单元204，以在工件特征周围的不同测量位置处执行额外的测量。
当完成所有测量时，使测量探针缩回，以检查距工件的探针间隙(步骤2616)。如果检测到与工件的接触(步骤2618为“是”)，则过程2600通过从标称中心位置在与最终测量的位置相反的方向上开始的向外螺旋路径上进行小的移动以及探针延伸检查来启动缩回搜索过程(步骤2620)。缩回搜索过程可以是例如图25中所示的缩回搜索过程2500。
现在返回到步骤2618，如果没有检测到与工件的接触(步骤2618为“否”)，则过程2600使末端执行器单元缩回到工件特征上方的接近位置(步骤2622)，随后该过程终止。当接触器在缩回时不接触工件时，确认测量探针与工件特征的间隙。在将末端执行器缩回到接近位置之后，机器人控制器(诸如图1的机器人控制器106)可以使末端执行器单元移动到在后续工件特征上方的后续接近点并且在其上执行操作。
不同的实例中的流程图和框图说明了例示性实例中的装置和方法的一些可能的实施方案的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个块可表示模块、区段、功能和/或操作或步骤的一部分。
在例示性实例的一些替代实施方案中，框中注释的功能或多个功能可以不按图中注释的顺序进行。例如，在一些情况下，根据所涉及的功能，可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行框。而且，除了流程图或框图中所示的框之外，还可添加其他框。
因此，本文所述的例示性实例提供了一种结合三维顺应性和传感器反馈的解决方案，以允许对在大规模机器人应用中出现的机器人末端执行器与特征的未对准的实时调整。此外，例示性实例的数据采集系统还消除了解决未对准所需的人为干预。因此，本文所述的例示性实例提供了以被设计成以开环、确定性方式执行的标准机器人系统不具有的方式调节部件的制造变化或由于环境因素(如温度)的变化导致的膨胀/收缩的能力。
当与视觉系统相比时，本文所述的例示性实例更容易实现并且不易受照明条件的变化的影响。例示性实例的数据采集系统不依赖于视觉系统所需的摄像机或其他光学硬件。因此，所得到的实施方案具有较低的初始投资成本和较低的持续维护成本。
当与坐标测量机相比时，所述的例示性实例使用相对低成本的机械臂进行定位。此外，例示性实例不需要大量的专用占地空间来实现坐标测量机，特别是当需要测量大型或复杂部件时。
现在转向图27，其为根据例示性实例以框图的形式描绘的数据处理系统的图示。数据处理系统2700可用于实现全部都在图1中以框形式示出的机器人控制器106、数据采集控制器108和应用控制器114中的一者或多者。如所示的，数据处理系统2700包括通信框架2702，其在处理器单元2704、存储装置2706、通信单元2708、输入/输出单元2710和显示器2712之间提供通信。在一些情况下，通信框架2702可被实现为总线系统。
处理器单元2704被配置成执行软件的指令以执行许多操作。取决于实施方案，处理器单元2704可包括多个处理器、多处理器内核和/或一些其他类型的处理器。在一些情况下，处理器单元2704可采取硬件单元的形式，诸如电路系统、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置或一些其他合适类型的硬件单元。
由处理器单元2704运行的操作系统、应用和/或程序的指令可位于存储装置2706中。存储装置2706可通过通信框架2702与处理器单元2704通信。如本文所使用的，也称为计算机可读存储装置的存储装置为能够根据临时和/或永久基础存储信息的任何硬件。该信息可包括但不限于数据、程序代码和/或其他信息。
存储器2714和永久存储2716为存储装置2706的实例。存储器2714可采取例如随机存取存储器或一些类型的易失性或非易失性存储装置的形式。永久存储2716可包括任何数量的部件或装置。例如，永久存储2716可包括硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁盘或者上述的一些组合。永久存储2716所使用的介质是可移除的或不可移除的。
通信单元2708允许数据处理系统2700与其他数据处理系统和/或装置进行通信。通信单元2708可使用物理和/或无线通信链路提供通信。
输入/输出单元2710允许从连接到数据处理系统2700的其他装置接收输入并将输出发送给连接到数据处理系统2700的其他装置。例如，输入/输出单元2710可允许通过键盘、鼠标和/或一些其他类型的输入装置接收用户输入。作为另一实例，输入/输出单元2710可允许将输出发送到连接到数据处理系统2700的打印机。
显示器2712被配置成向用户显示信息。显示器2712可包括例如但不限于监视器、触摸屏、激光显示器、全息显示器、虚拟显示装置和/或一些其他类型的显示装置。
在该例示性实例中，不同例示性实例的过程可由使用计算机实现的指令的处理器单元2704来执行。这些指令可被称为程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码，并且可由处理器单元2704中的一个或多个处理器读取和执行。
在这些实例中，程序代码2718以功能形式位于计算机可读介质2720上，其可选择性地被移除并且可被加载到数据处理系统2700上或传送到数据处理系统2700以供处理器单元2704执行。程序代码2718和计算机可读介质2720一起形成计算机程序产品2722。在该例示性实例中，计算机可读介质2720可为计算机可读存储介质2724或者计算机可读信号介质2726。
计算机可读存储介质2724为用于存储程序代码2718的物理或有形存储装置，而不是传播或传送程序代码2718的介质。计算机可读存储介质2724可为例如但不限于连接到数据处理系统2700的光盘或磁盘或永久存储装置。
替代地，程序代码2718可传送到使用计算机可读信号介质2726的数据处理系统2700。计算机可读信号介质2726可为例如包含程序代码2718的传播数据信号。该数据信号可为可以通过物理和/或无线通信链路传输的电磁信号、光信号和/或一些其他类型的信号。
图27中的数据处理系统2700的图示并非意味着对可实现例示性实例的方式提供架构限制。不同的例示性实例可在数据处理系统中实现，该数据处理系统包括除关于数据处理系统2700所示的那些部件之外的部件或者替代关于数据处理系统2700所示的那些部件的部件。此外，图27中所示的部件可与所示的例示性实例不同。
可在如图28中所示的飞机制造和维修方法2800以及如图29中所示的飞机2900的背景下描述本公开的例示性实例。首先参考图28，其是根据例示性实例描绘的飞机制造和维修方法的框图的图示。在预生产期间，飞机制造和维修方法2800可包括图29中的飞机2900的规格和设计2802以及材料采购2804。
在生产过程中，进行部件和子组件制造2806以及图29中的飞机2900的系统集成2808。此后，图29中的飞机2900可进行认证和交付2810以处于服务2812中。在处于客户服务2812期间，图29中的飞机2900被安排用于日常维护和保养2814，其可包括修改、重新配置、翻新和其他维护或保养。
飞机制造和维修方法2800的每个过程可由系统集成商、第三方、运营商或其组合执行或完成。在这些实例中，运营商可为客户。出于本说明的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的贩卖商、分包商和供应商；以及运营商可为航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
现在参考图29，其是描绘了可实现例示性实例的飞机的框图的图示。在该实例中，飞机2900通过图28中的飞机制造和维修方法2800制造，并且可包括具有多个系统2904和内部2906的机身2902。系统2904的实例包括推进系统2908、电气系统2910、液压系统2912和环境系统2914中的一者或多者。可包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空航天的实例，但是不同的例示性实例可应用于其他行业，诸如汽车工业。
在图28中的飞机制造和维修方法2800的至少一个阶段期间，可采用本文实施的设备和方法。具体地，在飞机制造和维修方法2800的各个阶段期间，可使用图1的数据采集系统100。例如但不限于，末端执行器单元104可用于在规格和设计2802期间确定机身2902的厚度。此外，在日常维护和保养2814期间或飞机制造和维修方法2800的其他一些阶段，数据采集系统100可用于对机身2902进行检查操作。
在一个例示性实例中，在图28中的部件和子组件制造2806中生产的部件或子组件可以类似于图28中的飞机2900处于服务2812中时生产的部件或子组件的方式构造或制造。作为另一实例，在生产阶段期间(诸如图28中的部件和子组件制造2806和系统集成2808期间)可使用一个或多个设备实例、方法实例或其组合。在飞机2900处于服务2812中时、在图28中的维护和保养2814期间或其组合中，可利用一个或多个设备实例、方法实例或其组合。使用多个不同的例示性实例可充分地加快组装、降低飞机2900的成本或两者。
此外，本公开包括根据以下条款的实例：
条款1.一种用于附接到机器人装置的多轴顺应性末端执行器，所述末端执行器包括：
顺应性接触探针，被配置成通过接触工件特征的实际位置而确定；以及
至少一个平移接头和至少一个旋转接头，与所述顺应性探针相关联并被配置成使所述顺应性接触探针与所述工件特征被动地对准。
条款2.根据条款1所述的多轴顺应性末端执行器，其中，所述至少一个平移接头进一步包括：
轴承壳体，可滑动固定在所述末端执行器的底座夹内。
条款3.根据条款2所述的多轴顺应性末端执行器，其中，所述至少一个旋转接头进一步包括：
球面轴承，可旋转安装在所述末端执行器的所述轴承壳体中。
条款4.根据条款3所述的多轴顺应性末端执行器，其中，所述顺应性接触探针进一步包括：
接触器，被配置成顺应性地接触所述工件，其中，所述顺应性接触探针被配置成响应于所述接触器和所述工件之间的接触而提供反馈。
条款5.根据条款4所述的多轴顺应性末端执行器，进一步包括：
线性计量器，与所述顺应性接触探针相关联，其中，所述工件在所述工件特征处的厚度基于在所述接触器接触所述工件时所述线性计量器的延伸来确定。
条款6.根据条款5所述的多轴顺应性末端执行器，其中：
所述线性计量器被安装在所述球面轴承内；以及
其中，所述工件在所述工件特征处的厚度基于在所述接触器接触所述工件的下侧时所述线性计量器的延伸来确定。
条款7.根据条款1所述的多轴顺应性末端执行器，进一步包括：
多个磁性制动器，被配置成当所述顺应性接触探针不与所述工件特征被动地对准时将所述顺应性接触探针保持在基本中性的定向。
条款8.根据条款7所述的多轴顺应性末端执行器，其中：
所述多个磁性制动器进一步配置成在数据采集期间将所述顺应性接触探针保持在被动地对准的定向。
条款9.根据条款1所述的多轴顺应性末端执行器，进一步包括：
运动地对准的磁性耦合器，用于将所述末端执行器附接到所述机器人装置。
条款10.一种用于使用附接到机器人装置的多轴顺应性末端执行器在工件上自动地执行操作的方法，所述方法包括：
将所述末端执行器定位在待在其上执行操作的工件特征的标称位置处；
使所述末端执行器与所述工件特征相接触，以使所述末端执行器与所述工件特征被动地对准；以及
响应于使所述末端执行器与所述工件特征对准，在所述工件特征上执行操作。
条款11.根据条款10所述的方法，进一步包括：
响应于将所述末端执行器定位在所述工件特征的标称位置处，确定所述末端执行器是否可与所述工件特征的实际位置被动地对准。
条款12.根据条款11所述的方法，其中，确定所述末端执行器是否可与所述工件特征的实际位置被动地对准进一步包括：
使顺应性接触探针从所述末端执行器延伸，以确定所述末端执行器是否可与所述工件特征的所述实际位置被动地对准，其中，所述接触探针是竖直顺应性的，以防止对所述工件的损坏。
条款13.根据条款12所述的方法，其中，所述工件特征为所述工件中的孔，并且其中，使所述末端执行器与所述工件特征被动地对准进一步包括：
使所述接触探针延伸穿过所述孔；以及
当所述接触探针延伸穿过所述孔时，使所述接触探针从磁性地限定的中性位置平移和成角度地偏移，直到所述末端执行器与所述孔对准。
条款14.根据条款13所述的方法，其中，所述操作包括确定所述工件在所述孔处的厚度，所述方法进一步包括：
使所述接触探针缩回，直到所述顺应性接触探针接触所述工件的下侧；以及
基于所述接触探针的延伸确定所述工件在所述孔处的厚度。
条款15.根据条款14所述的方法，进一步包括：
使所述末端执行器偏移，直到来自所述顺应性接触探针的接触反馈指示与所述孔的侧壁接触；
其中，使所述接触探针缩回的步骤响应于使所述末端执行器偏移而执行。
条款16.根据条款14所述的方法，进一步包括：
响应于执行所述操作，确定所述顺应性接触探针是否可从所述工件特征移除；
响应于确定所述接触探针不能从所述工件特征移除，执行缩回搜索过程，以定位所述接触探针可从所述工件特征缩回的所述末端执行器的位置；以及
响应于定位所述接触探针可从所述工件特征缩回的所述末端执行器的位置，使所述末端执行器从所述工件特征缩回，以从所述工件特征移除所述顺应性接触探针。
条款17.根据条款12所述的方法，进一步包括：
响应于确定所述工件特征的标称位置不是所述工件特征的实际位置，对所述工件特征执行搜索过程；以及
响应于定位所述工件特征，存储从所述工件特征的标称位置到实际位置的偏移。
条款18.根据条款17所述的方法，其中，执行所述工件特征的搜索过程进一步包括：
从所述标称位置在向外的螺旋路径中进行所述末端执行器的小的移动和所述接触探针的延伸检查，直到基于来自所述顺应性接触探针的接触反馈而确定所述工件特征的实际位置。
条款19.一种使用附接到机器人装置的多轴顺应性末端执行器在工件上自动地执行操作的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
计算机可读存储介质；
第一程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于将所述末端执行器定位在待在其上执行操作的工件特征的标称位置处；
第二程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于使所述末端执行器与所述工件特征相接触，以使所述末端执行器与所述工件特征被动地对准；以及
第三程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于响应于使所述末端执行器与所述工件特征对准而在所述工件特征上执行操作。
条款20.根据条款19所述的计算机程序产品，进一步包括：
第四程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于响应于将所述末端执行器定位在所述工件特征的标称位置处来确定所述末端执行器是否可与所述工件特征的实际位置被动地对准。
条款21.根据条款20所述的计算机程序产品，其中，所述第四程序代码进一步包括：
程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于使顺应性接触探针从末端执行器延伸，以确定所述末端执行器是否可与所述工件特征的实际位置被动地对准。
条款22.根据条款21所述的计算机程序产品，其中，所述工件特征为所述工件中的孔，其中，所述第二程序代码进一步包括：
程序代码，存储在计算机可读存储介质上，用于使所述接触探针延伸穿过所述工件中的孔，其中，当所述接触探针延伸穿过所述孔时，所述接触探针从磁性地限定的中性位置平移和成角度地偏移，直到所述末端执行器与所述孔对准。
条款23.根据条款22所述的计算机程序产品，其中，所述操作包括确定所述工件在所述孔处的厚度，所述计算机程序产品进一步包括：
第五程序代码，存储在计算机可读存储介质上，用于使所述接触探针缩回，直到所述顺应性接触探针接触所述工件的下侧；以及
第六程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于基于所述接触探针的延伸来确定所述工件在所述孔处的厚度。
条款24.根据条款23所述的计算机程序产品，进一步包括：
第七程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于使所述末端执行器偏移，直到来自所述顺应性接触探针的接触反馈指示与所述孔的侧壁接触；
其中，所述第五程序代码响应于所述第七程序代码来执行。
条款25.根据条款23所述的计算机程序产品，进一步包括：
第七程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于通过所述接触反馈来确定是否可以响应于执行操作而从所述工件特征移除所述顺应性接触探针；
第八程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于执行缩回搜索过程，以响应于确定所述接触探针不能从所述工件特征移除而定位所述接触探针可以从所述工件特征缩回的所述末端执行器的位置；以及
第九程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于使所述末端执行器从所述工件特征缩回，以响应于定位所述接触探针可以从所述工件特征缩回的所述末端执行器的位置而将顺应性接触探针从所述工件特征移除。
条款26.根据条款20所述的计算机程序产品，进一步包括：
第五程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于响应于确定所述工件特征的标称位置不是所述工件特征的实际位置来执行所述工件特征的搜索过程；以及
第六程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，用于存储所述工件特征响应于通过接触所述工件特征来定位的从所述工件特征的所述标称位置到所述实际位置的偏移。
条款27.根据条款26所述的计算机程序产品，其中，所述第五程序代码进一步包括：
程序代码，存储在所述计算机可读存储介质上，基于来自所述接触探针的接触反馈，从所述标称位置在向外的螺旋路径中进行所述末端执行器的小的移动和所述接触探针的延伸检查，直到确定所述工件特征的实际位置。
已经出于说明和描述的目的而呈现对不同例示性实例的描述，而并非旨在是穷尽的或限制于所公开形式的实例。对于本领域普通技术人员来说，许多修改和变化应是显而易见的。此外，与其他期望的实例相比，不同的例示性实例可提供不同的特征。选择和描述所选择的实例或多个实例是为了最好地解释实例的原理、实际应用，并且使得本领域普通技术人员能够理解各个实例的公开内容，各个实例具有适于特定的预期使用的各种修改。

Claims (15)

1.一种用于附接到机器人装置(202)的多轴顺应性末端执行器(204)，所述多轴顺应性末端执行器(204)包括：
顺应性接触探针(206)，被配置成通过接触工件特征(1102)的实际位置(1110)而确定；以及
至少一个平移接头和至少一个旋转接头，与所述顺应性接触探针(206)相关联并被配置成使所述顺应性接触探针(206)与所述工件特征(1102)被动地对准。
2.根据权利要求1所述的多轴顺应性末端执行器(204)，其中，所述至少一个平移接头进一步包括：
轴承壳体(426)，能滑动地固定在所述多轴顺应性末端执行器(204)的底座夹(424)内。
3.根据权利要求2所述的多轴顺应性末端执行器(204)，其中，所述至少一个旋转接头进一步包括：
球面轴承(428)，能旋转地安装在所述多轴顺应性末端执行器(204)的所述轴承壳体(426)中。
4.根据权利要求1或2所述的多轴顺应性末端执行器(204)，其中，所述顺应性接触探针(206)进一步包括：
接触器(422)，被配置成顺应性地接触工件(1104)，其中，所述顺应性接触探针(206)被配置成响应于所述接触器(422)和所述工件(1104)之间的接触而提供反馈；以及
线性计量器(418)，与所述顺应性接触探针(206)相关联，其中，所述工件(1104)在所述工件特征(1102)处的厚度在所述接触器(422)接触所述工件时从所述线性计量器(418)确定。
5.根据权利要求1或2所述的多轴顺应性末端执行器(204)，进一步包括：
多个磁性制动器(432)，被配置成当所述顺应性接触探针(206)不与所述工件特征(1102)被动地对准时将所述顺应性接触探针(206)保持为基本中性的定向。
6.根据权利要求1或2所述的多轴顺应性末端执行器(204)，进一步包括：
运动地对准的磁性耦合器(402)，用于将所述多轴顺应性末端执行器(204)附接到所述机器人装置(202)。
7.一种用于使用附接到机器人装置(202)的多轴顺应性末端执行器(204)在工件(1104)上自动地执行操作的方法，所述方法包括：
将所述多轴顺应性末端执行器(204)定位在待在上面执行操作的工件特征(1102)的标称位置(2404)处；
使所述多轴顺应性末端执行器(204)与所述工件特征(1102)相接触，以使所述多轴顺应性末端执行器(204)与所述工件特征(1102)被动地对准；以及
响应于使所述多轴顺应性末端执行器与所述工件特征(1102)对准，在所述工件特征(1102)上执行操作。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
响应于将所述多轴顺应性末端执行器(204)定位在所述工件特征(1102)的所述标称位置(2404)处，确定所述多轴顺应性末端执行器(204)是否能与所述工件特征(1102)的实际位置(1110)被动地对准，其中，确定所述多轴顺应性末端执行器(204)是否能与所述工件特征(1102)的实际位置(1110)被动地对准进一步包括：
使顺应性接触探针(206)从所述多轴顺应性末端执行器(204)延伸，以确定所述多轴顺应性末端执行器(204)是否能与所述工件特征(1102)的所述实际位置(1110)被动地对准，其中，所述顺应性接触探针(206)是竖直顺应性的，以防止对所述工件(1104)的损坏。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述工件特征(1102)为所述工件(1104)中的孔(1508)，并且其中，使所述多轴顺应性末端执行器(204)与所述工件特征(1102)被动地对准进一步包括：
使所述顺应性接触探针(206)延伸穿过所述孔(1508)；以及
当所述顺应性接触探针(206)延伸穿过所述孔(1508)时，使所述接触探针(206)从磁性地限定的中性位置平移和成角度地偏移，直到所述多轴顺应性末端执行器(204)与所述孔(1508)对准；
其中，该操作包括确定所述工件(1104)在所述孔(1508)处的厚度，并且所述方法进一步包括：
使所述顺应性接触探针(206)缩回，直到所述顺应性接触探针(206)接触所述工件(1104)的下侧；
基于所述顺应性接触探针(206)的延伸确定所述工件(1104)在所述孔(1508)处的厚度；以及
使所述多轴顺应性末端执行器(204)偏移，直到来自所述顺应性接触探针(206)的接触反馈指示与所述孔(1508)的侧壁接触；
其中，使所述顺应性接触探针(206)缩回的步骤响应于使所述多轴顺应性末端执行器(204)偏移而执行。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
响应于执行该操作，确定所述顺应性接触探针(206)是否能从所述工件特征(1102)移除；
响应于确定所述顺应性接触探针(206)不能从所述工件特征(1102)移除，执行缩回搜索过程，以定位所述顺应性接触探针(206)能从所述工件特征(1102)缩回的所述多轴顺应性末端执行器的位置；以及
响应于定位所述顺应性接触探针(206)能从所述工件特征(1102)缩回的所述多轴顺应性末端执行器的位置，使所述多轴顺应性末端执行器从所述工件特征(1102)缩回，以从所述工件特征(1102)移除所述顺应性接触探针(206)。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
响应于确定所述工件特征(1102)的所述标称位置(2404)不是所述工件特征(1102)的所述实际位置(1110)，对所述工件特征(1102)执行搜索过程；以及
响应于定位所述工件特征(1102)，存储从所述工件特征(1102)的所述标称位置(2404)到所述实际位置(1110)的偏移；其中，对所述工件特征(1102)执行搜索过程进一步包括：
从所述标称位置(2404)在向外的螺旋路径中进行所述多轴顺应性末端执行器(204)的小的移动和所述顺应性接触探针(206)的延伸检查，直到基于来自所述顺应性接触探针(206)的接触反馈而确定所述工件特征(1102)的所述实际位置(1110)。
12.一种用于使用附接到机器人装置(202)的多轴顺应性末端执行器(204)在工件(1104)上自动地执行操作的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
计算机可读存储介质(2720)；
第一程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于将所述多轴顺应性末端执行器(204)定位在待在上面执行操作的工件特征(1102)的标称位置(2404)处；
第二程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于使所述多轴顺应性末端执行器(204)与所述工件特征(1102)相接触，以使所述多轴顺应性末端执行器(204)与所述工件特征(1102)被动地对准；
第三程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于响应于使所述多轴顺应性末端执行器与所述工件特征(1102)对准而在所述工件特征(1102)上执行操作；以及
第四程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于响应于将所述多轴顺应性末端执行器(204)定位在所述工件特征(1102)的所述标称位置(2404)处来确定所述多轴顺应性末端执行器(204)是否能与所述工件特征(1102)的实际位置(1110)被动地对准；其中，所述第四程序代码进一步包括：
程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于使顺应性接触探针(206)从所述多轴顺应性末端执行器(204)延伸，以确定所述多轴顺应性末端执行器(204)是否能与所述工件特征(1102)的实际位置(1110)被动地对准。
13.根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中，所述工件特征(1102)为所述工件(1104)中的孔(1508)，其中，所述第二程序代码进一步包括：
程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于使所述顺应性接触探针(206)延伸穿过所述工件(1104)中的所述孔(1508)，其中，当所述顺应性接触探针(206)延伸穿过所述孔(1508)时，所述顺应性接触探针(206)从磁性地限定的中性位置平移和成角度地偏移，直到所述多轴顺应性末端执行器(204)与所述孔(1508)对准；
其中，该操作包括确定所述工件(1104)在所述孔(1508)处的厚度，所述计算机程序产品进一步包括：
第五程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于使所述顺应性接触探针(206)缩回，直到所述顺应性接触探针(206)接触所述工件(1104)的下侧；以及
第六程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于基于所述顺应性接触探针(206)的延伸来确定所述工件(1104)在所述孔(1508)处的厚度。
14.根据权利要求13所述的计算机程序产品，进一步包括：
第七程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于使所述多轴顺应性末端执行器(204)偏移，直到来自所述顺应性接触探针(206)的接触反馈指示与所述孔(1508)的侧壁接触；其中，所述第五程序代码响应于所述第七程序代码而执行。
15.根据权利要求13所述的计算机程序产品，进一步包括：
第七程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于通过接触反馈来确定是否能响应于执行该操作而从所述工件特征(1102)移除所述顺应性接触探针(206)；
第八程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于执行缩回搜索过程，以响应于确定所述顺应性接触探针(206)不能从所述工件特征(1102)移除而定位所述顺应性接触探针(206)能从所述工件特征(1102)缩回的所述多轴顺应性末端执行器的位置；以及
第九程序代码，存储在所述计算机可读存储介质(2720)上，用于使所述多轴顺应性末端执行器从所述工件特征(1102)缩回，以响应于定位所述顺应性接触探针(206)能从所述工件特征(1102)缩回的所述多轴顺应性末端执行器的位置而将所述顺应性接触探针(206)从所述工件特征(1102)移除。
CN201710700785.7A 2016-10-16 2017-08-15 多轴顺应性末端执行器及其相关的方法和计算机程序产品 Active CN107953352B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/294,757 US10286556B2 (en) 2016-10-16 2016-10-16 Method and apparatus for compliant robotic end-effector
US15/294,757 2016-10-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107953352A CN107953352A (zh) 2018-04-24
CN107953352B true CN107953352B (zh) 2022-06-10

Family

ID=60119916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710700785.7A Active CN107953352B (zh) 2016-10-16 2017-08-15 多轴顺应性末端执行器及其相关的方法和计算机程序产品

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10286556B2 (zh)
EP (1) EP3318372B1 (zh)
JP (1) JP7063560B2 (zh)
CN (1) CN107953352B (zh)
RU (1) RU2746931C2 (zh)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8414505B1 (en) 2001-02-15 2013-04-09 Hansen Medical, Inc. Catheter driver system
US20130317519A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Hansen Medical, Inc. Low friction instrument driver interface for robotic systems
US9326822B2 (en) 2013-03-14 2016-05-03 Hansen Medical, Inc. Active drives for robotic catheter manipulators
US9173713B2 (en) 2013-03-14 2015-11-03 Hansen Medical, Inc. Torque-based catheter articulation
US11213363B2 (en) 2013-03-14 2022-01-04 Auris Health, Inc. Catheter tension sensing
US20140277334A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Hansen Medical, Inc. Active drives for robotic catheter manipulators
US20140276936A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Hansen Medical, Inc. Active drive mechanism for simultaneous rotation and translation
US9452018B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 Hansen Medical, Inc. Rotational support for an elongate member
US9408669B2 (en) 2013-03-15 2016-08-09 Hansen Medical, Inc. Active drive mechanism with finite range of motion
FR3018358B1 (fr) * 2014-03-10 2018-05-25 Noviloire Methode d'initialisation et de controle d'une installation robotisee
US10046140B2 (en) 2014-04-21 2018-08-14 Hansen Medical, Inc. Devices, systems, and methods for controlling active drive systems
US10569052B2 (en) 2014-05-15 2020-02-25 Auris Health, Inc. Anti-buckling mechanisms for catheters
US9561083B2 (en) 2014-07-01 2017-02-07 Auris Surgical Robotics, Inc. Articulating flexible endoscopic tool with roll capabilities
JP6938507B2 (ja) 2015-09-09 2021-09-22 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 手術支援ロボットシステム用の器械装置マニピュレータ
JP6812095B2 (ja) * 2015-10-22 2021-01-13 キヤノン株式会社 制御方法、プログラム、記録媒体、ロボット装置、及び物品の製造方法
US9949749B2 (en) 2015-10-30 2018-04-24 Auris Surgical Robotics, Inc. Object capture with a basket
US10231793B2 (en) 2015-10-30 2019-03-19 Auris Health, Inc. Object removal through a percutaneous suction tube
US9955986B2 (en) 2015-10-30 2018-05-01 Auris Surgical Robotics, Inc. Basket apparatus
US10454347B2 (en) 2016-04-29 2019-10-22 Auris Health, Inc. Compact height torque sensing articulation axis assembly
US11241559B2 (en) 2016-08-29 2022-02-08 Auris Health, Inc. Active drive for guidewire manipulation
CN109069138B (zh) 2016-08-31 2021-07-20 奥瑞斯健康公司 长度守恒的手术器械
US10244926B2 (en) 2016-12-28 2019-04-02 Auris Health, Inc. Detecting endolumenal buckling of flexible instruments
US10543048B2 (en) 2016-12-28 2020-01-28 Auris Health, Inc. Flexible instrument insertion using an adaptive insertion force threshold
US11026758B2 (en) 2017-06-28 2021-06-08 Auris Health, Inc. Medical robotics systems implementing axis constraints during actuation of one or more motorized joints
EP3723655A4 (en) 2017-12-11 2021-09-08 Auris Health, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR INSTRUMENT-BASED INSERTION ARCHITECTURES
KR20200100613A (ko) 2017-12-14 2020-08-26 아우리스 헬스, 인코포레이티드 기구 위치 추정을 위한 시스템 및 방법
WO2019143458A1 (en) 2018-01-17 2019-07-25 Auris Health, Inc. Surgical robotics systems with improved robotic arms
JP6737827B2 (ja) * 2018-03-29 2020-08-12 ファナック株式会社 協働ロボットの制御装置及び制御方法
JP7366943B2 (ja) * 2018-06-27 2023-10-23 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 医療器具のための位置合わせ及び取り付けシステム
EP3856001A4 (en) 2018-09-28 2022-06-22 Auris Health, Inc. DEVICES, SYSTEMS AND METHODS FOR MANUAL AND ROBOTIC DRIVE MEDICAL INSTRUMENTS
CN113613580A (zh) 2019-03-22 2021-11-05 奥瑞斯健康公司 用于使医疗器械上的输入部对准的系统和方法
US11896330B2 (en) 2019-08-15 2024-02-13 Auris Health, Inc. Robotic medical system having multiple medical instruments
WO2021047777A1 (en) * 2019-09-12 2021-03-18 Kuka Systems Aerospace Sas Measurement device for monitoring robot-guided processing of a work piece surface and related method
US11737845B2 (en) 2019-09-30 2023-08-29 Auris Inc. Medical instrument with a capstan
KR20220123269A (ko) 2019-12-31 2022-09-06 아우리스 헬스, 인코포레이티드 고급 바스켓 구동 모드
WO2021137104A1 (en) 2019-12-31 2021-07-08 Auris Health, Inc. Dynamic pulley system
JP7412208B2 (ja) * 2020-02-17 2024-01-12 東京エレクトロン株式会社 搬送装置、処理システム及び搬送方法
CN112230501B (zh) * 2020-10-20 2022-04-12 四川汇聚鑫科技有限公司 一种360度全息投影装置
US11745363B1 (en) * 2021-02-26 2023-09-05 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Compact self-centering compliant joint
CN113188493B (zh) * 2021-03-31 2022-04-08 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种确定在线测量点位的测量轨迹的方法
US11939081B2 (en) 2021-12-14 2024-03-26 The Boeing Company End effectors with multi-axis roller wheels, systems including the same, and related methods

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8812574D0 (en) * 1988-05-27 1988-06-29 Emi Plc Thorn Coupling mechanism
US5765975A (en) * 1996-09-05 1998-06-16 Abb Flexible Automation, Inc. Compliant end effector for an industrial robot
CN104840252A (zh) * 2014-02-14 2015-08-19 柯惠Lp公司 止端检测
CN105058373A (zh) * 2015-09-07 2015-11-18 哈尔滨工业大学 一种基于双虎克铰机构的机械臂柔顺对接装置
CN106002397A (zh) * 2016-06-17 2016-10-12 广州瑞松北斗汽车装备有限公司 一种柔性气动机构

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2125768B (en) 1982-03-15 1986-04-16 Pavel Jan Drazon A manipulating unit
JPS6317787U (zh) * 1986-07-16 1988-02-05
US5095638A (en) 1990-10-05 1992-03-17 Northrop Corporation Method for assigning standard fasteners in accordance with a series of measurements
GB9111382D0 (en) * 1991-05-25 1991-07-17 Renishaw Metrology Ltd Improvements in measuring probes
US5400244A (en) * 1991-06-25 1995-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Running control system for mobile robot provided with multiple sensor information integration system
JP3078898B2 (ja) * 1991-10-28 2000-08-21 松下電工株式会社 コンプライアンス機構を用いたワークの挿入方法
JPH05200638A (ja) * 1992-01-22 1993-08-10 Mazda Motor Corp 小物部品の組付方法および装置
US5577902A (en) 1994-05-16 1996-11-26 Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology Robot hand for forging working
US5944329A (en) * 1996-09-06 1999-08-31 The Regents Of The University Of California Reversible micromachining locator
US5959211A (en) 1998-12-23 1999-09-28 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for positioning sensors against a non-planar surface
KR100956521B1 (ko) * 2002-04-26 2010-05-06 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 다리식 이동 로봇의 제어장치
JP4127043B2 (ja) * 2002-12-11 2008-07-30 ソニー株式会社 脚式移動ロボット並びに脚式移動ロボットの関節軸として適用されるアクチュエータ装置
US7393325B2 (en) * 2004-09-16 2008-07-01 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for ultrasound treatment with a multi-directional transducer
US7228741B2 (en) * 2004-09-16 2007-06-12 The Boeing Company Alignment compensator for magnetically attracted inspecting apparatus and method
US7070375B2 (en) * 2004-10-15 2006-07-04 The Boeing Company Clamping fastener grip length indicator
JPWO2006134778A1 (ja) * 2005-06-14 2009-01-08 国立大学法人 電気通信大学 位置検出装置、位置検出方法、位置検出プログラム及び複合現実提供システム
US7707735B2 (en) 2007-06-14 2010-05-04 The Boeing Company Hole angularity gage and methods of operation and manufacture therefor
US8310128B2 (en) * 2008-05-07 2012-11-13 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois High precision silicon-on-insulator MEMS parallel kinematic stages
US8190272B2 (en) * 2008-12-16 2012-05-29 The Boeing Company Geometric inspection of machined objects
US9848904B2 (en) * 2009-03-06 2017-12-26 Procept Biorobotics Corporation Tissue resection and treatment with shedding pulses
US8818553B2 (en) * 2009-12-28 2014-08-26 Honda Motor Co., Ltd. Robot control device
JP5218470B2 (ja) * 2010-04-28 2013-06-26 株式会社安川電機 ロボットの作業成否判定装置、および方法
JP5311294B2 (ja) * 2010-04-28 2013-10-09 株式会社安川電機 ロボットの接触位置検出装置
US8336222B1 (en) 2011-06-27 2012-12-25 The Boeing Company Method and apparatus for measuring spaces with limited access
FR2978570B1 (fr) * 2011-07-28 2013-08-16 Commissariat Energie Atomique Systeme et procede de detection et de localisation d'une perturbation d'un milieu
KR101311100B1 (ko) * 2011-08-27 2013-09-25 고려대학교 산학협력단 천장 임의 형상 특성 활용 이동 로봇 위치 인식 방법
US8683882B2 (en) * 2011-09-23 2014-04-01 Ascent Ventures, Llc Apparatus for ultrasonic transducer or other contact sensor placement against a test material
US9266440B2 (en) 2011-09-26 2016-02-23 GM Global Technology Operations LLC Robotically operated vehicle charging station
KR101913336B1 (ko) * 2011-10-06 2018-10-31 삼성전자주식회사 이동 장치 및 그 제어 방법
CN103842766B (zh) * 2011-10-06 2017-05-24 瑞尼斯豪公司 测量方法
JP2015000455A (ja) 2013-06-17 2015-01-05 キヤノン株式会社 ロボット装置及びロボット装置の制御方法
JP5820013B1 (ja) * 2014-04-30 2015-11-24 ファナック株式会社 ワークを把持して搬送するロボットの安全監視装置
JP5927284B1 (ja) * 2014-12-22 2016-06-01 ファナック株式会社 人との接触力を検出してロボットを停止させるロボット制御装置
JP6055002B2 (ja) * 2015-02-20 2016-12-27 ファナック株式会社 ロボットを退避動作させる人間協調ロボットシステム
JP2017077608A (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 ファナック株式会社 ロボットの安全監視装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8812574D0 (en) * 1988-05-27 1988-06-29 Emi Plc Thorn Coupling mechanism
US5765975A (en) * 1996-09-05 1998-06-16 Abb Flexible Automation, Inc. Compliant end effector for an industrial robot
CN104840252A (zh) * 2014-02-14 2015-08-19 柯惠Lp公司 止端检测
CN105058373A (zh) * 2015-09-07 2015-11-18 哈尔滨工业大学 一种基于双虎克铰机构的机械臂柔顺对接装置
CN106002397A (zh) * 2016-06-17 2016-10-12 广州瑞松北斗汽车装备有限公司 一种柔性气动机构

Also Published As

Publication number Publication date
EP3318372A2 (en) 2018-05-09
US20180104820A1 (en) 2018-04-19
RU2746931C2 (ru) 2021-04-22
RU2017126881A (ru) 2019-01-28
CN107953352A (zh) 2018-04-24
JP7063560B2 (ja) 2022-05-09
RU2017126881A3 (zh) 2020-10-22
JP2018109600A (ja) 2018-07-12
US10286556B2 (en) 2019-05-14
EP3318372A3 (en) 2019-03-13
EP3318372B1 (en) 2024-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107953352B (zh) 多轴顺应性末端执行器及其相关的方法和计算机程序产品
CN109153125B (zh) 用于定向工业机器人的方法和工业机器人
US10928799B2 (en) Path repeatable machining for full sized determinant assembly
Frommknecht et al. Multi-sensor measurement system for robotic drilling
US8695447B2 (en) Probe end module for articulated arms
CN105806238B (zh) 用于大型结构的自动预测填隙的系统和方法
US8290618B2 (en) Determining positions
KR20160010868A (ko) 비전을 갖는 자동화 기계가공 헤드 및 방법
Zhu et al. Kinematic modeling and parameter identification of a new circumferential drilling machine for aircraft assembly
CN113195176B (zh) 制造系统及方法
US20200398433A1 (en) Method of calibrating a mobile manipulator
Palmieri et al. Vision-based kinematic calibration of a small-scale spherical parallel kinematic machine
CN113352345B (zh) 快换装置的更换系统、方法、装置、电子设备及存储介质
EP3076127B1 (en) Tracking measurement system and method
EP3812699B1 (en) Scanning apparatus and method of scanning
Wang et al. Kinematic calibration of a hexapod robot based on monocular vision
EP4000796A1 (en) Indexing apparatus and method of indexing
CN116803627A (zh) 具有校正功能的对象物的检测方法和检测装置
CN117824492A (zh) 一种检测方法、装置、终端设备以及计算机可读存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant