JP2024513609A - ロボットセル - Google Patents

Abstract

ロボットセル予め定められた２次元座標系に対応するノード１００のアレイを規定し、ワークピースＷをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロア１０を有するロボットセル１が説明される。ロボットセル１は、それぞれのベース１１１、エンドエフェクタ１１２、および作業エンベロープ１１３を有し、ノード１００のアレイに従って位置付けられた、それぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボット１１０Ａを含む、ロボット１１０のセットと、ロボット１１０のセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器１２０Ａを含む、検出器１２０のセットと、ロボット１１０のセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された、第１のセンサ１５０を含む、センサ１５０のセットと、ロボット１１０のセットおよび検出器１２０のセットに通信可能に結合され、ロボット１１０のセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用してロボット１１０のセットの移動を制御するように構成されたコントローラ１３０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットセルおよびロボットセルの制御方法に関する。

比較的大型のおよび／または複雑なワークピース、特に航空機またはその部品などの高価なワークピースの組み立てを含む製造は、少なくとも部分的に、ロボットセル内の多軸ロボットなどの１つ以上の産業用ロボットを使用して実行されることができる。例えば、複数のロボットを用いて、単一のロボットセル内で特定の航空構造体を同時に組み立てることができ、その組み立ては、通常、８から１２週間にわたって行われる。このような同時組み立ては、個々のロボットの協調制御を必要とする。

したがって、ロボットセルおよびロボットセルを制御する方法を改善する必要がある。

本発明の１つの目的は、とりわけ、本明細書で特定されようと他で特定されようと、先行技術の欠点のうちの少なくともいくつかを少なくとも部分的に排除または軽減する、ロボットセルおよびロボットセルを制御する方法を提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、その再構成を改善するロボットセルを提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、ロボットセル内に受け入れられるワークピースまたはその一部の位置決めおよび／または組み立てを改善するロボットセルを提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、ロボットセルの構成を改善するロボットセルを制御する方法を提供することである。例えば、本発明の実施形態の目的は、ロボットセル内に受け入れられたワークピースまたはその一部によって規定される座標系を使用するロボットセルを制御する方法を提供することである。

第１の態様は、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有するロボットセルを提供し、ここで、ロボットセルは、
それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボットを含む、ロボットのセットと、
ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器を含む、検出器のセットと、
ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された、第１のセンサを含む、センサのセットと、
ロボットのセットおよびセンサのセットに通信可能に結合され、３次元座標系を取得し、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内のロボットのセットをガイドするように構成されたコントローラと、を備える。

第２の態様は、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有するロボットセルを制御する方法を提供し、ここで、方法は、
第１の検出器を含む検出器のセットによって、それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボットを含むロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出することと、
第１のセンサを含むセンサのセットによって、ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知することと、
ロボットのセットおよびセンサのセットに通信可能に結合されたコントローラによって、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して、取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内のロボットのセットの移動をガイドすることとを備える。

第３の態様は、第２の態様に記載の方法を少なくとも部分的に実施するように構成されたプロセッサおよびメモリを備えるコンピュータを提供する。

第４の態様は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピュータによって実行されるとき、コンピュータに、少なくとも部分的に第２の態様に記載の方法を実行させる命令を備えるコンピュータプログラムを提供する。

第５の態様は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピュータによって実行されるとき、コンピュータに、少なくとも部分的に第２の態様に記載の方法を実行させる命令を備える非一過性コンピュータ読取可能記憶媒体を提供する。

第６の態様は、第１のロボットを含むロボットのセットのためのロボットセルを提供し、ロボットセルは、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有し、ここで、それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、それぞれの３次元座標系を規定するロボットのセットは、ノードのアレイに従って位置付けられ、
ここで、ロボットセルは、
ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器を含む、検出器のセットと、
ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された、第１のセンサを含む、センサのセットと、
ロボットのセットおよびセンサのセットに通信可能に結合され、３次元座標系を取得し、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内のロボットのセットをガイドするように構成されたコントローラとを備える。

詳細な説明
本発明によると、添付の特許請求の範囲に記載されるロボットセルが提供される。ロボットセルを制御する方法も提供される。本発明の他の特徴は、従属請求項および以下の説明から明らかになるであろう。

ロボットセル
第１の態様は、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有するロボットセルを提供し、ここで、ロボットセルは、
それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボットを含む、ロボットのセットと、
ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器を含む、検出器のセットと、
ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された、第１のセンサを含む、センサのセットと、
ロボットのセットおよびセンサのセットに通信可能に結合され、３次元座標系を取得し、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して取得された3次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内のロボットのセットをガイドするように構成されたコントローラとを備える。

このようにして、ロボットセル内のノードのアレイに従って位置付けられたロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位は、例えばリアルタイムで、検出され、ロボットのセットのそれぞれの姿勢が感知され、ロボットのセットの移動が、取得された３次元座標系内で、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して制御される。このようにして、ロボットのセットによるタスク実行の正確さおよび／または精度を改善しながらロボットのセットの相互の相互依存性がコントローラによって考慮されるので、ロボットセルの再構成が改善される。

このようにして、ワークピースの製造中に、ロボットセルを再構成し、再構成をコントローラによって考慮することができる。例えば、ロボットセルは、特定のロボットのそれぞれの作業エンベロープの外側で以前に製造の後続の段階を実行するために、その中に特定のロボットを再配置するように再構成されてもよい。追加的におよび／または代替的に、ロボットセルは、例えば、製造の特定の段階を実行するために、ロボットセルから既存のロボットを除去すること、および／またはロボットセルに新しいロボットを導入することによって再構成されてもよい。例えば、製造中に、ワークピースの寸法が変化することがある。したがって、ロボットセルは動的であり、連続的な再構成により経時的に遷移してもよい。しかしながら、ロボットの再配置、除去、および／または導入、および／またはワークピースの寸法の変更などの各再構成は、結果的にロボットの制御に影響を及ぼす。例えば、特定のロボットの再配置は、１つ以上の隣接するロボットの許容可能な作業エンベロープを制限するかもしれず、これは、次に、再配置されたロボットの作業エンベロープを制限するかもしれない。すなわち、個々のロボットは独立していなくてもよく、代わりに、相互に相互依存していてもよい。しかしながら、ロボットのセットの相互の相互依存性がコントローラによって考慮されるので、ロボットセルの再構成が改善される。

特に、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位が検出され、コントローラに通信され、その移動を制御する際にコントローラによって使用されるので、ロボットセルの再構成は改善される。例えば、ロボットセルは、特定のロボットのそれぞれの作業エンベロープの外側で以前に製造の後続の段階を実行するために、そのセットの特定のロボットをそこに再配置する（すなわち、位置および／または方位の変更）ように再構成されてもよい。例えば、コントローラは、そのセットのロボットのそれぞれの作業エンベロープによって拘束されず、したがって、そのような対応する作業限界とは無関係であり、すなわち、ロボット位置を認識しない。したがって、コントローラは、特定のロボットの再配置を命令することができる。特定のロボットのそのような再配置は、そのセットの１つ以上の隣接するロボットの許容可能な作業エンベロープを制限してもよく、これは、次に、再配置されたロボットの作業エンベロープを制限してもよい。許容可能な作業エンベロープは、デカルト限界ゾーンによって規定されてもよく、および／または任意の物体、例えば、ワークピースまたはその一部、ロボット、周辺機器、または人間のオペレータに関連してもよい。したがって、コントローラは、各ロボットの境界をプログラムで、例えば動的に規定することができる。そのような例では、再配置されたロボットの新しい位置および方位は、検出器のセットによって検出され、コントローラは、再配置されたロボットの検出された位置および／または方位、ならびにそのセットの他のロボットのそれぞれの検出された位置および／または方位を使用して、再配置された特定のロボットを含む、ロボットのセットの移動を制御する。例えば、ロボットセルは、そのセットの既存のロボットをロボットセルから除去することによって再構成されてもよい。そのような例では、取り外されたロボットが存在しないことが検出器のセットによって検出され、コントローラは、そのセットの残りのロボットのそれぞれの検出された位置および／または方位を使用して、そのセットの残りのロボットの移動を制御する。追加的におよび／または代替的に、所望のタスクを実行することができるロボットの不在がコントローラによって識別されてもよく、および／またはコントローラは、どの特定のロボットが所望のタスクを実行するかを選択してもよい。例えば、ロボットセルは、例えば製造の特定の段階を実行するために、ロボットセルに新しいロボットを導入することによって再構成されてもよい。そのような例では、新しいロボットの位置および方位は、検出器のセットによって検出され、コントローラは、再配置されたロボットの検出された位置および／または方位、ならびにそのセットの他のロボットのそれぞれの検出された位置および／または方位を使用して、新しいロボットを含むロボットのセットの移動を制御する。追加的におよび／または代替的に、（例えば、それぞれのエンドエフェクタに応じた）作業エンベロープおよび／または能力は、最大化および／または最適化されてもよい。例えば、エンドエフェクタは、異なるロボット間で交換可能であり、それによって、適切に位置付けられたロボットによってタスクを実行することが可能になる。例えば、エンドエフェクタは、ロボットに通信可能に、例えば双方向に結合可能であってもよく、したがって、それぞれの能力をロボットおよび／またはコントローラ、すなわち、スマートエンドエフェクタに通信してもよい。このようにして、エンドエフェクタは、柔軟におよび／もしくは一般的に実装され、ならびに／またはコントローラによって提供されるその分散制御であってもよく、ロボットセルのプログラミングを容易にする。したがって、ロボットの再配置、除去、および／または導入などのロボットセルの再構成は、コントローラによって考慮され、それによって、再構成によるダウンタイムも低減される。追加的におよび／または代替的に、人間のオペレータのためのロボットセルを通る安全な経路も、以下でより詳細に説明されるように、例えばコントローラによって、適宜更新されてもよい。

ロボットセル
第１態様は、ロボットセルを提供する。ロボットセルは既知である。一般に、ロボットセル（ロボットセル、ロボット化セル、または作業セルとしても知られる）は、１つ以上のロボット、個々のロボットコントローラ、ならびに任意選択的に、ベンチ、工作機械、および／または部品ポジショナ、および／または安全システムなどの周辺機器を含む。

セルフロア
ロボットセルは、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定するセルフロアを有する。セルフロアは、その上にロボットのセットが位置付けられ、その上におよび／またはその上でワークピースが受け入れられる、プラットフォームまたは作業エリアなどの基板を備える、および／または基板であることを理解されたい。例えば、セルフロアは、吊り下げセルフロア（例えば、工場の床または地面の上にある距離をおいて吊り下げられた）であってもよい。吊り下げセルフロアは、吊り下げセルフロアに構造的支持を提供するように機能する付随の支持構造を有する床タイル／床モジュールを備えてもよい。有利には、そのようなセルフロアを提供することは、ロボットセルが、平坦でない工場の床または平坦でない地面（例えば、そのような平坦でないことを考慮するために利用されるシムを有する）上で利用されることができ、配線、例えば、電気配線および通信配線の延在および収容のためのセルフロアの下の空間を提供できることを意味する。

一般に、セルフロアは平面（すなわち、水平）であり、したがって、予め定められた２次元座標系、例えば（ｘ，ｙ）をその上に規定することができ、任意選択で、次に、予め定められた３次元座標系、例えば（ｘ，ｙ，ｚ）をそこから規定することができ、セルフロアはＺ＝０にある。あるいは、ｚ次元の原点は、ロボットが取り付けられる台座に従って規定されてもよい。他の座標系が規定されてもよい。ノードのアレイは、単なる論理的または概念的なアレイではなく、物理的および／または構造的なアレイを備える、および／またはそのようなアレイであることを理解されたい。特に、ロボットのセットは、以下でより詳細に説明するように、ノードのアレイに従って位置付けられる。したがって、ノードのアレイは、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を規定することを理解されたい。言い換えれば、ノードのアレイは、そのセットのロボット（および任意選択的に、そのセットの周辺機器）がそれぞれ位置特定可能である場所および／またはそれらのそれぞれの方位を規定する。そのアレイのそれぞれのノードは類似しており、それによって、例えば、そのセットの特定のロボットが任意のノードに従って再配置されることを可能にすることを理解されたい。一例では、そのアレイの第１のノードは、ロボットのための取り付け点を備え、および／または取り付け点である。一例では、そのアレイの第１のノードは、任意選択でロボットのための取り付け点を備えるセルフロアモジュールを備え、および／またはそれであり、ここで、セルフロアは、セルフロアモジュールの対応するアレイによって提供される。このように、セルフロアはモジュール式であり、したがって、例えばセルフロアモジュールを追加、除去、および／または移動することによって拡張可能である。そのアレイの各ノードは、第１のノードに関して説明した通りであってもよい。

一例では、そのアレイのそれぞれのノードは、予め定められた２次元座標系上に規則的に、例えば、三角形アレイ、正方形アレイ、長方形アレイ、六角形アレイ、または円形アレイなどの多角形アレイで配置される。このようにして、ロボットのセットは、規則的なアレイに従って位置付けられてもよい。一例では、そのアレイの各ノードは、予め定められた２次元座標系上でモザイク状にされる。このように、各ノードが幾何学的に類似しているので、セルフロアのスケーラビリティが容易になる。一例では、そのアレイの各ノードは、予め定められた２次元座標系上で互いに等間隔に配置される。このようにして、ノードのアレイの複雑さが相対的に低減される。

一例では、ノードのアレイはＮ個のノードを含み、ここで、Ｎは１以上の自然数、例えば１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、５０、１００、２００、５００以上である。一例では、Ｎは合成数である（すなわち素数ではない）。一例では、Ｎは、平方数である。好ましくは、ノードのアレイは、少なくとも２つのノード、例えば、２から４、２から８、２から１０、２から２０、２から５０、２から１００、２から２００、または２から５００のノードを備える、および／またはそれらである。

一例では、セルフロアは、ロボットのセットに解放可能に結合するための、（例えば、セルフロアの中、上、または下のリング回路または放射状回路の形態の）第１の電気および／または通信コンセントを含む電気および／または通信コンセントのセットを備え、例えば、電気および／または通信コンセントのセットは、ノードのアレイに対応する。このようにして、電気および／または通信サービスが、例えば各ノードにおいて、ロボットのセットに提供される。一例では、使用時に、ロボットのセットは、電気および／または通信コンセントのセットに解放可能に結合される。

ワークピースの３次元座標系、ロボットの３次元座標系、および任意選択で周辺機器の３次元座標系は、セルフロアの予め定められた２次元座標系およびマスタ３次元座標系に位置合わせすることができる。これは、本発明が、ロボットのセットの作業容積を拡張するために、セルフロアの予め定められた２次元座標系およびマスタ３次元座標系を利用することを有利に可能にする。これは、より大きなワークピースおよび最終製品の製造および組み立てに特に有利である。

容積
ロボットセルは、その中にワークピースを受け入れるための容積を規定する。容積は、セルフロアの上方の領域であり、その中に受け入れられるワークピースに加えてロボットのセットを含み、任意選択で１つ以上の周辺機器をさらに含むことを理解されたい。前述のように、予め定められた３次元座標系が容積に割り当てられてもよい。

ワークピース
ロボットセルは、その中にワークピースを受け入れるための容積を規定する。一例では、ワークピースは、航空機または航空構造体などの一部を備え、および／またはそれらである。ワークピースは、それ自体のそれぞれの３次元座標系を規定してもよい。

ロボット
ロボットセルは、第１のロボットを備え、それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、ロボットのセットを備える。言い換えれば、ロボットのセットは、１つ以上のロボットを含む。すなわち、一般に本明細書に記載されるように、セットは空のセットを除外する。そのセットのそれぞれのロボットは、多関節ロボットまたは多軸ロボット、デカルト座標ロボット、円筒座標ロボット、球面座標ロボット、ＳＣＡＲＡロボット、および／またはデルタロボットなどの産業用ロボットであることを理解されたい。そのセットのそれぞれのロボットは、互いに類似していてもよく、または互いに異なっていてもよいことを理解されたい。すなわち、類似のロボットがそのセット（すなわち同種のセット）に含まれてもよく、異なるロボットがそのセット（すなわち異種のセット）に含まれてもよい。適切なロボットは、例えば、ＡＢＢ、株式会社安川電機、美的グループ（ＫＵＫＡ）、ファナック株式会社、川崎重工業、エプソンロボット、ストーブリ、株式会社不二越、コマウ、および／またはオムロンアデプトテクノロジー社から入手することができる。他の製造業者も知られている。一例では、第１のロボットは、多関節または多軸ロボットを備え、および／または多関節または多軸ロボットである。当業者によって理解されるように、そのセットのそれぞれのロボットは、それぞれ、任意選択で、ｚ次元における作業エンベロープを増加させるための台座上での、セルフロアへの取り付け、ならびに／または電気および／もしくは通信コンセントへの接続のためのベースと、タスクを実行するためのエンドエフェクタと、作業エンベロープとを有することを理解されたい。当業者によって理解されるように、そのセットのそれぞれのロボットは、それぞれの３次元座標系を、すなわち、例えば個々のデータまたは基準に基づいて個々に規定することを理解されたい。ロボットのセットは、ノードのアレイに従って配置され、したがって、そのセットの各ロボットは、ノードのアレイに従って位置付けられることを理解されたい。

一例では、そのセットに含まれるロボットの数とそのアレイ内のノードの数との比は、少なくとも１：２または１：４、より好ましくは１：１０、少なくとも１：２５、または少なくとも１：５０である。このようにして、ノードのアレイは、そのセットのそれぞれのロボットが位置特定可能な多くの位置を提供し、それによって、製造のための改善された柔軟性を可能にする。

一例では、ロボットのセットのそれぞれのベースは、セルフロアに解放可能に取り付けられる。このようにして、ロボットセルは、例えば、繰り返し再構成されてもよい。一例では、ロボットのセットのそれぞれのベースは、解放可能なアタッチメントの一部、例えば雄部を備え、セルフロア、例えばそれぞれのノードおよび／またはセルフロアモジュールは、解放可能なアタッチメントの対応する部分、例えば対応する雌部を備える。一例では、解放可能なアタッチメントは、例えば、ボルトおよびねじ付き通路、ゼロ点クランプ、カップおよびコーンなどの機械的締結具、ならびに／またはカム締結具などのクイックリリース締結具、ならびに／または電磁解放可能なアタッチメントによって提供される、機械的な解放可能なアタッチメントを備え、および／またはそれである。例えば、ロボットセルは、そのセットの特定のロボットを再配置する（すなわち、位置および／または方位の変更）ように再構成されてもよく、セルフロアからの特定のロボットの取り外し、頭上クレーンを使用した取り外されたロボットの再配置、および新しい位置および／または方位でのセルフロアへの特定のロボットの再取り付けを必要とする。そのような再構成は、比較的頻繁に、例えば数日ごとに（例えば２から１０日ごとに）行われてもよく、ロボットセルにおける効率を最大化するために、最小限の中断で行われるべきである。

一例において、ロボットのセットはＲ個のロボットを含み、ここで、Ｒは１以上の自然数であり、例えば１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上であり、例えば１から１００、１から５０、１から２０、１から１０、または１から５個のロボットである。すなわち、ロボットセルは、複数のロボット（すなわち、Ｒは少なくとも２である）、例えば、２から１００、２から５０、２から２０、２から１０、または２から５のロボットを備えるマルチロボットセルであってもよい。ロボットセル内のロボットの数は、例えば、実行されるタスクに応じて、必要に応じて増減され、すなわち、屈曲されてもよいことを理解されたい。

一例では、ロボットのセットは第２のロボットを含み、ここで、第１のロボットおよび第２のロボットのそれぞれの作業エンベロープは交差し、ここで、コントローラは、ロボットのセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用して、相互協調して第１のロボットおよび第２のロボットの移動を制御するように構成される。このようにして、第１のロボットおよび第２のロボットの協調制御が、コントローラによって提供される。

ロボットのセットは、ノードのアレイに従って位置付けられることを理解されたい。したがって、そのセットのそれぞれのロボットは、前述のように、ノードのアレイに従って位置付けられる。しかしながら、ロボットのセットの位置の正確さおよび／または精度は、そのセットのそれぞれのロボット（すなわち、それぞれのエンドエフェクタ）の正確さおよび／または精度（再現性としても知られる）と比較して、比較的低くてもよいことを理解されたい。例えば、特定のロボットの精度および／または再現性は、０.１ｍｍ以内であってもよい。対照的に、ノードのアレイに従った特定のロボットの位置の正確さおよび／または精度は、例えば、ロボットのセットのそれぞれのベースをセルフロアに取り付けるために使用される解放可能なアタッチメントによって決定されるように、および／または、例えば、セルフロアモジュールの組み立て時のセルフロアにおける許容誤差の蓄積エラーによって決定されるように、１０ｍｍ以内、好ましくは２ｍｍ以内であってもよい。すなわち、特定のロボットの位置の正確さおよび／または精度は、特定のロボットの位置の正確さおよび／または精度よりも１から２桁低い可能性がある。言い換えれば、ノードのアレイに従ってロボットのセットを位置決めすることは、比較的粗い位置決めを提供し、これは、典型的には、厳密な正確さおよび／または精度で製造するのには適していないが、それにもかかわらず、ロボットセルの初期構成および／または再構成中にロボットのセットを位置決めすることを容易にする。特に、ロボットのセットのそれぞれの位置のそのような比較的低い正確度および／または精度でさえ、コントローラが、ロボットのセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用して、例えば、相互協調して、ロボットのセットの移動を制御することを可能にする。したがって、本発明のロボットセルおよび方法は、ロボットセルの初期構成および／または再構成の方法を提供し、これは、セルフロア座標系およびマスタ３次元座標系に対するロボットおよび周辺機器の位置および／または方位（向き）の決定を可能にする。有利には、これは、ロボットセルの構成または再構成後のロボットの即時の安全な使用を可能にする。また、有利には、単一のロボット作業エンベロープまたは複数のロボットの作業エンベロープよりも大きい容積を包含するロボットセルを構成または再構成する能力を提供する（言い換えれば、セルフロア座標系は、単一のロボット作業エンベロープまたは複数のロボットの作業エンベロープのリーチよりも大きいリーチを有する）。これは、さらに有利には、ワークピースに対するロボットの作業容積に上限がないことを意味する。本発明のロボットセルおよび方法は、以下にさらに説明するように、センサを使用することによって、特定のロボット、周辺機器、またはワークピースの位置、向き、および／または姿勢の追加の較正、再較正、および／または改良をさらに提供することができる。
言い換えれば、位置および／または向きの正確さおよび／または精度は、さらに較正、再較正、および／または改良されてもよい。

検出器
ロボットセルは、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器を含む、検出器のセットを備える。

好ましくは、第１の検出器は、第１のロボットの位置および／または方位を検出するように構成され、任意選択で、検出器のセットのさらなる検出器は、それぞれ、ロボットのセットのそれぞれのロボットの位置および／または方位を検出するように構成される。

好ましくは、各ロボットまたは周辺機器は、少なくとも２つの検出器を備える。

それぞれの位置は、例えば予め定められた２次元座標系に従った、そのセットのロボットの物理的位置であることを理解されたい。それぞれの方位は、そのセットのロボットの方向、例えば北、南、東、または西であるか、あるいは例えば各ノードについての予め定められた角座標系に従うことを理解されたい。すなわち、任意の特定の位置において、特定のロボットは、複数の方向のうちの１つに面してもよい、すなわち、特定の方位を有してもよい。特定のロボットの作業エンベロープは、このように、その位置と方位の両方によって、容積内で決定されてもよいことを理解されたい。例えば、ロボットセルは、特定のロボットの位置のみを変更するように、特定のロボットの方位のみを変更するように、または特定のロボットの位置および方位の両方を変更するように再構成されてもよい。対照的に、ロボット、例えばそのエンドエフェクタの姿勢は、位置および／または配向に関して説明されてもよいことを理解されたい。

一例では、第１の検出器は、非接触検出器を備え、および／または非接触検出器である。すなわち、第１の検出器とロボットのセットとの相互接触は必要とされない。このようにして、偶発的な損傷の可能性を低減することができる。

一例では、第１の検出器は、カメラ、ＲＦＩＤタグリーダ、バーコードリーダ、例えば、安全定格ＱＲリーダ、基準マーカリーダ、および／または近接センサを備え、および／またはそれらである。このようにして、第１の検出器は、それぞれ、その１つ以上の画像を使用して、そのそれぞれのＲＦＩＤタグを読み取ることによって、そのそれぞれのバーコードを読み取ることによって、そのそれぞれの基準マーカを読み取ることによって、および／またはその近接を感知することによって、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出することができる。適切なカメラ、ＲＦＩＤタグリーダ、バーコードリーダ、基準マーカリーダ、および／または近接センサが知られている。好ましくは、検出器は、安全度水準（ＳＩＬ）定格検出器である。

一例では、そのセットのそれぞれの検出器は、そのセットのそれぞれのロボット上に、および／またはそれと一体化されて、例えば、それらのそれぞれのベース上および／またはその中に設けられる。このようにして、それぞれのロボットは、例えば自律的に、それら自体のそれぞれの位置および／または方位を効果的に検出し、これらをコントローラに通信することができる。

一例では、検出器のセットは、第１のターゲットを含むターゲットのセットを使用して、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成される。ターゲットは予め定められていることを理解されたい。このようにして、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位は、ロボットのセットを使用することと比較して、ターゲットのセットを使用して検出されるので、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出することが容易にされる。

一例では、第１のターゲットは、ＲＦＩＤタグ、バーコード、および／または基準マーカを備え、および／またはそれらである。そのようなターゲットは、比較的単純で、堅牢で、低コストであり、位置および／または方位情報などのメタデータを含むことができる。

一例では、ターゲットのセットは、セルフロア上および／またはセルフロア中に配置される。このようにして、ターゲットのセットは、ノードのアレイに対応することができる。

好ましくは、検出器は、ロボットのベースの上および／または中に取り付けられ、それらの視野または検出視野は、セルフロアのノードの中および／または上に配置されたターゲットに向かって面している。

一例では、そのセットの複数の検出器、例えば２つの検出器が、そのセットのそれぞれのロボット上に、および／またはそれと一体化されて、例えば、それらのそれぞれのベース上および／またはその中に設けられ、ここで、その複数の検出器の検出器のそれぞれは、セルフロア上および／またはその中に配置されたターゲットのセット、例えば対応するターゲットを使用して、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された非接触検出器である。このようにして、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位は、複数の検出器およびターゲットを使用してそれぞれ検出され、それによって、例えば、検出器および／またはターゲットへの偶発的な損傷の場合に、確認および／または冗長性を提供する。

一例では、第１の検出器を含む検出器のセットは、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を繰り返し、例えば、断続的に、周期的に、または連続的に検出するように構成される。このようにして、ロボットセルの再構成がコントローラに提供される。例えば、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位は、毎時間、タスクを実行する前および／または後、再配置時、および／またはオンデマンドで決定されてもよい。一例では、コントローラは、第１のロボットの再配置を命令するように構成される。

一例では、検出器のセットは、ロボットのセットのそれぞれの再配置および／または再方位を検出するように構成される。このようにして、検出器のセットは、ロボットのセットの再配置および／または再方位を検出してもよい。

一例では、そのアレイの各ノードは、セルフロア上および／またはセルフロア中に配置されたターゲットのセット、たとえばＱＲコード（登録商標）などのバーコードの対応するターゲット（または複数のターゲット）にマッピングされる。例えば、各ノードは、１つ以上の固有のＱＲコードにマッピングされてもよい。例えば、ノードの正方配列に対して、そのセットの各ロボットは、各ロボットが４つのＱＲコードを検出するように、そのベースの各角に安全定格ＱＲコードリーダを備えてもよい。検出されたＱＲコードをノードのアレイとターゲットのセットとの間のマッピングと比較することによって、ロボットのそれぞれの位置および／または方位が、例えばそれぞれのロボットおよび／またはコントローラによって決定されてもよい。４つのＱＲコードを検出することによって、冗長性が提供され、それによって、誤った読み取りに対して保護することが理解されるべきである。言い換えれば、それぞれのロボットに設けられた、および／またはそれぞれのロボットと一体化された４つの検出器から、前記ロボットの位置および向きを依然として提供しながら、最大２つの検出器が故障する可能性がある。

センサ
この例では、ロボットセルは、ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された第１のセンサを含むセンサのセットを備える。センサのセットは、視覚システムまたは赤外線センサを使用するなど、外部感知を提供することを理解されたい。外部感知は既知である。このようにして、ロボットのセットの制御の正確度および／または精度は、ロボットのセットの感知されたそれぞれの姿勢を使用して改善されてもよい。

一例では、第１のセンサは、非接触センサ、例えば遠隔センサを備え、および／または非接触センサである。一例では、第１のセンサは、カメラ、例えば可視またはＩＲカメラ、および／またはレーザ、例えばレーザトラッカを備え、および／またはそれらである。一例では、第１のセンサは視覚システムを備えるおよび／または視覚システムである。適切なセンサおよび視覚システムは既知である。

一例では、第１のセンサは、可動センサおよび／もしくは移動センサを備え、ならびに／または可動センサおよび／もしくは移動センサである。このようにして、第１のセンサは、ロボットセルの周りおよび／または内部で移動され、したがって、その移動中に特定のロボットを感知し、および／またはそのセットの複数のロボットを感知することができる。一例では、ロボットセルは、ガントリ、例えば（ｘ，ｙ）ガントリまたは（ｘ，ｙ，ｚ）ガントリを備え、第１のセンサおよび／またはセンサのセットは、その上に取り付けられる。一例では、ロボットは、ターンテーブルも備え、第１のセンサおよび／またはセンサのセットは、その上に取り付けられる。有利には、これは、センサおよび／またはワークピースがロボットセル内で移動することができ、固定位置にある必要がなく、したがって、柔軟で容易に再構成可能なロボットセルを提供することを意味する。

一例では、センサのセットは第２のセンサを含み、第１のセンサと第２のセンサは互いに直交して配置される。このようにして、第１のロボットは、第１のセンサおよび第２のセンサによって２つの互いに直交する方向で感知されてもよく、それによって、そのガイドの正確さおよび／または精度を改善する。

一例では、センサのセットは、コントローラがロボットのセットをガイドしている間に、ロボットのセットのそれぞれの姿勢を繰り返し、例えば、断続的に、周期的に、または連続的に感知するように構成される。このようにして、コントローラは、センサのセットからのフィードバックに基づいて、ロボットのセットをリアルタイムでガイドしてもよい。

一例では、コントローラは、感知されたそれぞれの姿勢を使用してそれぞれの動作を補正することによって、それぞれの作業エンベロープ内でロボットのセットをガイドするように構成される。このようにして、コントローラによってロボットのセットをガイドする正確さおよび／または精度が改善されてもよい。例えば、特定のロボットは、３次元座標系、例えば、予め定められた／予め計算されたまたはマスタ３次元座標系、ワークピースおよび／またはその一部、例えば、その中の穴および／または周辺機器などの特徴に対してガイドされてもよい。

一例では、センサのセットは、ロボットのセットのそれぞれの動きに応じて、ロボットのセットのそれぞれの姿勢を選択的に感知するように構成される。例えば、センサのセットは、第１のロボットがワークピースに対して比較的高い正確度および／または精密性のタスクを実施している間、タスクの正確度および／または精密性を改善するように、第１のロボットの姿勢を選択的に感知し、第１のロボットがエンドエフェクタのツールを交換する等の比較的低い正確度および／または精密性のタスクを実施している間、第１のロボットの姿勢を感知しないように構成されてもよい。例えば、第１のロボットの姿勢は、その感知された姿勢に基づいて較正され、および／またはその較正が更新されてもよい。

コントローラ
ロボットセルは、ロボットのセットおよび検出器のセットに通信可能に結合され、ロボットのセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用してロボットのセットの移動を制御するように構成されたコントローラを備える。したがって、コントローラは、ロボットのセット（および任意選択で、セルフロアのワークピース、周辺機器、および外周／境界）の検出されたそれぞれの位置および／または方位、ならびにそれぞれのロボットによって実行される動作を含むロボットセルの概要を有するマスタコントローラ（そのセットのそれぞれのロボットとともに含まれる個々のコントローラを参照）であることを理解されたい。典型的には、コントローラは、例えば、実行されるとき、ロボットのセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用してロボットのセットの移動を制御する命令を含むプロセッサおよびメモリを有するコンピュータを使用して、ソフトウェアおよび／またはハードウェアで実装される。コントローラは、ロボットのセットに、例えば双方向に通信可能に結合され、したがって、それぞれの作業エンベロープおよびエンドエフェクタを含む、そのセットのそれぞれのロボットから情報を受信し、検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用してその移動を制御する、例えば調整するように、そのセットのそれぞれのロボットに情報を送信することができることを理解されたい。このようにして、相互に隣接するロボットの間の衝突が回避され、および／または相互に隣接するロボットの協調的な移動（例えば、タスクを一緒に実行すること）を介して製造効率が向上されてもよい。コントローラは、例えば、一方向または双方向に、検出器のセットに通信可能に結合され、したがって、例えば、繰り返し、そこからロボットのセットの検出位置および／または方位を受信してもよいことを理解されたい。

一例では、コントローラは、例えば、ロボットのセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位ならびにそれらのそれぞれの作業エンベロープに基づいて、そのセットのロボットの作業エンベロープおよび／または運動パラメータ（例えば、送り速度または速度）を修正する、例えば、制限する、拡張する、または復元するように構成される。このようにして、相互に隣接するロボット間の潜在的な衝突が回避され、および／または相互に隣接するロボットの協働的な移動（例えば、タスクを一緒に実行すること）を介して製造効率が向上できる。

一例では、コントローラは、ロボットのセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位に応答して、アクションを開始するように構成される。一例では、アクションは、正しいもしくは正しくない位置および／または方位を有するそのセットのロボットを識別すること、特定のロボットの正しい位置および／または方位を識別すること、特定のロボットまたはロボットのセットの移動を一時停止することなどの再構成要求、是正アクションまたは安全アクションを実施すること、そのセットのロボットの作業エンベロープを制限、拡張または復元することなどの修正すること、ロボットセルのモデルを更新すること、そのセットのロボットをプログラミングまたは再プログラミングすること、そのセットの特定のロボットの再配置を要求することから選択される。

この例では、コントローラは、３次元座標系、例えば、予め定められた／予め計算されたまたはマスタ３次元座標系を取得するように構成される。このようにして、ロボットセル、例えばロボットのセットの移動は、取得されたマスタ３次元座標系に従って制御されてもよい。一例では、コントローラは、ロボットのセットのそれぞれの３次元座標系、および任意選択でワークピースおよび／または周辺機器のそれぞれの３次元座標系を、取得されたマスタ３次元座標系に相関させる、たとえばマッピングするように構成される。このようにして、特定のロボット、ワークピース、および／または周辺機器の３次元座標系は、マスタ３次元座標系上に重ねられ、特定のロボット、ワークピース、および／または周辺機器の移動は、特定のロボット、ワークピース、および／または周辺機器の３次元座標系と相関されるように、取得されたマスタ３次元座標系に従って制御されてもよい。このようにして、ロボット、ワークピース、および／または周辺機器のセットの移動は、単一のマスタ３次元座標系に従って制御され、それによって、その協調制御の正確度および／または精度を改善することができる。一例において、取得されたマスタ３次元座標系は、少なくとも部分的に、受け入れられたワークピースによって規定される。このようにして、ロボットのセットの移動は、ロボットのセットがその周りを移動する受け入れられたワークピースによって少なくとも部分的に規定される単一のマスタ３次元座標系に従って制御されてもよい。このように、この単一のマスタ３次元座標系は、ワークピースの特性であり、ロボットセルとは無関係である。したがって、ワークピースは、ロボットセル内で再配置および／または再配向され、および／またはロボットセル間で移送されてもよく、そのような再配置および／または再配向および／または移送は、コントローラに対して反復され、それによって、効率を改善する。

一例では、コントローラは、ロボットのセットの感知された（すなわち、外部で感知された）それぞれの姿勢を使用して、取得されたマスタ３次元座標系に従ってそれぞれの作業エンベロープ内でロボットのセットをガイドするように構成される。このようにして、ロボットのセットの正確さおよび／または精度が改善される。なぜなら、コントローラは、ロボットのセットの感知されたそれぞれの姿勢を使用して、取得された３次元座標系、例えば、前述のように、ロボットのセットがその周りを移動する受け入れられたワークピースによって少なくとも部分的に規定された単一のマスタ３次元座標系に従って、ロボットのセットをガイドするからである。

安全システム
一例では、ロボットセルは、人間オペレータに警告するように構成された安全システムを備え、コントローラは、安全システムに通信可能に結合される。

一例では、コントローラは、ロボットのセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位と、ロボットのセットのそれぞれの作業エンベロープとを使用して、安全システムを配置するように構成される。このようにして、人間オペレータのためのロボットセルを通る安全な経路が規定され、識別され、および／または更新され、それによって、その安全性を改善することによって、ロボットのセットと人間オペレータとの間の協調作業を改善する。

一例では、コントローラは、ロボットのセットの検出されたそれぞれの再配置および／または再方位ならびにそれぞれの作業エンベロープを使用して安全システムを再配置するように構成される。このようにして、安全システムは、それに応じて更新されてもよい。

一例では、安全システムは、第１の音声および／または視覚アラートを含む、音声および／または視覚アラートのセットを備え、ここで、コントローラは、第１の音声および／または視覚アラートを選択的に有効または無効にすることによって、安全システムを配置するように構成される。音声アラートは、例えば、サイレンおよび／または話し言葉を含む。視覚アラートは、例えば、照明および／または表示画像を含む。このようにして、安全システムは、ロボットのセットの移動および／または人間オペレータの存在に基づいて、例えば、リアルタイムで動的に更新され、それによって、安全性を改善できる。一例では、視覚アラートのセットは、セルの床の中および／または上に提供され、それによって、そこを横切る安全な経路を示し、および／または危険なエリアを示す。一例では、安全システムは、例えば視覚アラートのセットを使用して、セルフロア上の人間オペレータのための経路を示すように構成される。

一例では、安全システムは、人間オペレータの配置を識別するように構成された、第１の識別子を含む、識別子のセットを備え、ここで、コントローラは、人間オペレータの識別された配置に基づいて安全システムを配置するように構成される。このようにして、安全システムは、人間のオペレータの配置に基づいて、例えばリアルタイムで動的に更新され、それによって安全性を改善することができる。

一例では、コントローラは、人間オペレータの識別された配置に基づいて、例えば移動速度を修正するか、または衝突を回避することによって、ロボットのセットのそれぞれの移動を制御するように構成される。このようにして、ロボットのセットと人間のオペレータとの間の協働作業が改善される。

周辺機器
一例では、ロボットセルは、ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれのベースを有する第１の周辺機器（例えば、ベンチ、工作機械、または部品ポジショナ）を含む周辺機器のセットを備え、
ここで、検出器のセットは、周辺機器のセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成され、
ここで、コントローラは、周辺機器のセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用して、ロボットのセットの移動を制御するように構成される。周辺機器は、それ自体のそれぞれの３次元座標系を規定してもよい。

このようにして、周辺機器のセットのそれぞれの位置および／または方位は、ロボットのセットの移動を制御するときにコントローラによって考慮されてもよい。このようにして、ロボットと相互に隣接する周辺機器との間の潜在的な衝突を回避し、および／または製造効率を向上できる。このようにして、ロボットのセットは、周辺機器のセットと協働してもよい。例えば、特定のロボットは、特定の周辺機器によって提供されるツールを選択し、選択されたツールを用いてそのそれぞれのエンドエフェクタを構成してもよい。例えば、特定のロボットは、特定のロボットのそれぞれの作業エンベロープから特定の周辺機器が除去されるように、特定の周辺機器の再配置を要求してもよい。

したがって、検出器は、例えばセルフロア上またはセルフロア内の１つ以上のターゲットを使用して、周辺機器の位置および／または方位を検出するように構成することもできる。一例では、そのセットのそれぞれの検出器は、例えば、それらのそれぞれのベース上および／またはベース内で、１つ以上の周辺機器上に設けられ、および／または１つ以上の周辺機器と一体化される。このようにして、それぞれの周辺機器は、それら自体のそれぞれの位置および／または方位を、例えば自律的に、効果的に検出し、これらをコントローラに通信してもよい。

第６の態様は、第１のロボットを含むロボットのセットのためのロボットセルを提供し、ロボットセルは、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、その中にワークピースを受け入れるための容積を規定するセルフロアを有し、ここで、それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、それぞれの３次元座標系を規定するロボットのセットは、ノードのアレイに従って位置付けられ、
ここで、ロボットセルは、
ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器を含む、検出器のセットと、
ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された、第１のセンサを含む、センサのセットと、
ロボットのセットおよびセンサのセットに通信可能に結合され、３次元座標系を取得し、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内のロボットのセットをガイドするように構成された、コントローラとを備える。

ロボットセル、セルフロア、ノードのアレイ、予め定められた２次元座標系、容積、ワークピース、検出、検出器のセット、第１の検出器、センサのセット、第１のセンサ、それぞれの位置および／または方位、それぞれの姿勢、ロボットのセット、第１のロボット、それぞれのベース、エンドエフェクタおよび作業エンベロープ、それぞれの３次元座標系、制御、コントローラ、および／またはロボットのセットの移動は、第１の態様に関して説明した通りであってもよい。

ロボットセルの制御方法
第２の態様は、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有する、ロボットセルを制御する方法を提供し、ここで、方法は、
第１の検出器を含む検出器のセットによって、それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、ノードのアレイに従って位置付けられた、それぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボットを含むロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出することと、
第１のセンサを含むセンサのセットによって、ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知することと、
ロボットのセットおよびセンサのセットに通信可能に結合されたコントローラによって、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して、取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内のロボットのセットの移動をガイドすることとを備える。

ロボットセル、セルフロア、ノードのアレイ、予め定められた２次元座標系、容積、ワークピース、検出、検出器のセット、第１の検出器、センサのセット、第１のセンサ、それぞれの位置および／または方位、それぞれの姿勢、ロボットのセット、第１のロボット、それぞれのベース、エンドエフェクタおよび作業エンベロープ、それぞれの３次元座標系、制御、コントローラ、および／またはロボットのセットの移動は、第１の態様に関して説明した通りであってもよい。

本方法は、第１の態様に関して説明されたようなステップのうちのいずれをも含んでいてもよい。

コンピュータ、コンピュータプログラム、および非一過性コンピュータ読取可能記憶媒体
第３の態様は、第２の態様に記載の方法を少なくとも部分的に実施するように構成されたプロセッサおよびメモリを備えるコンピュータを提供する。

第４の態様は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピュータによって実行されるとき、コンピュータに、少なくとも部分的に第２の態様に記載の方法を実行させる命令を備えるコンピュータプログラムを提供する。

第５の態様は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピュータによって実行されるとき、コンピュータに、少なくとも部分的に第２の態様に記載の方法を実行させる命令を備える非一過性コンピュータ読取可能記憶媒体を提供する。

定義
本明細書を通して、「備えている（comprising）」または「備える（comprises）」という用語は、指定された構成要素（複数可）を含むが、他の構成要素の存在を除外しないことを意味する。「から本質的に成っている（consisting essentially of）」または「から本質的に成る（consists essentially of）」という用語は、指定された構成要素を含むが、不純物として存在する材料、構成要素を提供するために使用されるプロセスの結果として存在する不可避の材料、および本発明の技術的効果を達成すること以外の目的のために添加される着色剤などの構成要素、等を除いて、他の構成要素を除外することを意味する。

「からなっている（consisting of）」または「からなる（consists of）」という用語は、指定されたコンポーネントを含むが、他のコンポーネントを除外することを意味する。

適切な場合はいつでも、文脈に応じて、用語「備える（comprises）」または「備えている（comprising）」の使用は、「から本質的になる（consists essentially of）」または「から本質的になっている（consisting essentially of）」という意味を含むと解釈されてもよく、「からなる（consists of）」または「からなっている（consisting of）」という意味を含むと解釈されてもよい。

本明細書に記載された任意選択の特徴は、適切な場合、個々に、または互いに組み合わせて、特に添付の特許請求の範囲に記載されたような組み合わせで、のうちのいずれかで使用されてもよい。本明細書に記載されたような本発明の各態様または例示的な実施形態についての任意選択の特徴は、適切な場合、本発明の全ての他の態様または例示的な実施形態にも適用可能である。言い換えれば、本明細書を読む当業者は、本発明の各態様または例示的な実施形態についての任意選択の特徴を、異なる態様と例示的な実施形態との間で交換可能および組み合わせ可能なものとみなすべきである。

本発明をより良く理解するために、および、本発明の例示的な実施形態がどのように実行に移されるかを示すために、例として、添付の図への参照がなされる。

図１は、例示的な実施形態によるロボットセルを概略的に描いている。 図２は、例示的な実施形態によるロボットセルを制御する方法を概略的に描いている。

図１は、例示的な実施形態によるロボットセル１を概略的に描いている。

第１の態様は、予め定められた２次元座標系に対応するノード１００のアレイを規定し、（点線で示される）ワークピースＷをその中に受け入れるための容積を規定するセルフロア１０を有するロボットセル１を提供し、ここで、ロボットセル１は、
それぞれのベース１１１（１１１Ａ）、エンドエフェクタ１１２（１１２Ａ）、および作業エンベロープ１１３（１１３Ａ）を有し、ノード１００のアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボット１１０Ａを含む、ロボット１１０のセットと、
ロボット１１０のセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器１２０Ａを含む、検出器１２０のセットと、
ロボット１１０のセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された、第１のセンサ１５０Ａを含む、センサ１５０のセットと、
ロボット１１０のセットおよび検出器１２０のセットに通信可能に結合され、ロボット１１０のセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用してロボット１１０のセットの移動を制御するように構成されたコントローラ１３０とを備える。

この例では、そのセットの第１のノード１００Ａは、ロボットのための取り付け点ポイントを備える。この例では、そのアレイの第１のノード１００Ａは、ロボットのための取り付け点を備える正方形のセルフロアモジュール１１Ａであり、ここで、セルフロア１０は、セルフロアモジュール１１の対応するアレイによって提供される。

この例では、そのアレイの各ノード１００は、予め定められた２次元座標系上に正方配列で規則的に配置されている。この例では、そのアレイの各ノード１００は、予め定められた２次元座標系上にモザイク状にされている。この例では、そのアレイの各ノード１００は、予め定められた２次元座標系上で互いに等間隔にされている。この例では、ノード１００のアレイは、７×７の規則的な正方配列を形成する４９個のノード１００を含む。便宜上、ノードのアレイは、（ｘ，ｙ）表記を使用してラベル付けされ、それぞれのノードの識別、したがって、ロボット１１０のセットのそれぞれの位置の識別を提供する。便宜上、ロボット１１０のセットのそれぞれの方位は、コンパ方位を使用して識別される。位置および方位を識別するための他の方式が知られている。

この例では、セルフロア１０は、ロボット１１０のセットに解放可能に結合するための、第１の電気および通信コンセント（図示せず）を含む電気および／または通信コンセントのセットを備え、ここで、電気および／または通信コンセントのセットは、ノード１００のアレイに対応する。この例では、使用時に、ロボット１１０のセットは、セルフロアに埋め込まれたリング回路の形態の電気および／または通信コンセントのセットに解放可能に結合される。

ロボットセル１は、その中にワークピースＷを受け入れるための容積を規定する。この例では、ワークピースＷは、航空構造体などの航空機部品を備えるか、または航空機部品である。

この例では、第１のロボット１１０Ａは、多関節ロボットまたは多軸ロボットである。

この例では、そのセットに含まれるロボットの数と、そのアレイ内のノード１００の数との比は、２：４９である。

この例では、ロボット１１０のセットのそれぞれのベース１１１は、セルフロア１０に解放可能に取り付けられる。この例では、ロボット１１０のセットのそれぞれのベース１１１は、取り外し可能なアタッチメント（図示せず）の一部、例えば雄部を備え、セルフロア１０、例えばそれぞれのノード１００および／またはセルフロア１０モジュールは、取り外し可能なアタッチメントの対応する部分、例えば対応する雌部を備える。この例では、解放可能なアタッチメントは、ボルトおよびねじ付き通路などの機械的締結具によって提供される機械的な解放可能なアタッチメントである。この例では、解放可能なアタッチメント機構が、セルフロアのノードの各角に設けられる（図１では、ノードの各角の円によって図示される）。

この例では、ロボット１１０のセットは、２つのロボット１１０Ａ、１１０Ｂを含む。この例では、ロボット１１０のセットは、第２のロボット１１０Ｂを含み、ここで、第１のロボット１１０Ａおよび第２のロボット１１０Ｂのそれぞれの作業エンベロープ１１３Ａ、１１３Ｂは交差し、ここで、コントローラ１３０は、ロボット１１０のセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位を使用して、相互協調して第１のロボット１１０Ａおよび第２のロボット１１０Ｂの移動を制御するように構成される。

この例では、ノード１００のアレイに従った特定のロボットの位置の正確さおよび／または精度は、２ｍｍ以内である。

ロボットセル１は、ロボット１１０のセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された検出器１２０のセットを備える。

この例では、第１のロボット１１０Ａの位置および方位は、それぞれ（３，２）および南である。この例では、第２のロボット１１０Ｂの位置および方位は、それぞれ（１，４）および東である。

この例では、第１の検出器１２０Ａは、非接触検出器である。この例では、第１の検出器１２０Ａはカメラである。この例では、そのセットのそれぞれの検出器１２０は、そのセットのそれぞれのロボットのそれぞれのベース１１１に設けられ、および／またはそれと一体化される。この例では、検出器１２０のセットは、第１のターゲット１４０Ａを含むターゲット１４０のセットを使用して、ロボット１１０のセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成される。この例では、第１のターゲット１４０ＡはＱＲコードである。この例では、ターゲットのセットは、セルフロア１０上に配置される。この例では、そのセットの複数の検出器１２０Ａ、１２０Ｂ、例えば２つが、そのセットのそれぞれのロボット１１０と一体化されてそれらのそれぞれのベース１１１内に設けられ、ここで、複数の検出器のうちの検出器のそれぞれは、セルフロア１０上および／または内に配置されたターゲットのセット、例えば対応するターゲットを使用して、ロボット１１０のセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された非接触検出器である。この例では、第１の検出器１２０Ａを含む検出器のセット１２０は、ロボット１１０のセットのそれぞれの位置および／または方位を周期的に検出するように構成される。

この例では、第１の検出器１２０Ａは、ロボット１１０Ａのベース１１１Ａ上のさらなる検出器（図示せず）とともに、３、２に位置するノード内のセルフロアに配置された第１のターゲット１４０Ａと、３、２に位置するノード内のセルフロアに配置された第２のターゲットとを使用して、第１のロボット１１０Ａのそれぞれの位置および方位を検出するように構成される。さらに、検出器１２０Ｂは、ロボット１１０Ｂのベース１１１Ｂ上のさらなる検出器（図示せず）とともに、１、４に位置するノード内のセルフロアに配置された第３のターゲットおよび１、４に位置するノード内のセルフロアに配置された第４のターゲット（図示せず）を使用して、ロボット１１０Ｂのそれぞれの場所および方位を検出するように構成される。図１は、ターゲット１４０Ａの正確な位置およびサイズを表すものではなく、例示の目的のみのために、位置２、７に配置され、拡大された形態で示されている。この例では、ターゲット１４０Ａは、セルの床の正方形ノードの角に設けられた解放可能な取り付け点の中央に、検出器１２０Ａの真下に配置される。さらに、この例では、他の各ターゲットは、セルフロアの正方形ノードの角に設けられた解放可能な取り付け点の中央に、そのそれぞれの検出器の真下に位置付けられる。

この例では、コントローラ１３０は、ロボット１１０のセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位に応答して、アクションを開始するように構成される。この例では、アクションは、正しいまたは正しくない位置および／または方位を有するそのセットのロボットを識別すること、特定のロボットの正しい位置および／または方位を識別すること、特定のロボットまたはロボットのセットの移動を一時停止することなどの是正アクションまたは安全アクションを実施すること、そのセットのロボットの作業エンベロープを制限、拡張、または復元することなどの修正すること、ロボットセルのモデルを更新すること、そのセットのロボットをプログラミングまたは再プログラミングすること、そのセットの特定のロボットの再配置を要求することから選択される。

この例では、コントローラ１３０は、例えば、ロボット１１０のセットの検出されたそれぞれの位置および／または方位、ならびにそれらのそれぞれの作業エンベロープ１１３に基づいて、そのセットのロボットの作業エンベロープ１１３を制限するように構成される。

この例では、第１のセンサ１５０Ａは、可動センサを備える。この例では、第１のセンサ１５０Ａは視覚システムを備える。この例では、センサ１５０のセットは、第２のセンサ１５０Ｂを含み、第１のセンサ１５０Ａと第２のセンサ１５０Ｂは、相互に直交して配置される。

上述のように、再構成可能なセルフロア１０のインフラストラクチャが設計されている。このセルフロア１０は、複数のロボット１１０および自動化されたアセットがセルフロア上の多くの異なる位置（すなわち、場所）または同じ場所の複数の方向（すなわち、方位）に位置することができるので、それらの制御に問題を提示する可能性がある。複雑で高価な航空構造体の周りで自動化デバイスを駆動するとき、セル１内の全てのアセットがどこにあるかを知り、これをマスタ制御システム（すなわち、コントローラ１３０）に関連付け、また、任意選択で、全てのアセットが、それら自体の個々の軸の代わりに共通のデータ方式（デジタル原点フレームとも考えられることができるマスタ３次元座標系）に沿って駆動されることを可能にする手段がなければならないと判断された。これを行うことの利点は、アセットがどのような向きまたは位置にあっても、アセットを、組み立てられている航空機データに対して駆動することができ、構築された高価値製品に対してアセットを著しく安全にすることである。

一般に、製造の原理は、ロボット１１０を使用して、主要な構造航空機構成要素の組み立てを提供することである。ロボット１１０は、構成要素を正確な位置に運び、次いで、例えばボルト締めなどの手動操作が人員によって行われている間、それらを保持する。システムの精度は、ロボット／構成要素を正しい位置にガイドするカメラまたはレーザ追跡システム（すなわち、センサ１５０のセット）の使用を通して提供される。

ロボット１１０は、ロボット１１０が（４つの向きで）位置付けられることができる規則的なパターンの取り付けノード１００を有するフロアシステム１０上に位置付けられる。ロボット１１０自体は、制御システムが取り外され、強化された制御システム（すなわち、コントローラ１３０）が取り付けられた標準ロボットであってもよく、これにより、各ロボット１１０のより高いレベルの制御、経路計画、および航空機組み立てのためのロボット設定を最適化するためのパラメータ設定が可能になる。これらのロボット１１０はまた、制御システム（すなわち、コントローラ１３０）にフィードバックを提供する追加の感知（すなわち、センサ１５０のセット）を通して、追加の精度がロボット上に含まれる能力を有する。ロボット１１０は、床下システムを通して管理されるケーブル配線を用いて、いくつかのノードの周囲を移動されることができる。これらのノードは、外部カメラシステム（すなわち、センサ１５０のセット）がノードに取り付けられたロボットを動的に補正することによってすべての精度を提供するので、一般的な平坦性以外の精度要件を必要としない。複数のロボットが、このフロアシステム上に配置され、複雑な製品を組み立てるために互いに相互作用することができる。

ロボットは、異なる構成要素ツールをピックアップし、また、穿孔ヘッド等のツールを処理するために、そのアーム端ツーリング（すなわち、エンドエフェクタ１１２）を変更することができ、処理多機能性を提供する。

組み立てセル１は、着手する必要があるレシピファイルまたはアクション（すなわち、タスク）を受信し、次いで、レシピ内のタスクを着手するためにセル内のロボットを計算し、編成する包括的な制御システム（すなわち、コントローラ１３０）を有する。加えて、制御システムは、
１.セル内の全てのロボットがどこにあるかを知って、マスタ制御座標系を実行してもよく、および／または、
２．安全システムを調整し、再構成してもよく、および／または、
３.床上の安全ゾーンを視覚化してもよく、および／または、
４．セルに出入りするアセット、例えば自動移動ロボットを調整してもよく、および／または、
５．重要な製造特性の分析のためにデータを収集し、これを工場分析システムに通信してもよく、および／または、
６．カメラシステムを調整し、移動しているロボットに切り替え、追加の精度フィードバックを必要としてもよい。

再構成可能な安全システムに加えて、本方法は、安全制御システムにフィードバックを使用できるようにするために安全評価されることもできる。

床の各ノードには、視覚的マーカが設置されており、インターフェースデバイス（例えば、ロボット、ツール、ワークステーション、またはＨＭＩ）には、ＱＲコード（すなわち、ターゲット１４０のセット）を監視する一連のカメラシステム（すなわち、検出器１２０のセット）が設置されている。これらのカメラは、次いで、一意のＱＲ情報を制御システムにフィードバックし、次いで、制御システムは、デバイスの場所および方位の両方を計算する。カメラシステムは、次いで、このデータを解釈して、セル１内のデバイスの位置および方位を計算し、これをセル制御システム（すなわち、コントローラ１３０）および任意選択で安全システムに公開する。安全システムは、セル内の安全限界を構成、適合、または確認するためにデータを使用する。制御システム（すなわち、コントローラ１３０）は、以下を含むがこれらに限定されない、いくつかの異なる方法でデータを使用することができる：
１．例えば、デバイスｘが位置するコンソールコマンドに対する、デバイスのクエリ可能なパラメータ、および／または、
２．レシピのシーケンスにリンクされたイベントトリガ、または変化に反応するためのイベントトリガ、例えば、ツールが誤った位置に移動されたために、正しい位置を示すようにフロアライトをトリガ、および／または、
３．例えば、タスクｚを行う前にデバイスｘが位置ｙにあることを確認する、状態変更子、および／または、
４．プログラム内の変数／識別子、例えば、部品を位置ｘに自律的に配送、変数ｘに基づいて経路プログラムへの適合を行うことができる、および／または、
５．変換パラメータ、例えばロボットの場合、航空機データに関連する位置および向きを使用して、ロボットベース座標フレームを航空機データに変換し、したがって、システム内の全てのデバイスは、共通の座標フレームを認識している。

これらのプロセスは、将来位置決めを必要とする任意の自動化デバイスまたはアイテムに適用することができる。

この例では、安全定格カメラおよびＱＲコードが使用されているが、システムは、市販されている可能性がある任意の安全評価された感知システム、たとえば、ＲＦＩＤタグ、Ａｐｒｉｌタグ、コード化近接センサとも同様に機能する。

これは、再構成可能なシステムのためのマスタデータシステムを可能にする方法を説明する：
１．全ての自動化デバイスをマスタ座標系にリンクすることを可能にするマスタ制御システムを有する再構成可能なノード組み立てシステム、
２．再構成可能な自動化アセットがそれらの位置を知ることを可能にするシステム、
３.再構成可能な自動化アセットがそれらの方位を知ることを可能にするシステム、
４．アセットの位置および方位を変換して、全ての自動化デバイスがマスタ（航空機）データとの関係で駆動されることを可能にする制御システム、
５．位置および方位測定のための安全定格ＱＲコードおよびカメラシステム、
６．任意選択で、再構成可能な安全性のために、安全定格を安全ＰＬＣに供給する。

このようにして、セル１は、以下を提供する：
１．ノード取り付けシステムに正確さをもたらすことなく、正確さのために例えば、完全にカメラまたはレーザシステムに依存する再構成可能なノード組み立てシステム、
２．マルチロボット制御システム（すなわち、ロボット１１０のセットとコントローラ１３０）と一体化されたロボット精度カメラシステム（すなわち、センサ１５０のセット）、
３．プロセスを調整するより高い能力を提供する、向上したロボット制御を有する再構成可能なロボットシステムとフロア、
４．向上した精度を提供するために追加の感知を通して向上したロボット制御を有する再構成可能なロボットシステムとフロア、
５．レシピ情報を受け取り、タスクを実行するためにそのアセットを調整することができる包括的制御システム。

図２は、例示的な実施形態によるロボットセルを制御する方法を概略的に描く。

ロボットセルは、予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有する。

Ｓ２０１において、方法は、第１の検出器を含む検出器のセットによって、それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボットを含むロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出することを備える。

Ｓ２０２において、方法は、第１のセンサを含むセンサによって、ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知することを備える。

Ｓ２０３において、方法は、ロボットのセットおよびセンサのセットに通信可能に結合されたコントローラによって、検出されたそれぞれの位置および／または方位と感知されたそれぞれの姿勢とを使用して、取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内のロボットのセットをガイドすることを備える。

好ましい実施形態が示され、説明されているが、さまざまな変更や修正が、添付の特許請求の範囲において規定され、上述したような本発明の範囲から逸脱することなくなされてもよいことが、当業者によって認識される。

本願に関連した本明細書と同時に、または、それ以前に提出された、本明細書とともに公衆の閲覧に公開されるすべての文献や文書に注意が向けられ、そのような文献や文書のすべての内容が、参照によって本明細書に組み込まれている。

（任意の添付の特許請求の範囲、および、図面を含む）本明細書に開示された特徴のすべて、および／または、このように開示された任意の方法またはプロセスのステップのすべては、そのような特徴および／またはステップのうちの多くともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わされてよい。

本明細書（任意の添付の特許請求の範囲および図面を含む）中に開示された各特徴は、別段に明記されない限り、同一、同等、または同様の目的を果たす代替の特徴によって置き換えられてもよい。このことから、別段に明記されない限り、開示された各特徴は、一般的な一連の同等または同様の特徴の一例に過ぎない。

本発明は、前述の実施形態の細部に制限されない。本発明は、本明細書（任意の添付の特許請求の範囲および図面を含む）中に開示された特徴のうちの任意の新規の１つ若しくは任意の新規の組み合わせ、またはそのように開示された任意の方法若しくはプロセスのステップのうちの任意の新規の１つ若しくは任意の新規の組み合わせに及ぶ。

Claims (15)

1. 予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有するロボットセルであって、
   それぞれのベース、エンドエフェクタ、および作業エンベロープを有し、前記ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボットを含むロボットのセットと、
   前記ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出するように構成された、第１の検出器を含む、検出器のセットと、
   前記ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知するように構成された、第１のセンサを含む、センサのセットと、
   前記ロボットのセットおよび前記センサのセットに通信可能に結合され、３次元座標系を取得し、前記検出されたそれぞれの位置および／または方位と前記感知されたそれぞれの姿勢とを使用して前記取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内の前記ロボットのセットをガイドするように構成されたコントローラとを備える、ロボットセル。
2. 前記ロボットのセットのそれぞれのベースは、前記セルフロアに解放可能に取り付けられる、請求項１に記載のロボットセル。
3. 前記セルフロアは、第１の電気および／または通信コンセントを含む、電気および／または通信コンセントのセットを備え、ここで、前記ロボットのセットは、前記電気および／または通信コンセントのセットに解放可能に結合される、請求項１または２に記載のロボットセル。
4. 前記アレイのそれぞれのノードは、前記予め定められた２次元座標系上で互いに等間隔にされる、請求項１から３のいずれか１項に記載のロボットセル。
5. 前記第１のセンサは、非接触センサである、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットセル。
6. 前記第１のセンサは、カメラである、請求項５に記載のロボットセル。
7. 前記第１のセンサは、可動センサを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のロボットセル。
8. 前記センサのセットは、第２のセンサを含み、ここで、前記第１のセンサと前記第２のセンサは、相互に直交して配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載のロボットセル。
9. 前記センサのセットは、前記コントローラが前記ロボットのセットをガイドしている間に、前記ロボットのセットのそれぞれの姿勢を繰り返し、例えば、断続的に、周期的に、または連続的に感知するように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のロボットセル。
10. 前記取得された３次元座標系は、少なくとも部分的に、前記規定された容積内に受け入れられたワークピースによって規定される、請求項１から９のいずれか一項に記載のロボットセル。
11. 前記コントローラは、前記感知されたそれぞれの姿勢を使用してそれぞれの動作を補正することによって、前記それぞれの作業エンベロープ内で、前記ロボットのセットをガイドするように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のロボットセル。
12. 前記センサのセットは、前記ロボットのセットのそれぞれの動きに応じて、前記ロボットのセットのそれぞれの姿勢を選択的に感知するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のロボットセル。
13. 前記コントローラは、前記セルフロアからの前記第１のロボットの取り外しによって、前記第１のロボットの前記位置および／または方位を変更することを命令するように構成される、視覚アラート請求項１から１２のいずれか一項に記載のロボットセル。
14. 前記ロボットのセットは、第２のロボットを含み、ここで、前記第１のロボットおよび前記第２のロボットのそれぞれの作業エンベロープは交差し、ここで、前記コントローラは、相互協調して前記第１のロボットおよび前記第２のロボットをガイドするように構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載のロボットセル。
15. 予め定められた２次元座標系に対応するノードのアレイを規定し、ワークピースをそこに受け入れるための容積を規定するセルフロアを有する、ロボットセルを制御する方法であって、
    第１の検出器を含む検出器のセットによって、それぞれのベース、エンドエフェクタおよび作業エンベロープを有し、前記ノードのアレイに従って位置付けられたそれぞれの３次元座標系を規定する、第１のロボットを含む、ロボットのセットのそれぞれの位置および／または方位を検出することと、
    第１のセンサを含むセンサのセットによって、ロボットのセットのそれぞれの姿勢を感知することと、
    前記ロボットのセットおよび前記センサのセットに通信可能に結合されたコントローラによって、前記検出されたそれぞれの位置および／または方位と前記感知されたそれぞれの姿勢とを使用して、取得された３次元座標系にしたがうそれぞれの作業エンベロープ内の前記ロボットのセットの移動をガイドすることとを備える、方法。

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