JP7111782B2 - 現場で収集された測定値に基づくカスタマイズされたロボット設置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
［0001］ 本願は、これによって参照によってその全体が組み込まれている、２０１６年７月２８日に出願した米国特許出願第１５／２２２５８３号の優先権を主張するものである。

［0002］ ロボットが、ロボットが物体を操作することを可能にする１つまたは複数のエンドエフェクタと、物体の操作を案内する１つまたは複数のセンサとを含む場合がある。たとえば、ロボットは、エンドエフェクタ（１つまたは複数）およびセンサ（１つまたは複数）を使用して、複数の物体を所望の物理構造に組み合わせることができる。

［0003］ 生産現場で複数の物理物体から物理構造を作るために、ロボットを、物理構造のモデルから生成される設計仕様書によって案内することができる。生産工程の前に、ロボットは、物理物体および生産現場の他の態様の測定を行うことができる。これらの測定値の変動は、生産工程に影響する可能性がある。有利なことに、ロボットは、そのような変動を説明するために生産工程をカスタマイズすることができる。設計仕様書は、生産工程をカスタマイズするのに必要な柔軟性をロボットに与える。設計仕様書は、測定値に対処するために生産工程の異なるパラメータを調整できる柔軟な設計空間を定義する。生産工程に対する調整は、結果として生じる物理構造の諸態様を変更する可能性があるが、カスタマイズされた生産工程は、モデルに示された設計者の意図を保護する。

［0004］ 例の実施形態によれば、ロボット・システムは、生産工程に従って、生産現場で少なくとも１つの物体と１つまたは複数の構造とを組み合わせるように構成された１つまたは複数のエンドエフェクタを含む本体を含む。このシステムは、生産現場から生産工程に関するセンサ・データを生成するように構成された１つまたは複数のセンサを含む。このシステムは、１つまたは複数のプロセッサおよび１つまたは複数のデータ・ストレージ・デバイスを含む制御システムを含む。制御システムは、１つまたは複数のセンサに通信可能に結合される。１つまたは複数のデータ・ストレージ・デバイスは、少なくとも１つの物体および生産現場のモデルに基づく生産工程の仕様書を記憶する。制御システムは、１つまたは複数のセンサからセンサ・データを受け取り、センサ・データから、生産現場または少なくとも１つの物体のうちの少なくとも１つのプロパティを判定し、プロパティとモデルとの間の１つまたは複数の相違を判定し、１つまたは複数の相違に基づいて生産工程に対する１つまたは複数の調整を決定し、１つまたは複数のエンドエフェクタに関して、仕様書および生産工程に対する１つまたは複数の調整に基づいて、少なくとも１つの物体と１つまたは複数の構造とを組み合わせる１つまたは複数の命令を送るように構成される。

［0005］ 別の例の実施形態によれば、ロボット・システムの方法は、生産現場のロボットの１つまたは複数のエンドエフェクタを位置決めすることを含む。１つまたは複数のエンドエフェクタは、生産工程に従って、生産現場で少なくとも１つの物体と１つまたは複数の構造とを組み合わせるように構成される。この方法は、生産現場の１つまたは複数のセンサを用いて、生産工程に関するセンサ・データを判定することを含む。この方法は、１つまたは複数のデータ・ストレージ・デバイス上で、生産現場または少なくとも１つの物体のうちの少なくとも１つのモデルに基づく生産工程の仕様書を記憶することを含む。この方法は、センサ・データから、生産現場または少なくとも１つの物体のうちの少なくとも１つのプロパティを判定することを含む。この方法は、プロパティとモデルとの間の１つまたは複数の相違を判定することを含む。この方法は、１つまたは複数の相違に基づいて生産工程に対する１つまたは複数の調整を決定することを含む。この方法は、１つまたは複数のエンドエフェクタに関して、仕様書および生産工程に対する１つまたは複数の調整に基づいて、少なくとも１つの物体と１つまたは複数の構造とを組み合わせる１つまたは複数の命令を送ることとを含む。

［0006］ さらに別の例の実施形態によれば、ロボット・システムの方法は、１つまたは複数のデータ・ストレージ・デバイス上で、複数の物理物体を組み合わせる生産工程のモデルを記憶することを含む。この方法は、１つまたは複数のセンサを用いて、複数の物理物体に関するセンサ・データを判定することを含む。この方法は、１つまたは複数のプロセッサを含む制御システムによって、モデルとセンサ・データとの間の１つまたは複数の相違を判定することを含む。この方法は、モデルとセンサ・データとの間の１つまたは複数の相違に基づいて生産工程に対する１つまたは複数の調整を決定することを含む。この方法は、１つまたは複数のエンドエフェクタを用いて、モデルと生産工程に対する１つまたは複数の調整とに基づいて複数の物理物体を組み合わせることを含む。

［0007］ 上記ならびに他の態様、利点、および代替案は、適当な場合に添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって当業者に明白になる。さらに、この「発明の概要」セクションおよび本文書の他所で提供される説明が、限定ではなく例として請求される主題を示すことを意図されたものであることを理解されたい。

［0008］本開示の諸態様による、ロボット・システムの例の構成を示す図である。 ［0009］本開示の諸態様による、生産現場で物理構造を作る例のロボットを示す図である。 ［0010］本開示の諸態様による、モデルから設計仕様書を生成し、設計仕様書から物理構造を作る例の工程を示す図である。 ［0011］本開示の諸態様による、壁に物理タイルを設置する、例のモデルを示す図である。 ［0012］本開示の諸態様による、図４Ａのモデルから設計仕様書を生成し、設計仕様書からタイル設置を作る例の工程を示す図である。 ［0013］本開示の諸態様による、壁に物理タイルを設置するための、制約を含む例の設計仕様書を示す図である。 ［0014］本開示の諸態様による、図５Ａの例の設計仕様書に従って作られた例のタイル設置を示す図である。 ［0015］本開示の諸態様による、壁に物理タイルを設置する、制約およびプリファレンスを含む設計仕様書のもう１つの例を示す図である。 ［0016］本開示の諸態様による、図６Ａの例の設計仕様書に従って作られた例のタイル設置を示す図である。

［0017］ 以下の詳細な説明は、添付図面を参照して、開示されるシステムおよび方法の様々な特徴および機能を説明する。本明細書で説明される例示的なシステムおよび方法の実施形態は、限定的であることを意図されたものではない。開示されるシステムおよび方法のある種の態様を様々な異なる構成で配置し、組み合わせることができ、そのすべてが本明細書で企図されていることが、たやすく理解されよう。

Ｉ．概要
［0018］ ロボットが、ロボットが物理物体を操作しまたは他の形でこれに関与することを可能にする１つまたは複数のエンドエフェクタと、物理物体の操作を案内する１つまたは複数のセンサとを含む場合がある。生産現場では、ロボットは、エンドエフェクタ（１つまたは複数）およびセンサ（１つまたは複数）を使用して、複数の物理物体を所望の物理構造に組み合わせることができる。一例によれば、所望の物理構造を橋とすることができ、物理物体を、コンクリート杭、桁、デッキング・ピース（ｄｅｃｋｉｎｇ ｐｉｅｃｅ）、その他など、橋を建設するために組み合わされる材料とすることができ、生産現場を、対向する河岸および河岸の間の区域を含む川敷地とすることができる。

［0019］ この物理構造を作るために、ロボットを、物理構造のモデルから生成される設計仕様書によって案内することができる。モデルは、物理構造がどのように構成されるのかおよびロボットによって実際に作られた時に物理構造がどのように機能するのかの設計者の構想を提供することができる。モデルを開発するために、設計者は、複数のモデル物体を定義することができ、これらのモデル物体は、どの物理物体が物理構造を作るために組み合わされるのかの設計者の構想を提供することができる。設計者は、物理構造が所望の構成および性能を提供するのを助けるプロパティの適当なセットに寄与するように各モデル物体を設計する。

［0020］ 設計者は、モデル物体の間の関係をも定義する。これらの関係は、モデル物体が物理構造に関してどのように組み合わされるのかを決定する。たとえば、これらの関係は、他のモデル物体に対する相対的なモデル物体のポジション／方位を決定することができる。さらに、これらの関係は、モデル物体がお互いにどのように直接にまたは間接に結合されるのかを決定することができる。さらに、これらの関係は、モデル物体を組み合わせるために使用すべき製造技法、組立技法、または他の生産技法を決定することができる。

［0021］ 設計者は、さらに、モデル生産現場に従ってモデルの諸態様を定義することができる。モデル生産現場は、物理構造が作られる生産現場での外部構造および条件をモデル化する。設計者は、モデル物体とモデル生産現場の諸態様との間の関係をも定義することができる。

［0022］ 上の例では、設計者は、所望の橋を建造するためにコンクリート杭、桁、デッキング・ピース、および他の建設資材をどのように組み合わせることができるのかの土木技師の構想を提供するモデルを開発することができる。設計者は、橋の所望のプロパティを有するために杭、桁、デッキング・ピース、および他の建設資材をモデル化する。さらに、設計者は、杭、桁、デッキング・ピース、および他の建設資材の間の関係をモデル化し、たとえば、それらがお互いに対して相対的にどのように位置決めされ／方位付けされるのか、それらがどのようにお互いに接続されるのか、それらが異なる建設技法に従って川敷地でどのように設置されるのかを示す。さらに、設計者は、たとえば橋が固定される河岸の地面の特性を含む、橋の構造に影響する可能性がある川敷地の諸態様をモデル化することができる。

［0023］ 理想的には、ロボットは、設計者によって当初に考え出されたモデルに非常に似た物理構造を作る。しかし、実際の物理物体および生産現場は、モデルによって当初にモデル化された形とは異なる可能性がある。本開示の諸態様によれば、ロボットは、生産工程の諸態様を調整することによって、そのような相違に動的に対処することができる。ロボットが独力で生産工程を調整することを可能にすることによって、操作員等による中断および／もしくは介入なしで生産工程を継続することができる。

［0024］ 上の例では、ロボットは、橋の建設が始まる前に、測定を行い、建設資材および川敷地の他の態様を査定することができる。これらの測定から、ロボットは、建築資材および川敷地が、それらが設計者によってモデル化された形とどのように異なるのかを識別することができる。ロボットは、これらの相違を査定して、橋の建設を進めるべきかどうかを決定することができる。必要な場合に、ロボットは、相違を考慮に入れるために建設工程を調整し、所望の橋を作ることができる。調整が相違を克服できない場合には、ロボットは、建設工程を開始しないと決定することができる。

［0025］ 生産工程に対する調整は、結果として生じる物理構造の諸態様を変更することができるが、ロボットは、生産工程が、モデル内で提供される設計者の意図を保護することを保証することができる。生産工程がモデル内で設計者によって定義された概念と一貫する物理構造を作る場合に、設計者の意図が保護される。言い換えると、ロボットは、全般的にモデルと一貫する物理構造を作りながら、生産工程の問題に対処するために生産工程をカスタマイズすることができる。

［0026］ 具体的には、モデルから導出された設計仕様書は、生産工程をカスタマイズするのに必要な柔軟性をロボットに与える。設計仕様書は、生産工程の種々のパラメータが現実に対処するために調整され得る、柔軟な設計空間を定義する。モデルを開発する時に、設計者は、生産工程に対する許容できる変更の範囲を確立する１つまたは複数の制約を定義することができる。制約は、一般に、設計者にとって最も重大な特徴を反映し、モデルの背後にある設計者の意図を示す。ロボットは、物理構造に関して生産工程をどのようにカスタマイズすべきかを決定するために制約を評価することができる。

［0027］ 上の例では、橋の設計者は、橋がある耐荷重特性を有することを要求する制約を定義することができる。設計者は、安全規制に基づいて制約を定義することもできる。必要な場合に、ロボットは、最終的な橋が制約の中で建設され得る限り、設計者のモデルからの逸脱を構成するために建設工程に対する調整を行うことができる。たとえば、川敷地の査定に基づいて、ロボットは、河岸の地面のプロパティが川敷地の設計者のモデルから逸脱し、コンクリート杭をモデルとは異なる位置に設置する必要がある可能性があるが、最終的な橋が、それでも、所望の耐荷重特性を有すると判定することができる。

［0028］ モデルを開発する時に、設計者は、プリファレンスを定義することもでき、このプリファレンスは、生産工程のカスタマイゼーションをさらに案内することができる。たとえば、生産工程を、複数の異なる手法に従ってカスタマイズすることができる場合に、ロボットは、プリファレンスを評価して、設計者の意図に最も整合する物理構造を作る好ましい手法を判定することができる。

ＩＩ．例のロボット・システム
［0029］ 図１は、本明細書で説明される実施形態に関連して使用され得るロボット・システム１００の例の構成を示す。ロボット・システム１００を、自律的に、半自律的に、および／またはユーザ（１つまたは複数）によって供給される指示を使用して動作するように構成することができる。ロボット・システム１００を、二足歩行ロボット、四足ロボット、ロボット・アーム、またはなんらかの他の配置など、様々な形で実施することができる。さらに、ロボット・システム１００は、いくつかある呼称の中でもとりわけ、ロボット、ロボット・デバイス、またはモバイル・ロボットと呼ばれる場合もある。一般に、ロボット・システム１００は、計算能力を有し、とりわけ、作動能力ならびに／または光および／もしくはサウンドなどの物理現象を発し／生成する能力を用いてその周囲と相互作用することのできるデバイスを提供する。

［0030］ 図１に示されているように、ロボット・システム１００は、プロセッサ（１つまたは複数）１０２、データ・ストレージ１０４、およびコントローラ（１つまたは複数）１０８を含むことができ、これらは、一緒に制御システム１１８の一部になることができる。ロボット・システム１００は、センサ（１つまたは複数）１１２、動力源（１つまたは複数）１１４、機械構成要素１１０、および電気構成要素１１６をも含むことができる。ロボット・システム１００は、例示のために図示され、より多数またはより少数の構成要素を含むことができる。ロボット・システム１００の様々な構成要素を、有線接続または無線接続を含む任意の形で接続することができる。さらに、いくつかの例では、ロボット・システム１００の構成要素を、単一の物理エンティティではなく複数の物理エンティティの間で分散させることができる。ロボット・システム１００の他の例の実施形態も存在することができる。

［0031］ プロセッサ（１つまたは複数）１０２は、１つまたは複数の汎用ハードウェア・プロセッサまたは特殊目的ハードウェア・プロセッサ（たとえば、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路など）として動作することができる。プロセッサ（１つまたは複数）１０２は、コンピュータ可読プログラム命令１０６を実行し、データ１０７を操作するように構成され得、このコンピュータ可読プログラム命令１０６とデータ１０７との両方が、データ・ストレージ１０４内に記憶される。プロセッサ（１つまたは複数）１０２は、センサ（１つまたは複数）１１２、動力源（１つまたは複数）１１４、機械構成要素１１０、および／または電気構成要素１１６など、ロボット・システム１００の他の構成要素と直接にまたは間接に相互作用することもできる。

［0032］ データ・ストレージ１０４は、１つまたは複数のタイプのハードウェア・メモリとすることができる。たとえば、データ・ストレージ１０４は、プロセッサ（１つまたは複数）１０２によって読み取られまたはアクセスされることが可能な１つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体を含みまたはその形をとることができる。１つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体は、全体としてまたは部分的にプロセッサ（１つまたは複数）１０２と一体化され得る、光、磁気、有機、または別のタイプのメモリまたはストレージなど、揮発性および／または不揮発性のストレージ構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、データ・ストレージ１０４を、単一の物理デバイスとすることができる。他の実施形態では、データ・ストレージ１０４を、複数の物理デバイスを使用して実施することができ、この物理デバイスは、有線通信または無線通信を介してお互いと通信することができる。前に注記したように、データ・ストレージ１０４は、コンピュータ可読プログラム命令１０６およびデータ１０７を含むことができる。データ１０７は、他の可能性の中でも、構成データ、センサ・データ、および／または診断データなど、任意のタイプのデータとすることができる。

［0033］ コントローラ１０８は、機械構成要素１１０、センサ（１つまたは複数）１１２、動力源（１つまたは複数）１１４、電気構成要素１１６、制御システム１１８、および／またはロボット・システム１００のユーザの任意の組合せの間でインターフェースする（おそらく、他のタスクの中でも）ように構成された、１つまたは複数の電子回路、デジタル論理のユニット、コンピュータ・チップ、および／またはマイクロプロセッサを含むことができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１０８は、ロボット・システム１００の１つまたは複数のサブシステムと共に特定の動作を実行するための専用組込みデバイスとすることができる。

［0034］ 制御システム１１８は、ロボット・システム１００の動作条件を監視し、物理的に変更することができる。それを行う際に、制御システム１１８は、機械構成要素１１０および／または電気構成要素１１６の間など、ロボット・システム１００の諸部分の間のリンクとして働くことができる。いくつかの場合に、制御システム１１８は、ロボット・システム１００と別のコンピューティング・デバイスとの間のインターフェースとして働くことができる。

［0035］ 動作中に、制御システム１１８は、有線接続または無線接続を介してロボット・システム１００の他のシステムと通信することができ、さらに、ロボット・システム１００の１つまたは複数のユーザと通信するように構成され得る。１つの可能な実例として、制御システム１１８は、特定のアクションを実行する命令を示す入力（たとえば、ユーザからまたは別のロボットからの）を受け取ることができる。

［0036］ ロボット・システム１００内の有線接続は、たとえば、並列バスまたはＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ（ＵＳＢ）などの直列バスを含むことができる。その一方で、ロボット・システム１００内の無線接続は、たとえば、他の可能性の中でも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ＩＥＥＥ ８０２．１１－２００７、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｎ－２００９、または任意の他のＩＥＥＥ ８０２．１１リビジョンなど）、セルラ（ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＥＶ－ＤＯ、ＷｉＭＡＸ、ＨＳＰＤＡ、またはＬＴＥなど）、またはＺｉｇｂｅｅを含むことができる。さらに、セルラ通信プロトコルを使用する「３Ｇ」または「４Ｇ」のデータ接続性（ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、またはＷｉＭＡＸ、ならびにＩＥＥＥ ８０２．１１を使用する「ＷｉＦｉ」接続性など）など、複数の有線および／または無線のプロトコルを使用することができる。

［0037］ ロボット・システム１００は、制御システム１１８がそれを介してクラウド・サーバまたは他のネットワーク・リソースと通信できるアクセス・ポイントを含むことができる。アクセス・ポイントは、無線アクセス・ポイント（ＷＡＰ）または無線ルータの形など、様々な形をとることができる。さらに、接続が、ＣＤＭＡプロトコルまたはＧＳＭプロトコルなどのセルラ・エアインターフェース・プロトコルを使用して行われる場合に、アクセス・ポイントを、セルラ・ネットワークを介してインターネット接続性を提供する、セルラ・ネットワーク内の基地局とすることができる。他の例も可能である。

［0038］ さらに、制御システム１１８は、ロボット・システム１００とユーザとの間のインターフェースとして働くことができる。たとえば、制御システム１１８は、ロボット・システム１００と通信する様々な構成要素を含むことができる。例のインターフェースおよび通信を、有線接続もしくは無線接続またはその両方を介して実施することができる。

［0039］ 制御システム１１８は、入出力ユニットを含むことができる。入出力ユニットは、ディスプレイを介してユーザに情報を出力することができる。ディスプレイは、任意の形をとることができ、制御システム１１８のユーザにイメージおよび／またはグラフィックスを投影するように配置され得る。したがって、ディスプレイは、ユーザがそれを介して本明細書で開示されるシステムと対話できるアプリケーションを提供できるグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を示すことができる。

［0040］ さらに、入出力ユニットは、ユーザ入力を受け取ることができる（たとえば、制御システム１１８のユーザから）。具体的には、入出力ユニットは、他の可能な対話の中でも、スクロール、テキストの提供、および／またはアプリケーションの様々な機能の選択など、ＧＵＩとの対話を可能にすることができる。入出力ユニットは、様々な形をとることができる。一例では、入出力ユニットは、ＧＵＩの制御に使用されるコンピューティング・マウスなどのポインティング・デバイスを含むことができる。しかし、入出力ユニットが、タッチ・スクリーン・ディスプレイを含む場合には、ＧＵＩの制御を可能にするタッチ入力を受け取ることができる（たとえば、指またはスタイラスの使用など）。別の例では、入出力ユニットは、ＧＵＩを介して表示される数字、文字、および／または記号の選択を提供するキーボードを含むことができる。たとえば、入出力ユニットがタッチ・スクリーン・ディスプレイを含む配置では、諸部分ディスプレイは、キーボードを表示することができる。したがって、ディスプレイのうちでキーボードを含む部分でのタッチ入力は、ディスプレイを介してＧＵＩ上に表示される特定の数字、文字、および／または記号の選択などのユーザ入力をもたらすことができる。もう１つの例として、入出力ユニットは、マイクロフォンを介するユーザからのものなどのオーディオ入力を受け取る音声入力デバイスを含むことができ、このオーディオ入力は、様々な音声認識技法のうちの１つを使用して、ディスプレイを介して示され得る１つまたは複数の文字に解釈可能である。他の例も可能である可能性がある。

［0041］ 制御システム１１８の動作を、プロセッサ（１つまたは複数）１０２によって実行することができる。代替案では、これらの動作を、コントローラ１０８またはプロセッサ（１つまたは複数）１０２とコントローラ１０８との組合せによって実行することができる。いくつかの実施態様では、制御システム１１８は、ロボット・システム１００以外のデバイス上に部分的にまたは全体的に常駐することができ、したがって、少なくとも部分的に、ロボット・システム１００をリモートに制御することができる。

［0042］ 機械構成要素１１０は、ロボット・システム１００が物理動作を実行することを可能にする、ロボット・システム１００のハードウェアを表す。少数の例として、機械構成要素１１０は、脚（１つまたは複数）、腕（１つまたは複数）、および／または車輪（１つまたは複数）などの物理部材を含むことができる。

［0043］ ロボット・システム１００の物理部材または他の部品は、物理部材をお互いに関して移動するように配置されたアクチュエータをさらに含むことができる。アクチュエータは、機械的な動きを導入するのに使用され得る機構である。貯えられたエネルギを１つまたは複数の構成要素の移動に変換するように、アクチュエータを構成することができる。様々な機構を使用して、アクチュエータに動力を供給することができる。たとえば、アクチュエータに、他の可能性の中でも、化学薬品、圧縮空気、油圧、または電気によって動力を供給することができる。この配置を用いると、アクチュエータは、ロボット・システム１００の様々な可動構成要素の移動を引き起こすことができる。たとえば、脚（１つまたは複数）および／または腕（１つまたは複数）は、関節によって接続され、アクチュエータを介してお互いに関して様々な自由度で動作するように構成された１つまたは複数の部材を含むことができる。

［0044］ さらに、機械構成要素１１０は、１つまたは複数のエンドエフェクタを含むことができる。たとえば、エンドエフェクタを、腕の端に配置することができ、この腕を、エンドエフェクタを位置決めするためにアクチュエータを介して操作することができる。エンドエフェクタ（１つまたは複数）を使用して、物体の操作、負荷への作用などによってタスクを実行することができる。たとえば、ロボット・システム１００は、物体をつかみ、回し、運び、引き、かつ／または押すのにエンドエフェクタ（１つまたは複数）を使用することができる。エンドエフェクタ（１つまたは複数）は、可動の指を有する手様の構造を含むことができる。その代わりにまたはそれに加えて、エンドエフェクタ（１つまたは複数）は、他の可能性の中でも、グリッパ、溶接ツール、切断ツールなど、他のタイプの付属物またはアタッチメントを含むことができる。

［0045］ ロボット・システム１００は、制御システム１１８および／または他の構成要素を収容する１つまたは複数の構造化された本体をも含むことができ、他のタイプの機械構成要素をさらに含むことができる。所与のロボット内で使用される特定の機械構成要素１１０は、ロボットの設計に基づいて変化することができ、ロボットが実行するように構成され得る動作および／またはタスクに基づくものとすることもできる。

［0046］ いくつかの例では、機械構成要素１１０は、１つまたは複数の取り外し可能構成要素を含むことができる。ロボット・システム１００を、そのような取り外し可能構成要素を追加し、かつ／または取り外すように構成することができ、この追加および／または取り外しは、ユーザおよび／または別のロボットからの援助を伴うものとすることができる。たとえば、ロボット・システム１００を、取り外し可能な腕、手、足、脚、および／またはエンドエフェクタと共に構成し、その結果、これらの付属物を、必要または望みに応じて交換しまたは変更できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、ロボット・システム１００は、１つまたは複数の取り外し可能なおよび／または交換可能なバッテリ・ユニットまたはセンサを含むことができる。他のタイプの取り外し可能構成要素を、いくつかの実施態様内に含めることができる。

［0047］ ロボット・システム１００は、ロボット・システム１００の諸態様を感知するように配置されたセンサ（１つまたは複数）１１２を含むことができる。センサ（１つまたは複数）１１２は、他の可能性の中でも、１つまたは複数の力センサ、トルク・センサ、速度センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ・センサ、ポジション・センサ、近接センサ、動きセンサ、位置センサ、負荷センサ、温度センサ、熱画像センサ、タッチ・センサ（たとえば、容量性センサ）、光センサ、無線センサ、ラジオ・センサ、奥行きセンサ（たとえば、ＲＧＢ－Ｄ、レーザ、構造化光（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ－ｌｉｇｈｔ）、および／または飛行時間カメラ）、ポイント・クラウド・センサ（ｐｏｉｎｔ ｃｌｏｕｄ ｓｅｎｓｏｒ）、距離センサ（たとえば、超音波および／または赤外線）、赤外線センサ、物体センサ、および／またはカメラ（たとえば、カラー・カメラ、グレイスケール・カメラ、および／または赤外線カメラ）、Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＲＦＩＤ）システム、近距離無線通信（ＮＦＣ）チップを含むことができる。いくつかの例の中で、ロボットから物理的に分離されたセンサ（１つまたは複数）１１２（たとえば、他のロボット上に位置決めされたセンサまたはロボットがその中で動作している環境内に配置されたセンサ）からセンサ・データを受け取るように、ロボット・システム１００を構成することができる。さらに、センサ（１つまたは複数）１１２を、携帯電話機、ラップトップ、および／またはタブレットなどの既存デバイス内に組み込むことができる。

［0048］ センサ（１つまたは複数）１１２は、その環境内でのロボット・システム１００の相互作用ならびにロボット・システム１００の動作の監視を可能にするために、プロセッサ（１つまたは複数）１０２にセンサ・データを供給することができる（おそらくはデータ１０７によって）。センサ・データは、制御システム１１８による機械構成要素１１０および電気構成要素１１６のアクティブ化、移動、および非アクティブ化に関する様々な要因の評価の際に使用され得る。たとえば、センサ（１つまたは複数）１１２は、環境認識およびナビゲーションを援助することができる、環境の地勢または近くの物体の位置に対応するデータを取り込むことができる。例の構成では、センサ（１つまたは複数）１１２は、レーダ（たとえば、長距離の物体検出、距離判定、および／または速度判定のための）、ライダ（たとえば、短距離の物体検出、距離判定、および／または速度判定のための）、ソナー（たとえば、水中の物体検出、距離判定、および／または速度判定のための）、ＶＩＣＯＮ（登録商標）（たとえば、動き取込のための）、レーザ・トラッカ・システム、１つもしくは複数のカメラ（たとえば、３Ｄビジョン用の立体カメラ）、全地球測位システム（ＧＰＳ）トランシーバ、および／またはロボット・システム１００がその中で動作している環境の情報を取り込む他のセンサを含むことができる。センサ（１つまたは複数）は、をも含むことができる センサ（１つまたは複数）１１２は、リアル・タイムで環境を監視し、障害物、地勢の要素、気象条件、温度、および／または環境の他の態様を検出することができる。

［0049］ さらに、ロボット・システム１００は、ロボット・システム１００の様々な構成要素の状態を監視することのできるセンサ（１つまたは複数）１１２を含む、ロボット・システム１００の状態を示す情報を受け取るように構成されたセンサ（１つまたは複数）１１２を含むことができる。センサ（１つまたは複数）１１２は、ロボット・システム１００のシステムの活動を測定し、ロボット・システム１００の様々な特徴の動作 ロボット・システム１００の延長できる脚、腕、または他の機械的特徴および／もしくは電気的特徴のそのような動作 に基づく情報を受け取ることができる。センサ（１つまたは複数）１１２によって供給されるデータは、制御システム１１８が、動作の誤差を判定すると同時に、ロボット・システム１００の構成要素の全体的な動作を監視することを可能にすることができる。

［0050］ 一例として、ロボット・システム１００は、ロボット・システム１００の様々な構成要素に対する負荷を測定するのに力センサを使用することができる。いくつかの実施態様では、ロボット・システム１００は、腕または脚の１つまたは複数の部材を移動するアクチュエータに対する負荷を測定するために、腕または脚上に１つまたは複数の力センサを含むことができる。別の例として、ロボット・システム１００は、ロボット・システムのアクチュエータのポジションを感知するのに１つまたは複数のポジション・センサを使用することができる。たとえば、そのようなポジション・センサは、腕または脚上のアクチュエータの伸長、収縮、または回転の状態を感知することができる。

［0051］ 別の例として、センサ（１つまたは複数）１１２は、１つまたは複数の速度センサおよび／または加速度センサを含むことができる。たとえば、センサ（１つまたは複数）１１２は、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を含むことができる。ＩＭＵは、重力ベクトルに関する世界フレーム内の速度および加速度を感知することができる。ＩＭＵによって感知された速度および加速度を、ロボット・システム１００内のＩＭＵの位置およびロボット・システム１００の運動学に基づいて、ロボット・システム１００の速度および加速度に変換することができる。

［0052］ ロボット・システム１００は、本明細書で詳説され 議論されない他のタイプのセンサを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、ロボット・システムは、本明細書で列挙されない目的のために特定のセンサを使用することができる。

［0053］ ロボット・システム１００は、ロボット・システム１００の様々な構成要素に動力を供給するように構成された１つまたは複数の動力源１１４をも含むことができる。他の可能な動力系の中でも、ロボット・システム１００は、油圧系、電気系、バッテリ、および／または他のタイプの動力系を含むことができる。例の実例として、ロボット・システム１００は、ロボット・システム１００の構成要素に電荷を供給するように構成された１つまたは複数のバッテリを含むことができる。機械構成要素１１０および／または電気構成要素１１６の一部は、それぞれ、異なる動力源に接続され得、同一の動力源によって動力を供給され得、あるいは、複数の動力源によって動力を供給され得る。

［0054］ 電力またはガソリン・エンジンなど、任意のタイプの動力源を使用して、ロボット・システム１００に動力を供給することができる。それに加えてまたはその代わりに、ロボット・システム１００は、流体動力を使用して機械構成要素１１０に動力を供給するように構成された油圧系を含むことができる。ロボット・システム１００の構成要素は、たとえば、油圧系全体を通じて様々な油圧モータおよび油圧シリンダに送られる油圧油に基づいて動作することができる。油圧系は、加圧された油圧油による油圧動力を、チューブ、柔軟なホース、またはロボット・システム１００の構成要素の間の他のリンクを介して転送することができる。動力源（１つまたは複数）１１４は、外部動力源への有線接続、無線充電、燃焼、または他の例など、様々なタイプのチャージングを使用してチャージすることができる。

［0055］ 電気構成要素１１６は、電荷または電気信号を処理し、転送し、かつ／または供給することのできる様々な機構を含むことができる。可能な例の中でも、電気構成要素１１６は、ロボット・システム１００の動作を可能にするために、電気ワイヤ、回路網、ならびに／または無線通信の送信器および受信器を含むことができる。電気構成要素１１６は、ロボット・システム１００が様々な動作を実行することを可能にするために、機械構成要素１１０と相互に作用することができる。電気構成要素１１６は、たとえば、動力源（１つまたは複数）１１４から様々な機械構成要素１１０に動力を供給するように構成され得る。さらに、ロボット・システム１００は、電気モータを含むことができる。電気構成要素１１６の他の例も、存在することができる。

［0056］ ロボット・システム１００は、ロボット・システムの付属物および構成要素に接続するかこれを収容することができる本体を含むことができる。したがって、本体の構造は、例の中で変化する可能性があり、所与のロボットが実行するように設計され得る特定の動作にさらに依存する可能性がある。たとえば、重い積荷を運ぶように開発されたロボットは、積荷の配置を可能にする幅広い本体を有する場合がある。同様に、高速に達するように設計されたロボットは、かなりの重量を有しない、狭く小さい本体を有するものとすることができる。さらに、本体および／または他の構成要素を、金属またはプラスティックなど、様々なタイプの材料を使用して開発することができる。他の例の中では、ロボットは、異なる構造を有するか様々なタイプの材料から作られた本体を有することができる。

［0057］ 本体および／または他の構成要素は、センサ（１つまたは複数）１１２を含みまたは保持することができる。これらのセンサは、他の例の中でも、本体上および／または付属物のうちの１つまたは複数の上など、ロボット・デバイス１００上の様々な位置に位置決めされ得る。

［0058］ その本体上で、ロボット・デバイス１００は、あるタイプの輸送される貨物など、積荷を運ぶことができる。積荷は、ロボット・デバイス１００が利用できる外部バッテリまたは他のタイプの動力源（たとえば、太陽電池パネル）を表すこともできる。積荷を運ぶことは、ロボット・デバイス１００をそれに関して構成できる１つの例の使用を表すが、ロボット・デバイス１００は、他の動作をも実行するように構成され得る。

ＩＩＩ．構造を作るためのロボット・システムの例の実施形態
［0059］ 図２は、機械構成要素１１０、センサ（１つまたは複数）１１２、動力源（１つまたは複数）１１４、電気構成要素１１６、および／または制御システム１１８など、上で説明したロボット・デバイス１００の諸態様を含むロボット２００を含む。生産現場２６で動作するロボット２００は、物理構造２０を作るために複数の物理物体２２を取り扱う。

［0060］ 一例によれば、生産現場は、ロボットが組立ライン内に部品を設置して製品（たとえば、消費財、車両部品など）を建造する現場とすることができる。追加の例によれば、生産現場は、組立ラインではなく、ロボットが様々な部品を組み合わせて製品を最初から最後まで建造する作業セルとすることができる。これらの例では、生産現場は、最終的な物理構造が、完全に建造された時にそこから別の位置（たとえば、配給業者位置または顧客位置）に配送され得る（たとえば、製品として）一時的な位置とすることができる。

［0061］ 別の例によれば、生産現場は、ロボットが重い建設資材を取り扱って橋を建造する川敷地とすることができる。さらに別の例によれば、生産現場は、ロボットが住宅資材を設置して家屋のセクションを建設する、家屋の屋内とすることができる。これらの例では、最終的な物理構造は、生産現場内に設置される。

［0062］ 図２に示されているように、ロボット２００は、生産現場２６で特定のタスクを完了するように構成される。たとえば、ロボット２００は、様々なエンドエフェクタ２１１を含むことができる。具体的には、ロボット２００が物理物体２２ａをつかみ、生産現場２６の指定された位置２０ａに物理物体２２ａを位置決めすることを可能にする、エンドエフェクタ２１１（ａ）が、腕２１０ａの端に配置される。ロボット２００は、ロボット２００が物理物体２２ａを指定された位置２０ａの表面に固定するか他の形で結合することを可能にする、別の腕２１０ｂの端に配置された別のエンドエフェクタ２１１（ｂ）をも含むことができる。たとえば、エンドエフェクタ２１１ｂは、物理物体２２ａを定位置に固定するために、ネイル・ガン、グルー・ガン、または溶接トーチなどの工具を含むことができる。

［0063］ 図２は、単一のロボット２００を示すが、生産現場２６は、物理構造２０の諸態様を作るためにロボット２００と共に働く他のロボットを含むことができる。生産現場２６の各ロボットを、生産工程内の特定の割り当てられたタスクを完了するように構成することができる。したがって、代替の例では、ロボット２００を、物理物体２２ａを指定された位置２０ａに位置決めするように割り当てることができ、別のロボット（図示せず）を、それ自体のエンドエフェクタ（たとえば、ネイル・ガン、グルー・ガン、または溶接トーチ）を用いて、物理物体２２ａを指定された位置２０ａに固定するように割り当てることができる。

［0064］ 図２に示されているように、ロボット２００は、生産現場２６でのその動作を案内するために様々なセンサ２１２を使用することができる。センサ２１２は、ロボット２００に直接に結合されるローカル・センサを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、センサ２１２は、ロボット２００とは別々の生産現場２６の他の区域内に配置されたグローバル・センサを含むことができる。たとえば、グローバル・センサの一部を、生産現場２６のいたるところの固定位置に配置することができる。それに加えてまたはその代わりに、グローバル・センサの一部を、生産現場２６にある他のロボットに結合することができる。

［0065］ センサ２１２は、上で説明したセンサ１１２のいずれをも含むことができる。たとえば、物理構造２０を作るために、１つまたは複数のセンサ２１２（ａ）は、物理物体２２が生産現場２６で保管される保管位置２０ｂに対する相対的なロボット２００の位置を判定することができる。ロボット２００は、１つまたは複数のセンサ２１２（ａ）からのデータを使用して位置２０ｂに移動し、物理物体２２をエンドエフェクタ２１１（ａ）の範囲内に置くことができる。さらに、１つまたは複数のセンサ２１２（ｂ）は、物理物体２２に対する相対的なエンドエフェクタ２１１（ａ）の位置を判定でき、その結果、保管位置２０ｂから物理物体２２ａを取り出すためにエンドエフェクタ２１１（ａ）を延ばすことが可能になる。物理物体２２ａがエンドエフェクタ２１１（ａ）のグリップ内にある状態で、１つまたは複数のセンサ２１２（ａ）は、位置２０ａに対する相対的なロボット２００の位置を判定することができる。ロボット２００は、１つまたは複数のセンサ２１２（ａ）からのデータを使用して、物理物体２２ａが生産工程内で固定されるべきポジション２０ａに移動することができる。１つまたは複数のセンサ２１２（ｂ）は、その後、位置２０ａに対する相対的なエンドエフェクタ２１１（ａ）の位置を判定することができ、その結果、物理物体２２ａを位置２０ａに正確に位置決めするためにエンドエフェクタ２１１（ａ）を延ばすことが可能になる。図２に示されているように、１つまたは複数のセンサ２１２（ａ）を、グローバル・センサとすることができ、１つまたは複数のセンサ２１２（ｂ）を、ロボット２００の腕２１０ｂに配置されたローカル・センサとすることができる。しかし、センサ２１２（ａ）、（ｂ）を、ローカル・センサとグローバル・センサとの任意の組み合わせとすることができる。

［0066］ １つまたは複数の追加のセンサ２１２をさらに使用して、物理物体２２ａが位置２２ａで所望の方位で操作され、位置決めされることを保証することができる。他のセンサ２１２を使用して、物理物体２２ａを位置２０ａの表面に固定するためのエンドエフェクタ２１１（ｂ）の動作を案内することができる。さらなる他のセンサ２１２は、物理物体２２ａを位置２０ａに適当な方位で位置決めできることを保証するために、物理物体２２ａのサイズおよび形状を判定するための測定を実行することができる。

［0067］ 制御システム２１８は、ロボット２００を動作させるのに使用される。制御システム２１８は、上で説明した制御システム１１８に類似するものとすることができる。制御システム２１８の諸態様を、ロボット２００の一部として含め、かつ／またはロボット２００とは別々とすることができる。

［0068］ 制御システム２１８は、有線接続および／または無線接続を介してセンサ２１２からデータを受信することができる。その後、制御システム２１８は、センサ・データに応答してロボット２００を操作することができる。たとえば、上の例では、制御システム２１８は、ロボット２００に、センサ２１２（ａ）からのデータに基づいて位置２０ａ、ｂに移動させ、センサ２１２（ｂ）からのデータに基づいて物理物体２２ａを操作させまたは他の形でこれにかかわらせることができる。
ＩＶ．ロボット・システムを用いて構造を作るための例のモデル

［0069］ 複数の物理物体２２から物理構造２０を作るために、上のロボット２００の制御システム２１８は、設計仕様書３１０に基づいてコンピュータ可読プログラム命令２０６を実行することができる。図３は、設計仕様書３１０を生成し、設計仕様書３１０から物理構造２０を作る、例の工程を示す。

［0070］ 設計者は、物理構造２０のモデル３００を開発する。一般に、モデル３００は、物理構造２０がどのように構成されるのかおよびロボット２００によって実際に作られた時に物理構造２０がどのように機能するのかの設計者の構想を提供する。

［0071］ モデル３００を開発するために、設計者は、複数のモデル物体３０２を定義する。一般に、モデル物体３０２は、モデル３００に従って物理構造２０を作るためにどの物理物体２２が組み合わされるのかの設計者の構想を提供する。設計者は、物理構造２０が所望の構成および性能を提供するのを助けるプロパティ３０３の適当なセットに寄与するように各モデル物体３０２を設計する。モデル物体３０２の一部は、プロパティ３０３の同一のセットを共有することができ、他のモデル物体３０２は、プロパティ３０３の異なるそれぞれのセットを有することができる。

［0072］ 各モデル物体３０２のプロパティ３０３のセットは、他のプロパティの中でも、色、マーキング、視覚的パターン、形状、サイズ、および表面仕上げ／テクスチャなどの所望の審美的プロパティを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、プロパティ３０３のセットは、他のプロパティの中でも、曲げ強度、脆性、体積弾性率、摩擦係数、圧縮強度、クリープ、弾性、疲労強度、柔軟性、破壊靱性、硬度、可塑性、弾力性、せん断強度、剛性、ひずみ／応力特性、表面粗さ、引張強度、靱性、粘性、降伏強度、および重量などの所望の機械的プロパティを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、プロパティ３０３のセットは、他のプロパティの中でも、キャパシタンス、導電率、密度、絶縁耐力、場特性、インダクタンス、誘電率、および抵抗などの電気プロパティおよび／または磁気プロパティを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、プロパティ３０３のセットは、他のプロパティの中でも、耐腐性、可燃性、ｐＨ、反応性、安定性、表面エネルギ／張力、および毒性などの化学的プロパティを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、プロパティ３０３のセットは、他の技法の中でも、コーティング工程、切断工程、穴あけ工程、成形工程、形削り工程、熱処理、接合、機械加工、圧延、研磨、および溶接に関する製造プロパティを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、プロパティ３０３のセットは、他のプロパティの中でも、吸光度、蛍光性、感光性、反射率、屈折率、散乱、および透過率などの光学プロパティを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、プロパティ３０３のセットは、他のプロパティの中でも、沸点、臨界点、放射率、融点、比熱、熱伝導率、熱拡散率、および熱膨張などの熱的プロパティを含むことができる。

［0073］ いくつかの場合に、モデル物体３０２が、プロパティ３０３の既知のセットを有する在庫部品を指す場合がある。したがって、在庫部品の指定が、プロパティ３０３のセットを伝えるのに十分である場合があり、モデル３００を開発する時にプロパティ３０３のセット全体を明白に述べる必要がない場合がある。

［0074］ 他の場合に、モデル物体３０２が、プロパティ３０３の既知のセットを有する在庫材料から形成される部品を指す場合がある。たとえば、モデル部品３０２が、ある長さに切断された在庫材料の棒である場合がある。したがって、その在庫材料を指定し、モデル物体３０２の特定の寸法を示すことが、プロパティ３０３のセットを伝えるのに十分である場合があり、モデル３００を開発する時に在庫材料のプロパティを明白に述べる必要がない場合がある。

［0075］ 一部のモデル物体３０２が、原材料またはより少数の部品を有する単純な物体をモデル化する場合があるが、他のモデル物体３０２が、より複雑なサブアセンブリをモデル化する場合もある。各サブアセンブリは、複数の部品を組み合わせ、これらの部品は、一緒に、プロパティの所望のセットを提供するように働く。たとえば、サブアセンブリが、モータを提供する場合があり、モータ自体は、物理構造２０内の他の物理物体２２を電気機械的に駆動するために一緒に働く複数の異なる部品を含む。この場合に、モータのプロパティのセットは、他のプロパティの中でも、サイズ、形状、パワー出力、およびトルク出力を含むことができる。

［0076］ モデル３００を開発するために、設計者は、各モデル物体３０２と他のモデル物体３０２との間の関係３０４をも定義する。関係３０４は、モデル物体３０２がどのように組み合わされるのかを決定する。たとえば、設計者は、他のモデル物体３０２に対する相対的なモデル物体３０２のポジション／方位を決定することができる。さらに、設計者は、モデル物体３０２がお互いに直接にまたは間接にどのように結合されるのかを決定することができる。そのような結合は、他の可能性の中でも、機械的結合、電気／電子的結合、またはデータ通信結合を含むことができる。さらに、設計者は、モデル物体３０２を組み合わせるのに使用すべき製造技法、組立技法、または他の生産技法を決定することができる。

［0077］ 設計者は、モデル生産現場３０６に従ってモデル３００の諸態様をさらに定義することができる。モデル生産現場３０６は、物理構造２０の生産に関係する、生産現場２６にある外部構造および条件をモデル化する。

［0078］ 設計者は、モデル物体３０２とモデル生産現場３０６との間の関係３０８を決定する。たとえば、設計者は、モデル生産現場３０６内の外部構造に対する相対的なモデル物体３０２のポジション／方位を決定することができる。さらに、設計者は、モデル物体３０２がモデル生産現場３０６内の外部構造にどのように結合されるのかを決定することができる。一例によれば、モデル物体３０２は、モデル生産現場３０６内の外部構造に設置され得るようになるために形状およびサイズを定められる必要がある場合がある。

［0079］ さらに、設計者は、モデル物体３０２がモデル生産現場３０６内の外部条件によってどのように影響されるのかを決定することができる。別の例によれば、モデル物体３０２が、モデル生産現場３０６内の環境条件／大気条件（たとえば、熱、湿度など）に耐えるように構成される必要がある場合がある。一般に、モデル生産現場３０６は、モデル物体３０２の組合せに影響する可能性がある、実際の生産現場２６のすべての態様をモデル化することができる。

［0080］ モデル３００は、設計仕様書３１０に変換され、設計仕様書３１０は、設計者の構想に従って、ロボット２００による物理構造２０の生産を案内する。設計仕様書３１０を、ロボット２００のためのコンピュータ可読プログラム命令２０６として表すことができる。いくつかの場合に、設計者は、モデル３００に関する入力を受け取り、この入力からロボット２００のための設計仕様書３１０を生成する、コンピュータ実施されたソフトウェアを介してモデル３００を開発することができる。たとえば、入力は、モデル物体３０２の定義、モデル物体３０２の間の関係３０４、およびモデル物体３０２とモデル生産現場３０６との間の関係３０８を含むことができる。設計者は、モデル３００の諸態様、たとえば、モデル物体３０２の相対ポジション、角度オフセット（たとえば、垂直、平行）、軸アライメント、嵌合などを指定するのにソフトウェアのコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ツールを使用することができる。制御システム２１８は、物理構造２０を建造するようにロボット２００の諸態様を動作させるためにコンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。

［0081］ したがって、モデル物体３０２によってモデル化される物理物体２２は、モデル３００に従って物理構造２０を作るためにロボット２００によって組み合わされる。さらに、ロボット２００は、生産現場２６にある外部構造および条件に従って物理構造２０を作り、この外部構造および条件は、モデル生産現場３０６によってモデル化される。一例によれば、モデル生産現場３０６は、住宅資材がモデル３００に従って設置される、家屋の屋内セクションをモデル化する。別の例によれば、モデル生産現場３０６は、橋がモデル３００に従って建造される川敷地をモデル化する。

［0082］ 図４Ａ～図４Ｂは、設計者によって考え出された、物理壁４７上に物理タイル４２を設置する例のモデル４００の諸態様を示す。モデル４００では、モデル・タイル４０２が、モデル壁４０７に取り付けられる。モデル・タイル４０２は、物理構造すなわちタイル設置４０を作るための物理タイル４２をモデル化する。その一方で、モデル壁４０７は、モデル生産現場４０６内の外部構造であり、これは、たとえば、家屋の屋内４６をモデル化することができる。

［0083］ 設計者は、プロパティ４０３の所望のセットを有するようにモデル・タイル４０２を定義する。たとえば、設計者は、同一の材料から均一に作られるすべてのモデル・タイル４０２を、同一の高さｈ、幅ｗ、および厚さｔを有する長方形の固体物体として定義することができる。さらに、設計者は、表面仕上げ（１つまたは複数）、色（１つまたは複数）、デザイン・パターン（１つまたは複数）、その他など、所望の審美的プロパティを提供する垂直前面４０２ａをそれぞれが有するようにモデル・タイル４０２を定義することができる。

［0084］ 設計者は、モデル・タイル４０２の間の関係４０４を決定する。たとえば、モデル・タイル４０２は、５つの行Ｒ_{ｉ＝１， ２， ３， ４， ５}および５つの列Ｃ_{ｉ＝１， ２， ３， ４， ５}のパターンに配置され、各行Ｒ_ｉは、距離ｄだけ均一に離隔された５つのモデル・タイル４０２を有し、各列Ｃ_ｉは、同一の距離ｄだけ均一に離隔された５つのモデル・タイル４０２を含む。

［0085］ 設計者は、モデル・タイル４０２とモデル生産現場４０６の外部構造および条件との間の関係４０８をも決定する。設計者は、モデル壁４０７のプロパティのセットを識別する。たとえば、モデル壁４０７は、モデル・タイル４０２を受ける長方形区域Ａを有する垂直前面４０７ａを含む。長方形区域Ａは、上縁Ｅ_ＴＯＰ、下縁Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}、右縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}、および左縁Ｅ_ＬＥＦＴによって画定される。モデル・タイル４０２のパターンは、長方形区域Ａ内に配置される。さらに、図４Ａに示されているように、モデル・タイル４０２の最上行Ｒ_１は、長方形区域Ａの上縁Ｅ_ＴＯＰに隣接し、モデル・タイル４０２の最下行Ｒ_５は、長方形区域Ａの下縁Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}に隣接し、モデル・タイル４０２の左列Ｃ_１は、長方形区域Ａの左縁Ｅ_ＬＥＦＴに隣接し、モデル・タイル４０２の右列Ｃ_５は、長方形区域Ａの右縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}に隣接する。

［0086］ モデル・タイル４０２は、モルタルを用いてモデル壁４０７の前面４０７ａに取り付けられる。モデル４００によれば、各モデル・タイル４０２は、モルタルに効果的に接着する表面テクスチャを有する背面４０２ｂを有する。これに対応して、前面４０７ａは、やはりモルタルに接着する表面テクスチャを有する。さらに、モデル・タイル４０２の間の間隔ｄは、タイル・グラウトを充填される。モデル生産現場４０６の条件は、モルタルおよびグラウトが正しく硬化することを可能にする。たとえば、モデル生産現場４０６の環境条件／大気条件は、モルタルの使用に適切な温度および湿度を提供する。

［0087］ したがって、図４Ｂに示されているように、モデル４００は、複数のモデル物体すなわちモデル・タイル４０２を識別し、複数のモデル物体が物理構造すなわちタイル設置４０を作るためにどのように組み合わされるのかを指示する。さらに、モデル４００は、モデル物体４０２を組み合わせることに関する、外部構造すなわちモデル壁４０７と外部条件、たとえば温度および湿度とを識別する。

［0088］ モデル・タイル４０２のプロパティ４０３、モデル・タイル４０２の間の関係４０４、モデル生産現場４０６、およびモデル・タイル４０２とモデル生産現場４０６との間の関係４０８は、タイル設置４０をどのように作ることができるのかを決定する様々なパラメータを確立する。特定の値、セッティング、およびこれらのパラメータに関する他の命令を提供することによって、設計仕様書４１０は、タイル設置４０の生産に関するガイダンスをロボット２００に与える。

［0089］ 設計仕様書４１０を、コンピュータ可読プログラム命令として表すことができる。ロボット２００の制御システム２１８は、コンピュータ可読プログラム命令２０６を実行して、タイル設置４０を建造するようにロボット２００の諸態様を動作させることができる。したがって、モデル・タイル４０２によってモデル化される物理タイル４２は、モデル４００に従ってタイル設置４０を作るためにロボット２００によって組み合わされる。
Ｖ．構造の生産をカスタマイズするためのロボット・システムの例の実施形態

［0090］ 上で図３を参照して説明したように、設計者は、ロボット２００を用いて物理構造２０を作るための設計仕様書３１０を提供するためにモデル３００を開発することができる。しかし、モデル３００は、設計者によって考え出されたように、物理構造２０がロボット２００によって理想的にはどのように作られるのかのみを反映する可能性がある。たとえば、モデル３００は、変動なしに、モデル物体３０２が所望のプロパティ３０３を有するために正確に形成されると仮定する可能性がある。さらに、モデル３００は、モデル生産現場３０６によってモデル化された外部構造および条件がモデル物体３０２を組み合わせることに関して理想的であると仮定する可能性がある。

［0091］ しかし、実際には、モデル物体３０２によってモデル化され、物理構造２０を実際に作るのに使用される物理物体２２は、当初に設計者によって考え出された所望のプロパティ３０３から変化する可能性がある。たとえば、モデル３００は、前もって作られた物理物体２２が保証できるものより高いレベルの精度を仮定する場合がある。変動が、物理物体２２を製造するのに使用される技法から本質的に生じる場合がある。さらに、物理物体２２が、経時的に変化する可能性がある動的なプロパティを有する材料から形成される場合がある。たとえば、セラミックから形成される物理タイル４２などの物理物体２２は、焼成中に不均一な収縮を経験する可能性があり、あるいは、木材から形成される物理物体２２は、空気の水分含有量に起因して膨張する可能性がある。同様に、実際の生産現場２６の外部構造および条件は、モデル生産現場３０６に従って予想されるものから変化する可能性がある。

［0092］ モデル３００を開発する時に、設計者は、物理物体２２および生産現場２６のある種の変動に関する許容範囲を提供することによって、物理構造２０を作る工程をより頑健にすることを試みることができる。たとえば、モデル３００は、物理物体２２および／または生産現場２６で物理物体２２と相互作用する外部構造の寸法の小さい変動に関する許容範囲を含むことができる。許容範囲をモデル３００に組み込むことによって、ロボット２００は、物理物体２２および／または生産現場２６の小さい変動がある場合であっても、物理構造２０を建造することができる。

［0093］ しかし、物理構造２０を作る時に、ロボット２００が、許容範囲をモデル３００に組み込むことによって十分に対処することのできない問題に遭遇する場合がある。たとえば、供給された物理物体２２が、モデル３００の許容範囲が許すものより寸法において相当に大きいことを、ロボット２００によって行われた測定が示す場合がある。有利なことに、ロボット２００は、生産工程の諸態様を調整することによって多数のそのような問題を動的に解決することができる。ロボット２００が独力で生産工程を調整することを可能にすることによって、生産工程は、ユーザ（１つまたは複数）による中断および／または介入なしで継続することができる。

［0094］ 生産工程に対する調整は、結果として生じる物理構造２０の諸態様を変更する可能性があるが、ロボット２００は、生産工程が、モデル３００で示された設計者の意図を保護することを保証する。言い換えると、ロボット２００は、全般的にモデル３００と一貫する物理構造２０をそれでも作りながら、生産工程の問題に対処するために生産工程をカスタマイズすることができる。

［0095］ モデル３００から導出された設計仕様書３１０は、生産工程をカスタマイズするのに必要な柔軟性をロボット２００に与える。モデル３００を開発する時に、設計者は、生産工程に対する許容できる変更の範囲を確立する１つまたは複数の制約３１１を定義することができる。制約３１１は、一般に、設計者にとって最も重要な特徴を反映し、モデル３００の背後にある設計者の意図を示す。図３を参照すると、ロボット２００に通信される設計仕様書３１０は、制約３１１に関する情報をも含む。ロボット２００は、物理構造２０の生産工程をどのようにカスタマイズすべきかを決定するために制約３１１を評価することができる。一般に、ロボット２００は、物理構造２０が制約３１１を満足する限り、生産工程をカスタマイズするための柔軟性を有する。

［0096］ 制約３１１に関する情報を供給することに加えて、設計仕様書３１０は、生産工程のカスタマイゼーションをさらに案内することのできる、プリファレンス３１２に関する情報をも供給することができる。たとえば、生産工程を複数の異なる手法に従ってカスタマイズできる場合に、ロボット２００は、設計者の意図に最も整合する物理構造２４を生じる好ましい手法を判定するためにプリファレンス３１２を評価することができる。下で説明する例では、タイルを設置するためのカスタマイズされた生産工程は、区域におさまるようにタイルの一部のサイズを変更することを要求する場合がある。複数の異なる形でタイルのサイズを変更することができるので、プリファレンスを使用して、タイルのサイズを変更する手法の選択を助けることができる。いくつかの場合に、設計者は、それぞれの優先順位３１３に従ってプリファレンス３１２に優先順位を付けることもでき、ロボット２００は、最高の優先順位３１３を有するプリファレンス３１２を満足することを試みることができる。

［0097］ いくつかの実施形態では、プリファレンス３１２を、あるタイプの制約３１１として表すことができる。具体的には、設計者は、それぞれの重みを有する制約３１１を定義することもできる。ロボットは、設計者の意図に最も整合する物理構造を生じる好ましい手法を判定するために、重み付けを評価することができる。たとえば、制約３１１に重みを付けて、設計者が各制約３１１に与える相対的な重要性を示すことができる。いくつかの場合に、重み付けは、一部の制約３１１が必ず満足されなければならないことを示すことができる。しかし、重み付けは、他の制約３１１が、実際には、所望の物理構造２０を作るために変更されてもよいプリファレンス３１２であることを示す場合がある。さらに、重み付けは、変更可能な制約３１１（プリファレンス３１２）が変更しなければならない順序すなわち、どの変更可能な制約３１１（プリファレンス３１２）がより高い優先順位３１３を有するのかを示す優先順位３１３として働くこともできる。

［0098］ 一例によれば、ロボット２００は、川敷地にコンクリート杭、桁、デッキング・ピース、その他などの橋構造を設置することによって、橋を建設することができる。ここで、実際の川敷地は、橋構造が川敷地のどこに設置されるのかに影響する境界または外部構造を含む場合がある。たとえば、ある種の橋構造が歩行者通路または水位線などの特徴から指定された距離にあることを要求する規制がある場合がある。対応するモデル３００は、実際の川敷地のそのような特徴の位置に従って橋建設工程を調整することを可能にする制約３１１を含むことができる。実際の川敷地は、傾いた地面および／または様々な土壌条件を有する可能性がある を含む場合もある。モデル３００は、傾いた地面および／または土壌条件に基づいてコンクリート杭を特定の位置および／または深さまで打ち込むように橋建設工程を調整することを可能にする制約３１１を含むことができる。さらに、実際の川敷地が、特定の方位に従って太陽からの日差しを経験する場合がある。モデル３００は、橋が歩行者または運転者のためにシェードを提供できるようにするために橋建設工程を調整することを可能にするプリファレンス３１２を含むことができる。１つの場合に、橋を、川敷地の日光の特定の角度に従って調整され得る角度付き遮光ルーバと共に建設することができる 遮光ルーバの角度を調整するのに使用できる。

［0099］ 生産現場をカスタマイズする手法を決定する際に、ロボット２００は、カスタマイゼーションに関するレポートを記憶し、かつ／または送ることもできる。いくつかの場合に、そのような報告は、顧客などの別の当事者に、カスタマイズされた生産工程から生じる物理構造２４のカスタマイズされた態様に関する情報を有する文書化を提供することができる。このレポートは、生産工程が始まる前に承認のために別の当事者に送られ、かつ／または物理構造２４が完成された後に生産工程を文書化するために送られ得る。

［0100］ 上で説明したように、図４Ａ～図４Ｂは、家屋の屋内４６（生産現場）内の壁４１（外部構造）上でタイル設置４０（物理構造）を作るための例のモデル４００を示す。モデル４００は、設計仕様書４１０に変換され、設計仕様書４１０は、ロボット２００によるタイル設置４０の生産を案内することができる。特に図４Ｂに示されているように、設計仕様書４１０は、制約４１１およびプリファレンス４１２をも提供することができる。さらに、設計仕様書４１０は、プリファレンス４１２のそれぞれの優先順位４１３を提供することができる。

［0101］ 図５Ａは、モデル４００からの、例の制約４１１ａ_ｉを含む例の設計仕様書４１０ａを示す。具体的には、第１の制約４１１ａ_１は、物理タイル４２が、実質的に高さｈ、幅ｗ、および厚さｔを有する長方形の固体として形成されることを要求する。第２の制約４１１ａ_２は、物理壁４７が、それにまたがって物理タイル４２を取り付けることのできる長方形区域Ａを有する前面４７ａを有することを要求する。さらに、第３の制約４１１ａ_３は、物理タイル４２が、行Ｒ_ｉおよび列Ｃ_ｉのパターンに従って取り付けられることを要求し、各行Ｒ_ｉは、均一に離隔された５つの物理タイル４２を有し、各列Ｃ_ｉは、均一に離隔された５つの物理タイル４２を含む。さらに、第４の制約４１１ａ_４は、物理タイル４２の最上行Ｒ_１が、長方形区域Ａの最上縁Ｅ_ＴＯＰに隣接し、物理タイル４２の最下行Ｒ_５が、長方形区域Ａの最下縁Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}に隣接し、左列Ｃ_１が、長方形区域Ａの左縁Ｅ_ＬＥＦＴに隣接し、右列Ｃ_５が、長方形区域Ａの右縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}に隣接することを要求する。

［0102］ 動作中に、制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}が、設計仕様書４１０ａを介してロボット２００に通信される。ロボット２００は、図５Ｂに示されているように、制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}を含む設計仕様書４１０ａに従ってタイル設置４０ａを作るように構成される。ロボット２００は、生産現場（すなわち、家屋の屋内４６）でそれ自体を操縦し、上で説明したエンドエフェクタ２１１およびセンサ２１２のいずれかを使用して、物理タイル４２を操作し、物理壁４７に取り付けることができる。しかし、物理タイル４２を取り付ける前に、ロボット２００は、制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}を満足できるかどうかを査定することができる。さらに、ロボット２００は、制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}を満足するためにタイル設置工程のどの態様を変更する必要がある可能性があるのかを判定することができる。

［0103］ ロボット２００は、適当なエンドエフェクタ（１つまたは複数）２１１を使用して各物理タイル４２を操作することができ、適当なセンサ（１つまたは複数）２１２（たとえば、３Ｄ画像スキャニング・センサ）を使用して各物理タイル４２の寸法を測定することができる。その後、ロボット２００は、制約４１１ａ_１に従って、各物理タイル４２が実質的に高さｈ、幅ｗ、および厚さｔを有する長方形の固体形状を有するかどうかを判定することができる。モデル４００のモデル・タイル４０２は、設計者によって定義された正確な寸法を有するものとすることができるが、ロボット２００によって測定された物理タイル４２のうちの１つまたは複数が、異なる寸法を有する場合がある。たとえば、供給業者が、所望の測定値に対応しない寸法を有するタイルの誤った在庫を誤って配送する場合がある。別の例として、物理タイル４２が供給業者からの出荷中に破損する場合に、物理タイル４２の一部の寸法が変化する場合がある。ロボット２００が、物理タイル４２のうちの１つまたは複数が制約４１１ａ_１によって指定される寸法を有しないと判定する場合に、ロボット２００は、いくつかの場合に、適当なエンドエフェクタ（１つまたは複数）２１１を用いて物理タイル４２を正しいサイズおよび形状に切断することによって、この不一致を動的に矯正することができる。したがって、ロボット２００は、第１の制約４１１ａ_１を満足するために物理タイル４２を再加工するステップを追加することによって、タイル設置工程をカスタマイズすることができる。有利なことに、そのようなカスタマイゼーションは、タイル設置工程がユーザ（１つまたは複数）による中断および／または介入なしで継続することを可能にする。

［0104］ 第２の制約４１１ａ_２を満足できるかどうかを判定するために、ロボット２００は、適当なセンサ（１つまたは複数）２１２（たとえば、３Ｄ画像スキャニング・センサ）を使用して、物理壁４７の前面４７ａ上の長方形区域Ａを識別し、測定することができる。物理タイル４２の５つの行Ｒ_ｉおよび５つの列Ｃ_ｉを第３の制約４１１ａ_３に従って物理壁４７に取り付けることができるかどうかを判定するために、ロボット２００は、まず、第１の制約４１１ａ_１を満足する２５個の物理タイル４２の可用性を判定することができる。さらに、ロボット２００は、長方形区域Ａの測定値および物理タイル４２の寸法を比較して、物理タイル４２の５つの行Ｒ_ｉおよび５つの列Ｃ_ｉが第３の制約４１１ａ_３に従って長方形区域Ａにおさまることができるかどうかを判定することができる。

［0105］ 第３の制約４１１ａ_３は、各行Ｒ_ｉに沿った５つの物理タイル４２が均等な間隔を設けられ、各列Ｃ_ｉに沿った５つの物理タイル４２が均等な間隔を設けられることをも要求する。しかし、第４の制約４１１ａ_４は、最上行Ｒ_１、最下行Ｒ_５、左列Ｃ_１、および右列Ｃ_５が、それぞれ長方形区域Ａの縁Ｅ_ＴＯＰ、Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}、Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}、Ｅ_ＬＥＦＴに隣接することをも要求する。ロボット２００は、制約４１１ａ_３と４１１ａ_４との両方を満足するために設置工程をカスタマイズする柔軟性を有する。具体的には、ロボット２００は、各行Ｒ_ｉが長方形区域Ａに沿って延びて、左列Ｃ_１が左縁Ｅ_ＬＥＦＴに隣接し、右行Ｃ_５が右縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}に隣接することを可能にするようにするために、各行Ｒ_ｉに沿った５つの物理タイル４２の間の適当な間隔ｄ_Ｒを選択することができる。同様に、ロボット２００は、各列Ｃ_ｉが長方形区域Ａに沿って延び、最上行Ｒ_１が最上縁Ｅ_ＴＯＰに隣接し、最下行Ｒ_１が最下縁Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}に隣接することを可能にするようにするために、各列Ｃ_ｉに沿った５つの物理タイル４２の間の適当な間隔ｄ_Ｃを選択することができる。図５Ｂに示されているように、間隔ｄ_Ｒは、間隔ｄ_Ｃより大きい。

［0106］ 理想的には、ロボット４００は、当初に設計者によって考え出されたモデル４００（図４Ａに図示）によく似たタイル設置４０ａを作る。具体的には、モデル４００内の初期構想に従って、各行Ｒ_ｉに沿った５つのモデル・タイル４０２の間の間隔および各列Ｃ_ｉに沿った５つのモデル・タイル４０２の間の間隔は、両方とも距離ｄと等しい。しかし、実際の物理タイル４２および物理壁４７の長方形区域Ａは、それらがモデル・タイル４０２およびモデル壁４０７によってモデル化される形とは異なる場合がある。具体的には、長方形区域Ａが、設計者が予想したものより長いか、これとは異なる形状を有する場合がある。有利なことに、ロボット２００は、そのような予想されなかった状況に対処することができる。

［0107］ 制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}は、現実に対処するためにタイル設置工程のパラメータを変更できる動的な設計空間をも定義すると同時に、設計者の意図を反映する。図５Ｂに示されているように、間隔距離ｄ_Ｒおよび間隔距離ｄ_Ｃは、タイル設置工程をカスタマイズするのに使用できるパラメータである。図５Ｂに示されたタイル設置４０ａは、いくつかの態様において図４Ａに示されたモデル４００とは異なる可能性があるが、タイル設置４０ａは、それでも、制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}によって定義される設計者の意図を保護する。

［0108］ いくつかの場合に、ロボット２００が、タイル設置工程が変更される場合であっても、１つまたは複数の制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}を満足できないと判定する場合がある。したがって、ロボット２００は、タイル設置４０ａに関連するさらなる活動を停止することができる。言い換えると、ロボット２００は、制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}のロボットによる評価に基づいて、自動的な「継続／中止」決定を行うことができる。ロボット２００が「中止」決定を行う場合に、ロボット２００は、警告を通信することができ、その結果、ユーザ（または他のシステム）が、介入し、どのように進行すべきかを判定できるようになる。可能な場合には、ロボット２００がタイル設置工程を継続することを可能にするために、さらなる情報および／または命令がロボット２００に通信される。たとえば、制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}のうちの１つまたは複数を変更することができ、かつ／またはロボット２００が制約４１１ａ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}のうちの１つまたは複数を無視することを許すことができる。

［0109］ 図５Ａ～図５Ｂの例は、モデル４００に基づいてタイル設置を作るためにタイル設置工程をカスタマイズするためにロボット２００がパラメータをどのように変更できるのかの一例にすぎない。図６Ａは、モデル４００からの例の制約４１１ｂ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}および少なくとも１つのプリファレンス４１２ｂを含む、設計仕様書４１０ｂのもう１つの例を示す。具体的には、第１の制約４１１ｂ_１は、供給されたままの物理タイル４２が、実際のサイズおよび形状にかかわりなく、実質的に同一のサイズおよび形状を共有することを要求する。第２の制約４１１ｂ_２は、壁４７が、それにまたがって物理タイル４２を取り付けることのできる長方形区域Ａを有する前面４７ａを有することをも要求する。さらに、第３の制約４１１ｂ_３は、物理タイル４２が、行Ｒおよび列Ｃのパターンに従って取り付けられることをも要求し、各行Ｒは、セットされた距離ｄ_Ｒによって均等に離隔された複数の物理タイル４２を含み、各列Ｃは、セットされた距離ｄ_Ｃによって均等に離隔された複数の物理タイル４２を含む。さらに、第４の制約４１１ｂ_４は、物理タイル４２の最上行Ｒ_ＴＯＰが、長方形区域Ａの最上縁Ｅ_ＴＯＰに隣接し、物理タイル４２の最下行Ｒ_{ＢＯＴＴＯＭ}が、長方形区域Ａの最下縁Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}に隣接し、右列Ｃ_{ＲＩＧＨＴ}が、長方形区域Ａの右縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}に隣接し、左列Ｃ_ＬＥＦＴが、長方形区域Ａの左縁Ｅ_ＬＥＦＴに隣接することを要求する。

［0110］ 動作中に、制約４１１ｂ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}が、設計仕様書４１０ｂを介してロボット２００に通信される。ロボット２００は、設計仕様書４１０ａに従って図５Ｂに示されたタイル設置４０ｂを作るように構成される。ロボット２００は、生産現場（すなわち、家屋の屋内４６）でそれ自体を操縦し、上で説明したエンドエフェクタ２１１およびセンサ２１２のいずれかを使用して、物理タイル４２を操作し、物理壁４７に取り付けることができる。しかし、物理タイル４２を取り付ける前に、ロボット２００は、制約４１１ｂ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}を満足できるかどうかを査定することができる。さらに、ロボット２００は、制約４１１ｂ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}を満足するためにタイル設置工程のどの態様を変更する必要がある可能性があるのかを判定することができる。

［0111］ ロボット２００は、適当なエンドエフェクタ（１つまたは複数）２１１を使用して、供給されたままの各物理タイル４２を操作することができ、適当なセンサ（１つまたは複数）２１２（たとえば、３Ｄ画像スキャニング・センサ）を使用して各物理タイル４２の寸法を測定することができる。その後、ロボット２００は、制約４１１ｂ_１に従って、供給されたままの物理タイル４２が実質的に同一のサイズおよび形状を共有するのかどうかを判定することができる。これを、設置の前の在庫点検ステップと考えることができる。図６Ｂに示されているように、供給されたままの物理タイル４２は、一般に、高さｈ_０および幅ｗ_０を有する。

［0112］ 第２の制約４１１ｂ_２を満足できるかどうかを判定するために、ロボット２００は、適当なセンサ（１つまたは複数）２１２（たとえば、３Ｄ画像スキャニング・センサ）を使用して、物理壁４７の前面４７ａ上の長方形区域Ａを識別し、測定することができる。その後、ロボット２００は、長方形区域Ａの測定値および物理タイル４２の寸法を比較して、物理タイルの複数の行Ｒ_ｉおよび物理タイル４２の複数の列Ｃ_ｉを第３の制約４１１ｂ_３に従って長方形Ａ内に取り付けることができるかどうかを判定することができる。

［0113］ 第３の制約４１１ｂ_３は、各行Ｒ_ｉに沿った物理タイル４２が、セットされた距離ｄ_Ｒの均等な間隔を設けられ、各列Ｃ_ｉに沿った物理タイル４２が、セットされた距離ｄ_Ｃの均等な間隔を設けられることをも要求する。しかし、第４の制約４１１ｂ_４は、最上行Ｒ_１、最下行Ｒ_５、左列Ｃ_１、および右列Ｃ_５が、それぞれ長方形区域Ａの縁Ｅ_ＴＯＰ、Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}、Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}、Ｅ_ＬＥＦＴに隣接することをも要求する。

［0114］ 図６Ｂに示されているように、長方形区域Ａは、高さｈ_０を有する物理タイル４２の全体数が行Ｒ_ｉにまたがって延びることを可能にし、セットされた間隔距離ｄ_Ｒをも維持しながら最上行Ｒ_１が最上縁Ｅ_ＴＯＰに隣接し、最下行Ｒ_５が最下縁Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}に隣接することを可能にする寸法にされていない場合がある。さらに、長方形区域Ａは、幅ｗ_０を有する物理タイル４２の全体数が列Ｃ_ｉにまたがって延びることを可能にし、セットされた間隔距離ｄ_Ｃをも維持しながら左列Ｃ_１が左縁Ｅ_ＬＥＦＴに隣接し、右列Ｃ_５が右縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}に隣接することを可能にする寸法にされていない場合がある。しかし、ロボット２００は、制約４１１ｂ_３と４１１ｂ_４との両方を満足するために設置工程をカスタマイズする柔軟性を有する。具体的には、ロボット２００は、適当なエンドエフェクタ（１つまたは複数）２１１を使用して、行Ｒ_ｉのうちの１つまたは複数に沿って延びる物理タイル４２のうちの１つまたは複数を切断し、かつ／またはそのサイズを変更することができる。同様に、ロボット２００は、適当なエンドエフェクタ（１つまたは複数）２１１を使用して、列Ｃ_ｉのうちの１つまたは複数に沿って延びる物理タイル４２のうちの１つまたは複数を切断し、かつ／またはそのサイズを変更することができる。

［0115］ ある手法によれば、ロボット２００は、行Ｒ_ｉが同一の減らされた高さ（高さｈ_０未満）を共有するようにするために、各行Ｒ_ｉに沿って延びる各物理タイル４２のサイズを変更することができる。この減らされた高さで、均一な行Ｒ_ｉは、セットされた距離ｄ_Ｒで間隔を設けられ、最上行Ｒ_１は最上縁Ｅ_ＴＯＰに隣接し、最下行Ｒ_５は最下縁Ｅ_{ＢＯＴＴＯＭ}に隣接する。同様に、ロボット２００は、列Ｃ_ｉが同一の減らされた幅（幅Ｗ_０未満）を共有するようにするために、各列Ｃ_ｉに沿って延びる各物理タイル４２のサイズを変更することができる。この減らされた幅で、均一な列Ｃ_ｉは、セットされた距離ｄ_Ｃで間隔を設けられ、左列Ｃ_ＬＥＦＴは最上縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}に隣接し、右列Ｃ_５は右縁Ｅ_{ＲＩＧＨＴ}に隣接する。

［0116］ しかし、設計仕様書４１０ｂは、プリファレンス４１２ｂをも含み、プリファレンス４１２ｂは、必要な場合に、最下行Ｒ_５に沿って延びる物理タイル４２だけが、減らされた高さを有するようにサイズを変更され、かつ／または右列Ｃ_５に沿って延びる物理タイル４２だけが、減らされた幅を有するようにサイズを変更されることをもたらす。言い換えると、設計者は、できる限り、物理タイル４２をその初期寸法（供給されたまま）に維持することを意図する。したがって、図６Ｂに示されているように、ロボット２００は、好ましくは、最下行Ｒ_５が、他の行Ｒ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}の初期高さｈ_０未満の高さｈ_５を有し、右列Ｃ_５が、他の列Ｃ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}の初期幅ｗ_０未満の幅ｗ_５を有するようになるように、物理タイル４２のサイズを変更する。

［0117］ 上で説明したように、実際の物理タイル４２および物理壁４７上の長方形区域Ａは、それらがモデル・タイル４０２およびモデル壁４０７によって当初にモデル化された形とは異なる可能性がある。設計仕様書４１０ａ、４１０ｂは、現実に対処するためにタイル設置工程の異なるパラメータを変更できる、それぞれの設計空間を定義する。設計仕様書の異なる制約およびプリファレンスが、異なる物理構造を生じる場合がある。

［0118］ 物理タイルの間の間隔距離を調整するのではなく、図６Ａ～図６Ｂの例のロボット２００は、制約４１１ｂ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}を満足するために物理タイル４２のサイズを動的に変更することができる。さらに、ロボット２００は、プリファレンス４１２ｂを参照して、タイル設置工程をカスタマイズする好ましい手法を判定することができる。図６Ｂに示されたタイル設置４０ｂは、いくつかの態様において図４Ａに示されたモデル４００とは異なる可能性があるが、タイル設置４０ｂは、それでも、制約４１１ｂ_{ｉ＝１， ２， ３， ４}およびプリファレンス４１２ｂによって定義される設計者の意図を保護する。

［0119］ 一般に、上の例の制約およびプリファレンスは、タイル設置工程に対する調整が、物理タイル４２の間の間隔に関するパラメータおよび／または区域Ａに収めるための物理タイル４２のサイズ変更に関するパラメータの調整を伴うかどうかをロボット２００が自動的に決定することを可能にする。たとえば、間隔の調整は、物理タイル４２のサイズ変更より低コストの操作である可能性があり、したがって、設計者は、ロボット２００が物理タイル４２のサイズ変更よりも物理タイル４２の間の間隔の調整に偏るようにするために制約およびプリファレンスを定義する場合がある。しかし、設計者は、物理タイル４２の間の間隔がしきい値を超えることを調整が引き起こす場合に、ロボット２００が物理タイル４２のサイズを変更すると決定するようにするために制約およびプリファレンスを定義する場合もある。制約およびプリファレンスは、ロボット２００が、操作員または他のシステムによる介入を必要とせずにそのような決定を動的かつ自動的に行うことを可能にする。

［0120］ 上の例は、ロボットが生産工程の諸態様をどのようにして動的に調整できるのかを説明するものである。もちろん、そのような調整は、長方形アレイ内の物理タイル４２の間の間隔の変更またはタイル設置４０内の物理タイル４２のサイズ変更に限定されない。他のタイル設置に関して、設計者は、物理タイル４２が物理壁４７の区域Ａ’内にそれによって取り付けられるパターンの調節を伴う異なる制約およびプリファレンスを提供することができる。たとえば、区域Ａ’を、形状においてより円形とすることができる。これに応答して、ロボット２００は、制約およびプリファレンスから、特定の螺旋状のパターン、同心パターン、星型パターン、または区域Ａ’におさまる他の円形デザインに従って物理タイル４２を取り付けるように、タイル設置工程を調整しなければならないと決定することができる。

［0121］ さらに、本発明の諸態様は、タイルの設置に限定されない。たとえば、上で説明したように、対向する河岸および河岸の間の区域を含む川敷地にコンクリート杭、桁、デッキング・ピースなどを設置することによって橋を建設するために、本発明の諸態様を適用することができる。他の例によれば、消費財、車両部品、その他などの製品を建造するために現場で部品を組み合わせるために、本発明の諸態様を適用することができる。
ＶＩ．結論

［0122］ ロボットは、エンドエフェクタ（１つまたは複数）およびセンサ（１つまたは複数）を使用して、複数の物理物体を所望の物理構造に組み合わせることができる。この物理構造を作るために、物理構造のモデルから生成される設計仕様書によってロボットを案内することができる。前述に鑑みて、ロボットは、モデルと物理的現実との間の相違を考慮して生産工程の諸態様を動的に調整することができる。モデルから導出された設計仕様書は、生産工程をカスタマイズするのに必要な柔軟性をロボットに与える。設計仕様書は、物理的現実に対処するために生産工程の異なるパラメータを変更できる、柔軟な設計空間を定義する。生産工程に対する調整は、結果として生じる物理構造の諸態様を変更する可能性があるが、ロボットは、生産工程がモデル内で提供される設計者の意図を保護することを保証することができる。

［0123］ 上の詳細な説明は、開示されるシステム、デバイス、および方法の様々な特徴および機能を、添付図面を参照して説明するものである。図面では、文脈がそうではないことを示さない限り、同様の記号は同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲で説明される例示的な実施態様は、限定的であることを意図されたものではない。本明細書で提示される主題の範囲から逸脱せずに、他の実施態様を利用することができ、他の変更を行うことができる。本明細書で全般的に説明され、図面に示された本開示の諸態様を、様々な異なる構成で配置し、置換し、組み合わせ、分離し、設計することができ、そのすべてが本明細書で明確に企図されていることが、たやすく理解されよう。

［0124］ 図面に示され本明細書で議論されるメッセージ・フロー図、シナリオ、および流れ図のいずれかまたはすべてに関して、各ステップ、各ブロック、および／または各通信が、例の実施態様により情報の処理および／または情報の伝送を表すことができる。代替実施態様は、これらの例の実施態様の範囲内に含まれる。これらの代替実施態様では、たとえば、ステップ、ブロック、伝送、通信、要求、応答、および／またはメッセージとして説明された機能を、用いられる機能性に応じて、実質的に並列または逆順を含めて、図示されまたは議論された順序から外れて実行することができる。さらに、より多数またはより少数のステップ、ブロック、および／または機能を、本明細書で議論されるメッセージ・フロー図、シナリオ、および流れ図のいずれかと共に使用することができ、これらのメッセージ・フロー図、シナリオ、および流れ図を、部分的にまたは全体的に、お互いと組み合わせることができる。

［0125］ 情報の処理を表すステップまたはブロックは、本明細書で説明される方法または技法の特定の論理機能を実行するように構成され得る回路網に対応することができる。それに加えてまたはその代わりに、情報の処理を表すステップまたはブロックは、モジュール、セグメント、またはプログラム・コードの一部（関連するデータを含む）に対応することができる。プログラム・コードは、この方法または技法の特定の論理機能またはアクションを実施するためにプロセッサによって実行可能な１つまたは複数の命令を含むことができる。プログラム・コードおよび／または関連するデータを、ディスク・ドライブ、ハード・ドライブ、または他の記憶媒体を含むストレージ・デバイスなどの任意のタイプのコンピュータ可読媒体上に記憶することができる。

［0126］ コンピュータ可読媒体は、レジスタ・メモリ、プロセッサ・キャッシュ、および／またはランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などの短期間の間にデータを記憶するコンピュータ可読媒体などの非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、たとえば読取専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気ディスク、および／またはコンパクト・ディスク読取専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）などの二次長期ストレージまたは永続長期ストレージなど、より長い期間の間にプログラム・コードおよび／またはデータを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体をも含むことができる。コンピュータ可読媒体を、任意の他の揮発性ストレージ・システムまたは不揮発性ストレージ・システムとすることもできる。コンピュータ可読媒体を、たとえばコンピュータ可読記憶媒体または有形のストレージ・デバイスと考えることができる。

［0127］ さらに、１つまたは複数の情報伝送を表すステップまたはブロックは、同一の物理デバイス内のソフトウェア・モジュールおよび／またはハードウェア・モジュールの間の情報伝送に対応することができる。しかし、他の情報伝送を、異なる物理デバイス内のソフトウェア・モジュールおよび／またはハードウェア・モジュールの間であるものとすることができる。

［0128］ 様々な態様および実施態様を本明細書で開示したが、他の態様および実施態様が、当業者に明白になろう。本明細書で開示された様々な態様および実施態様は、例示のためのものであって、限定的であることは意図されておらず、真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (18)

1. （ｉ）物理構造に組み立てられることになる１つまたは複数の物理物体のモデル化された特性と、（ｉｉ）前記物理物体を前記物理構造に組み立てるための生産工程と、(ｉｉｉ)前記物理構造の態様に関連する全体的な設計意図を満足するための前記生産工程に対する許容できる変更の範囲とを記載する設計仕様書にアクセスすることと、
   前記生産工程を使用した前記物理物体の前記物理構造への組立の前または組立中に、前記１つまたは複数の物理物体の前記モデル化された特性と、前記１つまたは複数の物理物体の対応する実際の特性との間の前記１つまたは複数の相違を査定することと、
   前記１つまたは複数の物理物体の前記モデル化された特性と、前記１つまたは複数の物理物体の前記対応する実際の特性との間の前記査定された１つまたは複数の相違に少なくとも基づいて、前記物理構造の態様に関連する前記全体的な設計意図を満足するための特定の許容できる変更を選択することと、
   前記選択された特定の許容できる変更に従って前記生産工程を変更することと、
   前記変更された生産工程を使用して前記物理物体を前記物理構造に組み立てることと
   を含む、コンピュータ実施方法。
2. 前記１つまたは複数の物理物体の前記実際の特性を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記変更された生産工程は、前記物理物体を前記物理構造に組み立てるために用いられる関節ロボット・アームを使用する、請求項１に記載の方法。
4. 前記特定の許容できる変更を選択することは、前記査定された１つまたは複数の相違に少なくとも基づいて、前記物理構造が前記全体的な設計意図をそれでも満足することができると判定することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記特定の許容できる変更を選択することは、それぞれが前記全体的な設計意図を満足する、前記生産工程に対する複数の候補となる変更を特定することと、前記特定の許容できる変更として、最高の優先順位の候補となる変更を選択することとを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記全体的な設計意図は、前記物理構造の機械的制約または能力として指定される、請求項１に記載の方法。
7. １つまたは複数の処理デバイスと、
   （ｉ）物理構造に組み立てられることになる１つまたは複数の物理物体の前記モデル化された特性と、（ｉｉ）前記物理物体を前記物理構造に組み立てるための生産工程と、(ｉｉｉ)前記物理構造の態様に関連する全体的な設計意図を満足するための前記生産工程に対する許容できる変更の範囲とを記載する設計仕様書にアクセスすることと、
   前記生産工程を使用した前記物理物体の前記物理構造への組立の前または組立中に、前記１つまたは複数の物理物体の前記モデル化された特性と、前記１つまたは複数の物理物体の対応する実際の特性との間の前記１つまたは複数の相違を査定することと、
   前記１つまたは複数の物理物体の前記モデル化された特性と、前記１つまたは複数の物理物体の前記対応する実際の特性との間の前記査定された１つまたは複数の相違に少なくとも基づいて、前記物理構造の態様に関連する前記全体的な設計意図を満足するための特定の許容できる変更を選択することと、
   前記選択された特定の許容できる変更に従って前記生産工程を変更することと、
   前記変更された生産工程を使用して前記物理物体を前記物理構造に組み立てることと
   を含む動作を実行する前記１つまたは複数の処理デバイスによって実行可能な命令を記憶する１つまたは複数の非一時的機械可読ストレージ・デバイスと
   を含むシステム。
8. 前記動作は、前記１つまたは複数の物理物体の前記実際の特性を測定することを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記変更された生産工程は、前記物理物体を前記物理構造に組み立てるために用いられる関節ロボット・アームを使用する、請求項７に記載のシステム。
10. 前記特定の許容できる変更を選択することは、前記査定された１つまたは複数の相違に少なくとも基づいて、前記物理構造が前記全体的な設計意図をそれでも満足することができると判定することを含む、請求項７に記載のシステム。
11. 前記特定の許容できる変更を選択することは、それぞれが前記全体的な設計意図を満足する、前記生産工程に対する複数の候補となる変更を特定することと、前記特定の許容できる変更として、最高の優先順位の候補となる変更を選択することとを含む、請求項７に記載のシステム。
12. 前記全体的な設計意図は、前記物理構造の機械的制約または能力として指定される、請求項７に記載のシステム。
13. コンピュータ・プログラムで符号化された非一時的コンピュータ・ストレージ・デバイスであって、前記プログラムは、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、
    （ｉ）物理構造に組み立てられることになる１つまたは複数の物理物体のモデル化された特性と、（ｉｉ）前記物理物体を前記物理構造に組み立てるための生産工程と、(ｉｉｉ)前記物理構造の態様に関連する全体的な設計意図を満足するための前記生産工程に対する許容できる変更の範囲とを記載する設計仕様書にアクセスすることと、
    前記生産工程を使用した前記物理物体の前記物理構造への組立の前または組立中に、前記１つまたは複数の物理物体の前記モデル化された特性と、前記１つまたは複数の物理物体の対応する実際の特性との間の前記１つまたは複数の相違を査定することと、
    前記１つまたは複数の物理物体の前記モデル化された特性と、前記１つまたは複数の物理物体の前記対応する実際の特性との間の前記査定された１つまたは複数の相違に少なくとも基づいて、前記物理構造の態様に関連する前記全体的な設計意図を満足するための特定の許容できる変更を選択することと、
    前記選択された特定の許容できる変更に従って前記生産工程を変更することと、
    前記変更された生産工程を使用して前記物理物体を前記物理構造に組み立てることと
    を含む動作の実行を引き起こす命令を含む、非一時的コンピュータ・ストレージ・デバイス。
14. 前記動作は、前記１つまたは複数の物理物体の前記実際の特性を測定することを含む、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記変更された生産工程は、前記物理物体を前記物理構造に組み立てるために用いられる関節ロボット・アームを使用する、請求項１３に記載のデバイス。
16. 前記特定の許容できる変更を選択することは、前記査定された１つまたは複数の相違に少なくとも基づいて、前記物理構造が前記全体的な設計意図をそれでも満足することができると判定することを含む、請求項１３に記載のデバイス。
17. 前記特定の許容できる変更を選択することは、それぞれが前記全体的な設計意図を満足する、前記生産工程に対する複数の候補となる変更を特定することと、前記特定の許容できる変更として、最高の優先順位の候補となる変更を選択することとを含む、請求項１３に記載のデバイス。
18. 前記全体的な設計意図は、前記物理構造の機械的制約または能力として指定される、請求項１３に記載のデバイス。

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