JPWO2017186636A5

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Publication number: JPWO2017186636A5
Application number: JP2018555620A
Authority: JP
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2037-04-24

Description

本発明は、少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじをねじ込む為のアクチュエータで操作された可動式ロボットマニピュレータを制御する方法およびデバイスに関する。本発明はさらに、そのようなデバイス、コンピュータシステム、デジタルストレージ媒体、コンピュータプログラムプロダクトおよびコンピュータプログラムを有するロボットに関する。

本発明の目的は、少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじをねじ込む為の可動式ロボットマニピュレータを制御する方法を示す事である。

本発明の最初の側面は、少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじをねじ込む為のアクチュエータで操作された可動式ロボットマニピュレータを制御する方法に関する。好ましくは、ロボットマニピュレータは４－７自由度を有する。ねじ山は、それ自身が空間に固定されているか、または、空間に固定されている、より大きな物体の一部(エンジンブロック等)と有利に想定される。ねじは、ねじがねじ山と既に係合しているように、例えば一回またはそれ以上の回転で、有利にねじ山に部分的にねじ込まれる。ねじは、ツール係合インターフェイスとねじ中心軸を有するねじ頭を有する。ロボットマニピュレータは、先端部にツール係合インターフェイスと係合するように設計されたツールを有する。さらに、ツールは、その周りをロボットマニピュレータが回転可能なツール中心軸を有する。

提示された方法は、以下のステップを含む：第１のステップでは、少なくともねじ山に差し込まれているねじのツール係合インターフェイスの位置が規定される。第２のステップでは、ツール係合インターフェイス上のツールの位置決めと、ねじ中心軸と同心円状に最大偏差８°でツール中心軸の方向付けがなされる。第３のステップでは、ツール中心軸の力制御及び／又はインピーダンス制御された閉鎖的傾斜運動下により、ツールは、ツールとツール係合インターフェイスとの間に連結ができるまでツール中心軸に沿ってツール係合インターフェイスの中へ動く。連結は、有利には、次に続くねじのねじ込み(第４ステップ)の間形状接続連結に収束する、又は形状接続連結が第３ステップの終わりに既に存在する。第４のステップでは、ねじは、ツールに作用するトルク／力が規定された限界値Ｇ１に到る、もしくは超えるまで、ツールの回転の第１方向にねじ込まれる。ねじのねじ込みは、ツールが、回転の第１方向と、ねじ山の方向に、ねじ中心軸に沿って回転する。第５のステップでは、いったん限界値Ｇ１に到るまたは超えると、ツールは、[０．０１°から１０°]の範囲に規定された角度で回転の第１方向とは反対に回される。有利には、ツールの方向転換は柔軟な方法及び／又は力を制御する方法で行われる。第６のステップでは、ツールは、ツール中心軸に沿ってツール係合インターフェイスから取り除かれる。

提案の方法は、ツール中心軸の閉鎖的傾斜運動と閉鎖的並進横運動により、特に高い信頼性で、ねじのねじ山へのねじ込みを可能とする。更に、提案の方法は高価な産業用ねじの代わりに、標準的なねじの利用を可能とする。

少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじをねじ込む為の、アクチュエータにより操作された可動式ロボットマニピュレータを制御するデバイスで、ねじはツール係合インターフェイスを有するねじ頭を有し、ロボットマニピュレータはその先端部にツール係合インターフェイスと係合するように設計されているツールを有し、ねじはねじ中心軸を有し、ツールはロボットマニピュレータがその周りを回転可能なツール中心軸を有し、少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじのツール係合インターフェイスの位置は既知であり、デバイスは以下のステップを実行するように構成・設計されている：
-ツール係合インターフェイスの上にツールを配置し、ツール中心軸をねじ中心軸に対して最大偏差３°で同心円状に方向付けし、
-ツール中心軸の力制御及び／又はインピーダンス制御された閉鎖的傾斜運動下で、ツールとツール係合インターフェイスとの間が連結されるまでツール係合インターフェイスの中へツール中心軸に沿ってツールを動かし、
-ツールに作用しているトルクの規定された限界値Ｇ１に到る又は超えるまでツールの回転する第１方向に向かってねじをねじ込み、
-いったん限界値Ｇ１に到る又は超えると、ツールを[０．０１°から１０°]の範囲に規定された角度で回転の第１方向とは反対に回し、
-ツール中心軸に沿ってツールをツール係合インターフェイスから取り除く。

図１は、少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじをねじ込む為の３Ｄ可動ロボットマニピュレータを制御する提案の方法の過程の概略図であり、ねじはツール係合インターフェイスを有するねじ頭を有し、ロボットマニピュレータは、その先端部にツール係合インターフェイスと係合するように設計されているツールを有し、ねじは、ねじ中心軸を有し、ツールは、ロボットマニピュレータ上のツールがその周りを回転可能なツール中心軸を有する。方法は、以下のステップを含む：第１ステップ１０１では、少なくともねじ山に差し込まれているねじのツール係合インターフェイスの位置が認識される。第２のステップ１０２では、ツール係合インターフェイス上のツールの位置決めと、ねじ中心軸と同心円状に最大偏差８°でツール中心軸の方向付けがなされる。第３ステップ１０３では、ツール中心軸の力制御及び／又はインピーダンス制御された閉鎖的傾斜運動下で、ツールは、ツールとツール係合インターフェイスの間に形状接続連結ができるまでツール中心軸に沿ってツール係合インターフェイスの中へ動く。第４ステップ１０４では、ねじは、ツールに作用するトルク／力が規定された限界値Ｇ１に到るもしくは超えるまでツールの回転の第１方向にねじ込まれる。第５ステップでは、限界値Ｇ１に到るまたは超えると、ツールは、[０．０１°から１０°]の範囲に規定された角度で回転の第１方向とは反対に回される。第６ステップ１０６では、ツール中心軸の力制御及び／又はインピーダンス制御された閉鎖的傾斜運動下で、ツールは、ツール中心軸に沿ってツール係合インターフェイスから取り除かれる。

Claims

少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじをねじ込む為の、可動式ロボットマニピュレータを制御する方法であり、
ねじはツール係合インターフェイスを有するねじ頭を有し、
ロボットマニピュレータはその先端部にツール係合インターフェイスと係合するように設計されているツールを有し、
ねじはねじ中心軸を有し、
ツールはロボットマニピュレータがその周りを回転可能なツール中心軸を有し、以下のステップ、
１．１少なくともねじ山に差し込まれているねじのツール係合インターフェイスの位置を認識し（１０１）、
１．２ツール係合インターフェイスの上にツールを配置し、ツール中心軸をねじ中心軸に対して最大偏差８°で同心円状に方向付けし（１０２）、
１．３ツール中心軸の力制御及び／又はインピーダンス制御された閉鎖的傾斜運動下で、ツールとツール係合インターフェイスとの間が連結されるまでツール係合インターフェイスの中へツール中心軸に沿ってツールを動かし（１０３）、
１．４ツールに作用しているトルク／力の規定された限界値Ｇ１に到る又は超えるまでツールの回転する第１方向に向かってねじをねじ込み（１０４）、
１．５いったん限界値Ｇ１に到る又は超えると、ツールを[０．０１°から１０°]の範囲に規定された角度で回転の第１方向とは反対にまわし（１０５）、
１．６ツール中心軸に沿ってツールをツール係合インターフェイスから除去する（１０６）
を含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
方法のステップ１．６における除去（１０６）はツール中心軸の力制御及び／又はインピーダンス制御された閉鎖的傾斜運動下で行われる、方法。
請求項２に記載の方法であって、
ステップ１．３及び／又は１．６において、ツール中心軸の閉鎖的並進横運動も行われる、方法。
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、
ステップ１．３又は１．４において所与の条件のもとで形状接続連結がツールとツール係合インターフェイス間で達成できない際、ステップ１．２と１．３がツールの位置決め及び／又はツール中心軸の方向付けの為に自動的に適合されたパラメータで実行され、又は、ロボットマニピュレータが所定の姿勢に駆動される、方法。
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法であって、
ステップ１．３又は１．４において形状接続連結がツールとツール係合インターフェイスとの間で達成できなかった際、ツールはツール係合インターフェイスからツール中心軸に沿ってある距離離して動かされ、ツールはツール中心軸回りにある角度回転され、ステップ１．３から始まる方法がまた実行される、方法。
データ加工デバイスを有するコンピュータシステムであって、
データ加工デバイスは、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法がデータ加工デバイスで実行されるように設計されている、コンピュータシステム。
電子的に読取り可能な制御信号を有するデジタルストレージ媒体であって、
制御信号は請求項１から５のいずれか１項に記載の方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと相互作用できる、デジタルストレージ媒体。
コンピュータプログラムプロダクトであって、
データ加工デバイスでプログラムコードが実行されている時に請求項１から５のいずれか１項に記載の方法を実行する為に機械読取り可能な媒体に保存されているプログラムコードを有する、コンピュータプログラムプロダクト。
コンピュータプログラムであって、
プログラムがデータ加工デバイスで実行されている際、請求項１から５のいずれか１項
に記載の方法を実行する為のプログラムコードを有する、コンピュータプログラム。
デバイスであって、
少なくとも既にねじ山に差し込まれているねじをねじ込む為の、可動式ロボットマニピュレータを制御するデバイスで、ねじは、ツール係合インターフェイスを有するねじ頭を有し、ロボットマニピュレータはその先端部にツール係合インターフェイスと係合するように設計されているツールを有し、ねじは、ねじ中心軸を有し、ツールは、ロボットマニピュレータがその周りを回転可能なツール中心軸を有し、少なくとも既にスレッドに差し込まれているねじのツール係合インターフェイスの位置は既知であり、デバイスは以下のステップ：
１０．１少なくともねじ山に差し込まれているねじのツール係合インターフェイスの位置を認識し、
１０．２ツール係合インターフェイスの上にツールを配置し、ツール中心軸をねじ中心軸に対して最大偏差３°で同心円状に方向付けし、
１０．３ツール中心軸の力制御及び／又はインピーダンス制御された閉鎖的傾斜運動下で、ツールとツール係合インターフェイスとの間が連結されるまでツール係合インターフェイスの中へツール中心軸に沿ってツールを動かし、
１０．４ツールに作用しているトルク／力の規定された限界値Ｇ１に到る又は超えるまでツールの回転する第１方向に向かってねじをねじ込み、
１０．５いったん限界値Ｇ１に到る又は超えると、ツールを[０．０１°から１０°]の範囲に規定された角度で回転の第１方向とは反対にまわし、
１０．６ツール中心軸に沿ってツールをツール係合インターフェイスから除去する、
を実行するように構成・設計されている、デバイス。
ロボットであって、
請求項１０に記載のデバイスを有する、ロボット。