KR20210125481A - 고정밀 무고정 조립을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

고정밀 무고정 조립을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20210125481A
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루카스 필립 징거
오우쌈마 라와스
토마스 사뮤엘 보우덴
로이 스미스
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디버전트 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

조립 시스템 내에 하나 이상의 로봇 팔을 배치하는 접근법이 본원에 기술된다. 예를 들어, 로봇 조립 시스템은, 제 1 로봇과, 제 2 로봇, 및 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 제 2 표적 위치에 근접한 제 1 표적 위치를 수신하도록 구성될 수 있다. 위치는 로봇이 특징부를 배치할 위치를 나타낼 수 있다. 제어 유닛은 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하고, 제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고, 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하도록 구성될 수 있고, 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 한다.

Description

고정밀 무고정 조립을 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 "고정밀 무고정 조립을 위한 시스템 및 방법"이라는 제목으로 2018년 12월 17일 출원된 미국 특허 출원 제16/222,926호의 이점을 주장하며, 그 전문이 특별히 본원에 참고로 인용된다.
본 개시는 자동차, 트럭, 기차, 보트, 항공기, 오토바이, 지하철 시스템 등과 같은 운송 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇 팔을 이용하여 작업을 수행하기 위한 기술에 관한 것이다.
자동차, 트럭 또는 항공기와 같은 운송 구조물은 다수의 내부 및 외부 노드(node)를 사용한다. 이러한 노드는 자동차, 트럭 및 항공기에 구조를 제공하고, 가속 및 제동과 같은 다양한 동작으로 인해 생성되거나 발생하는 다양한 유형의 힘에 적절하게 반응한다. 이러한 노드는 또한 지지를 제공한다. 다양한 크기와 기하학적 구조의 노드는, 예를 들어, 패널, 압출물 및/또는 기타 구조물 사이에 인터페이스를 제공하기 위해 운송 구조물에 통합될 수 있다. 따라서 노드는 운송 구조물의 필수 부분이다.
대부분의 노드는 안전하고 잘 설계된 방식으로 다른 부품 또는 구조물에 결합되거나 안전하게 인터페이스되어야 한다. 다른 부품 또는 구조물에 노드를 안전하게 연결하기 위해, 노드는 다른 부품 또는 구조물과 연결될 노드를 준비하기 위해 하나 이상의 공정을 거쳐야 할 수 있다. 예를 들어, 노드는 다양한 다른 부품 또는 구조물에 연결되기 위해 인터페이스에서 기계 가공될 수 있다. 공정의 추가 예는 표면 준비 작업, 열처리, 전기 코팅, 전기 도금, 양극 산화 처리, 화학적 에칭, 세척, 지지대 제거, 분말 제거 등을 포함한다.
운송 구조물(예를 들어, 차량, 항공기, 지하철 시스템 등)을 생산하기 위해, 노드가 제조된 후에 하나 이상의 조립 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, 노드는 부품에 연결되어, 예를 들어 운송 구조물(예를 들어, 차량 섀시 등)의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 조립은, 예를 들어 노드가 부품에 안전하게 연결되고 따라서 운송 구조물이 만족스럽게 생산될 수 있도록 하기 위해, 조립 시스템의 하나 이상의 공차 임계치 내에 있는 정확도를 필요로 할 수 있다.
로봇 장치(예를 들어, 로봇 팔 말단 공구 중심점(robotic end-of-arm tool center point))가 조립 작업을 수행할 때, 로봇 장치는 조립 작업이 정확하게 수행되도록 정확하게 배치되어야 한다. 예를 들어, 노드가 결합된 로봇 팔은 노드가 부품에 정확하게 연결되도록 배치될 수 있다. 따라서, 다양한 조립 작업을 수행할 때 조립 시스템의 공차 임계치(들) 내에 있는 정밀도로 적어도 하나의 로봇 장치(예를 들어, 로봇 팔 말단 공구 중심점)를 올바르게 배치하기 위한 접근법이 필요하다.
본 개시는 일반적으로 운송 구조물의 생산과 관련하여 수행되는 조립 작업에 관한 것이다. 이러한 조립 작업은 부품 및/또는 기타 구조물에 대한 노드(예를 들어, 적층 제조된 노드)의 연결을 포함할 수 있다. 운송 구조물은 안전하고 신뢰할 수 있어야 하기 때문에, 운송 구조물의 생산과 관련된 다양한 조립 작업을 정확하게 수행하는 접근법이 유용할 수 있다. 다양한 조립 작업에 대한 이러한 접근법은 컴퓨터-생성 명령을 통해 지시를 받을 수 있는 적어도 하나의 로봇 팔에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 컴퓨터는 다양한 조립 작업을 수행할 때 적어도 하나의 로봇 팔이 정확하게 배치되도록 하는, 적어도 하나의 로봇 팔에 대한 명령을 생성하기 위해 다양한 기술을 구현할 수 있다.
본 개시에서, 로봇 팔을 배치하기 위한 시스템 및 방법이 기술될 수 있다. 일 양태에서, 로봇 조립 방법은, 제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하는 단계를 포함한다. 제 1 표적 위치는, 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접할 수 있고, 따라서 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소는 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성한다. 로봇 조립 방법은 또한 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하는 단계와, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계를 포함한다. 또한, 로봇 조립 방법은 제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하는 단계와, 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하는 단계를 포함한다. 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 할 수 있다.
일 양태에서, 로봇 조립 시스템은, 제 1 로봇과, 제 2 로봇, 및 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은, 제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하도록 구성될 수 있다. 제 1 표적 위치는, 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접할 수 있고, 따라서 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소는 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성한다. 제어 유닛은 또한 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 유닛은 제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고, 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하도록 구성될 수 있다. 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 할 수 있다.
일 양태에서, 로봇 조립 제어 유닛은 적어도 하나의 프로세서 및 적어도 하나의 프로세서에 연결된 메모리를 포함한다. 메모리는, 제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하도록 제어 유닛을 구성하는 명령을 포함한다. 제 1 표적 위치는, 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접하고, 따라서 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소는 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성한다. 메모리는 또한 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하도록 제어 유닛을 구성하는 명령을 포함한다. 또한, 메모리는 제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고, 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하도록 제어 유닛을 구성하는 명령을 포함한다. 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 한다.
일 양태에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 로봇 조립을 위한 컴퓨터 실행 가능 코드를 저장한다. 일 양태에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 인터넷에 연결된 서버 상의 하드 드라이브와 같은 클라우드 기반 컴퓨터 판독 가능 매체일 수 있다. 이 코드는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금, 제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하도록 한다. 제 1 표적 위치는, 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접할 수 있고, 따라서 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소는 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성한다. 코드는 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하도록 한다. 코드는 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금, 제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고, 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하도록 한다. 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 한다.
적층 제조된 구성요소를 갖는 고정밀 무고정 조립을 실현하기 위한 메커니즘의 다른 양태 및 그 제조는, 예로써 몇몇 실시형태만이 도시되고 기술된 다음의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야의 숙련자에게 쉽게 명백해질 것이다. 본 기술 분야의 숙련자가 알 수 있는 바와 같이, 개시된 주제는 다른 및 다양한 실시형태가 가능하고, 이의 몇몇 세부사항은 모두 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 다른 측면에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면과 상세한 설명은 사실상 예시적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 직접 금속 증착(Direct Metal Deposition, DMD) 3D 프린터의 특정 양태의 예시적인 실시형태를 도시한 도면이다.
도 2는 3D 프린터를 사용하는 3D 인쇄 공정의 개념적 흐름도이다.
도 3A 내지 도 3D는 다양한 작동 단계 동안의 예시적인 분말 베드 융합(powder bed fusion, PBF) 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 고정구(fixture) 역할을 하는 다수의 로봇을 포함하는 제 1 조립 시스템의 사시도를 도시한 도면이다.
도 5는 고정구 역할을 하는 다수의 로봇을 포함하는 제 2 조립 시스템의 사시도를 도시한 도면이다.
도 6은 부품에 직접 인쇄된 고정구 지점(fixture point)을 도시한 도면이다.
도 7은 고정구에 대한 부품 스캐닝 및 맞춤을 도시한 도면이다.
도 8은 본원에 기술된 시스템 및 방법에 따른 개념적 흐름도이다.
첨부된 도면과 관련하여 아래에 제시되는 상세한 설명은 다양한 예시적인 실시형태의 설명을 제공하기 위한 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 실시형태만을 나타내기 위한 것은 아니다. 본 개시 전반에 걸쳐 사용된 "예시적인"이라는 용어는 "예, 실례 또는 예시의 역할을 하는"을 의미하며, 반드시 본 개시에 제시된 다른 실시형태보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어서는 안 된다. 상세한 설명은 본 기술 분야의 숙련자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하는 철저하고 완전한 개시를 제공하기 위한 특정 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다. 일부 예에서, 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 다양한 개념을 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 공지된 구조 및 구성요소는 블록도 형태로 도시되거나 완전히 생략될 수 있다. 또한, 도면은 일정한 비율로 그려지지 도시되지 않을 수 있고, 대신 개시된 주제와 관련된 다양한 특징을 가장 효과적으로 강조하려는 방식으로 도시될 수 있다.
적층 제조(3D 인쇄). 적층 제조(Additive Manufacturing, AM)는 유리하게 설계에 특이적이지 않은 제조 기술이다. AM은 부품 내에서 복합 구조물을 생성하는 기능을 제공한다. 예를 들어, AM을 사용하여 노드를 생산할 수 있다. 노드는 튜브, 압출물, 패널, 다른 노드 등과 같은 다른 스패닝(spanning) 부품에 연결하기 위해 사용되는 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있는 구조적 부재이다. AM을 사용하여, 노드는, 목적에 따라 인터페이스 기능을 포함하는 추가 특징부와 기능을 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 노드는, 복잡한 제품을 제조할 때 전통적으로 수행되는 바와 같이 다수의 부품을 함께 용접하는 대신, 접착제를 주입하여 노드가 두 개의 부품을 고정할 수 있도록 하는 하나 이상의 포트를 이용하여 인쇄될 수 있다. 대안으로, 일부 구성요소는 브레이징 슬러리(brazing slurry), 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 다른 연결 특징부를 사용하여 연결될 수 있으며, 이들 모두 접착제 대신 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 따라서, 용접 기술이 특정 실시형태와 관련하여 적합할 수 있지만, 적층 제조는 대안적 또는 추가적 연결 기술의 사용을 가능하게 하는 상당한 유연성을 제공한다.
다양한 유형의 재료로 구성된 구성요소를 3D 인쇄하기 위해 여러 가지 다양한 AM 기술이 사용되었다. 수많은 이용 가능한 기술이 존재하며, 더 많은 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 직접 에너지 증착(Directed Energy Deposition, DED) AM 시스템은 금속을 녹이기 위해 레이저 또는 전자 빔에서 공급되는 지향성 에너지를 사용한다. 이들 시스템은 분말 및 와이어 공급을 모두 사용한다. 와이어 공급 시스템은 유리하게 다른 뛰어난 AM 기술보다 높은 증착 속도를 갖는다. 단일 통과 제팅(Single Pass Jetting, SPJ)은 아무런 소모적인 동작 없이 단일 통과로 금속 분말을 도포하고 구조물을 인쇄하기 위해 두 개의 분말 도포기와 하나의 인쇄 유닛을 결합한다. 또 다른 예시로서, 전자 빔 적층 제조 공정은 전자 빔을 사용하여 와이어 공급원료를 통해 금속을 증착하거나 진공 챔버에서 분말 베드 상에 소결시킨다. 단일 통과 제팅은 개발자가 기존의 레이저 기반 시스템보다 훨씬 빠르다고 주장하는 또 다른 예시적인 기술이다. 원자 확산 적층 제조(Atomic Diffusion Additive Manufacturing, ADAM)는, 플라스틱 바인더 내에서 금속 분말을 사용하여 구성요소를 층별로 인쇄하는 최근에 개발된 또 다른 기술이다. 인쇄 후, 플라스틱 바인더는 제거되고 전체 부품이 원하는 금속으로 한꺼번에 소결된다. 언급했듯이 이러한 AM 기술 중 하나는 DMD이다. 도 1은 DMD 3D 프린터(100)의 특정 양태의 예시적인 실시형태를 도시하고 있다. DMD 프린터(100)는 미리 정의된 방향(120)으로 이동하는 공급 노즐(102)을 사용하여 분말 스트림(104a 및 104b)을 레이저 빔(106) 내로 추진하고, 이 레이저 빔은 기판에 의해 지지될 수 있는 공작물(workpiece, 112)로 향한다. 공급 노즐은 또한 산소, 수증기 또는 기타 구성요소로부터 용접 영역을 보호하기 위해 실드 가스(shield gas, 116)를 흐르게 하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다.
분말 금속은 이후 용융 풀(melt pool) 영역(108)에서 레이저(106)에 의해 융합되고, 이후 증착된 재료(110)의 영역으로서 공작물(112)에 접합될 수 있다. 희석 영역(114)은 증착된 분말이 공작물의 국소적 재료와 통합되는 공작물의 영역을 포함할 수 있다. 공급 노즐(102)은 컴퓨터 수치 제어(computer numerical controlled, CNC) 로봇 또는 갠트리(gantry), 또는 또 다른 컴퓨터 제어 메커니즘에 의해 지지될 수 있다. 공급 노즐(102)은 증착된 재료(110)의 초기 층이 공작물(112)의 원하는 영역 위에 형성될 때까지 기판의 미리 결정된 방향을 따라 컴퓨터 제어 하에 여러 번 이동할 수 있다. 공급 노즐(102)은 이전 층 바로 위의 영역을 스캔하여 원하는 구조물이 형성될 때까지 연속적인 층을 증착할 수 있다. 일반적으로, 공급 노즐(102)은 세 개의 축 모두에 대해 이동하도록 구성될 수 있고, 일부 경우에 미리 결정된 양만큼 자체 축 상에서 회전하도록 구성될 수 있다.
도 2는 3D 인쇄의 예시적인 공정을 도시하는 흐름도(200)이다. 인쇄될 원하는 3차원 물체의 데이터 모델이 렌더링된다(동작 210). 데이터 모델은 3D 물체의 가상 디자인이다. 따라서, 데이터 모델은 재료 구성뿐만 아니라 3D 물체의 기하학적 및 구조적 특징을 반영할 수 있다. 데이터 모델은 CAE-기반 최적화, 3D 모델링, 사진측량 소프트웨어 및 카메라 촬영을 포함한 다양한 방법을 사용하여 생성될 수 있다. CAE-기반 최적화는 예를 들어 클라우드 기반 최적화, 피로 분석, 선형 또는 비선형 유한 요소 분석(finite element analysis, FEA), 및 내구성 분석을 포함할 수 있다.
3D 모델링 소프트웨어는 다수의 상업적으로 이용 가능한 3D 모델링 소프트웨어 애플리케이션 중 하나를 포함할 수 있다. 데이터 모델은 적합한 컴퓨터-지원 설계(computer-aided design, CAD) 패키지를 사용하여, 예를 들어 STL 형식으로 렌더링될 수 있다. STL은 상업적으로 이용 가능한 스테레오리소그래피(stereolithography)-기반 CAD 소프트웨어와 관련된 파일 형식의 한 예이다. CAD 프로그램을 사용하여 3D 물체의 데이터 모델을 STL 파일로 생성할 수 있다. 이에 따라, STL 파일은 파일의 오류가 식별되고 해결되는 공정을 겪을 수 있다.
오류 해결에 이어, 데이터 모델은 슬라이서(slicer)로 알려진 소프트웨어 애플리케이션에 의해 "슬라이스(sliced)"되어 물체를 3D 인쇄하기 위한 명령 세트를 생성할 수 있으며, 명령은 이용될 특정 3D 인쇄 기술과 호환 가능하고 관련된다(동작 220). 수많은 슬라이서 프로그램이 상업적으로 이용 가능하다. 일반적으로 슬라이서 프로그램은, 연속적인 개별 층을 3D 인쇄하여 데이터 모델의 실제 3D 인쇄된 표현을 생성하기 위한 프린터-특정 명령을 포함하는 파일에 따라, 인쇄할 물체의 얇은 슬라이스(예를 들어, 100 미크론 두께)를 나타내는 일련의 개별 층으로 데이터 모델을 변환한다.
3D 프린터 및 관련된 인쇄 명령과 관련된 층은 평면이거나 두께가 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 3D 인쇄 장비의 기술적 정교함 및 특정 제조 목표 등과 같은 요인에 따라, 3D 인쇄 구조물 내의 층은 비-평면일 수 있고 및/또는 이들의 개별 두께와 관련하여 더 많은 경우 변할 수 있다.
데이터 모델을 층으로 분할하기 위해 사용되는 일반적인 유형의 파일은, 물체를 3D 인쇄하기 위한 명령을 포함하는 수치 제어 프로그래밍 언어인 G-코드 파일(G-code file)이다. G-코드 파일, 또는 명령을 구성하는 다른 파일이 3D 프린터에 업로드된다(동작 230). 이러한 명령을 포함하는 파일은 일반적으로 특정 3D 인쇄 공정과 함께 사용할 수 있도록 구성되기 때문에, 사용되는 3D 인쇄 기술에 따라 많은 형식의 명령 파일이 가능함을 알 것이다.
어떤 물체가 어떻게 렌더링될 것인지를 지시하는 인쇄 명령 외에도, 물체를 렌더링하기 위해 3D 프린터에 의한 사용에 필요한 적절한 물리적 재료가 임의의 몇몇 종래의 방법 그리고 종종 프린터-특정 방법을 사용하여 3D 프린터에 로딩된다(동작 240). DMD 기술에서, 예를 들어, 하나 이상의 금속 분말이 이러한 금속 또는 금속 합금으로 구조물을 적층하기 위해 선택될 수 있다. 선택적 레이저 용융(selective laser melting, SLM), 선택적 레이저 소결((selective laser sintering, SLS) 및 기타 PBF-기반 AM 방법(아래 참조)에서, 분말을 빌드 플랫폼으로 공급하는 챔버 내에 재료는 분말로서 로딩될 수 있다. 3D 프린터에 따라, 인쇄 재료를 로딩하는 다른 기술이 사용될 수 있다.
이어서, 재료(들)를 사용하여 제공된 명령을 기반으로 3D 물체의 각각의 데이터 슬라이스가 인쇄된다(동작 250). 레이저 소결을 사용하는 3D 프린터에서, 레이저는 분말 베드를 스캔하고, 구조물이 요구되는 곳에서 분말을 함께 용융하며, 슬라이스된 데이터가 아무것도 인쇄되지 않음을 나타내는 스캐닝 영역은 피한다. 이 공정은 원하는 구조가 형성될 때까지 수천 번 반복될 수 있고, 이후 인쇄된 부품이 제조기로부터 제거된다. 융합 증착 모델링에서, 상기한 바와 같이, 모델 및 지지 재료의 연속적인 층을 기판에 적용함으로써 부품이 인쇄된다. 일반적으로, 임의의 적합한 3D 인쇄 기술이 본 개시의 목적을 위해 사용될 수 있다.
또 다른 AM 기술은 분말 베드 융합("PBF")을 포함한다. DMD와 마찬가지로, PBF는 층별로 '빌드 피스'를 생성한다. 각각의 층 또는 '슬라이스'는 분말 층을 증착하고 분말의 일부를 에너지 빔에 노출시킴으로써 형성된다. 에너지 빔은 층 내의 빌드 피스의 단면과 일치하는 분말 층의 용융 영역에 적용된다. 용융된 분말은 냉각되고 융합되어 빌드 피스의 슬라이스를 형성한다. 공정을 반복하여 다음 빌드 피스의 슬라이스를 형성할 수 있다. 각각의 층은 이전 층 위에 증착된다. 결과적인 구조물은 밑바닥에서부터 끝까지 슬라이스별로 조립된 빌드 피스이다.
도 3A 내지 도 3D는 다양한 동작 단계 동안의 예시적인 PBF 시스템(300)의 각각의 측면도를 도시하고 있다. 상기한 바와 같이, 도 3A 내지 도 3D에 도시된 특정 실시형태는 본 개시의 원리를 이용하는 PBF 시스템의 많은 적합한 예 중 하나이다. 도 3A 내지 도 3D 및 본 개시의 다른 도면의 요소는 반드시 일정한 비례로 도시된 것은 아니지만, 본원에 기술된 개념의 더 나은 예시를 위해 더 크거나 작게 그려질 수 있음에 주목해야 한다. PBF 시스템(300)은, 금속 분말의 각각의 층을 증착할 수 있는 증착기(depositor, 301)와, 에너지 빔을 생성할 수 있는 에너지 빔 소스(303)와, 분말을 융합시키기 위해 에너지 빔을 인가할 수 있는 편향기(deflector, 305) 및 빌드 피스(build piece, 309)와 같은 하나 이상의 빌드 피스를 지지할 수 있는 빌드 플레이트(build plate, 307)를 포함할 수 있다. PBF 시스템(300)은 또한 분말 베드 용기 내에 배치된 빌드 플로어(build floor, 311)를 포함할 수 있다. 분말 베드 용기(312)의 벽은 일반적으로 분말 베드 용기의 경계를 정의하며, 이는 측면으로부터 벽(312) 사이에 개제되고 아래의 빌드 플로어(311)의 일부와 접한다. 빌드 플로어(311)는 증착기(301)가 다음 층을 증착할 수 있도록 빌드 플레이트(307)를 점진적으로 하강시킬 수 있다. 전체 메커니즘은 다른 구성요소를 둘러쌀 수 있는 챔버(313) 내에 있으며, 따라서 장비를 보호하고, 대기 및 온도 조절을 가능하게 하며, 오염 위험을 완화할 수 있다. 증착기(301)는 금속 분말과 같은 분말(317)이 들어있는 호퍼(hopper, 315) 및 증착된 분말의 각각의 층의 상부를 평평하게 할 수 있는 평탄기(leveler, 319)를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 3A를 참조하면, 이 도면은 빌드 피스(309)의 슬라이스가 융합된 후, 그러나 다음 분말 층이 증착되기 전의 PBF 시스템(300)을 도시하고 있다. 실제로, 도 3A는 PBF 시스템(300)이 예를 들어 150 개의 슬라이스로 형성된 빌드 피스(309)의 현재 상태를 형성하기 위해 다수의 층, 예를 들어, 150 개의 층으로 슬라이스를 이미 증착하고 융합한 시간을 도시하고 있다. 이미 증착된 다수의 층은, 증착되었지만 융합되지 않은 분말을 포함하는 분말 베드(321)를 생성하였다.
도 3B는 빌드 플로어(311)가 분말 층 두께(323)만큼 하강할 수 있는 단계에서의 PBF 시스템(300)을 도시하고 있다. 빌드 플로어(311)의 하강은 빌드 피스(309) 및 분말 베드(321)가 분말 층 두께(323)만큼 낮아지도록 하고, 따라서 빌드 피스의 상부 및 분말 베드는 분말 층 두께와 동일한 양만큼 분말 베드 용기 벽(312)의 상부보다 낮다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 빌드 피스(309) 및 분말 베드(321)의 상부에 분말 층 두께(323)와 동일한 두께를 갖는 공간이 생성될 수 있다.
도 3C는 빌드 피스(309) 및 분말 베드(321)의 상부 표면 위에 생성되고 분말 베드 용기 벽(312)에 의해 둘러싸인 공간에서 분말(317)을 증착하기 위해 증착기(301)가 배치된 단계에서의 PBF 시스템(300)을 도시하고 있다. 이 예에서, 증착기(301)는 호퍼(315)로부터 분말(317)을 방출하면서 한정된 공간 위로 점진적으로 이동한다. 평탄기(319)는 분말 층 두께(323)와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 분말 층(325)을 형성하기 위해 방출된 분말을 평평하게 할 수 있다(도 3B 참조). 따라서, PBF 시스템에서 분말은, 예를 들어, 빌드 플레이트(307), 빌드 플로어(311), 빌드 피스(309), 벽(312) 등을 포함할 수 있는 분말 지지 구조에 의해 지지될 수 있다. 예시된 분말 층(325)의 두께(즉, 분말 층 두께(323)(도 3B))는 도 3A를 참조하여 위에서 논의한 350 개의 미리 증착된 층을 포함하는 예에 대해 사용된 실제 두께보다 더 크다는 점에 주목해야 한다.
도 3D는 분말 층(325)(도 3C)의 증착에 이어 에너지 빔 소스(303)가 에너지 빔(327)을 생성하고 편향기(305)가 빌드 피스(309)에서 다음 슬라이스를 융합시키기 위해 에너지 빔을 적용하는 단계에서의 PBF 시스템(300)을 도시하고 있다. 다양한 예시적인 실시형태에서, 에너지 빔 소스(303)는 전자 빔 소스일 수 있고, 이 경우 에너지 빔(327)은 전자 빔을 구성한다. 편향기(305)는, 전자빔을 선택적으로 편향시켜, 융합되도록 지정된 영역을 가로질러 전자빔이 주사되도록 하는, 전기장 또는 자기장을 생성할 수 있는 편향 플레이트(deflection plate)를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 에너지 빔 소스(303)는 레이저일 수 있고, 이 경우 에너지 빔(327)은 레이저 빔이다. 편향기(305)는, 반사 및/또는 굴절을 사용하여 융합될 선택 영역을 스캔하도록 레이저 빔을 조작하는 광학 시스템을 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 편향기(305)는 에너지 빔 소스를 회전 및/또는 이동시켜 에너지 빔을 위치시킬 수 있는 하나 이상의 짐벌(gimbal) 및 액추에이터를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 에너지 빔 소스(303) 및/또는 편향기(305)는 에너지 빔을 조절할 수 있으며, 예를 들어, 에너지 빔이 분말 베드의 적절한 영역에만 적용되도록 편향기가 스캔함에 따라 에너지 빔을 켜고 끌 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시형태에서, 에너지 빔은 디지털 신호 처리기(digital signal processor, DSP)에 의해 조절될 수 있다.
본 개시는 조립 시스템에서 적어도 하나의 로봇 팔을 배치하는 다양한 접근법을 제시한다. 예를 들어, 조립 시스템은 두 개의 로봇을 포함할 수 있고 이들 각각은 각각의 로봇 팔을 포함할 수 있다. 제 1 로봇 팔은 노드와 함께 수행되는 다양한 작업 동안 노드와 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 로봇 팔은 부품에 연결될 노드와 결합될 수 있고, 부품은 제 2 로봇 팔에 의해 결합될 수 있다. 노드와 함께 수행되는 다양한 작업(예를 들어, 노드와 부품의 연결)은 비교적 높은 정밀도로 수행될 수 있다. 따라서, 로봇 팔 중 적어도 하나는, 작업에 비례하는 정밀도에 따라 기능하기 위해 노드를 이용하는 작업 동안 배치(예를 들어, 재배치)될 수 있다.
일부 양태에서, 제 1 로봇 팔은 노드와 결합될 수 있고 제 2 로봇 팔은 부품과 결합될 수 있다. 노드를 이용하는 작업은 노드와 부품을 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 로봇 팔은 제 2 로봇 팔에 대해 배치될 수 있고 및/또는 제 2 로봇 팔은 제 1 로봇 팔에 대해 배치될 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 로봇 팔이 이동하도록 구성될 때, 제 1 및/또는 제 2 로봇 팔은 제 1 및/또는 제 2 로봇 팔 중 다른 하나에 대해 배치(예를 들어, 재배치)될 수 있다. 이러한 배치는, 예를 들어, 제 1 및 제 2 로봇 팔에 의해 노드를 부품에 연결하는 것을 포함하여, 노드를 이용하는 작업에 필요한 정밀도를 유지하기 위해 제 1 및/또는 제 2 로봇 팔의 위치(들)를 보정할 수 있다.
본 개시는 조립 공정 및/또는 후처리 작업을 위해 조립 시스템의 하나 이상의 로봇 팔을 배치하는 여러 다양한 실시형태를 제공한다. 본원에 기술된 다양한 실시형태는 함께 실시될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 본 개시의 하나의 예시에 대해 기술된 하나의 실시형태는 본 개시의 다른 예시에 대해 기술된 또 다른 실시형태에서 구현될 수 있다.
도 4는 두 개의 노드(406, 408)에 대한 고정구 역할을 하는 다수의 로봇(402, 404)을 포함하는 제 1 조립 시스템(400)의 사시도를 도시한 도면이다. 조립 시스템(400)은 노드-기반 운송 구조물의 조립과 관련된 다양한 작업에서 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 조립 시스템(400)은 어떠한 고정구 없이 노드-기반 운송 구조물의 조립의 적어도 일부를 수행할 수 있다. 예를 들어, (본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다른 구현이 가능할지라도) 조립 시스템(400)은 제 1 노드(406)(노드 1)를 제 2 노드(408)(노드 2)에 연결하도록 구현될 수 있다. 일 양태에서, 제 1 노드(406)(예를 들어, 제 1 하위 구성요소) 또는 제 2 노드(408)(예를 들어, 제 2 하위 구성요소) 중 적어도 하나는 운송 구조물용 섀시와 같은 복합 구조물을 포함할 수 있다.
조립 시스템(400)은 제 1 로봇(402)(로봇 1) 상에 제 1 로봇 팔(410)을 포함할 수 있다. 제 1 로봇 팔(410)은 원위 단부(414)와 근위 단부(416)를 가질 수 있다. 원위 단부(414)는, 예를 들어 노드 및/또는 부품, 예를 들어 제 1 노드(406)와 관련된 작업을 위해 이동하도록 구성될 수 있다. 근위 단부(416)는 제 1 로봇 팔(410)을 예를 들어 베이스(418)에 고정할 수 있다.
제 1 로봇 팔(410)의 원위 단부(414)는 공구 플랜지(tool flange)에 연결될 수 있다. 공구 플랜지는 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 공구)에 연결되도록 구성될 수 있고, 따라서 제 1 로봇 팔(410)은 하나 이상의 구성요소에 연결되고 제 1 로봇 팔(410)이 이동할 때 하나 이상의 구성요소를 배치할 수 있다.
예시된 실시형태에서, 제 1 로봇 팔(410)의 원위 단부(414)는 예를 들어 공구 플랜지에 의해 엔드 이펙터(end effector)에 연결될 수 있다. 즉, 엔드 이펙터는 공구 플랜지에 연결되고, 공구 플랜지는 제 1 로봇 팔(410)의 원위 단부(414)에 연결될 수 있다. 엔드 이펙터는 다양한 부품, 노드 및/또는 다른 구조물과 인터페이스하도록 구성된 구성요소일 수 있다. 예시적으로, 엔드 이펙터는 노드(406)와 결합되도록 구성될 수 있다(그러나 엔드 이펙터는 부품 또는 다른 구조물과 결합되도록 구성될 수 있다). 엔드 이펙터의 예는 조우(jaw), 그리퍼(gripper), 핀(pin), 또는 노드, 부품 또는 다른 구조물과 결합할 수 있는 기타 유사한 구성요소를 포함할 수 있다.
예시된 바와 같이, 조립 시스템(400)은 제 2 로봇(404) 상에 제 2 로봇 팔(412)을 더 포함할 수 있다. 제 2 로봇 팔(412)은 원위 단부(420)와 근위 단부(422)를 가질 수 있다. 제 2 로봇 팔(412)의 근위 단부(422)는 예를 들어 제 2 로봇 팔(412)을 고정하기 위해 베이스(424)에 연결될 수 있다. 예시적으로, 제 1 로봇 팔(410)과 제 2 로봇 팔(412)은, 예를 들어 제 1 로봇 팔(410)의 원위 단부(414)가 제 2 로봇 팔(412)의 원위 단부(420)를 향해 연장되도록, 그리고 이에 대응하여 제 2 로봇 팔(412)의 원위 단부(420)가 제 1 로봇 팔(410)의 원위 단부(414)를 향해 연장되도록, 대략 서로 마주보도록 조립 시스템(400) 내에 배치될 수 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 로봇 팔(410, 412)은, 예를 들어, 수행될 조립 작업에 따라, 다른 실시형태에서 조립 시스템(400) 내에서 다르게 배치될 수 있다.
제 1 로봇 팔(410)과 유사하게, 제 2 로봇 팔(412)의 원위 단부(420)는 공구 플랜지에 연결될 수 있고, 공구 플랜지는 엔드 이펙터에 연결될 수 있다. 엔드 이펙터는 노드(406)에 연결될 노드(408)(노드 2)와 같은 노드, 부품 또는 다른 구조물과 결합되도록 구성될 수 있다.
산업용 로봇은 고도로 반복 가능한 움직임을 생성할 수 있다. 예를 들어, 로봇(402, 404)은 각각의 로봇 팔(410, 412) 각각을 반복적으로 배치할 수 있다. 배치의 반복성은 일례에서 다른 배치와 비교할 때 약 60 미크론까지 정확할 수 있다. 그러나, 특정 위치 또는 절대 위치와 관련된 배치는 정확도가 낮아질 수 있다(예를 들어, 약 400 미크론).
따라서, 로봇 팔(410, 412)의 배치는 이전 위치에 비해 정확할 수 있지만, 절대 위치, 예를 들어, 로봇이 제어 유닛에 의해 지시를 받을 수 있는 특정 x, y, z 위치와 관련해서는 정확하지 않을 수 있기 때문에, 로봇(402, 404)은 일반적으로 고정밀 고정구로 사용하기에는 적합하지 않을 수 있다. 절대 위치 정확도 문제는 조립 설계점(hard point)이 공칭 위치(nominal location) 데이터에 의해 구동될 때 증폭될 수 있다. 예를 들어, 부품 공차는 로봇 배치가 사용될 때 조립된 부품의 공차에 부정적인 영향을 미치는 방식으로 추가될 수 있다.
계측은 측정 과학이다. 로봇을 안내하기 위한 측정을 사용하여, 도 5와 관련하여 더 상세히 논의되는 바와 같이, 조립 고정구로서 로봇(402, 404)을 안내하기 위해 계측 안내(metrology guidance)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 계측 시스템은 대략 30 미크론 범위의 정확도를 제공할 수 있다. 계측 시스템의 안내를 사용하여, 산업용 로봇은 매우 향상된 정확도(미크론 단위)를 실현할 수 있다. 이러한 정확도 향상으로, 산업용 로봇의 공구 중심점(tool center point, TCP)은 고정밀의 유연한 고정구로 사용될 수 있다.
도 5는 고정구 역할을 하는 다수의 로봇(502, 504)을 포함하는 제 2 조립 시스템(500)의 사시도를 도시한 도면이다. 제 2 조립 시스템(500)은 일반적으로 조립 시스템(400)과 유사하지만, 로봇을 안내하기 위해 측정을 사용하는 추가 세부 사항을 포함한다. 계측 안내는 조립 고정구로서 로봇(502, 504)을 안내하기 위해 사용될 수 있다. 제 2 조립 시스템(500)은 계측 장치(526)와, 계측 표적(metrology target, 528), 및 셀 프레임(cell frame, 530)을 포함한다. 셀 프레임은 작업 영역을 정의하고 작업 영역 내에 기준 프레임을 제공할 수 있다.
계측의 시스템 정확도는 여러 로봇의 임계 이동 경로 부분에 적용될 수 있다. 일 양태에서, 무고정 조립 공정은 컴퓨터-지원 설계(CAD)를 사용하여 생성될 수 있는 셀 기준 프레임을 포함할 수 있다. 셀 기준 프레임은 물리적 로봇 셀(robot cell)에 매칭될 수 있다.
계측 장치는 레이저, 그레이스케일 카메라, 또는 계측 표적을 기반으로 측정을 수행할 수 있는 또 다른 장치와 같은 계측 유닛일 수 있다. 계측 표적(528)은 로봇 플랜지에 장착되고 로봇 TCP에 오프셋될 수 있다.
공칭 표적 프레임(nominal target frame)은 로봇 프로그램, PLC, 계측 소프트웨어, 또는 다른 데이터베이스에 저장될 수 있다. 공칭 프레임은 동적일 수 있고, 아래에서 도 6과 관련하여 논의되는 바와 같이 스캔 결과 및/또는 탐색 결과에 의해 구동될 수 있다. 각각의 로봇 제어 유닛(532)은 계측 유닛과 계측 소프트웨어에 디지털 방식으로 연결될 수 있다.
일 양태에서, 노드-기반 구조물을 조립하는 맥락에서, 계측 공정은 임계 위치를 조준/초점을 맞추기 위해 계측 유닛에 신호를 전송하는 제 1 로봇을 포함할 수 있다. 계측 유닛은 표적을 포함하는 위치를 조준하거나 초점을 맞추고, 표적을 추적할 수 있다. 예를 들어, 계측 유닛은 작은 직경의 스캔 및 추적을 사용할 수 있다.
계측 유닛은 로봇 TCP 위치 또는 표적으로부터 오프셋된 또 다른 중요한 특징부를 측정한다. 일 양태는 측정 위치 값을 동적 공칭 위치 값(dynamic nominal location value)과 비교할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 로봇이 노드가 있다고 생각하는 위치를 노드가 실제로 있는 위치와 비교할 수 있다. 시스템은 현재 위치로부터 목표 위치로 이동하기 위해 변환 행렬을 계산할 수 있다. 변환 행렬은 로봇 제어 유닛/PLC(532)에 적용될 수 있으며, 로봇은 원하는 위치로 이동할 수 있다. 확인 측정이 수행될 수 있다. 정확도 경계(accuracy boundaries)는 이득(gain) 또는 기타 값과 같이 조정 가능하여 사이클 타임을 최소화할 수 있다. 또한, 제 2 로봇은 위치를 조준/초점을 맞추기 위해 계측 유닛에 신호를 전송할 수 있다. 공정은 계속되고 반복될 수 있다.
일 양태에서, 제어 유닛(532)은 스캐너(534)로 하여금 TCP에 대한 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 상대적 위치를 결정하기 위해 제 1 하위 구성요소를 스캔하도록 할 수 있다. 로봇(502, 504)은 스캐닝을 기반으로 제 1 하위 구성요소를 픽업하도록 구성될 수 있다.
일 양태에서, 다수의 계측 유닛 및/또는 다양한 유형의 계측 유닛이 통합되어 사이클 타임을 줄일 수 있다. 측정은 병렬로 적용되는 보정과 동시에 수행될 수도 있다. 보정은 로봇 경로의 특정 부분에만 적용될 수 있다. n 개의 로봇에 보정을 적용하기 위해 하나의 계측 시스템이 사용될 수 있다.
도 5에 도시된 제어 유닛(532)은 로봇 조립 제어 유닛(532)일 수 있다. 로봇 조립 제어 유닛(532)은 적어도 하나의 프로세서 및 적어도 하나의 프로세서에 결합된 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 제 1 로봇(예를 들어, 로봇 1)이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적(528) 위치를 수신하도록 제어 유닛(532)을 구성하는 명령을 포함할 수 있다. 제 1 표적(528) 위치는 제 2 로봇(예를 들어, 로봇 2)이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적(528) 위치에 근접하고, 따라서 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소는 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성한다.
제어 유닛(532)은 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고, 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치할 수 있고, 재배치하는 단계는 변환 행렬을 기반으로 한다. 일 양태에서, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 재배치 및/또는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 재배치는 제 1 계산 위치와 제 2 계산 위치의 상대적 비교를 더 기반으로 할 수 있다. 따라서, 하위 구성요소 상의 특징부는, 셀 프레임에 대한 절대 기준이 아닌 또 다른 기준 프레임에 대해서보다는, 직접적으로 서로에 대해 위치할 수 있다.
따라서, 제어 유닛(532)은 계측 장치(526)와 로봇(예를 들어, 로봇 1 및 로봇 2)에 결합될 수 있다. 따라서, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계 및 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 측정 위치를 측정하는 단계는 동일한 계측 유닛, 예를 들어 계측 장치(526)를 사용할 수 있다. 계측 장치(526)로부터의 정보를 사용하여, 제어 유닛(532)은 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정할 수 있다. 제어 유닛(532)은 이후 제 1 변환 행렬을 결정할 수 있다. 변환 행렬은 로봇 팔(510, 512)에 의해 유지되는 구성요소의 위치를 조정하기 위해 적용될 수 있다. 측정 및 계산은 구성요소 또는 노드가 작업에 필요한 만큼 정확하게 배치될 때까지 반복적으로 완료될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 노드는 고정구가 두 개의 노드를 연결하기에 충분할 만큼 정확하게 위치할 수 있다.
제어 유닛(532)은 로봇(로봇 1 및 로봇 2)과 계측 장치(526)에 결합된 개별 유닛으로서 도 5에 도시되어 있다. 다른 양태에서, 제어 유닛(532)은 다수의 하위 제어 유닛으로 구성될 수 있다. 이러한 다수의 하위 제어 유닛는 서로 다른 장치에 분산될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(532)은 별개의 유닛의 일부 조합 사이에, 하나 이상의 로봇 내에, 및/또는 하나 이상의 계측 장치(526) 내에 분산될 수 있다. 예를 들어, 처리 기능은 계측 장치(526), 제 1 로봇(로봇 1), 제 2 로봇(로봇 2), 및 예를 들어 계측 장치(526), 제 1 로봇(로봇 1), 제 2 로봇(로봇 2)에 결합된 외부 제어 유닛 내에 위치할 수 있다.
도 6은 부품(600)에 직접 인쇄된 고정구 지점(602)을 도시한 도면이다. 부품은 부품 파지부(part gripper portion, 604)를 포함한다. 로봇 팔(510, 512)의 단부는 부품 파지부(604)에서 부품을 파지할 수 있다. 따라서, 부품(600)은 로봇 팔(510, 512)에 의해 배치될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(532)은 계측 장치(526)로부터의 측정치를 사용하여 표적(528) 위치를 결정할 수 있다. 제어 유닛(532)은 이후 로봇(로봇 1 및/또는 로봇 2)을 제어하여 로봇 팔(510, 512)에 의해 유지되는 구성요소를 배치할 수 있다.
부품(600)은 특성화될 수 있는데, 예를 들어 스캔되거나, 탐색되거나, 또는 다른 방식으로 측정될 수 있다. 특성화의 일부로서, 조인트, 볼트 위치 또는 기타 특징부와 같은 특징부는 CAD 모델을 사용하는 공칭 데이터에 대한 맞춤(fit)일 수 있다. 예를 들어, 특성화의 일부로서 조인트, 볼트 위치 또는 기타 특징부와 같은 특징부는 CAD 모델 또는 다른 맞춤, 예를 들어, 두 개의 특징부 간의 정확한 특성화를 결정하는 임의의 맞춤을 사용하는 공칭 데이터에 대한 최적 맞춤(best fit)일 수 있다. 특성화는 TCP 프레임(606)에 대해 부품을 측정할 수 있다. TCP 프레임(606)에 대한 특징부의 기하학적 구조를 기반으로 최적 맞춤이 계산될 수 있다. 특징부의 최적 맞춤이 수행되고 나면, 부품 상의 고정구 지점(602)이 계산된 최적 맞춤의 산물로서 계산될 수 있다. 고정구 지점(602)으로 인해, 물리적 부품은 고정구 위치를 결정할 수 있고 이는 가장 정확한 조립으로 이어질 수 있다. 고정구 지점(602)은 고정구 역할을 하는 로봇 TCP에 의해 제품에 직접 인쇄될 수 있으며, 이 위에 로봇 인터페이스에 의해 스캐닝 고정구가 구축될 수 있다. 계산된 최적 맞춤을 사용하여, 조정될 수 있는 고정구 위치가 실시간으로 재배치될 수 있다. 고정구 지점의 재배치는 제품의 기하학적 구조에 의해 수행되어, 제품 정확도를 극대화하고 전체 조립 공차를 최소화할 수 있다.
예를 들어, 부품(600)은 구체(sphere, 608)를 포함할 수 있다. 고정구 지점(602)은 구체(608)의 중심에 있을 수 있다. 그러나, 구체(608)는 불완전할 수 있다. 따라서, 부품은 고정구 지점에 대한 최적의 위치를 선택하도록 특성화될 수 있다. 고정구 지점(602)은 TCP 프레임에 대한 오프셋일 수 있다.
도 5의 제어 유닛(532)은 스캐너(534)로 하여금 TCP에 대한 제 1 하위 구성요소(예를 들어, 부품 600)의 제 1 특징부(예를 들어, 고정구 지점(602))의 상대적 위치를 결정하기 위해 제 1 하위 구성요소(예를 들어, 부품 600)를 스캔하도록 할 수 있다. 로봇(502, 504)은 스캐닝을 기반으로 제 1 하위 구성요소를 픽업하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로봇(502, 504)은 스캐닝을 기반으로 TCP에서 또는 그 근처에서 제 1 하위 구성요소를 픽업할 수 있다. 일 양태에서, 로봇(502, 504)은 스캐닝을 기반으로 TCP를 따라 부품 파지부에서 또는 그 근처에서 제 1 하위 구성요소를 픽업할 수 있다. 따라서, 시스템은 로봇(502, 504)이 스캐닝을 기반으로 제 1 하위 구성요소(예를 들어, 부품)를 픽업하는 위치를 기반으로 TCP에 대한 제 1 하위 구성요소(예를 들어, 부품 600)의 제 1 특징부(예를 들어, 고정구 지점 602)를 찾을 수 있다.
도 7은 고정구에 대한 부품(700) 스캐닝 및 맞춤을 도시한 도면이다. 도면은 부품(700)을 스캔(1)하고, 부품(700)에 대한 맞춤을 결정(2)하고, 부품(700)에 대한 프레임 델타를 계산하는 단계를 도시하고 있다.
일례에서, 고정구는 로봇 TCP를 나타내기 위해 쉽게 탐색되거나 스캔(1)될 수 있는 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 두 개의 평평한 부분(710)을 갖는 구체(708)가 이의 중심이 로봇 파지부/TCP(712)의 중심과 동심이 되도록 정렬된다. 각각의 부품의 CAD 파일은 각각의 부품(700)에 부착된 고정구(714)를 포함한다.
맞춤을 결정(2)할 때, 스캔(750)은 부품(700)과 고정구(714) 모두의 것일 수 있다. 스캔(750)에는 이후 특징부가 맞춰질 수 있도록 CAD 디자인(752)이 씌워진다. 특징부는 최적 맞춤 계산에서 다양한 의미를 가질 수 있다. 주요 특징부만으로도, 예를 들어, 고정구의 중심에서 TCP(754)의 새로운 위치를 결정하기 위해 맞춤이 사용될 수 있다. TCP(754)의 새로운 위치는 부품의 CAD 표현(756)을 나타내는 프레임과 새로 배치된 TCP(754)의 실제 물리적 부품을 기반으로 하는 프레임(758)으로부터의 계산된 델타로 기록될 수 있다. 새로운 TCP 위치(754)는 디지털 신호를 통해 조립 셀 소프트웨어에 실시간으로 전송될 수 있다. TCP(754)의 새로운 위치는 계측 시스템이 로봇 TCP를 754로 보정하기 위한 셀 작업 프레임(756)을 참조하여 목표 프레임(758)이 된다. 목표 프레임(758)은 최적화된 CAD 설계로부터의 이상적인 고정구 위치(TCP) 대신에 사용될 수 있다. 목표 프레임(758)은 제품의 기하학적 구조를 기반으로 할 수 있고, 실제 물리적 부품의 조립 공정에 실시간으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 최적 맞춤 또는 다른 맞춤, 예를 들어 두 개의 특징부 간의 정확한 특성화를 결정하는 맞춤일 수 있다.
도 8은 본원에 기술된 시스템 및 방법에 따른 개념적 흐름도이다. 802에서 제어 유닛(532)은, 제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신할 수 있다. 제 1 표적 위치는, 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접할 수 있고, 따라서 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소는 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성한다. 제 1 표적 위치는 공구 중심점(TCP) 및/또는 TCP로부터의 오프셋일 수 있다.
따라서, 제어 유닛(532)은 계측 장치(526)로부터 표적(528) 위치 정보를 수신한다. 위치 정보는 로봇 팔에 의해 유지되는 노드에 대한 위치를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 노드의 위치는 표적(528)에 대해 알려진 것일 수 있다. 일 양태에서, 제 1 하위 구성요소 중 적어도 하나는 복합 구조물일 수 있다. 복합 구조물은 자동차 섀시일 수 있다.
804에서, 제어 유닛(532)은 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산할 수 있다. 제 1 계산 위치는 특정 시간에 이동하는 제 1 특징부의 계산 위치를 나타내는 동적 공칭 위치를 포함할 수 있다. 특정 시간은 제 1 특징부의 제 1 위치의 측정과 일치할 수 있다.
예를 들어, 제어 유닛(532)은 계측 장치(526)로부터 수신된 위치 정보를 사용하여 위치를 계산할 수 있다. 노드의 위치는 표적(528)에 대해 알려진 것일 수 있기 때문에, 제어 유닛(532)은 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산할 수 있다.
806에서, 제어 유닛(532)은 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정할 수 있다. 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계는 부품의 형상을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 부품의 형상을 스캔하는 단계는 부품의 TCP에 대한 부품의 제 1 특징부의 상대적 위치를 결정하기 위해 부품(예를 들어, 제 1 하위 구성요소)을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 로봇은 스캐닝을 기반으로 부품을 픽업하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 로봇은 TCP 상의 제 1 하위 구성요소를 픽업할 수 있다. 따라서, 제 1 로봇은 TCP에 대한 제 1 특징부의 상대적 위치를 기반으로 제 1 특징부를 배치할 수 있다.
제 1 로봇은 제어 유닛(532)으로 하여금 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하도록 제어 유닛(532)에 신호를 보낼 수 있다. 일 양태에서, 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계 및 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 측정 위치를 측정하는 단계는 동일한 계측 유닛을 사용한다.
808에서, 제어 유닛(532)은 제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정할 수 있다. 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계는 제 1 하위 구성요소 상에 인쇄된 고정구 지점을 측정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제어 유닛(532)은 CAD 설계를 기반으로 하는 최적화된 프레임 및 최적화된 CAD 설계와 차이가 있을 수 있는 실제 물리적 장치를 기반으로 하는 프레임으로부터 프레임 델타를 계산할 수 있다. (최적화된 CAD 설계에 대해, 출원인은 공차가 포함되지 않은 모델 설계를 의미한다. 실제 CAD 설계는 일반적으로 공차를 포함한다. 공차 내에서 제작된 부품은 프레임 델타를 사용하여 본원에 기술된 바와 같이 모델링될 수 있다. 공차 내에서 제작되지 않은 부품은 폐기될 수 있다.)
810에서, 제어 유닛(532)은 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치할 수 있으며, 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 한다. 제 1 변환 행렬을 기반으로 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하는 단계는 제 1 로봇 내의 제어 유닛(532)에 제 1 변환 행렬을 전송하는 단계를 포함한다. 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 재배치하는 단계는 제 1 계산 위치와 제 2 계산 위치의 상대적 비교를 더 기반으로 할 수 있다.
일 양태에서, 제어 유닛(532)은 계산(804), 측정(806), 결정(808), 및 재배치(810) 단계를 반복할 수 있다. 또 다른 양태에서, 제어 유닛(532)은 802, 804, 806, 808 및 810 중 하나 이상을 반복할 수 있다. 일 양태에서, 802, 804, 806, 808 및 810 중 하나 이상의 반복은 제 2 표적과 관련될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(532)은 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치를 수신할 수 있다. 제어 유닛(532)은 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 계산 위치를 계산할 수 있다. 제어 유닛(532)은 또한 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 측정 위치를 측정할 수 있다. 또한, 제어 유닛(532)은 제 2 계산 위치와 제 2 측정 위치 사이의 제 2 변환 행렬을 결정할 수 있다. 제어 유닛(532)은 또한 제 2 로봇을 사용하여 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 제 2 표적 위치로 재배치할 수 있다. 재배치하는 단계는 제 2 변환 행렬을 기반으로 할 수 있다.
812에서, 제어 유닛(532)은 계산, 측정, 결정, 및 재배치 단계의 반복 중 적어도 하나를 기반으로 정확도 경계 또는 이득 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
814에서, 제어 유닛(532)은 제 1 하위 구성요소 상의 적어도 두 개의 특징부를 특성화할 수 있으며, 여기서 적어도 두 개의 특징부는 제 1 표적 위치를 포함한다.
816에서, 제어 유닛(532)은 적어도 두 개의 특징부에 대한 최적 맞춤과 같은 맞춤을 결정할 수 있다. 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하는 단계는 제 1 로봇을 사용할 수 있다. 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 할 수 있고 최적 맞춤을 더 기반으로 할 수 있다.
818에서, 제어 유닛(532)은 제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착할 수 있다. 제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하는 단계는 자외선(UV) 접착제를 사용하여 제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시는 본 기술 분야의 숙련자가 본원에 기술된 다양한 양태를 실시할 수 있도록 제공된다. 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 이러한 예시적인 실시형태에 대한 다양한 변형은 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이며, 본원에 개념은 인쇄 노드 및 상호접속을 위한 다른 기술에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항은 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 예시적인 실시형태로 제한되는 것이 아니라, 언어 청구항과 일치하는 전체 범위에 따라야 한다. 본 기술 분야의 숙련자에게 알려지거나 나중에 알려지게 될, 본 개시 전반에 걸쳐 기술된 예시적인 실시형태의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 청구항에 의해 포함되는 것이다. 또한, 본원에 개시된 그 어떠한 것도 그러한 개시가 청구항에 명시적으로 언급되는지 여부에 관계없이 일반 공중에 개방되기 위한 것은 아니다. 어떠한 청구항 요소도, 그 요소가 명확히 "~하는 수단"이라는 문구를 사용하여 명시되지 않는 한, 또는 방법 청구항의 경우, 요소가 "~하는 단계"라는 문구를 사용하여 명시되지 않는 한, 35 U.S.C. 112(f)의 조항 또는 해당 관할 구역의 유사한 법률에 따라 해석되어서는 안 된다.

Claims (42)

  1. 로봇 조립 방법으로서, 방법은:
    제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하는 단계로서, 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소가 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성하도록 제 1 표적 위치는 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접하는, 단계;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하는 단계;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계;
    제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하는 단계;
    제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하는 단계를 포함하고, 재배치하는 단계는 제 1 변환 행렬을 기반으로 하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치를 수신하는 단계;
    제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 계산 위치를 계산하는 단계;
    제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 측정 위치를 측정하는 단계;
    제 2 계산 위치와 제 2 측정 위치 사이의 제 2 변환 행렬을 결정하는 단계; 및
    제 2 로봇을 사용하여 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 제 2 표적 위치로 재배치하는 단계를 더 포함하고, 재배치하는 단계는 제 2 변환 행렬을 기반으로 하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계 및 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 측정 위치를 측정하는 단계는 동일한 계측 유닛을 사용하는, 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 재배치하는 단계 또는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 재배치하는 단계 중 적어도 하나는 제 1 계산 위치와 제 2 계산 위치의 상대적 비교를 더 기반으로 하는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소 또는 제 2 하위 구성요소 중 적어도 하나는 복합 구조물을 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복합 구조물은 운송 구조물용 섀시를 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 1 표적 위치는 공구 중심점(tool center point; TCP)을 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 표적 위치는 공구 중심점(TCP)으로부터의 오프셋인 위치를 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    TCP에 대한 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 상대적 위치를 결정하기 위해 제 1 하위 구성요소를 스캔하는 단계를 더 포함하고, 제 1 로봇은 스캔을 기반으로 제 1 하위 구성요소를 픽업하도록 구성되는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 1 계산 위치는 특정 시간에 이동하는 제 1 특징부의 계산 위치를 나타내는 동적 공칭 위치를 포함하고, 특정 시간은 제 1 특징부의 제 1 위치의 측정과 일치하는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    계산, 측정, 결정, 및 재배치 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    계산, 측정, 결정, 및 재배치 단계의 반복 중 적어도 하나를 기반으로 정확도 경계 또는 이득 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    제 1 로봇은 제어 유닛으로 하여금 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하도록 제어 유닛에 신호를 보내는, 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    제 1 변환 행렬을 기반으로 제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하는 단계는 제 1 로봇 내의 제어 유닛에 제 1 변환 행렬을 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소 상의 적어도 두 개의 특징부를 특성화하는 단계로서, 적어도 두 개의 특징부는 제 1 표적 위치를 포함하는, 단계와,
    적어도 두 개의 특징부에 대한 맞춤을 결정하는 단계를 더 포함하고, 및
    제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하는 단계에서, 제 1 변환 행렬을 기반으로 하는 재배치 단계는 맞춤을 더 기반으로 하는, 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계는 부품의 형상을 스캔하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 단계는 제 1 하위 구성요소 상에 인쇄된 고정구 지점을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하는 단계는 자외선(UV) 접착제를 사용하여 제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제 1 로봇;
    제 2 로봇; 및
    제어 유닛을 포함하는 로봇 조립 시스템으로서,
    제어 유닛은:
    제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하고, 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소가 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성하도록 제 1 표적 위치는 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접하고;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하고;
    제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고; 및
    제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하도록 구성되고, 재배치는 제 1 변환 행렬을 기반으로 하는, 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    제어 유닛은:
    제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치를 수신하고;
    제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 계산 위치를 계산하고;
    제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 측정 위치를 측정하고;
    제 2 계산 위치와 제 2 측정 위치 사이의 제 2 변환 행렬을 결정하고; 및
    제 2 로봇을 사용하여 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 제 2 표적 위치로 재배치하도록 더 구성되고, 재배치는 제 2 변환 행렬을 기반으로 하는, 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    동일한 계측 유닛을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하고 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부의 제 2 측정 위치를 측정하는, 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 재배치 또는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부 재배치 중 적어도 하나는 제 1 계산 위치와 제 2 계산 위치의 상대적 비교를 더 기반으로 하는, 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소 또는 제 2 하위 구성요소 중 적어도 하나는 복합 구조물을 포함하는, 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    복합 구조물은 운송 구조물용 섀시를 포함하는, 시스템.
  26. 제 20 항에 있어서,
    제 1 표적 위치는 공구 중심점(TCP)을 포함하는, 시스템.
  27. 제 20 항에 있어서,
    제 1 표적 위치는 공구 중심점(TCP)으로부터의 오프셋인 위치를 포함하는, 시스템.
  28. 제 20 항에 있어서,
    TCP에 대한 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 상대적 위치를 결정하기 위해 제 1 하위 구성요소를 스캔하는 단계를 더 포함하고, 제 1 로봇은 스캔을 기반으로 제 1 하위 구성요소를 픽업하도록 구성되는, 시스템.
  29. 제 20 항에 있어서,
    제 1 계산 위치는 특정 시간에 이동하는 제 1 특징부의 계산 위치를 나타내는 동적 공칭 위치를 포함하고, 특정 시간은 제 1 특징부의 제 1 위치의 측정과 일치하는, 시스템.
  30. 제 20 항에 있어서,
    제어 유닛은 계산, 측정, 결정, 및 재배치 단계를 반복하도록 더 구성되는, 시스템.
  31. 제 25 항에 있어서,
    제어 유닛은 계산, 측정, 결정, 및 재배치 단계의 반복 중 적어도 하나를 기반으로 정확도 경계 또는 이득 중 적어도 하나를 조정하도록 더 구성되는, 시스템.
  32. 제 20 항에 있어서,
    제 1 로봇은 제어 유닛으로 하여금 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하도록 제어 유닛에 신호를 보내는, 시스템.
  33. 제 20 항에 있어서,
    제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하는 것은 제어 유닛에 제 1 변환 행렬을 전송하는 것을 포함하는, 시스템.
  34. 제 20 항에 있어서,
    제어 유닛은:
    제 1 하위 구성요소 상의 적어도 두 개의 특징부를 특성화하고, 상기 적어도 두 개의 특징부는 제 1 표적 위치를 포함하고;
    적어도 두 개의 특징부에 대한 맞춤을 결정하도록 더 구성되고, 및
    제 1 로봇을 사용한 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 표적 위치로의 재배치에서, 제 1 변환 행렬을 기반으로 하는 재배치는 맞춤을 더 기반으로 하는, 시스템.
  35. 제 20 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 것은 부품의 형상을 스캔하는 것을 포함하는, 시스템.
  36. 제 20 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하는 것은 제 1 하위 구성요소 상에 인쇄된 고정구 지점을 측정하는 것을 포함하는, 시스템.
  37. 제 20 항에 있어서,
    제어 유닛은 제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하도록 더 구성되는, 시스템.
  38. 제 32 항에 있어서,
    제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하는 것은 자외선(UV) 접착제를 사용하여 제 1 하위 구성요소를 제 2 하위 구성요소에 부착하는 것을 포함하는, 시스템.
  39. 제 20 항에 있어서,
    제어 유닛은 제 1 로봇과 제 2 로봇에 결합된 제어 유닛을 포함하는, 시스템.
  40. 제 20 항에 있어서,
    제어 유닛은 제 1 로봇 또는 제 2 로봇 중 적어도 하나에 배치된 분산형 제어 유닛을 포함하는, 시스템.
  41. 적어도 하나의 프로세서; 및
    적어도 하나의 프로세서에 연결된 메모리를 포함하고, 메모리는:
    제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하고, 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소가 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성하도록 제 1 표적 위치는 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접하고;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하고;
    제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고; 및
    제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하도록 제어 유닛을 구성하는 명령을 포함하고, 재배치는 제 1 변환 행렬을 기반으로 하는, 로봇 조립 제어 유닛.
  42. 로봇 조립을 위한 컴퓨터-실행가능 코드를 저장하는 컴퓨터-판독가능 매체로서, 코드는, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금:
    제 1 로봇이 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 1 표적 위치를 수신하고, 제 1 하위 구성요소와 제 2 하위 구성요소가 제 1 위치에 있는 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부 및 제 2 위치에 있는 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부와 함께 결합될 때 하나의 구성요소를 형성하도록 제 1 표적 위치는 제 2 로봇이 제 2 하위 구성요소의 제 2 특징부를 배치할 위치를 나타내는 제 2 표적 위치에 근접하고;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 계산 위치를 계산하고;
    제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부의 제 1 측정 위치를 측정하고;
    제 1 계산 위치와 제 1 측정 위치 사이의 제 1 변환 행렬을 결정하고; 및
    제 1 로봇을 사용하여 제 1 하위 구성요소의 제 1 특징부를 제 1 표적 위치로 재배치하도록 하고, 재배치는 제 1 변환 행렬을 기반으로 하는, 컴퓨터-판독가능 매체.
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