(57)【要約】【課題】限られた空間の環境において効率的かつ安全に使用することができる、柔軟性があり且つ比較的安価なロボットシステムを提供すること。【解決手段】第１及び第２の制御手段（１７、１８）は、第１の連結部（１９）と第２の連結部（２３）とを所定の位置関係で連結するように、複数の第２のロボット（３）のうちの一つの第２のロボット（３）の駆動部（２１）とロボットアーム（６）とを制御し、複数の第２のロボット（３）の各々のツール部（７）と適応する特定の作業を実行すべき選択された場所に、ロボットアーム（６）に保持された第２のロボット（３）と共にツール部（７）を移動させるように、ロボットアーム（６）を制御し、選択された場所で特定の作業を実行するように、第２のロボット（３）を制御するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機又は宇宙機の組み立て又は保守を行う間に複数の作業を実行するためのロボットシステムであって、
前記ロボットシステム（１）は
第１のロボット（２）と、
複数の第２のロボット（３）と
を具備し、
前記第１のロボット（２）は、
航空機又は宇宙機の機体（４）の近くに位置付けられるように構成され、
ベース部（５）と、
前記ベース部（５）に一端部で接続され、他端部に第１の連結部（１９）を有する可動ロボットアーム（６）と、
前記ロボットアーム（６）を制御するように構成された第１の制御手段（１７）と
を具備し、
前記複数の第２のロボット（３）は、それぞれ、
前記第１のロボット（２）よりも小型であり、
前記複数の第２のロボット（３）の各々が地面に支持されることを可能にし、前記複数の第２のロボット（３）の各々の、地面に沿った並進運動と地面に垂直な軸回りの回転運動とを可能にする移動手段（２０）と、
前記複数の第２のロボット（３）の各々が少なくとも並進運動を行うように前記移動手段（２０）を駆動可能な駆動部（２１）と、
前記複数の作業のうち特定の作業を実行するように構成されたツール（９）を具備するツール部（７）と、
前記第１の連結部（１９）と所定の位置関係で選択的に且つ開放可能に連結されるように構成された第２の連結部（２３）と、
前記複数の第２のロボット（３）の各々を制御するように構成された第２の制御手段（１８）と
を具備し、
前記複数の作業の作業ごとに、前記複数の第２のロボット（３）は少なくとも一つの第２のロボット（３）を備え、前記少なくとも一つの第２のロボット（３）の前記ツール（９）はそれぞれの作業を実行するように構成され、
前記第１の制御手段（１７）と前記第２の制御手段（１８）は、
前記第１の連結部（１９）と前記第２の連結部（２３）とを前記所定の位置関係で連結するように、前記複数の第２のロボット（３）のうちの一つの第２のロボット（３）の前記駆動部（２１）と前記ロボットアーム（６）とを制御し、
前記複数の第２のロボット（３）の各々の前記ツール部（７）と適応する上記特定の作業を実行する選択された場所に、前記ロボットアーム（６）に保持された前記第２のロボット（３）と共に前記ツール部（７）を移動させるように、前記ロボットアーム（６）を制御し、
前記選択された場所で前記特定の作業を実行するように、前記第２のロボット（３）を制御するように構成される
ロボットシステム（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットシステムであって、
前記第１の制御手段（１７）はさらに前記第１の連結部（１９）を制御するように構成され、及び／又は前記複数の第２のロボット（３）の各々の前記第２の制御手段（１８）はさらに前記第２の連結部（２３）を制御するように構成される
ロボットシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロボットシステムであって、
前記第１の制御手段（１７）及び／又は前記第２の制御手段（１８）と有線又は無線通信接続によって通信可能であり、前記第１の制御手段（１７）及び前記第２の制御手段（１８）に制御コマンド又はプログラミング指示をそれぞれ提供可能なマスタ制御部をさらに具備する
ロボットシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のロボットシステムであって、
前記第１の制御手段（１７）及び前記第２の制御手段（１８）は、前記第１の連結部（１９）が前記複数の第２のロボット（３）のうちの一つの第２のロボット（３）の前記第２の連結部（２３）に連結されると、前記第１の制御手段（１７）は前記第２の制御手段（１８）に接続されて通信接続を確立し、前記第２の制御手段（１８）は前記第２の制御手段（１８）に記録された、前記ロボットアーム（６）の移動制御のための制御コマンド又はプログラミング指示を、前記通信接続によって前記第１の制御手段（１７）に提供するように構成される
ロボットシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のロボットシステムであって、
前記複数の第２のロボット（３）の各々の前記駆動部（２１）、前記第２の連結部（２３）及び前記ツール部（７）は、選択的に且つ独立して交換可能なモジュールユニットである
ロボットシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のロボットシステムであって、
前記複数の第２のロボット（３）の各々は、重ねて配列された三つの平面をさらに具備し、
前記駆動部（２１）は前記三つの平面のうち最も下の平面に位置し、前記第２の連結部（２３）は前記三つの平面のうち中間の平面に位置し、前記ツール部（７）は前記三つの平面のうち最も上の平面に位置する
ロボットシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のロボットシステムであって、
前記三つの平面はそれぞれベースプレート（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）により規定され、前記ベースプレートには前記駆動部（２１）、前記第２の連結部（２３）及び前記ツール部（７）がそれぞれ取り付けられる
ロボットシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載のロボットシステムであって、
少なくともいくつかの前記複数の第２のロボット（３）の前記ツール（９）は、３Ｄプリンタ（１０）、分析、測定もしくは観測ツール（１４）、搬送ツール（１１）、検査もしくは修理ツール、加熱装置、塗装もしくは塗膜装置又は締め付けツールである
ロボットシステム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載のロボットシステムであって、
前記第１の連結部は、細長い直線状の連結要素（１９）を具備し、前記連結要素（１９）は第１の長手方向軸を有し、前記連結要素（１９）が前記ロボットアーム（６）により前記第１の長手方向軸に沿って第１の方向に、且つ、少なくとも前記第１の長手方向軸が水平向きであるときに前記第１の長手方向軸に垂直であり且つ上向きの垂直方向である第２の方向に選択的に移動可能であるように、前記ロボットアーム（６）から延び、
前記連結要素（１９）は
前記第１の長手方向軸に沿って延びる第１の接触面と、
前記ロボットアーム（６）から見て外側に向いた少なくとも一つの第２の接触面と、
前記第２の方向に対向し、前記第１の長手方向軸に対して前記連結要素（１９）の両側に位置する二つの離間した第３の接触面と、
第１の係止手段（６２）と
を具備し、
前記第２の連結部（２３）は、
二つの離間した第１の境界面（２４ａ、２４ｂ）と、
二つの第２の境界面（２５ａ、２５ｂ）と、
少なくとも一つの第５の接触面と、
二つの離間した第６の接触面と、
第２の係止手段（２５）と
を具備し、
前記第１の境界面（２４ａ、２４ｂ）は、前記複数の第２のロボット（３）の各々が水平面に支持されるときに水平向きである第１の平面において対向し、前記第１の境界面（２４ａ、２４ｂ）の間で第１の挿入スペース（２６）を規定し、前記第１の挿入スペース（２６）は、前記連結要素（１９）を前記第１の平面上で前記連結要素（１９）の前記第１の長手方向軸に沿って移動させることにより、前記連結要素（１９）が前記第１の境界面（２４ａ、２４ｂ）の二つの端部（２７ａ、２７ｂ）の間の開口部を通って少なくとも部分的に前記第１の挿入スペース（２６）に挿入可能であるように構成され、
前記第１の挿入スペース（２６）は、前記開口部から延びる第１の部分（２６ａ）と、前記第１の部分（２６ａ）により前記開口部から離間している第２の部分（２６ｂ）とを具備し、
前記第１の部分（２６ａ）は前記開口部から前記第２の部分（２６ｂ）へ向かって細くなり、
前記第２の境界面（２５ａ、２５ｂ）は、互いに角度をなして配列され、前記第１の挿入スペース（２６）の上方でテーパ状の第２の挿入スペース（２８）を規定するように少なくとも前記第１の挿入スペース（２６）の前記第２の部分（２６ｂ）に対向し、前記連結要素（１９）は、前記第１の挿入スペース（２６）の前記第２の部分（２６ｂ）に少なくとも部分的に挿入された後、前記第１の平面に垂直な前記第２の方向に移動されることで、前記第２の挿入スペース（２８）に少なくとも部分的に挿入可能であり、
前記第２の挿入スペース（２８）は、前記二つの第２の接触面の間にある、細長く直線状の移行領域（２５ｃ）に向かって上方に細くなり、前記移行領域（２５ｃ）は、第２の長手方向軸と、前記第２の長手方向軸に沿って延び、前記第１の平面に垂直な方向において前記第１の挿入スペース（２６）に対向する第４の接触面とを有し、
前記第４の接触面は、前記第１の長手方向軸と前記第２の長手方向軸が互いに平行であり、前記連結要素（１９）が前記第２の挿入スペース（２８）内で最上位にあるとき前記第１の接触面に接触するように構成され、前記第２の方向並びに前記第１の方向及び前記第２の方向に垂直な方向における移動に逆らって前記連結要素（１９）を支持するように構成され、
前記少なくとも一つの第５の接触面は、前記少なくとも一つの第２の接触面に接触するように配列及び構成されて、前記連結要素（１９）の前記第２の長手方向軸に沿った前記ロボットアーム（６）から離れる方向への移動を制限し、
前記二つの離間した第６の接触面は、前記第１の接触面が前記第４の接触面に接触して前記第２の長手方向軸回りの前記第２の連結部（２３）の回転運動を妨げるとき、前記二つの第３の接触面に接触するように配列及び構成され、
前記第２の係止手段（２５）は、前記第１の接触面が前記第４の接触面に接触し、前記少なくとも一つの第２の接触面が前記少なくとも一つの第５の接触面に接触し、前記二つの第３の接触面が前記二つの第６の接触面に接触するとき、前記第１の係止手段（６２）に選択的に係合可能に構成され、
前記第１の係止手段（６２）と前記第２の係止手段（２５）が係合されるとき、前記連結要素（１９）の、前記第２の長手方向軸に沿った前記ロボットアーム（６）へ向かう方向への移動が妨げられる
ロボットシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のロボットシステムであって、
前記連結要素（１９）は、前記第１の長手方向軸に対する前記連結要素（１９）の両側から延びる二つの突起部（６０ａ、６０ｂ）を具備し、
前記突起部（６０ａ、６０ｂ）は、それぞれ、前記二つの第２の接触面の一方を規定する第１の直線縁部（６３ａ、６３ｂ）及び／又は前記二つの第３の接触面の一つを規定する第２の直線縁部（６１ａ、６１ｂ）を有し、及び／又は
前記第１の挿入スペース（２６）の前記第２の部分（２６ｂ）は、前記第１の境界面（２４ａ、２４ｂ）の平行部分の間に一定の幅を有する細長いチャネル部分であり、及び／又は
前記第２の境界面（２５ａ、２５ｂ）は、それぞれ、前記少なくとも一つの第５の接触面を規定する少なくとも一つの境界要素（２５）の面部分であり、及び／又は
前記二つの第６の接触面は、それぞれ、板要素（２２ｃ）の面における部分である
ロボットシステム。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のロボットシステムであって、
前記二つの第３の接触面の角度の向きは調節可能である
ロボットシステム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載のロボットシステムであって、
前記第２の制御手段（１８）は、それぞれの前記第２のロボット（３）に前記ロボットアーム（６）の移動範囲内の場所に移動するように指示をする制御コマンドを受信するように構成される
ロボットシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のロボットシステムであって、
前記複数の第２のロボット（３）の各々は、前記第２の制御手段（１８）に連結され、所定の物体（３３）を感知可能なセンサ配列（３０、３１、３２）を具備し、
前記第２の制御手段（１８）は、前記所定の物体（３３）を検出すると、それぞれの前記第２のロボット（３）の移動を前記ロボットアーム（６）の移動範囲内の場所で停止するように構成される
ロボットシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のロボットシステムであって、
前記センサ配列（３０、３１、３２）は距離センサ配列であり、前記距離センサ配列と前記所定の物体（３３）との間の距離を感知するように構成され、
前記第２の制御手段（１８）は、前記所定の物体（３３）を所定の距離で検出すると、それぞれの前記第２のロボット（３）の移動を前記ロボットアーム（６）の移動範囲内の場所で停止するように構成される
ロボットシステム。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一つに記載のロボットシステム（１）の操作方法であって、
前記第１のロボット（２）は、作業環境（１６）において、前記複数の第２のロボット（３）それぞれの前記ツール（９）が前記ロボットアーム（６）により保持されるときに前記航空機又は宇宙機の機体（４）の一部に到達することができるように、前記機体（４）の近くに位置付けられ、
前記ロボットシステムは、前記第１のロボット（２）と同一の構成を有し、遠く離れた保管領域（１５）にある少なくとも一つの第３のロボット（２'）をさらに具備し、前記保管領域（１５）では複数のアイテム（１２）が保管棚の各区画に保管され、
前記複数の第２のロボット（３）は、少なくとも一つの第１カテゴリの第２のロボット（３）と、少なくとも一つの第２カテゴリの第２のロボット（３）と、少なくとも一つの第３カテゴリの第２のロボット（３）とを備え、前記少なくとも一つの第１カテゴリの第２のロボット（３）は、前記航空機又は宇宙機の改修に伴う特定の作業を実行するように構成され、前記少なくとも一つの第２カテゴリの第２のロボット（３）は、前記第１カテゴリの複数の第２のロボット（３）のうちの一つにより実行される前記特定の作業の結果の観察、測定又は分析に伴う特定の作業を実行するように構成され、前記少なくとも一つの第３カテゴリの第２のロボット（３）は、技術者（８）により使用される特定のタイプのアイテム（１２）の運搬に伴う特定の作業を実行し、前記第１カテゴリの複数の第２のロボット（３）のうちの一つにより実行され前記第２カテゴリの複数の第２のロボット（３）のうちの一つにより観察、測定又は分析された前記特定の作業の結果を改変又は修正するように構成され、
前記方法は、
ａ）上記第１のロボット（２）と上記第１カテゴリの複数の第２のロボット（３）のうちの一つとを操作して上記第２のロボット（３）を上記ロボットアーム（６）に連結し、上記航空機又は宇宙機の改修に伴う上記特定の作業を実行し、その後上記ロボットアーム（６）から上記第２のロボット（３）を分離し、
ｂ）上記第１のロボット（２）と上記第２カテゴリの複数の第２のロボット（３）のうちの一つとを操作して上記第２のロボット（３）を上記ロボットアーム（６）に連結し、上記ステップａ）において上記第１カテゴリの第２のロボット（３）により実行された上記特定の作業の結果の観察、測定又は分析に伴う特定の作業を実行し、
ｃ）技術者（８）が上記複数のアイテム（１２）のうちの一つを必要としているかどうかを判断して上記ステップａ）において上記第１カテゴリの第２のロボット（３）により実行された上記特定の作業の結果を改変又は修正するために、上記ステップｂ）において上記第２カテゴリの第２のロボット（３）により実行された上記観測、測定又は分析の結果を分析し、上記複数のアイテム（１２）のうちの一つが必要である場合に、上記結果の分析にもとづいて、上記少なくとも一つの第３のロボット（２'）と上記第３カテゴリの複数の第２のロボット（３）のうちの一つと、を操作して上記第２のロボット（３）を上記少なくとも一つの第３のロボット（２'）の上記ロボットアーム（６）に連結し、上記第２のロボット（３）を上記ロボットアーム（６）で上記選択されたアイテム（１２）まで持ち上げ、上記第２のロボット（３）を操作して上記アイテム（１２）を上記第２のロボット（３）の上記ツール（９）上に移動させ、上記第２のロボット（３）と上記少なくとも一つの第３のロボット（２'）とを分離し、あるいは上記選択されたアイテム（１２）を上記ロボットアーム（６）で上記第２のロボット（３）の上記ツール（９）上に移動させ、上記選択されたアイテム（１２）を上記第２のロボット（３）により上記作業環境（１６）にいる技術者（８）に搬送する
ロボットシステムの操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機又は宇宙機の組み立て又は保守を行う間に複数の作業を実行するためのロボットシステムに関する。当該ロボットシステムは、航空機又は宇宙機の機体近くに位置付けられるように構成されたロボットを具備する。当該ロボットは、ベース部と、当該ベース部に一端部で接続され、他端部に第１の連結部を有する可動ロボットアームと、当該ロボットアームを制御するように構成された第１の制御手段とを具備する。
【背景技術】
【０００２】
一つ以上のロボットを具備するロボットシステムは、人間によって効率的に実行することのできない仕事又は人間には実行不可能な仕事を遂行するため、様々な技術分野において広く利用されている（例えば、非特許文献１参照。）。例えば航空機又は宇宙機の製造のような複雑な作業には、多くの異なる労働作業が実施されなければならず、異なる労働作業を実行するための異なるツールを多数有するロボット又は作業環境を移動して特定の労働作業それぞれに必要なツールを取得することが可能なロボットが提供されなければならない。しかしながら、限られた空間の作業環境、例えば航空機又は宇宙機の機体内部では特に、多数のツールを備えていたり作業環境を移動したりする大型ロボットのための空間が十分にない可能性がある。また、多数のツールを有する大型ロボットは異なる労働作業へは比較的適応性がない可能性があり、限られた空間の作業環境では、作業環境を移動する大型ロボットはその横で作業をする技術者を危険にさらす可能性がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「多軸振動非接触自動計測システム（ＭａＶＥＳ）の機能拡張と全システム概要」平成２５年３月  宇宙航空研究開発機構  発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それにもかかわらず、そのような環境下においてもロボットシステムを利用することが強く求められている。そうしなければ、高度に熟練した技術者を要する航空機又は宇宙機製造等の分野では、これらの技術者が、例えば重いツールを使った頭上での仕事や、特にアクセスしにくいエリアで作業を行う場合に、前屈姿勢や膝立ち姿勢等の人間工学的に不自然な体勢を強いる作業等の多くの非人間工学的な作業だけでなく、例えば必要なツールを取得したり返却したりするために機体を出入りすること、適切な材料を探して入手すること、後続の作業工程のために表面処理をすること等の多くの単純作業も行わなければならいからである。さらに、時には作業環境そのものが、例えば、非常に高温又は低温、高湿度、酷い騒音及び／又は振動により不快である可能性がある。一例として、作業者が地上とは全く異なる状況下で作業し、無重力と防護服により身体運動を制御、実行しにくいという宇宙環境が挙げられる。上記のような事情から、技術者は、特に重いツールを使用しなければならない場合に、高い精度が求められる質の高い作業を行うことが強く求められている。
【０００５】
従って、本発明の目的は、限られた空間の環境において効率的かつ安全に使用することができる、柔軟性があり且つ比較的安価なロボットシステムを提供することにある。
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有するロボットシステムによって実現される。当該ロボットシステムの好適な実施形態は、従属項の主題として記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、航空機又は宇宙機、特に、航空機又は宇宙機の機体内部での組み立て又は保守を行う間に複数の作業を実行するためのロボットシステムが提供される。航空機としては、例えば飛行機及びドローン又はヘリコプターを挙げることができる。宇宙機としては、例えば打ち上げロケット、ブースター、宇宙船、人口衛星、宇宙構造物又は宇宙ステーションを挙げることができる。組み立て及び保守には関連するロジスティクスも含まれる。
【０００８】
上記ロボットシステムは、航空機又は宇宙機の機体の近くに位置付けられるように構成される第１のロボットを具備する。上記第１のロボットは、産業ロボット又は比較的規模の大きな別の種類のロボットであることが好ましい。上記第１のロボットは、移動可能又は好ましくは据え置き型であり、それにより、特に航空機又は宇宙機の機体内部の可変又は固定の場所に配列することができる。上記第１のロボットは、移動可能又は据え置き型のベース部と、上記ベース部に一端部で接続され、他端部に第１の連結部を有する可動ロボットアームと、上記ロボットアームと特にその動きを制御するように構成された第１の制御手段とを具備する。以下に詳細に説明するように、本出願の記載の意義の範囲内で、機体の近くに上記第１のロボットを位置付けることは、上記ロボットアームが自身に取り付けた第２のロボットにより機体に達することができることを意味する。上記第１の制御手段は、一つ以上の制御部を具備してもよい。上記一つ以上の制御部は、例えば、一つ以上の処理部の形をとってもよく、当該処理部のそれぞれは一つ以上のプロセッサを具備してもよい。このような処理部は、一つ以上の上記プロセッサにより実行される制御指示を記憶するメモリをさらに備えていてもよいし、あるいは上記制御指示を有線又は無線データインターフェースを通して外部から受信するように構成されてもよい。
【０００９】
上記ロボットシステムはさらに、移動可能であり、上記第１のロボットよりも小型の複数の第２のロボットを具備する。各第２のロボットは、移動手段を具備する。上記移動手段は車輪であり、あるいは車輪を具備することが好ましい。上記移動手段は、上記複数の第２のロボットの各々が地面に支持されることを可能にし、上記複数の第２のロボットの各々の、地面に沿った並進運動と地面に垂直な軸回りの、好ましくは上記第２のロボットの中心軸回りの回転運動とを可能にする。各第２のロボットの駆動部は、好適には電気モータであってよく、各第２のロボットが少なくとも並進運動を行うように上記移動手段を駆動可能であってもよい。しかしながら、上記第２のロボットは、受動的にのみ回転運動することも可能である。すなわち、以下に詳細を述べるように、上記第１及び第２のロボットを連結する間、上記第２のロボットを上記第１の連結部のような外的手段を使って移動することにより、回転運動させることが可能である。後者の場合には、上記第２のロボットは、選択的に並進運動をさせないようにすることができるブレーキ手段を具備してもよい。それにより、外的手段を使って第２のロボットの回転の向きを変えるとき、その並進運動位置を固定することができる。
【００１０】
各第２のロボットはさらにツール部を具備する。上記ツール部は、上記複数の作業のうち特定の作業を実行するように構成されたツールを有する。上記ツールは上記第２のロボットに対して固定位置を有してもよい。それにより、上記第２のロボット全体を移動させることにより上記ツールを別の位置に移動させることができる。上記第２のロボットは移動範囲も有するが、ロボットアームの移動範囲より狭いことが好ましい。
【００１１】
さらに、各第２のロボットは第２の連結部を具備する。上記第２の連結部は、上記第１のロボットの第１の連結部と所定の位置関係で、すなわち上記第１及び第２の連結部は連結している間は自動調心して、選択的に（第２のロボットの選択が自由なこと）且つ開放可能に（第２のロボットの取り換えが自由なこと）連結されるように構成される。
【００１２】
各第２のロボットはまた、第２の制御手段を具備する。上記第２の制御手段は、各第２のロボットを制御するように構成される。特に、上記第２の制御手段は、各第２のロボットの上記駆動部を、あるいは上記駆動部とツール部とを制御するように構成されることが好ましい。そこでは、上記第２のロボットごとに、その第２の制御手段は上記駆動部と上記ツール部との両方を制御するように構成されており、上記第２の制御手段は、上記ツール部が特定の作業を選択された場所で実行するように制御するように構成される。上記ツール部が上記第２の制御手段により制御されない第２のロボットの例としては、搬送コンテナのような、完全に受動的な搬送ツールを有するツール部を備える第２のロボットが挙げられる。上記搬送コンテナには技術者が使用するツール又は材料が入れられ、技術者に届けられる。上記第２の制御手段もまた、一つ以上の制御部を具備してもよい。上記一つ以上の制御部は、例えば、一つ以上の処理部の形をとってもよく、当該処理部のそれぞれは一つ以上のプロセッサを具備してもよい。このような処理部は、一つ以上の上記プロセッサにより実行される制御指示を記憶するメモリをさらに備えていてもよいし、あるいは上記制御指示を有線又は無線データインターフェースを通して外部から受信するように構成されてもよい。
【００１３】
上記複数の作業の作業ごとに、上記複数の第２のロボットは少なくとも一つの第２のロボットを備え、上記少なくとも一つの第２のロボットの上記ツールはそれぞれの作業を実行するように構成される。
【００１４】
上記第１の制御手段と各第２のロボットの上記第２の制御手段とは、上記第１の連結部と上記第２の連結部とを上記所定の位置関係で選択的に連結するように、上記複数の第２のロボットのうちの一つの第２のロボットの上記駆動部と上記ロボットアームとを制御し、続いて上記複数の第２のロボットの各々の上記ツール部と適応する上記特定の作業を実行すべき選択された場所に、上記ロボットアームに保持された上記第２のロボットと共に上記ツール部を移動させるように、上記ロボットアームを制御し、そして上記選択された場所で上記特定の作業を実行するように、上記第２のロボットを制御するように構成される。これは、上記第２のロボットが上記ロボットアームにより保持されながら、すなわち、上記第１及び第２の連結部が上記所定の位置関係で互いに連結されながら行われることが好ましい。しかしながら、上記複数の第２のロボット又は少なくともそのいくつかは、あるいは又はそれ加えて、固定手段を具備することが可能である。当該固定手段は、航空機又は宇宙機の機体の内面のような、航空機又は宇宙機の選択された面部に、上記各第２のロボットを選択的に且つ解放可能に固定するように構成される。後者の実施形態では、上記固定手段が例えば吸引手段を具備してもよく、上記各第２のロボットは、上記ロボットアームにより上記選択された面部に移動され、そして上記固定手段により上記面部に固定させるように操作されてもよい。その後、上記各第２のロボットは、上記第１及び第２の連結部を分離することにより上記ロボットアームから解放され、最終的には上記第１のロボットから独立し分離して上記特定の作業を実行するように操作されてもよい。一方で、上記第１のロボットは上述の方法でその他の第２のロボットのうち一つ以上の第２のロボットと協働してもよい。上記特定の作業を実行した後、上記第２のロボットは、上記第１及び第２の連結部を再度連結することにより上記ロボットアームに再度連結され、上記固定手段は解放され、続いて上記第２のロボットは上記ロボットアームにより地面又は上記特定の作業が実行されるべき別の選択された面部に移動させられてもよい。
【００１５】
このようにして、上記第１のロボットの利点は第２のロボットの利点と組み合わせられるという点において、上記第１のロボット及び上記各第２のロボットは相乗的に上記特定の作業を実行するように好適に協働する。上記第１のロボットの利点は、高い精度、大出力、大きな移動範囲等である。第２のロボットの利点は、特殊なツールを備えていることにより上記特定の作業の実行に特に適していること等である。概して、ある特定の作業に適した新規の第２のロボットを上記システムに加えることは非常に簡単で比較的安価である。
【００１６】
また、上記第１のロボットと比較して比較的低コストのロボットであるにもかかわらず、特定の作業に特に適した専用システム部品を構成する上記第２のロボットを製造することが好適に可能であり好ましい。特に、上記第２のロボットが上記ロボットアームにより保持されあるいは特定の場所に置かれてそこに固定されながら上記特定の作業を十分な精度で実行することが可能である限りは、上記第２のロボットはそれ自体の位置決めに対して上記ロボットアームによる精度よりも低い精度を有してもよい。言い換えれば、第２のロボットのツールは、上記第２のロボット自体をその移動手段、駆動部及び第１の制御手段を使って移動させるよりも、上記ロボットアームにより保持され移動されるときに正確に位置付けることができる。上記第２のロボットの性能は、例えば位置センサ等のセンサの解像度の低さにより制限される。位置センサとしては、安価な超音波センサ、例えば、解像度が±０．５〜±５ｃｍ、±０．７〜±３ｃｍ、±０．８〜±２ｃｍ及び例えば±１ｃｍのもの又は例えばおよそ０．５ｍの高さを有する小型のものを使用してもよい。実際には、上記第２のロボットに、上記特定の作業を実行するためにそれ自身を使うことができないような安価で簡単な構成を選択することが可能である。好ましい実施形態では、上記第２のロボットは、０．５ｍ×０．５ｍのサイズの正方形の開口部を通って移動することが可能なサイズを有する。
【００１７】
その一方で、上記第１のロボットは、ロボットシステム全体のコストを低く維持しつつも、上記第２のロボットの性能不足を補うため、自動車用ロボットのような高価で比較的適応性のない高性能のロボットであってもよい。例えば、上記第１のロボットは高精細の位置決め再現性、例えば、±０．０２〜±０．１ｍｍ、より好ましくは±０．０３〜±０．０７ｍｍ、さらにより好ましくは±０．０４〜±０．０６ｍｍ及び例えば±０．０５ｍｍ、広い移動範囲及び／又は高荷重運搬能力を有してもよい。好ましい実施形態では、上記ロボットアームの移動範囲の最大半径は１〜２ｍであり、好ましくは２ｍである。また、上記第１のロボットはそれ自体で移動する必要がないため、限られた作業環境内での大規模な第１のロボットの使用が実現可能になる。それにより、作業範囲は上記ロボットアームの移動範囲に制限することができ、次に例えば光センサを配列してそれをバリアとした安全範囲に制限してもよく、その結果技術者がさらされる危険を制限することができる。その一方で、上記第２のロボットの電力を比較的低くすることができる。それにより、上記第２のロボットが作業環境を移動しても、同様に技術者を危険にさらすことはない。
【００１８】
その結果として、上記第１及び第２のロボットの組み合わせにより、高精度な複数の特定の作業と、最少点数の高価で危険な高性能ロボットを使った広範囲の移動とを柔軟に行うことが可能であり、これによって技術者は高度な技能を要する作業だけに集中することができる。特定の作業を専門の第２のロボットに割り当てるので、上記ロボットシステムは無駄がなくシンプルであるが、その作業は非常に効率が良い。また、第２のロボットが故障した場合に交換したり、少なくとも一時的に故障した第２のロボットの代わりに別の第２のロボット又は技術者に引き継ぎを指示したりすることは安価で好適である。このようにして、「サブシステム」（技術者を含む）又は一種の「サブシステム」に専門的作業を割り当てることにより仕事全体を無駄なく配分するような仕方で、上記システムは効率的に技術者と協働し、技術者を助けることができる。「サブシステム」又は一種の「サブシステム」は、割り当てられた作業を最良で最も効率的な、機会費用を下げる方法で実行することができる。言い換えれば、システム全体は三種類の「サブシステム」を含んでもよい。すなわち、三種類の「サブシステム」は、（１）低コストの複数の第２のロボット、（２）最少点数の高性能の第１のロボット及び（３）非常に熟練した技術者を含んでもよく、それぞれが異なる作業を割り当てられて高度な効率性を実現する。この点に関して、実行すべき作業の状態を維持し当該作業を上記第２のロボット（又は第１及び第２のロボット）及び好ましくは技術者にも割り当てることが可能に構成された、全体の制御システム又は制御部を提供することが可能である。
【００１９】
さらに、上記第２のロボットは典型的には小型で軽量であるので、技術者は第２のロボットを手で持ち上げることができる。これは利点といえる。なぜなら、ロボットアームにより保持された第２のロボットが、当該第２のロボットのツール部が適応している特定の作業を、選択された場所で精度良くあるいは全く実行できない場合、例えば、上記第１のロボット及び上記第２のロボットの間の同期又は伝達の問題、上記第１のロボット及び上記第２のロボットの連結誤差が引き起こす相対的なずれ又は選択された場所へのアクセスが複雑である状況において、上記第２のロボットを保持している技術者は作業を実行し完了することが確実にできるからである。このことは、特定の作業が複数のサブタスクを含み、上記第２のロボットはロボットアームに保持されつつ当該サブタスクのいくつかしか完了できないという場合にも当てはまる。そして、上記第２のロボットを保持している技術者は不足しているサブタスクを完了させることができる。このようにして、一時的又は恒久的にシステムコンポーネントを別のシステムコンポーネント又は技術者により柔軟に置換することが好適に可能となり、高い効率を実現する。
【００２０】
また、本発明のロボットシステムは宇宙用に好適に応用可能である。なぜなら、異なる種類の特殊で重量のあるロボットを宇宙空間の軌道へ搬送するために掛かり、従来のロボットシステムを宇宙で応用することを実現困難にさせる、膨大なコストを避けられるからである。この点に関して、宇宙ステーションのような宇宙構造物のなかには、既に上記第１のロボットのロボットアームとして使用されてもよい統合ロボットアームを有しているものもある。小型の特殊な第２のロボットを必要に応じて届けることにより、総コストと総労力を大幅に減少させることができる。
【００２１】
その上、上記システムは一つ以上の運搬可能な停止要素を具備してもよい。上記停止要素は、連結と、選択された場所で特定の作業の実行とのために、上記第１のロボットに接近する第２のロボットの移動経路に技術者により設置されてもよい。各第２のロボットは、上記停止要素から規定の範囲にあるとき、このような停止要素を検出するように構成されることが好ましい。例えば、上記停止要素は規定の無線信号を送信してもよい。規定の無線信号は、各第２のロボットに設けられた対応するセンサ又は受信機により検出可能である。あるいは、上記停止要素は単に、板状の物体のような所定の物体であってよい。所定の物体は、上記第２のロボットに設けられた距離センサによって検出可能である。後者の場合、上記所定の物体を検出すると、好ましくは規定の最大距離内で上記所定の物体を検出すると、上記第２の制御手段は上記第２のロボットの移動を停止するように構成される。このようにして、上記停止要素は、以下に詳細に述べるように、連結を目的として上記ロボットアームに対して規定の位置で上記第２のロボットの移動を停止させる所定の物体であってよい。このようにして、技術者はそれぞれ選択された場所でそれぞれ特定の作業を実行するために、上記第２のロボットのプログラムされた作業又は指示された作業を手動で解除することができる。これにより、技術者が上記ロボットシステムの横で同時に作業をしている作業環境において上記ロボットシステムが操作されるとき、安全性に対する上記ロボットシステムの利点がさらに増大する。
【００２２】
好ましい実施形態では、上記第１の制御手段はさらに上記第１の連結部を制御するように構成される。あるいは又はそれ加えて、上記複数の第２のロボットの各々の上記第２の制御手段はさらに上記第２の連結部を制御するように構成される。しかしながら、第１及び第２の連結手段が可能な限り受動的である場合、単に上記第１及び第２の連結手段を互いに対して特定の係合位置に移動させることにより好ましく連結させることができるという点において好ましい。この場合、上記第１及び第２の連結部を上記所定の位置関係で解放可能に係止するために、上記第１及び／又は第２の制御手段は上記第１及び／又は第２の連結部上で係止手段を選択的に操作可能であると規定されてもよいし、規定されなくてもよい。
【００２３】
好ましい実施形態では、上記ロボットシステムは、上記第１の制御手段及び／又は上記第２の制御手段と有線又は無線通信接続によって通信可能であり、上記第１の制御手段及び上記第２の制御手段に制御コマンド又はプログラミング指示をそれぞれ提供可能なマスタ制御部をさらに具備する。このようなマスタ制御部は上記第１及び第２のロボットから離れて遠くにあることが好ましく、制御コマンド及びプログラミング指示の送信により、上記ロボットシステムの全体作業を集中的に制御してもよい。
【００２４】
好ましい実施形態では、上記第１の制御手段及び上記第２の制御手段は、上記第１の連結部が上記複数の第２のロボットのうちの一つの第２のロボットの上記第２の連結部に連結されると、上記第１の制御手段は上記第２の制御手段に接続されて、例えば上述のデータインターフェースにより通信接続を確立し、上記第２の制御手段は上記第２の制御手段に記録された、上記ロボットアームの移動制御のための制御コマンド又はプログラミング指示を、上記通信接続によって上記第１の制御手段に提供するように、構成される。特に、制御コマンド又はプログラミング指示の送信は通信接続の確立後、自動的に行われる。本実施形態は、中央制御装置を有する先行実施形態と組み合わせてもよいが、本実施形態はそのような中央制御装置がない場合に好ましい。そして、上記第２のロボットは、上記第１のロボットと協働する間、上記第２のロボットが上記第１のロボット及び上記ロボットアームの制御をその必須条件に柔軟に適応させるという点において、上記ロボットシステムの分散制御を行う。これには、新規の特定作業を実行するように構成された新規の第２のロボットを追加するときに上記第１のロボット又は中央制御装置を変更する必要はない、という利点がある。
【００２５】
好ましい実施形態では、上記複数の第２のロボットの各々の上記駆動部、上記第２の連結部及び上記ツール部は、選択的に且つ独立して交換可能なモジュールユニットである。これにより、一般的な基礎的構成を使用することができるため上記第２のロボットのコスト削減が可能になるだけでなく、上記第２のロボットを新規の又は変更された特定の作業に柔軟に適応させること又は非常に簡単な方法で上記第２のロボットをアップグレードすることが可能である。
【００２６】
好ましい実施形態では、モジュールユニットを備える先行実施形態と組み合わせることが好ましいが、各第２のロボットは、上記駆動部、上記第２の連結部及び上記ツール部がそれぞれ異なる平面上にある状態で、重ねて配列された三つの平面をさらに具備する。好ましくは、上記駆動部は三つの平面のうち最も下の平面に位置し、上記第２の連結部は上記三つの平面のうち中間の平面に位置し、上記ツール部は上記三つの平面のうち最も上の平面に位置する。特に簡単な構成を提供しモジュール性、アップグレード可能性及び更新性を容易にする本実施形態では、上記三つの平面は、上記駆動部、上記第２の連結部及び上記ツール部がそれぞれ取り付けられたベースプレートによって規定されている。
【００２７】
好ましい実施形態では、上記複数の第２のロボットのうち少なくともいくつかの第２のロボットの上記ツールは、３Ｄプリンタ、分析、測定もしくは観測ツール、搬送ツール、検査もしくは修理ツール、加熱装置、塗装もしくは塗膜装置又は締め付けツールである。搬送ツールは、例えば、把持手段及び／又はコンテナを備えてもよい。その他の第２のロボットの上記ツール部が持つ明確な性質とは無関係に、一般的には上記複数の第２のロボットは、少なくとも一つの第１カテゴリの第２のロボットと、少なくとも一つの第２カテゴリの第２のロボットと、好ましくは少なくとも一つの第３カテゴリの第２のロボットとを備えることが好ましい。上記第１カテゴリの第２のロボットは、航空機又は宇宙機の改修に伴う特定の作業を実行するように構成される。上記第２カテゴリの第２のロボットは、第１カテゴリの第２のロボットにより実行される特定の作業の結果の観察、測定又は分析に伴う特定の作業を実行するように構成される。上記第３カテゴリの第２のロボットは、技術者により使用される特定のタイプのツールの運搬に伴う特定の作業を実行し、上記第１カテゴリの第２のロボットにより実行され上記第２カテゴリの第２のロボットにより観察、測定又は分析された特定の作業の結果を改変又は修正するように構成される。特に、上記三つのカテゴリの第２のロボットの上記ツール部とツールはそれぞれの特定の作業を実行するのに適している。例えば、上記第１カテゴリの第２のロボットのツール部は、３Ｄプリンタ、加熱装置、塗装又は塗膜装置、修理ツール又はねじ締め又はその他締め付けツールであってよい。上記第２カテゴリの第２のロボットのツール部は、分析、測定又は観測ツールであってよい。上記第３カテゴリの第２のロボットのツール部は搬送ツールであってよい。上記第２カテゴリの第２のロボットにより実行された観測、測定又は分析の結果は、上記第２カテゴリの各第２のロボットにより表示又は指示されてもよい。それにより、技術者は、改変又は修正のための適切なツールを取り出して運んでくるように上記第３カテゴリの第２のロボットに要求することができる。別の方法として、上記第２カテゴリの第２のロボットにより実行された観測、測定又は分析の結果は、例えば、無線により又は遠隔制御ユニットへ移動し且つ物理的に接続された上記第２カテゴリの第２のロボットにより、遠隔制御ユニットに伝えられてもよい。当該遠隔制御ユニットは、上記結果を分析し、改変又は修正の必要性と使用すべき適切なツールとを自動的に判断し、改変又は修正のための適切なツールを取り出して技術者へ届けるように上記第３カテゴリの第２のロボットに指示するように構成されている。もちろん、上記結果は単にこのように遠隔表示ユニットに伝えられ、次に取るべき実行可能な措置を決定する人間のオペレータが分析するためにそこに表示又は指示されることも可能である。遠隔制御ユニット又は遠隔表示ユニットの場合、上記第２カテゴリの第２のロボットにより実行される観測、測定又は分析の結果は、情報管理と後の評価のためにデータベースに記録されることが好ましい。
【００２８】
一般的に、上記第１及び第２の連結部は、例えば機械的、空気圧式及び／又は電気的手段のような、連結を可能にする様々な手段を備えてもよい。空気圧式又は電気的手段の場合、上記連結が空気動力及び／又は電力を喪失しても維持される点において、電源異常に対する安全性を提供することが好ましい。
【００２９】
しかしながら、好ましい実施形態では、上記第１の連結部は、細長い直線状の連結要素を具備する。上記連結要素は、例えば直線状の棒材であってもよく、例えば矩形の断面を有していてもよい。上記連結要素は第１の長手方向軸を有し、上記連結要素が上記ロボットアームにより第１の長手方向軸に沿って第１の方向に、且つ少なくとも、上記第１の長手方向軸が水平向きであるときに上記第１の長手方向軸に垂直であり且つ上向きの垂直方向である第２の方向に選択的に移動可能であるように、上記ロボットアームから延びる。上記第１の方向は、水平方向であってもよい。
【００３０】
上記連結要素は、上記第１の長手方向軸に沿って延びる第１の接触面を具備する。上記連結要素は、例えば上記連結要素が矩形の断面を有する場合、例えば上記連結要素の上部の直線状長手方向縁部であってもよい。上記連結要素は、少なくとも一つの第２の接触面と、二つの離間した第３の接触面とをさらに具備する。上記少なくとも一つの第２の接触面は、好ましくは上記第１の長手方向軸に沿って上記ロボットアームから見て外側に向いている。上記二つの離間した第３の接触面は、上記第２の方向に、すなわち上記第２の方向が垂直方向であるときに上向きに対向し、上記第１の長手方向軸に対して上記連結要素の両側に位置する。
【００３１】
上記第１の連結部はまた、第１の係止手段を具備する。
【００３２】
上記第２の連結部は、二つの離間した第１の境界面を具備する。以下に説明するように、上記第１の境界面は上記連結要素のガイド面となる。上記第１の境界面は、一般的なＵ字型の面の部分であってもよく、第１の平面において対向する。上記第１の平面は、上記複数の第２のロボットの各々が水平面に上記移動手段により支持されるときに水平向きである。上記第１の境界面はそれらの間で第１の挿入スペースを規定する。上記第１の挿入スペースは、上記連結要素を上記第１の平面上で上記連結要素の上記第１の長手方向軸に沿って移動させることにより、上記連結要素が上記第１の境界面の二つの端部の間の開口部を通って少なくとも部分的に上記第１の挿入スペースに挿入可能であるように設計される。上記第１の挿入スペースは、上記開口部から延びる第１の部分と、上記第１の部分により上記開口部から離間している第２の部分とを具備する。上記第１の部分は上記開口部から上記第２の部分へ向かって細くなる。すなわち、上記第１の部分は、互いに角度をなして向かい合う上記第１の境界面の部分により且つその間で規定される。
【００３３】
上記第２の連結部はまた、二つの、好ましくは平面の、第２の境界面を具備する。上記第２の境界面は、同様に、上記連結要素のガイド面となり、例えばＶ字型に互いに角度をなして配列される。上記第２の境界面は、上記第１の挿入スペースの上方でテーパ状の第２の挿入スペースを規定するように少なくとも上記第１の挿入スペースの上記第２の部分に対向し、上記連結要素は、上記第１の挿入スペースの上記第２の部分に少なくとも部分的に挿入された後、上記第１の平面に垂直な上記第２の方向に移動されることで、上記第２の挿入スペースに少なくとも部分的に挿入可能である。さらに具体的には、上記第２の挿入スペースは、上記二つの第２の接触面の間にある、細長く直線状の移行領域に向かって上方に細くなる。上記移行領域は、第２の長手方向軸と、上記第２の長手方向軸に沿って延び、上記第１の平面に垂直な方向において上記第１の挿入スペースに対向する第４の接触面とを有する。上記第４の接触面は、例えば、上記第２の境界面をＶ字型に配列する場合のＶ字の頂点であってもよい。上記第４の接触面は、上記第１の長手方向軸と上記第２の長手方向軸が互いに平行であり、上記連結要素が上記第２の挿入スペース内で最上位又は上記第２の方向に沿って上記第１の挿入スペースから最も遠い位置にあるとき、上記第４の接触面の全長に沿って上記第１の接触面に接触するように構成され、上記第２の方向並びに上記第１の方向及び上記第２の方向に垂直な方向における移動に逆らって上記連結要素を支持するように構成される。
【００３４】
さらに、上記第２の連結部は少なくとも一つの第５の接触面を具備する。上記少なくとも一つの第５の接触面は、上記少なくとも一つの第２の接触面に接触するように配列及び構成されて、上記連結要素の、上記第２の長手方向軸に沿った上記ロボットアームから離れる方向への移動を制限する。さらに、上記第２の連結部は二つの離間した第６の接触面を具備する。上記二つの離間した第６の接触面は、上記第１の接触面が上記第４の接触面に接触して上記第２の長手方向軸回りの上記第２の連結部の回転運動を妨げるとき、上記二つの第３の接触面に接触するように配列及び構成される。
【００３５】
その上、上記第２の連結部は第２の係止手段を具備する。上記第２の係止手段は、上記第１の接触面が上記第４の接触面に接触し、上記少なくとも一つの第２の接触面が上記少なくとも一つの第５の接触面に接触し、上記二つの第３の接触面が上記二つの第６の接触面に接触するとき、上記第１の係止手段に選択的に係合可能に構成される。ここでは、上記第１の係止手段と上記第２の係止手段が係合されるとき、上記連結要素の、上記第２の長手方向軸に沿った上記ロボットアームへ向かう方向への移動が妨げられる。この位置が、上記所定の位置関係に対応する。上記第３及び第６の接触面の接触は、上記第１及び第２の連結部の間の上記第１の長手方向軸回りの相対的回転を防ぐ。上記第１及び第６の接触面の接触は、三点受け又は三点支持を構成する。
【００３６】
上記第１及び第２の連結部の構成により、上記第１の連結部及び上記第２の連結部は、特に簡単な方法で、最低限の電気的又は空気圧式手段の必要の有無にかかわらず、上記所定の位置関係へ移動可能であり且つ上記所定の位置関係において係合可能である。上記移動手段が各第２のロボットの回転運動を可能にする一方で、上記ロボットアームを移動させるだけで良い。さらに具体的には、上記ロボットアームが上記連結要素を上記第１の挿入スペースのテーパ状の第１の部分に導くために使われるように、上記第１のロボットの前で複数の第２のロボットのうちの一つを大まかに位置決めした後、上記連結要素が上記第１の挿入スペースの上記第２の部分に直接進入するまで、あるいは上記連結要素が上記第１の境界面のうち少なくとも一つの第１の境界面に接触し、上記第２のロボットが回転運動をする一方で上記連結要素が上記第１の境界面により上記第２の部分へ案内されるまで、上記連結要素を上記第１の挿入スペースの上記第１の部分の上記開口部に向かって上記第１の平面に平行な上記第１の方向に移動させる。言い換えれば、上記第１の境界面は、上記連結要素を上記第１の挿入スペースの上記第２の部分へ案内するガイド機能を提供し、これにより上記第１の長手方向軸を上記第２の長手方向軸に、すなわち、上記連結要素の上記第１の長手方向軸に対する上記第２のロボットの上記回転方向にそろえる。これは第１の自己調心ステップであり、上記第１及び第２のロボットが、互いに対し至って大まかに相対的に向きをそろえることで連結を可能にする。
【００３７】
続いて、上記少なくとも一つの第２の接触面が上記少なくとも一つの第５の接触面に接触する前又は後に、上記連結要素を上記第２の方向において上方に移動させる。その移動は、上記第１の接触面が上記第４の接触面に接触するように直接移動させられ、あるいは上記第２のロボットがさらに回転運動をする一方で上記連結要素が少なくとも一つの第２の境界面に接触しそれらによって案内されるまで、上記第１の長手方向軸が上記第２の長手方向軸に平行であり上記第１の接触面が上記第４の接触面に接触するまで行われる。言い換えれば、上記第２の境界面は、上記第１の平面に平行な方向にも上記連結要素を案内し、上記第１の長手方向軸の上記第２の長手方向軸に対する位置合わせ、すなわち、上記連結要素の上記第１の長手方向軸に対する上記第２のロボットの上記回転方向をさらに改善させるガイド機能をさらに提供する。これは第２の自己調心ステップである。
【００３８】
このステップシーケンスにおいて、上記連結要素を上記第１の方向にさらに移動させると上記少なくとも一つの第２の接触面が上記少なくとも一つの第５の接触面に接触するように、上記連結要素を少なくとも部分的に上記第１の挿入スペースに挿入した後、所定の距離だけまずは上記第２の方向上方に移動させ、上記少なくとも一つの第２の接触面を上記少なくとも一つの第５の接触面にそろえることが可能である。この場合、上記上方へのさらなる移動はこの時初めて行われる。
【００３９】
本実施形態では、上記連結要素は、好ましくは、上記第１の長手方向軸に対する上記連結要素の両側から延びる二つの突起部を具備してもよい。上記突起部は、それぞれ、前記二つの第２の接触面の一方を規定する第１の直線縁部及び／又は上記二つの第３の接触面の一つを規定する第２の直線縁部を有する。上記二つの第１の直線縁部は、好ましくは水平に延び、より好ましくは共通の水平面上で延びてもよい。上記二つの第２の直線縁部は、好ましくは垂直に延び、より好ましくは共通の垂直面上で延びてもよい。
【００４０】
あるいは又はそれ加えて、上記第１の挿入スペースの上記第２の部分は、上記第１の境界面の平行部分の間に一定の幅を有する細長いチャネル部分である。
【００４１】
あるいは又はそれ加えて、上記第２の境界面はそれぞれ、上記少なくとも一つの第５の接触面を規定する少なくとも一つの境界要素の面部分である。例えば、上記境界要素が板状である場合、上記少なくとも一つの第５の接触面は、上記境界要素の末端の又は横の縁部により設けられてもよい。
【００４２】
あるいは又はそれ加えて、上記二つの第６の接触面はそれぞれ、板要素の面における部分である。板要素とは、上述の複数の平面を有する実施形態にあるように、例えば、上記ツール部が取り付けられるベースプレートである。
【００４３】
第３の接触面を有する上述の各実施形態では、上記二つの第３の接触面の、例えば上記第２の直線縁部の角度の向きは調節可能であってもよく、これにより好ましくは公差補正が可能になる。
【００４４】
好ましい実施形態では、上記第２の制御手段は制御コマンドを受信するように構成される。制御コマンドは上記第２のロボットのうち特定の一つに向けられ、各第２のロボットに上記ロボットアームの移動範囲内の場所に移動するように指示をする。このために、上記第２の制御手段は、上記駆動部を上記制御コマンドに従って動作するように制御する。各第２のロボットが上記ロボットアームの移動範囲内の場所に着くと、上記ロボットアームは、上述の方法で上記第１及び第２の連結部を結合するために移動するように第１の制御手段により制御されてもよい。
【００４５】
各第２のロボットに上記ロボットアームの移動範囲内の場所に移動するように指示する上記制御コマンドは、例えば、上述の中央制御装置、技術者が携帯する遠隔制御ユニット又は技術者から受信される音声コマンドにより発信される制御コマンドである。後者の場合、上記第２のロボットの上記第２の制御手段は、少なくとも特別な音声認識能力を付与されてもよい。音声コマンドが特に好適であってもよい。なぜなら、特定の作業のうちの一つを実行する必要のある技術者が、他の機器を必要とせずに、遠くの待機位置に位置付けられた対応する第２のロボットを呼ぶだけで済むからである。一般的に、上記制御コマンドは、上記ロボットアームの移動範囲内の特定の場所を示す場所情報を含んでいてもよい。上記場所情報は、上記第２のロボットをそれぞれの場所に移動させるために制御中に使用される。例えば、上記制御コマンドは、ＩＭＥＳ（アイメス；ｉｎｄｏｏｒ ｍｅｓｓａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）コマンドであってもよい。
【００４６】
上記第１のロボットは、第２のロボットがある場所に又は上記ロボットアームの移動範囲内の特定の場所に到着したことを検出するように構成されてもよく、上記第１及び第２の連結部を連結するための上記ロボットアームの制御は、このような検出にもとづいてもよい。例えば、上記第１のロボットは、カメラ、レーザ測定システム、赤外線測定システム、距離測定システム又は第２のロボットの存在を認識するように構成されたその他の種類のセンサ配列を装備していてもよい。カメラを使用する場合、上記検出は上記第１の制御手段において実施されるパターン認識にもとづいてもよい。ここでは、上記第２のロボットは、パターン認識アルゴリズムにより容易に認識可能なパターンを作るマーカを備えていてもよい。上記第１のロボットが、上記第２のロボットに設けられたレーザにより発せられた異なる波長のレーザ光を検出するように構成された受信機を備えることも可能である。あるいは又は好ましくは加えて、上述の測定システム及びセンサは全て、連結手順において、上記ロボットアームに対する上記第２のロボットの位置及び好ましくは方向をも連続的に又は断続的に検出するために使用されてもよく、上記第１の制御手段による上記ロボットアームの対応する制御は、検出位置に基づくのが好ましい。これは利点といえる。なぜなら、上記第２のロボットを上記第２のロボットを絶対位置に正確に到着させることができるナビゲーション能力無しで、安価に構成することができるからである。一般的に、本発明の全ての実施形態において、上記第２のロボットはこのような正確なナビゲーション能力を備えず、特定の絶対位置又は、好ましくは、作業環境の個別の特徴に対する特定の相対位置に、上記第２のロボット自身を大まかに到着させることができる能力だけを備えていることが好ましい。このような作業環境としては、航空機又は宇宙機の機体の壁又は、例えば、このような機体が位置する部屋の壁又は可動式の壁のような、作業環境に存在するその他の壁を含む。可動式の壁は、上記第２のロボットを所望の進路に沿って案内するために技術者によって適切に位置付けられるように構成される。例えば、各第２のロボットは距離センサ配列を具備してもよく、例えば一つ以上の超音波センサを備える。これにより、各第２のロボットを少なくとも大まかに規定された経路に沿って、且つ作業環境の壁から特定の距離において少なくとも大まかに規定された向きに移動させることが可能である。
【００４７】
あるいは又はそれ加えて、上記第１及び第２の制御手段の両方は、上記ロボットアーム及び上記各第２のロボットを、上記制御コマンドにより示された場所へ移動するように指示する制御コマンドを受信するように構成されてもよい。上記第２のロボットがその場所に到着すると、上記ロボットアームは、予めプログラムされた連結移動のシーケンスを実行してもよく、及び／又は上述したように上記第２のロボットの検出位置にもとづいて制御されてもよい。ある特定の例では、上記制御コマンドは、例えばＩＭＥＳコマンドであってもよく、上記制御コマンドを受信した後、上記ロボットアーム及び上記指定された第２のロボットの両方は、上記制御コマンドにより示された場所に移動する。また、上記ロボットシステムは携帯可能な制御基盤を具備する。上記制御基盤は、技術者により異なる場所に柔軟に且つ選択的に設置されることができる。上記制御基盤は、超音波センサ、ＩＲ測定手段、レーザ測定手段、光学測定手段及び／又は磁気センサのような位置検出手段を備える。これにより、上記制御基盤は、上記制御基盤から一定の範囲内にあるときの第２のロボット及び、好ましくは、ロボットアームの位置を正確に測定することが可能である。また、上記制御基盤は制御コマンドをこのような第２のロボットに、該当する場合には、上記ロボットアームに無線で送信するように構成されている。当該制御コマンドは、上記制御基盤に対して測定位置から正確な場所にナビゲートするためのナビゲーション指示を含む。上記第２の制御手段及び、該当する場合には、上記第１の制御手段はそれぞれ上記第２のロボット及び上記ロボットアームの移動を上記制御コマンドに従って制御し、上記制御基盤に対して正確な場所に到達するように構成される。このようにして、技術者は、適切に上記制御基盤を設置することにより、正確な絶対ナビゲーション能力を要する上記第２のロボットなしで、上記ロボットアームと第２のロボットとを簡単に連結するための場所を柔軟に決定することができる。この例では、上記第１及び第２の制御手段はまた、上記制御基盤の所定の近接を検出し、そのような近接を検出すると制御を切り替えるように構成されていてもよい。
【００４８】
上述の実施形態の好ましい一例では、上記第２の制御手段は、それぞれの上記第２のロボットに上記ロボットアームの移動範囲内の場所に移動するように指示をする制御コマンドを受信するように構成されるが、上記複数の第２のロボットの各々は、上記第２の制御手段に連結され、所定の物体を感知可能なセンサ配列を具備する。ここでは、上記第２の制御手段は、上記所定の物体を検出すると、好ましくは上記所定の物体を規定の最大距離内で検出すると、それぞれの上記第２のロボットの移動を上記ロボットアームの移動範囲内の場所で停止するように構成される。上記所定の物体は、例えば、超音波又はその他の距離センサにより容易に検出可能な板状の物体であってもよく、上記ロボットアームに、特に、例えば上述の連結要素等の上記第１の連結部に取り付けられてもよい。それにより、上記ロボットアームの位置が上記第２のロボットの停止位置を決定し、上記ロボットアーム、上記第１の連結部及び上記第２のロボットを連結するため、規定された相対位置決めが実現される。あるいは、上記所定の物体は携帯可能であり且つ上記ロボットアームから分離されてもよい。上記ロボットアームは同様にセンサ配列を具備してもよい。当該センサ配列は、上記ロボットアームが上記所定の物体に対する所定の停止位置に到着するように、好ましくは規定の最大距離内で上記所定の物体を感知可能である。上記第２のロボットは所定の物体に対するそれ自身の停止位置に到着すると、上記ロボットアームの予めプログラムされた連結移動のシーケンスを上記所定の停止位置から実行してもよい。後者の場合、技術者は、適切に所定の物体を設置することにより、正確な連結場所を柔軟に選択することができる。
【００４９】
本実施形態では、上記センサ配列は、上記距離センサ配列と上記所定の物体との間の距離を感知するように構成された距離センサ配列であってよい。ここでは、上記第２の制御手段は、上記所定の物体を所定の距離で検出すると、それぞれの上記第２のロボットの移動を上記ロボットアームの移動範囲内の場所で停止するように構成される。例えば、上記距離センサ配列は一つ以上の超音波センサを具備してもよい。
【００５０】
上述のロボットシステムは、以上に詳細に述べた様々な方法で操作されてもよい。その結果として、本発明は上記ロボットシステムを操作するための対応する方法も提供する。一実施形態では、ロボットシステムの操作方法は、上記ロボットシステムの一実施形態に関係する。上記ロボットシステムにおいて、上記第１のロボットは、作業環境において、上記複数の第２のロボットそれぞれの上記ツールが上記ロボットアームにより保持されるときに上記航空機又は宇宙機の機体の一部に到達することができるように、上記機体の近くに位置付けられ、上記ロボットシステムは、上記第１のロボットと同一の構成を有し、遠く離れた保管領域にある少なくとも一つの第３のロボットをさらに具備し、上記保管領域では複数のアイテムが保管棚の各区画に保管され、上記複数の第２のロボットは、少なくとも一つの第１カテゴリの第２のロボットと、少なくとも一つの第２カテゴリの第２のロボットと、少なくとも一つの第３カテゴリの第２のロボットとを備え、上記少なくとも一つの第１カテゴリの第２のロボットは、上記航空機又は宇宙機の改修に伴う特定の作業を実行するように構成され、上記少なくとも一つの第２カテゴリの第２のロボットは、上記第１カテゴリの複数の第２のロボットのうちの一つにより実行される上記特定の作業の結果の観察、測定又は分析に伴う特定の作業を実行するように構成され、上記少なくとも一つの第３カテゴリの第２のロボットは、技術者により使用される特定のタイプのアイテムの運搬に伴う特定の作業を実行し、上記第１カテゴリの複数の第２のロボットのうちの一つにより実行され上記第２カテゴリの複数の第２のロボットのうちの一つにより観察、測定又は分析された上記特定の作業の結果を改変又は修正するように構成される。上記方法は、好ましくは、上記第１のロボットと上記第１カテゴリの複数の第２のロボットのうちの一つとを操作して上記第２のロボットを上記ロボットアームに連結し、上記航空機又は宇宙機の改修に伴う上記特定の作業を実行し、その後上記ロボットアームから上記第２のロボットを分離する第１のステップを含む。続いて、上記方法は、上記第１のロボットと上記第２カテゴリの複数の第２のロボットのうちの一つとを操作して上記第２のロボットを上記ロボットアームに連結し、上記第１のステップにおいて上記第１カテゴリの第２のロボットにより実行された上記特定の作業の結果の観察、測定又は分析に伴う特定の作業を実行する第２のステップを含む。そして、上記方法は、技術者が上記複数のアイテムのうちの一つを必要としているかどうかを判断して上記第１のステップにおいて上記第１カテゴリの第２のロボットにより実行された上記特定の作業の結果を改変又は修正するために、上記第２のステップにおいて上記第２カテゴリの第２のロボットにより実行された上記観測、測定又は分析の結果を分析し、上記複数のアイテムのうちの一つが必要である場合に、上記結果の分析にもとづいて、上記少なくとも一つの第３のロボットと上記第３カテゴリの複数の第２のロボットのうちの一つとを操作して上記第２のロボットを上記少なくとも一つの第３のロボットの上記ロボットアームに連結し、上記第２のロボットを上記ロボットアームで上記選択されたアイテムまで持ち上げ、上記第２のロボットを操作して上記アイテムを上記第２のロボットの上記ツール上に移動させ、上記第２のロボットと上記少なくとも一つの第３のロボットとを分離し、あるいは上記選択されたアイテムを上記ロボットアームで上記第２のロボットの上記ツール上に移動させ、上記選択されたアイテムを上記第２のロボットにより上記作業環境にいる技術者に搬送する第３のステップを含む。当該方法の他の変形例は、第１、第２及び第３のカテゴリの第２のロボットを具備するロボットシステムに関連して詳細に上述した。
【発明の効果】
【００５１】
以上のように、本発明によれば、限られた空間の環境において効率的かつ安全に使用することができる、柔軟性があり且つ比較的安価なロボットシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明によるロボットシステムの概略全体図である。
【図２】本発明による他のロボットシステムの一部の概略全体図である。
【図３】第１のロボットと、３Ｄプリントを実行するように構成された第２のロボットが互いに連結されていることを示す図である。
【図４】測定又は観測作業を実行するように構成された第２のロボットの詳細な正面図である。
【図５】搬送作業を実行するように構成された第２のロボットの詳細な正面図である。
【図６】３Ｄプリント作業を実行するように構成された第２のロボットの詳細な正面図である。
【図７ａ】上記第１及び第２のロボットを連結するための実現可能な連結機構を概略的に表した図である（その１）。
【図７ｂ】上記第１及び第２のロボットを連結するための実現可能な連結機構を概略的に表した図である（その２）。
【図７ｃ】上記第１及び第２のロボットを連結するための実現可能な連結機構を概略的に表した図である（その３）。
【図８】第１のロボットに対する第２のロボットの動きを概略的に表した図である。
【図９ａ】図３及び図４の棒材と連結部を分離して示す概略斜視図であり、上記棒材と連結部を連結するステップを示す図である（その１）。
【図９ｂ】図３及び図４の棒材と連結部を分離して示す概略斜視図であり、上記棒材と連結部を連結するステップを示す図である（その２）。
【図９ｃ】図３及び図４の棒材と連結部を分離して示す概略斜視図であり、上記棒材と連結部を連結するステップを示す図である（その３）。
【図９ｄ】図３及び図４の棒材と連結部を分離して示す概略斜視図であり、上記棒材と連結部を連結するステップを示す図である（その４）。
【図９ｅ】図３及び図４の棒材と連結部を分離して示す概略斜視図であり、上記棒材と連結部を連結するステップを示す図である（その５）。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下好適な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
【００５４】
図１に示すロボットシステム１は、少なくとも一つの据え置き型の第１のロボット２と、小型で移動可能な複数の第２のロボット３とを具備する。第１のロボット２は従来の産業用ロボットであってよい。第１のロボット２は、航空機又は宇宙機の組み立て中に、当該航空機又は宇宙機の機体４の内部に位置付けられる。第１のロボット２は、ベース５と、当該ベース５から延び且つ当該ベース５に対して移動可能なロボットアーム６とを具備する。同図では、第２のロボット３の一つは、ロボットアーム６のベース５から離れている端部に連結されている。ロボットアーム６は、第２のロボット３が機体４の内壁部の特定の場所で特定の作業を実行することが可能である位置に当該第２のロボット３を移動させ維持するために利用される。
【００５５】
図３〜５を参照して以下により詳細に述べるように、各第２のロボット３はツール部７を具備する。ツール部７は、複数の異なる特定の作業のうち一つの作業を実行するように構成される。これにより、特定の作業のうち選択された作業を実行するため、対応する第２のロボット３は、ロボットアーム６に連結されて保持されてもよい。そして、ロボットアーム６は、選択された特定の作業が実行されるべき場所に第２のロボット３を移動するように制御される。このようにして、第１のロボット２の利点は相乗的に第２のロボット３の利点と組み合わせられる。第１のロボット２の利点は、高荷重運搬能力を備えていること、ロボットアーム６の移動範囲が広いこと、移動と位置決めの精度が高いこと等である。第２のロボット３の利点は、比較的低価格であること、機体４内で第１及び第２のロボット２、３の傍で作業する技術者８が危険にさらされにくいこと、特定の作業に特化して適応できること等である。言い換えれば、第１のロボット２は汎用ロボットであってもよく、対応する第２のロボット３に連結することによって特定の作業に柔軟に且つ選択的に適応する。
【００５６】
各第２のロボット３のツール部７は、それぞれ特定の作業を実行するように構成されたツール９を備える。例えば、当該ツール９は、例えばブラケット等の３次元物体を機体４の一部に直接造形するように構成された３Ｄプリンタ１０（図３、６も参照）（例えば、欧州特許出願公開第２８１３４３２号明細書に記載）、技術者８により使用される材料又はツールのようなアイテム１２を保持し運ぶように構成された搬送ツール１１（図５も参照）又は特定の測定又は観測を行うように構成された測定又は観測ツール１４（図４参照）であってよい。図１に示すように、搬送ツール１１を有する第２のロボット３は、現在使われていない第２のロボット３も置かれている遠く離れた保管領域１５から所望のアイテム１２を調達するため且つ当該アイテム１２を機体４内へ運ぶために利用されてもよい。この点に関して、このような第２のロボット３は、技術者８によりアイテム１２が必要とされている高所に当該アイテム１２を持ち上げるため、ロボットアーム６に連結されてもよい。しかしながら、図１に示すように、第２のロボット３はロボットアーム６に連結されずに、技術者８により選択された場所に直接アイテム１２を運ぶために使用されることも可能である。遠く離れた保管領域とは、例えば工場の物流用格納庫又は例えば宇宙ステーションの倉庫であってよい。
【００５７】
上述したように、３Ｄプリンタ１０を備える第２のロボット３は第１カテゴリの第２のロボット３、１０である。第１カテゴリの第２のロボット３、１０は、航空機又は宇宙機の改修に伴う特定の作業を実行するように構成される。測定又は観測ツール１４を備える第２のロボット３、１４は第２カテゴリの第２のロボットである。第２カテゴリの第２のロボットは、第１カテゴリの第２のロボットにより実行される特定の作業の結果を観察、測定又は分析するように構成される。搬送ツール１１を備える第２のロボット３、１１は第３カテゴリの第２のロボットである。第３カテゴリの第２のロボットは、技術者により使用される特定のタイプのツールの運搬に伴う特定の作業を実行し、上記第１カテゴリの第２のロボット３、１０により実行され上記第２カテゴリの第２のロボットにより観察、測定又は分析された特定の作業の結果を改変又は修正するように構成される。例えば、第２カテゴリの第２のロボット３、１４により実行された観測、測定又は分析の結果は、第２カテゴリの第２のロボット３、１４それぞれにより表示又は指示されてもよい。それにより、技術者は、改変又は修正のための適切なツールを取り出して運んでくるように第３カテゴリの第２のロボット３、１１に要求することができる。
【００５８】
なお、第１のロボット２と同一の構成を有し、第１のロボット２が故障した場合に第１のロボット２と交換可能な少なくとも一つのロボット２'が、遠く離れた保管領域１５にあり、それにより付加的な代理機能性を創出することが好ましい。上記ロボット２'は、複数の異なるアイテム１２を保持している保管棚からアイテム１２を取り出し、当該取り出されたアイテム１２を、搬送ツール１１を有する第２のロボット３に装備可能に構成されている。あるいは、上記ロボット２'は、それ自身のロボットアームを、搬送ツール１１を有する第２のロボット３に本明細書に記載の方法で連結し、当該第２のロボット３を所望のアイテム１２が保管されている保管棚の各区画へ持ち上げることが可能に構成されている。それにより、上記第２のロボット３はアイテム１２を取り出し、それ自身の搬送ツール１１上に装備することができる。後者の場合、搬送ツール１１は、保管棚の各区画に向かってあるいはその内部に拡張され、アイテム１２を把持して第２のロボット３上に格納することができる把持要素を備えるように構成されることが好ましい。上記ロボット２'は、例えば充電ステーションの場所等、遠く離れた保管領域１５内のその他の場所に第２のロボット３を持ち上げるためにも使用することができる。
【００５９】
このようにして、第２のロボット３は前後に、必要に応じて、保管領域１５と機体４の内部等の作業環境１６の間を移動する。第１のロボット２の作業と動きは制御部１７（図３参照）により制御される。第２のロボット３の作業と動きは、各第２のロボット３に設けられた制御部１８（図４参照）により制御される。これらの制御部１７、１８は、図示しない中央制御装置（ＣＣＵ）からの制御コマンドを受信してもよい。しかしながら、各第２のロボット３とロボットアーム６が連結した後で、第２のロボット３の制御部１８が独立して動作し制御コマンド又はプログラミング指示を第１のロボット２の制御部１７に付与することが好ましい。それにより、第１のロボット２は、連結後、特定の第２のロボット３の要件に適応する。これにより、ロボットシステム１の非常に高い柔軟性と適応性とが可能となる。
【００６０】
図１では、第２のロボット３は、それ自身の特定の作業を実行している間、ロボットアーム６に連結され保持されている。あるいは又はそれ加えて、図２に示すように、複数の第２のロボット３は特定の作業が実行されるべきそれぞれの場所にロボットアーム６により設置され、その場所に、例えば吸引手段により固定することが可能である。そのようにして、第２のロボット３により特定の作業が実行される間、ロボットアーム６は他の目的のために使用されてもよい。その後、ロボットアーム６は第２のロボット３を回収して地面に置くように制御され、そして第２のロボット３は保管領域１５に戻されてもよい。複数の第２のロボット３は、一つのロボットアーム６により異なる複数の場所に設置され固定されてもよい。
【００６１】
図３はロボットアーム６に連結された第２のロボット３を詳細に示す斜視図である。ロボットアーム６は、細長い直線状の棒材１９として連結要素を具備する。棒材１９は、正方形の断面を有する。棒材１９は、一端部領域でロボットアーム６に固定され、ロボットアーム６から伸びる。第２のロボット３は、図４を参照し、以下に述べる方法で棒材１９に固定される。
【００６２】
図４は、別の第２のロボット３の正面図である。当該第２のロボット３は複数の車輪２０を具備する。複数の車輪２０は、第２のロボット３の並進運動と垂直中心軸回りの回転運動との両方を可能にするように構成されている。車輪２０は電気モータ２１に連結される。それにより、車輪２０は電気モータ２１により駆動され、並進運動と、好ましくは回転運動とを行ってもよい。電気モータ２１と車輪２０は、制御部１８と共に第１の取付板２２ａに取り付けられる。第２のロボット３はまた、第２の取付板２２ｂと第３の取付板２２ｃを具備する。第２の取付板２２ｂと第３の取付板２２ｃは互いに離間して配置され、第１の取付板２２ａの上方に且つ第１の取付板２２ａと平行に、第１の取付板２２ａから離間して配置される。最上部の取付板である第３の取付板２２ｃには、ツール９が取り付けられる。第２の取付板２２ｂには、連結部２３が取り付けられる。第１、２及び３の取付板２２ａ、２２ｂ及び２２ｃは３つの異なる平面を規定し、それぞれの平面は一つの特化した機能を有する。それにより、第２のロボット３は好適にモジュール構成を有することで、第２のロボット３の構造及び構成が簡略化される。
【００６３】
図５は、さらに別の第２のロボット３の正面図である。当該第２のロボット３は、ツール部７が把持・保持ツールとして搬送ツール１１を備えることを除き、図３、４に示す第２のロボット３と同一である。図５において、アイテム１２を保持するコンテナ１３は搬送ツール１１により保持されている。
【００６４】
図４及び図９（ａ）〜９（ｅ）に示す連結部２３は、自己整列的に棒材１９に連結するように構成されている。このために、連結部２３は、金属シート材からなる、一般的なＵ字型の第１のガイド要素２４と、同じく金属シート材からなる、一般的なＶ字型の第２のガイド要素２５とを具備する。第１のガイド要素２４は、一般的なＵ字型の内面の二つの対向部２４ａ、２４ｂが二つの第１のガイド面２４ａ、２４ｂとなるように構成される。当該第１のガイド面２４ａ、２４ｂは、第２の取付板２２ｂにより規定される面に平行な面において互いに離間し対向する。これにより、第１のガイド面２４ａ、２４ｂの間に平面的な第１の挿入スペース２６が規定される。第１の挿入スペース２６は、第１のガイド面２４ａ、２４ｂの二つの端部２７ａ、２７ｂの間に規定される入口開口部を有する。二つの端部２７ａ、２７ｂから、まず、第１のガイド面２４ａ、２４ｂが互いに角度をなして延び、第１の挿入スペース２６のテーパ部分２６ａを規定する。そして、第１のガイド面２４ａ、２４ｂは相対的に平行となって直線的で幅の狭いチャネル部分２６ｂを規定する。
【００６５】
第２のガイド要素２５は、そのＶ字型の凹面側がチャネル部分２６ｂに対向し、Ｖ字型の頂点を含む直線がチャネル部分２６ｂの長手方向延長上に且つ平行に中央に延びるように、第１の挿入スペース２６のチャネル部分２６ｂの上方に配列される。このようにして、第２のガイド要素２５は二つの平面的な第２のガイド面２５ａ、２５ｂを設けるように配列される。当該第２のガイド面２５ａ、２５ｂは互いに角度をなして配列され、Ｖ字型の頂点を含む直線上の移行領域２５ｃで合流する。この配列により、第２のガイド面２５ａ、２５ｂは第２の挿入スペース２８を規定し制限する。第２の挿入スペース２８はチャネル部分２６ｂから移行領域２５ｃに向かって細くなる。
【００６６】
図９（ａ）〜９（ｅ）は、図３及び４の棒材と連結部を分離して示す概略斜視図であり、上記棒材と連結部を連結するステップを示す。棒材１９を連結部２３に連結するためには、棒材１９が第１の挿入スペース２６（図９（ａ）参照）に挿入されるように、各第２のロボット３はロボットアーム６の移動範囲内の位置に移動させられる。テーパ部分２６ａにより、第２のロボット３の回転の向きは、厳密には棒材１９の長手方向軸と一直線に並ばない。むしろ、車輪２０により第２のロボット３の垂直中心軸回りの回転運動が可能になり、棒材１９の長手方向軸がチャネル部分２６ｂの長手方向軸と一直線に並ばない場合、棒材１９がその長手方向軸に沿って第１の挿入スペース２６の平面上で第２のロボット３へ向かって移動すると、棒材１９は最終的にテーパ部分２６ａの領域において第１のガイド面２４ａ、２４ｂの一方と接触する。さらに棒材１９が移動すると、第２のロボット３が対応する回転運動を行うと同時に、棒材１９はチャネル部分２６ｂへ向かって且つチャネル部分２６ｂの中へ第１のガイド面２４ａ、２４ｂに沿って案内されることになる。これにより、棒材１９の長手方向軸と移行領域２５ｃの長手方向軸との間で第１の位置合わせが行われる。棒材１９の幅に比べて、チャネル部分２６ｂの幅が比較的大きいため、第１の位置合わせは比較的大まかに行われる。
【００６７】
棒材１９がチャネル部分２６ｂに部分的に挿入されると（図９（ｂ）参照）、棒材１９はチャネル部分２６ｂと移行領域２５ｃとの間の第２の挿入スペース２８の半分あたりまで中へ上向きに移動される（図９（ｃ）参照）。そして、棒材１９の両側から横方向に延びる二つの板状の突起部６０ａ、６０ｂのうち少なくとも一方の前方縁部６３ａ又は６３ｂが第２のガイド要素２５の一方の前方縁部に接触するまで、棒材１９はその長手方向軸に沿って再度移動される。これにより、ロボットアーム６と第２のロボット３との間の所定の距離が規定される（図９（ｄ）参照）。
【００６８】
続いて、突起部６０ａ、６０ｂが第２のガイド要素２５の前方縁部に沿って前方縁部６３ａ、６３ｂを使って摺動する間、棒材１９は再度上方に移動される。棒材１９の直線状の上縁部２９（図３参照）が移行領域２５ｃと完全に一直線に並ばなければ、棒材１９は最終的には第２のガイド面２５ａ、２５ｂの一方に接触する。棒材１９がさらに上方へ移動すると、上縁部２９が上記Ｖ字型の頂点において移行領域２５ｃに接触して支持されるまで、棒材１９は移行領域２５ｃの中へ案内される（図９（ｅ）参照）。同時に、第２のロボット３は、棒材１９の長手方向軸と移行領域２５ｃの長手方向軸との間で精密な第２の位置合わせを行う並進回転運動を実行することになり、ロボットアーム６に対する第２のロボット３の所定の高さを規定することにもなる。
【００６９】
棒材１９の上縁部２９と移行領域２５ｃとの接触により、第２のロボット３は水平方向の並進運動と垂直軸回りの回転運動とに逆らって支持される。第２のロボット３を水平軸回りの回転運動にも逆らって支持するために、棒材１９の突起部６０ａ、６０ｂの上縁部６１ａ、６１ｂは、第３の取付板２２ｃの下面に互いに離れた場所で接触するように構成される。これにより、三点支持が実現する（図９（ｅ）参照）。この状態において、係止機構は、第２のロボット３が棒材１９から分離することを防止するために係合される。例えば、係止機構は係止突起部６２を具備してもよい。係止突起部６２は棒材１９からその末端近くに横方向に延び、第２のガイド要素２５の後方縁部を通り越して延びるように配置される。係止突起部６２は、棒材１９の軸方向において板状の突起部６０ａ、６０ｂの前方縁部６３ａ、６３ｂと離間している。それにより、図９（ｅ）に示すように、第２のガイド要素２５は、係止突起部６２と前方縁部６３ａ、６３ｂとの間で軸方向に保持されている。
【００７０】
上記の例では、連結部２３は第１の連結部を構成し、棒材１９は第２の連結部を構成する。連結部２３と棒材１９は、自己整列的に互いに連結されるように構成される。第１の連結部４０と第２の連結部４１とを具備する連結配列の別の例を図７（ａ）〜７（ｃ）に概略的に示す。第１の連結部４０は第１のロボット２のロボットアーム６に設けられる。第２の連結部４１は各第２のロボット３に設けられる。第１の連結部４０は複数の、例えば、三つのレセプタクル４２を具備する。各レセプタクル４２は、ピン受け部４３と、ピン受け部４３に向かって細くなるテーパ状の入口部４４とを具備する。ピン受け部４３は、例えば円形断面を有する細長いピン４５がその長手方向軸に垂直な動き（図７（ｂ）の両矢印参照）により入口部４４を通ってピン受け部４３に出入りできるように設計される。各レセプタクル４２には、ピン４５が第２の連結部４１の一部として設けられる。
【００７１】
複数のレセプタクル４２とピン４５はそれぞれ、仮想的な円（図７（ｃ）の破線４６で示す）上に配列される。つまり、第１及び第２の連結部４０、４１が適切に一直線に並ぶとき、第１及び第２の連結部４０、４１が円４６の中心軸回りで互いに対して相対的に回転することにより（図７（ｃ）参照）、それぞれのピン４５は図７（ａ）及び７（ｂ）に示す位置におけるピン受け部４３の中と、レセプタクル４２の外とで同時に移動可能であるように配列される。
【００７２】
第２の連結部４１は、ピン４５ごとに、細長く、且つ例えば円筒形の係止ボルト４７をさらに具備する。係止ボルト４７はその長手方向軸に沿って、図７（ａ）に示す位置と図７（ｂ）に示す位置との間で選択的に移動可能である。図７（ａ）に示す位置では、ピン４５がピン受け部４３から出ないように、係止ボルト４７は連結されたレセプタクル４２の内部に延びる。図７（ｂ）に示す位置では、係止ボルト４７はレセプタクル４２の内部から抜き出され、ピン４５の出入りを可能にする。例えば、係止ボルト４７は、ピン受け部４３の側壁に設けられた開口部４８ａ、４８ｂ（図７（ａ）にのみ示す）を通って挿入可能であってよい。
【００７３】
各係止ボルト４７の上述の動きは、複数の係止ボルト移動装置４９それぞれによってもたらされることが好ましい。例示の実施形態では、係止ボルト移動装置４９はシリンダ５０を具備する空気圧式装置である。シリンダ５０には、移動可能なピストン５１が配置される。移動可能なピストン５１は、圧縮バネ５２又は別の付勢手段により図７（ａ）に示す位置に付勢される。図７（ａ）に示す位置では、係止ボルト４７は係止位置にある。係止ボルト４７を図７（ｂ）の非係止位置に移動するために、圧縮空気のような空気圧媒体がポート５３を通ってシリンダ５０に導入されてもよい。これにより、ピストン５１をシリンダ５０内で上方に移動させ、ピストン５１と係止ボルト４７との連結リンク機構５４により、係止ボルト４７をピン受け部４３の内部から移動させる。重要なのは、係止ボルト４７がバネ５２により係止位置に予め付勢されることにより、第１及び第２の連結部４０、４１は停電すなわち空気圧が失われる場合でも互いに確実に連結され係止されていることである。各係止ボルト移動装置４９を電気的に作動させることも可能である。この場合も、同様に係止ボルト４７は好適に係止位置に予め付勢される。
【００７４】
第２の連結部４１は、任意の好適な場所に任意の好適な向きで第２のロボット３に設けられてもよい。例えば、第２の連結部４１は、円４６が水平向き又は垂直向きで、連結部２３ではなく第１の取付板２２ａ上にある状態で取り付けられてもよい。あるいは、第２の連結部４１は、円４６の面が第１の取付板２２ａに平行であるように第１の取付板２２ａの下に取り付けられてもよく、第１の連結部４０は、棒材１９ではなくロボットアーム６に直接取り付けられてもよいし、もしくは棒材１９に取り付けられてもよい。後者の場合、図４及び図７（ａ）〜７（ｃ）のそれぞれの連結配列は、棒材１９と図４の連結部２３に加えて第１及び第２の連結部４０、４１が設けられるように組み合わされてもよく、棒材１９と連結部２３の係止機構を構成してもよい。
【００７５】
なお、第１及び第２の連結部４０、４１の上記構成は逆にすることも可能である。すなわち、第１の連結部４０がピン４５と係止ボルト移動装置４９を具備し、第２の連結部４１がレセプタクル４２を具備することもできる。
【００７６】
第２のロボット３はまた、三つの超音波距離センサ３０、３１、３２を具備する。ここでは、超音波距離センサ３０は図４に見られるように側面に配置され、連結されている間はロボットアームに対向している。超音波距離センサ３１は反対側に配置され、反対方向に面する（図８参照）。超音波距離センサ３２は超音波距離センサ３０、３１が対向している方向に垂直な方向、特に第２のロボット３の移動方向に面するように配置される（図８参照）。なお、他の種類の距離センサもまた超音波距離センサの代わりに使用することができる。図８に例示するように、超音波距離センサ３１は第２のロボット３と機体４の壁との間の距離を検出することができ、第２のロボット３の制御部１８は、第２のロボット３が壁に沿って所定の、選択可能な又は調節可能な距離を移動するように制御することができる。超音波距離センサ３０は、超音波距離センサ３０とその前にある物体との間の距離を検出することができ、あるいは一般的にはある物体が超音波距離センサ３０の前で最大規定距離以内にあるかどうかを検出することができる。制御部１８は、超音波距離センサ３０のセンサ信号を受信し、当該センサ信号に基づいて、棒材１９に取り付けられた平板３３を検出することができ、第２のロボット３が機体４の壁に沿って平板３３の前で動きを止めるように制御することができる。このようにして、第２のロボット３の棒材１９に対する大まかに規定された位置と向きは、第２のロボット３に複雑なナビゲーション手段を要求することなく、単純な方法で取得してもよい。超音波距離センサ３２は同様に、超音波距離センサ３２とその前にある物体との間の距離を検出することができ、あるいは一般的にはある物体が超音波距離センサ３２の前で最大規定距離以内にあるかどうかを検出することができる。制御部１８は、超音波距離センサ３２のセンサ信号を受信し、当該センサ信号に基づいて、第２のロボット３が移動経路上にある障害物を検出すると移動を止めるように制御することができ、あるいは、例えば機体４の壁と超音波距離センサ３１との間に維持された距離を調整することにより、障害物を迂回するように移動経路を変更することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…ロボットシステム
２…第１のロボット
３…第２のロボット
４…機体
５…ベース
６…ロボットアーム
７…ツール部
８…技術者
９…ツール
１０…３Ｄプリンタ
１１…搬送ツール
１２…アイテム
１４…測定又は観測ツール
１５…保管領域
１６…作業環境
１７、１８…制御部
１９…棒材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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