(57)【要約】本発明は、ロボット（１２）及び人間（１４）が互換的に使用可能な装置（１０）に関する。本発明はまた、そのような装置を備えたシステム（１００）、そのような装置（１０）を動作させる方法、及びコンピュータ可読媒体（４６）に関する。本発明は、例えば、大型車両の整備に適用することができる。【選択図】図１
2020518468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（１２）及び人間（１４）が互換的に使用可能な装置（１０）であって、
前記ロボット（１２）に結合するためのロボットコネクタ（２２）、前記人間によって把持可能な表面及び前記人間によって把持可能なグリップ（２４）の少なくとも一方、制御ステーション（２８）と無線通信するための通信ユニット（２６）、前記通信ユニット（２６）に接続されたプロセッサ（３０）、少なくとも前記通信ユニット（２６）及び前記プロセッサ（３０）に電力供給するための蓄電装置（３２）、並びに前記装置が前記ロボット（１２）に結合されたか、又は前記人間（１４）によって直接使用されたかを検知するように構成された手段（３４）を含んだベースユニット（１６）と、
前記ベースユニット（１６）に結合され、車両（２０）又は車両関連物に関連した作業を実行するためのツール（１８）と、
を備え、
前記装置が前記ロボット（１２）に結合されたことを前記手段（３４）が検知すると、前記装置が、前記制御ステーション（２８）によって制御され、車両又は車両関連物に関連した作業の少なくとも一部を実行するように構成された、装置（１０）。
【請求項２】
前記装置が前記人間（１４）によって直接使用されたことを前記手段（３４）が検知すると、前記装置が、前記制御ステーション（２８）によって制御され、車両又は車両関連物に関連した作業の少なくとも一部を実行するように構成された、
請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
前記手段（３４）が、前記ロボットコネクタ（２２）が前記ロボット（１２）に結合されたか否かを検知することによって、前記装置が前記ロボット（１２）に結合されたか、又は前記人間（１４）によって直接使用されたかを検知するように構成された、
請求項１又は２に記載の装置（１０）。
【請求項４】
前記装置が装置ホルダー（４２）から取り外されたときに、前記プロセッサ（３０）が起動するように構成された、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置（１０）。
【請求項５】
前記装置が、当該装置が前記ロボット（１２）に連結されたか、又は前記人間（１４）によって直接使用されたかを、前記制御ステーション（２８）に通知するように構成された、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置（１０）。
【請求項６】
前記ツール（１８）が、前記ベースユニット（１６）に着脱可能に結合された、
請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置（１０）。
【請求項７】
前記ベースユニット（１６）が、前記ツール（１８）を動かすように構成された少なくとも１つのアクチュエータを更に含み、
前記少なくとも１つのアクチュエータが、前記蓄電装置（３２）からの電気エネルギーによって電力供給され、前記プロセッサ（３０）によって制御される、
請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置（１０）。
【請求項８】
前記ベースユニット（１６）が、前記装置の内部データ又は外部データを検出するように構成された少なくとも１つのセンサー（３８）を更に含み、
前記プロセッサ（３０）が、前記検出されたデータを読み込んで解析するように構成された、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置（１０）。
【請求項９】
前記ベースユニット（１６）が、前記人間（１４）に対して前記作業に関連した情報を表示するように構成されたユーザーインターフェース（４０）を更に含んだ、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置（１０）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置（１０）と、
前記装置を保持及び充電するように構成された装置ホルダー（４４）と、
少なくとも前記装置が前記ロボット（１２）に結合されたとき、前記装置を制御するように構成された制御ステーション（２８）と、
を備えたシステム（１００）。
【請求項１１】
前記装置（１０）が第１の装置であり、
第１のグループ（４８）の１つ以上の異なるツール（１８）が、前記第１の装置の前記ベースユニット（１６）に結合され、
前記システムが、請求項１〜９のいずれか１つに記載の第２の装置（１０’）を更に備え、
前記第１のグループとは異なる、第２のグループ（４８’）の１つ以上の異なるツール（１８’）が、前記第２の装置の前記ベースユニット（１６’）に結合された、
請求項１０に記載のシステム（１００）。
【請求項１２】
前記第１の装置（１０）の前記ベースユニット（１６）、及び前記第２の装置（１０’）の前記ベースユニットが、前記第１のグループ及び前記第２のグループの前記ツールに応じた、異なる特性及び／又は特徴を有する、
請求項１１に記載のシステム（１００）。
【請求項１３】
車両サービスセンター（４４）に配置された、
請求項１０〜１２のいずれか１つに記載のシステム（１００）。
【請求項１４】
前記装置（１０）の前記ツール（１８）によって実行される、車両（２０）又は車両関連物に関連した複数の異なる作業に対するプロトコル及び／又は指示を有するデータベースを更に備えた、
請求項１０〜１３のいずれか１つに記載のシステム（１００）。
【請求項１５】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置（１０）を動作させる方法であって、
前記装置が前記ロボット（１２）に結合されたか、又は前記人間（１４）によって直接使用されたかを前記装置が検知するステップと、
前記装置が前記ロボット（１２）に結合されたことを前記装置が検知すると、前記制御ステーション（２８）が、前記ロボット（１２）及び前記装置（１０）の両方を制御して車両（２０）又は車両関連物に関連した作業を実行するステップと、
前記装置が前記人間（１４）によって直接使用されたことを前記装置が検知すると、前記人間（１４）が、前記装置（１０）を制御して車両又は車両関連物に関連した作業の少なくとも一部を実行するステップと、
を備えた方法。
【請求項１６】
前記装置（１０）が前記ロボット（１２）に結合されたことを前記装置が検知すると、前記ロボット（１２）が、前記制御ステーション（２８）によって制御され、前記装置（１０）の位置決めだけを行う、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記装置が前記人間（１４）によって直接使用されたことを前記装置が検知すると、前記人間（１４）が、前記装置（１０）を制御して車両（２０）又は車両関連物に関連した作業の一部を実行し、前記制御ステーション（２８）が、前記装置（１０）を制御して車両（２０）又は車両関連物に関連した作業の他の部分を実行する、
請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の前記装置（１０）の前記ツール（１８）によって実行され、車両（２０）又は車両関連物に関連した複数の異なる作業に対するプロトコル及び／又は指示を含んだ、コンピュータ可読媒体（４６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及び人間が使用することができる装置、そのような装置を備えたシステム、そのような装置を動作させる方法、及びコンピュータ可読媒体に関する。本発明は、例えば、トラック、バス、及び建設機械などの大型車両の整備（servicing）に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
作業タスク（work-tasks)は、通常、ロボット又は人間のいずれかによって行われる。大型車両の整備において、オイル交換や車輪交換などの整備タスク（service-tasks）は、一般的に、ロボットの自動化及びロボットの関与が望まれるが、人間によって直接行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、特に（大型）車両の整備において、ロボットの関与を有利に可能及び／又は促進することができる、装置、システム、及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、請求項１に記載の装置によって達成される。本発明の第２の態様によれば、この目的は、請求項１０に記載のシステムによって達成される。本発明の第３の態様によれば、この目的は、請求項１５に記載の方法によって達成される。本発明の第４の態様によれば、この目的は、請求項１８に記載のコンピュータ可読媒体によって達成される。
【０００５】
第１の態様によれば、ロボット及び人間が互換的に使用可能な装置が提供される。この装置は、ロボットに結合するためのロボットコネクタ、人間が把持可能な表面及び人間が把持可能なグリップの少なくとも一方、制御ステーションと無線通信するための通信ユニット、通信ユニットに接続されたプロセッサ、少なくとも通信ユニット及びプロセッサに電力を供給するための蓄電装置（energy storage）、並びに装置がロボットに結合されたか、又は人間によって直接使用されたかを検出するように構成された手段を含んだベースユニットと、ベースユニットに結合されて、車両又は車両関連物（vehicle related object）に関連した作業（operation）を実行するためのツールと、を備えている。この装置は、制御ステーションによって制御され、装置がロボットに結合されたことを前記手段が検知すると、車両又は車両関連物に関連した作業の少なくとも一部を実行するように構成されている。
【０００６】
本装置は、ロボット及び人間が互換的に使用可能である。従って、装置は、ロボットに結合されるか、又は人間によって直接使用することができる。換言すると、装置は、一般的に同時ではないが、ロボット及び人間の両方が使用することができる。例えば、最初に人間が装置を直接使用して車両の１つの作業を実行し、そして、ことによるとベースユニットに結合された異なるツールで、同じ装置が人間に代わってロボットに結合されて使用され、車両又は他の車両の他の作業を実行することができる。その後、装置は、ロボット又は他のロボットなどに再び結合されて使用することができる。「人間によって直接使用」という表現は、本明細書では、人間が、例えば、その手で装置を保持及び把持して車両又は車両関連物の作業を実行することを意味している。
【０００７】
本発明は、ロボット及び人間が互換的に使用することができる装置、即ち、ロボットに結合又は人間が直接使用する装置を提供することによって、人間専用に設計された１つのツール、及びロボット専用に設計された１つのツールを提供する必要性をなくし、コストを削減することができるという理解に基づいている。また、プロセッサ及び蓄電装置を内蔵することによって、装置は独自の知能（intelligence）及び動力源を有し、装置に「スマート（smart）」及び汎用性を付与することができる。全体として、本装置は柔軟性の向上を可能にし、特に、大型車両の整備における自動化レベルの向上を促進することができる。さらに、装置がロボットに結合されたか、又は人間によって直接使用されたかを検知する手段を備えることによって、安全性を向上させることができる。これは、車両サービスセンターや車両製造施設など、人間が存在する環境では特に重要である可能性がある。例えば、制御ステーションは、装置がロボットにしっかりと結合されたことを認識するまで、ツール作業を開始しなくてもよい。また、制御ステーションは、人間がツールを把持しているとき、ロボットに適合したツール作業を開始しなくてもよい。さらに、制御ステーションは、人間が装置を直接使用している間、ロボットの動作を開始しなくてもよい。従って、人身傷害を回避することができる。
【０００８】
本装置の他の利点は、１つの車両関連作業中、ロボットの使用と人間の直接使用とを切り替えることができるという点で、柔軟性及び堅牢性が向上することである。従って、何らかの理由でロボットが作業を完了できない場合、人間がロボットから装置を切り離すことで作業を引き継ぎ、その後作業を終了させることができる。この状況では、装置がロボットに結合されたか、又は人間によって直接使用されたかを検知するように構成された手段は、装置がロボットの使用と人間の使用とを切り替えた後又はその逆の後、作業をどのように継続するかに適合した入力として使用できるために有益である。
【０００９】
米国特許出願公開第２００９／２５９４１２号明細書は、ロボットに結合するためのロボットコネクタ部を備えたツールであって、プログラミング中の結合によって、ハンドルがツール本体に取り付けられることを開示することに留意されたい。しかしながら、米国特許出願公開第２００９／２５９４１２号明細書のツールは、本装置のように、車両又は車両関連装置に関連した作業に関し、ロボット及び人間が互換的に使用可能でない。その代わりに、米国特許出願公開第２００９／２５９４１２号明細書のシステムは、ロボットのリードスループログラミングに関連して、産業ロボットによって操作されるツール又は作業対象物（work object）を制御するのに役立つ。
【００１０】
本装置は、制御ステーションによって制御され、装置が人間によって直接使用されたことを前記手段が検知した場合、車両又は車両関連物に関連した作業の一部を実行するように構成されていてもよい。即ち、たとえ装置が人間によって使用されていても、要するに、たとえ人間が装置を保持していても、制御ステーションは、装置を制御して作業の一部を実行できる一方、人間は、残りの作業を実行してもよい。これによって、さまざまな程度の自動化が可能になる。例えば、ベースユニットに現在結合されているツールがドライバーである場合、人間は、装置のドライバーをねじに対して正確に位置させることができる一方、ドライバーの回転が制御ステーションによって無線で制御される。その代わりに、装置が人間によって直接使用されていることを前記手段が検知したならば、人間は、装置を制御して完全な作業を実行することができる。
【００１１】
前記手段は、ロボットコネクタがロボットに結合されているかを検知することによって、装置がロボットに結合されているか、又は人間によって直接使用されているかを検知するように構成されていてもよい。ロボットコネクタがロボットに結合されていることを前記手段が検知した場合、装置は、ロボットに結合されて使用されている。そして、ロボットコネクタがロボットに結合されていないことを前記手段が検知した場合、装置は、人間によって直接使用されている。その代わりに、前記手段は、人間によって起動可能なスイッチを含み、スイッチが起動されると装置が人間によって直接使用され、スイッチが起動されていないと装置がロボットに結合されていると、前記手段が検知する。これに加えて、前記手段はまた、装置が動いているかを検知してもよい。装置が動いており、かつ装置がロボットに結合されていないことを前記手段が検知すると、装置が人間によって直接使用されていることを示している。適切な一例として、ジャイロスコープ（例えば、ＭＥＭＳジャイロ）などの動き検出センサーをこの目的のために使用することができる。
【００１２】
プロセッサは、装置が装置ホルダーから取り外されたときに起動するように構成されていてもよい。これによって、装置が使用されていないときのエネルギーが節約される。装置は、プロセッサが起動した後、制御ステーションに自分を提示するように更に構成されていてもよい。
【００１３】
装置は、装置がロボットに結合されているか、又は人間によって直接使用されているかを制御ステーションに通知するように構成されていてもよく、これによって、制御ステーションは、その通知に応じて装置を制御することができる。
【００１４】
ツールは、ベースユニットに着脱可能に結合されていてもよい。これによって、同じベースユニットを多様な異なるツールで使用することが可能となり、汎用性を向上させることができる。ツールは、例えば、ドライバー、ソケットレンチ、ホットエアガン（乾燥作業用）、グルーガン、塗装ノズル、カメラ、及び車両若しくは車両の一部を計測するＬＩＤＡＲデバイスを含んだグループから選択することができるが、これらに限定されない。
【００１５】
ベースユニットは、ツールを動かすように構成された少なくとも１つのアクチュエータを更に含んでいてもよく、少なくとも１つのアクチュエータは、蓄電装置からの電気エネルギーによって電力供給され、プロセッサを介して制御される。少なくとも１つのアクチュエータは、例えば、ツールを回転させるように構成されたモータ、ツールを直線で動かすように構成されたリニアアクチュエータであってもよい。ベースユニットに蓄電装置及び少なくとも１つのアクチュエータを含ませることによって、装置は、例えば、ロボットのツールからの外部駆動に依存しない。その代わりに、例えば、商用電源、空気圧システム、又は油圧システムなど、外部動力源によってツールを駆動することができる。
【００１６】
ベースユニットは、装置の内部データ又は外部データを検出するように構成された少なくとも１つのセンサーを更に含んでいてもよく、プロセッサは、検出されたデータを読み込んで解析するように構成されている。従って、装置は、生のセンサーデータではなく、通信ユニットを介して、例えば、制御ステーションに既に解析済みのデータを提供することができる。これによって、装置は、分析のためのバックオフィスツール（例えば、制御ステーション）に依存しなくなる。また、制御ステーションとの無線通信で要求又は消費される帯域幅を少なくすることができる。検出されたデータは、例えば、プロセッサが分析する画像であってもよく、例えば、ステアリングコラムのキングピンの摩耗レベルを提供する。他の例では、検出されたデータは、ツールのｘ，ｙ，ｚ位置、ヨー、ピッチ及びロールである。これらのデータをプロセッサが分析して、ツール（例えば、ナットランナー）がナットに正しく位置合わせされているか否かを判定する。少なくとも１つのセンサーは、例えば、上述した少なくとも１つのアクチュエータの位置を検出するように構成されたセンサー、上述した少なくとも１つのアクチュエータの電力消費量を検出するように構成されたセンサー、例えば、装置と上述した車両若しくは車両関連物との間の距離を検出するように構成された距離センサー、装置の位置を検出するように構成された位置センサー、装置の外部温度を検出するように構成された温度センサー、ビデオカメラ、及びタッチセンサーの１つ又は複数とすることができる。適切な一例として、画像データが画像認識のために使用され、車両又は車両関連物の異なる態様を検出するために画像データを使用することができる。一例では、画像認識は、Convolutional Neural Network（CNN又はConvNet）によって実行することができる。これは、例えば、整備に関して異なる要求を有する、異なる対象物を識別するために使用することができる。例えば、エンジンの異なるねじは、異なる締め付けトルクで締め付ける必要があるかもしれない。このため、どのねじが締め付けられるかを認識することによって、ツールを制御して、そのねじに応じたトルクレベルを適合させることができる。
【００１７】
ベースユニットは、人間に対して作業に関連した情報を表示するように構成されたユーザーインターフェースを更に含んでいてもよい。このように、装置が人間によって使用される場合、作業をより効率的に実行することができる。情報は、例えば、（プロセッサを介して）前述した少なくとも１つのセンサーから、又は（通信ユニットを介して）制御ステーションから取得することができ、情報は、例えば、どのように作業を実行するか、作業の進捗状況、人間の入力要求などに関する、人間に対する指令を含んでいてもよい。ユーザーインターフェースは、例えば、少なくとも１つのＬＥＤ（light emitting diode）、振動モータ、１つ以上のプッシュボタン、１つ以上のスイッチ（例えば、人間によって起動される前述したスイッチ）、及び（タッチ）ディスプレイの１つ又は複数を含んでいてもよい。
【００１８】
ベースユニットは、ロボットに結合するための少なくとも１つの追加ロボットコネクタを更に含んでいてもよい。追加ロボットコネクタを提供することで、装置の柔軟性を更に向上させることができる。例えば、９０°など、互いにオフセットした２つのロボットコネクタを提供すると、装置がロボットに結合されたとき、ツールによってより多くの作業を実行することができる。より具体的には、車両の特定のコンポーネントに到達するのが困難な場合があり、ツールがこれらのコンポーネントに到達する能力を高めることによって、人間の関与なしで、ロボットによってより多くの作業を実行することができる。
【００１９】
ロボットはさらに、自律ロボットであってもよい。従って、ロボットが動作しているとき、人間が関与することがない。
【００２０】
装置は、どの人間が装置を直接使用しているかを検知する手段を更に備えていてもよい。従って、装置は、誰が装置を使用しているかに応じて、どのように動作するかを適合させることができる。例えば、人間は、異なる身体能力、即ち、異なる長さ、強さ、特定の能力／障害などを持っているかもしれない。また、人間は、異なるスキルレベルを持っているかもしれない。このため、どの人間が装置を使用しているかを検知することによって、装置の制御が、その特定の人間に適合させて個別対応させることができる。これによって、装置の汎用性が更に向上する。前記手段はさらに、装置がどのロボットに結合されているかを検知可能であってもよい。同様に、ロボットが異なってもよく、これによって、装置がどのロボットに結合されているかを認識することも有利である。適切な一例として、この検知は、装置／人間、及び装置／ロボットのＲＦＩＤリーダ／タグ、又は任意の他の適切な検知手段／識別手段によって実行されてもよい。
【００２１】
第２の態様によれば、第１の態様に記載の装置と、装置を保持及び充電するように構成された装置ホルダーと、制御ステーションと、を備えたシステムが提供される。この制御ステーションは、少なくとも装置がロボットに結合されたとき、装置を制御するように構成されている。この態様は、第１の態様と同じ又は同様な特徴と技術的効果を呈することができ、逆もまた同様である。
【００２２】
上述した装置は、第１の装置であってもよく、第１のグループの１つ以上の異なるツールが、第１の装置のベースユニットに結合され、システムが、第１の態様に記載の第２の装置を更に備え、第１のグループとは異なる第２のグループの１つ以上の異なるツールが、第２の装置のベースユニットに結合されている。第１の装置のベースユニット、及び第２の装置のベースユニットは、第１のグループ及び第２のグループのツールに応じて、異なる特性及び／又は特徴を持っていてもよい。第１の装置のベースユニットは、例えば、上述した少なくとも１つのアクチュエータを備えていてもよく、第１のグループは、ドライバー及びソケットレンチ（両方ともアクチュエータで回転される）を備えていてもよい一方、第２の装置は、そのようなアクチュエータを有しておらず、第２のグループは、カメラ及びＬＩＤＥＲデバイス（両方とも蓄電装置からの電気エネルギーによって電力供給される）を備えている。その代わりに、第２の装置のベースユニットはまた、少なくとも１つのアクチュエータを有していてもよいが、第１の装置のベースユニットのアクチュエータより大きい出力（power）を有し、それによって、第２のグループは、第１のグループより大きい寸法のドライバー及び／又はソケットレンチを備えていてもよい。システムは、ツールの第３のグループのための異なるベースユニットを備えた第３の装置などを更に備えていてもよい。
【００２３】
システムは、車両サービスセンターに配置されていてもよい。その代わりに、システムは、例えば、車両製造施設に配置されていてもよい。
【００２４】
システムは、装置のツールによって実行される、車両又は車両関連物に関連した複数の異なる作業のためのプロトコル及び／又は指令を有するデータベースを更に備えていてもよい。
【００２５】
第３の態様によれば、第１の態様に記載の装置を動作させる方法が提供される。この方法は、装置がロボットに結合されたか、又は人間によって直接使用されたかを装置が検知するステップと、装置がロボットに結合されたことを装置が検知すると、制御ステーションがロボット及び装置の両方を制御して車両又は車両関連物に関連した作業を実行するステップと、装置が人間によって直接使用されたことを装置が検知すると、人間が装置を制御して車両又は車両関連物に関連した作業の少なくとも一部を実行させるステップと、を備えている。この態様は、第１の態様及び／又は第２の態様と同じ又は同様な特徴及び技術的効果を呈することができ、その逆もまた同様である。
【００２６】
１つ以上の実施形態において、装置がロボットに結合されたことを装置が検知すると、ロボットは、制御ステーションによって制御された位置に装置を配置するだけである。従って、ロボットはその他の点で装置を制御しない。これは、多様な装置及びツールに合わせてロボットをカスタマイズする必要がなくなるか、少なくともカスタマイズする必要を軽減することを意味している。従って、制御ステーションは、ロボットから分離していることが好ましく、ロボットは独自の制御ユニットを有していてもよい。
【００２７】
１つ以上の実施形態において、装置が人間によって直接使用されたことを装置が検知すると、上記で例示したように、人間が装置を制御して車両又は車両関連物に関連した作業の一部を実行し、制御ステーションが装置を制御して車両又は車両関連物に関連した作業の他の一部を実行する。
【００２８】
本発明のさらなる利点及び有利な特徴は、以下の説明及び従属請求項に開示されている。
【００２９】
第４の態様によれば、第１の態様に記載の装置のツールによって実行される、車両又は車両関連物に関連した複数の異なる作業のためのプロトコル及び／又は指令を備えた、コンピュータ可読媒体が提供される。この態様は、第１の態様〜第３の態様のいずれか１つと同じ又は同様な特徴及び技術的効果を呈することができ、その逆もまた可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
添付の図面を参照し、以下に、例として挙げられる本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【００３１】
【図１】本発明の１つ以上の実施形態に係る装置を備えたシステムの概略的な側面図である。
【図２】図１の装置の概略的な側面図である。
【図３】図１の拡張システムを示している。
【図４】本発明の１つ以上の実施形態に係る方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の１つ以上の実施形態に係る装置１０を備えたシステム１００の概略的な側面図である。装置１０は、図２においてより詳細に示されている。
【００３３】
装置１０は、ロボット１２及び人間１４によって互換的に使用可能である。従って、装置１０は、ロボットに結合されるか、又は人間によって直接使用することができる。換言すると、装置１０は、一般的に同時ではないが、ロボット１２及び人間１４の両方が使用することができる。
【００３４】
装置１０は、ベースユニット１６と、車両２０又は車両関連物に関連した作業を実行するためのツール１８と、を備えている。
【００３５】
図示のベースユニット１６は、ロボット１２に結合するためのロボットコネクタ２２と、人間１４が把持可能なグリップ２４と、装置１０の外部にある制御ステーション２８と無線通信するための通信ユニット２６と、プロセッサ３０と、蓄電装置３２と、装置１０がロボット１２に結合されたか、又は人間１４によって直接使用されたかを検知するように構成された手段３４と、ツールを動かすように構成された少なくとも１つのアクチュエータ３６と、装置１０の内部データ又は外部データを検出するように構成された少なくとも１つのセンサー３８と、ユーザーインターフェース４０と、を含んでいる。
【００３６】
ロボットコネクタ２２によって、装置１０をロボット１２に少なくとも機械的に結合することが可能になる。ロボットコネクタ２２は、ベースユニット１６の背面に配置されていてもよい。ロボットコネクタ２２は、例えば、ＲＳＰ（Robot System Products）から提供されるツールチェンジャーＴＣ５−４Ｅであってもよい。
【００３７】
グリップ２４は、人間１４が装置１０を保持、即ち、装置１０を直接使用することを可能にする。グリップ２４は、例えば、ピストルグリップであってもよい。その代わりに、グリップ２４は二重ハンドルであってもよい。グリップ２４は、三次元印刷されて、人間にうまくフィットされていてもよい。また、グリップ２４は、着脱可能であってもよい。グリップ２４に加えて、又はグリップ２４の代わりに、ベースユニット１６は、人間１４によって把持可能な単なる表面（図示せず）を含んでいてもよい。把持可能な表面は、グリップ２４を必要としない用途（applications）／ツール１８に使用されてもよく、その場合、グリップ２４は、ベースユニット１６から省略又は取り外されてもよい。
【００３８】
通信ユニット２６によって、装置１０と制御ステーション２８との間の無線通信が可能になる。通信は、一般的に、双方向である。通信ユニット２６は、例えば、チップ及びアンテナ（図示せず）を備えていてもよい。通信ユニット２６は、例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、４Ｇ、５Ｇなどに基づいていてもよい。
【００３９】
プロセッサ３０は、少なくとも、通信ユニット２６、アクチュエータ３６及びセンサー３８に接続されている。プロセッサ３０は、ベースユニット１６に内蔵されたコンピュータ（図示せず）の一部を形成してもよい。コンピュータは、シングルボードコンピュータであってもよい。
【００４０】
蓄電装置３２は、少なくとも、通信ユニット２６、プロセッサ３０、アクチュエータ３６、場合によってはセンサー３８、及びユーザーインターフェース４０に電力を供給するために使用されている。蓄電装置３２は、例えば、リチウムイオンバッテリなどのバッテリであってもよい。蓄電装置３２の容量は、例えば、装置１０に含まれたプロセッサ３０及びアクチュエータ３６に依存してもよい。蓄電装置３２は、再充電可能であってもよい。ベースユニット１６は、蓄電装置３２を充電するための手段（図示せず）、特に、蓄電装置３２を無線充電する手段を備えていてもよい。
【００４１】
手段３４は、本明細書では、ロボットコネクタ２２がロボット１２に結合されたか否かを検知するように構成されている。ロボットコネクタ２２がロボット１２に結合されたことを手段３４が検知した場合、装置１０はロボット１２によって使用されている。そして、ロボットコネクタ２２がロボット１２に結合されていないことを手段３４が検知した場合、装置１０が人間１４によって使用されていると推定される。手段３４は、ロボットコネクタ２２に少なくとも部分的に組み込むことができる。手段３４は、例えば、ロボット１２（のコネクタ）がベースユニット１６のロボットコネクタ２２に結合されたとき、ロボット１２のコネクタによって短絡又は閉鎖される電気回路を備えていてもよい。電気回路を短絡又は閉鎖すると、電気回路に電流が流れ、電気回路の抵抗を介して測定可能な電圧降下が起こり得る。この電圧降下が特定レベルを超えた場合、ロボット１２が装置１０に結合されたことを示している。
【００４２】
少なくとも１つのアクチュエータ３６は、蓄電装置３２からの電気エネルギーによって電力供給され、プロセッサ３０によって制御される。少なくとも１つのアクチュエータ３６は、本明細書では、ツール１８を回転させるように構成された電動モータであるが、その代わりに、例えば、リニアアクチュエータであってもよい。
【００４３】
少なくとも１つのセンサー３８は、アクチュエータ３６の位置及び電力消費量などの内部データ、及び／又は車両２０までの距離、装置１０の位置、外気温度、画像、装置１０と車両２０との間の接触（touch/contact）などの外部データを検出するように構成されていてもよい。センサー３８によって検出されたデータは、プロセッサ３０が読み込んで分析することができる。
【００４４】
ユーザーインターフェース４０は、人間１４に対して上述した作業に関する情報を表示するように構成されている。情報は、例えば、上述したセンサー３８又は制御ステーション２８から取得してもよく、情報は、例えば、どのように作業を実行するか、作業の進捗状況などに関する、人間１４に対する指令を含んでいてもよい。ユーザーインターフェース４０はまた、人間１４からの入力を受け取るように構成されていてもよい。ユーザーインターフェース４０は、例えば、タッチディスプレイであってもよいが、代替的又は補完的に、ＬＥＤ、振動モータ、ボタン、スイッチなどを含んでいてもよい。
【００４５】
ツール１８は、ベースユニット１６に結合されている。ツール１８は、ベースユニット１６の前面に結合されていてもよい。ツール１８は、ベースユニット１６に機械的に結合されていてもよい。また、ツール１８は、ベースユニット１６に着脱可能に結合されていてもよく、これによって、異なるツール１８をベースユニット１６に結合することができる。即ち、ベースユニット１６は、異なるツール１８がベースユニット１６に結合することができるという点で汎用的（generic）であり得る。ベースユニット１６のアクチュエータ３６が上述した電動モータである場合、ツール１８は、例えば、ドライバー又はソケットレンチであってもよい。ベースユニット１６が如何なるアクチュエータも有さない場合、ツール１８は、例えば、ホットエアガン、カメラ、又はＬＩＤＡＲデバイスであってもよい。この場合、ツール１８はまた、ベースユニット１６に電気的に結合されて、蓄電装置３２からの電気エネルギーによって電力供給できるようになっていてもよい。
【００４６】
ツール１８は、情報を格納するように構成されたメモリデバイス４１を有していてもよく、ベースユニット１６は、メモリデバイス４１から情報を読み込み、及び／又はメモリデバイス４１に情報を書き込むように構成された（対応）手段４３を有していてもよい。メモリデバイス４１は、電子メモリデバイス４１（例えば、ＵＩＣＣ（Universal Integrated Circuit Card）などの読み書き可能な不揮発性メモリ）であってもよく、手段４３は、処理部及びコネクタを備えていてもよい。コネクタは、メモリデバイス４１の接点に結合可能である。処理部は、別体のユニットであってもよく、又は上述したプロセッサ３０に組み込まれていてもよい。他の例では、メモリデバイス４１は、ＲＦＩＤ（radio frequency identification）タグであってもよく、手段４３はＲＦＩＤリーダである。メモリデバイス４１に格納される情報は、ツール１８の識別子（ＩＤ）、ツール能力、校正パラメータなどを含んでいてもよい。ツール１８のメモリデバイス４１は、ツール１８がベースユニット１６に正しく結合されたとき、ベースユニット１８の手段４３によって読み取ることができるように取り付けられている。手段４３のコネクタは、例えば、ベースユニット１６の前面に配置してもよい一方、メモリデバイス４１の接点は、図２に示すように、ツール１８の背面に配置され、ツール１８がベースユニット１６に正しく結合されたとき、接点及びコネクタが埃や泥から保護されることが好ましい。代替的又は補完的に、装置１０の他の外部機器（図示せず）は、例えば、ツール１８の校正後に調整がなされたとき、ツール１８のメモリデバイス４１から情報を読み込み、及び／又はツール１８のメモリデバイス４１に情報を書き込む前記手段４３を有していてもよい。
【００４７】
装置１０がロボット１２に結合されたことを上述した手段３４が検知すると、装置１０は、（外部の）制御ステーション２８によって制御されて、車両２０に関連した作業の少なくとも一部を実行するように構成されている。装置１０は、例えば、通信ユニット２６によって制御ステーション２８から機械可読指令を受信するように構成されている。この指令は、プロセッサ３０によって使用され、ツール１８を動かすアクチュエータ３６を制御、又はアクチュエータがない場合にはツール１８を直接制御する。また、以下に例示するように、装置１０は、制御ステーション２８によって制御されて、装置１０が人間によって直接使用されたことを手段３４が検知した場合にも、車両２０に関連した作業の一部を実行するように構成されていてもよい。
【００４８】
装置１０は、システム１００の一部であり、システム１００はまた、ロボット１２、制御ステーション２８及び装置ホルダー４２を備えていてもよい。システム１００は、車両サービスセンター４４に配置されていてもよく、上述した作業は整備作業である。その代わりに、上記で既に説明したように、装置１０及びシステム１００は、車両製造施設で同様に使用されてもよい。従って、車両若しくは車両関連物の製造及び／又は整備は、本発明によって促進することができる。
【００４９】
装置ホルダー４２は、装置１０が未使用である場合、装置１０を保持及び充電するように構成されている。この目的のため、装置ホルダー４２は、充電器４５を備えている。充電器４５は、装置１０の蓄電装置３２を無線充電、即ち、物理的なコネクタ及びケーブルなしで無線充電するように構成されていてもよい。
【００５０】
制御ステーション２８は、装置１０を多様に制御するように構成されている。この目的のために、制御ステーション２８は、装置１０と無線通信するように構成されている。制御ステーション２８は、装置１０がロボット１２に結合されたとき、例えば、装置１０を制御してすべての作業（装置１０の位置決めを除く）を実行する。制御ステーション２８はまた、装置１０が人間１４によって直接使用されたとき、装置１０を制御して作業の一部を実行してもよい。制御ステーション２８はまた、装置１０がロボット１２に結合されたとき、ロボット１２を制御して装置１０を正しく位置決めするようにしてもよい。この目的のために、制御ステーション２８はまた、ロボット１２と通信するように構成されていてもよい。
【００５１】
また、制御ステーション２８は、ロボット１２に連結されるか、又は人間１４によって直接使用されたとき、装置１０のツール１８によって実行される、車両２０又は車両関連物に関連した異なる複数の作業に対するプロトコル及び又は指令を有するデータベース４６を備えていてもよい。
【００５２】
システム１００は、制御ステーション２８が通信することができる、少なくとも１つの追加制御ステーション（図示せず）を備えていてもよく、例えば、命令を受けたり、ステータスレポートを送信したりしてもよい。
【００５３】
システム１００は、（第１の）装置１０に加えて、追加装置、例えば、第２の装置１０’及び第３の装置１０”を備えていてもよい（図３参照）。第１のグループ４８の異なるツール１８は、第１の装置１０のベースユニット１６に結合され、第２のグループ４８’の異なるツール１８’は、第２の装置１０’のベースユニット１６’に結合され、第３のグループ４８”の異なるツール１８”は、第３の装置１０”のベースユニット１６”に結合されている。また、第１〜第３の装置１０，１０’，１０”のベースユニット１６，１６’，１６”は、第１〜第３のグループ４８，４８’，４８”のツール１８，１８’，１８”に応じた、異なる特性及び／又は特徴を有している。
【００５４】
例えば、第１の装置１０のベースユニット１６は、上述した電動モータの形態をとるアクチュエータ３６を備え、第１のグループ４８のツール１８は、上述したドライバー及びソケットレンチであってもよい。第２の装置１０’のベースユニット１６’は、アクチュエータを有しておらず、第２のグループ４８’のツール１８’は、上述したカメラ及びＬＩＤＡＲデバイスであってもよい。第３の装置１０”のベースユニット１６”は、第１の装置１０より高出力の電動モータの形態をとるアクチュエータ３６”、並びに第１の装置１０より高容量の蓄電装置３２を備え、第３のグループ４８”のツール１８”は、第１のグループ４８より寸法が大きいドライバー及びソケットレンチであってもよい。
【００５５】
図４を更に参照する。使用中には、装置１０は、最初、装置ホルダー４２に入っており（ステップＳ１）、プロセッサ３０は、シャットダウンされているか、又はアイドルモードになっている。図示の車両２０は、トラックであるが、その代わりに、トラクタ、バス、建設機械などであってもよい。車両に関連する代わりに、作業は、エンジン、変速装置などの車両関連物（図示せず）に関連していてもよい。
【００５６】
ステップＳ２において、装置１０は、ロボット１２又は人間１４によって装置ホルダー４２から取り外され、これによってプロセッサ３０が起動する。
【００５７】
次に、ステップＳ３において、装置１０は、例えば、そのＩＤ、ソフトウェアバージョン、能力（蓄電装置３２の現在の充電レベル、及びアクチュエータ３６のタイプなど）、ベースユニット１６に結合された現在のツール１８（手段４３によって読み取られた、メモリデバイス４１に格納された情報に基づく）などを、通信ユニット２６によって制御ステーション２８に送信することで、制御ステーション２８に自分自身を提示してもよい。
【００５８】
装置１０はまた、ステップＳ４において、手段３４を使用して、装置１０がロボット１２に結合されたか、又は人間１４によって直接使用されたかを検知し、装置１０がロボット１２に結合されたか、又は人間１４によって直接使用されたかに関する情報を、制御ステーション２８に送信する。
【００５９】
ステップＳ２の前に、例えば、車両サービスセンター４４におけるロボット及び人間の現在の可用性に応じて、作業がロボット１２によって実行されるべきか、又は人間１４によって直接実行されるべきかを制御ステーション２８が決定する、中間ステップがあってもよい。この場合、装置１０から送信された、装置１０がロボット１２に結合されているか、又は人間１４によって直接使用されているかに関する情報は、装置１０が正しいエンティティによって使用されているという、制御ステーション２８の確認として役立つことができる。その決定後、制御ステーション２８は、装置１０を使用すべきエンティティに応じて、人間に指令して装置ホルダー４４から装置１０を取り外させるか、又はロボット１２を制御し、ロボット１２がロボットコネクタ２２に自分自身を結合して、装置ホルダー４４から装置１０を取り外させてもよい。
【００６０】
装置１０がロボット１２に結合されたことを手段３４が検知すると、制御ステーション２８は、ロボット１２及び装置１０の両方を制御して作業を実行する（ステップＳ５）。一方、装置１０が人間１４によって直接使用されていることを手段３４が検知すると、人間１４は、装置１０を制御して作業の少なくとも一部を実行する（ステップＳ６又はＳ７）。
【００６１】
ステップＳ５において、ロボット１２は、制御ステーション２８によって制御されて、装置１０を位置決めする。ロボット１２は、例えば、装置１０を位置決めして、そのツール１８が車両２０のねじにアクセスできるようにする一方、ツール１８（即ち、ねじ）の回転は、制御ステーション２８によって無線で制御される。即ち、制御ステーション２８は、装置１０に上述した機械可読指令を送信する。この指令は、通信ユニット２６によって受信され、例えば、プロセッサ３０によって使用されて、ツール１８を動かすアクチュエータ３６を制御する。
【００６２】
ステップＳ６において、人間１４は、装置１０を制御して作業の一部を実行し、制御ステーション２８は、装置１０を制御して作業の他の一部を実行させる。例えば、ベースユニット１６に結合されたツール１８がソケットレンチである場合、人間１４は、当該のナット又はボルトに対してソケットレンチを正確に位置決めしてもよい一方、ソケットレンチの回転（速度及び／又はトルク）が制御ステーション２８によって無線で制御される。
【００６３】
ステップＳ７において、人間１４は、装置１０を制御して完全な作業を実行する。作業は、例えば、複数のねじ、ナット又はボルトを所定トルクで回転することであってもよい。そのような作業について、制御ステーション２８の関与を不要とすることができる。
【００６４】
上記のことを考慮すると、ステップＳ５は自動と見做され、ステップＳ６は半自動と見做され、ステップＳ７は手動と見做すことができる。ステップＳ６又はＳ７は、例えば、作業のタイプに応じて実行される。
【００６５】
少なくともステップＳ６及びＳ７において、ユーザーインターフェース４０は、人間１４に対して作業に関する情報を表示してもよい。情報は、例えば、上述したセンサー３８、又は制御ステーション２８から取得してもよい。情報は、例えば、どのように作業を実行するか、作業の進捗状況、人間１４からのいくつかの入力要求などに関する、人間１４に対する指令を含んでいてもよい。ユーザーインターフェース４０は、例えば、センサー３８からの位置データ又は画像に基づいて人間１４を案内して、ステップＳ６においてソケットレンチを正確に位置決めさせるようにする、３つのＬＥＤ（左−中央−右）を含んでいてもよい。他の例では、制御ステーション２８は、ステップＳ７において、ユーザーインターフェース４０を介して、多様なねじ、ナット又はボルトに対する正確なトルクを人間１４に通知するようにしてもよい。他の例では、新しいツール１８がベースユニット１６に結合され、メモリデバイス４１及び手段４３を使用して識別されたとき、新しいツール１８が制御ステーション２８からの指令と一致しなければ（例えば、指令が、新しいツール１８が取り扱えない高トルクを規定している場合など）、エラー表示がユーザーインターフェース４０に表示されてもよい。エラー表示はまた、通信ユニット２６を介して、制御ステーション２８に送信されてもよい。ユーザーインターフェース４０はまた、人間１４からの入力を受け取ってもよい。入力は、例えば、制御ステーション２８によってソケットレンチの回転が始まる前に、ステップＳ６において装置１０が正確に位置決めされたという人間１４からの確認、又はすべてのねじ、ナット又はボルトがステップＳ７において正確に締め付けられたという人間１４からの指標であってもよい。
【００６６】
また、作業前又は作業中の任意の時点で、制御ステーション２８は、装置１０、ロボット１２、人間１４及び車両２０の少なくとも１つから情報を受信し、この情報に応じて、作業の選択及び／又は作業制御の適合／調整をするようにしてもよい。例えば、作業前に、車両２０は、車両ＩＤ、車両データ（モデル、製造年、故障コードなどのＥＣＵデータなど）を制御ステーション２８に送信してもよい。他の例は、上述したステップＳ３において、装置１０から制御ステーション２８に送信された情報である。他の例では、ステップＳ５又はＳ６の間、装置１０は、通信ユニット２６を介して、センサー３８によって検出されたデータに由来する情報を制御ステーション２８に送信してもよい。それによって、制御ステーション２８は、ロボット１２及び装置１０の少なくとも一方の制御を適合又は調整することができる。ロボット１２は、その位置、任意の故障コードなどについて、制御ステーション２８に通知してもよい。人間１４は、制御ステーション２８に情報を直接入力、即ち、装置１０のユーザーインターフェース４０を介さずに入力してもよい。
【００６７】
本発明は、上述及び図示の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で多くの変更及び修正がなされ得ることを認識するであろう。
【図１】
2020518468.tif 000003
【図２】
2020518468.tif 000004
【図３】
2020518468.tif 000005
【図４】
2020518468.tif 000006
【国際調査報告】
2020518468.tif 000007
2020518468.tif 000008