(57)【要約】本発明は、ネジ頭、ネジ頭駆動部、およびネジ付きピンを有するネジ用の貯蔵容器（１０１）、そのようなネジを拾い上げ移動するように具体化され構成された、ネジ頭とネジ頭駆動部に適合したエフェクタを有するロボットマニピュレータ（１０３）、それぞれのネジ頭がエフェクタにアクセスできるように既知の位置にあるインターフェースで隔離された貯蔵容器（１０２）からネジを提供する、貯蔵容器に接続された隔離ユニット（１０２）、ロボットマニピュレータ（１０３）を制御／調節するための制御ユニット（１０４）、制御ユニット（１０４）は以下の第１制御プログラムを実行するように具体化および構成されている：エフェクタがロボットマニピュレータによって、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）を有する所定の軌跡Ｔ１に沿って、インターフェースに設けられたネジのネジ頭までガイドされ、軌跡Ｔ１の位置ＲT1の軌跡Ｔ１に沿ってエフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）が規定され、エフェクタのネジ頭を拾い上げるために、エフェクタによるネジの拾い上げが事前定義された許容範囲内で正常に完了したことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ１および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ２および／または回転および／または傾斜運動および／または並進運動パターンを実行するための時間の制限値条件Ｇ３が到達または超過されるまで、および／またはエフェクタで提供される力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度／加速度シグネチャが到達または超過されるまで、そのターゲット方位に関連してエフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンがロボットマニピュレータによって実行される、を含む、ネジ締め装置に関する。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
・ネジ頭、ネジ頭駆動部、およびネジ付きピンを有するネジ用の貯蔵容器（１０１）、
・そのようなネジを拾い上げ移動するように具体化され構成された、前記ネジ頭と前記ネジ頭駆動部に適合したエフェクタを有するロボットマニピュレータ（１０３）、
・それぞれの前記ネジ頭が前記エフェクタにアクセスできるように既知の位置にあるインターフェースで隔離された前記貯蔵容器（１０１）からネジを提供する、前記貯蔵容器に接続された隔離ユニット（１０２）、
・前記ロボットマニピュレータ（１０３）を制御／調節するための制御ユニット（１０４）、
を含み、
前記制御ユニット（１０４）は以下の第１制御プログラムを実行するように具体化および構成されている：
・前記エフェクタが前記ロボットマニピュレータによって、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）を有する所定の軌跡Ｔ１に沿って、前記インターフェースに設けられたネジの前記ネジ頭までガイドされ、軌跡Ｔ１の位置ＲT1の軌跡Ｔ１に沿って前記エフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）が規定され、前記エフェクタの前記ネジ頭を拾い上げるために、前記エフェクタによる前記ネジの拾い上げが事前定義された許容範囲内で正常に完了したことを示す、前記エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ１および／または前記エフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ２および／または回転および／または傾斜運動および／または並進運動パターンを実行するための時間の制限値条件Ｇ３が到達または超過されるまで、および／または前記エフェクタで提供される力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、前記エフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンが前記ロボットマニピュレータによって実行される、
ネジ締め装置。
【請求項２】
前記制御ユニット（１０４）が以下の第２制御プログラムを実行するように実施および構成されることを特徴とする：
・前記エフェクタによって拾い上げられた前記ネジは、前記ネジのネジ付きピンのターゲット方位Ｏtarget,T2（ＲT2）を有する所定の軌跡Ｔ２に沿って、許容バンドまで既知の位置に配置されたネジ山にロボットマニピュレータ（１０３）によってガイドされ、前記ネジの前記ネジ付きピンのターゲット方位Ｏtarget,T2（ＲT2）は、軌跡Ｔ２の位置ＲT2の軌跡Ｔ２に沿って規定され、前記ネジ付きピンの自由端が前記ネジ山に正常に挿入されたことを示す、前記エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ４および／または前記エフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ５が到達または超過される、および／または前記エフェクタの提供された力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、前記ネジの前記ネジ付きピンの自由端を前記ネジ山に挿入するために、前記ネジの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンが前記ロボットマニピュレータ（１０３）によって実行される、
請求項１に記載のネジ締め装置。
【請求項３】
前記制御ユニット（１０４）が以下の第３制御プログラムを実行するように実施および構成されることを特徴とする：
・前記ネジ付きピンの自由端の前記ネジ山への正常な挿入後、前記ネジの前記ネジ山への力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御されたネジ込みが、前記ネジが前記ネジ山に正常にネジ込まれたことを示す、前記エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ６および／または前記エフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ７が到達または超過される、および／または前記エフェクタの提供された力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで行われる、
請求項２に記載のネジ締め装置。
【請求項４】
前記ネジ締め装置は、データネットワークへのデータインターフェースを含み、前記ネジ締め装置は、前記データネットワークから第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムをロードするよう構成および具体化されている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のネジ締め装置。
【請求項５】
前記ネジ締め装置は、前記データネットワークから第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムの制御および調整パラメータをロードするよう構成および具体化されている、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のネジ締め装置。
【請求項６】
前記ネジ締め装置は、前記ロボットマニピュレータが手動でガイドされる間、前記ネジ締め装置の手動入力インターフェースを介しておよび／またはティーチイン手順を介して、第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムの制御および調整パラメータをロードするよう構成および具体化されている、請求項４〜請求項５のいずれか一項に記載のネジ締め装置。
【請求項７】
前記ネジ締め装置は、遠隔基地からの前記データネットワークからの制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータのロードを制御するように構成および具体化されており、前記遠隔基地も前記データネットワークに接続されている、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のネジ締め装置。
【請求項８】
前記ネジ締め装置は、前記ネジ締め装置にローカルに提供される制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータを、要求に応じてまたは自律的に、前記データネットワークを介して他の同等のデバイスおよび／または他の受信機に送達するよう構成および具体化されている、請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載のネジ締め装置。
【請求項９】
前記ネジ締め装置は、前記データネットワークにも接続されている前記遠隔基地から関連する制御および調整パラメータで前記ネジ締め装置にローカルにロードされた制御プログラムを開始するよう構成および具現化される、請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載のネジ締め装置。
【請求項１０】
ネジ締め装置を操作する方法であって、ネジ締め装置は、
・ネジ頭、ネジ頭駆動部、およびネジ付きピンを有するネジ用の貯蔵容器、
・そのようなネジを拾い上げ移動するように具体化され構成された、前記ネジ頭と前記ネジ頭駆動部に適合したエフェクタを有するロボットマニピュレータ、
・それぞれの前記ネジ頭が前記エフェクタにアクセスできるように既知の位置にあるインターフェースで隔離された前記貯蔵容器から前記ネジを提供する、前記貯蔵容器に接続された隔離ユニット、
・前記ロボットマニピュレータを制御／調節するための制御ユニット、
を含み、
前記制御ユニットは以下の第１制御プログラムを実行する：
・前記エフェクタが前記ロボットマニピュレータによって、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）を有する所定の軌跡Ｔ１に沿って、インターフェースに設けられたネジの前記ネジ頭までガイド（２０１）され、軌跡Ｔ１の位置ＲT1の軌跡Ｔ１に沿って前記エフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）が規定され、前記エフェクタの前記ネジ頭を拾い上げる（２０２）ために、前記エフェクタによる前記ネジの拾い上げが事前定義された許容範囲内で正常に完了したことを示す、前記エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ１および／または前記エフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ２および／または回転および／または傾斜運動および／または並進運動パターンを実行するための時間の制限値条件Ｇ３が到達または超過されるまで、および／またはエフェクタで提供される力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度／加速度シグネチャが到達または超過されるまで、前記エフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンが前記ロボットマニピュレータによって実行される、
ネジ締め装置を操作する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジが貯蔵容器からネジ締め装置のネジ締め工具に自動的に移送されるネジ締め装置に関する。
【発明の概要】
【０００２】
本発明の目的は、自動ネジ締め手順、特にネジ締め工具によるネジの自動受け入れを改善することであり、また上記のネジ締め手順の信頼性を改善することである。
【０００３】
本発明は、独立請求項の特徴から生じる。有利な改良および実施形態は、従属請求項の主題である。本発明のさらなる特徴、可能な用途、および利点は、以下の説明、および図に示される本発明の例示的な実施形態の説明から生じる。
【０００４】
本発明の第１の態様は、ネジ締め装置に関する。提案されたネジ締め装置は、ネジ頭、ネジ頭駆動部、およびネジ付きピンを有するネジ用の貯蔵容器と、そのようなネジを拾い上げ、移動し、解放するように実施および構成された、ネジ頭およびネジ頭駆動部に適合したエフェクタを有するロボットマニピュレータとを備える。本件における「適合した」という用語は、エフェクタが、ネジを拾い上げるかまたは把持し、ネジを回転させる、すなわち、トルクをネジに伝達するように実施されることを意味する。
【０００５】
さらに、ネジ締め装置は、貯蔵容器に接続された隔離ユニットを備え、各ネジ頭がエフェクタにアクセスできるように既知の位置で隔離された（機械的）インターフェースで貯蔵容器からネジを提供する。ネジ頭は、エフェクタがネジ頭でネジを把持または拾い上げられる限り、有利に自由にアクセス可能である。エフェクタは、有利には、ネジ頭を拾い上げおよび／または把持するための把持装置および／または磁石装置を備える。
【０００６】
装置は、ロボットマニピュレータを制御および／または調整するための制御ユニットをさらに備え、制御ユニットは、以下の第１制御プログラムを実行するように具体化および構成される。エフェクタがロボットマニピュレータによって、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）を有する所定の軌跡Ｔ１に沿って、インターフェースに設けられたネジのネジ頭までガイドされるように、第１制御プログラムの実行がロボットマニピュレータを起動し、軌跡Ｔ１の位置ＲT1の軌跡Ｔ１に沿って、エフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）が規定され、エフェクタのネジ頭を拾い上げるために、エフェクタによるネジの拾い上げが事前定義された許容範囲内で正常に完了したことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ１および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ２および／または回転および／または傾斜運動および／または並進運動パターンを実行するための時間の制限値条件Ｇ３が到達または超過されるまで、および／またはエフェクタで提供される力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、エフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンがロボットマニピュレータによって実行される。
【０００７】
ここで、「軌跡」という用語は、経路曲線、特に、三次元経路曲線であると理解される。
【０００８】
「シグネチャ」という用語は、この場合、エフェクタによるネジの拾い上げの正常な完了の識別のための所定のパラメータデータセットの、関連する値および／または間隔制限および／または所定の時間挙動（例えば、時間微分による）を有する所定のパラメータデータセットをいう。したがって、「シグネチャ」は、パラメータの組み合わせおよび／またはその時間挙動をいう。したがって、例えば、所定の力−時間挙動は、ネジの拾い上げの正常な完了を規定できる。
【０００９】
エフェクタの回転運動および傾斜運動は、有利には、拾い上げられるネジ頭からエフェクタの所定の距離からのみ開始される。この距離は、有利には０．１〜２ｃｍである。この距離は、ネジ頭の寸法に有利に依存する。ネジ頭がより大きな寸法を有する場合、およびその逆の場合、エフェクタの力制御される回転運動および傾斜運動は、有利にはより大きな距離で開始する。傾斜運動は、有利には、１、２、または３つの傾斜軸の周りのエフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）に関して行われ、対応する傾斜角度は有利には、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）に対して最大±１°、±２°、±５°、±７°、±１０°、±１２°、±１５°までの角度範囲である。回転運動は、有利には、回転軸の周りで周期的に行われ、有利には、±１°、±２°、±５°、±７°、±１０°、±１２°、±１５°の回転角度範囲である。傾斜運動および／または回転運動は、有利には周期的運動である。適用に応じて、回転運動および／または傾斜運動および並進運動は、非周期的運動または非周期的運動と周期的運動の組み合わせでもあり得る。傾斜運動および／または並進運動は、有利には閉鎖運動である。本事例では、閉じた傾斜運動は、エフェクタの方向Ｏ（ｔ）に対して、以下が当てはまるという事を意味すると理解される：Ｏ（ｔ０）＝Ｏ（ｔ１）、ここでｔ０＜ｔ１。この場合、閉じた並進運動は、軌跡または少なくとも軌跡の投影が閉じた曲線になることを意味すると理解される。傾斜運動／回転運動／並進運動は、有利には連続的に実行される。
【００１０】
提案されたネジ締め装置の好ましい改良の１つでは、ネジ頭を拾い上げ中のエフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンの実行は連続的に行われることが好ましい、つまり、この場合、エフェクタの対応する動きは中断されない。並進運動パターンは、好ましくは、閉鎖運動パターンであり、エフェクタまたは少なくともその投影の運動経路は、閉鎖経路をもたらす。傾斜運動はまた、好ましくは、時間ｔ０で第１方向Ｏ（ｔ０）からエフェクタが割り当てられる閉鎖運動であり、以下が適用される：Ｏ（ｔ０）＝Ｏ（ｔ１）、ここでｔ０＜ｔ１。
【００１１】
提案されたネジ締め装置の好ましい一改良形態では、ネジ頭を拾い上げ中のエフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンの実行は周期的に行われることが好ましい、つまり、エフェクタの対応する動きが段階的に行われる（移動−停止−移動−停止−など）。運動段階と停止段階は、ある有利な改良では同じ長さの時間であり、別の有利な改良では、それらは異なる長さの時間である。
【００１２】
提案されたネジ締め装置は、インターフェースからのネジの改善された有利な拾い上げを可能にする。
【００１３】
本発明で実行される並進運動パターンは、連続的または段階的な運動で周期的に実行されることが有利である。
【００１４】
提案されたネジ締め装置の有利な発展は、制御ユニットが以下の第２制御プログラムを実行するように実施および構成されることを特徴とする。第２制御プログラムによれば、エフェクタによって拾い上げされたネジは、ネジのネジ付きピンのターゲット方位Ｏtarget,T2（ＲT2）を有する所定の軌跡Ｔ２に沿って、許容バンドまで既知の位置に配置されたネジ山にガイドされ、ネジのネジ付きピンのターゲット方位Ｏtarget,T2（ＲT2）は、軌跡Ｔ２の位置ＲT2の軌跡Ｔ２に沿って規定され、ネジ付きピンの自由端がネジ山に正常に挿入されたことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ４および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ５が到達または超過される、および／または提供された力／トルクシグネチャおよび／またはエフェクタの位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、ネジのネジ付きピンの自由端をネジ山に挿入するために、ネジの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンがロボットマニピュレータによって実行される。
【００１５】
提案されたネジ締め装置の好ましい一改良形態では、そのターゲット方位Ｏtarget,T2（ＲT2）に対するネジ付きピンの傾斜運動の実行は、有利には連続的、つまり、この場合、エフェクタの対応する運動は中断されないように行われる。
【００１６】
提案されたネジ締め装置の好ましい一改良形態では、回転運動および／または並進運動の実行は連続的、すなわち、この場合、エフェクタの対応する運動は中断されないように行われる。
【００１７】
提案されたネジ締め装置の好ましい一改良形態では、ネジ付きピンの回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンの実行は、好ましくは周期的に行われ、すなわち、エフェクタの対応する動きが段階的に行われる（移動―停止―移動―停止など）。運動段階と停止段階とは、ある有利な改良では同じ長さの時間であり、別の有利な改良では、それらは異なる長さの時間である。
【００１８】
ネジ締め装置の１つの有利な改良によれば、制御ユニットは、以下の第３制御プログラムを実行するように具体化され構成される。この制御プログラムによれば、ネジ付きピンの自由端のネジ山への正常な挿入後、ネジのネジ山への力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御されたネジ込みが、ネジがネジ山に正常にネジ込まれたことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ６および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ７が到達または超過される、および／またはエフェクタの提供された力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで行われる。
【００１９】
提案のネジ締め装置の１つの有利な改良において、制御ユニットは、エフェクタおよび／またはロボットマニピュレータの上記の動きの調節中に、インピーダンス、パイロット制御力スパイラル、および／または目標位置が時変であるよう考慮されるように具体化および構成される。
【００２０】
ネジ締め装置の１つの有利な改良点は、ネジが強磁性体であり、エフェクタが磁性体であり、エフェクタ内のネジの拾い上げおよび保持が、ネジおよびエフェクタの磁気引力により行われることを特徴とする。
【００２１】
ネジ締め装置の１つの有利な改良点は、部分真空の結果として、エフェクタ内のネジの拾い上げおよび保持が達成されるという点を特徴とする。ネジ締め装置は、この目的のために対応する部分真空ポンプを備え、これは制御ユニットによって適宜制御および／または調整される。
【００２２】
本発明の有利な改良は、ネジ締め装置がデータネットワーク（例えば、インターネット、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク））へのデータインターフェースを含むことを特徴としており、ネジ締め装置は、データネットワークから第１および／または第２および／または第３制御プログラム、および／またはさらなる制御プログラムをロードするよう構成および具体化されている。ネジ締め装置は、有利には、この目的のためにデータインターフェースと対応するプログラムメモリを備えている。制御プログラムは、それぞれのデータネットワークの中央プロバイダーによって有利に利用可能にされる。データネットワークは、有利には、有線データネットワーク、無線データネットワーク、またはそれらの組み合わせである。
【００２３】
ネジ締め装置は、有利には、データネットワークからの第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムの制御および／または調整パラメータをロードする目的で構成および具現化される。制御および調整パラメータは、対応する制御プログラムの特定のアプリケーションを規定する。制御および調整パラメータは、特に解決すべき問題に適合している。ネジ締め装置は、この目的のために対応するデータメモリを有利に備えている。
【００２４】
ネジ締め装置は、ロボットマニピュレータが手動でガイドされる、すなわちユーザーによる力の適用によって移動される間、ネジ締め装置の手動入力インターフェースを介して（例えば、ネジ締め装置の領域で利用可能なヒューマンマシンインターフェース）および／または「ティーチィング手順」を介して、第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムの制御および調整パラメータをロードする目的で有利に構成および具現化される。さらに、ロボットのマニピュレータを使用して実行される手動入力インターフェースと「ティーチィング手順」の両方により、データネットワークからロードされた制御および調整パラメータの修正および／または適合が可能になる。
【００２５】
ネジ締め装置は、データネットワークからの制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータのロードが、データネットワークにも接続されている遠隔基地から制御されるように、有利に構成および具現化される。そのような遠隔基地は、例えば、タブレットＰＣ、スマートフォン、ノートブック、パーソナルコンピュータなどであり得る。遠隔基地は、中央プロバイダーによって有利に運用される。
【００２６】
ネジ締め装置は、有利には、ネジ締め装置にローカルに存在する制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータを、データネットワーク内のユーザーによる要求に応じておよび／または、例えば所定の条件が存在するときに自律的に、データネットワーク内の他のユーザーに送達するよう構成および具体化されている。そのような「ユーザー」は、原則として、このデータ交換用に構成された任意の処理および／またはメモリユニットである。
【００２７】
ネジ締め装置は、データネットワークにも接続されている遠隔基地から関連する制御および調整パラメータでネジ締め装置にローカルにロードされた制御プログラムを開始する目的で有利に構成および具現化される。そのような遠隔基地は、例えば、タブレットＰＣ、スマートフォン、ノートブック、パーソナルコンピュータなどであり得る。遠隔基地は、中央プロバイダーによって有利に運用される。
【００２８】
ネジ締め装置の遠隔基地および／または手動入力インターフェースは、有利には、制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータの入力のため；および／または複数の利用可能な制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータから制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータを選択するために、実施および構成されたヒューマンマシンインターフェースを含む。
【００２９】
ヒューマンマシンインターフェースは、有利には、タッチスクリーン上の「ドラッグアンドドロップ」入力、誘導入力ダイアログ、キーボード、コンピューターマウス、触覚入力インターフェース、ＶＲメガネ、聴覚入力インターフェース、筋電図データに基づく、脳波記録データに基づく、操作者の脳へのニューロンインターフェースを介した、ボディトラッキング、またはそれらの組み合わせ、を介した入力を可能にする。
【００３０】
ヒューマンマシンインターフェースは有利には、視聴覚、触覚、嗅覚、触知性、電気的フィードバック、またはそれらの組み合わせを出力するように設計および構成されている。
【００３１】
本発明のさらなる態様は、ネジ締め装置を操作する方法に関し、ネジ締め装置は：ネジ頭、ネジ頭駆動部、およびネジ付きピンを有するネジ用の貯蔵容器、そのようなネジを拾い上げ移動するように具体化され構成された、ネジ頭に適合したエフェクタを有するロボットマニピュレータ、それぞれのネジ頭がエフェクタにアクセスできるように既知の位置にあるインターフェースで隔離された貯蔵容器からネジを提供する、貯蔵容器に接続された隔離ユニット、および制御ユニットは以下の第１制御プログラムを実行する、ロボットマニピュレータを制御／調節するための制御ユニット、を含む。
【００３２】
第１制御プログラムによれば、エフェクタがロボットマニピュレータによって、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）を有する所定の軌跡Ｔ１に沿って、インターフェースに設けられたネジのネジ頭までガイドされ、軌跡Ｔ１の位置ＲT1の軌跡Ｔ１に沿ってエフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）が規定され、エフェクタのネジ頭を拾い上げるために、エフェクタによるネジの拾い上げが事前定義された許容範囲内で正常に完了したことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ１および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ２および／または回転および／または傾斜運動および／または並進運動パターンを実行するための時間の制限値条件Ｇ３が到達または超過されるまで、および／またはエフェクタで提供される力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、エフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンがロボットマニピュレータによって実行される。
【００３３】
提案された方法の好ましい改良の１つでは、ネジ頭を拾い上げ中のエフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンの実行は連続的に行われることが好ましい、つまり、この場合、エフェクタの対応する動きは中断されない。
【００３４】
提案された方法の好ましい一改良形態では、ネジ頭を拾い上げ中のエフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転および／または傾斜運動および／または並進運動パターンの実行は周期的に行われることが好ましい、つまり、エフェクタの対応する動きが段階的に行われる（移動―停止―移動―停止など）。運動段階と停止段階は、ある有利な改良では同じ長さの時間であり、別の有利な改良では、それらは異なる長さの時間である。
【００３５】
本件では、「シグネチャ」という用語は、取得した力とトルクの特性値の組み合わせおよび／または特性値列に使用される。リスト化された回転および／または傾斜運動は、有利には連続的または段階的に起こる周期的および／または閉鎖運動である。代替的に、回転および／または傾斜運動は非周期的運動であり得る。非周期的な動きと周期的な動きは交互であり得る。本発明で述べた並進運動パターンは、連続的または段階的な動きで周期的に実行されることが有利である。
【００３６】
本方法の１つの有利な改良点は、制御ユニットが以下の第２制御プログラムを実行するという点で区別される。第２制御プログラムによれば、エフェクタによって拾い上げられたネジは、ターゲット方位Ｏtarget,T2（ＲT2）を有する所定の軌跡Ｔ２に沿って、既知の位置に配置されたネジ山にガイドされ、ネジのネジ付きピンのターゲット方位Ｏtarget,T2（ＲT2）は、軌跡Ｔ２の位置ＲT2の軌跡Ｔ２に沿って規定され、ネジ付きピンの自由端がネジ山に正常に挿入されたことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ４および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ５が到達または超過される、および／または提供された力／トルクシグネチャおよび／またはエフェクタの位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、ネジのネジ付きピンの自由端をネジ山に挿入するために、ネジの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンがロボットマニピュレータによって実行される。
【００３７】
提案された方法の１つの改良によれば、制御ユニットは以下の第３制御プログラムを実行する。第３制御プログラムによれば、ネジ付きピンの自由端のネジ山への正常な挿入後、ネジのネジ山への力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御されたネジ込みが、ネジがネジ山に正常にネジ込まれたことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ６および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ７が到達または超過される、および／またはエフェクタの提供された力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャに到達または超過されるまで行われる。
【００３８】
この場合、ネジ付きピンの自由端のネジ山への「成功した」挿入は、ネジをネジ山にさらにネジ込むことが可能なように、ネジがネジ山に「捕捉」されるようにネジがネジ山に挿入されることを意味すると理解される。
【００３９】
この方法の１つの有利な改良点は、ネジ締め装置がデータネットワークへのデータインターフェースを備え、ネジ締め装置は第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムをデータネットワークからロードすることである。
【００４０】
この方法の１つの有利な改良点は、ネジ締め装置が、第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムの制御および調整パラメータをデータネットワークからロードすることである。
【００４１】
本方法の１つの有利な改良点は、ロボットマニピュレータが手動でガイドされている間、ネジ締め装置が、ローカル入力インターフェースおよび／または「ティーチィング手順」を使用して、第１および／または第２および／または第３制御プログラムおよび／またはさらなる制御プログラムの制御および／または調整パラメータをロードすることである。
【００４２】
本方法の１つの有利な改良点は、データネットワークからネジ締め装置への制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータのロードが、やはりデータネットワークに接続された遠隔基地から制御されることを特徴とする。
【００４３】
本方法の１つの有利な改良点は、ネジ締め装置にローカルに提供される制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータが、データネットワーク内の他のユーザーに、データネットワークのユーザーによる要求に応じて、または例えば所定の条件が存在する場合に自律的に送信されることで区別される。
【００４４】
この方法の１つの有利な改良点は、ネジ締め装置にローカルに提供／ロードされる制御プログラムが、データネットワークにも接続された遠隔基地からの関連する制御および調整パラメータで個別に起動されることを特徴とする。
【００４５】
本発明の１つの有利な改良点は、遠隔基地および／またはローカル入力インターフェースが、制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータの入力、および／または複数の利用可能な制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータからの制御プログラムおよび／または関連する制御および調整パラメータの選択の為の入力が行われる、ヒューマンマシンインターフェースを含むことを特徴とする。
【００４６】
本発明の１つの有利な改良点は、ヒューマンマシンインターフェース入力は、タッチスクリーン上の「ドラッグアンドドロップ」入力、ガイド付き入力ダイアログ、キーボード、コンピューターマウス、触覚入力インターフェース、バーチャルリアリティ眼鏡、音響入力インターフェース、筋電図データに基づく、脳波記録データに基づく、操作者の脳へのニューロンインターフェースを介した、ボディトラッキング、またはそれらの組み合わせ、を介してなされることを特徴とする。
【００４７】
本発明のさらなる態様は、電子的に読み取り可能な制御信号を有するデジタル記憶媒体に関し、制御信号は、上述の方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと相互作用することができる。
【００４８】
本発明のさらなる態様は、プログラムコードがデータ処理装置で実行されるときに上述の方法を実行するための機械可読担体に格納されたプログラムコードを有するコンピュータプログラムプロダクトに関する。
【００４９】
本発明のさらなる態様は、プログラムがデータ処理装置上で実行されるときに上記の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムに関する。この目的のために、データ処理装置は、先行技術から知られている任意のコンピュータシステムとして設計することができる。
【００５０】
他の利点、特徴、および詳細は、少なくとも１つの例示的な実施形態を詳細に説明する以下の説明から生じ、任意に図面を参照する。同等、類似、および／または機能的に同等の部位には同じ参照番号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
図１：図１は、ネジ締め装置の非常に概略的な図を示している。
図２：図２は、提案された方法の非常に概略的なフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、提案されたネジ締め装置の非常に概略的な図を示している。ネジ締め装置は、ネジ頭、ネジ頭駆動部、およびネジ付きピンを有するネジ用の貯蔵容器１０１、そのようなネジを拾い上げ移動するように具体化され構成された、ネジ頭に適合したエフェクタを有するロボットマニピュレータ１０３、それぞれのネジ頭がエフェクタにアクセスできるように既知の位置にあるインターフェースで隔離された貯蔵容器１０２からネジを提供する、貯蔵容器１０１に接続された隔離ユニット１０２、および制御ユニット１０４は以下の第１制御プログラムを実行するように具体化および構成されている、ロボットマニピュレータを制御／調節するための制御ユニット１０４、を含む。
【００５３】
第１制御プログラムによれば、エフェクタがロボットマニピュレータによって、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）を有する所定の軌跡Ｔ１に沿って、インターフェースに設けられたネジのネジ頭までガイドされ、軌跡Ｔ１の位置ＲT1の軌跡Ｔ１に沿ってエフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）が規定される。
【００５４】
エフェクタのネジ頭を拾い上げるために、エフェクタによるネジの拾い上げが事前定義された許容範囲内で正常に完了したことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ１および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ２および／または回転および／または傾斜運動を実行するための時間の制限値条件Ｇ３が到達または超過されるまで、および／またはエフェクタで提供される力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、そのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）に関連してエフェクタの力制御された回転および傾斜運動がロボットマニピュレータによって実行される。エフェクタの力調整された回転および傾斜運動は、有利には、最初に、拾い上げられるネジ頭からのエフェクタの所定の距離０．５ｃｍから始まる。
【００５５】
図２は、ネジ締め装置を操縦する為の提案された方法の非常に概略的なフローチャートを示しており、ネジ締め装置は：ネジ頭、ネジ頭駆動部、およびネジ付きピンを有するネジ用の貯蔵容器、そのようなネジを拾い上げ移動するように具体化され構成されたネジ頭に適合したエフェクタを有するロボットマニピュレータ、それぞれのネジ頭がエフェクタにアクセスできるように既知の位置にあるインターフェースで隔離された貯蔵容器からネジを提供する、貯蔵容器に接続された隔離ユニット、およびロボットマニピュレータを制御／調節するための制御ユニット、を含む。
【００５６】
制御ユニットは以下の制御プログラムを実行するように構成および具体化される。第１制御プログラムによれば、エフェクタがロボットマニピュレータによって、ターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）を有する所定の軌跡Ｔ１に沿って、インターフェースに設けられたネジのネジ頭までガイド２０１され、軌跡Ｔ１の位置ＲT1の軌跡Ｔ１に沿ってエフェクタのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）が規定され、エフェクタのネジ頭を拾い上げる２０２ために、エフェクタによるネジの拾い上げが事前定義された許容範囲内で正常に完了したことを示す、エフェクタに作用するトルクの所定の制限値条件Ｇ１および／またはエフェクタに作用する力の所定の制限値条件Ｇ２および／または回転および／または傾斜運動および／または並進運動パターンを実行するための時間の制限値条件Ｇ３が到達または超過されるまで、および／またはエフェクタで提供される力／トルクシグネチャおよび／または位置／速度シグネチャが到達または超過されるまで、そのターゲット方位Ｏtarget,T1（ＲT1）に関連してエフェクタの力制御および／またはインピーダンス制御および／またはアドミタンス制御された回転運動および／または傾斜運動および／または並進運動パターンがロボットマニピュレータによって実行される。
【００５７】
本発明を好ましい実施例によって詳細に説明したが、本発明は開示された実施例によって限定されるものではなく、当業者によって本発明の保護範囲を超えることなく他の変形例が導き出され得る。したがって、複数の変形選択肢が存在することは明らかである。例示的な実施形態は実際には例を表しているに過ぎず、これらはいかなる意味でも、例えば保護範囲、使用オプション、または本発明の構成の限定として解釈されるべきではないことも同様に明らかである。むしろ、前述の説明および図面の説明は、当業者が例示的な実施形態を具体的に実施することを可能にするはずであり、例えば例示的な実施形態に挙げられた個々の要素の機能または配置に関して、特許請求の範囲およびその法的な均等物、例えば本明細書におけるより広範な説明などによって定義される保護の範囲を超えることなく、本発明の開示された概念の知識を有する当業者は様々な変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０１：貯蔵容器
１０２：隔離ユニット
１０３：ロボットマニピュレータ
１０４：制御ユニット
２０１、２０２：方法ステップ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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