(57)【要約】  複数のアームを有するロボットは、産業的な製造業においてますます使用されてきている。ロボット２を備えるハンドリング装置１であって、ロボット２は、複数の運動連鎖機構４ａ，４ｂを有し、運動連鎖機構４ａ，４ｂの各々は、作業空間内で移動可能であり、作業空間のうちの少なくとも２つは、オーバーラップを有し、運動連鎖機構４ａ，４ｂの各々は、作業動作を実行するように構成されており、ハンドリング装置１は、全体動作を実行するために運動連鎖機構４ａ，４ｂを制御するための制御モジュールを有し、全体動作は、運動連鎖機構４ａ，４ｂの作業動作によって具現化することができ、制御モジュールは、作業動作を実行するために軌道関数ｑ１，ｑ２に基づいて運動連鎖機構を制御するように構成されており、ハンドリング装置１は、軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとを有し、軌道決定モジュールは、運動連鎖機構４ａ，４ｂの作業動作の各々に対してそれぞれ１つの最短時間軌道ｑ１（τ１），ｑ２（τ２）を、軌道関数ｑ１，ｑ２として決定するように構成されており、再パラメータ化モジュールは、最短時間軌道ｑ１（τ１），ｑ２（τ２）に基づいた軌道関数ｑ１，ｑ２を、全体動作に衝突がないように再パラメータ化するように構成されている、ハンドリング装置１が提案される。
2020529931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（２）を備えるハンドリング装置（１）であって、
前記ロボット（２）は、複数の運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）を有し、
前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の各々は、作業空間内で移動可能であり、
前記作業空間のうちの少なくとも２つは、オーバーラップを有し、
前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の各々は、作業動作を実行するように構成されており、
前記ハンドリング装置（１）は、全体動作を実行するために前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）を制御するための制御モジュールを有し、
前記全体動作は、前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の前記作業動作によって具現化することができ、
前記制御モジュールは、前記作業動作を実行するために軌道関数（ｑ１，ｑ２）に基づいて前記運動連鎖機構を制御するように構成されている、
ハンドリング装置（１）において、
軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとが設けられており、
前記軌道決定モジュールは、前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の前記作業動作の各々に対してそれぞれ１つの最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を、前記軌道関数（ｑ１，ｑ２）として決定するように構成されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））に基づいた前記軌道関数（ｑ１，ｑ２）を、前記全体動作に衝突がないように再パラメータ化するように構成されている
ことを特徴とする、ハンドリング装置（１）。
【請求項２】
前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）は、それぞれロボットアームである、
請求項１に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項３】
前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））は、前記作業動作を実行するために必要とされる時間が最短である軌道関数（ｑ１，ｑ２）である、
請求項１又は２に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項４】
前記軌道決定モジュールは、有限の最大加速度及び／又は有限の最大速度に基づいて前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を決定するように構成されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項５】
前記再パラメータ化モジュールは、前記全体動作を、グローバル時間曲線ｔＲを用いて再パラメータ化するように構成されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項６】
前記ロボット（２）は、ｎ個の運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）を有し、
前記グローバル時間曲線ｔＲは、ｎ次元空間内の曲線である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項７】
前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））は、前記軌道決定モジュールによってそれぞれ固有時間（τ１，τ２）を用いて記述されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記運動連鎖機構同士の衝突をチェックするためのチェック関数ｃ（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を有し、
前記再パラメータ化モジュールは、前記固有時間（τ１，τ２）によって形成された部分空間（７）を衝突空間（９）と有効空間（８）とに分割するように構成されており、
前記衝突空間（９）は、前記部分空間（７）内における、前記チェック関数ｃによって前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）同士が衝突すると判断されたところの点によって定義されており、
前記有効空間（８）は、前記部分空間（７）内における、前記チェック関数ｃによって前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）同士に衝突がないと判断されたところの点によって定義されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記有効空間（８）内の曲線を、グローバル時間曲線ｔＲとして決定するように構成されている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項８】
前記全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了し、
前記部分空間（７）内の前記開始点に時間座標（τＳ）を対応付けることができ、前記終了点に時間座標（τＥ）を対応付けることができ、
前記再パラメータ化モジュールは、前記グローバル時間曲線ｔＲを、前記有効空間（７）内の前記終了点の前記時間座標と前記開始点の前記時間座標との間の最短接続線として決定するように構成されている、
請求項７に記載のハンドリング装置（７）。
【請求項９】
前記全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了し、
前記部分空間（７）内の前記開始点に時間座標（τＳ）を対応付けることができ、前記終了点に時間座標（τＥ）を対応付けることができ、
前記再パラメータ化モジュールは、前記グローバル時間曲線ｔＲを、前記有効空間（７）内の前記開始点の前記時間座標と前記終了点の前記時間座標との間の最速接続線として決定するように構成されている、
請求項６乃至８のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項１０】
前記制御モジュールは、前記ロボット（２）を制御するために、再パラメータ化された前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を逆運動学によって変換するように構成されている、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項１１】
前記全体動作は、２つの運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の非同期的な作業動作を含む、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項１２】
特に請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のハンドリング装置によって、ロボット（２）を制御するための方法において、
前記ロボット（２）のそれぞれの運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）に対して最短時間軌道（ｑ１，ｑ２）を決定し、
前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））に基づいた軌道関数（ｑ１，ｑ２）を、前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の全体動作に衝突がないように再パラメータ化する
ことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
実行するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータ及び／又はハンドリング装置（１）においてコンピュータプログラムが実行されると、請求項１１に記載の方法が実行される
ことを特徴とする、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
ロボットを備えるハンドリング装置であって、ロボットは、複数の運動連鎖機構を有し、運動連鎖機構の各々は、作業空間内で移動可能であり、作業空間のうちの少なくとも２つは、オーバーラップを有し、運動連鎖機構の各々は、作業動作を実行するように構成されており、ハンドリング装置は、全体動作を実行するために運動連鎖機構を制御するための制御モジュールを有し、全体動作は、運動連鎖機構の作業動作によって具現化することができる、ハンドリング装置が提案される。さらに、ロボットを制御するための方法と、コンピュータプログラムとが提案される。
【背景技術】
【０００２】
プロセスのオートメーション化における、特に産業的な製造業におけるロボットの使用は、従来技術から知られている。
【０００３】
おそらく最も近い従来技術である独国特許出願公開第１０２０１３０１４２８７号明細書は、レーザ溶接によって精密機械部品を接合するための方法を記載しており、同方法は、以下のステップ、即ち、第１のロボットアームに設けられた第１のグリッパによって第１の保管領域から第１の部品を把持するステップと、第２のロボットアームに設けられた第２のグリッパによって第２の保管領域から第２の部品を把持するステップと、第１のグリッパによって第１の部品を、第２のグリッパによって第２の部品を、相互に相対的に保持すると共に、第１の組み立て位置にあるレーザ装置に対して相対的に保持するステップと、レーザ装置を作動させ、第１の組み立て位置にある第１の溶接接合部によって第１の部品と第２の部品とを相互に接合して、１つの組み立て体を形成するステップと、第１のグリッパによって組み立て体を載置領域に載置するステップとを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１３０１４２８７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示
請求項１に記載の特徴を有する、ロボットを備えるハンドリング装置が提案される。さらに、ロボット、特に請求項１１に記載の特徴を有する、ハンドリング装置のロボットを制御するための方法と、請求項１３に記載の特徴を有するコンピュータプログラムとが提案される。さらなる利点及び効果は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。
【０００６】
ロボットを備えるハンドリング装置が提案される。特に、ハンドリング装置は、産業用オートメーション技術の装置である。ハンドリング装置は、例えば、ロボット作業ステーション、生産ステーション、及び／又は、組み立てステーションである。ロボットは、好ましくは、組み立てステップ及び／又は生産ステップを実行するように構成されている。特に、ロボットは、単アームロボット、２アームロボット又は多アームロボットである。さらに、ロボットは、多関節ロボットであり得る。特に、ロボットは、多軸ロボットとして構成されている。特に、ハンドリング装置は、複数のロボットを備えることができる。
【０００７】
ロボットは、複数の運動連鎖機構を有する。特に、ロボットは、厳密に２つの又は２つより多くの運動連鎖機構を有する。特に、ロボットは、５及び／又は１０より多くの運動連鎖機構を有することができる。好ましくは、ロボットは、運動連鎖機構の終端部にエンドエフェクタを有する。運動連鎖機構の各々は、作業空間内で移動可能である。特に、エンドエフェクタは、作業空間内で移動可能である。作業空間は、特に３次元空間である。好ましくは、作業空間のそれぞれの点には、運動連鎖機構及び／又はエンドエフェクタによって到達可能である。作業空間のうちの少なくとも２つは、オーバーラップを有する。オーバーラップは、一方及び／又は両方の作業空間を完全に含むことができる。
【０００８】
運動連鎖機構は、作業動作を実行するように構成されている。作業動作は、例えば、生産ステップ及び／又は組み立てステップを実行するために使用される。作業動作は、例えば、エンドエフェクタによって点及び／又は座標を巡回することであり得る。
【０００９】
ハンドリング装置及び／又はロボットは、運動連鎖機構を制御するための制御モジュールを有する。特に、制御モジュールは、複数の運動連鎖機構を独立して制御するように構成されている。運動連鎖機構の制御は、特に作業動作を実行するために実施される。１つの全体動作を、複数の運動連鎖機構の作業動作によって具現化することができる。特に、全体動作は、複数の運動連鎖機構の作業動作を相前後して実行した結果、及び／又は、組み合わせた結果である。全体動作は、複数の運動連鎖機構の同期的な動作であり得、例えば、２つのアームによって持ち上げること、又は、装置を使用せずに組み立てることであり得る。これに代わる形態においては、全体動作は、複数の運動連鎖機構の非同期的な動作であり、例えば、複数の異なる運動連鎖機構によってそれぞれ異なる被加工物を順々に把持することである。
【００１０】
制御モジュールは、作業動作を実行するために軌道関数に基づいて運動連鎖機構を制御するように構成されている。軌道関数は、特にベクトル値関数である。例えば、運動連鎖機構は、ｎ個の可動のジョイントを含み、対応する軌道関数は、ｎ個のエントリを有するベクトルであり、それぞれのエントリは、対応するジョイントの角度姿勢を示す。軌道関数はさらに、ジョイントの角度姿勢に加えてジョイントの調整速度及び調整加速度も含むことができる。制御モジュールは、好ましくは、運動連鎖機構及び／又はジョイントのための目標値発信器としてディスクリート形態で使用されるように構成されている。
【００１１】
ハンドリング装置は、軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとを含む。特に、軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとは、制御モジュールの一部であり得る。制御モジュール、軌道決定モジュール、及び／又は、再パラメータ化モジュールは、例えば、コンピュータユニット、プロセッサ又はマイクロチップである。
【００１２】
軌道決定モジュールは、ロボットの作業動作の各々に対して及び／又は運動連鎖機構の作業動作の各々に対して、それぞれ１つの最短時間軌道を軌道関数として決定するように構成されている。特に、軌道決定モジュールは、ロボットの運動連鎖機構の各々に対して、ロボットの他の運動連鎖機構とは独立して最短時間軌道を決定するように構成されている。
【００１３】
再パラメータ化モジュールは、最短時間軌道に基づいた軌道関数を、再パラメータ化するように構成されている。特に、再パラメータ化された軌道関数は、運動連鎖機構が、全体動作に衝突がないように作業動作を実行するように構成されている。好ましくは、制御モジュールは、再パラメータ化された軌道関数に基づいて運動連鎖機構を制御するように構成されている。
【００１４】
本発明は、衝突することなく自身のタスクを実行することが可能な、ロボットを備えるオートメーション化されたハンドリング装置を提供するという着想に基づいている。従来技術に対する利点は、例えば、より高度な抽象化レベルでのシンボリックな計画を使用することが可能となることである。さらに、エラーが発生しやすく時間のかかる運動連鎖機構の手動での調整を、省略することが可能となる。制御モジュールを使用することにより、ロボットの複数の計画された動作同士及び／又はプロセス同士に衝突のないことが保証されている。特に、本質的に非同期的な動作同士を、事前に人為的に同期させなくてよくなることが利点である。
【００１５】
本発明の１つの可能な実施形態においては、運動連鎖機構、複数の運動連鎖機構、及び／又は、全ての運動連鎖機構が、それぞれロボットアーム及び／又はマニピュレータとして構成されている。ロボットアームは、機械的な作業を実行するように構成されている。例えばロボットアームを使用して、例えば、溶接、切断又は他の製造方法などの操作タスクを実行することができる。特に、ロボットアームは、位置決めタスク及び／又は測定タスクを実行するように構成されている。例えば、ロボットアームは、エンドエフェクタとしてグリッパを含む。好ましくは、ロボットアームは、作業動作を実行するための複数の回転軸及び／又は推力軸を含む。
【００１６】
最短時間軌道が、作業動作を実行するために必要とされる時間が最短である軌道関数であることが特に好ましい。特に、最短時間軌道は、作業動作に対する実行時間が全体として最短となるように、所与の経路に関してロボット及び／又は運動連鎖機構の運動学的な制約を考慮して、関数によって再パラメータ化された軌道関数である。
【００１７】
任意選択的に、軌道決定モジュールは、運動連鎖機構及び／又はジョイントの有限の最大加速度及び／又は有限の最大速度に基づいて最短時間軌道を決定するように構成されている。特に、運動連鎖機構及び／又はジョイントの有限の調整速度及び／又は有限の調整加速度は、運動学的な制約として理解される。
【００１８】
本発明の１つの可能な実施形態においては、再パラメータ化モジュールは、全体動作を、グローバル時間曲線を用いて再パラメータ化するように構成されている、特に、ｘ個の運動連鎖機構を有するロボットの場合には、グローバル時間曲線は、ｘ次元空間内の曲線、特にＲｘ内の曲線である。グローバル時間曲線は、特に、点の組乃至列（ｔｕｐｅｌ）を用いて記述可能であり、この点の組乃至列におけるそれぞれのエントリは、運動連鎖機構の最短時間軌道上の時点に対応する。特に、点の組乃至列は、複数の異なる最短時間軌道上の時点同士及び／又は位置同士を相互に対応付ける。
【００１９】
本発明の特に好ましい実施形態においては、最短時間軌道は、軌道決定モジュールによってそれぞれ固有時間を用いて記述されている。特に、固有時間は、開始時点から終了時点まで延在しており、固有時間は、最短時間軌道上の開始時点と終了時点との間のどこに運動連鎖機構が位置しているかを決定する。
【００２０】
再パラメータ化モジュールは、チェック関数を含む。チェック関数は、関数の引数として最短時間軌道を有する。チェック関数は、関数の引数に基づいて出力として、特に「運動連鎖機構の衝突」又は「運動連鎖機構の無衝突」を割り当てる。例えば、チェック関数は、運動連鎖機構同士が衝突する場合には、関数値として例えば１である値ａを出力し、チェック関数は、運動連鎖機構同士の衝突がない場合には、例えば０である値ｂを出力する。再パラメータ化モジュールは、部分空間を衝突空間と有効空間とに分割するように構成されている。部分空間は、運動連鎖機構の固有時間によって形成されている。例として、ロボットは、ｘ個の運動連鎖機構を有し、部分空間は、ｘ次元の部分空間である。再パラメータ化モジュールは、特に、運動連鎖機構同士の衝突が検出された場合及び／又はチェック関数が値ａを出力した場合に、部分空間内の点を衝突空間に対応付けるように構成されている。
【００２１】
再パラメータ化モジュールはさらに、特に、運動連鎖機構同士の衝突が検出されなかった場合及び／又はチェック関数が値ｂを出力した場合に、部分空間内の点を有効空間に対応付けるように構成されている。再パラメータ化モジュールは、好ましくは、有効空間内の曲線を、グローバル時間曲線として決定するように構成されている。特に、グローバル時間曲線は、衝突空間内の点を有さない。
【００２２】
任意選択的に、全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了する。開始点は、好ましくは作業空間内の点であり、部分空間内の開始点に時間座標を対応付けることができる。部分空間内の開始点の時間座標は、特に、部分空間内の運動連鎖機構の最短時間軌道のゼロ点に対応する。終了点は、好ましくは作業空間内の点であり、部分空間内の終了点に時間座標を対応付けることができる。部分空間内の終了点の時間座標は、特に、部分空間内の運動連鎖機構の最短時間軌道の終了点に対応する。再パラメータ化モジュールは、開始点の時間座標と終了点の時間座標との間の最短接続線を、グローバル時間曲線として決定するように構成されている、
【００２３】
代替的及び／又は追加的に、再パラメータ化モジュールによって、開始点の時間座標と終了点の時間座標との間の最速接続線が、グローバル時間曲線として決定される。
【００２４】
制御モジュールが、ロボットを制御するために、再パラメータ化された最短時間軌道を逆運動学によって変換するように構成されていることが特に好ましい。特に、ロボット又はロボットの制御装置は、完全に逆運動学に基づいている。
【００２５】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、全体動作は、少なくとも２つの運動連鎖機構の非同期的な作業動作を含む。例えば、非同期的な作業動作は、２つの異なるロボットアーム及び／又は運動連鎖機構によって被加工物をシーケンシャルに把持することである。
【００２６】
本発明のさらなる対象を提供するのは、ロボットを制御するための方法である。特に、ロボットを制御するための本方法は、先行する請求項のうちのいずれかに記載のハンドリング装置を用いるように構成されている。本方法によれば、ロボットのそれぞれの運動連鎖機構に対して最短時間軌道が決定される。最短時間軌道は、特に運動連鎖機構の作業動作を描写するように構成されている。本方法によれば、最短時間軌道に基づいた軌道関数が、運動連鎖機構の全体動作に衝突がないように再パラメータ化される。
【００２７】
本発明のさらなる対象を提供するのは、コンピュータ及び／又はハンドリング装置においてコンピュータプログラムが実行されると、上述した方法を実行するための、プログラムコード手段を有するコンピュータプログラムである。
【００２８】
本発明のさらなる特徴、利点及び効果は、本発明の好ましい実施例の以下の説明と、添付の図面とから明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施例としてのハンドリング装置を示す図である。
【図２】部分空間の実施例を示す図である。
【図３】衝突空間及び有効空間を有する部分空間を示す図である。
【図４】グローバル時間曲線を有する部分空間を示す図である。
【図５】軌道関数が付記された、グローバル時間曲線を有する部分空間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明の１つの実施例としての、ロボット２を備えるハンドリング装置１を示す。ハンドリング装置１は、生産工場の組み立てステーションである。ロボット２は、例えば被加工物などのオブジェクト３を加工するように及び／又は組み立てるように構成されている。ロボット２は、オブジェクト３を把持、搬送及び加工する。
【００３１】
ロボット２は、第１の運動連鎖機構４ａ及び第２の運動連鎖機構４ｂを有する。第１の運動連鎖機構４ａ及び第２の運動連鎖機構４ｂは、それぞれロボットアームとして構成されている。第１の運動連鎖機構４ａは、複数のジョイント５ａを有し、第２の運動連鎖機構４ｂは、複数のジョイント５ｂを有する。ジョイント５ａ及び５ｂの角度姿勢は、変更可能であり、従って、運動連鎖機構は、それぞれジョイント５ａ及び５ｂを介して作業空間内で移動可能である。特に、ジョイント５ａ及び５ｂは、所定の調整速度及び調整加速度で移動するように制御可能であり、ジョイント５ａ及び５ｂは、最大速度及び最大加速度を有する。運動連鎖機構４ａ及び４ｂの自由端部には、それぞれエンドエフェクタ６ａ，６ｂが配置されており、エンドエフェクタ６ａ及び６ｂは、それぞれ被加工物３を把持するためのグリッパとして構成されている。
【００３２】
運動連鎖機構４ａ及び４ｂは、作業空間内で移動可能である。エンドエフェクタ６ａは、運動連鎖機構４ａによって開始点から移動経路ｓ１（ｔ）に沿って終了点まで移動可能である。エンドエフェクタ６ｂは、運動連鎖機構４ｂによって開始点から移動経路ｓ２（ｔ）に沿って終了点まで移動可能である。
【００３３】
ハンドリング装置１は、エンドエフェクタ６ａ及び６ｂを経路ｓ１（ｔ）及びｓ２（ｔ）に沿って移動させるために、運動連鎖機構４ａ及び４ｂを制御するための制御モジュールを含む。この場合、運動連鎖機構４ａは、軌道関数ｑ１に基づいて制御され、運動連鎖機構４ｂは、軌道関数ｑ２に基づいて制御される。軌道関数ｑ１及びｑ２は、それぞれベクトル値関数であり、これらのベクトル値関数は、それぞれ、運動連鎖機構４ａ，４ｂが有するジョイント５ａ，５ｂの数と同数のエントリを有する。第１の運動連鎖機構４ａは、例えば３つのジョイントを有し、この場合、対応する軌道関数ｑ１は、例えばｑ１（φ１，φ２，φ３）を用いて記述可能であり、なお、φ１，φ２，φ３は、それぞれジョイントの角度姿勢である。軌道関数はさらに、ジョイントの調整速度及び調整加速度を含むことができ、例えば、
【数１】
2020529931.tif 000003
として記述可能である。
【００３４】
ハンドリング装置１は、運動連鎖機構４ａ及び４ｂのためのそれぞれ１つの最短時間軌道ｑ１及びｑ２を決定するための軌道決定モジュールを含む。最短時間軌道は、それぞれ、運動連鎖機構４ａ及び４ｂの動作を生成するための軌道関数であって、かつ、その動作を実行するために必要とされる時間が最短である軌道関数である。運動連鎖機構４ａは、最短時間軌道ｑ１を実行するために時間Ｔ１を必要とする。運動連鎖機構４ｂは、最短時間軌道ｑ２を実行するために時間Ｔ２を必要とする。最短時間軌道をパラメータ化するパラメータは、それぞれ固有時間τ１，τ２であり、その場合、最短時間軌道ｑ１は、例えばｑ１（φ１（τ１），φ２（τ１），φ３（τ１））＝ｑ１（τ１）をもたらし、最短時間軌道ｑ２は、ｑ２（τ２）である。
【００３５】
ハンドリング装置１は、再パラメータ化モジュールを含み、再パラメータ化モジュールは、運動連鎖機構４ａ及び４ｂの全体動作に衝突がないように、グローバル時間曲線ｔＲによって最短時間軌道ｑ１及びｑ２を再パラメータ化する。制御モジュールは、特に、作業動作を実行するための運動連鎖機構４ａ及び４ｂを、再パラメータ化された最短時間軌道に基づいて、又は、再パラメータ化された最短時間軌道を用いて、制御するように構成されている。制御モジュールは、再パラメータ化された最短時間軌道を、軌道関数として使用する。以下の図面には、どのようにして再パラメータ化モジュールが、全体動作に衝突がないように、最短時間軌道を再パラメータ化することができるかが示されている。
【００３６】
図２は、固有時間τ１及びτ２によって形成された部分空間７を示す。この図の部分空間は、図１のハンドリング装置１の部分空間に関する例である。固有時間τ１及びτ２は、特に部分空間７の正規直交基底を形成する。運動連鎖機構４ａの固有時間τ１は、横軸を形成し、運動連鎖機構４ｂの固有時間τ２は、縦軸を形成する。横軸の下側には、最短時間軌道ｑ１（τ１）の時間推移がグラフで示されている。縦軸の左側には、最短時間軌道ｑ２（τ２）の時間推移がグラフで示されている。部分空間には、時間座標τＳ及びτＥも示されており、時間座標τＳは、全体動作が開始されるときの固有時間に対応し、時間座標τＥは、全体動作が終了するときの固有時間に対応する。
【００３７】
図３は、図２の部分空間７が再パラメータ化モジュールによって有効空間８と衝突空間９とに分割された図を示す。このために再パラメータ化モジュールは、チェック関数ｃを含む。チェック関数ｃは、引数として最短時間軌道ｑ１（τ１）及びｑ２（τ２）を有し、従って、ｃ（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））である。チェック関数ｃは、所与の最短時間軌道ｑ１（τ１）及びｑ２（τ２）に関して運動連鎖機構４ａと４ｂとが衝突を有するか否かをチェックするように構成されている。チェック関数が、所定の時点（τ１，τ２）における所与の最短時間軌道ｑ１（τ１）及びｑ２（τ２）に関して衝突が存在しないと判断した場合には、部分空間７内の対応する点（τ１，τ２）が、有効空間８に含め入れられる。チェック関数が、所定の時点（τ１，τ２）における所与の最短時間軌道ｑ１（τ１）及びｑ２（τ２）に関して衝突が存在すると判断した場合には、部分空間７内の対応する点（τ１，τ２）が、衝突空間９に含め入れられる。再パラメータ化モジュールは、全ての時点（τ１，τ２）に対して、衝突及び／又は無衝突に関するこのチェックを実行するように構成されている。
【００３８】
図４は、再パラメータ化モジュールによって決定されたグローバル時間曲線ｔＲを有する図３の部分空間７を示す。グローバル時間曲線ｔＲは、開始点の時間座標と、終了点の時間座標とを接続する。グローバル時間曲線ｔＲは、これら２つの点の間の最短接続線であるが、ただし、グローバル時間曲線ｔＲがもっぱら有効空間８内でのみ延在し、衝突空間９を通過しないという条件がある。グローバル時間曲線ｔＲは、ｔＲ＝（τ１，Ｒ，τ２，Ｒ）の形態の、パラメータ化された曲線として表すことができる。
【００３９】
図５は、どのようにして制御モジュールが、１つの衝突のない全体タスクが形成されるように、グローバル時間曲線ｔＲに基づいて運動連鎖機構４ａ，４ｂを制御するかを示す。この場合、運動連鎖機構４ａ及び４ｂは、τ１とτ２とが組み合わせられた状態でのみ制御されるように、最短時間軌道ｑ１（τ１）及びｑ２（τ２）に従って制御され、その場合、（τ１，τ２）＝ｔＲ＝（τ１，Ｒ，τ２，Ｒ）が当てはまる。
【図１】
2020529931.tif 000004
【図２】
2020529931.tif 000005
【図３】
2020529931.tif 000006
【図４】
2020529931.tif 000007
【図５】
2020529931.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月6日(2020.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（２）を備えるハンドリング装置（１）であって、
前記ロボット（２）は、複数の運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）を有し、
前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の各々は、作業空間内で移動可能であり、
前記作業空間のうちの少なくとも２つは、オーバーラップを有し、
前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の各々は、作業動作を実行するように構成されており、
前記ハンドリング装置（１）は、全体動作を実行するために前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）を制御するための制御モジュールを有し、
前記全体動作は、前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の前記作業動作によって具現化することができ、
前記制御モジュールは、前記作業動作を実行するために軌道関数（ｑ１，ｑ２）に基づいて前記運動連鎖機構を制御するように構成されている、
ハンドリング装置（１）において、
軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとが設けられており、
前記軌道決定モジュールは、前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の前記作業動作の各々に対してそれぞれ１つの最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を、前記軌道関数（ｑ１，ｑ２）として決定するように構成されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））に基づいた前記軌道関数（ｑ１，ｑ２）を、前記全体動作に衝突がないように再パラメータ化するように構成されている
ことを特徴とする、ハンドリング装置（１）。
【請求項２】
前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）は、それぞれロボットアームである、
請求項１に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項３】
前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））は、前記作業動作を実行するために必要とされる時間が最短である軌道関数（ｑ１，ｑ２）である、
請求項１又は２に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項４】
前記軌道決定モジュールは、有限の最大加速度及び／又は有限の最大速度に基づいて前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を決定するように構成されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項５】
前記再パラメータ化モジュールは、前記全体動作を、グローバル時間曲線ｔＲを用いて再パラメータ化するように構成されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項６】
前記ロボット（２）は、ｎ個の運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）を有し、
前記グローバル時間曲線ｔＲは、ｎ次元空間内の曲線である、
請求項５に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項７】
前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））は、前記軌道決定モジュールによってそれぞれ固有時間（τ１，τ２）を用いて記述されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記運動連鎖機構同士の衝突をチェックするためのチェック関数ｃ（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を有し、
前記再パラメータ化モジュールは、前記固有時間（τ１，τ２）によって形成された部分空間（７）を衝突空間（９）と有効空間（８）とに分割するように構成されており、
前記衝突空間（９）は、前記部分空間（７）内における、前記チェック関数ｃによって前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）同士が衝突すると判断されたところの点によって定義されており、
前記有効空間（８）は、前記部分空間（７）内における、前記チェック関数ｃによって前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）同士に衝突がないと判断されたところの点によって定義されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記有効空間（８）内の曲線を、前記グローバル時間曲線ｔＲとして決定するように構成されている、
請求項５又は６に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項８】
前記全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了し、
前記部分空間（７）内の前記開始点に時間座標（τＳ）を対応付けることができ、前記終了点に時間座標（τＥ）を対応付けることができ、
前記再パラメータ化モジュールは、前記グローバル時間曲線ｔＲを、前記有効空間（８）内の前記終了点の前記時間座標と前記開始点の前記時間座標との間の最短接続線として決定するように構成されている、
請求項７に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項９】
前記全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了し、
前記部分空間（７）内の前記開始点に時間座標（τＳ）を対応付けることができ、前記終了点に時間座標（τＥ）を対応付けることができ、
前記再パラメータ化モジュールは、前記グローバル時間曲線ｔＲを、前記有効空間（８）内の前記開始点の前記時間座標と前記終了点の前記時間座標との間の最速接続線として決定するように構成されている、
請求項７に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項１０】
前記制御モジュールは、前記ロボット（２）を制御するために、再パラメータ化された前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））を逆運動学によって変換するように構成されている、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項１１】
前記全体動作は、２つの運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の非同期的な作業動作を含む、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のハンドリング装置（１）。
【請求項１２】
ロボット（２）を制御するための方法において、
前記ロボット（２）のそれぞれの運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）に対して最短時間軌道（ｑ１，ｑ２）を決定し、
前記最短時間軌道（ｑ１（τ１），ｑ２（τ２））に基づいた軌道関数（ｑ１，ｑ２）を、前記運動連鎖機構（４ａ，４ｂ）の全体動作に衝突がないように再パラメータ化する
ことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のハンドリング装置によって、前記ロボット（２）を制御するための方法である、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
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おいて、
コンピュータ及び／又はハンドリング装置（１）においてコンピュータプログラムが実行されると、請求項１２又は１３に記載の方法が実行される
ことを特徴とする、コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2020529931.tif 000009
2020529931.tif 000010
2020529931.tif 000011
2020529931.tif 000012