特開 2024-87766 ワークピースの自動処理のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024087766

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】ワークピースの自動処理のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20240624BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 A

B25J13/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】22

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023180255

(22)【出願日】2023-10-19

(31)【優先権主張番号】18/068,103

(32)【優先日】2022-12-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】カードン， リサ エー．

(72)【発明者】

【氏名】バブスト， ジョシュア エー．

(72)【発明者】

【氏名】ロック， アラン エス．

(72)【発明者】

【氏名】クリベラ， ミッシェル

(72)【発明者】

【氏名】リード， エリック

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS12

3C707BS10

3C707DS01

3C707FS01

3C707FT12

3C707KS03

3C707KS04

3C707KS33

3C707KT02

3C707KT04

3C707LV01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】そのためにワークピースの自動処理を意図するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】ワークピースを処理するためのシステムが、ロボットマニピュレータ、及びロボットマニピュレータの作業端部に結合されたエンドエフェクタを含む。エンドエフェクタは、工作機械、及び工作機械に結合されたエンドエフェクタ真空クランプを含む。エンドエフェクタは、ワークピースの表面に解放可能に結合可能である。処理力がエンドエフェクタを介してワークピースに反作用する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業端部（１０６）を備えるロボットマニピュレータ（１０４）、並びに
前記ロボットマニピュレータ（１０４）の前記作業端部（１０６）に結合されたエンドエフェクタ（１０２）を備える、システム（１００）であって、
前記エンドエフェクタ（１０２）は、
工作機械（１１２）、及び
前記工作機械（１１２）に結合されたエンドエフェクタ真空クランプ（１１８）を備え、
前記エンドエフェクタ（１０２）は、ワークピース（１１４）の表面（１１６）に解放可能に結合可能であり、
処理力（Ｆｐ）が前記エンドエフェクタ（１０２）を介して前記ワークピース（１１４）に反作用する、システム（１００）。

【請求項2】

前記エンドエフェクタ真空クランプ（１１８）は、
エンドエフェクタ真空源（１２０）、及び
前記エンドエフェクタ真空源（１２０）と流体連通するエンドエフェクタ真空グリッパ（１２２）を備える、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項3】

前記エンドエフェクタ真空クランプ（１１８）は、エンドエフェクタ真空エジェクタ（１２４）を更に備える、請求項２に記載のシステム（１００）。

【請求項4】

前記エンドエフェクタ真空クランプ（１１８）に対して、前記工作機械（１１２）の処理軸（Ａｐ）を配置するための工具ドライブ（１２６）を更に備える、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項5】

前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）上の処理位置（１３２）に対する、前記処理軸（Ａｐ）の位置を特定するための局所的視覚システム（１２８）を更に備える、請求項４に記載のシステム（１００）。

【請求項6】

前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）上の処理位置（１３２）に対する、前記エンドエフェクタ（１０２）の位置を特定するための地理的視覚システム（１３０）を更に備える、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項7】

前記工作機械（１１２）は、
スピンドル（１３４）、及び
前記スピンドル（１３４）に結合された工具ビット（１３６）を備える、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項8】

処理中に生成されたデブリ（１５８）と前記ワークピース（１１４）から取り外されたファスナ（１８０）とのうちの少なくとも一方を除去するための抽出装置（１３８）、及び
潤滑剤（１６０）を吐出するためのアプリケータ（１４０）、のうちの少なくとも一方を更に備える、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項9】

ベース（１４２）を更に備え、
前記ロボットマニピュレータ（１０４）は、ベース端部（１０８）を更に備え、
前記ロボットマニピュレータ（１０４）の前記ベース端部（１０８）は、前記ベース（１４２）に結合され、
前記ベース（１４２）は、前記ワークピース（１１４）に対して移動可能であり、
前記ベース（１４２）は、前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）に解放可能に結合可能である、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項10】

前記ベース（１４２）は、ベース真空クランプ（１４４）を備え、
前記ベース真空クランプ（１４４）は、
ベース真空源（１４６）、
前記ベース真空源（１４６）と流体連通するベース真空グリッパ（１４８）、及び
ベース真空エジェクタ（１５０）を備える、請求項９に記載のシステム（１００）。

【請求項11】

前記ロボットマニピュレータ（１０４）は、協働ロボット（１５４）である、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項12】

工作機械（１１２）、及び
前記工作機械（１１２）に結合されたエンドエフェクタ真空クランプ（１１８）を備える、エンドエフェクタ（１０２）であって、
前記エンドエフェクタ真空クランプ（１１８）は、ワークピース（１１４）の表面（１１６）に解放可能に結合可能であり、
処理力（Ｆｐ）が前記エンドエフェクタ（１０２）を介して前記ワークピース（１１４）に反作用する、エンドエフェクタ（１０２）。

【請求項13】

前記エンドエフェクタ真空クランプ（１１８）は、
エンドエフェクタ真空源（１２０）、
前記エンドエフェクタ真空源（１２０）と流体連通するエンドエフェクタ真空グリッパ（１２２）、及び
エンドエフェクタ真空エジェクタ（１２４）を備える、請求項１２に記載のエンドエフェクタ（１０２）。

【請求項14】

前記エンドエフェクタ真空クランプ（１１８）に対して、前記工作機械（１１２）の処理軸（Ａｐ）を配置するための工具ドライブ（１２６）、及び
前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）上の処理位置（１３２）に対する、前記処理軸（Ａｐ）の位置を特定するための局所的視覚システム（１２８）を更に備える、請求項１２に記載のエンドエフェクタ（１０２）。

【請求項15】

処理中に生成されたデブリ（１５８）と前記ワークピース（１１４）から取り外されたファスナ（１８０）とのうちの少なくとも一方を除去するための抽出装置（１３８）、及び
潤滑剤（１６０）を吐出するためのアプリケータ（１４０）、のうちの少なくとも一方を更に備える、請求項１２に記載のエンドエフェクタ（１０２）。

【請求項16】

ワークピース（１１４）を処理する方法（１０００）であって、
前記ワークピース（１１４）の表面（１１６）上の処理位置（１３２）に対してエンドエフェクタ（１０２）を配置するステップ、
前記エンドエフェクタ（１０２）を前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）に結合するステップ、
前記エンドエフェクタ（１０２）の工作機械（１１２）を使用して、前記処理位置（１３２）において前記ワークピース（１１４）を処理するステップ、及び
前記エンドエフェクタ（１０２）を介して処理力（Ｆｐ）を前記ワークピース（１１４）に反作用させるステップを含む、方法（１０００）。

【請求項17】

前記エンドエフェクタ（１０２）を前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）に結合するステップは、前記エンドエフェクタ（１０２）を前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）に真空クランプすることを含む、請求項１６に記載の方法（１０００）。

【請求項18】

前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）上の前記処理位置（１３２）に対して、前記工作機械（１１２）の処理軸（Ａｐ）を配置することを更に含む、請求項１６に記載の方法（１０００）。

【請求項19】

前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）上の前記処理位置（１３２）に対する、前記エンドエフェクタ（１０２）の位置を特定すること、及び
前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）上の前記処理位置（１３２）に対する、前記工作機械（１１２）の前記処理軸（Ａｐ）の位置を特定することを更に含む、請求項１８に記載の方法（１０００）。

【請求項20】

前記ワークピース（１１４）を処理するステップは、前記ワークピース（１１４）内に孔（１７８）を穿つことを含む、請求項１６に記載の方法（１０００）。

【請求項21】

前記ワークピース（１１４）を処理するステップは、前記ワークピース（１１４）からファスナ（１８０）を取り外すことを含む、請求項１６に記載の方法（１０００）。

【請求項22】

前記エンドエフェクタ（１０２）は、ロボットマニピュレータ（１０４）の作業端部（１０６）に結合され、
前記方法（１０００）は、前記ロボットマニピュレータ（１０４）を前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）に結合するステップを更に含み、
前記ロボットマニピュレータ（１０４）のベース端部（１０８）が、ベース（１４２）に結合され、
前記ロボットマニピュレータ（１０４）を前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）に結合するステップは、前記ベース（１４２）を前記ワークピース（１１４）の前記表面（１１６）に真空クランプすることを含む、請求項１６に記載の方法（１０００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

政府契約
[0001] 本発明は、空軍研究所によって与えられた契約番号ARM-TEC-20-DC-F03の下での政府の支援によってなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。

【0002】

[0002] 本開示は、広くは、機械加工動作に関し、特に、ワークピースの自動処理のためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003] 製造中のワークピースには様々な処理動作が行われる。これらの動作の多くは、環境及びワークピースと相互作用するように設計された自動機械を使用して実行される。一例として、自動機械は、ロボットアーム又はオーバーヘッドガントリなどの自動マニピュレータや、ワークピースと相互作用する自動マニピュレータに取り付けられたエンドエフェクタを含み得る。機械の正確な構成は、特定の用途及び／又はワークピースに実行されるプロセスに依存することがある。しかし、ほとんどの状況では、自動機械が大きなワークピースの全体に到達又はさもなければアクセスするために、その機械は大きくなければならない。更に、自動機械が大きな力の動作を実行することを可能にするために、その機械は頑丈でなければならない。したがって、上述された懸念への対処を意図するシステム及び方法が有用であるだろう。したがって、当業者は、ワークピースの自動処理の分野における研究開発の努力を続けている。

【発明の概要】

【0004】

[0004] ワークピースの処理のためのシステム、ワークピースの処理のためのエンドエフェクタ、及びワークピースを処理するための方法の複数の実施例が開示される。以下の記載は、本開示に係る発明の主題の非限定的な例であり、特許請求されることもされないこともある。

【0005】

[0005] 一実施例では、開示されるシステムが、作業端部を含むロボットマニピュレータを含む。システムはまた、ロボットマニピュレータの作業端部に結合されたエンドエフェクタも含む。エンドエフェクタは、工作機械、及び工作機械に結合されたエンドエフェクタ真空クランプを含む。エンドエフェクタは、ワークピースの表面に解放可能に結合可能である。処理力がエンドエフェクタを介してワークピースに反作用する。

【0006】

[0006] 一実施例では、本開示のエンドエフェクタが、工作機械、及び工作機械に結合されたエンドエフェクタ真空クランプを含む。エンドエフェクタ真空クランプは、ワークピースの表面に解放可能に結合可能である。処理力がエンドエフェクタを介してワークピースに反作用する。

【0007】

[0007] 一実施例では、開示される方法が、（１）ワークピースの表面上の処理位置に対してエンドエフェクタを配置するステップ、（２）エンドエフェクタをワークピースの表面に結合するステップ、（３）エンドエフェクタの工作機械を使用して、処理位置においてワークピースを処理するステップ、及び（４）エンドエフェクタを介して処理力をワークピースに反作用させるステップを含む。

【0008】

[0008] 開示されるシステム、エンドエフェクタ、及び方法の他の複数の実施例は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲から明確となるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】[0009] ワークピースの自動処理のためのシステムの一実施例の概略ブロック図である。

【図2】[0010] システムの一実施例及びワークピースの概略斜視図である。

【図3】[0011] システムのエンドエフェクタの一実施例の概略斜視図である。

【図4】[0012] エンドエフェクタの一実施例の概略側面図である。

【図5】[0013] エンドエフェクタの一実施例の概略上面図である。

【図6】[0014] エンドエフェクタの一実施例の概略下面図である。

【図7】[0015] エンドエフェクタの一実施例の概略上面図である。

【図8】[0016] エンドエフェクタの一実施例の概略斜視図である。

【図9】[0017] エンドエフェクタの一実施例の概略斜視図である。

【図10】[0018] エンドエフェクタの一実施例の概略側面図である。

【図11】[0019] エンドエフェクタの一実施例の概略部分分解斜視図である。

【図12】[0020] システムのベースの一実施例の概略斜視図である。

【図13】[0021] システムの一実施例の概略斜視図である。

【図14】[0022] システムの一実施例の概略図である。

【図15】[0023] システムの一実施例の概略図である。

【図16】[0024] システムの一実施例の概略図である。

【図17】[0025] ワークピースの自動処理のための方法の一実施例のフロー図である。

【図18】[0026] 航空機の製造及び保守方法のフロー図である。

【図19】[0027] 航空機の一実施例の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

[0028] 図１～図１７を例として参照すると、本開示は、ワークピースの自動処理のためのシステム及び方法を対象とする。概して、本明細書で説明されるシステム及び方法は、小さな及び軽量な機械が、ワークピースにプロセスを反作用させることによって、典型的にはより大きな及びより頑丈な機械を必要とする１以上の機械加工又は他の処理動作を実行することを可能にする。１以上の実施例では、処理動作がワークピース内に穿孔することを含む。１以上の実施例では、処理動作がワークピースからファスナを取り外すことを含む。１以上の実施例では、処理動作が、穿孔位置又はファスナ位置などの処理動作のための位置を特定すること、及び処理動作の実行のための処理位置に対して工作機械を正確に位置付けることを含む。

【0011】

[0029] 図１を参照すると、１以上の実施例では、ワークピース１１４が、製造中に機械加工動作が実行される任意の製造される構成要素、部品、物体、又は物品であり、それらを含み、又はそれらの形態を採る。航空宇宙の一例では、ワークピース１１４が、航空機の主翼、又は、主翼ボックスや主翼の外板パネルなどの航空機の主翼の構成要素若しくはサブアセンブリである。しかし、他の複数の実施例では、ワークピース１１４が、任意の他の構造物又は構成要素であり得る。

【0012】

[0030] 本開示は、航空機の一部分（例えば、主翼や胴体など）を形成するものなどの比較的大きなワークピースが、穿孔やファスナの取り外しなどの自動処理動作を実行するために、大きな及び頑丈な機械を必要とすることを認識する。大きな及び頑丈な機械は、ワークピースの全ての必要な部分に到達し、重い工作機械を操作し、機械加工動作中に生成される高処理力を反作用させることが必要である。本開示はまた、より小さな及び軽量な機械を使用して、自動処理動作を実行することができるシステム及び方法を提供する利点も認識する。

【0013】

[0031] 図１及び図２を参照すると、それらは、ワークピース１１４の自動処理のためのシステム１００の複数の実施例を示している。システム１００は、処理力及び荷重をワークピース１１４に反作用させることによって、より小さな及びより軽量な機械及び工具を使用したワークピース１１４の自動処理を容易にする。１以上の実施例では、システム１００が、ワークピース１１４内に孔１７８を機械加工する（例えば、穿つ又はさもなければ切削する）ように構成されている（例えば、図２～図６で示されているように）。１以上の実施例では、システム１００が、ワークピース１１４からファスナ１８０を取り外すように構成されている（例えば、図９～図１１で示されているように）。他の複数の実施例では、システム１００が、機械加工、切削、トリミング、ルーティング、サンディング、研磨、ファスナ取り付けなどの、他の処理動作を実行するように構成されている。

【0014】

[0032] 図１及び図２を参照すると、１以上の実施例では、システム１００がロボットマニピュレータ１０４を含む。ロボットマニピュレータ１０４は、作業端部１０６（図１）を含む。システム１００はまた、エンドエフェクタ１０２も含む。エンドエフェクタ１０２は、ロボットマニピュレータ１０４の作業端部１０６に結合されている。エンドエフェクタ１０２は、工作機械１１２及びエンドエフェクタ真空クランプ１１８を含む。エンドエフェクタ１０２は、ワークピース１１４の表面１１６に解放可能に結合可能である（例えば、選択的に、表面１１６に結合され、表面１１６から結合解除されるように構成されている）。処理力Ｆｐがエンドエフェクタ１０２を介してワークピース１１４に反作用する。

【0015】

[0033] １以上の実施例では、エンドエフェクタ真空クランプ１１８が、工作機械１１２に結合されている。一実施例として、工作機械１１２及びエンドエフェクタ真空クランプ１１８は、エンドエフェクタ１０２を形成する一体構造に統合されている。

【0016】

[0034] ロボットマニピュレータ１０４は、エンドエフェクタ１０２を製造環境においてワークピース１１４に対して支持し、移動させ、配置する。エンドエフェクタ真空クランプ１１８を使用して、ワークピース１１４の表面１１６にエンドエフェクタ１０２を結合することにより、処理力Ｆｐがエンドエフェクタ１０２を介して反作用し、ワークピース１１４に伝達し戻されることが可能になり、それによって、ロボットマニピュレータ１０４、エンドエフェクタ１０２、及び工作機械１１２に必要とされる頑丈さが低減される。エンドエフェクタ１０２がワークピース１１４の表面１１６に結合されると、工作機械１１２は、ワークピース１１４に１以上の機械加工動作を実行する。

【0017】

[0035] 処理力Ｆｐは、処理動作中に生成される力の１以上を表す。本明細書で使用されるときに、「処理」は、材料除去又は表面仕上げを制御することなどによって、ワークピースを製造し、機械加工し、切削し、穿孔し、組み立て、解体し、又はさもなければ所望の最終状態に仕上げるために、材料処理動作を実行することを指す。処理動作は、ワークピース１１４に実行される、特にワークピース１１４の表面１１６に実行される任意の適切な動作、例えば、非限定的に、穿孔、切削、トリミング、ルーティング、ファスナ取り付け（例えば、一時的な又は恒久的な）、ファスナ取り外し、サンディング、研磨などを含む。処理動作は、ワークピース１１４に接触して配置される工作機械１１２によって実行される。処理動作中、工作機械１１２は、ワークピース１１４に作用力を加える（例えば、かける）。概して、作用力は、工作機械１１２の処理軸Ａｐに平行であるか又は一致する。ワークピース１１４は、工作機械１１２に反作用力を加える（例えば、かける）。反作用力は、作用力と大きさが等しく、方向が逆である。

【0018】

[0036] 図２は、処理動作の開始に備えてワークピース１１４に対して配置されたシステム１００の一実施例を示している。ロボットマニピュレータ１０４は、ワークピース１１４に対して、特にワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対して、エンドエフェクタ１０２（例えば、工作機械１１２やエンドエフェクタ真空クランプ１１８）を移動させ、適切に配置する。処理位置１３２は、処理動作（例えば、孔１７８を穿つこと又はファスナ１８０を取り外すこと）が実行されるワークピース１１４の表面１１６上の位置を指す。図２で示されているように、１以上の実施例では、ロボットマニピュレータ１０４が、任意の適切なプログラム可能機械又はロボットアーム１５６などのプログラム可能機械アームであり、それを含み、又はその形態を採る。

【0019】

[0037] 図１を参照すると、１以上の実施例では、ロボットマニピュレータ１０４が、協働ロボット１５４であるか、又は協働ロボット１５４を含む。コボットとも呼ばれる協働ロボット１５４は、共有空間内や人間とロボットが近接する場所で、人間とロボットが直接的に相互作用することを企図されたロボットである。協働ロボット１５４は、軽量な構造材料、速度及び力の固有の制限、及び／又は安全な挙動を保証するためのセンサとソフトウェアに依存する。

【0020】

[0038] 図１及び図１６を参照すると、エンドエフェクタ１０２を備え、エンドエフェクタ１０２を使用して処理力Ｆｐをワークピース１１４自体に反作用させることが可能な協働ロボット１５４などのより小さな自動機械の使用により、互いに協働する２つ以上のシステム１００（例えば、図１６で示されている第１のシステム１００Ａと第２のシステム１００Ｂ）の使用が容易になる。更に、協働ロボット１５４の利用により、同じ製造環境又は作業スペースにおいて、互いに協働し、作業人員と協働する２つ以上のシステム１００（例えば、第１のシステム１００Ａと第２のシステム１００Ｂ）の使用が容易になる。１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２を備え、エンドエフェクタ１０２を使用して処理力Ｆｐをワークピース１１４自体に反作用させることが可能な協働ロボット１５４などのより小さな自動機械の使用により、ワークピース１１４上の複数の処理位置１３２のうちの所望の１つに対するロボットマニピュレータ１０４の移動やロボットマニピュレータ１０４の配置が容易になる。

【0021】

[0039] 図１及び図２並びに図３～図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空クランプ１１８により、ワークピース１１４の表面１１６に対するエンドエフェクタ１０２の結合が可能になる。エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に結合することにより、処理動作中にワークピース１１４によって工作機械１１２に加えられる処理力Ｆｐ（図４）を、エンドエフェクタ１０２によってワークピース１１４に反作用させ、ワークピース１１４に伝達し戻すことができる。ワークピース１１４に結合されたエンドエフェクタ１０２を介して処理力Ｆｐをワークピース１１４に反作用させることにより、ロボットマニピュレータ１０４に必要とされる頑丈さが低減される。

【0022】

[0040] エンドエフェクタ真空クランプ１１８は、２つの物品を共に結合し、それらをしっかりと保持するために使用される任意の適切な真空技術を含み、又はそれを利用する。概して、エンドエフェクタ真空クランプ１１８は、エンドエフェクタ１０２とワークピース１１４との間から大気（例えば、空気）を除去する。それによって、エンドエフェクタ１０２の外側の周りの大気が、エンドエフェクタ１０２を適所に保持する。

【0023】

[0041] 図１及び図３～図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空クランプ１１８が、エンドエフェクタ真空源１２０（図１）を含む。エンドエフェクタ真空クランプ１１８はまた、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２の少なくとも１つの例も含む。エンドエフェクタ真空グリッパ１２２は、送気管などを介して、エンドエフェクタ真空源１２０に結合され、エンドエフェクタ真空源１２０と流体連通する。エンドエフェクタ真空源１２０は、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２とワークピース１１４の表面１１６との間で空気の流れを生成し、それらの間のスペースから空気を除去するように構成された任意のデバイス又は機構（真空ポンプなど）を含む。エンドエフェクタ真空グリッパ１２２は、可撓性グリッパ、吸引カップ又は真空カップ、吸引パッド又は真空パッドなどの、任意の適切な真空又は吸引グリッパを含む。

【0024】

[0042] 図１及び図３～図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空クランプ１１８が、工作機械１１２に結合された又はさもなければ工作機械１１２から外向きに延在するフレーム１７６を含む。フレーム１７６は、エンドエフェクタグリッパ１２２を支持する。

【0025】

[0043] 図１及び図３～図８を参照すると、１以上の実施例では、フレーム１７６が、複数の脚１８４を含み、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２が、複数の吸引カップ１８６を含む。吸引カップ１８６のうちの少なくとも１つは、脚１８４のうちの各１つに結合されている。フレーム１７６は、任意の数の脚１８４を含み得る。例えば、４つの脚１８４（例えば、図３～図６で示されている）、又は５つ以上の脚１８４（例えば、図７及び図８で示されている）などである。任意の適切な数の吸引カップ１８６（例えば、１つの吸引カップ１８６（図３～図７）若しくは２つ以上の吸引カップ１８６（図８））が、脚１８４のうちの各１つに結合され得るか、又は脚１８４のうちの各１つから延在し得る。

【0026】

[0044] 図１及び図９～図１１を参照すると、１以上の実施例では、フレーム１７６が、真空プラットフォーム１８８を含み、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２が、真空パッド１９０を含む。真空パッド１９０は、真空プラットフォーム１８８に結合されている。真空テーブルなどの真空プラットフォーム１８８は、複数の真空ポート２１２を含む。真空プラットフォーム１８８の真空ポート２１２は、エンドエフェクタ真空源１２０と流体連通している。真空パッド１９０は、複数の真空ポート２１２に整列する複数の真空開孔２１４であって、複数の真空ポート２１２と流体連通する複数の真空開孔２１４を含む。真空パッド１９０は、圧縮可能な材料で作製されている。

【0027】

[0045] 図１及び図３～図１１を参照すると、１以上の実施例では、フレーム１７６が、工作機械１１２及びエンドエフェクタ真空クランプ１１８を支持する。１以上の実施例では、フレーム１７６が、例えば、ロボットクイックチェンジカップリングによって、ロボットマニピュレータ１０４の作業端部１０６に結合されている。１以上の実施例では、工作機械１１２が、フレーム１７６に結合され、フレーム１７６によって支持されている。１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２が、フレーム１７６に結合され、フレーム１７６から延在する。１以上の実施例では、システム１００又はエンドエフェクタ１０２の他の動作構成要素が、フレーム１７６に結合され、及び／又はフレーム１７６によって支持されている。

【0028】

[0046] 図６及び図９を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２のフレーム１７６が、ワークピース１１４の表面１１６へのアクセスを提供する開口部２１６を含み又は形成する。概して、処理動作中に、工作機械１１２の少なくとも一部分（例えば、工具ビット１３６）が、ワークピース１１４に係合するために開口部２１６を通って延在する。１以上の実施例では、図６で示されているように、脚１８４が開口部２１６から放射状に延在する。１以上の実施例では、図１１で示されているように、真空プラットフォーム１８８が、開口部２１６を含み、真空パッド１９０が、環形状であり、開口部２１６を取り囲むか又は開口部２１６と同心である。例えば、真空パッド１９０の環形状の開口部は、真空プラットフォーム１８８の環形状の開口部と整列し、組み合わせて開口部２１６を形成する。

【0029】

[0047] 図１並びに図９及び図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が接触パッド１９２を含む。接触パッド１９２は、エンドエフェクタ１０２とワークピース１１４の表面１１６との間の法線性を維持するように構成されている。

【0030】

[0048] 図１１を参照すると、１以上の実施例では、接触パッド１９２が、複数の接触ポイント２１８を含む。１以上の実施例では、接触パッド１９２が、少なくとも３つの接触ポイント２１８を含む。１以上の実施例では、接触パッド１９２が、４つ以上の（例えば４つの）接触ポイント２１８を含む。

【0031】

[0049] 接触ポイント２１８は、エンドエフェクタ１０２がワークピース１１４の表面１１６に真空クランプしている最中に又は真空クランプすると、表面１１６と接触するように構成されている。接触パッド１９２の接触ポイント２１８は、処理中に工作機械１１２が表面１１６に対して垂直になるように、エンドエフェクタ１０２を表面１１６に対する法線（例えば、略垂直）配向に確実に維持する。

【0032】

[0050] １以上の実施例では、接触パッド１９２が、環形状であり、開口部２１６を取り囲むか又は開口部２１６と同心である。１以上の実施例では、接触パッド１９２が、真空プラットフォーム１８８に結合され、真空パッド１９０の環形状の開口部内に位置付けられる。真空クランプ中に、真空パッド１９０は、エンドエフェクタ１０２のフレーム１７６（例えば、真空プラットフォーム１８８）とワークピース１１４の表面１１６との間で圧縮される。完全な圧縮の前に、接触パッド１９２は、表面１１６とフレーム１７６との間で表面１１６に接触する。真空パッド１９０の寸法（例えば、直径）と比較して、接触パッド１９２の寸法（例えば、直径）がより小さいので、エンドエフェクタ１０２の法線性に対する表面の起伏の影響が低減される。

【0033】

[0051] 図１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２がエンドエフェクタ真空センサ２０８を含む。エンドエフェクタ真空センサ２０８は、真空圧を検出し、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２とワークピース１１４の表面１１６との間に、処理動作を開始するための十分な真空が生成されているかどうかを判定するように構成されている。１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空センサ２０８が、圧力センサ又はトランスデューサである。

【0034】

[0052] 図１及び図４～図６を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空クランプ１１８が、エンドエフェクタ真空エジェクタ１２４を含む。エンドエフェクタ真空エジェクタ１２４は、送気管などを介して、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２に結合され、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２と流体連通している。エンドエフェクタ真空エジェクタ１２４は、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２とワークピース１１４の表面１１６との間の真空接続を解放する又は「壊す」ために、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２に対する空気の流れを逆転させるように構成されている。

【0035】

[0053] 図１及び図４～図６を参照すると、１以上の実施例では、システム１００が工具ドライブ１２６を含む。工具ドライブ１２６は、エンドエフェクタ真空クランプ１１８に対して、及びワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対して、工作機械１１２の処理軸Ａｐを配置する（例えば、配置するように構成されている）。工具ドライブ１２６は、エンドエフェクタ１０２に対する（例えば、エンドエフェクタ真空クランプ１１８に対する）、及びワークピース１１４の表面１１６に対する、工作機械１１２の直線的な運動を制御する任意の適切な直線駆動機構又はリニアアクチュエータを含む。概して、処理軸Ａｐは、それに沿って工作機械１１２が動作するところの軸を指す。一実施例として、機械加工動作中に、工作機械１１２は、送り軸に沿って送り方向に移動する。送り軸は、表面１１６に対して実質的に垂直である。一実施例では、送り軸が、処理軸Ａｐと平行であり、又は処理軸Ａｐと一致する。別の一実施例として、回転工作機械（例えば、ドリル又はインパクトドライバ）などでは、工作機械１１２が回転軸の周りで回転する。１以上の実施例では、回転軸が、処理軸Ａｐと平行であり、又は処理軸Ａｐと一致する。１以上の実施例では、工具ドライブ１２６が、工作機械１１２を処理軸Ａｐと平行な方向に移動させる少なくとも１つのモータ又は駆動機構（例えば、図１で示されているＺ軸ドライブ２００）を含む。１以上の実施例では、工具ドライブ１２６が、工作機械１１２を処理軸Ａｐと垂直な１以上の方向に移動させる少なくとも１つのモータ又は駆動機構（例えば、図１で示されているＸ軸ドライブ１９６及び／又はＹ軸ドライブ１９８）を含む。１以上の実施例では、工具ドライブ１２６が、１以上のサーボモータを含む。１以上の実施例では、Ｘ軸ドライブ１９６、Ｙ軸ドライブ１９８、及びＺ軸ドライブ２００が、別個の駆動機構である。１以上の実施例では、Ｘ軸ドライブ１９６とＹ軸ドライブ１９８とは、単一の駆動機構の中に統合される。

【0036】

[0054] １以上の実施例では、Ｘ軸ドライブ１９６、Ｙ軸ドライブ１９８、及び／又はＺ軸ドライブ２００などの、工具ドライブ１２６が、電気機械アクチュエータ、ガス圧アクチュエータ、又は液圧アクチュエータなどの、リニアアクチュエータである。１以上の実施例では、Ｚ軸ドライブ２００などの工具ドライブ１２６が、Ｚ軸に沿って移動しながら、工作機械１１２に可変力を加えるように構成された又は加えることができる可変力アクチュエータである。

【0037】

[0055] １以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、１つの駆動センサ２０２を含む。駆動センサ２０２は、工作機械１１２の１以上の運動パラメータを検出するように構成されている。１以上の実施例では、駆動センサ２０２がポジションセンサ２０４を含む。ポジションセンサ２０４は、Ｚ軸ドライブ２００によって駆動されるときに、Ｚ軸に沿った（例えば、処理軸Ａｐに沿った）工作機械１１２の相対位置を特定又は検出するように構成されている。１以上の実施例では、ポジションセンサ２０４が、ストロークポジションを検出するリニアトランスデューサである。１以上の実施例では、駆動センサ２０２が力センサ２０６を含む。力センサ２０６は、処理動作中にワークピース１１４に加えられる力（例えば、ファスナ１８０を取り外している間にファスナ１８０に加えられる力）を特定又は検出するように構成されている。一実施例では、力センサ２０６がロードセルである。

【0038】

[0056] 図１並びに図５、図６、図９、及び図１１を参照すると、１以上の実施例では、システム１００が１以上の視覚システム１９４を含む。１以上の視覚システム１９４は、エンドエフェクタ１０２の相対位置を特定すること、及び任意選択的に他のマシンビジョンに基づく特定を可能にする。

【0039】

[0057] 図１を参照すると、１以上の実施例では、視覚システム１９４が、局所的視覚システム１２８（例えば、第１の視覚システム）を含む。局所的視覚システム１２８は、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対する処理軸Ａｐの位置を特定する（例えば、特定するように構成されている）。概して、エンドエフェクタ１０２がワークピース１１４に結合された状態で、局所的視覚システム１２８は、エンドエフェクタ１０２及び／又は工作機械１１２に対する処理位置１３２のポジションを特定（例えば、検出）するように構成されている。局所的視覚システム１２８はまた、機械加工動作前及び／又は中に、エンドエフェクタ１０２及びワークピース１１４上の処理位置１３２に対する、工作機械１１２（より具体的には処理軸Ａｐ）の直線ポジションをモニタするようにも構成されている。局所的視覚システム１２８は、処理位置１３２に対する処理軸Ａｐのミクロ（例えば、微細な又は小規模の）位置情報を提供する。例えば、局所的視覚システム１２８によって取得され、生成された位置情報を使用して、機械加工動作前及び／又は中の工具ドライブ１２６用の運動制御方向を生成する。局所的視覚システム１２８は、物体の画像を取得する任意の適切なデジタルセンサ又は視覚センサであって、捕捉された画像を使用して物体の位置、向き、及び精度を特定する、カメラなどの任意の適切なデジタルセンサ又は視覚センサを含む。

【0040】

[0058] 図１を参照すると、１以上の実施例では、視覚システム１９４が、地理的視覚システム１３０（例えば、第２の視覚システム）を含む。地理的視覚システム１３０は、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対するエンドエフェクタ１０２の位置を特定する（例えば、特定するように構成されている）。概して、エンドエフェクタ１０２がワークピース１１４に結合される前に、地理的視覚システム１３０は、ロボットマニピュレータ１０４に対する処理位置１３２のポジションを特定（例えば、検出）するように構成されている。地理的視覚システム１３０はまた、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に結合する前に、ワークピース１１４（より具体的にはワークピース１１４上の処理位置１３２）に対するエンドエフェクタ１０２のポジション（例えば、位置及び向き）をモニタするようにも構成されている。地理的視覚システム１３０は、処理位置１３２に対するエンドエフェクタ１０２のマクロ（例えば、大規模の）位置情報を提供する。例えば、地理的視覚システム１３０によって取得され、生成された位置情報を使用して、結合のためにエンドエフェクタ１０２を正確に配置するために、ロボットマニピュレータ１０４用の運動制御方向を生成する。地理的視覚システム１３０は、物体の画像を取得する任意の適切なデジタルセンサ又は視覚センサであって、捕捉された画像を使用して物体の位置、向き、及び精度を特定する、カメラなどの任意の適切なデジタルセンサ又は視覚センサを含む。

【0041】

[0059] 図１を参照すると、１以上の実施例では、工作機械１１２が回転工作機械である。一実施例として、工作機械１１２はスピンドル１３４を含む。工作機械１１２はまた、スピンドル１３４に結合された工具ビット１３６も含む。スピンドル１３４は、シャフト、工作機械１１２の回転軸の周りでシャフトを回転させる回転ドライブ（例えば、モータ）、適切な軸受け、及び工具ビット１３６を固定するチャック又は他の工具を含む。１以上の実施例では、工作機械１１２がまた、シャフトの角度ポジション又は運動をアナログ又はデジタル出力信号に変換する回転エンコーダも含む。それらの信号は、工作機械１１２の回転制御のためにコントローラ１５２に提供され得る。１以上の実施例では、回転ドライブがサーボモータである。回転エンコーダ及びコントローラ１５２は、トルク制限の設定、回転速度のモニタ、回転ポジションのモニタなどを可能にする。

【0042】

[0060] 一実施例では、工作機械１１２が、ドリルであり、ドリルを含み、又はドリルの形態を採り、工具ビット１３６はドリルビットである。これらの実施例では、ドリルを使用して、ワークピース１１４内に孔１７８を穿つ。別の一実施例では、工作機械１１２が、インパクトドライバであり、インパクトドライバを含み、又はインパクトドライバの形態を採り、工具ビット１３６はドライバビットである。これらの実施例では、インパクトドライバを使用して、ワークピース１１４からファスナ１８０を取り外す。他の回転工作機械も考えられる。他の複数の実施例では、工作機械１１２が、ワークピース１１４を切削し、成形し、又は仕上げるために使用される非回転工作機械である。

【0043】

[0061] 図１並びに図４～図６、及び図１０を参照すると、１以上の実施例では、システム１００が抽出装置１３８を含む。１以上の実施例では、抽出装置１３８が、処理中に生成されたデブリ１５８（例えば、孔１７８を穿つ最中に形成されたデブリ１５８）を収集及び除去する（例えば、除去するように構成されている）。１以上の実施例では、抽出装置１３８が、ファスナ１８０が工作機械１１２によってワークピース１１４から取り外された後で、ファスナ１８０を収集及び除去する。

【0044】

[0062] １以上の実施例では、抽出装置１３８が、真空システムであり又は真空システムを含む。該真空システムは、穿孔動作中に生成されたデブリ１５８又は締結解除動作中に取り外されたファスナ１８０を除去するために、吸引力を生成する。１以上の実施例では、抽出装置１３８が、吸引力を生成する電気モータ（例えば、更なる真空源）に接続され又はそれと流体連通したチューブ又はホースを含む。エンドエフェクタ１０２がワークピース１１４に結合された状態で、抽出装置１３８の端部又は入力開口部が、デブリ１５８及び／又はファスナ１８０を収集及び除去するために、処理位置１３２に近接して（例えば、その位置に又はその位置の近傍に）位置付けられる。

【0045】

[0063] 図１０を参照すると、１以上の実施例では、システム１００がまた、把持器２１０も含む。把持器２１０は、ワークピース１１４からファスナ１８０が緩められるか又はさもなければ締結解除された後で、ファスナ１８０を把持し又はさもなければグリップし、ファスナ１８０をワークピース１１４から取り外し、抽出装置１３８による除去のために抽出装置１３８の入力開口部に近接してファスナ１８０を適切に配置するように構成されている。１以上の実施例では、把持器２１０が、アクチュエータ２２０、アクチュエータ２２０に結合された第１のフィンガ２２２、及びアクチュエータ２２０に結合された第２のフィンガ２２４を含む。アクチュエータ２２０は、第１のフィンガ２２２の端部と第２のフィンガ２２４の端部との間にファスナ１８０を把持するために、第１のフィンガ２２２及び第２のフィンガ２２４を開位置と閉位置との間で移動させる。

【0046】

[0064] 図１及び図４～図６参照すると、１以上の実施例では、システム１００がアプリケータ１４０を含む。アプリケータ１４０は、潤滑剤１６０を吐出する（例えば、吐出するように構成されている）。潤滑剤１６０は、穿孔などの処理中に工具ビット１３６（例えば、ドリルビット）とワークピース１１４との間の摩擦を低減させる任意の適切な物質である。１以上の実施例では、アプリケータ１４０が、機械加工動作中に潤滑剤１６０を注入、噴霧、又はさもなければ吐出するポンプであり、又はそのようなポンプを含む。１以上の実施例では、アプリケータ１４０が、ポンプ及び潤滑剤源に接続されたチューブであって、それらに流体連通したチューブを含む。エンドエフェクタ１０２がワークピース１１４に結合された状態で、アプリケータ１４０の端部は、潤滑剤１６０を工具ビット１３６に提供するために、処理位置１３２に近接して（例えば、その位置に又はその位置の近傍に）位置付けられる。

【0047】

[0065] 図１及び図２並びに図１２～図１６を参照すると、１以上の実施例では、システム１００がベース１４２を含む。ロボットマニピュレータ１０４は、作業端部１０６の反対側のベース端部１０８を含む。ロボットマニピュレータ１０４のベース端部１０８は、ベース１４２に結合されている。ベース１４２は、ワークピース１１４に対して移動可能である。ベース１４２は、ロボットマニピュレータ１０４を支持する。ベース１４２はまた、エンドエフェクタ１０２を配置すること及びエンドエフェクタ１０２をワークピース１１４の表面１１６に結合することの最中に、ロボットマニピュレータ１０４を固定する。幾つかの実施例では、ベース１４２がまた、ワークピース１１４に対するロボットマニピュレータ１０４の移動を容易にする。

【0048】

[0066] 図１並びに図２、図１２、及び図１３を参照すると、１以上の実施例では、ベース１４２が、ワークピース１１４の表面１１６に解放可能に結合可能である（例えば、選択的に、表面１１６に結合されるか又は表面１１６から結合解除されるように構成されている）。ベース１４２をワークピース１１４の表面１１６に結合することにより、ロボットマニピュレータ１０４及びしたがってエンドエフェクタ１０２を、処理のためにワークピース１１４上の任意の所望の位置に配置することが容易になり得る。

【0049】

[0067] 図１並びに図２、図１２、及び図１３を参照すると、１以上の実施例では、ベース１４２がベース真空クランプ１４４を含む。ベース真空クランプ１４４は、ベース１４２がワークピース１１４の表面１１６に結合されることを可能にする。ベース１４２をワークピース１１４に結合することにより、システム１００の柔軟性が拡大する。

【0050】

[0068] ベース真空クランプ１４４は、２つの物品を共に結合し、それらをしっかりと保持するために使用される任意の適切な真空技術を含み、又はそれらを利用する。概して、ベース真空クランプ１４４は、ベース１４２とワークピース１１４との間から大気（例えば、空気）を除去する。それによって、ベース１４２の外側の周りの大気が、ベース１４２を適所に保持する。

【0051】

[0069] 図１並びに図１２及び図１３を参照すると、１以上の実施例では、ベース真空クランプ１４４が、ベース真空源１４６を含む。ベース真空クランプ１４４はまた、ベース真空グリッパ１４８も含む。ベース真空グリッパ１４８は、送気管などを介して、ベース真空源１４６に結合され、ベース真空源１４６と流体連通する。ベース真空源１４６は、ベース真空グリッパ１４８とワークピース１１４の表面１１６との間で空気の流れを生成し、それらの間のスペースから空気を除去するように構成された任意のデバイス又は機構（真空ポンプなど）を含む。ベース真空グリッパ１４８は、可撓性グリッパ、吸引カップ又は真空カップ（例えば、吸引カップ１８６）、吸引パッド又は真空パッド（例えば、真空パッド１９０）などの、任意の適切な真空グリッパ又は吸引グリッパを含む。

【0052】

[0070] ベース真空クランプ１４４により、ベース１４２及びしたがってロボットマニピュレータ１０４のベース端部１０８を、ワークピース１１４の表面１１６上の任意の適切な所望の位置に選択的に結合することが可能になる。更に、図１３で示されているように、ベース真空クランプ１４４により、ワークピース１１４の表面１１６が実質的に水平な配向にないときに、ベース１４２及びしたがってロボットマニピュレータ１０４を表面１１６に結合させることが可能になる。１以上の実施例では、表面１１６が、実質的に垂直な配向までの及び実質的に垂直な配向を含む、水平に対する任意の配向を有し得、ベース１４２は、ロボットマニピュレータ１０４が表面１１６に結合されることを可能にする。更に、ベース１４２は、ロボットマニピュレータ１０４が、ワークピース１１４の表面の下側又は下に結合されることを可能にする。それによって、ワークピース１１４の両側の主面又は全ての側面が、ワークピース１１４の大きな再配向なしに機械加工され得るか又はさもなければ処理され得る。

【0053】

[0071] 図１を参照すると、１以上の実施例では、ベース１４２がベース真空センサ２２６を含む。ベース真空センサ２２６は、真空圧を検出し、ベース真空グリッパ１４８とワークピース１１４の表面１１６との間に、処理動作を開始するための十分な真空が生成されているかどうかを判定するように構成されている。１以上の実施例では、ベース真空センサ２２６が、圧力センサ又はトランスデューサである。

【0054】

[0072] 図１２で示されているように、１以上の実施例では、ベース１４２が本体１７４を含む。１以上の実施例では、ロボットマニピュレータ１０４のベース端部１０８が、本体１７４によって支持され、本体１７４に結合されている。１以上の実施例では、ベース真空グリッパ１４８が、ベース１４２の本体１７４に結合され、本体１７４から延在する。

【0055】

[0073] 図１３で示されているように、１以上の実施例では、システム１００が、１以上のアンカー１６８を含む。アンカー１６８は、ベース１４２をワークピース１１４の表面１１６に結合する前及び／又は結合した後で、ベース１４２を支持するのに役立つ。アンカー１６８は、ベース１４２の本体１７４に結合されたアンカー支持体１７２（図１２）などの、ベース１４２に結合され得る。

【0056】

[0074] 図１を参照すると、１以上の実施例では、ベース真空クランプ１４４が、ベース真空エジェクタ１５０を含む。ベース真空エジェクタ１５０は、送気管などを介して、ベース真空グリッパ１４８に結合され、ベース真空グリッパ１４８と流体連通する。ベース真空エジェクタ１５０は、ベース真空グリッパ１４８とワークピース１１４の表面１１６との間の真空接続を解放する又は「壊す」ために、ベース真空グリッパ１４８に対する空気の流れを逆転させるように構成されている。

【0057】

[0075] 図１４及び図１５参照すると、１以上の実施例では、システム１００がカート１６６を含む。１以上の実施例では、カート１６６が、ワークピース１１４に対するロボットマニピュレータ１０４の又はロボットマニピュレータ１０４及びベース１４２の移動を支持し、可能にする。１以上の実施例では、カート１６６が、作業人員によって引かれる又は押される車輪付きビークルである。１以上の実施例では、カート１６６が自動誘導ビークルである。

【0058】

[0076] １以上の実施例では、図１４で示されているように、カート１６６が、ワークピース１１４上で支持され、ベース１４２及びロボットマニピュレータ１０４を処理位置１３２に近接して位置付けるために、ワークピース１１４の表面１１６にわたり移動するように構成されている。ロボットマニピュレータ１０４を、ロボットマニピュレータ１０４によって届く範囲内などの処理位置１３２に対する適切な位置に配置すると、ベース１４２は、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に配置すること及び結合することの最中にロボットマニピュレータ１０４を支持するために、ワークピース１１４の表面１１６に結合される。ベース１４２がワークピース１１４の表面１１６に結合され、ロボットマニピュレータ１０４が作業位置内に固定されると、カート１６６は除去される。

【0059】

[0077] １以上の実施例では、図１５で示されているように、カート１６６は、ロボットマニピュレータ１０４を処理位置１３２に近接して位置付けるために、ワークピース１１４に対して移動し、エンドエフェクタ１０２を配置すること及びエンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に結合することの最中にロボットマニピュレータ１０４を支持するように構成されている。一実施例として、カート１６６は、ロボットマニピュレータ１０４を、ロボットマニピュレータ１０４によって届く範囲内などの処理位置１３２に対する適切な位置に配置し、ロボットマニピュレータ１０４を固定する。

【0060】

[0078] １以上の実施例では、カート１６６が、ベース１４２及びロボットマニピュレータ１０４のための搬送機構として働く。１以上の実施例では、カート１６６がベース１４２として働く。例えば、ロボットマニピュレータ１０４のベース端部１０８は、カート１６６に結合され、カート１６６は、エンドエフェクタ１０２を配置することの最中、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４の表面１１６に結合することの最中、及び処理動作中に、ロボットマニピュレータ１０４を支持する。１以上の実施例では、図１５で示されているように、カート１６６は、ロボットマニピュレータ１０４に相互交換可能に取り付け可能な複数のエンドエフェクタ１０２（例えば、第１のエンドエフェクタ１０２Ａ及び第２のエンドエフェクタ１０２Ｂの相互交換可能な例）、コミュニケーションライン（例えば、送気管、真空ライン、電気ラインなど）、コンピュータ制御システム（例えば、コントローラ）などの、システム１００の様々な他の構成要素を支持する。例えば、システム１００は、孔１７８を穿つように構成された工作機械１１２（例えば、ドリル）及びエンドエフェクタ真空クランプ１１８を含む第１のエンドエフェクタ１０２Ａ、並びにワークピース１１４からファスナ１８０を取り外すように構成された工作機械１１２（例えば、インパクトドライバ）及びエンドエフェクタ真空クランプ１１８を含む第２のエンドエフェクタ１０２Ｂを含む。

【0061】

[0079] 図１及び図１５参照すると、１以上の実施例では、システム１００がコントローラ１５２を含む。１以上の実施例では、コントローラ１５２が、システム１００の及び／又はエンドエフェクタ１０２の動作構成要素のうちの１以上に結合され、それらと電気的に通信する。複数の実施例として、ロボットマニピュレータ１０４、エンドエフェクタ１０２、真空クランプ１１８、工作機械１１２、工具ドライブ１２６、局所的視覚システム１２８、地理的視覚システム１３０、ベース真空クランプ１４４などのうちの１以上は、コントローラ１５２からの指示又は指示命令の下で動作する。更に、１以上の実施例では、コントローラ１５２が、局所的視覚システム１２８、地理的視覚システム１３０、エンドエフェクタ真空センサ２０８、ベース真空センサ２２６、ポジションセンサ２０４、力センサ２０６、工作機械１１２の回転エンコーダ、他のセンサなどによって取得され又は生成されたデータ及び情報などの、データを処理するように構成又は適合されている。

【0062】

[0080] １以上の実施例では、システム１００及びより具体的にはコントローラ１５２が、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせを使用して実装されてよい。ソフトウェアが使用されるときに、システム１００によって実行される動作は、例えば、非限定的に、プロセッサユニットで実行されるように構成されたプログラムコードを使用して実装されてよい。ファームウェアが使用されるときに、システム１００によって実行される動作は、例えば、非限定的に、プロセッサユニットで実行されるために永続メモリ内に記憶されるプログラムコード及びデータを使用して実装されてよい。ハードウェアが採用されるときに、ハードウェアは、システム１００によって実行される動作を実行するように動作する１以上の回路を含んでよい。実施態様に応じて、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ASIC）、プログラマブル論理デバイス、又は任意の数の動作を実行するように構成された幾つかの他の適切な種類のハードウェアデバイスの形態を採ってよい。プログラマブル論理デバイスは、特定の動作を実行するように構成されてよい。このデバイスは、これらの動作を実行するように恒久的に構成されてよく、又は再構成可能であってよい。プログラマブル論理デバイスは、例えば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理装置、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又は、他の何らかの種類のプログラマブルハードウェアデバイスの形態をとり得るが、これらに限定されない。

【0063】

[0081] 次に図１～図１１を例として参照すると、本開示はまた、ワークピース１１４を処理するためのエンドエフェクタ１０２も対象とする。１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、システム１００の一部分を形成する。１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、少なくとも、エンドエフェクタ真空クランプ１１８及び工作機械１１２をアームロボットアセンブリの端部の中に統合する。

【0064】

[0082] 図１及び図２～図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、ロボットマニピュレータ１０４の作業端部１０６に結合可能である（例えば、作業端部１０６に結合され、作業端部１０６から結合解除されるように構成されている）。エンドエフェクタ１０２は、工作機械１１２、及び工作機械１１２に結合されているエンドエフェクタ真空クランプ１１８を含む。エンドエフェクタ真空クランプ１１８は、ワークピース１１４の表面１１６に解放可能に結合可能である。処理力Ｆｐがエンドエフェクタ１０２を介してワークピース１１４に反作用する。

【0065】

[0083] 図１及び図２～図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空クランプ１１８が、エンドエフェクタ真空源１２０、及びエンドエフェクタ真空源１２０と流体連通するエンドエフェクタ真空グリッパ１２２を含む。１以上の実施例では、エンドエフェクタ真空クランプ１１８が、エンドエフェクタ真空エジェクタ１２４を含む。

【0066】

[0084] 図１及び図３～図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、エンドエフェクタ真空クランプ１１８に対して、及びワークピース１１４の表面１１６に対して、工作機械１１２の処理軸Ａｐを配置するための工具ドライブ１２６を含む。

【0067】

[0085] 図１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対する処理軸Ａｐの位置を特定するための局所的視覚システム１２８を含む。１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、ワークピース１１４などに対する、より具体的には、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対する、スペース内のエンドエフェクタ１０２のポジション（例えば、位置及び向き）を特定するための地理的視覚システム１３０を含む。

【0068】

[0086] 図１を参照すると、１以上の実施例では、工作機械１１２がスピンドル１３４を含む。工作機械１１２はまた、スピンドル１３４に結合された工具ビット１３６も含む。

【0069】

[0087] 図１並びに図３～図６及び図９～図１１を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、処理中に生成されたデブリ１５８及び／又はワークピース１１４から取り外されたファスナ１８０を除去するための抽出装置１３８を含む。

【0070】

[0088] 図１及び図３～図６を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタが、処理動作中に使用される潤滑剤１６０を吐出するためのアプリケータ１４０を含む。

【0071】

[0089] 概して図１～図１６及び特に図１７を複数の実施例として参照すると、本開示は、ワークピース１１４を処理するための方法１０００を更に対象とする。１以上の実施例では、方法１０００が、システム１００を使用して、又はエンドエフェクタ１０２を利用する自動機械によって実行される。１以上の実施例では、開示されるシステム１００及び／又はエンドエフェクタ１０２が、方法１０００の少なくとも一部分を実施する。

【0072】

[0090] 図１７及び図１～図１６を参照すると、１以上の実施例では、方法１０００が、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対してエンドエフェクタ１０２を配置するステップ（ブロック１００２）を含む。方法１０００は、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４の表面１１６に結合するステップ（ブロック１００４）を含む。方法１０００は、エンドエフェクタ１０２の工作機械１１２を使用して、処理位置１３２においてワークピース１１４を処理するステップ（ブロック１００６）を含む。方法１０００は、エンドエフェクタ１０２を介して処理力Ｆｐをワークピース１１４に反作用させるステップ（ブロック１００８）を含む。

【0073】

[0091] 図１７及び図１～図１６を参照すると、１以上の実施例では、方法１０００によれば、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４の表面１１６に結合するステップ（ブロック１００４）が、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４の表面１１６に真空クランプするステップ（ブロック１０１０）を含む。１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、エンドエフェクタ真空クランプ１１８を使用して、ワークピース１１４の表面１１６に真空クランプされる。

【0074】

[0092] 図１７及び図１～図１６を参照すると、１以上の実施例では、方法１０００が、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対して工作機械１１２の処理軸Ａｐを配置するステップ（ブロック１０１２）を含む。１以上の実施例では、ロボットマニピュレータ１０４を使用してエンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に対して配置することによるマクロ運動制御を使用して、工作機械１１２の処理軸Ａｐが、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対して配置される。１以上の実施例では、Ｘ軸ドライブ１９６及び／又はＹ軸ドライブ１９８などの工具ドライブ１２６を使用して工作機械１１２をワークピース１１４に対して配置することによるミクロ運動制御を使用して、工作機械１１２の処理軸Ａｐが、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対して配置される。

【0075】

[0093] 図１７及び図１を参照すると、１以上の実施例では、方法１０００が、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対する処理軸Ａｐのポジション（例えば、位置及び向き）を特定するステップ（ブロック１０１４）を含む。１以上の実施例では、処理軸Ａｐのポジションは、駆動センサ２０２（例えば、ポジションセンサ２０４）によって特定又は検出されるような工作機械１１２（例えば、スピンドル１３４又は工具ビット１３６）のポジションに基づく。１以上の実施例では、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対する処理軸Ａｐのポジションが、地理的視覚システム１３０、局所的視覚システム１２８、及びコントローラ１５２などの、１以上の視覚システム１９４を使用して特定される。

【0076】

[0094] 図１７及び図１を参照すると、１以上の実施例では、方法１０００が、ワークピース１１４に対する、例えば、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対する、エンドエフェクタ１０２のポジション（例えば、位置及び／又は向き）を特定するステップ（ブロック１０１６）を含む。１以上の実施例では、ワークピース１１４の表面１１６上の処理位置１３２に対するエンドエフェクタ１０２のポジションが、地理的視覚システム１３０及びコントローラ１５２を使用して特定される。

【0077】

[0095] 図１７並びに図１、図２、及び図１３～図１６を参照すると、１以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２が、ロボットマニピュレータ１０４の作業端部１０６に結合される。方法１０００は、ロボットマニピュレータ１０４をワークピース１１４に対して配置するステップ（ブロック１０１８）を含む。１以上の実施例では、ロボットマニピュレータ１０４が、カート１６６を使用してワークピース１１４に対して正確に配置される。

【0078】

[0096] 図１７並びに図１、図２、図１２～図１４、及び図１６を参照すると、１以上の実施例では、方法１０００が、ロボットマニピュレータ１０４をワークピース１１４の表面１１６に結合するステップ（ブロック１０２０）を含む。１以上の実施例では、ロボットマニピュレータ１０４のベース端部１０８が、ベース１４２に結合される。方法１０００によれば、ロボットマニピュレータ１０４をワークピース１１４の表面１１６に結合するステップ（ブロック１０２０）は、ベース１４２をワークピース１１４の表面１１６に真空クランプするステップ（ブロック１０２２）を含む。１以上の実施例では、ベース１４２及びしたがってロボットマニピュレータ１０４が、ベース真空クランプ１４４を使用して、ワークピース１１４の表面１１６に真空クランプされる。

【0079】

[0097] 図１７を参照すると、１以上の実施例では、方法１０００によれば、ワークピース１１４を処理するステップ（ブロック１００６）が、ワークピース１１４の表面１１６を通して孔１７８を穿つステップを含む。１以上の実施例では、方法１０００によれば、ワークピース１１４を処理するステップ（ブロック１００６）は、ファスナ１８０を取り外すステップを含む。

【0080】

[0098] 方法１０００はまた、１以上の前処理ステップも含み得る。概して、前処理ステップは、ロボットマニピュレータ１０４を配置するステップ（ブロック１０１８）の前に実行される。

【0081】

[0099] １以上の実施例では、方法１０００が、処理動作（例えば、ブロック１００６）の実行のためにロボットマニピュレータ１０４をワークピース１１４に対して配置するポジションを特定するステップを含む。ロボットマニピュレータ１０４の特定されたポジション（例えば、位置及び向き）は、システム１００、例えばコントローラ１５２及び／又は作業人員に通信される。

【0082】

[00100] １以上の実施例では、方法１０００によれば、ロボットマニピュレータ１０４を配置するステップ（ブロック１０１８）が、様々な搬送及び／又は装填ステップのうちのいずれか１つを含む。一実施例として、ロボットマニピュレータ１０４、ベース１４２、エンドエフェクタ１０２、及び任意の供給パイプラインを含む、システム１００が、カート１６６（例えば、図１５で示されているような）を使用して搬送される。１以上の実施例では、システム１００のアセンブリ全体（例えば、ロボットマニピュレータ１０４、ベース１４２、エンドエフェクタ１０２）が、処理位置１３２（例えば、図１６で示されているような）のうちの１以上に近接して、ワークピース１１４の表面１１６上に配置される（例えば、フォークリフト、手積み、オーバーヘッドガントリなどによって）。システム１００が、所定の位置に正確に配置されると、全ての供給パイプライン（例えば、ガス、電力、通信、真空など）が接続される。１以上の実施例では、配置すること（例えば、ブロック１０１８）の前にエンドエフェクタ１０２がロボットマニピュレータ１０４に接続されない場合、方法１０００は、エンドエフェクタ１０２をロボットマニピュレータ１０４に結合するステップを含む。システム１００は、次いで、電源を入れられ、システムチェックが行われる。

【0083】

[00101] １以上の実施例では、方法１０００によれば、エンドエフェクタ１０２のポジションを特定するステップ（ブロック１０１６）及び／又は処理軸Ａｐのポジションを特定するステップ（ブロック１０１４）が、視覚システム１９４（図１）のうちの１以上を使用して周囲エリアを走査することによって実行される。ポジションの特定は、視覚システム１９４からの入力に基づいて行われる。

【0084】

[00102] １以上の実施例では、方法１０００がまた、孔１７８が穿たれる位置又はファスナ１８０が取り外される位置などの、処理位置１３２のポジション（例えば、位置及び向き）を特定するステップも含む。１以上の実施例では、処理位置１３２のポジションが、視覚システム１９４のうちの１以上を使用して周囲エリアを走査することによって特定される。１以上の実施例では、視覚システム１９４のうちの１以上が、穿孔位置及び／又は個々のファスナを特定するように構成されている。

【0085】

[00103] １以上の実施例では、方法１０００が、１以上の処理動作のためにエンドエフェクタ１０２を正確に配置するために、ロボットマニピュレータ１０４の運動を計画するステップを含む。１以上の実施例では、運動計画が、コントローラ１５２を使用して実行及び実装される。１以上の実施例では、運動計画がまた、ワークピース１１４に対する所与のポジションにおけるロボット操作で取り外されるファスナ１８０の順序又は穿たれる孔１７８の順序などの、動作順序を特定することも含む。

【0086】

[00104] １以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２を配置するステップ（ブロック１００２）が、グロス運動制御であり、エンドエフェクタ１０２及びしたがって工作機械１１２を処理位置１３２に近接するように（例えば、その近傍に）移動させるために、ロボットマニピュレータ１０４を使用して実行される。１以上の実施例では、処理軸Ａｐを配置するステップ（ブロック１０１２）が、微細運動制御であり、工作機械１１２を処理位置１３２の上に（例えば、整列するように）移動させるために、エンドエフェクタ１０２を配置した後で実行され、工具ドライブ１２６を使用して実行される。１以上の実施例では、処理軸Ａｐを配置するステップ（ブロック１０１２）が、微細運動制御であり、工作機械１１２を処理位置１３２の上に移動させるために、エンドエフェクタ１０２のグロス配置の後で実行され、ロボットマニピュレータ１０４を使用して実行される。

【0087】

[00105] １以上の実施例では、方法１０００が、ファスナ１８０の種類、スタイル、又は構成などの、ファスナ１８０を特定するステップを含む。１以上の実施例では、ファスナの特定が、視覚システム１９４のうちの１以上を使用して実行される。１以上の実施例では、視覚システム１９４のうちの１以上が、ファスナ１８０の種類と同期するか又はファスナ１８０の種類を特定するように構成されている。１以上の実施例では、視覚システム１９４のうちの１以上が、ファスナ１８０のうちの特定されたものを、ファスナ１８０の潜在的なもののカタログと比較するように構成されている。１以上の実施例では、視覚システム１９４のうちの１以上が、ファスナ１８０がファスナ孔内に位置付けられているか又はファスナ孔が空であるかを判定するように構成されている。１以上の実施例では、視覚システム１９４のうちの１以上が、ファスナ１８０の直径を特定するように構成されている。視覚システム１９４のうちの１以上によって特定され得るファスナ１８０の種類の例には、非限定的に、コインスロットファスナ、オープンホール、六角リセスhi-locファスナ、ラッシュファスナ、Jo-bolt、Eddie-Bolt（登録商標）、又はOSI-Bolt（登録商標）ファスナなどが含まれる。

【0088】

[00106] １以上の実施例では、方法１０００が、工作機械１１２内に装填された工具ビット１３６が処理動作のために正しい（例えば、ファスナ１８０を取り外すための正しいドライバビット又は孔１７８を穿つための正しいドリルビット）ことを確認するために、工具ビット１３６をチェックするステップを含む。

【0089】

[00107] １以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２を配置するステップ（ブロック１００２）が、ロボットマニピュレータ１０４を使用してエンドエフェクタ１０２を移動させるステップを含む。それによって、工作機械１１２は、概して、処理位置１３２（例えば、ファスナ位置又は穿孔位置）の上にある。一実施例として、エンドエフェクタ１０２は、開口部２１６の中心が処理位置１３２の中心線と略整列するように配置される。概して、処理軸Ａｐは、開口部２１６の中心と整列し又は一致する。別の一実施例として、エンドエフェクタ１０２は、エンドエフェクタ真空クランプ１１８がワークピース１１４の表面１１６と接触するように配置される。

【0090】

[00108] １以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に結合するステップ（ブロック１００４）、例えば、エンドエフェクタ１０２を真空クランプするステップ（例えば、ブロック１０１０）は、エンドエフェクタ１０２を配置するステップ（ブロック１００２）の後で実行される。これらの実施例では、処理軸Ａｐを配置するステップ（ブロック１０１４）が、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４の表面１１６に結合するステップ（ブロック１００４）の後で実行され、微細運動制御のためのＸ軸ドライブ１９６及び／又はＹ軸ドライブ１９８などの工具ドライブ１２６を使用して実行される。これらの実施例では、工作機械１１２が、Ｚ軸ドライブ２００などの工具ドライブ１２６によって送り軸に沿って延伸する。それによって、工具ビット１３６は、ワークピース１１４を処理する（例えば、孔１７８を穿つ又はファスナ１８０を取り外す）ステップ（ブロック１００６）のためにワークピース１１４に係合する。

【0091】

[00109] 幾つかの実施例では、工具ドライブ１２６が、Ｘ軸ドライブ１９６及びＹ軸ドライブ１９８などの微細運動制御ドライブを含まないかもしれない。それは、システム１００及び／又はエンドエフェクタ１０２についての重量又はサイズ制限による。これらの実施例では、処理軸Ａｐを配置するステップ（ブロック１０１４）が、エンドエフェクタ１０２を配置するステップ（ブロック１００２）の後で、且つ、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に結合するステップ（ブロック１００４）の前に実行される。これらの実施例では、工作機械１１２が、Ｚ軸ドライブ２００などの工具ドライブ１２６によって送り軸に沿って延伸する。それによって、工具ビット１３６は、ワークピース１１４を処理する（例えば、ファスナ１８０を取り外す）ステップ（ブロック１００６）のためにワークピース１１４に係合する。一実施例として、工作機械１１２は、工具ビット１３６がファスナ１８０の頭部に接触するまで軽い力で延伸する。これらの実施例では、駆動センサ２０２（例えば、力センサ２０６）のうちの１以上が、接触が生じたことを示してよい。工作機械１１２は、次いで、工具ビット１３６がファスナ１８０の頭部に上手く係合するまで低トルクで工具ビット１３６をゆっくりと回転させる。一実施例として、駆動センサ２０２のうちの１以上は、回転が停止するとき、トルクが増加するとき、及び／又は送り軸に沿った前方への延伸を、上手く係合したことの兆候として検出する。回転が停止することなしに継続する場合、駆動センサ２０２のうちの１以上は、ねじ山の剥離やファスナの頭部の損傷などの問題を示し得る。それは、オペレータによって対処されることになる。これらの実施例では、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に結合するステップ（ブロック１００４）、例えば、エンドエフェクタ１０２を真空クランプするステップ（ブロック１０１０）は、工具ビット１３６とファスナ１８０が上手く係合した後で実行される。

【0092】

[00110] １以上の実施例では、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４の表面１１６に真空クランプするステップ（ブロック１０１０）が、真空パッド１９０や吸引カップ１８６などのエンドエフェクタ真空グリッパ１２２を表面１１６に係合させることを含む。エンドエフェクタ真空グリッパ１２２の圧縮中に、エンドエフェクタ１０２は、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２の構成に応じて、例えば略１０mmから２０mmだけ表面１１６に向かって移動する。工具ドライブ１２６（Ｚ軸ドライブ２００の可変力実施態様など）は、送り軸に沿った工作機械１１２の延伸を可能にし、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２の圧縮に対応するために、低力モードに設定される。

【0093】

[00111] １以上の実施例では、方法１０００が真空をチェックするステップを含む。真空は、処理力Ｆｐに対して反作用するのに十分な真空を確保するために、エンドエフェクタ真空センサ２０８を使用してチェックされる。１以上の実施例では、真空をチェックするステップが、ワークピース１１４を処理するステップ（ブロック１００６）の全体を通して定期的に又は継続的に行われる。

【0094】

[00112] ワークピース１１４を処理するステップ（ブロック１００６）が、ファスナ１８０を取り外している１以上の実施例では、ファスナ１８０の取り外し中に、スピンドル１３４への推力が増加し、その推力は駆動センサ２０２のうちの１以上（例えば、力センサ２０６）を使用してモニタされる。増加した推力を加えながら、工作機械１１２はファスナ１８０を回転させ、トルク及び力をモニタする。送り軸に沿った工作機械１１２の関連付けられた後退なしに工具ビット１３６が回転するとき（それは、工具ビット１３６の離脱又はファスナ１８０の頭部が損傷したことを示し得る）などに、取り外し中にエラーが生じたかどうかを判定するためのプロセス中にフィードバックが提供される。工具ビット１３６がファスナ１８０の継続的な移動なしに回転するときなどに、ファスナ１８０がワークピース１１４から完全に離脱した（例えば、螺合していない）ときを特定するためのプロセス中にも、フィードバックは提供される。ファスナ１８０が、ファスナ１８０の過剰なトルク、衝撃、及び軸方向移動なしに容易に回転するときに、取り外しは完了し、工作機械１１２は、開始ポジション又は高クリアランスポジションまで後退する。１以上の実施例では、ファスナ１８０がワークピース１１４から完全に離脱すると、把持器２１０が、ファスナ１８０に係合し、孔から緩んだ場合のファスナ１８０を引き出し、抽出装置１３８による除去のためにファスナ１８０を配置する。

【0095】

[00113] したがって、本明細書で開示されるシステム１００、エンドエフェクタ１０２、及び方法１０００は、協働ロボット取り付け技術における改善、コロボットを様々な表面に取り付けるための複数の技法、エンドエフェクタ自動クランプアップ技術における改善、複雑な湾曲又は他の形状寸法を受容する独特な真空グリッパ、軽量な協働ロボットが大きな産業ロボットによって従来行われている複数の動作を実行することを可能にする構造物に対するプロセス力への反作用、マイクロポジショニングアクチュエータ、穿孔、カウンターシンク、及びファスナ取り外しのエンドエフェクタの小型化、孔／ファスナの特定、孔の位置を特定してエンドエフェクタを微調整するための視覚システムの使用、並びに自動走査及び計画のユーザインターフェース及びソフトウェアソリューションを提供する。

【0096】

[00114] １以上の実施例では、システム１００及び方法１０００が、通常手作業で又は大きな自動システムで行われている作業を、小型で携帯可能な協働ロボットシステムで置き換える。システム１００及び方法１０００は、自動化することが困難な多段階ファスナ取り外しプロセスを完了することができる。システム１００は、ロボットマニピュレータ１０４からのクイックチェンジインターフェース、既存のファスナ位置を見つける能力、ファスナの種類を特定する能力、特別なコインスロットファスナと整列し、ドライバビットに係合する能力、処理（例えば、ファスナの取り外し又は穿孔）プロセスの力又はトルクに反作用するために、エンドエフェクタ１０２をワークピース１１４に保持するための真空の使用、ファスナを解放し、ファスナを孔から引き出し、完了時にファスナを除去／処分するためのインパクトドライバの使用を含む。

【0097】

[00115] １以上の実施例では、カート１６６が、システム１００の全体（例えば、電気構成要素、ロボット、複数のエンドエフェクタ、支持装置、及び必要な安全システム）を支持し、製造環境の周りで人員がカート１６６を様々な作業現場まで移動させることができる。システム１００は、カート１６６に載せて作業を行うことができるか、又は、ワークピース１１４に対する吸引と、ロボットマニピュレータ１０４をより大きなワークピース１１４の表面１１６上に取り付けることとを可能する、真空クランプツーリング（例えば、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２及びベース真空グリッパ１４８）を有する。ロボットマニピュレータ１０４が、作業が行われる処理位置の近傍のポジションにあると、システム１００は、ワークピース１１４ならびにロボットマニピュレータ１０４の届く範囲内の全ての処理位置１３２に対してエンドエフェクタ１０２を位置付けるために、視覚システム１９４のうちの１以上を利用する。システム１００は、どのファスナ１８０が取り外される必要があるかを特定し、ならびにファスナの種類に基づいて取り外しプロセスを決定し得る。エンドエフェクタ１０２が、処理位置１３２（例えば、取り外されるファスナ１８０）の上に配置されているときに、ロボットマニピュレータ１０４は、エンドエフェクタ１０２を処理位置１３２の上でセンタリングし、エンドエフェクタ真空グリッパ１２２の独特な実施態様を用いて減圧し、処理位置１３２（例えば、ファスナ頭部のスロット）を見つけ、工具ビット１３６を処理位置１３２に整列させ、大きな力でファスナ１８０上にクランプダウンし、ファスナ１８０をハンマーアウトするインパクトドライバを係合させ、ドライバビットの回転を止めるときを特定し、把持器２１０（例えば、取り外しフィンガ）でファスナを把持し、硬化シーラントを有するファスナ１８０を孔から引き出し、抽出装置１３８の真空システムを延伸させ、ファスナ１８０を解放し、ファスナ１８０をワークピース１１４から離れるように真空で引っ張り、ファスナ１８０が抽出装置１３８の真空システムを通過したことを検出する。

【0098】

[00116] 本開示はまた、システム１００若しくはエンドエフェクタ１０２を使用して、又は方法１０００に従って、製造、機械加工、又はさもなければ処理されるワークピース１１４の複数の実施例も対象とする。本開示はまた、システム１００若しくはエンドエフェクタ１０２を使用して、又は方法１０００に従って、製造、機械加工、又はさもなければ処理される主翼１２２０などの、航空機１２００（図１９）の一部分の複数の実施例も対象とする。

【0099】

[00117] 次に図１８及び図１９を参照すると、本明細書で説明されるシステム１００、エンドエフェクタ１０２、及び方法１０００の複数の実施例が、図１８のフロー図で示されているような航空機の製造及び保守方法１１００、並びに図１９で概略的に示されているような航空機１２００に関連してよく、又はそれらの文脈で使用されてよい。例えば、航空機１２００並びに／又は航空機の製造及び保守方法１１００は、システム１００又はエンドエフェクタ１０２を使用して、並びに／又は方法１０００に従って製造、機械加工、若しくはさもなければ処理された、胴体１２１８、主翼１２２０、尾部１２２４、水平安定板１２２８、垂直安定板１２２６などのワークピース１１４（図１～図４、図７、図８、図１３、図１４、及び図１６）を含んでよい。

【0100】

[00118] 図１９を参照すると、それは航空機１２００の複数の実施例を示している。航空機１２００は、内装１２０６を有する機体１２０２を含む。航空機１２００は、複数の搭載型システム１２０４（例えば、高レベルのシステム）を含む。航空機１２００の搭載型システム１２０４の複数の例には、推進システム１２０８、液圧システム１２１２、電気システム１２１０、環境システム１２１４、及び／又は通信システム１２１６が含まれる。他の複数の例では、搭載型システム１２０４がまた、例えば、フラップ、スポイラー、エルロン、スラット、ラダー、エレベータ、及びトリムタブなどの、航空機１２００の機体１２０２に結合された１以上の制御システムも含む。更に他の複数の例では、搭載型システム１２０４がまた、非限定的に、通信システム、アビオニクスシステム、ソフトウェア配布システム、ネットワーク通信システム、乗客情報／娯楽システム、誘導システム、レーダーシステム、武器システムなどの、１以上の他のシステムも含む。

【0101】

[00119] 図１８を参照すると、航空機１２００の製造開始前の段階では、航空機の製造及び保守方法１１００が、航空機の仕様及び設計１２００（ブロック１１０２）並びに材料の調達（ブロック１１０４）を含む。航空機１２００の製造段階では、航空機１２００の構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０６）並びにシステムインテグレーション（ブロック１１０８）が行われる。その後、航空機１２００は、認可及び納品（ブロック１１１０）を経て、運航（ブロック１１１２）に供される。定期的な整備及び保守（ブロック１１１４）が、航空機１２００の１以上のシステムの改変、再構成、改修などを含む。

【0102】

[00120] 図１８で示されている方法１１００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施又は実行されてよい。この明細書の解釈上、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含んでよいがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含んでよいがそれらに限定されず、且つ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってよい。

【0103】

[00121] 本明細書で示され、説明されるシステム１００、エンドエフェクタ１０２、及び方法１０００は、図１８で示されているフロー図で示される航空機の製造及び保守方法１１００の１以上の任意の段階中に採用されてよい。一実施例では、システム１００、エンドエフェクタ１０２を使用して、又は方法１０００に従って、製造、機械加工、又は処理された航空機１２００の一部分（例えば、ワークピース１１４）が、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０６）並びに／又はシステムインテグレーション（ブロック１１０８）の一部分を形成してよい。更に、システム１００、エンドエフェクタ１０２を使用して、及び／又は方法１０００に従って、製造、機械加工、若しくは処理された航空機１２００の一部分（例えば、ワークピース１１４）は、航空機１２００の運航中（ブロック１１１２）に準備される構成要素又はサブアセンブリと同様なやり方で実装されてよい。また、システム１００、エンドエフェクタ１０２を使用して、及び／又は方法１０００に従って、製造、機械加工、若しくは処理された航空機１２００の一部分（例えば、ワークピース１１４）は、システムインテグレーション（ブロック１１０８）並びに認可及び納品（ブロック１１１０）の最中に利用されてよい。同様に、システム１００、エンドエフェクタ１０２を使用して、及び／又は方法１０００に従って、製造、機械加工、若しくは処理された航空機１２００の一部分（例えば、ワークピース１１４）は、例えば、非限定的に、航空機１２００の運航中（ブロック１１１２）並びに整備及び保守中（ブロック１１１４）に利用されてよい。

【0104】

[00122] 先の詳細な記載は、添付の図面に言及している。添付の図面は、本開示によって記載される具体的な実施例を示す。様々な構造及び工程を有する他の実施例は、本開示の範囲から逸脱するものではない。同様の参照番号は、様々な図面における同じ特徴、要素、又は構成要素を表しうる。本開示を通じて、複数のアイテムのうちのいずれも、そのアイテムとして個別に称することができ、複数のアイテムは総称的にアイテム（複数）として称することができ、同様の参照符号によって表され得る。更に、本明細書では、「１つの（「a」又は「an」）」という用語の後に続く特徴、要素、構成要素、又はステップは、それを除外すると明示的に記載しない限り、複数の特徴、要素、構成要素又はステップを除外しないものと理解されたい。

【0105】

[00123] 本開示に係る発明の主題の例示的で非網羅的な実施例が特許請求されうるが、必ずしも特許請求されるわけではない。本明細書における「実施例（example）」への言及は、例と関連付けて説明している１以上の特徴、構造物、要素、構成要素、特性、及び／又は動作ステップが、本開示による主題の少なくとも１つの態様、実施形態、及び／又は実行形態に含まれることを意味する。したがって、本開示全体にわたって使用される「一実施例」、「別の一実施例」、「１以上の実施例」という表現、及び同様の文言は、同一の実施例を指していることもあるが、必ずしもそうではないこともある。更に、例のいずれか１つを特徴付ける主題は、他の例のいずれかを特徴付ける主題を含み得るが、必ず含むわけではない。更に、例のいずれか１つを特徴付ける主題は、他の例のいずれかを特徴付ける主題と組み合わされ得るが、必ず組み合わされるわけではない。

【0106】

[00124] 本明細書において、特定の機能を実行する「～よう構成された（configured to）」システム、装置、デバイス、構造、物品、要素、構成要素又はハードウェアは、実際には、さらなる改変後にその特定の機能を実行する潜在能力を単に有するというより、いかなる変更も行わずにその特定の機能を実行することが可能である。換言すれば、特定の機能を実行するように「構成された」システム、装置、デバイス、構造、物品、要素、コンポーネント又はハードウェアは、その特定の機能を実行することを目的に特に選択され、作成され、実装され、利用され、プログラムされ、且つ/又は設計されている。本明細書で使用される場合、「～するように構成された」とは、システム、装置、デバイス、構造、物品、要素、コンポーネント又はハードウェアがさらなる修正なしに特定の機能を実行することを可能にする、システム、装置、デバイス、構造、物品、要素、コンポーネント又はハードウェアの既存の特性を指す。本開示の場合、特定の機能を実行するように「構成されている」と記述されているシステム、装置、デバイス、構造、物品、要素、コンポーネント又はハードウェアは、追加的又は代替的に、その機能を実行するように「適合されている」及び/又は「動作する」と記述され得る。

【0107】

[00125] 別様に示されていない限り、「第１（first）」、「第２（second）」、「第3（third）」等の用語は、本明細書では単に符号として使用されており、これらの用語が指しているアイテムに、順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことは意図されていない。更に、例えば「第２」のアイテムへの言及は、例えば「第１」の、又はより小さい数が振られたアイテム、及び／又は、例えば「第３」の、又はより大きな数が振られたアイテムの存在を必要とすることも、排除することもない。

【0108】

[00126] 本明細書で使用される際に、列挙されたアイテムと共に使用される「～のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１以上の種々の組み合わせが使用されてもよく、且つ列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされてもよいということを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」には、「アイテムＡ」、又は「アイテムＡ及びアイテムＢ」が含まれうるが、これらに限定されない。本例は、アイテムA、アイテムB、及びアイテムC、又は、アイテムB及びアイテムCも含みうる。他の例において、「～のうちの少なくとも１つ」は、例えば、「２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、及び１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢ、及び７個のアイテムＣ」、及び、他の好適な組み合わせでありうるが、これらに限定されない。本明細書では、「及び／又は（and／or）」という表現及び「／」という印は、関連して列挙された１つ以上のアイテムの任意の組み合わせ及びあらゆる組み合わせを含む。

【0109】

[00127] 本開示の場合、用語「結合された（coupled）」、「結合（coupling）」、及び類似の用語は、互いに結合、連結、締結、装着、接続、通信され、さもなければ（例えば、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁気的に）関連付けられている２つ以上の要素を指す。様々な例において、これらの要素は、直接的に関連付けられていても、間接的に関連付けられていてもよい。一実施例として、要素Ａは、要素Ｂと直接的に結合されてよい。別の一実施例として、要素Ａは、例えば別の要素Ｃを介して要素Ｂと間接的に結合されてよい。本開示の様々な要素の間の全ての結合が、必ずしも表されているわけではないことが理解されよう。したがって、図に示されたもの以外の結合も存在し得る。

【0110】

[00128] 本明細書では、「略（approximately）」という用語が、所望の機能を依然として実行し又は所望の結果を実現する規定の状態に近いが、厳密にそうではない状態を指し又は表す。一例として、「略」という用語は、規定の状態の１０％の範囲内にある状態など、許容可能な所定の公差又は精度の範囲内にある状態を指している。しかしながら、「略」という用語は、厳密に、規定の状態である状態を除外しない。本明細書では、「実質的に（substantially）」という用語は、基本的に、所望の機能を実行する又は所望の結果を実現する規定の状態である状態を指している。

【0111】

[00129] 上で参照された図１～図１６及び図１９は、機能的要素、特徴、又はその構成要素を表すことができ、必ずしも任意の特定の構造を示唆するわけではない。したがって、例示された構成に修正、追加、及び／又は省略がなされ得る。更に、当業者には、上で参照された図１～図１１及び図１４で説明され、示された全ての要素、特徴、及び／又は構成要素が、全ての実施例に含まれる必要がなく、本明細書に記載される全ての要素、特徴、及び／又は構成要素が、必ずしも各例示的な実施例に示されないことが分かるであろう。したがって、図１～図１６及び図１９で説明され、示される要素、特徴、及び／又は構成要素のうちの幾つかは、図１～図１６及び図１９、他の図面、並びに／又は付随する開示で説明され、示された他の特徴を含むことを必要とせずに、様々なやり方で組み合わせることができるが、このような組み合わせは、本明細書では明示的に示されていない。同様に、提示される実施例に限定されない追加の特徴が、本明細書で図示され記載される特徴の一部又は全てと組み合わせられ得る。別途明示的に記載されない限り、上述の図１～図１６及び図１９に記載された実施例の概略図は、例示的な実施例に関する構造的制限を示唆することを意図していない。むしろ、ある例示的な構造体が示されていても、適当な場合には、その構造体を改変し得ることを理解されたい。したがって、例示された構成に修正、追加、及び／又は省略がなされ得る。更に、同様の、又は少なくとも実質的に同様の目的に適う要素、特徴、及び／又は構成要素には、図１～図１６及び図１９のそれぞれにおいて同様の符号が付され、このような要素、特徴、及び／又は構成要素については、図１～図１６及び図１９のそれぞれを参照する際に本明細書において詳細が述べられないこともある。同様に、全ての要素、特徴、及び／又は構成要素には、図１～図１６及び図１９のそれぞれにおいて符号が付されるわけではないが、本明細書ではそれらに関連する参照符号が一貫して使用され得る。

【0112】

[00130] 上で参照された図１７及び図１８では、複数のブロックが、動作、ステップ、及び／又はその部分を表わすことが可能であり、様々なブロックを接続する線は、動作又はその部分の任意の特定の順序又は従属関係を示唆するものではない。開示される様々な工程間の全ての依存関係が必ずしも表されているわけではないことを理解されたい。本明細書に提示された開示方法の工程を説明する図１７及び図１８、並びに付随する開示は、必ずしも工程を実行するべき順序を決定付けていると解釈すべきではない。むしろ、１つの例示的な順序が示されていても、必要に応じて、動作のシーケンスを変更してよいと理解されたい。したがって、例示された動作に修正、追加、及び／又は省略がなされてもよく、特定の動作は、異なる順序で、又は同時に実行されてもよい。加えて、当業者は、記載されている全ての動作を実行する必要がないことが分かるであろう。

【0113】

[00131] 更に、本明細書全体を通して、本明細書で使用される特徴、利点又は類似の言い回しへの言及は、本明細書に開示の例で実現されうる特徴及び利点の全てが任意の単一の例であるべきか又は任意の単一の例であることを暗に意味するものではない。むしろ、特徴及び利点に言及する言い回しは、一例に関連して説明された特定の特徴、利点又は特性が、少なくとも1つの例に含まれることを意味すると理解される。したがって、本開示全体を通して使用される特徴、利点、及び類似の言い回しの議論は、必ずしもそうではないが、同じ例を指すことがある。

【0114】

[00132] 一実施例の説明される特徴、利点、及び特性は、１以上のその他の実施例において、任意の好適な様態で組み合わされ得る。当業者には、本明細書で説明される実施例が、特定の例の具体的な特徴又は利点のうちの１以上がなくとも実践され得ることが認識されよう。他の事例では、全ての例に存在するわけではない更なる特徴及び利点が、ある種の例において認識され得る。更に、システム１００、エンドエフェクタ１０２、及び方法１０００の様々な実施例が示され、説明されたが、当業者であれは、本明細書を読むことで変形例に想到するであろう。本出願は、このような変形例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【外国語明細書】