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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-14
(54)【発明の名称】協働ロボットライン管理システム
(51)【国際特許分類】
B25J 19/00 20060101AFI20230707BHJP
【ＦＩ】
B25J19/00 E
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022577277
(86)(22)【出願日】2021-04-15
(85)【翻訳文提出日】2023-02-02
(86)【国際出願番号】 US2021027512
(87)【国際公開番号】W WO2021257170
(87)【国際公開日】2021-12-23
(31)【優先権主張番号】16/903,291
(32)【優先日】2020-06-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503455363
【氏名又は名称】レイセオン カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】グレッラ，ジョセフ イー．
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707BS10
3C707CY07
3C707CY12
3C707CY13
(57)【要約】
協働ロボットライン管理システムは、第１のブラケットと、第２のブラケットとを含む。協働ロボットライン管理システムは、協働ロボットに対する複数のフレキシブルラインの位置決めおよび経路指定を管理するように動作可能である。第１のブラケットは、その中に形成された複数の孔を有する支持部分と、協働ロボットの第１のマウントとインターフェース接続するように構成された協働ロボット取り付け部分とを含む。第２のブラケットは、その中に形成された複数の孔を有する支持部分と、協働ロボットの第２のマウントとインターフェース接続するように構成された協働ロボット取り付け部分とを含む。第１および第２のブラケットの協働ロボット取り付け部分は、それぞれ、第１および第２のブラケットの取り付け場所で協働ロボットへの第１および第２のブラケットの取り付けを容易にする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの関節アームと、エンドエフェクタとを含み、第１の場所に配置される第１のマウントと、第２の場所に配置される第２のマウントとをさらに含む、協働ロボットと、前記協働ロボットの前記エンドエフェクタの動作と関連付けられるタスクを容易にするように前記協働ロボットと共に動作可能な複数のフレキシブルラインと、
前記協働ロボットに対する前記複数のフレキシブルラインの位置決めおよび経路指定を管理するように動作可能な協働ロボットライン管理システムと、を含み、
前記協働ロボットライン管理システムは、
前記協働ロボットの前記第１のマウントに取り付けられる第１のブラケットであって、その中に形成される複数の孔を有する支持部分を含む、第１のブラケットと、
前記協働ロボットの前記第２のマウントに取り付けられる第２のブラケットであって、その中に形成される複数の孔を有する支持部分を含む、第２のブラケットと、を含み、
前記複数のフレキシブルラインのうちの第１のフレキシブルラインは、前記第１および第２のブラケットのうちの少なくとも１つのブラケットの孔を通じて受け入れられ、前記第１および第２のブラケットのうちの少なくとも１つのブラケットによって支持される、
協働ロボット作動システム。
【請求項2】
前記第１のブラケットは、前記第１のブラケットの前記支持部分によって支持され、前記第１のブラケットによって支持されるフレキシブルラインにクランプ力を適用して前記フレキシブルラインを前記第１のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含む、請求項１に記載の協働ロボット作動システム。
【請求項3】
前記１つ以上のラインクランプは、前記第１のブラケットの前記支持部分によって支持される１つ以上のライングランドを含み、該１つ以上のライングランドは、それぞれ、前記第１のブラケットの前記支持部分に形成される前記複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する、請求項２に記載の協働ロボット作動システム。
【請求項4】
前記第２のブラケットは、前記第２のブラケットの前記支持部分によって支持され、前記第２のブラケットによって支持されるフレキシブルラインにクランプ力を適用して前記フレキシブルラインを前記第２のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含む、請求項１に記載の協働ロボット作動システム。
【請求項5】
前記１つ以上のラインクランプは、前記第２のブラケットの前記支持部分によって支持される１つ以上のライングランドを含み、該１つ以上のライングランドは、それぞれ、前記第２のブラケットの前記支持部分に形成される前記複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する、請求項４に記載の協働ロボット作動システム。
【請求項6】
前記複数のフレキシブルラインのうちの第２のフレキシブルラインは、該第２のフレキシブルラインが前記第１および第２のブラケットの各々によって支持されるように、前記第１のブラケットの孔および前記第２のブラケットの孔を通じて受け入れられる、請求項１に記載の協働ロボット作動システム。
【請求項7】
前記複数のフレキシブルラインの長さに沿う特定の軸方向場所でグループにおいて前記フレキシブルラインを拘束するように前記複数のフレキシブルラインの周りに延在するラインタイをさらに含む、請求項１に記載の協働ロボット作動システム。
【請求項8】
協働ロボットに対する複数のフレキシブルラインの位置決めおよび経路指定を管理するように動作可能な協働ロボットライン管理システムであって、その中に形成される複数の孔を有する支持部分と、協働ロボットの第１のマウントとインターフェース接続するように構成される協働ロボット取り付け部分とを含む、第１のブラケットと、
その中に形成される複数の孔を有する支持部分と、協働ロボットの第２のマウントとインターフェース接続するように構成される協働ロボット取り付け部分とを含む、第２のブラケットと、を含み、
前記第１および第２のブラケットの前記協働ロボット取り付け部分は、それぞれ、第１および第２の取り付け場所での前記協働ロボットへの前記第１および第２のブラケットの取り付けを容易にする、
協働ロボットライン管理システム。
【請求項9】
前記第１のブラケットは、前記第１のブラケットの前記支持部分によって支持され、前記第１のブラケットによって支持されるフレキシブルラインにクランプ力を適用して前記フレキシブルラインを前記第１のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含む、請求項８に記載の協働ロボットライン管理システム。
【請求項10】
前記１つ以上のラインクランプは、前記第１のブラケットの前記支持部分によって支持される１つ以上のライングランドを含み、該１つ以上のライングランドは、それぞれ、前記第１のブラケットの前記支持部分に形成される前記複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する、請求項９に記載の協働ロボットライン管理システム。
【請求項11】
前記第２のブラケットは、前記第２のブラケットの前記支持部分によって支持され、前記第２のブラケットによって支持されるフレキシブルラインにクランプ力を適用して前記フレキシブルラインを前記第２のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含む、請求項８に記載の協働ロボットライン管理システム。
【請求項12】
前記１つ以上のラインクランプは、前記第２のブラケットの前記支持部分によって支持される１つ以上のライングランドを含み、該１つ以上のライングランドは、それぞれ、前記第２のブラケットの前記支持部分に形成される前記複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する、請求項１１に記載の協働ロボットライン管理システム。
【請求項13】
前記第１のブラケットの前記複数の孔は、第１の直径を有する第１のグループの孔と、第２の直径を有する第２のグループの孔とを含み、前記第１の直径は、前記第２の直径よりも大きい、請求項１１に記載の協働ロボットライン管理システム。
【請求項14】
前記第１のブラケットは、前記支持部分から延びる協働ロボット取り付け部分を含む、請求項１１に記載の協働ロボットライン管理システム。
【請求項15】
前記複数のフレキシブルラインの長さに沿う特定の軸方向場所でグループにおいて前記複数のフレキシブルラインを拘束するように前記複数のフレキシブルラインの周りに延在するように動作可能なラインタイをさらに含む、請求項１１に記載の協働ロボットライン管理システム。
【請求項16】
協働ロボットのエンドエフェクタに取り付けられる工具類を作動させる複数のフレキシブルラインを固定する方法であって、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含む第１のブラケットを協働ロボットの第１のマウントに固定することと、
その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含む第２のブラケットを協働ロボットの第２のマウントに固定することと、
前記第１のブラケットの前記複数の孔のうちの第１の孔を通じて並びに前記第２のブラケットの前記複数の孔のうちの第１の孔を通じて前記協働ロボットに沿って複数のフレキシブルラインのうちの第１のフレキシブルラインを経路指定することと、
前記第１のブラケットの前記複数の孔のうちの第２の孔を通じて並びに前記第２のブラケットの前記複数の孔のうちの第２の孔を通じて前記協働ロボットに沿って複数のフレキシブルラインのうちの第２のフレキシブルラインを経路指定することと、を含む、
方法。
【請求項17】
前記第１のブラケットは、前記第１のブラケットの前記支持部分の前記複数の孔のうちの孔と関連付けられる少なくとも１つのクランプを含み、該少なくとも１つのクランプは、前記第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを前記第１のブラケットに固定するように動作可能であり、当該方法は、前記第１のブラケットの前記１つ以上のクランプに圧縮力を適用させて、前記第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを前記第１のブラケットに固定させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記第２のブラケットは、前記第２のブラケットの前記支持部分の前記複数の孔のうちの孔と関連付けられる少なくとも１つのクランプを含み、該少なくとも１つのクランプは、前記第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを前記第２のブラケットに固定するように動作可能であり、当該方法は、前記第２のブラケットの前記１つ以上のクランプに圧縮力を適用させて、前記第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを前記第２のブラケットに固定させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記第１および第２のブラケットの前記クランプは、それぞれの前記第１および第２のブラケットの前記支持部分に形成される前記複数の孔のそれぞれの孔と整列させられる貫通穴を有するライングランドを含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項20】
前記第１のブラケットの前記第１の孔および前記第２のブラケットの前記第１の孔から前記第１のフレキシブルラインを除去することと、前記第１のブラケットの前記複数の孔のうちの孔を通じて並びに前記第２のブラケットの前記複数の孔のうちの孔を通じて前記協働ロボットに沿って前記複数のフレキシブルラインのうちの第３のフレキシブルラインを経路指定することと、をさらに含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項21】
前記複数のフレキシブルラインの周りにラインタイを固定することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
産業は、しばしば、製造および他の作業中にロボットを使う。ロボットは、非常に大きな利点があり得る一方で、安全上の危険を提示し得る。このため、多くのロボットは、典型的には、ロボットが作動している間に人間が入ることができないそれら自体の安全な封じ込め(エンクロージャ)を必要とする。他のロボットは、人間と共に動作するように設計されることができる。そのようなロボットは、協働ロボット(collaborative robots)と呼ばれ、それらは、典型的には、従来のロボットに比べてより低いペイロード(payload)を有する。より低いペイロードは、人間との衝突が起こる場合にロボットを停止させることを可能にする。これらの協働ロボットは、衝突が起こったときに感知し、ロボットのさらなる動きを停止するために、ロボットのベースに感応的な力センサを有することができる。
【0002】
図１は、一般的な協働ロボット１０の一例を示している。協働ロボット１０は、典型的には、工具類１２(ツーリング)(tooling)が協働ロボット１０のエンドエフェクタ１４に取り付けられることを必要とする。工具類１２は、協働ロボット１０の動作のため、および様々なタスクを実行するために、外部供給源と通信することができる。外部供給源のタイプは、電力源、圧縮空気源、流体源、および／または他の外部供給源、ならびにコンピュータソースを含むが、これらに限定されず、協働ロボット１０および／または工具類１２は、１つ以上のデータ転送または他のタイプのケーブルを介して、コンピューティングデバイスと通信することができる。電力ケーブル、データケーブル、空気または他の流体ライン、液圧ライン、光ファイバケーブル、および／または他のタイプのラインのような外部ラインは、工具類１２を外部供給源およびコンピューティングデバイスに接続することができる。ライン(配線)(lines)は、協働ロボット１０から離れることができ、協働ロボット１０のリンクまたはジョイント付き支持部材１６に沿ってエンドエフェクタ１４に進むことができる。ラインを保護し、ロボットの動作に干渉することがある緩いラインを防止するために、ラインは、シュラウドまたは導管１８内に収容されて、一緒に束ねられることができる。加えて、導管１８は、ロボットがロボットのジョイント２０の周りで動くときに、導管１８が曲がる(flex)ことを可能にするように、１つ以上のリンク１６の周りに支持された取り付けハードウエア２２を用いて、協働ロボット１０に取り付けられることができる。よって、導管１８は、協働ロボット１０が動くときに、ラインが結び付くことを防止する。工具類１２、ライン、導管１８、および取り付けハードウエア２２は、協働ロボット１０の利用可能なペイロードを低減させることができる。
【発明の概要】
【0003】
本発明の構成および利点は、添付の図面と併せて理解されるときに、以下の詳細な記述から明らかであり、それらは、一例として、本発明の構成を共に示している。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1】例示的な従来技術の協働ロボット作動システムを示している。
【0005】
【図2】本開示の一例による協働ロボットライン管理システムを有する協働ロボット作動システムの斜視図を示している。
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【図8】協働ロボットのエンドエフェクタに取り付けられた工具類を作動させるための複数のフレキシブルラインを固定するための方法のブロック図を示している。
【発明を実施するための形態】
【0012】
次に、図示される例を参照し、本明細書では、特定の言語が使用してこれらの例を記載する。それにもかかわらず、本発明の範囲の限定がそれによって意図されていないことが理解されるであろう。
【0013】
本発明の概念の最初の概要が以下に提供され、次に、具体的な例が後にさらに詳細に説明される。この最初の概要は、読者が例をより迅速に理解するのを助けることを意図するが、例の鍵となる構成または本質的な構成を特定することを意図せず、特許請求される主題事項の範囲を限定することを意図しない。
【0014】
一例において、開示されているのは、協働ロボット作動システムである。協働ロボット作動システムは、協働ロボットと、複数のフレキシブル(可撓性)ラインと、協働ロボットライン管理システムとを含む。協働ロボットは、少なくとも１つの関節アームおよびエンドエフェクタと、第１の場所に配置される第１のマウントと、第２の場所に配置される第２のマウントとを含む。複数のフレキシブルラインは、協働ロボットのエンドエフェクタの動作と関連付けられるタスクを容易にするように、協働ロボットと共に動作可能である。協働ロボットライン管理システムは、協働ロボットに対する複数のフレキシブルラインの位置決めおよび経路指定を管理するように動作可能である。協働ロボットライン管理システムは、協働ロボットの第１のマウントに取り付けられる第１のブラケットと、協働ロボットの第２のマウントに取り付けられる第２のブラケットとを含む。第１のブラケットは、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含み、第２のブラケットは、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含む。複数のフレキシブルラインの第１のフレキシブルラインは、第１および第２のブラケットのうちの少なくとも１つのブラケットの孔を通じて受け入れられ、第１および第２のブラケットのうちの少なくとも１つのブラケットによって支持される。
【0015】
より詳細な態様によれば、第１のブラケットは、第１のブラケットの支持部分によって支持され、第１のブラケットによって支持されるフレキシブルラインにクランプ力を加えてフレキシブルラインを第１のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含むことができる。
【0016】
より詳細な態様によれば、１つ以上のラインクランプは、第１のブラケットの支持部分によって支持された１つ以上のライングランドを含むことができ、１つ以上のライングランドは、それぞれ、第１のブラケットの支持部分に形成された複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する。
【0017】
より詳細な態様によれば、第２のブラケットは、第２のブラケットの支持部分によって支持され、第２のブラケットによって支持されたフレキシブルラインにクランプ力を加えてフレキシブルラインを第２のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含むことができる。
【0018】
より詳細な態様によれば、１つ以上のラインクランプは、第２のブラケットの支持部分によって支持された１つ以上のライングランドを含むことができ、１つ以上のライングランドは、それぞれ、第２のブラケットの支持部分に形成された複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する。
【0019】
より詳細な態様によれば、第２のフレキシブルラインが第１および第２のブラケットの各々によって支持されるように、複数のフレキシブルラインのうちの第２のフレキシブルラインが、第１のブラケットの孔および第２のブラケットの孔を通じて受け入れられることができる。
【0020】
より詳細な態様によれば、協働ロボットライン管理システムは、複数のフレキシブルラインの長さに沿う特定の軸方向場所でグループにおいてフレキシブルラインを拘束するように複数のフレキシブルラインの周りに延在するラインタイをさらに含むことができる。
【0021】
同様に開示されているのは、協働ロボットに対する複数のフレキシブルラインの位置決めおよび経路指定を管理するように動作可能な協働ロボットライン管理システムである。協働ロボットライン管理システムは、第１のブラケットと、第２のブラケットとを含む。第１のブラケットは、その中に形成された複数の孔を有する支持部分と、協働ロボットの第１のマウントとインターフェース接続するように構成される協働ロボット取り付け部分とを含む。第２のブラケットは、その中に形成された複数の孔を有する支持部分と、協働ロボットの第２のマウントとインターフェース接続するように構成される協働ロボット取り付け部分とを含む。第１および第２のブラケットの協働ロボット取り付け部分は、それぞれ、第１および第２の取り付け場所での協働ロボットへの第１および第２のブラケットの取り付けを容易にする。
【0022】
より詳細な態様によれば、第１のブラケットは、第１のブラケットの支持部分によって支持され、第１のブラケットによって支持されたフレキシブルラインにクランプ力を加えてフレキシブルラインを第１のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含むことができる。
【0023】
より詳細な態様によれば、１つ以上のラインクランプは、第１のブラケットの支持部分によって支持される１つ以上のライングランドを含むことができ、１つ以上のライングランドは、それぞれ、第１のブラケットの支持部分に形成される複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する。
【0024】
より詳細な態様によれば、第２のブラケットは、第２のブラケットの支持部分によって支持され、第２のブラケットによって支持されるフレキシブルラインにクランプ力を加えてフレキシブルラインを第２のブラケットに固定するように動作可能である、１つ以上のラインクランプをさらに含むことができる。
【0025】
より詳細な態様によれば、１つ以上のラインクランプは、第２のブラケットの支持部分によって支持される１つ以上のライングランドを含むことができ、１つ以上のライングランドは、それぞれ、第２のブラケットの支持部分に形成される複数の孔のうちの孔と整列させられる貫通穴を有する。
【0026】
より詳細な態様によれば、第１のブラケットの複数の孔は、第１の直径を有する第１のグループの孔と、第２の直径を有する第２のグループの孔とを含むことができ、第１の直径は、第２の直径よりも大きくあることができる。
【0027】
より詳細な態様によれば、第１のブラケットは、支持部分から延びる（例えば、支持部分から垂直に或いは支持部分に対して横方向に延びる）協働ロボット取り付け部分を有することができる。
【0028】
より詳細な態様によれば、協働ロボットライン管理システムは、複数のフレキシブルラインの長さに沿う特定の軸方向場所でグループにおいて複数のフレキシブルラインを拘束するために、複数のフレキシブルラインの周りに延在するラインタイをさらに含むことができる。
【0029】
同様に開示されているのは、協働ロボットのエンドエフェクタに取り付けられた工具類(tooling)を作動させるための複数のフレキシブルラインを固定するための方法である。当該方法は、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含む第１のブラケットを協働ロボットの第１のマウントに固定することと、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含む第２のブラケットを協働ロボットの第２のマウントに固定することと、第１のブラケットの複数の孔のうちの第１の孔を通じて並びに第２のブラケットの複数の孔のうちの第１の孔を通じて協働ロボットに沿って複数のフレキシブルラインのうちの第１のフレキシブルラインを経路指定することと、第１のブラケットの複数の孔のうちの第２の孔を通じて並びに第２のブラケットの複数の孔のうちの第２の孔を通じて協働ロボットに沿って複数のフレキシブルラインのうちの第２のフレキシブルラインを経路指定することと、を含む。
【0030】
より詳細な態様によれば、第１のブラケットは、第１のブラケットの支持部分の複数の孔のうちの孔と関連付けられる少なくとも１つのクランプを含むことができ、少なくとも１つのクランプは、第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを第１のブラケットに固定するように動作可能であり、当該方法は、第１のブラケットの１つ以上のクランプに圧縮力を適用させて、第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを第１のブラケットに固定させることをさらに含む。
【0031】
より詳細な態様によれば、第２のブラケットは、第２のブラケットの支持部分の複数の孔のうちの孔と関連付けられる少なくとも１つのクランプを含むことができ、少なくとも１つのクランプは、第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを第２のブラケットに固定するように動作可能であり、当該方法は、第２のブラケットの１つ以上のクランプに圧縮力を適用させて、第１または第２のフレキシブルラインのうちの少なくとも１つを第２のブラケットに固定させることをさらに含む。
【0032】
より詳細な態様によれば、第１および第２のブラケットの各クランプは、それぞれの第１および第２のブラケットの支持部分に形成される複数の孔のそれぞれの孔と整列させられる貫通穴を有するライングランドを含むことができる。
【0033】
より詳細な態様によれば、当該方法は、第１のブラケットの第１の孔および第２のブラケットの第１の孔から第１のフレキシブルラインを除去することと、第１のブラケットの複数の孔のうちの第１の孔を通じて並びに第２のブラケットの複数の孔のうちの第１の孔を通じて協働ロボットに沿って複数のフレキシブルラインの第３のフレキシブルラインを経路指定することとをさらに含むことができる。
【0034】
より詳細な態様によれば、当該方法は、複数のフレキシブルラインの周りにタイを固定することをさらに含むことができる。
【0035】
本技術は、図１に示されるように、導管内にフレキシブルラインを収容する従来の技術と比較して、幾つかの利点を提供する。導管は、フレキシブルラインの全てを一緒に束ねて固定するために、より大きな直径を有さなければならない。大きな直径は、個々にフレキシブルラインの１つ以上よりも剛性の大きな導管をもたらし得る。加えて、導管内でラインを一緒に束ねることは、ラインの個々の剛性と比較して、剛性の増大をもたらし得る。さらに、関連する取り付けハードウエアは、導管の重量と共に、エンドエフェクタの利用可能なペイロードを減少させる。通常の使用において、この制限は認識できないことがあるが、協働ロボットが利用可能なペイロードに近づく重量の比較的重い工具類と共に使用されるとき、或いは複数のフレキシブルラインを必要とするとき、導管、束ねられたライン、および関連する取り付けシステムの剛性および重量の増大は、協働ロボットのペイロードを超えることがある。対照的に、本技術は、協働ロボットが、本技術を使用しないならば協働ロボットのペイロードを超え得る工具類を使用することを可能にする、柔軟なラインを管理するための軽量なソリューションを提供する。さらに、本技術は、協働ロボットからライン管理システム全体を除去することなく、単一のラインが置換または交換されることを可能にする点において有利である。
【0036】
本技術をさらに記載するために、図面を参照して例を提供する。図２～図７を参照すると、本開示は、協働ロボット３０(collaborative robot)と、複数のフレキシブルライン３４(flexible lines)と、協働ロボットライン管理システム３６(collaborative robot line management system)とを含む、協働ロボット作動システム４２(collaborative robot operating system)を示している。協働ロボット３０は、少なくとも１つの関節アーム（図２の例は、ジョイント３８によって接続された第１の関節アーム３２ａと第２の関節アーム３２ｂとを含む）と、第１の関節アーム３２ａのような関節アームに動作可能に連結されたエンドエフェクタ３３とを含むことができる。各関節アームは、エンドエフェクタ３３、別の関節アーム、またはベース３７のうちの１つに動作可能に連結された端を有することができる。図示の例において、第１の関節アーム３２ａは、一端でエルボジョイント３８によって第２の関節アーム３２ｂに結合され、他端でエンドエフェクタ３３に動作可能に結合されている。他の例において、関節アームは、球状関節、回転関節、および当技術分野で知られている他のロボットジョイントのような他のジョイントによって動作可能に結合されることができる。加えて、協働ロボット３０は、任意の数の関節アームおよび関連するジョイントを含むことができる。従って、本明細書に示され、本明細書において図示され且つ記載される協働ロボット３０は、如何様にも限定されることを意図しない。
【0037】
協働ロボット３０は、協働ロボットライン管理システムを取り付けるための１つ以上のマウント(mounts)をさらに含むことができる。図示の例において、マウントは、第１の位置で第１の関節アーム３２ａにある第１のマウント４０ａと、第２の位置でベース３７にある第２のマウント４０ｂとを含む。マウントは、ネジ山付きファスナを受け入れるためのネジ山付き穴を含むことができる。他の例において、マウントは、ネジ山付きスタッドのような他のタイプのファスナを使用して、第１および第２のマウント４０ａおよび４０ｂの取り付けを容易にするように構成されることができる。
【0038】
複数のフレキシブルライン３４は、エンドエフェクタ３３および協働ロボット３０の動作に関連するタスクを容易にするよう、協働ロボット３０のエンドエフェクタ３３と共に動作可能である。例えば、フレキシブルライン３４は、圧縮空気ライン、電気ライン、液圧または他の流体ライン、真空ライン、光ファイバライン、または当技術分野において知られている他のライン、またはこれらの任意の組み合わせのような、任意のタイプのフレキシブルラインを含むことができる。フレキシブルラインは、協働ロボット３０の少なくとも一部分に沿ってエンドエフェクタ３３に進むことができる。フレキシブルラインの第１の端が、協働ロボット３０に、エンドエフェクタ３３に、或いはエンドエフェクタ３３に結合された工具類に動作可能に結合されることができ、フレキシブルラインの第２の端が、電源、圧縮空気源、流体源、データ接続のためのコンピュータソースなどのようなライン供給源に動作可能に結合されることができる。
【0039】
協働ロボットライン管理システム３６は、協働ロボット３０に対する複数のフレキシブルライン３４の位置および経路指定(ルーティング)を管理するように作動可能である。例えば、協働ロボットライン管理システム３６は、複数のフレキシブルライン３４が動作中に協働ロボット３０の動きを拘束または干渉しないように、協働ロボット３０に対して複数のフレキシブルライン３４を経路指定することができる。加えて、協働ロボットライン管理システム３６は、複数のフレキシブルライン３４を協働ロボット３０に対する無限数の位置のうちの１つにおいて個別に結合することができるので、それらはそれらがそれらのそれぞれの利用可能な可動域(ranges of motion)を通じて移動する際に、協働ロボット３０または（工具類を持つ或いは持たない）エンドエフェクタと干渉しない。実際には、以下にさらに記載するように、意図される目的のために協働ロボット３０に関連付けられるか或いは利用されるようにされるフレキシブルライン３４の各々は、複数のフレキシブルライン３４の各フレキシブルラインが複数のフレキシブルライン３４の他の任意のフレキシブルラインと独立して経路指定され且つ結合されることを可能にし、よって、フレキシブルライン３４からの干渉を受けることなく協働ロボット３０の動作ゾーンを最大化する、それらの長さに沿った結合位置で、個々に結合されることができる。
【0040】
協働ロボットライン管理システム３６は、協働ロボット３０の動作によって完成される１つ以上のタスクを容易にするために、フレキシブルラインが協働ロボット３０の周りに個々に支持されるように、フレキシブルライン３４を協働ロボット３０の周りで或いは協働ロボット３０に受け取り且つ結合するように機能する、複数のブラケットを含むことができる。図示の例において、協働ロボットライン管理システム３６は、第１のブラケット４４と、第２のブラケット４６とを含む。他の例は、図示のブラケットの数よりも多い数のブラケットを有することができる。第１のブラケット４４は、協働ロボット３０の第１のマウント４０ａに取り付けられることができ、第２のブラケット４６は、協働ロボット３０の第２のマウント４０ｂに取り付けられることができる。複数のブラケットの各ブラケットは、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含むことができる。複数のフレキシブルライン３４のフレキシブルラインは、ブラケットのうちの少なくとも１つのブラケットの孔を通じて受け入れられることができ、ブラケットのうちの少なくとも１つのブラケットによって支持される。
【0041】
第１のブラケット４４は、協働ロボット取り付け部分４８と、支持部分５０とを含むことができる。支持部分５０は、協働ロボット取り付け部分４８に対する傾斜から延びることができ、そのような傾斜に形成されることができる。図示の例において、支持部分５０は、協働ロボット取り付け部分４８から延び、それに対して垂直に形成されているが、支持部分５０は、取り付けインターフェース４８に対する任意の傾斜に形成されることができるので、これは如何様にも限定的であることを意図しない。支持部分５０は、その中に形成された複数の孔５２を有することができる。複数の孔５２は、様々なサイズを有することができる。例えば、孔５６は、孔５８の直径よりも小さい直径を有することができる。様々な直径のサイズは、異なる直径のフレキシブルラインに適合することができる。複数の孔５２のうちの１つの孔に位置付けられるフレキシブルラインは、それが孔内で自由にスライドすることがあるように、孔の直径よりも小さいサイズにされることができる。複数の孔５２は、規則的なパターンを有することができる。例えば、ブラケット４４にある複数の孔５２は、それぞれ３つの孔の３つの列を持つ線形パターンを有する。円形、線形、多角形などのような、他のパターンの孔も可能である。さらに他の例において、孔は、規則的なパターンなしに配置されてよい。直径の大きいフレキシブルラインは、直径の小さいフレキシブルラインよりも剛性が高い傾向があるので、より大きな直径を持つ孔（例えば、孔５８）を、より小さな直径を持つ孔（例えば、孔５６）と比較して、協働ロボット取り付け部分４８により近くに配置して、より大きな孔５８を通過するより大きな直径のフレキシブルラインの剛性によって引き起こされる如何なるモーメントも低減させることができる。
【0042】
第１のブラケット４４の協働ロボット取り付け部分４８は、第１の取り付け部分４０ａとインターフェース接続する（例えば、第1の取り付け部分４０ａと係合してその上に位置する）ように構成されることができる。例えば、協働ロボット取り付け部分４８は、第１の取り付け部分４０ａへの協働ロボット取り付け部分４８の取り付けを容易にする結合構成(coupling features)を有することができる。図示の例において、図４の協働ロボット取り付け部分４８は、協働ロボット取り付け部分４８を第１の取り付け部分４０ａのようなマウントに固定するための２つの孔６０を有する。２つの孔６０は、マウント４０ａの２つのそれぞれのネジ山付きソケットと整列することができ、ネジ山付きファスナ（図３を参照）は、孔６０を通過してネジ山付きソケットに入って、協働ロボット取り付け部分４８、よって、第１のブラケット４４を、協働ロボット３０に固定することができる。他の例では、ネジ山付きポストが孔を通過してよく、ナットを使用して、協働ロボット取り付け部分４８をマウント４０ａに固定してもよい。当業者によって認識されるように、協働ロボット取り付け部分４８をマウント４０ａに取り付けるために、溶接、接着剤、および他のもののような、他の取り付け構成(features)および形態(configurations)を利用することができる。
【0043】
協働ロボットライン管理システム３６は、さらに、第１のブラケット４４の支持部分５０によって支持される１つ以上のラインクランプを含むことができる。１つ以上のラインクランプは、支持部分５０にある複数の孔５２のそれぞれの孔と関連付けられることができる。１つ以上のラインクランプは、ラインクランプと共に動作可能なそれぞれのフレキシブルラインにクランプ力を加えるように動作可能であることができ、フレキシブルラインをフレキシブルラインの長さに沿った無限数の位置のうちの１つの位置において第１のブラケット４４に固定し且つ第１のブラケット４４に対するフレキシブルラインの軸方向位置をロックするように第１のブラケット４４によって支持されることができる。例えば、１つ以上のクランプは、クランプブロック、「ＣＬ」クランプ、または当技術分野において知られている他のラインクランプであることができる。図示の例（図５を参照）において、１つ以上のラインクランプは、ライングランド６２(line glands)として知られるタイプのクランプを含む。ライングランド６２は、フレキシブルラインを保持するために圧縮されることができる、それぞれが貫通穴６４を有する従来のライングランドであることができる。貫通穴６４は、支持部分５０に形成された複数の孔５２のそれぞれの孔と整列することができる。幾つかの例において、複数の孔５２は、一部の孔がライングランド６２を有し且つ一部の孔が１つ以上の異なるタイプのクランプを有するか或いはクランプが全くない（ラインはそれぞれの孔によってのみ支持される）、混合形態を有することができる。ライングランド６２は、フレキシブルラインの外面を選択的に圧縮して、それを第１のブラケット４４に対する所定の位置に固定し、フレキシブルラインに加えられるあらゆる圧縮力を選択的に解放して、フレキシブルラインが孔および第１のブラケット４４に対して軸方向に移動またはスライドして、例えば、フレキシブルラインの軸方向位置を調整することを可能にする。ライングランド６２がフレキシブルラインの位置を固定するとき、フレキシブルラインは、第１のブラケット４４に対して横方向または軸方向に移動することができない。対照的に、ライングランド６２のない孔は、フレキシブルラインの横方向移動を制限することができるが、フレキシブルラインが軸方向に移動する（すなわち、孔内でスライドする）ことを可能にする。ライングランド６２によって固定されるフレキシブルラインが、例えば、フレキシブルラインを交換または再位置決めするときに、軸方向移動を必要とするならば、ライングランド６２を緩めて、フレキシブルラインの軸方向の移動を自由にすることができ、フレキシブルライン位置は調整され、ライングランド６２は、再びフレキシブルラインに対して圧縮力を加えて、フレキシブルラインを調整された位置に固定させることができる。
【0044】
上述のように、協働ロボットライン管理システム３６は、第２のブラケット４６を含むことができる。第２のブラケット４６は、協働ロボット取り付け部分６５と、支持部分６６とを含むことができる。支持部分６６は、協働ロボット取り付け部分６５から延びることができる。支持部分６６は、その中に形成された複数の孔６８を有することができる。複数の孔６８は、様々なサイズを有することができる。例えば、孔７０は、孔７２の直径よりも小さい直径を有することができる。異なる直径のサイズは、異なる直径のフレキシブルラインに適合することができる。複数の孔６８のうちの１つの孔に位置付けられるフレキシブルラインは、それが孔内で自由にスライドすることができるように、孔の直径に対して小さくされることができる。複数の孔６８は、規則的なまたは不規則なパターンを有することができる。例えば、複数の孔６８は、図示のように支持部分６６に形成されることができる。支持部分６６は、複数のセクションまたはセグメント(segments)を含むことができる。例えば、図示のように、支持部分６６は、３つのセクション(sections)を含むことができる。第１のセクション７４は、小さな孔７０の第１の列を含むことができ、第２のセクション７６は、小さな孔７０の第２の列を含むことができ、第３のセクション７８は、大きな孔７２の不規則な配置を含むことができる。この例において、大きな孔７２は、支持部分６６の中心に近接して位置付けられる。
【0045】
第２のブラケット４６の協働ロボット取り付け部分６５は、第２のマウント４０ｂとインターフェース接続するように構成されることができる。例えば、協働ロボット取り付け部分６５は、第２のマウント４０ｂへの協働ロボット取り付け部分６５の取り付けを容易にする結合構成を有することができる。図示の例において、協働ロボット取り付け部分６５は、協働ロボット取り付け部分６５を第２のマウント４０ｂのようなマウントに固定するための２つの孔８０を有する。２つの孔８０は、第２のマウント４０ｂの２つのそれぞれのネジ山付きソケットと整列することができ、ネジ山付きファスナ（図３を参照）は、孔８０を通過してネジ山付きソケットに入って、協働ロボット取り付け部分６５、よって、第２のブラケット４６を、協働ロボット３０に固定することができる。他の例では、ネジ山付きポストが孔を通過してもよく、ナットを使用して協働ロボット取り付け部分６５をマウント４０ｂに固定してよい。溶接物および接着剤、および当業者によって認識されるような他のもののような、他の取り付け構成および形態が、協働ロボット取り付け部分６５をマウント４０ｂに取り付けるために利用されることができる。
【0046】
協働ロボットライン管理システム３６は、さらに、第２のブラケット４６の支持部分６６によって支持された１つ以上のラインクランプを含むことができる。１つ以上のラインクランプは、支持部分６６にある複数の孔６８のそれぞれの孔と関連付けられることができる。１つ以上のラインクランプは、ラインクランプと共に動作可能なそれぞれのフレキシブルラインにクランプ力を加えるように動作可能であることができ、フレキシブルラインをフレキシブルラインの長さに沿った無限数の位置のうちの１つの位置において第２のブラケット４６に固定し且つ第１のブラケット４６に対するフレキシブルラインの軸方向位置をロックするように第２のブラケット４６によって支持されることができる。例えば、１つ以上のクランプは、クランプブロック、「ＣＬ」クランプ、または当技術分野において知られている他のラインクランプであることができる。図示の例（図７を参照）において、１つ以上のラインクランプは、１つ以上のライングランド６２を含む。ライングランド６２の貫通穴６４は、支持部分６６に形成された複数の孔６８のうちの孔と整列することができる。幾つかの例において、複数の孔６８は、一部の孔がライングランド６２と共に動作可能であり且つ一部の孔が１つ以上の異なるタイプのクランプと共に動作可能であるか或いはクランプが全くない（ラインはそれぞれの孔によってのみ支持される）、混合形態を有することができる。ライングランド６２は、フレキシブルラインの外面を選択的に圧縮して、それを第２のブラケット４６に対して所定の位置に固定し、フレキシブルラインに加えられるあらゆる圧縮力を選択的に解放して、フレキシブルラインが孔および第１のブラケット４４に対して軸方向に移動またはスライドして、例えば、フレキシブルラインの軸方向位置を調整することを可能にすることができる。ライングランド６２がフレキシブルラインの位置を固定するとき、フレキシブルラインは、第２のブラケット４６に対して横方向または軸方向に移動することができない。対照的に、ライングランド６２のない孔は、フレキシブルラインの横方向移動を制限することができるが、フレキシブルラインが軸方向に移動する（すなわち、孔内でスライドする）ことを可能にする。ライングランド６２によって固定されるフレキシブルラインが、例えば、フレキシブルラインを交換または再位置決めするときに、軸方向移動を必要とするならば、ライングランド６２を緩めて、フレキシブルラインの軸方向移動を自由にすることができ、フレキシブルライン位置は調整され、ライングランド６２は、再びフレキシブルラインに対して圧縮力を加えて、フレキシブルラインを調整された位置に固定させることができる。
【0047】
第１のブラケット４４および第２のブラケット４６は、所要にまたは所望に構成されることができること、および上記で議論され且つ図示される第１のブラケット４４および第２のブラケット４６の特定の形態は、如何様にも限定的であることを意図しないことに留意されたい。
【0048】
幾つかの例において、協働ロボットライン管理システム３６は、グループ内の複数のフレキシブルライン３４のうちの少なくとも一部をフレキシブルライン３４の長さに沿う特定の指定された軸方向位置において拘束するか或いは束ねるように動作可能なラインタイ３５(line tie)をさらに含むことができる。ラインタイ３５は、複数のフレキシブルライン３４を抑制するために複数のフレキシブルライン３４のうちの２つ以上のフレキシブルラインの周りに延在することができる。ラインタイ３５は、従来技術において知られているような従来的なラインタイであることができる。他のタイプのシステムまたはデバイスを使用して、複数のライン３４のうちの１つ以上を一緒に束ねることができる。
【0049】
図８は、図２の協働ロボット３０のような協働ロボットのエンドエフェクタに取り付けられた、結合された或いは他の方法で関連付けられた工具類を作動させる複数のフレキシブルラインを固定するための方法９０を示している。本方法は、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を含む第１ブラケットを、協働ロボットの第１マウントに固定する行為９２を含む。例えば、図２～図７を参照すると、オペレータは、第１のブラケット４４を協働ロボット３０の第１のマウント４０ａに固定することができる。本方法は、その中に形成された複数の孔を有する支持部分を備えた第２のブラケットを、協働ロボットの第２のマウントに固定する行為９４をさらに含む。例えば、図２～図７を参照すると、オペレータは、第２のブラケット４６を協働ロボット３０の第２のマウント４０ｂに固定することができる。本方法は、第１のブラケットの複数の孔のうちの第１の孔を通じて並びに第２のブラケットの複数の孔のうちの第１の孔を通じて協働ロボットに沿って複数のフレキシブルラインのうちの第１のフレキシブルラインを経路指定する行為９６をさらに含む。図２～図７を参照すると、オペレータは、第１のフレキシブルラインを協働ロボット３０に沿って経路指定して、フレキシブルラインを第１のブラケット４４の複数の孔５２のうちの第１の孔を通じて並びに第２のブラケット４６の複数の孔６０のうちの第２の孔を通じて進めることができる。本方法は、第１のブラケットの複数の孔のうちの第２の孔を通じて並びに第２のブラケットの複数の孔のうちの第２の孔を通じて協働ロボットに沿って複数のフレキシブルラインのうちの第２のフレキシブルラインを経路指定する行為９８をさらに含む。図２～図７を参照すると、オペレータは、協働ロボット３０に沿って第２のフレキシブルラインを経路指定して、第２のフレキシブルラインを第１のブラケット４４の複数の孔５２のうちの第２の孔を通じて並びに第２のブラケット４６の複数の孔６０のうちの第２の孔を通じて進めることができる。幾つかの例において、本方法は、例えば、第１または第２のブラケットの複数の支持部分の複数の孔のそれぞれの孔と関連付けられるクランプ（例えば、ライングランドタイプのクランプ）を用いて１つ以上のフレキシブルラインをクランプすることによって、１つ以上のフレキシブルラインを第１または第２のブラケットのうちの少なくとも１つに固定し、第１または第２のブラケットのうちの少なくとも１つのブラケットのそれぞれの孔を通じて経路指定される１つ以上のフレキシブルラインの軸方向移動をロックする行為をさらに含むことができる。これらの行為は、本明細書において議論されるような協働ロボットライン管理システムを用いて任意の数のフレキシブルラインを協働ロボットに結合し、任意的に、所定の場所に固定するために、必要な頻度で繰り返されることができる。
【0050】
協働ロボットライン管理システムの記載された現在の技術は、従来のライン管理システムに対して多くの利点を提供する。１つの利点は、本技術の協働ロボットライン管理システムが、協働ロボットと共に動作中のフレキシブルラインの集合を容易にして、その関連ハードウエアと共に導管内に一緒に束ねられたフレキシブルラインと比較して、より低い全体的且つ集合的な剛性および重量を有することである。より低い剛性は、ユーザが、協働ロボットの利用可能なペイロードに近い工具類を使用して協働ロボットを操作することを可能にし、よって、協働ロボットの利用可能なタスク能力を拡張することができる。その上、本技術の協働ロボットライン管理システムは、フレキシブルラインが、協働ロボットの移動に応答して互いに独立して移動することを可能にする（すなわち、各フレキシブルラインが、他のフレキシブルラインからの干渉なく、自由空間内で実質的に移動させられる）ことを可能にする一方で、依然として組織的な方法において協働ロボットに固定される。フレキシブルラインのそのような独立した動きにより、協働ロボットの移動に応答して互いに作用し合うフレキシブルラインからの相互作用力は、導管またはシース内で一緒に束ねられて支持されるフレキシブルラインと比較して、特に協働ロボットの近傍で、有意に減少されるか或いは排除される。協働ロボットライン管理システムによって支持されるフレキシブルライン間の何らかの単一の点間接触は、ライン経路指定パスおよび協働ロボットの異なる動作に依存して発生することがあるが、協働ロボットのペイロード容量に影響を及ぼす負の相互作用力を引き起こすこれらの影響は、無視できることが理解されるであろう。何故ならば、他のフレキシブルラインとの単一の点間接触は、典型的には導管またはシース内に一緒に束ねられて収容される隣接するフレキシブルライン間に生じる複数の接触点よりも少ない相互作用力を生じさせるからである。本技術の協働ロボットライン管理システムのさらに別の利点は、フレキシブルラインのいずれかを、残りのフレキシブルラインから独立して、残りのフレキシブルラインを中断、除去または切断することなく、ブラケットおよび／または協働ロボットに対して個別に調整し得ること、またはブラケットおよび／または協働ロボットから切断および除去さえし得ることである。
【0051】
本明細書に記載される例は、開示される特定の構造、プロセスステップ、または材料に限定されず、当業者によって認識されるようなそれらの均等物に拡張されることが理解されるべきである。本明細書で使用される用語は、特定の例のみを記載する目的で使用されており、限定的であることを意図しないことも理解されるべきである。
【0052】
さらに、記載される構成、構造または特徴は、１つ以上の例において、任意の適切な方法で組み合わされることがある。本明細書では、記載されている技術の完全な理解を提供するために、長さ、幅、形状などの例のような、多数の特定の詳細が提供されている。しかしながら、当業者は、具体的な詳細のうちの１以上を用いないで、或いは他の方法、コンポーネント(構成部品)、材料などを用いて、本発明を実施し得ることを認識するであろう。他の例では、本発明の態様を曖昧にすることを避けるため、よく知られている構造、材料または動作は、詳細に示されないか或いは記載されない。
【0053】
本開示は、本明細書に記載される幾つかの実施形態または構成が、本明細書に記載される他の実施形態または構成と組み合わされる場合があることを明示的に開示するものではないが、この開示は、当業者によって実施可能な任意のそのような組み合わせを記載するように読まれるべきである。本開示における「または」の使用は、本明細書に別段の記載がない限り、非排他的に、或いは、すなわち、「および／または」を意味すると理解されるべきである。
【0054】
前述の例は、１つ以上の特定の用途における本発明の原理を例示するものであるが、形態、用法および実施の詳細における多数の修正が、本明細書に記載される原理および概念から逸脱することなく、発明的能力を行使することなく行われ得ることが当業者に明らかであろう。従って、本発明が限定されることは、以下に記載する請求項による場合を除き意図されていない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】