特表 2024-541697 ３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避のための方法及びシステム

(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】2024-11-08

(54)【発明の名称】３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避のための方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20241031BHJP

   E04G 21/02 20060101ALI20241031BHJP

   E04B 1/35 20060101ALI20241031BHJP

   B33Y 50/00 20150101ALI20241031BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241031BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241031BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20241031BHJP

   C04B 28/02 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

E04G21/02

E04B1/35 L

B33Y50/00

B33Y10/00

B33Y30/00

B28B1/30

C04B28/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024547820

(86)(22)【出願日】2022-10-13

(85)【翻訳文提出日】2024-06-07

(86)【国際出願番号】 EP2022078467

(87)【国際公開番号】W WO2023066772

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】21203709.7

(32)【優先日】2021-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520255399

【氏名又は名称】スイダンスク ウニバーシティト

【氏名又は名称原語表記】ＳＹＤＤＡＮＳＫ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＥＴ

【住所又は居所原語表記】Ｃａｍｐｕｓｖｅｊ ５５， ５２３０ Ｏｄｅｎｓｅ Ｍ ＤＥＮＭＡＲＫ

(71)【出願人】

【識別番号】524152676

【氏名又は名称】コボド インターナショナル エーエス

(74)【代理人】

【識別番号】110002170

【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シュレッテ クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】ルンド－ニールセン ヘンリック

【テーマコード（参考）】

2E172

3C707

4G052

4G112

【Ｆターム（参考）】

2E172AA05

2E172DE00

3C707AS13

3C707AS21

3C707BS03

3C707BS05

3C707JU15

3C707LS20

3C707MS08

3C707MS14

4G052DA01

4G052DB12

4G052DC06

4G112PE02

(57)【要約】

【課題】
【解決手段】本発明は、３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避方法であって、前記方法は、コンクリート材料を塗布及び／又は処理するための経路内でツールを移動することによって、前記３Ｄロボットコンクリートプリンタを用いて、Ｇコードなどに基づき、命令を実行することによって塗布及び／又は処理プロセスを実行するステップと、モーションプランナへのコマンドに応じてツールを移動させるステップであって、前記移動はモデルベースの衝突予測システムによって支援される、ステップと、を備え、前記モデルベースの衝突予測システムは、前記３Ｄロボットコンクリートプリンタへの命令によるコンクリート構造物の塗布及び／又は処理から、コンクリート構造物の３Ｄジオメトリを推測及び生成するステップと、前記３Ｄジオメトリを３Ｄ衝突モデルとして使用するステップであって、前記３Ｄロボットコンクリートプリンタの部品が前記移動を実行する際に衝突を引き起こすかどうかをいつでもチェックすることができる、ステップと、を備え、前記コンクリート構造物の前記３Ｄ衝突モデルは、前記塗布及び／又は前記処理プロセスと並行して改良され、前記プロセス命令の実行の進行に応じて更新される方法に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避方法であって、
前記衝突回避方法は、
３ＤロボットコンクリートプリンタでＧコードに基づくプロセス命令を実行して、コンクリート材料を塗布及び／又は加工するための経路内でツールを動作させることによって、塗布プロセス及び／又は加工プロセスを実行するステップと、
モーションプランナへのモーションコマンドに応じてツールを動作させる動作ステップであって、前記動作はモデルベース衝突予測システムによって支援される、動作ステップと、
を含み、
前記モデルベース衝突予測システムは、
前記３Ｄロボットコンクリートプリンタへの命令によるコンクリート構造物の塗布及び／又は加工から、前記コンクリート構造物の３Ｄジオメトリを推測及び生成するステップと、
前記３Ｄジオメトリを３Ｄ衝突モデルとして使用して、前記３Ｄロボットコンクリートプリンタの部品が、前記動作ステップにおいて、衝突を引き起こすか否かを任意の時点でチェックする、ステップと、
を含み、
前記コンクリート構造物の前記３Ｄ衝突モデルは、前記塗布プロセス及び／又は前記加工プロセスと並行して改良され、前記プロセス命令の進捗状況に応じて更新される衝突回避方法。

【請求項2】

前記動作ステップは、前記ツールの動作を制御するオペレータによる手動操作、自動操作、又はセンサ誘導操作によって、実行される請求項１に記載の衝突回避方法。

【請求項3】

前記モデルベース衝突予測システムによって実行される衝突検出ステップをさらに含み、
前記衝突検出ステップにおいて、モーションコマンドに応答して動作する前記３Ｄロボットコンクリートプリンタの前記動作に基づいて提案された軌道が、前記コンクリート構造物に対応する前記３Ｄ衝突モデルと比較される請求項１又は２に記載の衝突回避方法。

【請求項4】

前記モデルベース衝突予測システムが前記３Ｄ衝突モデルを用いて衝突すると予測した場合、潜在的に有害なコマンドは退けられ、及び／又は、前記モデルベース衝突予測システムが前記３Ｄ衝突モデルを用いて衝突しないと予測した場合、前記モーションコマンドが目的どおりに実行される請求項１～３のいずれか１項に記載の衝突回避方法。

【請求項5】

衝突を回避するために、アルゴリズム又は更なるオペレータ入力から、別の衝突のないモーションコマンドが生成される請求項１～４のいずれか１項に記載の衝突回避方法。

【請求項6】

前記塗布プロセスは、押出機ツールを動作させることによる３Ｄコンクリート印刷プロセスである請求項１～５のいずれか１項に記載の衝突回避方法。

【請求項7】

３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避システムであって、
前記衝突回避システムは、
所定プログラムに従う完全自動化オペレーション、オペレータ用のジョイスティックおよび同様の入力デバイスからの手動オペレーション、又はセンサデータに従ってプリンタツールを動作させるセンサベースオペレーションから選択可能な入力からモーションコマンドを生成するモーションプランナと、
モーションプランナからのモーションコマンドを解釈して、物理プリンタ上で物理的に実行するモーションコントローラと、
前記モーションプランナからの前記モーションコマンドの衝突をテストし、衝突のないモーションコマンドの実行を前記モーションコントローラに許可し、衝突を引き起こすコマンドの実行を前記モーションコントローラに許可しない、モデルベース衝突予測システムと、
を備え、
前記モデルベース衝突予測システムは、
前記３Ｄロボットコンクリートプリンタに命令する塗布及び／又は加工プロセス制御からコンクリート構造物の３Ｄジオメトリを推測及び生成する推測生成部と、
前記３Ｄジオメトリを３Ｄ衝突モデルとして使用して、前記３Ｄロボットコンクリートプリンタの部品が、前記動作において、衝突を引き起こすか否かを任意の時点でチェックするチェック部と、
を備え、
前記モーションコントローラは、前記コンクリート構造物の３Ｄモデルを有し、前記３Ｄモデルは、プロセス命令の進捗状況に応じて更新される衝突回避システム。

【請求項8】

前記ツールは、プリントヘッド、コンクリート又は断熱材を注入するための注入ヘッド、及び機械加工作業を実行するための穴あけツール部材であるロボットアームアプリケーションのいずれか１つである請求項７に記載の衝突回避システム。

【請求項9】

前記物理プリンタは、前記プリントヘッドをクリーニング及び／又は交換するためのメンテナンスエリアを備える請求項８に記載の衝突回避システム。

【請求項10】

前記モデルベース衝突予測システムは、生成された前記３Ｄ衝突モデルを補足データと組み合わせる組合せ部を有し、前記補足データは、レーザースキャン及び／又はＣＡＤデータとして事前定義された３Ｄ障害物から得られるセンサデータであり、
前記３Ｄロボットコンクリートプリンタのワークスペースにある静的な障害物のデジタルツインを補足的３Ｄモデルとして、前記モデルベース衝突予測システムに追加できる請求項７に記載の衝突回避システム。

【請求項11】

請求項１～６のいずれか１項に記載の方法を実行するように適合された、請求項７～１０のいずれか１項に記載の衝突回避システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避のための方法及びシステムに関し、押出成形や印刷などのコンクリートの塗布及びコンクリート構造物の加工（後処理）を含む。

【背景技術】

【0002】

一般に、従来技術では、ロボット化されたコンクリートの塗布及び／又は加工プロセスのための衝突検出方法が提供されることが知られているが、そのような３Ｄ衝突検出方法は、グローバル／静的ＢＩＭデータなど「設計どおり（ａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ）」の事前利用可能なジオメトリ、ローカル／動的センサデータから「構築されたまま（ａｓ ｂｕｉｌｔ）」のその場（ｉｎ－ｓｉｔｕ）で生成されたジオメトリのいずれかに基づいている。

【0003】

特許文献１には、作業環境において目標経路に沿って移動させることを目的とした可動性ツールを備えるケーブルベースのパラレルロボットが開示されている。このツールは、好ましくはコンクリート注入用の押出ツールであり、複数のケーブル及びケーブルアクチュエータを介して固定構造物のアンカーポイントに接続される。ケーブルアクチュエータを制御して、このツールを目標経路に沿って移動させる。特許文献１には、ケーブルとプリントされたコンクリート構造物との衝突を回避するために、ツールが移動するときの、ケーブルロボットのモデルベースの衝突検出については開示されているが、手動制御に衝突検出を用いることについては開示されていない。

【0004】

３Ｄコンクリート印刷では、印刷プロセスを一時停止したり、クリーニングなどのメンテナンスのために印刷中の構造物から押出ツールを遠ざけたりする必要が散発的に生じる。これらの作業は通常、機械の操作を十分に理解していない現場の作業員によって行われるため、印刷されたばかりの構造物に誤ってツールを打ち込んで、印刷物やプリンタに損傷を与える危険がある。

【0005】

通常の運用では、３Ｄコンクリート印刷は、作業員が関わることなく実行され、印刷プログラムが、３Ｄロボットコンクリートプリンタに送信されて自動実行される。印刷プログラムは通常、衝突が生じないように生成される。しかしながら、予期せぬ事態により、印刷物やプリンタに偶発的な衝突が生じる可能性がある。このような事態とは、プリンタのワークスペース内の作業員、材料およびツール、並びに、印刷された構造物への追加の取り付け、及び独立して生成されたいくつかの印刷プログラムによる印刷などである。

【0006】

例えば、３Ｄロボットコンクリートプリンタのセットアップが、材料注入や印刷面の仕上げなどの追加の加工による印刷物の後処理に用いられる場合、他の衝突シナリオは、実際の印刷プロセスの後に発生する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１９／０２５６９８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そのため、大規模な３Ｄ印刷オペレーション、特に、３Ｄコンクリート印刷タスクでは、既知の衝突検出方法は満足できるものではない。従って、本発明の目的は、３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避のための改良された方法及びシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１態様は、３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避方法であって、
前記衝突回避方法は、
３Ｄロボットコンクリートプリンタで、Ｇコードに基づくプロセス命令を実行して、、コンクリート材料を塗布及び／又は加工するための経路内でツールを動作させることによって、塗布及び／又は加工プロセスを実行するステップと、
モーションプランナへのモーションコマンドに応じてツールを動作させる動作ステップであって、前記動作はモデルベース衝突予測システムによって支援される、動作ステップと、
を含み、
前記モデルベース衝突予測システムは、
前記３Ｄロボットコンクリートプリンタへの命令によるコンクリート構造物の塗布及び／又は加工から、前記コンクリート構造物の３Ｄジオメトリを推測及び生成するステップと、
前記３Ｄジオメトリを３Ｄ衝突モデルとして使用して、前記３Ｄロボットコンクリートプリンタの部品が、前記動作ステップにおいて、衝突を引き起こすか否かを任意の時点でチェックする、ステップと、
を含み、
前記コンクリート構造物の前記３Ｄ衝突モデルは、前記塗布プロセス及び／又は前記加工プロセスと並行して改良され、前記プロセス命令の進捗状況に応じて更新される衝突回避方法が提供される。

【0010】

本発明の第２態様は、３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避システムであって、
前記衝突回避システムは、
所定プログラムに従う完全自動化オペレーション、オペレータ用のジョイスティックおよび同様の入力デバイスからの手動オペレーション、又はセンサデータに従ってプリンタツールを動作させるセンサベースオペレーションから選択可能な入力からモーションコマンドを生成するモーションプランナと、
モーションプランナからのモーションコマンドを解釈して、物理プリンタ上で物理的に実行するモーションコントローラと、
前記モーションプランナからの前記モーションコマンドの衝突をテストし、衝突のないモーションコマンドの実行を前記モーションコントローラに許可し、衝突を引き起こすコマンドの実行を前記モーションコントローラに許可しない、モデルベース衝突予測システムと、
を備え、
前記モデルベース衝突予測システムは、
前記３Ｄロボットコンクリートプリンタに命令する塗布及び／又は加工プロセス制御からコンクリート構造物の３Ｄジオメトリを推測及び生成する推測生成部と、
前記３Ｄジオメトリを３Ｄ衝突モデルとして使用して、前記３Ｄロボットコンクリートプリンタの部品が、前記動作において、衝突を引き起こすか否かを任意の時点でチェックするチェック部と、
を備え、
前記モーションコントローラは、前記コンクリート構造物の３Ｄモデルを有し、前記３Ｄモデルは、プロセス命令の進捗状況に応じて更新される衝突回避システムが提供される。

【0011】

本発明の方法及びシステムにより、モデルベースの衝突検出の基礎として、プロセスと並行して状況に応じて（ｏｎ－ｔｈｅ－ｆｌｙ）プリントの３Ｄモデルが生成されるので、システムは、プロセスの任意の時点で、手動制御状態であっても自動制御状態であってもサポートできる。

【0012】

本明細書では、３Ｄロボットコンクリートプリンタという用語は、３Ｄコンクリートの塗布及び／又は加工のためのプログラム可能なデバイスとして理解される。

【0013】

本明細書では、「コンクリート」という用語は、全てのコンクリートタイプの材料、モルタルタイプの材料、及びリサイクル材料を多く含むレシピを含むものとして理解される。

【0014】

本発明により、この方法及びシステムは、コンクリート３Ｄ印刷に関連する様々な異なる塗布プロセス及び／又は加工プロセスに使用することができ、これにより、プリンタのツールは、プリントヘッド、コンクリート材料又は断熱材を注入するための注入ヘッド、機械加工作業を実行するための穴あけツール部材などのロボットアームアプリケーションなどを備えてもよい。

【0015】

有利なことに、モデルベース衝突予測システムは、３Ｄロボットコンクリートプリンタに命令して、コンクリート構造物を塗布及び／又は加工することにより、コンクリート構造物の３Ｄジオメトリを推測及び生成するステップと、推測し生成した３Ｄジオメトリを３Ｄ衝突モデルとして使用して、３Ｄロボットコンクリートプリンタの部品が、動作する際に衝突を引き起こすか否かを任意の時点でチェックすることができる、ステップと、を含む。好ましくは、モデルベース衝突予測システムは、生成された３Ｄ衝突モデルを補足データ、特にレーザースキャンから得られるセンサデータ、ＣＡＤデータなどから得られる事前定義された３Ｄ障害物データなどと組み合わせるステップをさらに含む。

【0016】

さらに、コンクリート構造物の３Ｄ衝突モデルが、塗布プロセス及び／又は加工プロセスと並行して開発されること、前記プロセス命令の進捗状況に応じて更新されることが有利である。これにより、優れた衝突回避が実現される。

【0017】

本発明の一実施形態では、ツールを動作させるステップは、動作を制御するオペレータによる手動操作、自動オペレーション、又はセンサ誘導オペレーションによって、実行される。３Ｄコンクリートプリントにおいては、このステップは、メンテナンスや清掃作業などの補助的な作業を実行するためにツールを移動するために、印刷プロセスの手動中断に該当する。従って、プリンタは、プリントヘッドなどをクリーニング及び／又は交換するためのメンテナンスエリアを備えてもよい。

【0018】

衝突検出ステップが、モデルベース衝突予測システムによって実行され、それにより、モーションコマンドに応答した３Ｄロボットコンクリートプリンタの動作に基づいて提案された軌道が、コンクリート構造物に対応する３Ｄ衝突モデルと比較されることが有利であることが判明した。

【0019】

本発明によれば、モデルベース衝突予測システムが、３Ｄ衝突モデルを用いて衝突すると予測した場合、潜在的に有害なコマンドは退けられる。その後又は代替的に、衝突を回避するために、アルゴリズム又は更なるオペレータ入力から、衝突のないモーションコマンドが生成される。モデルベース衝突予測システムが、３Ｄ衝突モデルを用いて衝突しないと予測した場合、モーションコマンドが目的どおりに実行される。

【0020】

本発明の好ましい実施形態では、塗布プロセスは、押出機ツールを動作させることによる３Ｄコンクリート印刷プロセスである。これには、３Ｄロボットコンクリートプリンタが、所定印刷パターンでコンクリートを堆積させるための押出機ツールを動作させるガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタであることが含まれる。本発明によるシステム及び方法は、ガントリー型ロボットシステムによる３Ｄコンクリートプリンティングに関して特に有利であることが分かる。

【0021】

以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、押出機などのプリントヘッドを備えたガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタの概略斜視図である。

【図2】図２は、本発明による衝突回避方法のフローチャートである。

【図3】図３は、印刷プロセス中の３Ｄ衝突回避を示す図である。

【図4】図４は、印刷された構造物にコンクリートを注入するためのガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタで動作する注入ヘッドの概略斜視図である。

【図5】図５は、穴あけなど、印刷構造物を加工するためにガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタで動作するロボットアームの概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

【0024】

図１には、ガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタの一例が示されている。ガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタは、３Ｄプリンタのワークスペース６の側面に沿って互いに平行に配置された側梁（ｓｉｄｅ ｂｅａｍ）１を備える。側梁１の間には、横梁（ｔｒａｖｅｒｓｅ ｂｅａｍ）２が側梁１に沿って移動できるように、横梁２が側梁１に対して垂直な向きに移動可能に配置されている。側梁１は、側梁１がコーナーポール３を上下に移動できるように、垂直方向に向けられたコーナーポール３によって支持されてもよい。横梁２上には、押出機（ｅｘｔｒｕｄｅｒ）等のプリントヘッド４が移動可能に配置されている。これにより、ワークスペース６上に建築構造物５を具体的にプリントするための３Ｄプリント用のデカルトシステム（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ ｓｙｓｔｅｍ）が提供される。

【0025】

ガントリー型プリンタで印刷する利点の１つは、このようなガントリー型プリンタが、例えば、作業スペースが約６．８×７．７×５．８メートル（幅×奥行き×高さ）のような大きな建物と小さな建物の両方の印刷に適していることである。階数の高い壁の印刷も問題なく、２階建ての建物の印刷も可能である。

【0026】

ガントリー型プリンタは、複雑な建築部品を細部に至るまで印刷することもできる。プリンタは、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に正確に制御でき、プリントヘッド４は可変速度で動作できるため、印刷速度を遅くしたり、速くしたりすることが可能である（及び、非連続印刷が必要な場合は一時停止することもできる）。印刷プロセスに応じてプリントヘッド４等のツールを交換・選択することができ、例えば、細部に至るまでの微細な印刷が必要な場合、コンクリート材料がどのように挙動するかという課題に対処するために、より小さいノズル及び／又は異なる押出機ノズル設計を選択できる。従って、ツールは、プリントヘッド、コンクリート材料又は断熱材を注入するための注入ヘッド、機械加工作業を実行するための穴あけツール部材などのロボットアームアプリケーションなどのいずれか１つとすることができる。

【0027】

建築現場での３Ｄコンクリート印刷に関するガントリー型プリンタの利点は、このプリンタタイプは移動可能であり、現場でも現場以外でも使用できることである。プリンタは移動可能である。

【0028】

コンクリート材料を堆積させる押出機ノズルなどのプリントヘッド４（プリントヘッドツール）の動作は、印刷プロセス中に制御される。上述したように、クリーニングなどのメンテナンスを行うために、印刷プロセスを一時停止し、現在印刷されている構造物から押出ツールを遠ざけることが散発的に必要になる。この動作はプログラムされた印刷プロセスを妨げるため、ツールがすでに印刷された構造物や現場の他の障害物と衝突する危険性がある。これを回避するために、衝突回避システム及び方法が提供される。

【0029】

従って、衝突回避方法の一実施形態を図２に示す。自動オペレーション１．１の場合、オペレータが、例えば、印刷や定期的に実行される計画的なメンテナンス作業のための、特定のプログラムを開始する。メンテナンスなどの手動オペレーション１．２の場合、オペレータは、例えば、ボタンとジョイスティックを備えたゲームコントローラーなどのコントローラーを使用できる。センサ誘導オペレーション１．３の場合、プログラム又は手動コマンドが、例えば、レーザースキャンなどのセンサデータ用いて修正され、ツールが印刷された構造物に誘導される。モーションプランナ２．１では、オペレーション１．１～１．３の出力は、ガントリーのモーションと動作にマッピングされ、スケーリングされる。ガントリー内のプリントヘッド４のモーションは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸及びプリントヘッドの角回転であり、その動作は押出機のオン／オフであってよい。３Ｄロボットコンクリートプリンタには、最後に（時刻ｔにおいて）既知の姿勢があり、これは、モーションプランナ２．１から出力されるマッピング及びスケーリングされたモーションと動作出力を追加すると、（時間ｔ＋Ｔにおいて）命令された姿勢をもたらす。この命令された姿勢は、シミュレートされた３Ｄロボットコンクリートプリンタジオメトリ３．１によって想定され、これによって、シミュレートされた３Ｄロボットコンクリートプリンタ、特にツール４（プリントヘッド）と横梁２は、プリンタの部品が、入力に従って時間ｔ＋Ｔにおいてどのように配置されるかを反映する。モデルベース衝突検出４．１のステップでは、シミュレートされた３Ｄコンクリートロボットプリンタの形状が、印刷された構造物、衝突モデル７．１の形状と比較される。衝突モデル７．１は、印刷プロセスと並行して開発される３Ｄモデルであり、印刷（７．２）の最新の進捗状況を反映している。オプションで、、例えば、３Ｄ ＣＡＤデータ８．１又はセンサデータ８．２からワークスペース内の他の静的な障害物を表す他の３Ｄモデルを衝突モデル７．１に追加できる。センサデータは、例えば、ツールや建設作業員などの計画外の障害物を検出できる３Ｄプリンタに接続されたセンサから取得できる。モデルベース衝突検出ステップ４．１の結果、衝突反応が発生し、シミュレートされた３ＤＣＰシステムと印刷された構造物（又は障害物）のジオメトリが重なっている場合、入力に基づいて衝突が発生する可能性があり、この命令された姿勢の実行は許可されない（４．２）。その後、方法は２．１に戻り、例えばモーションを再計画したり、ユーザーに新しい入力を求めたりすることができる。一方、シミュレートされた３ＤＣＰシステムと印刷された構造物（又は障害物）のジオメトリが重なり合わない場合、つまり入力に基づいて衝突が発生しない場合、このコマンドの姿勢は実行が許可される（４．３）。実行が許可された全ての姿勢コマンドは、物理的なガントリーで実行するためのリストに登録される。このリストにある全ての姿勢コマンドについて、モーションコントローラ５．１によってＧＣｏｄｅが生成され、物理的な実行のために物理ガントリー６．１にモーションを伝達する。

【0030】

この方法の効果が図３に示され、図３には、印刷プロセス中のコンクリート構造物の３Ｄ衝突モデルが示されている。図３Ａの左側には、衝突する場合（つまり、図２のステップ４．２）の例が示されている。時間ｔにおけるシミュレーションでは、プリントヘッド４は障害物５（建築構造物）の前に位置している。時間ｔ＋Ｔにおけるプリントヘッド４’の位置をシミュレートする動作テストでは、シミュレートされたプリントヘッド４’とプリント構造物５（障害物）の衝突モデルとが重なり合う。その結果、シミュレートされた動作は衝突のある動作として検出され、許可されない。図３Ｂの右側には、衝突しない場合（すなわち、図２のステップ４．３）の例が示されている。時間ｔにおけるシミュレーションでは、プリントヘッド４は障害物５の前に位置している。時間ｔ＋Ｔにおけるプリントヘッド４’の位置をシミュレートする動作テストでは、シミュレートされたプリントヘッド４’とプリント構造物５（障害物）の衝突モデルとが重なり合わない。その結果、シミュレートされた動作は衝突のない動作として検出され、許可されて実行に転送される。

【0031】

図４には、本発明の一実施形態の概略斜視図が示されており、注入ヘッド４ａは、図１に示されるタイプのガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタから操作される。ここでは、プリントヘッド４は、印刷された構造物５にコンクリートを注入する注入ヘッド４ａである。

【0032】

図５には、本発明によるガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタの別の実施形態の概略斜視図が示されており、ロボットアーム４ｂは、穴あけ作業の実行など、印刷された構造物５を加工するためにガントリー型３Ｄロボットコンクリートプリンタから操作される。

【0033】

以上、幾つかの好ましい実施形態を参照して本発明を説明した。しかしながら、本発明による３Ｄロボットコンクリートプリンタの衝突回避のためのシステム及び方法の上述の例の他の実施形態又は変形例が、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく提供され得ることが、本発明によって理解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】