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公開番号2025076985
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2024119595
出願日2024-07-25
発明の名称逆運動学的計算時間の短縮
出願人ザ・ボーイング・カンパニー
代理人個人,個人,個人
主分類B25J 9/16 20060101AFI20250509BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】時間を短縮しながらも所望の精度で逆運動学的解決を提供すること。
【解決手段】ロボットタイプのツール中心点の所望の箇所を達成するための関節パラメータの解析解を生成するために、解析ソルバがロボットタイプの設計値に基づいて使用され、ロボットアームは、ロボットタイプを有する。関節パラメータの解析解は、ロボットタイプのロボットアームの数値ソルバにシード値として提供される。数値解は、数値ソルバ及びシード値を使用して決定され、数値解は、ロボットアームのツール中心点の所望の箇所を達成するためのロボットアームの関節パラメータを含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ロボットアーム（２０２）に対する逆運動学（２４８）の計算時間を短縮する方法（４００）であって、
ロボットタイプ（２０４）の設計値（２０５）に基づく解析ソルバ（２５０）を、前記ロボットタイプ（２０４）のツール中心点（２０６）の所望の箇所（２２６）を達成するための関節パラメータの解析解（２５４）を生成するために使用するステップ（４０２）であって、前記ロボットアーム（２０２）が、前記ロボットタイプ（２０４）を有する、ステップ（４０２）と、
前記ロボットタイプ（２０４）の前記ロボットアーム（２０２）の数値ソルバ（２５２）にシード値（２６０）として前記関節パラメータの解析解（２５４）を提供するステップ（４０４）と、
前記数値ソルバ（２５２）及び前記シード値（２６０）を使用して数値解（２６２）を決定するステップ（４０６）であって、前記数値解（２６２）が、前記ロボットアーム（２０２）のツール中心点（２０６）の前記所望の箇所（２２６）を達成するための前記ロボットアーム（２０２）の関節パラメータ（２６８）を含む、ステップ（４０６）と、
を含む、方法（４００）。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記ロボットアーム（２０２）の構成要素（２０８）の製造時の値（２１８）を決定するステップ（４１０）をさらに含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記製造時の値（２１８）が、前記ロボットアーム（２０２）の複数のアームセグメント（２１２）の複数の製造された長さ（２１６）を含む（４１２）、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項４】
前記製造時の値（２１８）を使用して前記ロボットアーム（２０２）の製造時の運動学的モデル（２６４）を生成するステップ（４１４）をさらに含み、前記数値ソルバ（２５２）が、前記製造時の運動学的モデル（２６４）を利用するアルゴリズムを含む、請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項５】
前記ロボットアーム（２０２）の前記ツール中心点（２０６）を前記所望の箇所（２２６）に配置するために、前記数値解（２６２）に従って前記ロボットアーム（２０２）を移動させるステップ（４１６）をさらに含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項６】
前記数値解（２６２）に従って前記ロボットアーム（２０２）を移動させた後に、前記ロボットアーム（２０２）の前記ツール中心点（２０６）でツール（２２２）を使用して製造作業（２２４）を実行するステップ（４１８）をさらに含む、請求項５に記載の方法（４００）。
【請求項７】
前記ロボットタイプ（２０４）の前記設計値（２０５）を使用して設計された通りの運動学的モデル（２５８）を生成するステップ（４０８）をさらに含み、前記解析ソルバ（２５０）が、前記設計された通りの運動学的モデル（２５８）を利用するアルゴリズムを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項８】
前記数値解（２６２）を決定するステップが、グローバル座標系と関節座標との間で目標座標を変換するステップ（４２０）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項９】
ロボットアーム（２０２）に対する逆運動学（２４８）の計算時間を短縮する方法（５００）であって、
ロボットタイプ（２０４）の構成要素（２０８）の設計値（２０５）を受信するステップ（５０２）と、
前記設計値（２０５）を使用して解析ソルバ（２５０）を展開するステップ（５０４）と、
前記ロボットタイプ（２０４）のツール中心点（２０６）の所望の箇所（２２６）を達成するために、前記解析ソルバ（２５０）を使用して前記ロボットタイプ（２０４）の関節パラメータの解析解（２５４）を生成するステップ（５０６）と、
前記ロボットタイプ（２０４）の前記ロボットアーム（２０２）の前記構成要素（２０８）の製造時の値（２１８）を決定するステップ（５０８）と、
前記製造時の値（２１８）及び前記解析解（２５４）を入力として数値ソルバ（２５２）に提供するステップ（５１０）と、
前記ツール中心点（２０６）の前記所望の箇所（２２６）を達成するために、前記ロボットアーム（２０２）の関節パラメータ（２６８）を含む数値解（２６２）を生成するステップ（５１２）と、
を含む、方法（５００）。
【請求項１０】
前記ロボットアーム（２０２）の前記ツール中心点（２０６）を前記所望の箇所（２２６）に配置するために、前記数値解（２６２）に従って前記ロボットアーム（２０２）を移動させるステップ（５１８）をさらに含む、
請求項９に記載の方法（５００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、逆運動学に関し、より具体的には、ロボットアームの逆運動学に対する計算時間を短縮することに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ロボットアームの動作計画では、逆運動学の計算を使用する。有意の使用のために、計算はリアルタイム計画を可能にするのに十分な速さでなければならない。しかしながら、各ロボットアームは、計算の精度に影響を及ぼす各ロボットアームのそれぞれの構成要素について、製造時の長さ値の各ロボットアーム独自の集合を有する。製造時の値で較正されたパラメータを用いた逆運動学的解決は、利用可能な解析ソルバよりも桁違いに遅くなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、上述した問題のうちの少なくともいくつか及び他の可能性のある問題を考慮に入れた方法及び装置を有することが望ましいであろう。例えば、時間を短縮しながらも所望の精度で逆運動学的解決を提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一実施形態は、ロボットアームに対する逆運動学の計算時間を短縮する方法を提供する。ロボットタイプのツール中心点の所望の箇所を達成するための関節パラメータの解析解を生成するために、解析ソルバがロボットタイプの設計値に基づいて使用される。ロボットアームは、ロボットタイプを有する。関節パラメータの解析解は、ロボットタイプのロボットアームの数値ソルバにシード値として提供される。数値解は、数値ソルバ及びシード値を使用して決定され、数値解は、ロボットアームのツール中心点の所望の箇所を達成するためのロボットアームの関節パラメータを含む。
【０００５】
本開示の別の実施形態は、ロボットアームに対する逆運動学の計算時間を短縮する方法を提供する。ロボットタイプの構成要素の設計値が受信される。解析ソルバが、設計値を使用して展開される。ロボットタイプの関節パラメータの解析解が、ロボットタイプのツール中心点の所望の箇所を達成するために生成される。ロボットタイプのロボットアームの構成要素の製造時の値が決定される。製造時の値及び解析解は、入力として数値ソルバに提供される。ロボットアームの関節パラメータを含む数値解が、ツール中心点の所望の箇所を達成するために生成される。
【０００６】
本開示のさらに別の実施形態は、ロボットアームに対する逆運動学の計算時間を短縮する方法を提供する。ロボットタイプの関節パラメータの解析解が、ロボットタイプのツール中心点の所望の箇所を達成するために、ロボットタイプの構成要素の設計された長さを使用して形成された解析モデルを使用して生成される。ロボットタイプのロボットアームの構成要素の製造時の値が決定される。製造時の値及び解析解は、入力として数値ソルバに提供される。ロボットアームの関節パラメータを含む数値解が、ツール中心点の所望の箇所を達成するために生成される。ロボットアームは、ロボットアームのツール中心点を所望の箇所に配置するために数値解に従って移動させられる。
【０００７】
形態及び機能は、本開示の様々な実施形態で独立して実現することができ、又はさらなる詳細が下記の説明及び図面を参照して理解することができるさらなる他の実施形態において組み合わされてもよい。
【０００８】
例示的な実施形態の特性と考えられる新規の形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、並びにそれらの好ましい使用のモード、さらなる目的、及び形態は、添付の図面と併せて読んだ場合に本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
例示的な実施形態による航空機の図である。
例示的な実施形態による製造環境のブロック図である。
例示的な実施形態による、製造環境におけるロボットアームの図である。
例示的な実施形態による、ロボットアームに対する逆運動学の計算時間を短縮する方法のフローチャートである。
例示的な実施形態による、ロボットアームに対する逆運動学の計算時間を短縮する方法のフローチャートである。
例示的な実施形態による、ロボットアームに対する逆運動学の計算時間を短縮する方法のフローチャートである。
例示的な実施形態による、ブロック図の形態の航空機の製造及び保守点検方法の図である。
例示的な実施形態が実装され得るブロック図の形態の航空機の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例示的な例では、ロボット工学における逆運動学は、所望の先端箇所に到達するために必要な関節の角度を計算するプロセスであることを認識し、考慮に入れている。ロボットアームは、製造時又は「実際の」パラメータ、並びに角度及び関節長さを含むロボットの変数を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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