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技術 携帯用プログラマブルマシン、ロボットエンドエフェクタ、及び関連する方法

出願人 ザ・ボーイング・カンパニー
発明者 プリングル,ジョンウォルター,ザフォースエリクソン,クリスジェイ.
出願日 2018年12月4日 (1年4ヶ月経過) 出願番号 2018-226992
公開日 2019年8月29日 (8ヶ月経過) 公開番号 2019-141988
状態 未査定
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 内装空間 保持フィンガ 可動式アーム 設置ツール 非充電式バッテリ 垂直支持体 周辺リップ 周囲リップ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

技術者にとって困難なタスクを実行するための自動化又は半自動化されたシステムを提供する。

解決手段

携帯用作業モジュールは、限られた空間内でタスクを実行するためにロボットエンドエフェクタ位置決めし配向するための直動関節及び回転関節の組み合わせを含む。例えば、携帯用作業モジュールは、伸縮アームに対して複数の自由度を有するリスト一体化された伸縮アームを含みうる。携帯用作業モジュールは、限られた空間のアクセスポートに対して固定されたインサートを含み、当該アクセスポートは、限られた空間内のロボットエンドエフェクタの位置を計算するための参照場所として機能する。携帯用作業モジュールは、限られた空間に挿入するための圧縮構成と、限られた空間内でタスクを実行するための延伸構成とを有するように構成される。

概要

背景

現代航空機の製造は一般により効率的かつ費用効果的になってきたが、製造プロセスに課題がある航空機構造の部分がある。これらの1つは、技術者航空機翼内装物理的な作業を完成させることを含む。後者は、一般に、翼パネル及び/又は内装部分内のパネルへのファスナを介したスパー及びリブの固定を完成させることに関連している。カラースエージ加工及びナットボルトへの締め付けに必要なそのようなアクセスはまた、翼パネル内装からの切削油洗浄、及び航空機翼の内装部分への密封剤の塗布を含みうる。この作業は、技術者が限られた空間を登ってその中で操縦しなければならないことを含み、困難及び/又は不快なことがある。

例えば、図1は、航空機翼10の内装空間に部分的に配置された技術者を示す。図1では、その内装部分の最終処理中に垂直に配向された航空機翼10の下部パネル146が図示される。下部パネル146は、複数のアクセスポート12を有し、その各々が以下に更に説明される周囲リップ13を組み込んでいる。組み立てジグ(図示せず)の垂直支持体14は、図示のように航空機翼10を垂直に保持するように構成される。最終処理中に、技術者は、説明する様々な仕上げ工程のために翼の内装(図1には図示せず)にアクセスする。図1において、技術者の脚16及び足18は、アクセスポート12から組み立てジグの通路20の上方で、通路上に位置決めされた足置き台22まで延び、他方で技術者の頭と胴体(いずれも図示せず)が翼10の内装に配置されるよう図示される。そのような配置は、技術者にとって困難なこともあり、そのようなタスクを実行するための自動化又は半自動化されたシステムを開発することが課題である。既存のロボット解決策は、位置決めが困難であり、位置を合わせることで、結果として、限られた空間内に異物デブリが生成され、ある空間内で作業するには設置面積が大きすぎ、及び/又はいくつかの用途に有用であるには動きの範囲が不十分となることがある。

概要

技術者にとって困難なタスクを実行するための自動化又は半自動化されたシステムを提供する。携帯用作業モジュールは、限られた空間内でタスクを実行するためにロボットエンドエフェクタを位置決めし配向するための直動関節及び回転関節の組み合わせを含む。例えば、携帯用作業モジュールは、伸縮アームに対して複数の自由度を有するリスト一体化された伸縮アームを含みうる。携帯用作業モジュールは、限られた空間のアクセスポートに対して固定されたインサートを含み、当該アクセスポートは、限られた空間内のロボットエンドエフェクタの位置を計算するための参照場所として機能する。携帯用作業モジュールは、限られた空間に挿入するための圧縮構成と、限られた空間内でタスクを実行するための延伸構成とを有するように構成される。なし

目的

そのような配置は、技術者にとって困難なこともあり、そのようなタスクを実行するための自動化又は半自動化されたシステムを開発することが課題である

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

限られた空間(17)内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成された携帯用プログラマブルマシン(26)であって、伸縮アーム(52)を備える直動関節(47)と、前記伸縮アーム(52)を支持するように構成された基部(34)であって、前記伸縮アーム(52)の遠位端領域(39)が前記基部(34)によって支持されておらず、かつ前記限られた空間(17)内で前記1つ又は複数のタスクを実行するためのツール(49)を保持し操作するように構成された関節式リスト(70)を有しており、前記伸縮アーム(52)の前記遠位端領域(39)が、前記基部(34)に対して並進されるように構成され、前記リスト(70)が、前記伸縮アーム(52)に対して前記ツール(49)を回転及び並進させるように構成された複数の関節(45/47)を備える、基部(34)と、前記伸縮アーム(52)を回転させるように構成された回転関節(45)と、前記ツール(49)の位置決め、及び前記限られた空間(17)内の前記1つ又は複数のタスクの実行を容易にするように構成された視覚システム(43)とを備え、前記携帯用プログラマブルマシン(26)が、前記ツール(49)を位置決めし、かつ前記基部(34)に対して前記伸縮アーム(52)及び前記リスト(70)を選択的に移動させることを介して、自律的に及び半自律的にのうちの少なくとも一方で前記タスクを実行するように構成され、前記基部(34)が、電源(42)、並びに数値データを処理し、かつ前記伸縮アーム(52)及び前記リスト(70)と通信し、前記伸縮アーム(52)及び前記リスト(70)の移動を制御するように構成されたプログラマブルコンピュータ(44)を含む、携帯用プログラマブルマシン。

請求項2

前記回転関節(45)が第5の回転関節(45e)を備え、前記リスト(70)の前記複数の関節(45/47)が、前記伸縮アーム(52)に対して前記ツール(49)の偏揺れを調整するように構成された第1の回転関節(45a)と、前記伸縮アーム(52)に対して前記ツール(49)の縦揺れを調整するように構成された第2の回転関節(45b)と、前記伸縮アーム(52)に対して前記ツール(49)の横揺れを調整するように構成された第3の回転関節(45c)と、前記伸縮アーム(52)に対して前記ツール(49)を並進させるように構成された第1の直動関節(47a)とを備え、前記携帯用プログラマブルマシン(26)が、前記リスト(70)に対して前記ツール(49)を回転させるように構成された第4の回転関節(45d)を備える、請求項1に記載の携帯用プログラマブルマシン(26)。

請求項3

前記直動関節(47)、前記回転関節(45)、及び前記リスト(70)の前記複数の関節(45/47)の組み合わせが、前記限られた空間(17)内の前記ツール(49)の関節接合及び移動に対して少なくとも6つの自由度を提供するように構成される、請求項1又は2に記載の携帯用プログラマブルマシン(26)。

請求項4

前記伸縮アーム(52)が近位端領域(37)から前記遠位端領域(39)まで延び、前記近位端領域(37)が前記基部(34)によって支持され、前記遠位端領域(39)が前記ツール(49)を受け取り、関節接合し、支持するように構成され、前記伸縮アーム(52)が、第1の長さを有する圧縮構成と第2の長さを有する延伸構成との間で延びるように構成され、前記第2の長さが前記第1の長さを上回り、前記圧縮構成において、前記伸縮アーム(52)が、縮小された設置面積を有し、かつ少なくとも部分的にアクセスポート(12)を通って前記限られた空間(17)に挿入されるように構成され、前記延伸構成において、前記伸縮アーム(52)が、前記ツール(49)を位置決めし、前記アクセスポート(12)から間隔を空けて、前記ツール(49)を用いて前記限られた空間(17)内のある場所で前記1つ又は複数のタスクを実行するように構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の携帯用プログラマブルマシン(26)。

請求項5

前記ツール(49)が前記限られた空間(17)内で前記1つ又は複数のタスクを実行する間、アクセスポート(12)に対して選択的に固定されるように構成されるインサート(54)を更に備え、前記インサート(54)が、前記アクセスポート(12)に対して固定される間、前記アクセスポート(12)に対して実質的に静止した状態を維持するように構成され、前記伸縮アーム(52)が、前記直動関節(47)及び前記回転関節(45)を介して、前記インサート(54)に対して回転及び並進されるように構成され、前記携帯用プログラマブルマシン(26)が、前記限られた空間(17)内の位置を決定するための参照場所として前記アクセスポート(12)を利用するように構成される、請求項1から4のいずれか一項に記載の携帯用プログラマブルマシン(26)。

請求項6

前記伸縮アーム(52)に対してリスト(70)の追加の延伸を提供するように構成されたエアシリンダ(240)を更に備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の携帯用プログラマブルマシン(26)。

請求項7

前記タスクを実行するごとにデブリ(212)の破片が発生し、ロボットエンドエフェクタ(49)による前記タスクの各実行後に、前記ロボットエンドエフェクタ(49)内に前記デブリ(212)の破片を保持するように構成されたデブリ保持構造(105)と、前記タスクの各実行後に、前記デブリ保持構造(105)から前記デブリ(212)の破片を受け取るように構成されたデブリキャッチャ(202)と、前記タスクの各実行後に、前記デブリ保持構造(105)から前記デブリキャッチャ(202)まで前記デブリ(212)の破片を選択的に移動するように構成された作動機構(103)とを備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の携帯用プログラマブルマシン(26)。

請求項8

限られた空間(17)のアクセスポート(12)に対してプログラマブル作業マシン(26)のインサート(54)を固定することと、前記限られた空間(17)内のロボットエンドエフェクタ(49)の所望の位置を計算することであって、前記ロボットエンドエフェクタ(49)が前記プログラマブル作業マシン(26)に連結され、前記所望の位置を計算することが、前記限られた空間(17)の前記アクセスポート(12)によって画定された参照場所に基づく、ロボットエンドエフェクタ(49)の所望の位置を計算することと、前記インサート(54)が前記アクセスポート(12)に対して固定された状態である間、前記限られた空間(17)内の前記所望の位置に前記ロボットエンドエフェクタ(49)を移動させることと、前記ロボットエンドエフェクタ(49)を使用して、前記限られた空間(17)内で1つ又は複数のタスクを実行することであって、複数のそれぞれの所望の位置において前記限られた空間(17)内で所与のタスクを複数回実行することを含む、1つ又は複数のタスクを実行することとを含む方法。

請求項9

前記限られた空間(17)が、航空機翼(10)のキャビティ(14)である、請求項8に記載の方法。

請求項10

前記プログラマブル作業マシン(26)の伸縮アーム(52)を後退構成まで後退させることと、前記インサート(54)を少なくとも部分的に前記限られた空間(17)の前記アクセスポート(12)に挿入することと、前記ロボットエンドエフェクタ(49)を前記限られた空間(17)内に位置決めするために、前記プログラマブル作業マシン(26)の前記インサート(54)から離れるように前記伸縮アーム(52)の遠位端領域(39)を延ばすことと、前記プログラマブル作業マシン(26)の前記インサート(54)に対して前記伸縮アーム(52)を回転させることと、前記ロボットエンドエフェクタ(49)の前記伸縮アーム(52)を前記後退構成まで再び後退させることと、前記インサート(54)を前記アクセスポート(12)から取り外し、それにより前記ロボットエンドエフェクタ(49)を前記限られた空間(17)から取り外すこととを更に含む、請求項8又は9に記載の方法。

請求項11

前記1つ又は複数のタスクを実行することが、第1のファスナ(195)を前記限られた空間(17)内に設置することと、前記第1のファスナ(195)の設置後に、デブリ(212)の破片を前記ロボットエンドエフェクタ(49)のデブリ保持構造(105)内に保持することであって、前記第1のファスナ(195)の設置中に、前記デブリ(212)の破片が前記第1のファスナ(195)から外れる、デブリ(212)の破片を前記ロボットエンドエフェクタ(49)のデブリ保持構造(105)内に保持することと、前記デブリ(212)の破片を前記デブリ保持構造(105)から除去し、前記デブリ(212)の破片を前記ロボットエンドエフェクタ(49)のデブリキャッチャ(202)内に捕捉することと、前記第1のファスナ(195)の設置後に、後続のファスナ(195’)を前記デブリ保持構造(105)に搬入することであって、前記デブリ(212)の破片を前記デブリ保持構造(105)から除去することが、前記後続のファスナ(195’)を搬入することと実質的に同時に実行される、後続のファスナ(195’)を前記デブリ保持構造(105)に搬入することとを含む、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。

技術分野

0001

本開示は、限られた空間内部でタスクを実行するための携帯用プログラマブルマシンに関する。本開示は更に、そのような携帯用作業モジュールを含むロボットエンドエフェクタ及びシステム、並びに限られた空間内でタスクを実行する関連方法に関する。

背景技術

0002

現代航空機の製造は一般により効率的かつ費用効果的になってきたが、製造プロセスに課題がある航空機構造の部分がある。これらの1つは、技術者航空機翼内装物理的な作業を完成させることを含む。後者は、一般に、翼パネル及び/又は内装部分内のパネルへのファスナを介したスパー及びリブの固定を完成させることに関連している。カラースエージ加工及びナットボルトへの締め付けに必要なそのようなアクセスはまた、翼パネル内装からの切削油洗浄、及び航空機翼の内装部分への密封剤の塗布を含みうる。この作業は、技術者が限られた空間を登ってその中で操縦しなければならないことを含み、困難及び/又は不快なことがある。

0003

例えば、図1は、航空機翼10の内装空間に部分的に配置された技術者を示す。図1では、その内装部分の最終処理中に垂直に配向された航空機翼10の下部パネル146が図示される。下部パネル146は、複数のアクセスポート12を有し、その各々が以下に更に説明される周囲リップ13を組み込んでいる。組み立てジグ(図示せず)の垂直支持体14は、図示のように航空機翼10を垂直に保持するように構成される。最終処理中に、技術者は、説明する様々な仕上げ工程のために翼の内装(図1には図示せず)にアクセスする。図1において、技術者の脚16及び足18は、アクセスポート12から組み立てジグの通路20の上方で、通路上に位置決めされた足置き台22まで延び、他方で技術者の頭と胴体(いずれも図示せず)が翼10の内装に配置されるよう図示される。そのような配置は、技術者にとって困難なこともあり、そのようなタスクを実行するための自動化又は半自動化されたシステムを開発することが課題である。既存のロボット解決策は、位置決めが困難であり、位置を合わせることで、結果として、限られた空間内に異物デブリが生成され、ある空間内で作業するには設置面積が大きすぎ、及び/又はいくつかの用途に有用であるには動きの範囲が不十分となることがある。

0004

本開示による携帯用プログラマブルマシン及び携帯用作業モジュール(関連するロボットエンドエフェクタを伴う)は、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成される。ロボットエンドエフェクタを含むプログラマブル作業マシン及びそれを含むシステムが開示される。例えば、開示される携帯用プログラマブルマシンは、第1の直動関節(例えば、カウンタバランス伸縮アーム)、伸縮アームを指示するように構成された基部(及び/又は伸縮アームを支持する構造アーム、又はアーム)、伸縮アームを回転させるように構成された第1の回転関節、並びにツール(例えば、ロボットエンドエフェクタ)の位置決め及び限られた空間内での1つ又は複数のタスクの実行を容易にするように構成された視覚システムを含みうる。伸縮アームの遠位端領域は、基部によって支持されておらず、かつツールを保持し操作するように構成された関節式リストを含み、伸縮アームは、基部に対して並進されるように構成されうる。リストは、伸縮アームに対してツールを回転及び並進させるように構成された複数の関節を含みうる。携帯用プログラマブルマシンは、ツールを位置決めし、かつ基部に対して伸縮アーム及びリストを選択的に移動させることを介して、自律的に及び/又は半自律的にタスクを実行するように構成されうる。基部は、電源、並びに数値データを処理し、かつ伸縮アーム及びリストと通信し、伸縮アーム及びリストの移動を制御するように構成されたプログラマブルコンピュータを含みうる。

0005

ロボットエンドエフェクタは、任意の適したロボットエンドエフェクタでありうるが、いくつかの例では、限られた空間内でタスクを実行するように構成されたロボットエンドエフェクタであって、タスクを実行するごとにデブリの破片が発生するロボットエンドエフェクタでありうる。ロボットエンドエフェクタは、ロボットエンドエフェクタによるタスクの各実行後に、ロボットエンドエフェクタ内にデブリの破片を保持するように構成されたデブリ保持構造と、タスクの各実行後に、デブリ保持構造からデブリの破片を受け取るように構成されたデブリキャッチャと、タスクの各実行後に、デブリ保持構造からデブリキャッチャまでデブリの破片を選択的に移動するように構成された作動機構とを含みうる。

0006

限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行する開示された方法は、本開示による携帯用作業モジュール及び/又はロボットエンドエフェクタを提供することと、限られた空間のアクセスポートに対して携帯用作業モジュールのインサートを固定することと、限られた空間のアクセスポートによって画定された参照場所に基づいて、限られた空間に対するロボットエンドエフェクタの所望の位置を計算することと、限られた空間内の所望の位置にエンドエフェクタを移動させることと、エンドエフェクタを使用して、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行することとを含みうる。開示された方法は、複数のそれぞれの所望の位置で、所与の限られた空間内で所与のタスクを複数回実行すること、及び/又は限られた空間内で複数の異なるタスクを実行することを含みうる。

図面の簡単な説明

0007

組み立てジグ上に垂直に支持された、先行技術の航空機翼の部分斜視図であり、翼のアクセスポートから延びる技術者の脚及び足が描かれる。
本開示によるシステムの非限定的な例の概略図である。
本開示によるプログラマブル作業マシンの非限定的な例の概略斜視図であり、プログラマブル作業マシンの裏側から見た後退構成の図である。
プログラマブル作業マシンの前面から見た、図3のプログラマブル作業マシンの概略斜視図である。
異なる位置にある、図3及び図4のプログラマブル作業マシンの概略斜視図である。
延伸構成における、図3から図5のプログラマブル作業マシンの携帯用作業モジュールの一例の概略斜視図である。
本開示によるプログラマブル作業マシン用のツールの一例の概略図であり、ツールは携帯用作業モジュールの一部に取り付けられて示されている。
本開示によるプログラマブル作業マシン用のツールの別の例の概略図であり、ツールは携帯用作業モジュールの一部に取り付けられて示されている。
本開示によるプログラマブル作業マシン用のツールの別の例の概略図であり、ツールは携帯用作業モジュールの一部に取り付けられて示されている。
本開示によるプログラマブル作業マシン用のツールの別の例の概略図であり、ツールは携帯用作業モジュールの一部に取り付けられて示されている。
本開示によるプログラマブル作業マシンの携帯用作業モジュールが、翼のアクセスポートの周囲リップ内で支持されており、携帯用作業モジュールが延伸構成にある、後桁と前桁との間の内装翼キャビティを示す、水平に配向された航空機翼の断面図である。
図11の航空機翼及び後退構成にある携帯用作業モジュールである。
本開示による携帯用作業モジュールの別の例の斜視図である。
本開示による携帯用作業モジュールの側面図である。
後退構成にある、本開示による携帯用作業モジュールの側面図である。
延伸構成にある、図15の携帯用作業モジュールの側面図である。
携帯用作業モジュールのロボットエンドエフェクタの特定の移動方向を示す、図15及び図16の携帯用作業モジュールの斜視図である。
エンドエフェクタの再装填位置を示す、図15から図17の携帯用作業モジュールのエンドエフェクタの一部の拡大側面図である。
図15から図18の携帯用作業モジュールのエンドエフェクタの一部の拡大側面図であり、デブリの破片を受け取るための位置に移動されたエンドエフェクタの捕捉機構の移動を示している。
新しいナットの配置を示す、図15から図19の携帯用作業モジュールのエンドエフェクタの一部の拡大側面図である。
限られた作業空間内での視覚システムの動作を表す、図15から図20の携帯用作業モジュールの一部の斜視図である。
限られた空間内に新しいナットを配置するためにエンドエフェクタが配置された、図15から図21の携帯用作業モジュールの一部の斜視図である。
インサートが内に限られた空間のアクセスポート内に配置された、後退構成にあり限られた空間内に位置決めされた本開示による携帯用作業モジュールの上面図である。
インサートがアクセスポートに対して固定され、携帯用作業モジュールが延伸構成にあり、携帯用作業モジュールのロボットエンドエフェクタが限られた空間内でタスクを実行している、図23の携帯用作業モジュールの上面図である。
後退構成にある、本開示による携帯用作業モジュールの別の例の斜視図である。
部分的延伸構成にある、図25の携帯用作業モジュールの斜視図である。
完全な延伸構成にある、図25及び図26の携帯用作業モジュールの斜視図である。
本開示による限られた空間内でタスクを実行する方法の概略フローチャート図である。
本開示による携帯用作業モジュールを介して、限られた空間内にナットを固定する方法の概略フローチャート図である。

実施例

0008

航空機翼(例えば、図1に示される航空機翼10)内などの内装空間又は限られた空間内で作業にアクセスし、その作業を実行することに関する人間工学的及び/又は他の問題に対処するために、本開示のプログラマブル作業マシン26(本明細書では「プログラマブルロボット」又は単に「ロボット」とも呼ばれる)が、図2に概略的に示される。本明細書で使用されるように、「限られた空間(confined space)」は、制限された進入及び退出を伴う空間である。限られた空間には、時に技術者が進入することがあるかもしれないが、人の占有を意図していない。更に、多くの例では、技術者は、所望のタスクを実行している間、限られた空間内で自分の体を完全に直立させること、又はそうでなければ完全に位置付けることができない。例えば、図2を参照すると、1つ又は複数の壁、パネル、又は他の構造体11が、少なくとも部分的に限られた空間17を囲み、それによって図2に示すように、遮られない限られた空間17へのアクセスが妨げられる。1つ又は複数の構造体11を貫通して形成された1つ又は複数のアクセスポート12は、限られた空間17への部分的なアクセスを提供する。本明細書に記載の例は航空機製造産業における限られた空間に関するものであるが、本開示の範囲は、それに限定されない。例えば、本開示のプログラマブル作業マシン30は、海事産業若しくは原子炉産業、又は他の任意の分野に見られる限られた空間といった、任意の限られた空間において、1つ又は複数のタスクを実行するために使用されうる。一般的に、図面では、所与の例に含まれる可能性が高い要素は実線で示されているが、所与の例でオプションである要素は破線で示される。しかし、実線で示される要素が本開示のすべての例に必須というわけではなく、本開示の範囲を逸脱しなければ、実線で示される要素が特定の例から省略されることもある。

0009

本開示によるシステム24は、一般に、それに連結された携帯用作業モジュール28を有するプログラマブル作業マシン26を含む。ロボットエンドエフェクタ49(本明細書ではツール49、又はエンドエフェクタ49とも呼ばれる)を限られた空間17内に位置決めするために、伸縮アーム52などの直動関節47の伸縮などによって、携帯用作業モジュール28が、プログラマブル作業マシン26に対して移動するように構成される。いくつかの例では、携帯用作業モジュール28は、限られた空間17内で、携帯用作業モジュール28に関連するロボットエンドエフェクタ49の複数の自由度を促進するために、1つ又は複数の回転関節45と1つ又は複数の直動(例えば、線形)関節47(伸縮アーム52はその一例である)とを含む。携帯用作業モジュール28は、フィードバックを提供し、及び/又は限られた空間17内の特定のターゲットサイトに対する携帯用作業モジュール28及び/又はロボットエンドエフェクタ49の適切な位置決めを保証するように構成された視覚システム43を含みうる。視覚システム43は、手動操作、半自律的、又は自律的でありうる。いくつかの例では、視覚システム43は、経路又は軌道計画及び/又は検査を実行するように構成されうる。

0010

プログラマブル作業マシン26は、可動基部34を含み、及び/又はプログラマブル作業マシン26が限られた空間17に対して移動可能であるように可動基部34上に位置決めされうる。可動基部34は、一般に、携帯用作業モジュール28を支持するように構成される。例えば、可動基部34は、伸縮アーム52の近位端領域37に動作可能に連結されることなどによって、携帯用作業モジュール28の伸縮アーム52(カウンタバランス式でもよく、又は本明細書においてカウンタバランス式伸縮アームと呼んでもよい)を支持するように構成されうる。伸縮アーム52が可動基部34に直接連結されていなくても、可動基部34は、伸縮アーム52を「支持する」と言える。例えば、図3に関連して説明されるように、伸縮アーム52が可動基部34に関連する固定式又は可動式アーム支持体32によって直接支持される場合、可動基部34は、伸縮アーム52を「支持する」と言える。

0011

近位端領域37と反対側の伸縮アームの遠位端領域39は、基部34によって支持されていなくてもよく、それによって自由に関節接合し、基部34に対して移動する。したがって、基部34に対して伸縮アーム52が延びると、基部34に対して伸縮アーム52の遠位端領域39を並進させることによって、基部34に対してエンドエフェクタ49が並進しうる。いくつかの例では、1つ又は複数の回転関節45のうちの少なくとも1つは、基部34に対して伸縮アーム52(例えば、伸縮アーム52の遠位端領域39)を回転させるように構成されうる。システム24のいくつかの例は、エンドエフェクタ49を伸縮アーム52及び/又は基部34に対して移動及び位置決めするように構成された回転関節45及び/又は直動関節47の組み合わせを含むリスト70を含む。例えば、リスト70は、伸縮アーム52に対してエンドエフェクタ49の偏揺れ縦揺れ、及び/又は横揺れをそれぞれ調整するように構成された1つ又は複数の回転関節45を含みうる。追加的に又は代替的に、リスト70は、伸縮アーム52に対してエンドエフェクタ49を並進させるように構成された1つ又は複数の直動関節47を含みうる。いくつかの例では、追加の回転関節45が、リスト70に対してエンドエフェクタ49を回転させるように構成されてもよい。したがって、携帯用プログラマブルマシン26は、いくつかの例では、限られた空間内でエンドエフェクタ49を関節接合(例えば、移動、位置決め、及び配向)するための6つ以上の自由度を提供しうる。いくつかの例では、携帯用プログラマブルマシン26は、少なくとも8つの異なる直動及び/又は回転関節47、45を含み、各関節47、45がエンドエフェクタ49に1つの自由度を提供する。いくつかの例では、1つ又は複数の異なる関節45、47は、1つ又は複数の他の異なる関節47、45と重複してもよい(例えば、エンドエフェクタ49に同じ自由度を提供する)。携帯用プログラマブルマシン26のいくつかの例は、エンドエフェクタ49を限られた空間内に位置決めしながら、エンドエフェクタ49の特定の配向を維持するように構成されうる。

0012

使用中、プログラマブル作業マシン26は、限られた空間17に対して(例えば、限られた空間17にアクセスすることが望まれるそれぞれのアクセスポート12に対して)所望のように位置決めされうる。プログラマブル作業マシン26は、携帯用作業モジュール28のエンドエフェクタ49を介して作業又は動作を限られた空間17内で実行できるように、携帯用作業モジュール28を少なくとも部分的に限られた空間17内に移動させるよう構成される。例えば、エンドエフェクタ49は、携帯用作業モジュール28に固定され、限られた空間17内でタスクを実行するために使用される1つ又は複数の付属品又は他のツールを含みうる。プログラマブル作業マシン26、携帯用作業モジュール28、及び/又はエンドエフェクタ49のそのような動作は、自律的、半自律的、及び/又は手動操作でありうる。

0013

いくつかのシステム24では、携帯用作業モジュール28は、それぞれのアクセスポート12と係合し、それぞれのアクセスポート12に対して携帯用作業モジュール28を選択的に位置決めするように構成されたインサート54(カラー54とも呼ばれうる)を含む。例えば、インサート54は、アクセスポート12内に位置決めされ、次いでアクセスポート12に対して定位置に選択的かつ取り外し可能に固定されるような形状及びサイズのプレート又は他の構造でありうる。いくつかの例では、インサート54は、インサート54の周囲又は外周の少なくとも一部の周りリップ又はフランジを含む。インサート54は、プログラマブル作業マシン26(例えば、携帯用作業モジュール28のエンドエフェクタ49)が限られた空間17内で1つ又は複数のタスクを実行する間、アクセスポート12内に(例えば、アクセスポート12に対して実質的に静止して)固定されるように構成されうる。例えば、インサート54は、アクセスポート12に対するインサート54の移動を選択的に実質的に防止する(例えば、当該係合特徴部57がアクセスポート12及び/又は構造体11と係合するとき、アクセスポート12に対するインサート54の回転及び/又は軸方向の並進移動を実質的に防止する)ように構成される、ロック及び/又は止め具といった、1つ又は複数の係合特徴部57を含みうる。インサート54は、1つ又は複数のタスクが完了したときにアクセスポート12から取り外されるように更に構成されうる。限られた空間17に対して既知の位置を有することにより、本開示のプログラマブル作業マシン26は、従来技術のシステムよりも正確に限られた空間17内でタスクを実行するように構成されうる。例えば、アクセスポート12は、参照場所として機能し、限られた空間17内のタスク位置が、アクセスポート12の参照場所に対して(したがって、携帯用作業モジュール28のインサート54がアクセスポート12に対して固定されときは、携帯用作業モジュール28の位置に対してもまた)画定されうる。したがって、システム24は、プログラマブル作業マシンが静止しなくても(例えば、床又は他の表面に対する定位置にボルトで固定されなくても)、限られた空間17に対してプログラマブル作業マシン26及び携帯用作業モジュール28の既知の位置を提供するように構成されうる。いくつかの例では、システム24は、インサート54がアクセスポート12に対して固定されているかどうかを検出するように構成される。

0014

携帯用作業モジュール28は、限られた空間17内で単一のタスクを1回以上実行するように構成されてもよく、又は限られた空間17内で複数の異なるタスクを1回以上実行するように構成されてもよい。携帯用作業モジュール28及び関連するエンドエフェクタ49は、スエージ加工、洗浄、密封剤、塗料又は他のコーティングの塗布、ナット若しくは他の構成要素の駆動、物体の移動及び/又は除去、把持、1つ又は複数のファスナ若しくは他の構成要素の取り付け、溶接、検出、監視、及び/又は視覚関連のタスクを含む、任意の所望のタスクを実行するように構成されうる。

0015

携帯用作業モジュール28は、プログラマブル作業マシン26から選択的に取り外し可能であり、異なる携帯用作業モジュール28と交換されるように、モジュール式及び/又は交換可能でありうる。例えば、異なる携帯用作業モジュール28が、異なるそれぞれのタスク、異なるエンドエフェクタ49での使用、及び/又は異なる限られた空間での使用のために、所与のプログラマブル作業マシン26に固定されうる。いくつかの例では、システム24は、例えば、第1の携帯用作業モジュール28’が第1のタスクを実行するように(及び/又はアクセスポートの第1のサイズ/形状に係合するように)構成され、第2の携帯用作業モジュール28’’が異なる第2のタスクを実行するように(及び/又はアクセスポートの第2のサイズ/形状に係合するように)構成されている、複数の携帯用作業モジュール28を含みうる。いくつかの例では、異なる携帯用作業モジュール28は、異なる形状及び/又はサイズを有するそれぞれのインサート54を含んでもよく、したがって、それぞれの異なるアクセスポート12に固定されるよう適合される。このようにして、所望のインサート54を有するそれぞれの携帯用作業モジュール28が、対応するそれぞれのアクセスポート12を介して実行される所与のタスクに対して選択されうる。追加的又は代替的に、異なる携帯用作業モジュール28は、異なる形状、サイズ、自由度、及び/又は可動範囲を有するそれぞれの伸縮アーム52を含んでもよく、したがって異なる限られた空間に適合される。

0016

追加的又は代替的に、エンドエフェクタ49は、1つ又は複数の異なる携帯用作業モジュール28に対して選択的に取り外し可能及び交換可能であるように、モジュール式及び/又は交換可能であってもよい。例えば、複数の異なるエンドエフェクタ49のうちの1つ又は複数が、異なるそれぞれのタスクのために、及び/又は異なる限られた空間で使用するために、所与の携帯用作業モジュール28に固定されてもよい。いくつかのシステム24は、例えば、第1のエンドエフェクタ49’が第1のタスクを実行するように構成され、第2のエンドエフェクタ49’’が異なる第2のタスクを実行するように構成される、複数のエンドエフェクタ49を含みうる。他の例では、1つ又は複数のエンドエフェクタ49が、所与の携帯用作業モジュール28と一体的に形成されてもよい。エンドエフェクタ49は、スエージガン洗浄ツール、密封剤ツール、ナット駆動ツール、ドリルグリッパー設置ツール、コーティング又は塗装ツール溶接ツールカメラ又は視覚ツール、センサ材料除去ツール、及び/又は他の望ましいツール又は付属品を含みうる、任意の所望の種類のツール又は付属品を含みうる。いくつかのシステム24は、複数のプログラマブル作業マシン26(したがって、複数のそれぞれの携帯用作業モジュール28がそれぞれの伸縮アーム52を有する)を含んでもよく、複数のプログラマブル作業マシンのそれぞれの各プログラマブル作業マシン26は、所与の限られた空間のそれぞれのアクセスポートに対して固定されるように構成され、よって、いくつかの例では、プログラマブル作業マシン26は、所与の限られた空間内で同時にタスクを実行しうる。

0017

図3は、通路20上に位置し、技術者がアクセスポート12を通して内装空間15にアクセスしなければならない代わりに、翼パネル146(構造体11の一例である)を通って形成されたアクセスポート12を介して、翼10の内装空間15(限られた空間17の一例である)にアクセスするように構成されたプログラマブル作業マシン30(プログラマブル作業マシン26の一例である)を含むシステム24の一例を概略的に示す。したがって、図1に示すように翼10の内装空間15内で物理的に作業する必要がある代わりに、技術者又はオペレータは、以下で説明するように、さまざまな作業マシン機能を管理及び/又は監視するために、通路20上又は翼10から離れた場所などで翼10の物理的外側に留まることができる。プログラマブル作業マシン30は、限られた空間内で(例えば、翼10の内装空間15内で)1つ又は複数の異なるタスクを実行するように構成されうる携帯用作業モジュール50(携帯用作業モジュール28の一例である)を含む。

0018

その操作を容易にするために、図3の作業マシン30は、可動アーム支持体32と、本体、すなわち基部34とを含み、これらは、図3に示すようにカート式基部でありうる。例えば、基部34は、通路20に沿った作業マシン30の携帯可能な動きに対応するために、ロック可能な車輪38によって支持されたフレーム36を含みうる。他の例では、作業マシン30は、トレッド又はエアベアリングなどの他の機構又は他の種類の基部34の種類を介して、移動可能又は携帯可能でありうる。図3の例では、固定アーム支持体40は、可動アーム支持体32を支持し、可動アーム支持体32を基部34に連結するように構成されているが、他の例では、可動アーム支持体32は、基部34に直接連結されてもよい。固定アーム支持体40を有する例では、固定アーム支持体40は、様々な構成で(例えば、図3に示されるように垂直に、又は基部34に対して他の方向に配向されるよう)配置されてもよい。

0019

可動アーム支持体32は、携帯用作業モジュール50を所与のアクセスポート12に向かって移動させることによって、内装空間15内への携帯用作業モジュール50(伸縮アーム52を有する)を支持し、その配置を容易にするように構成されうる。可動アーム支持体32は、基部34に対して複数の異なる垂直配置(例えば、基部34より垂直方向に高い、基部34に垂直方向に隣接する、及び/又は基部34より垂直方向に低い)での携帯用作業モジュール50の配置に適応するように構成されうる。例えば、図4は、基部34に対して第1の垂直位置にある携帯用作業モジュール50を示し、その一方で、図5は、基部34に対して第2の垂直位置にある携帯用作業モジュール50を示す(例えば、可動アーム支持体32は、図4のその位置と比較して、携帯用作業モジュール50を垂直に下げている)。追加的又は代替的に、可動アーム支持体32は、基部34から遠ざかるように又は基部34に向かって及び/又は基部34の一方若しくは他方に向かって移動させるなどして、携帯用作業モジュール50を基部34に対して横方向に移動させるように構成されてもよい。追加的又は代替的に、可動アーム支持体32は、携帯用作業モジュール50を基部34に対して回転及び/又は旋回させるように構成されてもよい。このようにして、基部34は、限られた空間に対してかつ限られた空間から距離を置いて複数の異なる位置に配置されてもよく、なおも携帯用作業モジュール50を用いて限られた空間にアクセスするように構成されてもよい。いくつかの例では、可動アーム32は、限られた空間及びそこへのアクセスポートを有する装置又は構造に対して携帯用作業モジュール50を粗く位置決めするように構成される。

0020

図6を参照すると、ベース34に対する携帯用作業モジュール50の追加の移動(したがって、それに連結された又はそれに関連する任意のツール又はエンドエフェクタの移動)を容易にするために、携帯用作業モジュール50は、伸縮アーム52(又は他の直動関節47)を含み、その遠位端領域39は、選択的に、基部34から離れるように延び、基部34に向かって後退するように構成され、それによって、携帯用作業モジュール50のエンドエフェクタ49を基部34から離れるように(伸縮アーム52の延伸構成に向かって)又は基部34に向かって(伸縮アーム52の後退構成に向かって)それぞれ移動させる。延伸構成では、近位端領域37と遠位端領域39との間の距離は最大であり、一方、後退構成では、近位端領域37と遠位端領域39との間の距離は最小である。いくつかの例では、携帯用伸縮アーム52が後退構成にあるときに、近位端領域37及び遠位端領域39の一部が重なってもよい。

0021

図3から図5が凹んだ(collapsed)構成又は後退構成の伸縮アーム52を示す一方で、図6は、延伸構成の伸縮アーム52を示している。いくつかの例では、伸縮アーム52は、延伸構成に向かって伸縮アーム52を漸進的に延ばすように構成された1つ又は複数のセクションを含む。例えば、図6に示すように、伸縮アーム52は、伸縮アームガイドレール64に沿って互いに対して長手方向に移動し、それによって伸縮アーム52を延ばすように構成されるセクション52A、52B、52C、及び52Dを含む。作業マシン30(その一部のみを図6に示す)は、伸縮アーム52を延ばすように構成された1つ又は複数のアクチュエータ61及び/又はモータ60を含みうる。いくつかの例では、アクチュエータ61及び/又はモータ60は、伸縮アーム52を選択的に伸縮させるようにコンピュータ制御されうる。モータ60は、例えば、電気サーボモータとすることができるが、他の種類のモータも本開示の範囲内にある。

0022

図3から図6を参照すると、携帯用作業モジュール50はまた、それぞれのアクセスポート12(例えば、図3に示されるように、それぞれのアクセスポート12のそれぞれの周囲リップ13)と係合し、携帯用作業モジュール50をアクセスポート12に対して選択的に位置決めするように構成されたインサート54を含む。例えば、インサート54は、アクセスポート12内に位置決めされ、次いでアクセスポート12に対して所定の位置に選択的にかつ取り外し可能に固定されるような形状及びサイズでありうる。アクセスポート12内に又はアクセスポート12に対して位置決めされると、インサート54の周面55の少なくとも一部は、アクセスポート12の周囲リップ13(図3)に隣接及び/又は係合しうる。周面55は、例えば、インサート54の周囲又は外周の少なくとも一部の周りに延びるリップ又はフランジでありうる。いくつかの例では、周面55は、インサート54の厚さによって画定されうる。インサート54は、プログラマブル作業マシン30(例えば、プログラマブル作業マシン30の携帯用作業モジュール50のエンドエフェクタ49)が内装空間15内で1つ又は複数のタスクを実行する間、アクセスポート12内に(例えば、実質的にアクセスポート12に対して静止した状態で)少なくとも部分的に固定されるように構成され、よって、インサート54がアクセスポート12に係合する間、アクセスポート12が形成される構造は、携帯用作業モジュール50を少なくとも部分的に(伸縮アーム52で)支持しうる。インサート54は、1つ又は複数のタスクが完了したときにアクセスポート12から取り外されるように構成されうる。いくつかの例では、インサート54がアクセスポート12に対して固定された後に、伸縮アーム52が延ばされるが、他の例では、インサート54がアクセスポート12に対して固定される前及び/又は固定される間に、伸縮アーム52が少なくとも部分的に延ばされてもよい。そのような目的のために、携帯用作業モジュール50は、図示のように、オペレータによる「無重力」配置のために、ハンドル58を有するエルボー部分56を組み込んでもよい。

0023

インサート54をアクセスポート12に固定するための機構は、インサート54をアクセスポート12に対して固定及び/又は位置決めするように構成された任意の適切なロック、クランプ、又は他の係合特徴部57を含みうる。例えば、図6のインサート54は、その周囲に間隔を置いて配置された複数のロケーターロック部51及びロケーター止め具53を含む。使用中、インサート54は、ロケーターロック部51を後退させて(受動的又は能動的に)、所与の周辺リップ13(図3)内に軸方向に挿入されうる。例えば、オペレータが、インサート54をアクセスポート12の周囲リップ13内に少なくとも部分的に位置決めし、又は作業マシン30が、インサート54をアクセスポート12内に又はアクセスポート12に対して少なくとも部分的に位置決めするように構成されうる。インサート54が、アクセスポート12を通って、アクセスポート12がアクセスを提供する内装空間へと軸方向に完全に挿入されることが防止されるように、ロケーター止め具53は、インサート54がアクセスポート12に入り込み過ぎるのを防止するように構成されてもよい。いくつかの例では、ロケーター止め具53は、アクセスポート12が形成されるそれぞれの構造(例えば、構造体11の外面)と係合するように構成され、それによって、インサート54のアクセスポート12に対する更なる軸方向移動を防止するように構成される周面55から延びる突起でありうる。ロケーターロック部51は、アクセスポート12に対してインサート54を固定するように延ばされるか、そうでなければ係合されうる。いくつかの例では、ロケーターロック部51は、インサート54のアクセスポート12に対する回転又は他の動きを実質的に防止するように構成される。例えば、ロケーターロック部51は、アクセスポート12の周囲リップ13及び/又は構造体11の内面に係合してもよい。いくつかの例では、インサート54がいったんアクセスポート12に対して所望通りに位置決めされると、ロケーターロック部51は、自動的に延びるように付勢されうる。いくつかの例では、ロケーターロック部51がアクセスポート12の内側に位置決めされるように、インサート54がいったんアクセスポート12を通って軸方向に十分に挿入されると(例えば、ロケーターロック部51がいったん限られた空間17内部に入ると)、ロケーターロック部51は、限られた空間17内で構造11の内面に係合するように、アクセスポート12の周囲リップを越えて、自動的に(スプリング式機構を介するなど受動的に、又はアクチュエータ若しくは他の機構の作動を介するなど能動的に)延びるように構成されうる。いくつかの例では、ロケーターロック部51は、アクセスポート12内に摩擦嵌合を作り出すことなどによって、アクセスポート12自体に係合する。追加的又は代替的に、インサート54のアクセスポート12に対するサイズ及び/又は形状は、インサート54が少なくとも部分的にアクセスポート12内に配置されるときに、インサート54のアクセスポート12に対する回転を実質的に防止するように構成されうる。したがって、インサート54は、作業マシン30によって利用される各アクセスポート12について反復可能なプロセスを介して、携帯用作業モジュール50の参照場所の登録を可能にするように構成されうる。

0024

再び図3から図6を参照すると、携帯用作業モジュール50は、限られた空間内で(例えば、図3の内装空間15内で)1つ又は複数のタスクを実行するために、1つ又は複数のツール又はツール付属品(例えば、1つ又は複数のエンドエフェクタ49)を受容し操作するように構成されうる。いくつかの例では、携帯用作業モジュール50は、リスト70(図6)を含み、リスト70は1つ又は複数のツール又はツール付属品を受容するように構成されたリスト面72を含みうる。リスト70は、伸縮アーム52の遠位端領域39内などで伸縮アーム52に連結されうる。リスト70は、伸縮アーム52に対して並進運動旋回運動、及び/又は回転運動(例えば、図6にすべて直交して描かれている水平軸X及びY並びに垂直軸Zに沿って)を行うように構成されうる。リスト70は、1つ又は複数の回転関節45及び/又は1つ又は複数の直動関節47を含みうる。例えば、図6に示すように、リスト70の選択的な動きは、それぞれの回転関節45a、45b、45cを制御又は作動させるように各々が構成される偏揺れ回転モータ74、縦揺れ回転モータ76、及び/又は横揺れ回転モータ78を含む一連のモータによってもたらされうる。実行されている特定の作業プロセスに応じて、オペレータは、ツール又はツール付属品の(例えば、カラー及びピンテールカートリッジ、又はナット及び/又はナットカートリッジのトルク部分)、及び/又は新しい密封剤チューブの取り外し若しくは取り付けの)適切な変更を実行しうる。いくつかの例では、そのような変更のすべてが、クイックチェンジカートリッジによって行われうる。いくつかのシステム24では、携帯用作業モジュール50は、伸縮アーム52に関連するツール又は他の付属品を自律的又は半自律的に変更するためのツール変更装置を含みうる。

0025

再び図3を参照すると、プログラマブル作業マシン30はまた、プログラマブル作業マシン30を完全に自律的及び/又は半自律的にするように構成された、充電式又は非充電式バッテリなどの電源42を含みうる。追加的又は代替的に、プログラマブル作業マシン30は、プログラマブルコンピュータ44及び/又は油圧ポンプ46を含み、それらのいずれか又は両方に、電源42によって電力が供給されうる。プログラマブルコンピュータ44は、数値データを処理し、伸縮アーム52並びに他の任意の直動関節47及び/又は回転関節45(例えば、リスト70)と通信し、それらの動きを制御するように構成されうる。電源42、コンピュータ44、及び/又は油圧ポンプ46は、基部34の上又は内部に配置されてもよく、又はプログラマブル作業マシン30に連結されてもよく、若しくはプログラマブル作業マシン30によって支持されてもよい。例えば、洗浄作業のために、圧縮空気カートリッジ48が含まれてもよい。例えば、圧縮空気カートリッジ48は、使用後に洗浄ツールから洗浄用溶剤を除去するように構成されうる。

0026

ここで図7から図27を参照すると、エンドエフェクタ49、プログラマブル作業マシン26、及び携帯用作業モジュール28の例示的かつ非限定的な例が示される。適切な場合には、図2から図6の概略図からの参照番号は、図7から図27に示される例の対応する部分を示すために使用されるが、図7から図27の例は、排他的なものではなく、ツール49、プログラマブル作業マシン30、又は携帯用作業モジュール28を図示の実施形態に限定するものではない。すなわち、エンドエフェクタ49、プログラマブル作業マシン30、及び携帯用作業モジュール28は、例示された図7から図27の特定の実施形態に限定されず、図2から図6及び/又は図7から図27の実施形態の概略図並びにその変形例の種々の態様、較正、特性、プロパティなどをすべて含む必要はないが、それらのうちの任意の数のものを一体化しうる。簡潔にするために、前述の各構成要素、部品、部分、態様、領域など、又はそれらの変形例が、図7から図27の例に関して論じられ、図示され、及び/又は再び符号付けされないことがあるが、前述の特徴、変形例などがこれらの例のうちのいずれかと併用されることは本開示の範囲内である。

0027

図7から図10は、携帯用作業モジュール28の伸縮アーム52に連結され、航空機翼10の内装空間15内などの限られた空間内で様々な仕上げ作業を行うために利用されうるエンドエフェクタ49の様々な例を示す。説明したエンドエフェクタ49の各々は、技術者又はオペレータによって伸縮アーム52(例えば、伸縮アーム52のリスト面72)に交換可能に固定することができるモジュール式カートリッジで実施されうる。いくつかの例では、各エンドエフェクタ49は、複数の機能を有しうる。

0028

特に図7を参照すると、リスト70に固定されたスエージガン80が図示される。当業者であれば分かるように、カラー部材ピン部材シャンク圧入して、例えばスパー及び/又はストリンガを翼パネルに固定する際などに、永続的な連結を形成するために、スエージガン80が使用されうる。いくつかの例では、スエージガン80は、ピンテール抽出器82、1つ又は複数のカラー保持フィンガ84、カラー供給機構88、及び/又はカラー及びピンテール格納ベイ90を含みうる。スエージ工程中、技術者はまた、例えば、わずかな位置決め調整を行う、又は特定のコンピュータベースプログラムを無効にするために、スエージガン80に固定されて示されている視覚参照カメラ86(視覚システム43の一例である)を利用してもよい。他の例では、携帯用作業モジュール28は、視覚システム43を自律的に又は半自律的に利用してもよい。使用中、カラー供給機構88は、カラー及びピンテール保管ベイ90に収容されている複数のカラーからそれぞれのカラーをカラー保持フィンガ84に供給するように構成されうる。スエージガン80は、油圧式電力供給され、携帯用作業モジュール50のような本開示のロボットエンドエフェクタと共に利用されると、限られた空間内の適所にカラー供給機構88を介して供給されるそれぞれの各カラーをスエージするように構成されうる。

0029

図8は、リスト70に固定されたナット駆動ツール100の形態のエンドエフェクタ49の別の例を示す。ナット駆動ツール100は、例えば限られた空間の様々な部分でナットを予め取り付けられたボルトに固定するための、1つ又は複数のナット保持フィンガ102、ナット供給機構104、及び/又はナット保管ベイ108を含みうる。使用時に、ナット駆動ツール100が携帯用作業モジュール50のような本開示のロボットエンドエフェクタ内で利用されると、ナット駆動ツール100が限られた空間内の適所にそれぞれのナットを固定するために、ナット供給機構104は、ナット保管ベイ108内に収容された複数のナットのうちのそれぞれのナットをナット保持フィンガ102に供給するように構成されうる。ナット駆動ツール100はまた、技術者による手動介入に対応するための視覚参照カメラ106(視覚システム43の別の例である)を組み込んでもよい。

0030

図9は、洗浄溶媒貯蔵タンク122、一組のアクティブワイピング及び/又はスクラビングブラシ124、及び/又は一組の洗浄/交換ブラシ126を含みうる洗浄ツール120の形態で、リスト70に連結されうる(又は別の方法で、携帯用作業モジュール50の伸縮アーム52に連結されうる)エンドエフェクタ49の別の例を示す。

0031

図10は、例えば、図11に示されるように、上部翼パネル144の上部内装面162の少なくとも一部の上方、及び/又は下部翼パネル146の下部内装面164の少なくとも一部の上方など、限られた空間の内装面の少なくとも一部の上に密封剤を塗布するように構成されうる密封剤ツール130の形態の、リスト70に連結されうる(又はそうでなければ携帯用作業モジュール50の伸縮アーム52に連結されうる)エンドエフェクタ49の別の例を示す。再び図10を参照すると、密封剤ツール130は、ノズル先端134を有する密封剤ノズル132を含みうる。密封剤供給管136は、ある量の密封剤を収容し、密封剤供給管136からの密封剤が密封剤ノズル132及びノズル先端134を介して表面に塗布されるように密封剤ノズル132及びノズル先端134に動作可能に連結されうる。

0032

図11は、航空機翼10の内装で、限られた空間17の別の例として、単一のベイを横切る断面での航空機翼キャビティ140の一部を示し、内装リブ142は、図示するように、それぞれ、後方スパー148と前方スパー150との間で延びる。図11に示すように、携帯用作業モジュール28は、インサート54を介してアクセスポート12内に又はアクセスポート12に対して固定されてもよく、翼キャビティ140内でそれぞれ、上部翼パネル144と下部翼パネル146との間を部分的に延びる伸縮アーム52が図示される。明瞭にするために、携帯用作業モジュール28及び関連するプログラマブル作業マシン26の残りの部分は、図11に示されていない。

0033

図11の実施例では、前方スパー150のスパーキャップ158を下部翼パネル146に固定するために位置決めされたナット駆動ツール100(エンドエフェクタ49の一例である)が、図示される。翼キャビティ140内には、上部翼パネル144及び下部翼パネル146を補強するために利用される複数のストリンガが示される。例えば、Z字形ストリンガ152、T字形ストリンガ154、及び/又はU字形ストリンガ156が、翼キャビティ140内で選択的にかつ別個の目的のために使用されうる。例えば、U字形ストリンガ156は、電気ライン及び油圧ライン燃料汚染物質から保護するための通路を提供するように構成されうる。リブ同士の間の細長いストリンガが中断なく通過するように、当業者は、図示されるように、リブ142が1つ又は複数の開口部160を含みうることを理解するだろう。

0034

アクセスポート12から離れて作業を実行するために、図11の延伸構成の(例えば、伸縮アーム52の遠位端領域39がインサート54から離れるように延びた状態の)携帯用作業モジュール28が図11に示されており、他方で、図12には、図11の延伸構成と比較して、携帯用作業モジュール28の設置面積が縮小されるように、伸縮アーム52が後退した状態にある、後退構成又は圧縮構成の携帯用作業モジュール28が示される。一般に、携帯用作業モジュール28は、その設置面積がインサート54の設置面積よりも大きくならないように、圧縮、圧密化、及び/又は後退させるように構成される。このようにして、携帯用作業モジュール28は、アクセスポート12を介して限られた空間17(例えば、翼キャビティ140)から取り外しされるように構成される。

0035

図13から図22は、本明細書に開示されるシステム24及びプログラマブル作業マシン26と共に利用されうる携帯作業モジュール166の形態での携帯作業モジュール28の一例を示す。携帯用作業モジュール166は、1つ又は複数の回転関節45と1つ又は複数の直動(例えば、線形)関節47との組み合わせによって促進される複数の自由度を有するように構成される。携帯用作業モジュール166は、限られた空間(例えば、翼キャビティ140内などの限られた空間17)内に収まり、その限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成され、更に限られた空間内の異なる空間又は領域に関節接合するように構成される。携帯用作業モジュール166は、限られた空間内で展開及び/又は位置決めされる間、特定の配向又は1つ又は複数のエンドエフェクタ49及び/又は関節45、47を維持するように構成され、1つ又は複数の冗長関節を含みうる。

0036

例えば、携帯用作業モジュール166は、伸縮してエンドエフェクタ49をインサート54に向かって又はインサート54から離れるように選択的に移動させるよう構成される伸縮アーム52の形態での線形直動関節47を含む。伸縮アーム52は、図13では少なくとも部分的に延びた状態で、図14では収縮した状態で示される。延伸構成における伸縮アーム52の長さは、収縮(又は後退)構成における伸縮アームの長さを上回る。図15から図16は、携帯用作業モジュール166の側面図を示し、後退構成(図15)及び延伸構成(図16)にある伸縮アーム52を示している。図15から図16は、インサート54に対するエンドエフェクタ49の位置決めを示している(例えば、伸縮アーム52が図16の延伸構成にあるときの方が、図15の後退構成にある時よりも、エンドエフェクタ49がインサート54から離れて位置決めされる)。Y軸モータ168は、伸縮アーム52(及び/又は1つ又は複数の他の直動関節47)を駆動し、それによって、Y軸に沿って(例えば、図13から図16の矢印170によって示される方向に沿って)、例えば、伸縮アーム52の長手方向Y軸169に沿って、エンドエフェクタ49に自由度を提供するように構成される。

0037

携帯用作業モジュール166は、エンドエフェクタ49をY軸169に沿って並進させるように構成されているのに加えて、矢印172によって示される方向に沿って、Z軸171に沿ってエンドエフェクタ49を並進させるようにも構成される。例えば、1つ又は複数のZ軸モータ174(2つのZ軸モータ174が図13及び図14に示されている)は、矢印172によって示される方向に、インサート54に対して垂直に伸縮アーム52及びエンドエフェクタ49を選択的に並進させるよう構成される。例えば、図14は、インサート54に対して伸縮アーム52及びエンドエフェクタ49が下降位置にある図15と比較して、インサート54に対して伸縮アーム52及びエンドエフェクタ49が上昇位置にあることを示す。図15に示す下降位置では、伸縮アーム52は、インサート54に隣接して配置され、図14に示す上昇位置では、伸縮アームは、Z軸171に沿ってインサート54から離間している。

0038

携帯用作業モジュール166は、Z軸171及びY軸169に沿って並進するように構成されているのに加えて、1つ又は複数のC軸モータ178を介して、Z軸171の周りを(例えば、図14の矢印176によって示される方向に)回転するようにも構成される。言い換えれば、伸縮アーム52及びエンドエフェクタ49は、インサート54に対してZ軸171の周りを回転するように構成され、それによってエンドエフェクタ49を限られた空間内に位置決めするための更に別の自由度を提供する。Y軸モータ168、Z軸モータ174、及び/又はC軸モータ178を介した伸縮アーム52及びエンドエフェクタ49の移動は、限られた空間内でのエンドエフェクタ49の粗い位置決めのために構成されてもよい。携帯用作業モジュール166は、限られた空間内にエンドエフェクタ49の少なくとも一部分を精密に位置決めするように構成された1つ又は複数の追加のモータ又はアクチュエータを含む。いくつかの例では、エンドエフェクタ49の少なくとも一部の精密な位置決めのために構成された1つ又は複数の追加のモータ又はアクチュエータは、アーム52及び/又は他の直動関節47に対してエンドエフェクタ49の少なくとも一部を移動(例えば回転及び/又は並進)させるように構成される。

0039

例えば、携帯用作業モジュール166は、ナットマニピュレータなどのエンドエフェクタ49の一部、又はナット保持フィンガ102を伸縮アーム52に対して回転させるように構成された縦揺れ回転モータ76及び横揺れ回転モータ78を含む。縦揺れ回転モータ76は、例えば、伸縮アーム52に対して、図16の矢印180で示す方向にナット保持フィンガ102を回転させることなどによって、伸縮アーム52に対してナット保持フィンガ102(又はエンドエフェクタ49の他の部分)の縦揺れを調整する第1の回転関節45a(回転関節45の一例である)を駆動又は作動させる。同様に、横揺れ回転モータ78(図13)は、例えば、伸縮アーム52に対して(例えば、図17の矢印182で示す方向に)、ナット保持フィンガ102をY軸169周囲を回転させることなどによって、伸縮アーム52に対して、ナット保持フィンガ102(又はエンドエフェクタ49の他の部分)の横揺れを調整する、回転関節45の一例である第2の回転関節45b(図17)を駆動又は作動させる。追加的又は代替的に、携帯用作業モジュール166は、伸縮アーム52に対してナット保持フィンガ102の偏揺れを調整するなど、追加の自由度を提供するための1つ又は複数の追加の回転関節及び関連するモータ又はアクチュエータを含みうる。

0040

携帯用作業モジュール166が、上述した複数の自由度(例えば、Y軸169に沿った並進、Z軸171に沿った並進、Z軸171周囲の回転、並びにエンドエフェクタ49の少なくとも一部の縦揺れ、横揺れ、及び/又は偏揺れ)を有する一方で、携帯用作業モジュール28の他の例は、携帯用作業モジュール166に関連した説明を上回る、下回る、及び/又は異なる自由度を有するように構成されうる。このようにして、携帯用作業モジュール166は、限られた空間に収まるように圧縮され、次いで空間の内装エッジ(例えば、翼ボックスの内装キャビティのエッジ)などに対して、限られた空間内で展開及び関節接合するように構成されうる。いくつかの例では、エンドエフェクタ49が、限られた空間内の特定の場所又は位置に展開される際に、携帯用作業モジュール166は、エンドエフェクタ49の少なくとも一部の特定の配向を維持するように構成される(例えば、伸縮アーム52が、Y軸169に沿って延伸及び/又は後退し、Z軸171に沿って上昇及び/又は下降し、及び/又はZ軸171周囲を回転する際に、携帯用作業モジュール166は、伸縮アーム52に対してナット保持フィンガ102の特定の配向を維持するように構成されうる)。いくつかの例では、携帯用作業モジュール166は、限られた空間内のエンドエフェクタ49の経路に対する(例えば、インサート54に対する伸縮アーム52又は他の直動関節47の動きに対する)エンドエフェクタ49の少なくとも一部の所望の配向(例えば、ナット保持フィンガ102の所望の配向)を維持するための1つ又は複数の冗長関節を含む。一般に、直動関節47及び回転関節45は、インサート54に対する携帯用作業モジュール166の一部の動きを容易にするものとして記載されているおり、携帯用作業モジュール166が限られた空間内で使用されるとき、インサート54は、限られた空間に対して静止した状態を維持するように構成される(例えば、インサート54は、一般に、限られた空間のアクセスポートに対して実質的に静止しており、それに固定されている)。

0041

携帯用作業モジュール166は、限られた空間17内にスタッド又は他の特徴部若しくはターゲットを配置して、携帯用作業モジュール166のツール(例えばナット保持フィンガ102)を位置合わせし、タスクを実行する、及び/又はタスクが実行された後に限られた空間内でターゲットを検査するように構成されうる視覚システム43を含む。例えば、視覚システム43は、望遠カメラでありうる第1及び第2のカメラ184、184’を含みうる。いくつかの例では、視覚システム43は、カメラ184、184’それぞれを延ばすように構成された対応する第1及び第2のカメラ延伸ピストン186、186’を含む。例えば、カメラ延伸ピストン186は、カメラ184を効果的に位置決めして、限られた空間内でツール及び/又はターゲット特徴部若しくはサイト視認するために、Y軸169などに沿って、伸縮アーム52及び/又はインサート54に対してカメラ184を並進させるように構成される。同様に、カメラ延伸ピストン186’は、Y軸169などに沿って、伸縮アーム52及び/又はインサート54に対してカメラ184’を並進させて、カメラ184’を効果的に位置決めし、限られた空間内でツール及び/又はターゲット特徴部若しくはサイトを視認するように構成される。いくつかの例では、視覚システム43は、カメラ184、184’が三角測量して、限られた空間内のターゲットに対するエンドエフェクタ49の位置及び/又は配向を決定し、及び/又はエンドエフェクタ49に対するターゲットの位置及び/又は配向を決定するように構成される。追加的又は代替的に、カメラ184及び/又はカメラ184’(及び/又は視覚システム43の他の構成要素)は、エンドエフェクタ49に対して延びる又は並進するように構成する代わりに、又はそれに加えて、エンドエフェクタ49と共に移動するように構成されてもよい。

0042

視覚システム43は、その設置面積を最小にするように設計されうる。例えば、カメラ184、184’は、エンドエフェクタ49の上方に配置され、使用されていないときは後退してもよい。例えば、図13及び図18は、後退構成の視覚システム43を示し、その一方で、図21は、限られた空間内でターゲット188(例えば、翼ボックスキャビティ内に固定されたスタッド)を検査するために、カメラ延伸ピストン186、186’がエンドエフェクタ49の前からカメラ184、184’まで延びた、延伸構成の視覚システム43を示す。第1のカメラ184は、例えばターゲット188へのスタッドの適切な設置を確実にするために、第2のカメラ184’とは異なる角度からターゲット188を検査するように構成されうる。第1及び第2のカメラ184、184’は、ターゲット188において少なくとも部分的に重なるそれぞれの視野190、190’を有しうる。2つのカメラ184、184’を有する視覚システム43が示されているが、他の例では、視覚システム43は、より多い又はより少ないカメラ184を含んでもよい。

0043

図13及び図14に最もよく見られるように、携帯用作業モジュール166は、2つのロッキングシリンダ192を含み(他の例は、より多い又はより少ないロッキングシリンダ192を含むことがあり)、各ロッキングシリンダ192は、作動すると、インサート54の周面55から半径方向外向きに延びる1つ又は複数のそれぞれのロケーターロック部51を有する。例えば、ロッキングシリンダ192が作動されていないとき、ロケーターロック部51は、インサート54の周面55と実質的に同一平面にあるように、又はインサート54の周面55から半径方向内側に位置決めされるように後退され、ロッキングシリンダ192が作動されると、ロケーターロック部51は、インサート54の周面55を超えて半径方向外側に延びるように延ばされうる。このようにして、インサート54をアクセスポート内に位置決めするときに、ロッキングシリンダ192を非作動にして、ロケーターロック部51がそのような位置決めを妨げないようにする。追加的に又は代替的に、ロケーターロック部51は、ばね荷重式であり、よってロケーターロック部が、インサート54の周面55を越えて半径方向に延びるよう位置決めされるように付勢され、携帯用作業モジュール166がアクセスポート内に又はアクセスポートを通して挿入されているとき、アクセスポートとの接点などから、内側に押圧されると、なおも半径方向内側に押し込まれる。

0044

インサート54が少なくとも部分的にアクセスポート内に配置されると、ロッキングシリンダ192を作動させて、インサート54をアクセスポート内及びアクセスポートに対して所定の位置に実質的に固定する。例えば、ロケーターロック部51は、ロッキングシリンダ192が作動されたときにインサート54とアクセスポートとの間で係合してもよく及び/又はインサート54とアクセスポートとの間で摩擦嵌合を形成してもよい。携帯用作業モジュール166のインサート54はまた、インサート54の周面55を越えて半径方向外側に延び、かつアクセスポート内への又はアクセスポートを通したインサート54の挿入が深すぎるのを防止するように構成される1つ又は複数のロケーター止め具53(図21に最もよく見られる)を含む。例えば、ロケーター止め具53が、それを通してアクセスポートが形成される限られた空間の外面に面する又は平行になるように配向されるのに対し、インサート54の周面55は、限られた空間の外面に対して実質的に垂直になるように配向されうる。

0045

携帯用作業モジュール166のエンドエフェクタ49は、ナット駆動ツール100の形態で示される。ナット駆動ツール100では、携帯用作業モジュール166は、(例えば、ナットによって加えられる締め付け力を制限するために)取り付け中に破損するカラー部分を有する壊れやすいナットを締める(例えば取り付ける)ように構成されるが、他の例では、エンドエフェクタ49は、壊れやすい又は壊れやすくない異なるファスナを取り付けるように構成されてもよい。複数のそのような壊れやすいナット(又は他のファスナ)の設置を容易にするために、携帯用作業モジュール166(例えば、携帯用作業モジュール166のナット駆動ツール100)は、1つ又は複数のナットカートリッジ194を含み(2つのナットカートリッジ194が示されているが、携帯用作業モジュール166の他の例は、より多い又はより少ないナットカートリッジ194を含みうる)、その各々が、ナット196などの複数のファスナ195(又は他の構成要素)をその中に含む(例えば、格納する)。ナット供給機構104などの作動機構103は、それぞれのナット196(又は他のファスナ又は構成要素)を一方又は両方のナットカートリッジ194からナット保持フィンガ102(又はエンドエフェクタ49の他の部分)に、一度に1つずつ供給するように構成されうる。例えば、ナット供給機構104は、それぞれのナットカートリッジ194からナット保持フィンガ102に供給すべき位置にそれぞれのナット196を供給するように構成されたそれぞれのナット供給ピストン198と、後続のそれぞれのナット196をナット保持フィンガ102内に挿入するように構成されうるナット挿入ピストン200とを含みうる。

0046

それぞれの各ナットがいったん取り付けられると、その取り付けによって生じるデブリ(例えば、破損したカラー部分)を限られた空間から取り除かれなければならない。この目的のために、エンドエフェクタ49は、タスクの各実行後にエンドエフェクタ49内にデブリの破片を保持するように構成されたデブリ保持構造105を含みうる(例えば、デブリ保持構造105は、壊れやすい各ナットが取り付けられた後に破損したカラー部分を保持するように構成されうる)。この例では、他の構成も可能であるが、ナット保持フィンガ102がデブリ保持構造105として機能する。

0047

ナット駆動ツール100はまた、ナットの取り付け後にナット196から切り離されたカラーなどの異物のデブリを受容するための1つ又は複数のデブリキャッチャ、又はレセプタクル202を含む。例えば、デブリキャッチャ202は、内部空間と、デブリを受容するように構成されたデブリを収容するのに十分に大きいが、デブリが限られた空間に落下するのを実質的に防止するのに十分閉鎖された開口211を有する中空構造でありうる。デブリキャッチャ202は、タスクの各実行後にデブリ保持構造105(例えば、ナット保持フィンガ102)からデブリの破片を受け取るように構成される。例えば、デブリ保持構造105は、デブリの破片がデブリキャッチャ202によって受け取られるまで、デブリの破片を保持するように構成されうる。いくつかの例では、作動機構103は、タスクの各実行後に(例えば、各ナットが取り付けられた後)に、デブリの破片をデブリ保持構造105からデブリキャッチャ202まで選択的に移動させるように構成される。デブリキャッチャ202は、タスクが実行されている限られた空間からエンドエフェクタ49が取り除かれるまで、デブリの破片(例えば、タスクの複数の実行からの)を保持するように構成されうる。このようにして、エンドエフェクタ49が限られた空間から取り除かれると、デブリも同様に、限られた空間から取り除かれる。

0048

各デブリキャッチャ202は、デブリキャッチャ202が例えばナット保持フィンガ102からデブリの破片を受け取るように位置決めされる受け取り位置図14図19、及び図20に示される)と、デブリキャッチャ202がナット保持フィンガ102から離れるように移動され、ナット保持フィンガ102の動きの干渉を回避する下降位置(図13図18図21、及び図22に示される)との間で、それぞれのデブリキャッチャ202を移行させるように構成された対応するデブリキャッチャピストン204を含みうる。いくつかの例では、各デブリキャッチャ202は、受け取ったデブリをそれぞれのデブリカートリッジ又はデブリ保管容器206に送るように構成されてもよく、当該デブリカートリッジ206は複数のデブリの破片を含むように構成されている。いくつかの例では、デブリキャッチャ202は、受容位置にあるときにデブリカートリッジ206に動作可能に結合され、下降位置にあるときにデブリカートリッジ206から切り離される。いくつかの例では、デブリキャッチャ202は、重力を介して受け取ったデブリをデブリカートリッジ206に送る。追加的に又は代替的に、デブリカートリッジ206は、受け取ったデブリをデブリキャッチャ202から離れるように及び/又はインサート54に向かって移動させるように構成されてもよい。例えば、デブリカートリッジ206は、ナットカートリッジ194に隣接する(例えば、ナットカートリッジ194に平行に、ナットカートリッジ194の近くに、ナットカートリッジ194の隣に、ナットカートリッジ194の上に、及び/又はナットカートリッジ194下に)など、伸縮アーム52に沿って長手方向に延びうる。

0049

携帯用作業モジュール166は、エンドエフェクタ49(例えばナット保持フィンガ102)を位置決め及び/又は配向するように、及び/又はエンドエフェクタ49を駆動するように構成される、ラチェット208といった駆動機構又は構造207を含む。携帯用作業モジュール166はまた、ラチェット208を並進及び/又は旋回させるように構成されたラチェットピストン210を含む。使用中、エンドエフェクタ49は、いくつかの例では、2つ以上の異なる構成で位置決め及び/又は配向されうる。例えば、エンドエフェクタ49は、ナット再装填位置(図18から図20)と1つ又は複数のファスナ処理位置(図21及び図22)との間で選択的に移行されうる。図18は、ナット再装填位置に戻るエンドエフェクタ49を示し、ナット保持フィンガ102がラチェット208を介してナットカートリッジ194のより近くに引き込まれている。図19は、ナット再装填位置にあるナット保持フィンガ102を示し、デブリキャッチャ202の開口部211がナット保持フィンガ102に隣接するように、デブリキャッチャ202がデブリキャッチャピストン204を介して位置決めされている。この構成では、新しいナットがナット保持フィンガ102に(例えば、作動機構103を介して)挿入されると、デブリキャッチャ202の開口部211が、ナット保持フィンガ102から異物デブリ212の破片を受け取るように、デブリキャッチャ202が、ナット保持フィンガ102に対して位置決めされる。例えば、上述のように、ナット196から離れる異物デブリ212(例えば、ナット196のカラー部分213)は、ナット保持フィンガ102がナット196を設置するときにナット保持フィンガ102内に保持され、ナット保持フィンガ102が図19に示されるナット再装填位置に移行する際に、なおもナット保持フィンガ102内に包含される。ナット供給ピストン198が後続のそれぞれのナット196’(又は他の後続のファスナ195’)をナットカートリッジ194から前進させ、ナット挿入ピストン200がナット保持フィンガ102内にナット196’を位置決めすると、デブリ212は、図20に示すように、ナット保持フィンガ102から押し出され、開口部211を介してデブリキャッチャ202に進入する。このようにして、作動機構103(例えば、ナットフィーダ機構104)は、それぞれの各デブリの破片をデブリキャッチャ202内に移動させるのとほぼ同時に、それぞれのファスナ195(例えば、ナット196)をデブリ保持構造105(例えば、ナット保持フィンガ102)内に位置決めするように構成されうる。異物デブリ212は、次に、携帯用作業モジュール166がタスクを実行している限られた空間に進入せずに、デブリカートリッジ206内に移動し、ナット保持フィンガ102から離れることがあり、よって、別の後続のステップにおいて、限られた空間から異物デブリ212を除去する必要性が実質的になくなる。

0050

図21は、エンドエフェクタ49がファスナ処理位置に向かって移行している様子を示し、ナット保持フィンガ102の位置決めのためのフィードバックを提供するために、カメラ184、184’が限られた空間内でターゲット188を視認する。図21に示されるように、デブリキャッチャ202は、ナット保持フィンガ102がターゲット188に向かって移動され、かつそれに対して配向されるための空間を作るために、ナット保持フィンガ102から離れるように旋回されうる。エンドエフェクタ49が所望のファスナ処理位置(例えば、エンドエフェクタ49がターゲットサイトにおいてタスクを実行するように位置決め及び配向されるように限られた空間内のターゲットサイトに対して位置決めされる位置)に移行すると、ラチェット208は、ラチェットピストン210を介して並進し、それによってラチェット208及び/又はエンドエフェクタ49を並進及び/又は旋回させる。図22は、限られた空間内でターゲット188に対して所望のファスナ処理位置にあるナット保持フィンガ102を示す。ナット保持フィンガ102は、例えばターゲット188においてスタッド214に対して軸方向位置にナット196’を保持し、その一方で、ナット196’は、ラチェット208を介してスタッド214にトルクをかけられる。ナット196’がスタッド214上に取り付けられた後、上述したように、ナット保持フィンガ102からのデブリ212の除去及び後続のそれぞれのナット196のナット保持フィンガ102への挿入のために、ラチェットピストン210は、ラチェット208及びナット保持フィンガ102を図19及び図20のナット再装填位置に向けて再び後退させる。

0051

したがって、携帯用作業モジュール166は、ナット保持フィンガ102がナット再装填位置に戻されるたびに、新しい後続のナット196をナット保持フィンガ102に自動的に装填し、同時に各ナット196を設置することから生じる異物デブリ(例えば、各ナット196の破損したカラー部分213)を捕捉及び処分するように構成される。携帯用作業モジュール166は、エンドエフェクタ49を限られた空間内に位置決めし、エンドエフェクタ49を介して自律的又は半自律的に、限られた空間内でタスクを実行するように構成されうる。したがって、携帯用作業モジュール166は、有利には、人間のオペレータがそのような限られた空間内に進入してタスクを実行する必要性を低減し、それにより、危険性の低減、再現可能な工程の増加、より大きなスケジューリング能力の提供、製造におけるボトルネックの低減、ターンアラウンドタイムの短縮、当該製造工程が連続的に動作しうる時間量の増加、及び/又は費用節減の増大がもたらされる可能性がある。限られた空間内でのエンドエフェクタ49の位置決め及び配向は、携帯用作業モジュール166のインサート54が既知の参照場所(例えば、限られた空間へのアクセスポート)に位置決めされ、その既知の参照場所に対して少なくとも実質的に静止しているため、単純化されうる。したがって、限られた空間へのアクセスポートは、限られた空間に対するエンドエフェクタ49の限られた空間に対する位置を決定するための基準点として使用されうる。

0052

図示された例では、エンドエフェクタ49は、2つのナットカートリッジ194の各々に使用される1組のナット保持フィンガ102のみを含む(例えば、ナット保持フィンガ102を一方のナットカートリッジ194から他方へと回転させ、各後続のナット196がそのカートリッジから交互に受け取られてもよく、又はナット保持フィンガ102は、そのカートリッジが空になるまで、一方のナットカートリッジ194からナット196を受け取り、次に回転して他方のナットカートリッジ194からナット196を受け取ってもよい)。しかしながら、他の例では、エンドエフェクタ49は、それぞれの各ナットカートリッジ194に対してそれぞれの組のナット保持フィンガ102を含みうる。更に他の例では、1組のナット保持フィンガ102が、3つ以上の保管カートリッジからナット196(又は他のファスナ若しくは構成要素)を受け取ることもある。

0053

携帯用作業モジュール166は、2つのナットカートリッジ194、2つのナット供給ピストン198、2つのナット挿入ピストン200、2つのデブリキャッチャ202、2つのデブリキャッチャピストン204、及び2つのデブリカートリッジ206と共に示されているが、携帯用作業モジュール166の他の例は、これらの構成要素のうちの1つ又は複数より多い又は少ない構成要素を含みうる。携帯用作業モジュール166の様々な例では、ナット供給ピストン198、ナット挿入ピストン200、デブリキャッチャピストン204、カメラ延伸ピストン186、ラチェットピストン210は、空気圧式に、油圧式に、及び/又は電気的に作動させてよい。

0054

携帯用作業モジュール166は、ナット駆動ツールの形態でエンドエフェクタ49と共に図示及び説明されているが、他の例では、スエージガン、洗浄ツール、密封剤ツール、ドリル、グリッパー、設置ツール、コーティング又は塗装ツール、溶接ツール、カメラ又は視覚ツール、センサ、材料除去ツール、及び/又は他の望ましいツール又は付属品といった、1つ又は複数の異なるツールを含みうる。同様に、携帯用作業モジュール166は、ナット駆動ツール100に照らして説明されているが、他の例では、ナット196以外の異なる後続のファスナ構成要素をエンドエフェクタ49に再装填し、更に再装填時ごとにエンドエフェクタ49から異物デブリの異なる片を実質的に同時に除去するように構成されてもよい。いくつかの例では、エンドエフェクタ49が選択的に取り外され、携帯用作業モジュール166の同じ回転関節45及び直動関節47で動作可能な1つ又は複数の異なるツールと置き換えられるように、携帯用作業モジュール166は、モジュール式及び/又はカスタマイズ可能でありうる。回転関節45と直動関節47との組み合わせは、限られた空間への進入のための携帯用作業モジュール166の圧縮を容易にすることができ、それでもなお、限られた空間17内でのエンドエフェクタ49の関節接合を可能にする。いくつかの例では、携帯用作業モジュール166は、エンドエフェクタ49を用いて所与の限られた空間内の任意のターゲットサイトに到達するように構成されうる。

0055

図23及び図24は、携帯用作業モジュール166が翼ボックスの限られた空間内に展開されている上面図を示す。アクセスポート12は、航空機翼の翼キャビティ140へのアクセスを提供する。図23では、携帯用作業モジュール166はアクセスポート12を通して挿入されている。したがって、携帯用作業モジュール166は、圧縮された構成にあり、設置面積がインサート54の設置面積以下である。図23に示されるように、ロケーターロック部51は、インサート54の周面55を超えて半径方向に延びないように後退する。図24では、翼キャビティ140内でタスクを実行する携帯用作業モジュール166が図示される。図示されるように、ロケーターロック部51は、翼キャビティ140の内装面216と係合し、ロケーターロック部51がインサート54の周面55を越えて半径方向に延びる(例えば、ロッキングシリンダ192の作動によるなどして)。インサート54は、アクセスポート12内に嵌合するよう構成されるように、アクセスポート12の開口部と実質的に類似のサイズ及び形状を有する。いくつかの例では、インサート54はアクセスポート12と摩擦嵌合してもよい。他の例では、インサート54は、アクセスポート12に対して軸方向に自由に動くことができるが、依然としてアクセスポート12に対して静止状態を維持することができ(例えば、ロケーターロック部51及び/又はロケーター止め具が翼の反対側の面にあるため)、携帯用作業モジュール166は、アクセスキャビティ140内でのその位置を知るための参照場所として、アクセスポート12におけるその位置を使用するように構成される。

0056

図24は、延伸構成の携帯用作業モジュール166を示しており、伸縮アーム52(又は他の直動関節47)の遠位端領域39がインサート54及びアクセスポート12から離れるように延びている。このようにして、携帯用作業モジュール166は、エンドエフェクタ49(伸縮アーム52の遠位端領域39内の伸縮アーム52に連結しうる)を翼キャビティ140の限られた空間内の1つ又は複数のターゲットサイト188に位置決めしうる。携帯用作業モジュール166のエンドエフェクタ49が、それぞれの各ターゲット位置188で各タスクを実行すると、携帯用作業モジュール166は、エンドエフェクタ49を次のそれぞれのターゲット位置188に移動させて、タスクを再び実行するように構成される。携帯用作業モジュール166は、携帯用作業モジュール166を翼キャビティ140から取り外したいとき(例えば、エンドエフェクタ49が翼キャビティ140内の全ての所望のタスクを完了したとき)には、翼キャビティ140から取り外すために図23に示す圧縮構成に戻されてもよい。図24に示すように、いくつかの例では、携帯用作業モジュール166及び/又はエンドエフェクタ49の関節の組み合わせによって、携帯用作業モジュール166のエンドエフェクタ49は、翼キャビティ140内の実質的にすべての領域又は場所に達することができる。

0057

図25から図27は、携帯用作業モジュール220の形態の、携帯用作業モジュール50の別の例を示す。携帯用作業モジュール220は、限られた空間のアクセスポートを通して挿入されるように、図25では、圧縮又は後退して示されている伸縮アーム52の形態の直動関節47を含む。図26は、伸縮アーム52が部分的に延びている携帯用作業モジュール220を示す。1つ又は複数の回転関節45を含みうるリスト70は、限られた空間内でかつ伸縮アーム52に対してエンドエフェクタ49を位置決め及び配向するために伸縮アーム52に連結される。本明細書に記載の他の例と同様に、携帯用作業モジュール220は、使用時に、携帯用作業モジュール220の参照場所(例えば、エンドエフェクタ49を位置決めするための)として機能しうるアクセスポート内に少なくとも部分的に位置決めするためのインサート54を含む。図27は、伸縮アーム52がより完全な延伸構成の、エンドエフェクタ49を含まない携帯用作業モジュール220を示す。

0058

図26に示すように、携帯用作業モジュール220は、8つの自由度を有するように構成される。リスト228(リスト70の一例である)は、伸縮アーム52の遠位端領域39内に位置決めされ、限られた空間内で、伸縮アーム52(並びにインサート54及び基部34)に対するエンドエフェクタ49の位置及び配向を微調整するように構成された複数の他の関節を含む。例えば、図26に示すように、リスト228は、矢印232で示すように、垂直軸230を中心にしてエンドエフェクタ49を回転(偏揺れ)させるように構成された第1の回転関節45aを含む。第1の回転関節45aは、伸縮アーム52に対して、説明したようにエンドエフェクタ49を回転させるように構成される。リスト228は更に、矢印234で示すように、伸縮アーム52に対してエンドエフェクタ49を回転(縦揺れ)させるように構成された第2の回転関節45bを含む。リスト228はまた、矢印236によって示されるように、長手方向軸(例えば、X軸223)の周りでのエンドエフェクタ49の回転(横揺れ)のために構成された第3の回転関節45cを含む。言い換えれば、リスト228は、複数の回転関節45を含んでよく、その例は、第1の回転関節45a、第2の回転関節45b、及び第3の回転関節45cを含む。追加的に又は代替的に、リスト70は、追加の又は代替の自由度を提供するように構成された1つ又は複数の追加の直動関節47及び/又は回転関節45を含みうる。例えば、リスト228は、伸縮アーム52に対してエンドエフェクタ49を垂直方向に(矢印222で示される方向に)並進運動させるよう構成された第1の直動(例えば線形)関節47a(直動関節47の一例である)を含む。いくつかの例では、携帯用作業モジュール220のエンドエフェクタ49は、エンドエフェクタ49の一部分の回転(偏揺れ)のためなどの、追加の回転関節(例えば、回転関節45の一例である第4の回転関節45d)を含む。例えば、ノズル238は、伸縮アーム52に対するエンドエフェクタ49全体の他の自由度に加えて、エンドエフェクタ49の残りの部分に対して回転するように構成されてもよい。

0059

携帯用作業モジュール220は、例えば、第2の直動関節47b(直動関節47の一例である)を介して、Z軸221に沿って基部(例えば基部34)に対して選択的に上げ下げ可能である(例えば、携帯用作業モジュール220は、矢印222で示される方向に基部34に対して並進するように構成される)。携帯用作業モジュール220(例えば、伸縮アーム52及びエンドエフェクタ49)は、矢印224によって示されるように、基部34(及びインサート54)に対してZ軸221の周りを選択的に回転してもよく、それによって、第5の回転関節45e(第5の回転関節45の一例である)を介するなどして、エンドエフェクタ49と共に伸縮アーム52を偏揺れ回転させる。伸縮アーム52(例えば、伸縮アーム52の遠位端領域39)は、選択的に、矢印226によって示される方向に基部34から離れるように延び、基部34に向かって収縮するように構成され、それによって、エンドエフェクタ49を、(直動関節47の一例である)第3の直動関節47cを介するなどして、X軸223に沿ってインサート54に向かって及びインサート54から離れるように並進させる。これらの3つの自由度は、限られた空間内でのエンドエフェクタ49の粗い調整及び位置決めのために構成され、リスト228の回転関節45及び直動関節47の精密な位置決めとともに使用されうる。

0060

いくつかの例では、携帯用作業モジュール220は、基部34に対して伸縮アーム52、エンドエフェクタ49、及び/又はリスト228を更に延長するように構成されたエアシリンダ240又は他のアクチュエータを含む(図27)。いくつかの例では、エアシリンダ240は、伸縮アーム52に対してリスト228又はリスト70を追加的に延ばすように構成されうる。携帯用作業モジュール220のいくつかの例は、1つ又は複数の制御バルブ242を含み、制御バルブ242は、限られた空間のアクセスポートに対してインサート54を固定するために1つ又は複数のロッキングシリンダ192を制御するように構成された、エア方向制御バルブ242であってもよく、それによって、携帯用作業モジュール220に参照場所を提供する。いくつかの特定の例では、携帯用作業モジュール220は、冗長制御バルブ242を含む。例えば、携帯用作業モジュール220は、アクセスポートに対する携帯用作業モジュール220のインサート54の位置を固定する(例えば、ロックする)ように構成された2つのそれぞれの制御バルブ242を含むことができ、2つの異なるそれぞれの制御バルブ242は、携帯用作業モジュール220を1つ又は複数のタスクを実行している限られた空間から取り外すために、アクセスポートに対してインサート54を係合解除(例えば、ロック解除)するように構成される。

0061

図28から図29は、本開示による方法の例示的かつ非限定的な例を表すフローチャートを概略的に提供する。図28及び図29では、いくつかのステップが破線ボックスで示されており、そのようなステップがオプションでありうるか、又は本開示による方法のオプションのバージョンに対応しうることを示している。とはいえ、本開示によるすべての方法が、実線のボックスで示されたステップを含む必要があるわけではない。本明細書の説明から理解されるように、図28及び図29に示される方法及びステップは限定的なものではなく、他の方法及びステップは本開示の範囲内であり、例示されるステップより多い又は少ない数のステップを有する方法が含まれる。

0062

図28は、本開示による1つ又は複数の携帯用作業モジュール(例えば、携帯用作業モジュール28)を使用して、限られた空間(例えば、限られた空間17)内でタスクを実行する方法300を示す。使用中、携帯用作業モジュールの一部(例えば、インサート54)は、302でアクセスポートに対して携帯用作業モジュールのインサートを固定することなどによって、限られた空間のアクセスポート(例えば、アクセスポート12)に対して固定される。いくつかの例では、302で携帯用作業モジュールを固定することは、1つ又は複数のロッキングシリンダ(例えば、ロッキングシリンダ192)を作動させ、それによってアクセスポートに対して1つ又は複数のロケーターロック部(例えば、ロケーターロック部51)を係合することを含みうる。携帯用作業モジュールの直動関節(例えば、伸縮アーム52)は、304において、インサートから離れ、306において携帯用作業モジュールのエンドエフェクタ(例えば、エンドエフェクタ49)が1つ又は複数のタスクを実行する限られた空間内の位置まで延びうる。304で直動関節を延ばす前又は後に、308において、限られた空間内のターゲットサイトが特定されうる。例えば、いくつかの例では、タスクが実行されることになるターゲットサイトの位置は、限られた空間のアクセスポートの参照場所に基づいて計算されてもよい。追加的に又は代替的には、308でターゲットサイトを位置付けることは、スタッド位置、ファスナを受容するための穴、又は限られた空間内の他の位置などの所望のターゲットサイトを特定するために、携帯用作業モジュールの視覚システム(例えば、視覚システム43)を使用することを含みうる。306で1つ又は複数のタスクを実行することは、限られた空間内で、スエージ加工、洗浄、密封剤、塗料又は他のコーティングの塗布、ナット若しくは他の構成要素の駆動、物体の移動及び/又は除去、把持、1つ又は複数のファスナ若しくは他の構成要素の取り付け、溶接、検出、監視、及び/又は視覚関連のタスクといった、任意の所望のタスクを実行することを含みうる。

0063

いくつかの方法300は、310で異物デブリを捕捉及び/又は除去することを含む。例えば、306でタスクを実行することが、取り付け中にナットから外れるカラー部分(例えば、カラー部分213)を有する壊れやすいナット(例えば、ナット196)を取り付けることを含む例では、310で異物デブリを捕捉及び/又は除去することは、カラー部分を捕捉すること(例えば、デブリキャッチャ202内で)及びカラー部分を携帯用作業モジュールのツールから取り外すことを含み、それによって、異物デブリが限られた空間内で確実に緩まないようにする。いくつかの方法300では、306において、携帯用作業モジュールが、複数の異なるタスクを実行するように構成される。いくつかの方法300において、携帯用作業モジュールは、306において同じタスクを複数回実行するように構成される。例えば、携帯用作業モジュールは、306で限られた空間内に複数のファスナを設置するように構成されてもよく、場合によっては306で、タスクを実行する各例の間に、308で次の設置場所を特定する。306で携帯用作業モジュールが1つ又は複数の所望のタスクを実行した後に、312で、携帯用作業モジュールの全体的な設置面積を後退構成に縮小するために伸縮アーム又は他の直動関節を後退させることなどによって、携帯用作業モジュールが圧縮されうる。次いで、314で、携帯用作業モジュール及び関連するインサートが、限られた空間から取り出されてもよい。例えば、314で携帯用作業モジュールを取り外すことは、ロッキングシリンダを作動解除し、それによってインサートの1つ又は複数のロケーターロック部を解放又は係合解除し、次いで限られた空間のアクセスポートを通してインサート及びエンドエフェクタを引き抜くことを含みうる。方法300のステップは、いくつかの例では自律的又は半自律的に実行されうる。

0064

図29は、限られた空間内に複数のもろいナットを設置するなど、限られた空間内でタスクを実行する306方法の一具体例を示す。明確にするために、図29の方法が順次説明されるが、ステップは、本明細書で説明したもの以外の複数の異なる順序で実行されてもよい。ナット保持フィンガ(例えば、ナット保持フィンガ102)などの携帯用作業モジュールのエンドエフェクタ又はツールは、316において(図19に示す位置など)ナット再装填構成に移行する。316でツールがナット再装填構成に移動すると、又は316でツールがナット再装填構成に移動した後に、318で1つ又は複数のデブリキャッチャが、ツールからデブリを受け取るために定位置に移動する。例えば、デブリキャッチャピストン(例えば、デブリキャッチャピストン204)は、使用中のそれぞれのデブリキャッチャの開口部が、ナット保持フィンガに面して隣接するように、デブリキャッチャを動かすように構成されうる。320において、ナット供給器にそれぞれのナットが装填される。例えば、ナット供給ピストン(例えば、ナット供給ピストン198)は、ナット保持フィンガへの挿入のために、ナットカートリッジ(例えば、ナットカートリッジ194)からそれぞれのナットを移動させうる。次に、322において、ナット挿入ピストン(例えば、ナット挿入ピストン200)がナットをナット保持フィンガに挿入し、それにより、ナット保持フィンガ内に以前に保持されていたデブリ(例えば、デブリ212)を、当該デブリ(図20)を受け止めるように位置決めされたデブリキャッチャ内に同時に押す。

0065

1つ又は複数のカメラ(例えば、カメラ184)が324で展開されて、限られた空間内でタスクを実行するためのターゲットサイトを特定する(図21)。携帯用作業モジュールのエンドエフェクタ及び/又はリスト(例えば、リスト70)の微動が326で計算され、カメラが328で後退する。携帯用作業モジュールの1つ又は複数の関節が330で作動され、限られた空間内のスタッド又は他の場所の上でナット保持フィンガを移動、配向、及び/又は位置決めする。例えば、330でナット保持フィンガを動かすことは、1つ又は複数の回転関節を回転させること、及び/又は1つ又は複数の直動関節を介してナット保持フィンガを並進させることを含みうる。いくつかの特定の例では、330でナット保持フィンガを動かすことは、ラチェット(例えば、ラチェット208)を延伸及び/又は旋回させること、伸縮アームに対してナット保持フィンガを並進運動させること、及び/又は伸縮アームに対するナット保持フィンガの縦揺れ、横揺れ及び/又は偏揺れを調整することを含みうる。

0066

ナット保持フィンガがターゲットサイトに対して位置決めされる(例えば、図22に示されるように位置決めされる)と、ナット保持フィンガによって保持されるナットは、ラチェットにトルクをかけることなどによって、332で取り付けられ、それにより、限られた空間内でスタッドにナットが駆動される。いくつかの例では、332でナットを取り付けることは、閾値トルクに達したときにナットからカラー部分を外すこと、及びカラー部分をナット保持フィンガ内に保持することを含む。次に、316で、ナット保持フィンガが、ナット再装填位置に戻される。いくつかの方法300では、334において、ナットの取り付けを確認する(又はそうでなければ、所望のタスクの完了を確認する)ために、及び/又は次のタスク実行のために次の場所を確認するために、カメラが展開される。次いで、限られた空間内の複数のそれぞれのターゲット位置に複数のそれぞれのナットを取り付けるために、プロセスが1回又は複数回繰り返されうる。完了後に、図28の方法300に関して説明したように、携帯用作業モジュールは、限られた空間から取り出されてもよい。

0067

本開示による発明対象の例示的かつ非限定的な例が、以下に列挙される段落に記載される。
A1. 限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成された携帯用プログラマブルマシンであって、
伸縮アーム又はカウンタバランス式伸縮アームを備える第1の直動関節と、
伸縮アームを支持するように構成された基部であって、伸縮アームの遠位端領域が基部によって支持されておらず、かつ限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するためのツールを保持し操作するように構成された関節式リストを有しており、伸縮アームの遠位端領域が、基部に対して並進されるように構成され、リストが、伸縮アームに対してツールを回転及び並進させるように構成された複数の関節を備える、基部と、
伸縮アームを回転させるように構成された第1の回転関節と、
ツールの位置決め、及び限られた空間内の1つ又は複数のタスクの実行を容易にするように構成された視覚システムと
を備え、
携帯用プログラマブルマシンが、ツールを位置決めし、かつ基部に対して伸縮アーム及びリストを選択的に移動させることを介して、自律的に及び/又は半自律的に1つ又は複数のタスクを実行するように構成され、
基部が、電源、並びに数値データを処理し、かつ伸縮アーム及びリストと通信し、伸縮アーム及びリストの移動を制御するように構成されたプログラマブルコンピュータを含む、携帯用プログラマブルマシン。
A1.1 伸縮アームが、第1の長さを有する圧縮構成と第2の長さを有する延伸構成との間を伸びるように構成され、第2の長さが第1の長さを上回る、段落A1に記載の携帯用プログラマブルマシン。
A2. ツールの位置決め、及び限られた空間内の1つ又は複数のタスクの実行を容易にするように構成された視覚システムを更に備える、段落A1又はA1.1に記載の携帯用プログラマブルマシン。
A3. 視覚システムが自律的である、段落A2に記載の携帯用プログラマブルマシン。
A4. 視覚システムからのフィードバックが、ツールを介して、ツールを遠隔的に位置決めし、及び/又は限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するために、オペレータによってリアルタイムで利用される、段落A2に記載の携帯用プログラマブルマシン。
A5. 伸縮アームが近位端領域から遠位端領域まで延び、近位端領域が基部によって支持され、遠位端領域がツールを受け取り、関節接合し、支持するように構成される、段落A1からA4のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A6. 伸縮アームが、延伸構成に向かって伸縮アームを漸進的に延ばすように構成された複数のセクションを含む、段落A1からA5のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A7. 圧縮構成において、伸縮アームが、縮小された設置面積を有し、かつ少なくとも部分的にアクセスポートを通って限られた空間に挿入されるように構成され、延伸構成において、伸縮アームが、ツールを位置決めし、アクセスポートから間隔を空けて、限られた空間内のある位置で1つ又は複数のタスクを実行するように構成される、段落A1からA6のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A8. 基部が限られた空間に対して移動可能である、段落A1からA7のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A9. リストの複数の関節が、伸縮アームに対してツールの偏揺れを調整するように構成された第1の回転関節を備える、段落A1からA8のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A10. リストの複数の関節が、伸縮アームに対してツールの縦揺れを調整するように構成された第2の回転関節を備える、段落A1からA9のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A11. リストの複数の関節が、伸縮アームに対してツールの横揺れを調整するように構成された第3の回転関節を備える、段落A1からA10のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A12. リストの複数の関節が、伸縮アームに対してツールを並進させるように構成された第2の直動関節を備える、段落A1からA11のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A13. リストに対してツールを回転させるように構成された第4の回転関節を備える、段落A1からA12のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A14. 第1の直動関節、第1の回転関節、及びリストの複数の関節の組み合わせが、限られた空間内でのツールの関節接合及び移動に対して少なくとも8つの自由度を提供するように構成される、段落A1からA13のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A14.1. 第1の直動関節に対してリストに追加の延伸を加えるように構成されたエアシリンダを更に備える、段落A1からA14のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A15. 伸縮アームが近位端領域から遠位端領域まで延び、近位端領域が基部によって支持され、遠位端領域がツールを受け取り、関節接合し、支持するように構成され、伸縮アームが、第1の長さを有する圧縮構成と第2の長さを有する延伸構成との間で延びるように構成され、第2の長さが第1の長さを上回り、圧縮構成において、伸縮アームが、縮小された設置面積を有し、かつ少なくとも部分的にアクセスポートを通って限られた空間に挿入されるように構成され、延伸構成において、伸縮アームが、ツールを位置決めし、アクセスポートから間隔を空けて、ツールを用いて限られた空間内のある位置で1つ又は複数のタスクを実行するように構成される、段落A1からA14.1のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。
A16. ツールが限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行する間、アクセスポートに対して選択的に固定されるように構成されるインサートを更に備え、インサートが、アクセスポートに対して固定される間、アクセスポートに対して実質的に静止した状態を維持するように構成され、伸縮アームが、第1の直動関節及び第1の回転関節を介して、インサートに対して回転及び並進されるように構成され、携帯用プログラマブルマシンが、限られた空間内の位置を決定するための参照場所としてアクセスポートを利用するように構成される、段落A1からA15のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシン。

0068

B1. 限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成された携帯用作業モジュールであって、
直動関節と、
直動関節と一体化された回転関節と、
限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するためのエンドエフェクタであって、直動関節及び回転関節が、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するために、限られた空間内でエンドエフェクタを関節接合し位置決めするように構成される、エンドエフェクタと
を備える携帯用作業モジュール。
B2. 直動関節が複数の直動関節を備える、段落B1に記載の携帯用作業モジュール。
B3. 回転関節が複数の回転関節を備える、段落B1又はB2に記載の携帯用作業モジュール。
B4. エンドエフェクタが限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するとき、限られた空間内に少なくとも部分的に位置決めされるように構成される、段落B1からB3のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B5. エンドエフェクタが移動して限られた空間内に位置付けられる間、エンドエフェクタのそれぞれの配向を維持するように構成される、段落B1からB4のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B6. 直動関節が、限られた空間内で伸縮するように構成された伸縮アームを備える、段落B1からB5のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B7. エンドエフェクタが直動関節の遠位端領域内に連結され、遠位端領域が、反対側の近位端領域に対して伸縮するように構成され、それによって直動関節をそれぞれ延伸構成と後退構成との間で移行させる、段落B1からB6のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B8. 少なくとも部分的に限られた空間のアクセスポートを通して挿入されることによって、少なくとも部分的に限られた空間内に位置決めされるように構成される、段落B1からB7のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B9. エンドエフェクタが、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行する間、限られた空間のアクセスポートに対して選択的に固定されるように構成されたインサートを含む、段落B1からB8のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B9.1. インサートが、アクセスポートに対して固定されている間、アクセスポートに対して実質的に静止した状態を維持するように構成される、段落B9に記載の携帯用作業モジュール。
B10. アクセスポートが限られた空間内のエンドエフェクタの位置を決定するための参照場所として機能するよう構成されるように、インサートがアクセスポートに対して形状決定及びサイズ決定される、段落B9又はB9.1に記載の携帯用作業モジュール。
B11. インサートが、アクセスポートに対して係合するときに、アクセスポートに対するインサートの動きを実質的に防止するように構成される1つ又は複数の係合特徴部を備える、段落B9又はB10に記載の携帯用作業モジュール。
B12. 1つ又は複数の係合特徴部が、インサートの周面を超えて半径方向外側に延びる1つ又は複数のロケーターロック部を備える、段落B11に記載の携帯用作業モジュール。
B13. 1つ又は複数のロケーターロック部が、限られた空間の内装面に係合するように構成される、段落B12に記載の携帯用作業モジュール。
B14. 1つ又は複数の係合特徴部が、限られた空間の外装面に係合し、それによってアクセスポートに対する携帯用作業モジュールの軸方向の移動を制限するように構成されている1つ又は複数のロケーター止め具を備える、段落B11からB13のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B15. エンドエフェクタが限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行した後に、インサートがアクセスポートから選択的に取り外され、それによって携帯用作業モジュールを限られた空間から取り外すことを容易にするように構成される、段落B9からB14のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B16. 携帯用作業モジュールが、延伸構成と圧縮構成との間で選択的に移行するように構成され、圧縮構成では、携帯用作業モジュールが、限られた空間のアクセスポートを通して挿入されるように構成され、延伸構成では、エンドエフェクタが、インサートから離間して配置された、限られた空間内でタスクを実行するように構成される、段落B1からB15のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B17. 直動関節が、直動関節を延伸構成に向かって漸進的に延ばすように構成された複数のセクションを備える、段落B1からB16のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B18. エンドエフェクタが、限られた空間内で複数のタスクを実行するように構成され、複数のタスクのそれぞれの各タスクが、限られた空間の異なるそれぞれのターゲットサイトで実行される、段落B1からB17のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B19. 携帯用作業モジュールが、エンドエフェクタに対して少なくとも6つの自由度及び/又はエンドエフェクタに対して少なくとも8つの自由度を提供するように構成される、段落B1からB18のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B20. ターゲットサイトでタスクが実行された後に、限られた空間内のターゲットサイトを検査するように構成された、及び/又は限られた空間内にターゲットサイトを配置するように構成された視覚システムを更に備える、段落B9からB19のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B21. 視覚システムが手動で操作される、段落B20に記載の携帯用作業モジュール。
B22. 視覚システムが自律的又は半自律的である、段落B20に記載の携帯用作業モジュール。
B22.1. 視覚システムが、エンドエフェクタに対して伸縮するように構成された1つ又は複数のカメラを備える、段落B20からB22のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B22.2. 視覚システムが、限られた空間内のターゲットサイトを少なくとも2つの異なる角度から見るように構成される、段落B20からB22.1のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B22.3. 視覚システムが、視覚システムのそれぞれのカメラごとにそれぞれのカメラ延伸ピストンを備え、それぞれのカメラ延伸ピストンの各々が、直動関節に対してそれぞれのカメラを並進させるように構成される、段落B20からB22.2のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B22.4. 視覚システムが、携帯用作業モジュールの設置面積を最小にするために、エンドエフェクタに対して位置決めされる、段落B20からB22.3のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B23. エンドエフェクタが、直動関節の遠位端領域内に連結された複数のエンドエフェクタを含む、段落B1からB22.4のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B24. 直動関節が伸縮アームを備え、回転関節が複数の回転関節を有するリストを含み、リストが伸縮アームに対してエンドエフェクタを関節接合させるように構成される、段落B1からB23のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B25. リストが、伸縮アームに対してエンドエフェクタを並進、回転、及び/又は旋回させるように構成される、段落B24に記載の携帯用作業モジュール。
B25.1. リストが、伸縮アームに対してエンドエフェクタの横揺れ、縦揺れ、及び/又は偏揺れを調整するように構成される、段落B24又は25に記載の携帯用作業モジュール。
B25.2. 伸縮アームに対してリストの追加の延伸を提供するように構成されたエアシリンダを更に備える、段落B24からB25.1のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B26. 直動関節は、1つ又は複数の追加の直動関節を更に備える、段落B24からB25.2のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B27. リストが1つ又は複数の追加の直動関節を含む、段落B26に記載の携帯用作業モジュール。
B28. 直動関節が伸縮アームを含み、伸縮アームが、限られた空間へのアクセスを提供するように構成されたアクセスポートと係合するように構成されたインサートに対して、回転及び/又は並進するように構成される、段落B1からB27のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B29. エンドエフェクタが、1つ又は複数のスエージガン、洗浄ツール、密封剤ツール、ナット駆動ツール、ドリル、グリッパー、設置ツール、コーティング又は塗装ツール、溶接ツール、カメラ又は視覚ツール、センサ、材料除去ツール、及び/又は他の望ましいツール又は付属品を備える、段落B1からB28のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B30. エンドエフェクタによる限られた空間内に設置するための複数のナットを格納するように構成された少なくとも1つのナットカートリッジを更に備える、段落B1からB29のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B31. 複数のナットが、ナットが取り付けられるときにそれぞれのナットごとのそれぞれのカラー部分がナットから外れるように構成されたもろいナットを含む、段落B30に記載の携帯用作業モジュール。
B32. エンドエフェクタが、それぞれのナットの取り付け後にカラー部分を保持するように構成され、かつ限られた空間からカラー部分を取り外すように構成される、段落B31に記載の携帯用作業モジュール。
B33. エンドエフェクタが、一度に1つずつ、複数のそれぞれの構成要素を限られた空間内に設置するように構成され、かつ構成要素のそれぞれの設置ごとに生じるそれぞれのデブリの破片を保持するよう更に構成される、段落B1からB32のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B34. それぞれの構成要素が前のそれぞれの構成要素のそれぞれの各設置後にエンドエフェクタ内に再装填されるように、エンドエフェクタが構成される、段落B33に記載の携帯用作業モジュール。
B35. それぞれの構成要素の各設置後にエンドエフェクタ内に保持されるそれぞれのデブリの破片が、エンドエフェクタに再装填されるそれぞれの各構成要素と実質的に同時に除去されるように、エンドエフェクタが構成される、段落B34に記載の携帯用作業モジュール。
B36. 1つ又は複数のデブリキャッチャを更に備え、1つ又は複数のデブリキャッチャが、エンドエフェクタからデブリの破片を受け取り、限られた空間からデブリの破片を除去するように構成される、段落B1からB35のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B37. 1つ又は複数のデブリキャッチャは、直動関節に対するエンドエフェクタの動きとの干渉を実質的に回避するために、デブリキャッチャがエンドエフェクタからデブリの破片を受け取るように構成される第1の構成と、デブリキャッチャがエンドエフェクタに対して位置決めされる第2の構成との間で移行するように構成される、段落B36に記載の携帯用作業モジュール。
B38. エンドエフェクタを駆動し、限られた空間内に構成要素を取り付けるように構成された駆動機構を更に備える、段落B1からB37のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B38.1. 駆動機構がラチェットを備える、段落B38に記載の携帯用作業モジュール。
B39. 直動関節が伸縮アームを備え、駆動機構が、伸縮アームに対して選択的に並進し、それによって伸縮アームに対してエンドエフェクタを選択的に並進させるように構成される、段落B38又はB38.1に記載の携帯用作業モジュール。
B40. エンドエフェクタが、携帯用作業モジュールから選択的に取り外し可能であるように構成され、かつ異なるそれぞれのエンドエフェクタと選択的に交換されるように構成される、段落B1からB39のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。
B41. エンドエフェクタが、航空機翼の翼キャビティ内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成される、段落B1からB40のいずれかに記載の携帯用作業モジュール。

0069

C1. 段落B1からB41のいずれかに記載の携帯用作業モジュールを備え、携帯用作業モジュールを少なくとも部分的に限られた空間内に移動させ、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成される、携帯用プログラマブル作業マシン。
C2.直動関節を支持する基部であって、直動関節が、近位端領域と、近位端領域の反対側の遠位端領域とを含み、基部が近位端領域を支持し、遠位端領域が基部に対して並進及び回転するように構成される、基部
を更に備える、段落C1に記載の携帯用プログラマブル作業マシン。
C3. 直動関節が、近位端領域内で基部に連結される、段落C2に記載の携帯用プログラマブル作業マシン。
C4.伸縮アームの遠位端領域が、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するためにエンドエフェクタを位置決め及び配向するように構成される、段落C1からC3のいずれかに記載の携帯用プログラマブル作業マシン。
C5. 限られた空間内で1つ又は複数のタスクを自律的に又は半自律的に実行するように構成される、段落C1からC4のいずれかに記載の携帯用プログラマブル作業マシン。
C6.充電式バッテリ、電源、及び/又は直動関節及び/又は直動関節と一体化されたリストの動きに電力供給し及び/又は制御するように構成されたプログラマブルコンピュータを更に備える、段落C1からC5のいずれかに記載の携帯用プログラマブル作業マシン。
C7. 基部が限られた空間のアクセスポートに対して携帯可能である、段落C1からC6のいずれかに記載の携帯用プログラマブル作業マシン。
C8. 基部に対して携帯用作業モジュールを支持し移動するように構成された可動アーム支持体を備える、段落C1からC7のいずれかに記載の携帯用プログラマブル作業マシン。
C9. 可動アーム支持体を支持し、可動アーム支持体を基部に連結するように構成された固定アーム支持体を更に含む、段落C8に記載の携帯用プログラマブル作業マシン。

0070

D1. 段落C1−C9のいずれかに記載のプログラマブル作業マシン
を備えるシステム。
D2. 複数のエンドエフェクタを更に備え、複数のエンドエフェクタのうちの各エンドエフェクタが、プログラマブル作業マシンの携帯用作業モジュールに連結されるように構成されている、段落D1に記載のシステム。
D3. 複数のエンドエフェクタのうちの各エンドエフェクタが、直動関節の遠位端領域内で、携帯用作業モジュールの直動関節に連結されるように構成される、段落D2に記載のシステム。
D4. 複数のエンドエフェクタのうちの各エンドエフェクタそれぞれが、プログラマブル作業マシンから選択的に取り外されるよう構成され、かつ複数のエンドエフェクタの異なるそれぞれのエンドエフェクタによって選択的に置き換えられるよう構成されるように、複数のエンドエフェクタが、モジュール式で交換可能に構成されている、段落D2又はD3に記載のシステム。
D5. 複数のエンドエフェクタのうちの各エンドエフェクタのそれぞれが、スエージガン、洗浄ツール、密封剤ツール、ナット駆動ツール、ドリル、グリッパー、設置ツール、コーティング又は塗装ツール、溶接ツール、カメラ又は視覚ツール、センサ、及び材料除去ツールのうちの1つ又は複数を備える、段落D2からD4のいずれかに記載のシステム。
D6. 複数のエンドエフェクタを更に備え、プログラマブル作業マシンが、各エンドエフェクタのそれぞれがプログラマブル作業マシンから選択的に取り外されるよう構成されるように構成され、複数のエンドエフェクタのうちの各エンドエフェクタのそれぞれが、プログラマブル作業マシンに選択的に結合されるように構成される、段落D1からD5のいずれかに記載のシステム。
D7. 複数のエンドエフェクタのうちの各エンドエフェクタのそれぞれが、段落B1からB41のいずれかに記載のそれぞれの携帯用作業モジュールである、段落D6に記載のシステム。

0071

E1. 段落B1−B41のいずれかに記載の携帯用作業モジュールを提供することと、
携帯用作業モジュールのエンドエフェクタを使用して、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行することと
を含む方法。
E1.1. 1つ又は複数のタスクを実行することが、限られた空間内で所与のタスクを複数回実行することを含む、段落E1に記載の方法。
E1.2. 1つ又は複数のタスクを実行することが、限られた空間内で複数の異なるタスクを実行することを含む、段落E1又はE1.1に記載の方法。
E2. 携帯用作業モジュールを携帯用プログラマブル作業マシンに連結することを更に含み、携帯用プログラマブル作業マシンが、携帯用作業モジュールを少なくとも部分的に限られた空間内に移動させ、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するように構成される、段落E1からE1.2のいずれかに記載の方法。
E3. 携帯用プログラマブル作業マシンが、段落C1からC9のいずれかに記載の携帯用プログラマブル作業マシンである、段落E2に記載の方法。
E4. 限られた空間内で1つ又は複数の作業を行うことが、スエージ加工、洗浄、密封剤、塗料又は他のコーティングの塗布、ナット若しくは他の構成要素の駆動、物体の移動及び/又は除去、把持、1つ又は複数のファスナ若しくは他の構成要素の取り付け、溶接、検出、監視、及び/又は視覚関連のタスクを含む、段落E1からE3のいずれかに記載の方法。
E5. 限られた空間が航空機の一部である、段落E1からE4のいずれかに記載の方法。
E6. 限られた空間が航空機翼の翼キャビティである、段落E1からE5のいずれかに記載の方法。
E7. 限られた空間のアクセスポートに対して携帯用作業モジュールのインサートを固定することを更に含む、段落E1からE6のいずれかに記載の方法。
E8. アクセスポートに対してインサートを固定することが、1つ又は複数のロッキングシリンダ並びに1つ又は複数の関連するロケーターロック部を作動させることを含む、段落E7に記載の方法。
E9. 携帯用作業モジュールのインサートを少なくとも部分的に限られた空間のアクセスポートに挿入することを更に含む、段落E1からE8のいずれかに記載の方法。
E10. 限られた空間の前記アクセスポートによって画定された参照場所に基づいて、限られた空間に対する携帯用作業モジュールのエンドエフェクタの所望の位置を計算することを更に含む、段落E1からE9のいずれかに記載の方法。
E10.1. 携帯用作業モジュールのリストを介して及び/又は携帯用作業モジュールの直動関節を介して、エンドエフェクタを所望の位置に移動、関節接合、並進、回転、及び/又は旋回させることを更に含み、直動関節が伸縮アームを備える、段落E10に記載の方法。
E10.2. リストが複数の回転関節を備える、段落E10.1に記載の方法。
E10.3. リストが1つ又は複数の直動関節を備える、段落E10.1又はE10.2に記載の方法。
E11. 限られた空間のアクセスポートによって画定された参照場所に基づいて、限られた空間内のターゲットサイトの位置を計算することを更に含む、段落E1からE10.3のいずれかに記載の方法。
E12. 更に、少なくとも部分的に限られた空間内に挿入するために、携帯用作業モジュールの直動関節を圧縮構成まで後退させることを含む、段落E1からE11のいずれかに記載の方法。
E13. エンドエフェクタを限られた空間内のターゲットサイトに位置決めするために、携帯用作業モジュールの直動関節の遠位端領域を携帯用作業モジュールのインサートから離れるように延ばすことを更に含む、段落E1からE12のいずれかに記載の方法。
E14. 携帯用作業モジュールの直動関節を携帯用作業モジュールのインサートに対して回転させることを更に含む、段落E1からE13のいずれかに記載の方法。
E15. 限られた空間内にターゲットサイトを配置するために、及び/又は限られた空間内のターゲットサイトで1つ又は複数のタスクを実行した後にターゲットサイトを検査するために、視覚システムを使用することを更に含む、段落E1からE14のいずれかに記載の方法。
E16. 1つ又は複数のタスクを実行することが、限られた空間内に第1のファスナを取り付けることを含む、段落E1からE15のいずれかに記載の方法。
E17. 限られた空間内に第1のファスナを設置することが、第1のファスナを設置した後にエンドエフェクタ内にデブリの破片を保持することを含み、第1のファスナの取り付け中に、デブリの破片が第1のファスナから外れる、段落E16に記載の方法。
E18. エンドエフェクタからデブリの破片を除去することと、携帯用作業モジュール内にデブリの破片を捕捉することとを更に含む、段落E17に記載の方法。
E19. 第1のファスナを設置した後に、後続のファスナをエンドエフェクタに装填することを更に含み、エンドエフェクタからデブリの破片を除去することが、後続のファスナを装填することと実質的に同時に行われる、段落E18に記載の方法。
E20. 携帯用作業モジュールの直動関節を圧縮構成に後退させることと、
限られた空間のアクセスポートから携帯用作業モジュールのインサートを取り外すことと
を含み、直動関節を後退させることが、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行した後に実行される、段落E1からE19のいずれかに記載の方法。
E21. アクセスポートからインサートを取り外すことが、携帯用作業モジュールの1つ又は複数のロッキングシリンダを作動させないことを含む、段落E20に記載の方法。
E22. エンドエフェクタが後続のファスナをエンドエフェクタ内に装填するファスナ再装填構成と、エンドエフェクタが後続のファスナを限られた空間内で処理するファスナ処理構成との間で携帯用作業モジュールのエンドエフェクタを移行させることを更に含む、段落E1からE21のいずれかに記載の方法。
E23. エンドエフェクタがファスナ再装填構成にあるときに、エンドエフェクタの1つ又は複数のデブリキャッチャをエンドエフェクタからデブリ片を受け取る位置に移動させることを更に含む、段落E22に記載の方法。
E24. タスクを実行することが、携帯用作業モジュールの駆動機構を介してエンドエフェクタを駆動することを含む、段落E1からE23のいずれかに記載の方法。
E25. 携帯用作業モジュールの直動関節に対して駆動機構を並進させること及び/又は旋回させることを更に含む、段落E24に記載の方法。

0072

F1. 限られた空間内でタスクを実行するように構成されたロボットエンドエフェクタであって、タスクを実行するごとにデブリ片が発生し、
ロボットエンドエフェクタによるタスクの各実行後に、ロボットエンドエフェクタ内にデブリ片を保持するように構成されたデブリ保持構造と、
タスクの各実行後に、デブリ保持構造からデブリ片を受け取るように構成されたデブリキャッチャと、
タスクの各実行後に、デブリ保持構造からデブリキャッチャまでデブリ片を選択的に移動するように構成された作動機構と
を備えるロボットエンドエフェクタ。
F2. デブリキャッチャは、ロボットエンドエフェクタを限られた空間から取り外すまで、デブリ片を保持するように構成され、それによって、限られた空間からデブリ片を取り除く、段落F1に記載のロボットエンドエフェクタ。
F3. 作動機構が、それぞれの各デブリ片をデブリキャッチャ内に移動させるのと実質的に同時に、それぞれのファスナをデブリ保持構造内に位置決めするよう更に構成される、段落F1又はF2に記載のロボットエンドエフェクタ。
F4. ファスナが壊れやすいナットを含み、ロボットエンドエフェクタが、限られた空間内に複数の壊れやすいナットを取り付けるように構成され、それぞれの各壊れやすいナットのそれぞれの各取り付けが、取り付け中に壊れやすいナットから分離するカラー部分を含むデブリ片を生成し、デブリ保持構造が、それぞれの壊れやすいナットのそれぞれの各取り付け後にカラー部分を保持するように構成され、作動機構が、各取り付け後に新しいそれぞれの壊れやすいナットをデブリ保持構造内に位置決めしつつ、カラー部分を以前の取り付けからデブリキャッチャ内に実質的に同時に移動させるように構成される、段落F3に記載のロボットエンドエフェクタ。
F5. ロボットエンドエフェクタが、限られた空間内で、複数の壊れやすいファスナを一度に一つずつ取り付けるように構成され、それぞれの壊れやすいファスナのそれぞれの各取り付けが、それぞれのデブリ片を生成し、ロボットエンドエフェクタが、それぞれの各壊れやすいファスナが限られた空間内に取り付けられるまで、複数の壊れやすいファスナを保管するように構成されたナットカートリッジを更に備える、段落F1からF4のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。
F6. 限られた空間内で壊れやすいファスナを駆動取り付けるように構成され、デブリ保持構造を選択的に並進させるように構成された駆動機構を更に含む、段落F1からF5のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。
F7. 限られた空間内で伸縮するように構成された伸縮アームを備える直動関節と、
伸縮アームと一体化した複数の回転関節であって、直動関節及び回転関節が、限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するために、限られた空間内でロボットエンドエフェクタを関節接合し位置決めするように構成され、ロボットエンドエフェクタが伸縮アームの遠位端領域内に連結され、遠位端領域が、伸縮アームの反対側の近位端領域に対して伸縮するように構成され、それによって伸縮アームをそれぞれ延伸構成と後退構成との間で移行させる、複数の回転関節と、
ロボットエンドエフェクタが限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行する間、限られた空間のアクセスポートに対して選択的に固定されるインサートであって、インサートが、アクセスポートに対して固定されている間、アクセスポートに対して実質的に静止した状態を維持するように構成され、伸縮アームがインサートに対して回転及び並進されるように構成され、ロボットエンドエフェクタが、限られた空間内の位置を決定するための参照場所としてアクセスポートを利用するように構成される、インサートと
を備える作業モジュールと組み合わせた、段落F1からF6のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。
F8. 複数の回転関節がリストを含み、リストが伸縮アームに対してロボットエンドエフェクタの横揺れ、縦揺れ、及び偏揺れを調整するように構成され、リストが1つ又は複数の追加の直動関節を含む、段落F7に記載のロボットエンドエフェクタ。
F9. 段落A1からA16又は段落C1からC9のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシンと組み合わせた、段落F1からF8のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。
F10. 段落B1からB41のいずれかに記載の携帯用作業モジュールと組み合わせた、段落F1からF9のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。
F11.エンドエフェクタが、伸縮アームを介して移動し限られた空間内に位置付けられる間、それぞれの配向を維持するように構成される、段落F1からF10のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。
F12. ロボットエンドエフェクタに関連するインサートが、アクセスポートに対して係合するときに、アクセスポートに対するインサートの動きを実質的に防止するように構成される1つ又は複数の係合特徴部を備える、段落F1からF11のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。
F13. ロボットエンドエフェクタが、限られた空間内で複数のタスクを実行するように構成され、複数のタスクのそれぞれの各タスクが、限られた空間の異なるそれぞれのターゲットサイトで実行され、ターゲットサイトでタスクが実行された後に、限られた空間内のそれぞれの各ターゲットサイトを検査するように構成された視覚システムを更に備え、視覚システムが限られた空間内にそれぞれの各ターゲットサイトを特定するよう更に構成され、視覚システムが、ロボットエンドエフェクタに対して伸縮するように構成された1つ又は複数のカメラを備える、段落F1からF12のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタ。

0073

G1. 限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するための、段落A1からA16又は段落C1からC9のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシンの使用。
G2. 限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するための、段落B1からB41のいずれかに記載の携帯用プログラマブルマシンの使用。
G3. 限られた空間内で1つ又は複数のタスクを実行するための、段落F1からF13のいずれかに記載のロボットエンドエフェクタの使用。

0074

本明細書において、「適合し(adapted)」及び「構成され(configured)」という用語は、要素、構成要素、又はその他の対象が、所与の機能を果たすよう設計され、かつ/又は意図されていることを意味する。ゆえに、「適合し」及び「構成され」という用語の使用は、所与の要素、構成要素、又は他の対象が、単に所与の機能を果たすことが「可能である(capable of)」ことを意味すると解釈すべきではなく、これらの要素、構成要素、及び/又は他の対象が、その機能を果たすという目的のために、特に選択され、作り出され、実装され、利用され、プログラミングされ、かつ/又は設計されていることを意味すると、解釈すべきである。特定の機能を果たすよう適合していると記載されている要素、構成要素、及び/又は他の記載対象が、追加的又は代替的に、その機能を果たすよう構成されていると説明されうること、及びその逆も、本開示の範囲に含まれる。同様に、特定の機能を果たすよう構成されると記載されている対象は、追加的又は代替的に、その機能を果たすよう動作可能であるとも説明されうる。

0075

本明細書において、「選択的な(selective)」及び「選択的に(selectively)」という用語は、装置の1つ又は複数の構成要素の動作、動き、構成、又は他の作動、或いは、装置の1つ又は複数の特性を改変する場合に、その特定の動作、動き、構成又は他の作動が、装置の一態様或いは1つ又は複数の構成要素をユーザが操作した直接的又は間接的な結果であることを意味する。

0076

本明細書で使用するとき、第1の実在物と第2の実在物との間に置かれる用語「及び/又は(and/or)」は、(1)第1の実在物、(2)第2の実在物、並びに(3)第1の実在物及び第2の実在物のうちの1つを意味する。「及び/又は」で列挙された複数の実在物は、同じように解釈すべきである。すなわち、実在物のうちの「1つ又は複数」はそのように等位接続される(so conjoined)。具体的に識別されるそれらの実在物に関連しているかどうかにかかわらず、「及び/又は」の文節によって具体的に識別される実在物以外の他の実在物が、オプションで存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「含む(comprising)」といった制限のない言語と併用されるときの「A及び/又はB」への言及は、一例では、Aのみ(オプションでB以外の実在物を含む)を指し、別の例では、Bのみ(オプションでA以外の実在物を含む)を指し、更に別の例では、AとBの両方(オプションで他の実在物を含む)を指すことがある。これらの実在物は、要素、動作、構造、ステップ、工程、値などを指すことがある。

0077

本明細書で開示される装置の様々な開示要素及び方法のステップは、本開示による装置及び方法の全てに必要とされるわけではなく、本開示は、本明細書で開示される様々な要素及びステップの、新規性及び進歩性を有する組み合わせ及び部分的組み合わせの全てを含む。更に、本明細書で開示される様々な要素及びステップのうちの1つ又は複数は、開示される装置又は方法の全体とは別個の、独立した発明主題を規定しうる。したがって、かかる発明主題は、本明細書で明示的に開示される特定の装置及び方法に関連する必要はなく、かつ、かかる発明主題により、本明細書で明示的に開示されていない装置及び/又は方法における有用性が見出されることもある。

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