JP2002512898A - パラレルマニピュレータの較正のための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 可動なプラットフォーム（２）に、ジョイント（５）を介して可変長のロッド（アクチュエータ３）あるいは不変長のロッド（８’）の端部が連結されている。ロッド（３、８）は、それらの別の端部で、ジョイント（４）を介してプラットフォーム（１）と連結されている。それは、数インデックスｉによって特徴づけられるアクチュエータ（３、３’）の操作によって別の数インデックスｊによって特徴づけられるさまざまなポジションへもたらされる。動かないプラットフォーム（１）に対して相対的な可動なプラットフォームの位置およびオリエンテーションを部分的におよび／あるいは間接的に特徴づけるパラメータが測定される。実際のジョイント点座標は、測定されるべきパラメータの数および種類にしたがって作られた方程式系から算定される。したがって、可動なプラットフォームの位置およびオリエンテーションを完全に特徴づけるすべてのパラメータの測定のかわりに、測定技術的にわずかな手間だけで算出され得る且つ較正プロセスの自動化を許すパラメータが測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念部分に記載の、パラレルマニピュレータ、特に
ヘキサポッド機械あるいはリナポッド機械(Hexapod - oder Linapod - Maschine
)、の較正のための方法に関する。

【０００２】 工作機械の従来の構造形式は、互いに連続して(abfolgende)互いに対して直角
に位置する送り装置（キャリッジ、Vorschuebe）を有する。これらは、いわゆる
開いた運動連鎖(offene kinematische Ketten)に配置されている。当該開いた運
動連鎖の場合には、加工材料加工(Werkstueckbearbeitung)の際に、第一の駆動
部が第二の駆動部を動かし、第二の駆動部が第三の駆動部を動かし、及びそのよ
うにさらに続いて動かさねばならない。最近、この機械タイプの場合には、１m/
sよりも大きいクイックモーション速度(Eilgangsgeschwindigkeiten)及び１ｇよ
りも大きい軌道加速度（パスに沿っての加速度、Bahnbeschleunigungen）が同時
に高い軌道精度の場合には著しい経費を伴ってだけ達成され得ることが不都合で
あると判明した。したがって、現代の刃材料（切断材料、Schneidwerkstoffe）
の可能性が不十分にしか役立てられない。なぜならば、加工材料の高速加工ＨＳ
Ｃ（ハイスピードカッティング、High Speed Cutting）が可能でないかあるいは
少なくとも限定的にしか可能でないからである。この背景に対して、最近、次の
ような工作機械が開発された。当該工作機械は機械軸の固定された直角の配置を
もはや有さず、当該工作機械の場合には閉じた運動連鎖(geschlossene kinemati
sche Ketten)の原理が使用された。この配置の場合には、運動の実現のために必
要とされる軸がもはや互いに上のせされず、もはや相互に運ばれない。むしろ、
空間固定の第二のプラットフォーム、通例機械テーブル（機械ステージ）、に関
してのプラットフォームの適当な空間的な動きを実現する運動（キネマティクス
）が使用される。ヘキサポッド（六脚類、Hexapod）及びリナポッド(Linapod)の
ような新式の工作機械の周知の代表は、Weck, M.; Giesler, M.; Pritschow, G.
; Wurst, K.-H.によって 、Schweizer Maschinenmarkt、45巻／1997、２８〜３５頁に記載されている。さ
らに、ヘキサポッドは、DE 296 07 680により知られている。

【０００３】 周知のヘキサポッドの場合には、それぞれプラットフォームに枢着的に（関節
接続により）連結された六つのアクチュエータ(Aktoren)の長さがコンピュータ
制御されて変えられることによって、可動なプラットフォームが機械テーブルの
空間固定の第二のプラットフォームに関して六つの自由度で動かされ得る。これ
に対してリナポッドは、固定長（不変長）の六つのロッドを有する。ジョイント
（リンク、継ぎ手、関節、Gelenke）を備えるそれらの端部がそれぞれ一方の端
部で可動なプラットフォームに枢着され且つ他方の端部で、同様に枢着的に、リ
ニアガイドにおいて移動可能である。後者は、ここでは、通例、統一された言葉
の使い方の理由からアクチュエータと呼ばれる。そのとき当該アクチュエータが
不動のプラットフォームに付設されたジョイントのポジションをこれに対してリ
ニアに移動させる。この機械の高い作業精度は、計算機の比較的に複雑なソフト
ウエアに基づく。しかしながら、機械の高精度の較正の場合にだけそれの利点が
効果を発揮し得る。このために、台架側の及び可動なプラットフォームに付設さ
れたジョイント点の実際の座標（組み立て誤差及び／あるいは製造誤差を含む）
の決定が合目的である。しかしながら、ジョイント中心の座標の直接の測定は、
機械の相対的に小さい寸法の場合にだけ可能である。というのは、そのために、
相応の測定機械が意のままにならねばならないからである。しかしながら、３０
０mm及びそれ以上よりも大きいポジショニング範囲(Verfahrbereich)をもつ機械
の実際の大きさの場合には、このことは実際的にもはや実行可能でない。

【０００４】 較正の問題を図１〜４をもとにして詳細に説明する。図面において、 図１は、周知のヘキサポッド機械の図式的な図を示し、 図２は、採用された座標系及びベクトルのそれに対応するオリエンテーションを
示し、 図３は、周知のリナポッド機械の図式的な図を示し、 図４は、採用された座標系及びベクトルのそれに対応するオリエンテーションを
示す。 図１では、不動のテーブルがプラットフォーム１として示されている。その上
にて基礎座標系Ｂ＝（x_B,y_B,z_B)が定義されている（図２）。可動なプラットフ
ォーム２は、プラットフォーム座標系Ｐ＝（x_P,y_P,z_P)を有する。プラットフォ
ーム１、２は、六つのアクチュエータ３を介して、当該アクチュエータ３の長さ
が変えられるという形で六つの自由度で互いに対して動かせるように連結されて
いる。その際、アクチュエータ３は、一方の端部でジョイント４を介して不動の
プラットフォーム１に、且つ他方の端部でジョイント５を介して可動なプラット
フォーム２につながれている。プラットフォーム２の厳密な制御のために、両方
のプラットフォーム１、２におけるカルダンジョイントないし球継ぎ手４、５の
中心点６、７の位置及び数インデックスｊ＝０をもつ選択可能な基準ポジション
についてのアクチュエータ３の長さl_i0すべてが可能な限り厳密に知られていな
ければならない。しかし、実際には、これは、高精度の製造及び組み立ての際に
も達成され得ない。その理由で、原理的に任意に設定可能な基準ポジションｊ＝
０を出発点とする。いま、機械の完全に組み立てられた状態におけるジョイント
中心点６、７の位置並びにアクチュエータ３の長さl_i0を、座標及び長さに影響
を及ぼすすべての要因を考慮にいれて決めるために、数インデックスｉ＝１、…
、６をもつ６つのアクチュエータで次の４２個のスカラー量を決めるという問題
が生じる：すなわち、 ・基礎座標系Ｂにおけるベクトル によって記述される不動のプラットフォーム１の六つのジョイント中心点６のそ
れぞれ３つの座標、全部で１８個のスカラー量； ・プラットフォーム座標系Ｐにおけるベクトル によって記述される可動なプラットフォーム２の６つのジョイント中心点７のそ
れぞれ３つの座標、全部で１８個のスカラー量；及び ・基準ポジションにおける六つのアクチュエータ３の長さl_i0、全部で６つのス
カラー量。

【０００５】 さらに、図２は、基礎座標系Ｂに対してのプラットフォーム座標系Ｐの移動を
記述する距離ベクトル を示す。それによって、ｊ番目のポジショニング試行(Positionierversuch)の際
のｉ番目のアクチュエータの長さ を決めるためのピタゴラスの定理から以下のことが困難なくわかる（図２）： ここで、 ・R_ｊは、それぞれのポジションｊについて可動なプラットフォーム２に割り当
てられたプラットフォーム固定のプラットフォーム座標系Ｐ＝（x_Ｐ,y_Ｐ,z_Ｐ）
の、もう一方のプラットフォーム１に割り当てられた空間固定の基礎座標系Ｂ＝
（x_Ｂ,y_Ｂ,z_Ｂ）に対して相対的な回転を記述し且つそれの要素（Eintraege）が
三つのローテーション角度の正弦関数及び余弦関数からなる３×３ローテーショ
ン行列（Weck, M., Werkzeugmaschinen - Fertigungssysteme, Band 3.2 Automa
tisierung und Steuerungstechnik 2、４版、デュッセルドルフ、VDI Verlag、
１９９５、３３４頁参照）を示し、 ・インデックスｉをもつアクチュエータ３のそれぞれについてのベクトル は、プラットフォーム座標系Ｐにおける可動なプラットフォーム２の算定される
べきジョイント点座標を記述し、 ・ベクトル は、基礎座標系Ｂの原点と基礎座標系Ｂにおけるプラットフォーム座標系Ｐの原
点との間の距離を記述し、 ・アクチュエータ３のそれぞれについてのベクトル は、基礎座標系Ｂにおける空間固定のプラットフォーム１の算定されるべきジョ
イント点座標を記述し、 ・l_i0は、基準ポジションにおけるアクチュエータ３の長さであり、 ・Δl_ijは、ポジショニング試行の際に予め与えられたあるいは測定されたアク
チュエータ長さ変化であり、 その際、ローテーション行列R_ｊ及びベクトル で動かされるプラットフォーム２のジョイント中心点５が、方程式 に従ってさらに据え付け（位置固定）の座標系Ｂへ変換された。

【０００６】 方程式（＊）は、アクチュエータ長、可動なプラットフォーム２のポジション
及びオリエンテーション（方向づけ）、並びにジョイント点６、７の位置を互い
に結び付ける。原則的には、制御においてそれぞれ定義されたアクチュエータ長
が設定され且つプラットフォームの三つの回転（ねじり）及び距離ベクトル が直接測定されるポジショニング試行を実行することが可能である。プラットフ
ォームの三つの回転の角度からローテーション行列R_ｊの要素が算出され得る。
ヘキサポッドが相応の測定システムをもっているならば、実際のアクチュエータ
長さ変化Δl_ijが制御の目標量に相当するということを出発点とすることができ
る。このことは、それぞれのポジショニング試行ｊから量 が知られていることを意味する。 は知られていない。

【０００７】 方程式（＊）から、ポジショニング試行ｊごとにそれぞれのアクチュエータ（
ｉ＝１、…、６）について一つのスカラー方程式がたてられ得る。つまり、ポジ
ショニング試行ごとに全部で６個のスカラー方程式が与えられる。従って、７回
の独立な試行（ポジショニング）によって、４２の未知数のための必要とされる
４２の独立な非線形方程式がたてられ得る。これらの４２の方程式はそれぞれ７
つの未知数をもつ６個の線形独立な方程式系にグループ分けされ得る。それぞれ
のアクチュエータｉについて、７つの未知数 を決めるための７つの非線形方程式を備える一つの方程式系がある： 較正問題の別の定式化は、Merlet J.-P., Les robots paralleles, Hermes, パ
リ、１９９７、９５頁に見いだすことができる。

【０００８】 これまで述べたことは、リナポッド機械の較正方法でにも十分に有効である。
ロッド８’（図３及び図４）の固定した長さを決めるためのピタゴラスの定理の
適用は、次の数学的な関係： を導く。その際、 は、塗って表されたプラットフォームないしはアクチュエータ（図３、４）につ
いて方程式（＊）における対応する量と同一の意味をもち、 ・ベクトル は、付属するｉ番目のアクチュエータ３’による不動のプラットフォーム１’に
付設されたジョイント４’の直線的な移動の空間固定な方向ベクトルを記述し、
・アクチュエータ３’のそれぞれについてのベクトル は、基礎座標系Ｂにおける出発ポジションに関しての算出されるべき、空間固定
のプラットフォーム１’に付設されたジョイント点座標を示し、 アクチュエータ３’のそれぞれについてのベクトル は、基礎座標系Ｂにおける基準ポジションに関しての算出されるべき、空間固定
のプラットフォーム１’に付設されたジョイント点座標を記述し、 ・s_ｉは、ｉ番目のアクチュエータに付設されたロッド８’の固定した長さを示
す。

【０００９】 図３は、リナポッド機械の図式的な図を示す。ここで不動のテーブルがプラッ
トフォーム１’として示されている。その上で基礎座標系Ｂ＝（x_Ｂ,y_Ｂ,z_Ｂ）
が定義されている（図４）。可動なプラットフォーム２’は、プラットフォーム
座標系Ｐ＝（x_Ｐ,y_Ｐ,z_Ｐ）を有する。プラットフォーム１’、２’は、アクチ
ュエータ３’を用いて不動のプラットフォーム１’に付設されたジョイント４’
が直線状に移動させられることによって、六つのアクチュエータ３’を用いて六
つの自由度で互いに対して可動である。一定の長さのロッド８’は、これらのジ
ョイント４’において且つ可動なプラットフォーム２’に配置された別のジョイ
ントによって支持されている。プラットフォーム２’の厳密な制御のために、ヘ
キサポッドの場合のように、両方のプラットフォーム１’、２’におけるカルダ
ンジョイントないし球継ぎ手４’、５’の中心点６’、７’の位置、及び数イン
デックスｊ＝０をもつ選択可能な基準ポジションについてのアクチュエータ３’
によるジョイント４’の移動の長さl_i0すべて（ここではそれぞれのアクチュエ
ータ３’の長さに直接対応する）、及びアクチュエータ３’に付設されたロッド
８’の固定した長さが、可能な限り厳密に知られていなければならない。つまり
、このケースでは、次の６０個のスカラー量を定めるという問題が生じる：すな
わち、 ・据え付け（位置固定）のテーブル座標系Ｂに関しての出発ポジション（原点ポ
ジション）における６つの基礎ジョイント中心点のそれぞれ３つの座標 、全部で１８のスカラー量。 ・据え付けのテーブル座標系Ｂに関しての基準ポジションにおける基礎ジョイン
ト中心点のそれぞれ３つの座標 、全部で１８のスカラー量。出発ポジションと基準ポジションとが、共同して一
義的にガイドの位置及びオリエンテーション（方向づけ）を決める。 ・プラットフォーム座標系Ｐに関しての６つのプラットフォームジョイント中心
点のそれぞれ３つの座標 、全部で１８のスカラー量。 ・六つのロッドの長さs_ｉ、全部で６つのスカラー量。

【００１０】 したがって、１０回の独立な試行（ポジショニング）によって、６０の未知数
のための必要とされる６０の独立な非線形方程式がたてられ得る。これらの６０
の方程式は、それぞれ１０の未知数をもつ６つの線形独立な方程式系にグループ
分けされ得る。それぞれのアクチュエータｉについて、１０個の を決めるために１０個の非線形な方程式をもつ一つの方程式系がある：

【００１１】 目下のところ、リナポッドの較正のための特別な方法は知られていない。なぜ
ならば、この機械は、なおプロトタイプ段階にあるからである。ヘキサポッドに
ついての上述の措置方法で、原理的にリナポッドについての較正過程も実行され
得るだろう。ヘキサポッドの場合には、不可避の組み立て誤差がジョイント点の
ずれを直接決定する。それに対して、リナポッドの場合には、テーブルの（動か
される）ジョイント点の移動が間接的にガイドのオリエンテーション誤差及び位
置誤差によって決められる。

【００１２】 記載された測定方法の難点は、プラットフォームのポジション及びオリエンテ
ーションの厳密な決定及びたいへん大きな手間にある。特に可動なプラットフォ
ームのオリエンテーションの測定が測定技術的に難しい。

【００１３】 本発明は、パラレルマニピュレーター（マスター／スレーブ操作装置、Parall
elmanipulator）が精密に且つ自動化可能にわずかな手間で較正され得るように
、はじめに述べた種類の方法を構成することを課題とする。

【００１４】 この課題は、はじめに述べた種類の方法の場合に、本発明により、請求項１の
特徴とする構成によって解決される。

【００１５】 当該方法の基本理念は、ポジショニング試行の際に、可動なプラットフォーム
の位置及びオリエンテーション（方向づけ）を完全に特徴づけるパラメータすべ
ての測定のかわりに、測定技術的にわずかな手間だけで算出され得る且つその際
較正プロセスの自動化を許容するパラメータが測定されることにある。それぞれ
の試行の際に上述の方法の場合よりもわずかな情報が算定されるという理由で、
確かに、試験の数が増加させられねばならないという結果になる。多くの測定点
を分析しなければならないという不都合は、この方法の場合にはより好適な自動
化可能性により正当化される。

【００１６】 請求項２において述べられるように距離長だけを測定することは、測定技術上
はるかに簡単且つ厳密である。従って、下記の試みは、それぞれのポジショニン
グ試行の際に可動なプラットフォーム２（例えば工具受容部）の中心点と不動の
プラットフォーム１（図１）の中心点との間の距離だけが測定されることに由来
する。この距離は、図２に示すベクトル の長さに相当する。他方また、当該測定方法は、アクチュエータ長と空間におけ
るプラットフォームの位置との間の関係を記述する方程式系（＊）に由来する。
距離ベクトル 及びR_ｊのためのローテーション角度を測定するかわりに、これらの６つのスカ
ラー値（３つの座標及び３つの角度）がポジショニング試行ごとの６つの追加の
未知数とみなされる。従って、一つの試行の際に、方程式（＊）から４２＋６＝
４８個の未知数をもつ６つのスカラー方程式が与えられる。

【００１７】 作業空間におけるそれぞれのポジショニング試行の場合に、基礎座標系からプ
ラットフォーム座標系へのベクトルの長さd_ｊが決められる。当該ベクトルの長
さは、機械テーブル上の参照点とプラットフォーム（例えば工具受容部）上の参
照点との距離を与え、長さ測定によって算定され得る。それによって、ポジショ
ニング試行ｊごとに追加の方程式： が与えられる。したがって、一回のポジショニング試行の実行が、（６つのアク
チュエータ長さ変化Δl_ijに基づいて）（＊）から６つの方程式を、及び測定 から方程式（＊＊）を生み出す。当該第一の試行が、全部で、４８の未知数（ 及び についてのそれぞれ３つの座標かける６つのアクチュエータ、出発位置における
６つのアクチュエータ長l_i0、３つの座標 、及びR_ｊにおける三つの角度）をもつ７つの方程式を産出する。それぞれの別
の試行が別の７つの方程式を産出する。ただし 及びR_ｊについての６つの別の未知数だけである。なぜならば、他の値は、試行
に依存せずに一定である。したがって、４２回のポジション測定の実行で、２９
４個の方程式と２９４の未知数とをもつ一つの方程式系が与えられる。それがジ
ョイント座標の決定のために解かれ得る。

【００１８】 リナポッド機械の較正のために適用された上述の措置方法は、ほとんど差異を
示さない。このケースでも、距離ベクトル およびR_ｊの算出のためのローテーション角度を測定するかわりに、これらの６
つのスカラー値（３つの座標および３つの角度）がポジショニング試行ごとの６
つの付加的な未知数とみなされる。したがって、一つの試行の際に、方程式（＊
’）から６０＋６＝６６の未知数をもつ６つのスカラー方程式が与えられる。作
業空間におけるそれぞれのポジショニング試行の際に、基礎座標系からプラット
フォーム座標系へのベクトルの長さd_ｊが決められる。それによって、ポジショ
ニング試行ｊごとに追加の方程式（＊＊）が与えられる。全部で、第一の試行が
６６の未知数（ および ならびに についてのそれぞれ３つの座標かける６つのアクチュエータ、６つのロッド長s
_ｉ、３つの座標 およびR_ｊにおける３つの角度）をもつ７つの方程式を産み出す。それぞれの別
の試行が別の７つの方程式を産み出す。しかしそれらは６つの別の未知数をもつ
だけである。したがって、６０回のポジション測定の実行で、ジョイント座標の
決定のために解かれ得る４２０の方程式と４２０の未知数をもつ一つの方程式系
が与えられる。

【００１９】 上述の方程式系は、二次同次方程式(quadratische homogene Gleichungssyste
me)である。そのような方程式系は、反復法で解かれ得る。可能な解法は、誤差
の平方和(Quadratsumme)を最小化する最適化法(Optimierungsverfahren)である
。このために、特別な最小二乗法がある。しかし、一般的な最適化法も選択され
得る。このために、ニュートン・ガウス法が有望な手がかりである。

【００２０】 本発明に係る較正法を引き続いて図５および図６をもとにして詳細に説明する
。図面において、 図５は、距離測定の実行のためのリニアスケールを示し、 図６は、位置固定のプラットフォームおよび可動なプラットフォームに割り当て
られた点の間の距離の決定のための測定構造を図式的に示す。

【００２１】 特別に構成されたリニアスケールは、ツールセンターポイントのポジションの
決定のための有望な手がかりのようである。そのようなリニアスケールは、二段
式のあるいは多段式の入れ子式脚(Teleskopbein)９からなる。当該入れ子式脚の
端部には、精密球(Praezisionskugeln)１０、１１が取り付けられている。当該
測定システムの長さｄは、所定の範囲で変化させられ得る。長さ決定のために、
入れ子式脚９にレーザ干渉計１２が組み込まれている。図６からわかるように、
位置固定のプラットフォーム１、ヘキサポッドの機械テーブル、および可動なプ
ラットフォーム２がそれぞれ平坦なプレート１３、１４を備える。それらのプレ
ートはそれぞれ精密球１０、１１のための球受容部をもっている。リニアスケー
ル９のプレート１３、１４の受容部がこのような参照点としてプラットフォーム
座標系ないしは基礎座標系のそれぞれの原点に位置するならば、測定された長さ
が距離ベクトル の大きさに相当する。そのつど一つの距離測定が必要であるだけなので、リニア
スケール９が試験ごとに記録に残るとよい。それによって、異なる空間ポジショ
ンが自動化されてめざされ、且つそれぞれの空間ポジションについての距離の測
定が自動式に実行され得る。

【００２２】 ヘキサポッド較正方法の場合に上述の４２の未知数を、あるいはリナポッド較
正方法の場合に対応して６０の未知数を算定するために、さらに別の措置方法が
適用できる。その際、測定の手間（自動化可能性、必要とされる測定手段の数お
よびコスト）と方程式系を解く手間との間で妥協がされる。

【００２３】 一方では、付加的にアクチュエータ長変化Δl_ijが、たとえば当該機械に存在
するリニアスケールによって、測定されてもよい。上述の方法の場合には、値Δ
l_ijが制御の目標量に相当することが出発点とされる。アクチュエータの目標長
さと実際長さとの間の不変のずれが無視され得ないならば、上述の測定が測定方
法の精度を高める。

【００２４】 さらに、方程式（＊＊）のかわりにあるいはそれを補足して以下のような一つ
または複数の方程式がたてられ得る：すなわち、それは、 ・少なくとも一つの空間座標で可動なプラットフォーム２ないし２’の少なくと
も一つの任意のしかし較正プロセスの間固定して保持される点のポジションを記
述し、 ・および／あるいは、少なくとも一つのプラットフォーム１、２に対しての少な
くとも一つのアクチュエータ３の角度変化を、あるいは対応して少なくとも一つ
のプラットフォーム１’、２’に対しての少なくとも一つのロッド８’の角度変
化を、および／あるいはジョイント４、５ないし４’、５’のうちの少なくとも
一つのジョイントの回転角度を記述する、 また、相応の量がポジショニング試行の際に測定される。そのような措置方法で
算定された付加的な情報が、ポジショニング試行の数を減少させることおよび対
応する方程式系を解くのを容易にすることを可能にする。

【００２５】 各量が座標測定機械上でのヘキサポッド機械あるいはリナポッド機械の組み立
ての前に算定されてもよい。たとえば、そのようにプラットフォームジョイント
の座標 および／あるいはアクチュエータ長l_i0が測定され得る。このことは、さらに未
知数の数を減少させ、それによって必要不可欠なポジショニング試行の数を減少
させる。

【００２６】 このようにして、本発明は、較正プロセスの手間を減らすこと及びそれを自動
化することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 周知のヘキサポッド機械の図式的な図。

【図２】 採用された座標系及びベクトルのそれに対応するオリエンテーションを示す。

【図３】 周知のリナポッド機械の図式的な図。

【図４】 採用された座標系及びベクトルのそれに対応するオリエンテーションを示す。

【図５】 距離測定の実行のためのリニアスケールを示す。

【図６】 位置固定のプラットフォームおよび可動なプラットフォームに割り当てられた
点の間の距離の決定のための測定構造を図式的に示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年４月１８日（２０００．４．１８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイラーン アンドレアス ドイツ連邦共和国 デー・52072 アーヘ ン リュッチャー シュトラーセ 116 (72)発明者 ダマー ミヒャエル ドイツ連邦共和国 デー・52074 アーヘ ン クローネンベルク 19 Ｆターム(参考） 3C007 AS12 BS24 LT17 LV19 MT04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動なプラットフォーム（２；２’）に可変長のロッド（ア
   クチュエータ３）あるいは対応して不変長のロッド（８’）が一方の端部でジョ
   イント（５；５’）によってつながれており、それらがプラットフォーム（２；
   ２’）を空間内で、機械固定の動かないプラットフォーム（１；１’）に関して
   、計算機制御されたアクチュエータ（３；３’）を用いてポジショニングし、他
   方の端部でアクチュエータ（３）が、動かないプラットフォーム（１）に付設さ
   れたジョイント（４）でそれぞれ支持され、あるいは対応してロッド（８’）が
   、プラットフォーム（１’）に付設されていてアクチュエータ（３’）で移動さ
   せられるジョイント（４’）にて支持される、パラレルマニピュレータ、特にヘ
   キサポッドあるいはリナポッド、の較正のための方法にして、主として、組み立
   て誤差および／あるいは製造誤差を含んでいるジョイント中心の実際の座標がプ
   ラットフォーム（２；２’）のデカルト座標系の実際ポジションおよびオリエン
   テーションを特徴づける量から算出されることを本質とする方法において、それ
   が以下の方法ステップ：すなわち、 ａ）数インデックスｉによって特徴づけられるアクチュエータ（３；３’）の操
   作により、数インデックスｊによって特徴づけられるさまざまなポジションへ可
   動なプラットフォーム（２；２’）を移すステップ、ここで、ｊは測定されるべ
   きパラメータの数および種類によって決められている、 ｂ）動かないプラットフォーム（１；１’）に対して相対的な可動なプラットフ
   ォーム（２；２’）の位置およびオリエンテーションを部分的に特徴づけるパラ
   メータを測定するステップおよび／あるいは ｃ）動かないプラットフォーム（１；１’）に対して相対的な可動なプラットフ
   ォーム（２；２’）の位置およびオリエンテーションを間接的に特徴づけるパラ
   メータを測定するステップ、 ｄ）測定されるべきパラメータの数および種類にしたがって形成された方程式系
   から実際のジョイント点座標（ジョイント（４、５；４’、５’）の中心の座標
   ）を算出するステップ をもつことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 測定の際に、それぞれ可動なないし空間固定のプラットフォ
   ーム（１、２；１’、２’）に付設された点の間の距離が決められる、このとき
   これらの点は当該較正プロセスの間対応するプラットフォームに関して位置固定
   に保持されることを特徴とする、請求項１に記載の較正方法。
3. 【請求項３】 測定の際に、可動なプラットフォーム（２；２’）の任意の
   、しかしながら当該較正プロセスのあいだ固定して保持される少なくとも一つの
   点のポジション誤差が少なくとも一つの空間座標にて決められることを特徴とす
   る、請求項１または請求項２に記載の較正方法。
4. 【請求項４】 測定の際に、少なくとも一つのプラットフォーム（１、２）
   に対しての少なくとも一つのアクチュエータ（３）の角度変化、あるいは対応し
   て、少なくとも一つのプラットフォーム（１’、２’）に対しての少なくとも一
   つのロッド（８’）の角度変化が測定され、且つ／あるいはジョイント（４、５
   ；４’、５’）のうちの少なくとも一つのジョイントの回転角度が測定されるこ
   とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の較正方法。
5. 【請求項５】 プラットフォーム（１、２；１’、２’）に付設されたジョ
   イント（４、５；４’、５’）の座標が部分的に直接測定されることを特徴とす
   る、請求項１〜４のいずれか一項に記載の較正方法。