Inventor Constraint と Joint の関係 (URDF 用)

要点: Inventor の Constraint は幾何拘束 (面合致/軸合致)、Joint は運動学拘束 (Rotational/Slider)。URDF joint との対応は Joint が明示的で楽、Constraint は複数個の組み合わせを解釈する必要。Inventor 2019+ の Convert to Joint で半自動変換可、Insert 拘束はほぼ 1:1 対応。

Constraint の種類#

Standard Assembly Constraint#

Motion Constraint (運動拘束)#

Joint の種類 (Inventor 2014+)#

Inventor Joint は 限定範囲 (Limits) と初期姿勢 を明示的に持てる → URDF joint の <limit> にそのまま対応。

Constraint と Joint の対応 (典型)#

Insert 主体で組んでる assembly は Joint 変換が楽。Mate 主体だと 3-4 個の組み合わせを解釈する必要。

Constraint → Joint 変換#

完全自動は無理、半自動は可能#

難しい理由:

• 1 Joint = 複数 Constraint の集約
• 組み合わせパターンが assembly 流儀ごとに違う
• 意図の推定 (これは revolute か cylindrical か) が必要

3 つの実務的解#

A) Inventor の Convert to Joint (半自動、2019+)#

Assemble タブに Convert Constraints to Joints コマンドあり:

• Insert 1 個 → Rotational Joint (ほぼ自動で通る)
• 複雑な組み合わせ (Mate 3 個 → Slider) は失敗、手動で追加要

流れ:

1. Constraint 選択 → Convert to Joint
2. 変換後 assembly が動くか確認 (locked / broken なら手戻り)
3. 通らなかった joint は手動追加

Insert 主体で組んでる部分なら 一括変換で 70% 済む。

B) iLogic script で pattern-match → Joint 追加 (社内規約が前提)#

Constraint の組み合わせパターンから joint 種類を推定して自動追加:

For each pair of connected occurrences:
    constraints = get_constraints_between(occ_a, occ_b)
    if len(insert_constraints) >= 1:
        add Rotational Joint at insert axis
    elif len(mate_plane) == 3 and len(angle) >= 1:
        add Slider Joint along mate normal
    ...

社内規約が明確なら 90% 自動化可:

• 「Revolute は必ず Insert で表す」
• 「Slider は Mate 平面 × 2 + Insert 軸」
• のような書き方統一があれば script で全パターン網羅可

C) 新規 Joint で再アセンブル (最も確実、推奨)#

URDF に出したい軸だけ Joint で組み直す:

• 既存 constraint はそのまま (Inventor は constraint + joint 共存 OK)
• 主要 revolute/prismatic 軸だけ Joint 追加 (10-20 個/機構)
• 所要時間: 30 分-1 時間/機構
• iLogic script で AssemblyJoints を JSON export → URDF/xacro 生成

小規模 (機構あたり 5-10 joint) の assembly ならこれが最速で確実。

Constraint 主体 assembly からの移行#

短期 (対象機構だけ URDF が要る)#

• C 案: 該当機構だけ Joint で再アセンブル
• 既存 constraint は残す (壊さない)
• 主要軸を 5-10 分で追加 → JSON export → URDF

中期 (継続運用)#

• 社内規約策定:
  • Revolute → Insert 拘束を必ず使う
  • Slider → Mate 平面 × 2 + Insert 軸 の組み合わせ
  • これで A/B 案の自動変換率が上がる
• iLogic script を 1 本書く
• 以後は新規 assembly でも 1 コマンドで URDF export

長期 (根本解)#

• 新規 assembly は最初から Joint で組む
• 手戻り無く URDF export 自動化
• 拘束と joint の共存廃止 (どちらか一方に統一)

Constraint 主体 assembly の落とし穴#

• 矛盾チェック: constraint + joint 混在で意図がずれると assembly locked/broken
• 移動 (Free Move) の挙動: joint 追加後は joint の自由度で動く、constraint 無視されることがある
• update 順序: constraint 変更 → joint 位置ずれ、再計算必要

iLogic script のイメージ#

Joint export (Joint 主体で組んだ assembly 用):

Dim doc As AssemblyDocument = ThisApplication.ActiveDocument
Dim asm As AssemblyComponentDefinition = doc.ComponentDefinition
Dim json As New StringBuilder()
json.AppendLine("{""joints"": [")
For Each j As AssemblyJoint In asm.Joints
    Dim axis = j.Axis
    Dim jtype = j.JointType.ToString()
    Dim child = j.OccurrenceOne.Name
    Dim parent = j.OccurrenceTwo.Name
    json.AppendLine($"{{""name"":""{j.Name}"", ""type"":""{jtype}"", ""parent"":""{parent}"", ""child"":""{child}"", ""axis"":[{axis.X}, {axis.Y}, {axis.Z}], ""limit_min"":{j.Limits.Minimum}, ""limit_max"":{j.Limits.Maximum}}},")
Next
json.AppendLine("]}")
System.IO.File.WriteAllText("C:\temp\joints.json", json.ToString())

関連#

• CAD から URDF への変換
• Claude に URDF を生成させる