JP2017526543A - ソフトロボットおよびソフトアクチュエータのためのセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書内で引用されるすべての特許、特許出願、および特許公開は、参照によりその全体の内容が本明細書に組み込まれる。本明細書で説明される本発明の時点で当業者に知られた技術水準をより完全に説明するために、これらの刊行物の開示は、参照によりその全体の内容が本出願に組み込まれる。
本出願は、2014年8月22日に出願された米国仮出願第62/040,905号、および2015年1月12日に出願された米国仮出願第62/102,363号に対して優先権の利益を主張し、その内容は参照により組み込まれる
本発明は、国防総省により授与された国防高等研究事業局(DARPA)認可番号W911NF‐11‐1‐0094と、全米科学財団(NSF)により授与された認可番号DMR‐0820484に基づいて、米国政府の助成によりなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
本技術は、一般に、センサが一体化されたソフトロボットまたはソフトアクチュエータに関する。
1つのチャンバまたは複数の相互接続チャンバが内部に配置され、前記1つのチャンバまたは複数の相互接続チャンバに供給される流体を受けるように構成された加圧口を有するエラストマー本体と、
前記ソフトロボットデバイスの状態と相関する読出し情報を生成するように構成された少なくとも1つのセンサとを備えた、
ソフトロボットデバイスについて説明する。
本明細書で記載されている実施形態のうちのいずれか1つのソフトロボットデバイスと、
前記センサに動作可能に連結され、前記センサからの読出し情報を受信し、該読出し情報を解釈する、少なくとも1つのプロセッサと、
前記1つ以上のセンサにより生じた読出し情報またはプロセッサによる読出し情報の解釈に基づいて、前記ソフトロボットの動きを制御するように構成されたコントロールシステムとを備えた、
ソフトロボットシステムについて記載されている。
前記プロセッサに記憶され、前記圧力センサが閾値を超える圧力の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示する命令、
前記プロセッサに記憶され、前記流量センサが閾値を超える流速の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示する命令、または、
前記プロセッサに記憶され、前記体積センサが閾値を超える前記チャンバ内の流体体積を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示する命令をさらに含む。
前記圧力センサが閾値を超える圧力の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記流量センサが閾値を超える流速の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記体積センサが閾値を超える前記チャンバ内の流体体積を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記力センサが閾値を超える力の読出し情報を検出したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記力センサの読出し情報を解釈して前記エラストマー本体の形態を決定するステップ、
前記センサの読出し情報に基づいて、有限要素解析を行い、または前記ソフトロボットデバイス用のシステムの縮小モデルを適合させるステップ、
前記センサの読出し情報に基づいて、前記ソフトロボットデバイスと接触している物体のサイズおよび/または形状を推定するステップ、
前記センサからの読出し情報を解釈して、前記ソフトロボットデバイスの形態をリアルタイムで測定し、ヒステリシスを補償する命令をコントロールシステムに送信するステップをさらに含む。
前記1つ以上のセンサから読出し情報を得るステップと、
前記プロセッサを用いて、前記読出し情報を解釈するステップと、
前記読出し情報に基づいて、前記ソフトロボットの作動および/または動きを制御するステップと、を含む、方法について記載されている。
次に、ソフトアクチュエータの状態を推定するセンサを詳細に説明する。ロボットの動作を制御するために、例えば3次元空間位置、速度、および加速度などの、ロボットの現在の状態のリアルタイムでの観察を、ロボットの次の動作を決定するコントロールシステムへの入力として利用可能である。さらに、ロボットの状態を時間の関数として記録することは、検査や故障解析に関するロボットの挙動を分析するのに有用であり、あるいは、縮小した物理モデルを開発するためのデータ入力として記録することは、その作動挙動を予測するのに有用である。センサは、その物理状態を決定するために、ソフトアクチュエータまたはソフトロボットに一体化されてもよい。読出し情報の非限定的な例には、ソフトロボットの位置、形態、内圧、速度、加速度、および応力/歪み状態が含まれる。
ある実施形態では、センサはポイントポジションセンサ(点位置センサ)である。ポジションセンサは、ある物の位置を検出する。ここでは、ある固定点または固定位置が基準となっている。この種のセンサは、「位置的」フィードバックを提供する。このようなセンサは、それ自体の物理位置を測定し報告する。例示的なポジションセンサは、ホール効果センサ、GPSセンサ、超音波距離計、およびレーザ距離計を含む。これらのポジションセンサがソフトアクチュエータまたはソフトロボットのさまざまな位置(歪制限層、エラストマー本体、またはその両方など)に設置される場合、ソフトデバイスの位置および形態を決定できる。スプライン関数または他の補間方法(例えば、直線補間法、余弦補間法、3次補間法、エルミート補間法、最近傍補間法、逆距離重み付けなど)を含む公知の方法を用いて、位置が決定される。
1)事後データ分析。つまり、部分のFEMシミュレーションを検証するデータを得ること、装置の故障形態を評価するデータを得ること、またはリアルタイムでアクチュエータを制御するための方法の一部として後で利用可能な簡略化された運動モデルを生成するためのデータ入力、
2)リアルタイム・データ分析。つまり、閉ループコントロールシステムの一部としての状態推定にリアルタイムでデータを利用可能であり、または、破損の兆候を識別でき、システムを起動させて、完全に破壊される前にアクチュエータから圧力を開放することが可能なフェールセーフシステムの一部として、リアルタイムで利用可能である。
幾つかの実施形態では、1つ以上の歪みセンサは、その物理状態を検知するために、ソフトアクチュエータに組込まれるか連結されていてもよい。歪みセンサは、ソフトアクチュエータのポイント位置についての情報を与えないが、代わりに、局所的に増加する位置変化が歪みの関数として測定される。位置情報(図1b)を復旧するために歪みセンサにより提供される歪みデータを組み込んでもよい。図1bは、位置/形態/応力/歪み状態の変化を検知する歪みセンサを示す。図1bに示すように、未膨張のソフトロボット125は、歪制限層121と、管129を介して外部流体源に連結された複数の膨張式チャンバ123を含むエラストマー本体127とを有する。この例では、ソフトアクチュエータは、ソフトデバイスの本体に埋め込まれているか、またはエラストマー本体127の表面に取り付けられた3つの歪みセンサ121を有する。ソフトロボットが作動しない(125)場合、エラストマー本体127は屈曲せず、歪みセンサが、ソフトデバイスの関連する部分の歪みを分析するコンピュータに、最小の歪みの読出し情報を提供し(または歪みの読出し情報を提供せず)(図1bの中央上側)、続いてソフトデバイスの異なる部分の位置を推定する。ソフトロボットが作動する(125’)場合、エラストマー本体127は屈曲し、歪みセンサは歪み(121’)を受け、したがって、より強い歪み読出し情報の信号がコンピュータ/マイクロプロセッサに送信され、ソフトデバイスの新規な関連部分の位置を推定する(図1bの中央下側)。このような歪み情報は、有限要素法(FEM)分析の基礎となる(図1bの右側)。
ソフトアクチュエータの物理状態を検出するセンサは、ポイントポジションセンサや歪みセンサに限定されない。他の実施形態では、他のセンサが、別々に埋め込まれ/取り付けられて相互作用し、または連続的に埋め込まれ/取り付けられて、変形可能な(ソフト歪みセンサなどの)ソフトアクチュエータの物理状態を示す指示器の機能を果たすことができる。一実施形態では、磁気センサが、複数の電磁石と連動して利用され、能動マーカとして作用し、ソフトアクチュエータにタンデムで埋め込まれている(図3aと図3b)。特定の実施形態では、システムが分割されて、マグネットがアクチュエータにあり、磁気センサが周囲環境にあるか、またはその逆になってもよい。磁気検知システムとして、周囲環境における界磁コイルの集合を通る相対磁束を測定することにより、磁性マーカの位置および向きを計算できる。特定の実施形態では、これらのコイルは、マグネットと共に、アクチュエータ内にあってもよい。コイルの電圧または電流の相対的強度により、このようなシステムが、磁気マーカの位置および向きの両方を計算できる。また、ソフトアクチュエータに設置された各電磁式マーカが、磁気パルスを放出するように設計可能である。その結果、ソフトアクチュエータの本体に沿った磁気マーカが時間系列で磁気パルスを放出した場合、それは、磁気検知システムはマーカを区別し、したがって、アクチュエータに沿ったポイントに各信号を順に割り当てることが可能であろう。
ソフトアクチュエータまたはソフトロボットの状態を決定する別の代替案は、複数のチャンバを備えたソフトロボットの各空気圧チャンバに接続されているか、埋め込まれている圧力センサのネットワークを用いることである(図4aと図4b)。このソフトアクチュエータ403は、圧力センサ401および複数の空気圧チャンバを埋め込んでいる。このセンサ401は、空気圧チャンバ(図示せず)に埋め込まれていてもよく、したがって、空気圧チャンバ内の圧力の情報を提供する。このセンサは、ソフトアクチュエータが未作動の場合(図4a、403)、およびソフトアクチュエータが作動している場合(図4bの403’として示されて、センサはセンサ401’として示されている)、空気圧チャンバ内の圧力に関する情報を提供するのに利用可能である。いずれの場合でも、センサからの圧力の読出し情報は、コンピュータ・システム/プロセッサに連結/供給可能であり、(例えば公知のシミュレーションデータの測定値を用いて)圧力情報をソフトアクチュエータの形態に関連させる。したがって、各チャンバの圧力を知ることにより、FEA分析を実行することにより、あるいは実験に基づいて導き出した、圧力の関数としての各チャンバの作動度を含むルックアップテーブルを用いることにより、ソフトアクチュエータまたはソフトロボットの形態を決定することが可能である。幾つかの実施形態では、圧力センサにより得られる情報が、センサからの読出し情報に基づいて流体膨張圧を調整するように構成されたコントローラシステムにさらに送信される。
幾つかの実施形態では、ソフトロボットデバイスが、ソフトグリッパである。幾つかの実施形態では、ソフトグリッパなどのソフトロボットデバイスが、ソフトデバイス/ロボットの状態の推定に用いられる力センサを含む。本明細書で記載されているように、ソフトアクチュエータが物体と接触している場合、圧力およびアクチュエータを膨張させるのに用いる空気の体積を知ることは、アクチュエータ形態を知るのに十分な情報とはなり得ない。この場合、アクチュエータの表面の力センサからの読出し情報と連動して、アクチュエータを膨張させるのに用いる膨張圧および空気の体積に関するデータを用いて、アクチュエータ形態を決定することが可能である。このような圧力、空気流量、および力の情報の組合せが、ソフトロボットグリッパを制御ためには重要となる。
1)ソフトフィンガの先端部で、従来の気圧センサをエラストマーに鋳造してもよい。Robert D.Howeと共同研究者は、通常は空気圧力を測定する気圧センサを、エラストマーのブロックに加えた力を測定することのできる埋め込みセンサにしてもよいことを証明した。例えば、「The Feel of MEMS Barometers:Inexpensive and Easily Customized Tactile Array Sensors」Robotics & Automation Magazine,IEEE(Volume:21,Issue:3,Page:89−95,Year 2014)を参照されたい。これらの実施形態では、センサは、未硬化のエラストマーおよび脱ガスされた真空に設置可能であるので、センサ内の空気が未硬化のエラストマーと交換可能である。次に、ソフトフィンガの表面にあるエラストマーにセンサを埋め込み、このことは物体を接触させることを意図するものである。
2)ソフトコンデンサをソフトフィンガの先端部に鋳造し、印加圧力センサとしてこのコンデンサを用いてもよい。ソフトコンデンサは、ハーバード大学、工学・応用科学部(SEAS)のZhigang Suoによりすでに製造されており、ソフト歪みセンサに関する部分はこの出願よりも早くに述べたものである。誘電体層としての役割を果たすエラストマーの絶縁層をエラストマー導体層の間に挟むことにより、コンデンサが作製された。この場合、延長することによりソフトコンデンサを歪みセンサとして用いる代わりに、ソフトコンデンサを圧縮することにより、圧力センサとしてソフトコンデンサを用いることになる。圧縮により、エラストマー導体の2層間にあるエラストマーの電気的絶縁層が薄くなり、それにより、静電容量の測定可能な変化が生じる。
3)他の実施形態では、最小限に伸縮可能な薄板デバイスとして一般に販売されている「Force−Sensing Resistors」(en.wikipedia.org/wiki/Force−sensing_resistorを参照されたい)を用いてもよい。歪制限層またはソフトアクチュエータのエラストマー本体にFSRを取り付けることができる。このFSRは、接合用接着剤で歪制限層に取付け可能であり、歪制限層に覆い成形が可能であり、次にアクチュエータに設置される生地(または「人工織物」)に取付け可能であり、あるいは、FSRが最小限にのみ伸縮可能であるため、アクチュエータの歪制限層とセンサの二重の機能を果たすことができる。FSRが歪制限層の中立屈曲面に配置されている限り、FSRが最小限にのみ伸縮可能であるという事実は、アクチュエータの動作を妨げることはない。可撓性電子機器をソフトロボットと一体化することのさらなる詳細は、米国仮出願第62,040/905号に記載されており、その内容は、参照により、全体として組み込まれる。
4)他の実施形態では、ソフト力計測抵抗器が記載されている。カーボングリスのような伝導性の液体で充填された流体チャネルを、ソフトフィンガの先端部に埋め込み可能であり、チャネルに沿ったポイントを圧縮すると、チャネルは、測定された端から端までのチャネルの抵抗が変化する領域で薄くなる。
幾つかの実施形態では、1つ以上の慣性計測装置(IMU)が、ソフトアクチュエータまたはソフトロボットの状態を判断するのに利用可能である。IMUは、加速度計、ジャイロ、および磁力計の組合せを用いる電子デバイスであり、3次元空間でのデバイスの位置や向きを予測する。一例では、アクチュエータの先端部またはその近くにあるIMUが、アクチュエータ先端部のその開始位置に関連する角度および向きの情報を提供できる。アクチュエータの寸法およびIMUのデバイス上の設置が知られているので(底面から先端のIMUへの距離など)、アクチュエータの状態をIMUデータから推定可能である。
幾つかの実施形態では、1つ以上の温度検出器を備えたソフトロボットまたはソフトアクチュエータが記載されている。この温度センサは、ソフトロボットまたはソフトアクチュエータの歪制限層または空気圧層に埋め込まれていてもよい。他の実施形態では、温度センサは、ソフトロボットまたはソフトアクチュエータの歪制限層または空気圧層に取り付けられていてもよい。ある実施形態では、空気圧層内のガスまたは流体の温度を測定する温度センサが空気圧層の内部に含まれている。
幾つかの実施形態では、1つ以上の体積センサを備えたソフトロボットまたはソフトアクチュエータが記載されている。体積センサは、ソフトロボットまたはソフトアクチュエータのチャンバに埋め込まれていてもよいし、チャンバに流れる流体の体積を測定するように構成されていてもよい。他の実施形態では、ソフトロボットまたはソフトアクチュエータが、プロセッサおよびコントロールシステムの少なくとも1つを含むソフトロボットシステムの一部分である。このプロセッサは、体積センサから読出し情報を受信するように構成されている。読出し情報の解釈に基づいて、プロセッサは、より多くの体積の流体がチャンバに進むことを減らすか停止する命令をコントロールシステムに送信してもよい。したがって、体積センサから読出し情報は、ソフトロボットのチャンバの加圧状態に関する指示器の役割をしてもよい。
1つ以上の実施形態では、成型処理を用いて、作動可能な電子ソフトロボットを作製できる。伸長性エラストマー材料を型に鋳造して、可撓性と伸縮性を有し、空気圧、液圧、または減圧(真空引き)により作動するネットワークを生成する。このネットワークは、非伸長性や最小限に伸長可能な歪制限層を有する一面に裏付けされており、電子部品を歪制限層に組み込む。幾つかの実施形態では、前記歪制限層は、エラストマー本体と比べて、約10%、約20%、約50%を超える割合、約100%を超える割合、または、約500%を超える割合(または、本明細書において示される値のいずれかに制限する任意の範囲)大きい剛性を有する。
幾つかの実施形態では、本明細書で記載されている1つ以上のセンサを含むソフトロボットと、プロセッサおよびコントローラシステムの少なくとも1つとを含むソフトロボットシステムが記載されている。したがって、幾つかの実施形態では、ソフトロボットシステムがソフトロボットを含み、ソフトロボットは、エラストマー本体であって、その本体内に配置された1つのチャンバまたは複数の相互接続チャンバと、チャンバまたは複数の相互接続チャンバへの流体を受けるように構成された加圧口と有するエラストマー本体と、物理的信号、化学的信号、または電気信号を検出するように構成された少なくとも1つのセンサと、センサに動作可能に連結されるように構成され、センサの読出し情報を受信し、その読出し情報を解釈するプロセッサのうちの少なくとも1つと、1つ以上のセンサにより生成される読出し情報、またはプロセッサによる読出し情報の解釈に基づいて、ソフトロボットの運動を制御するように構成されたコントロールシステムとを備える。
ソフトロボットの実施形態について、図14aから図14cを参照しつつ説明する。図14aは、ガラス板の下で這うソフトロボットの写真を示す。図14bの左側は、ソフトアクチュエータ1401を含む図14aに示されるロボットの表層上にある空気圧ネットワークを示す図であり、図14bの右側は、図14aに示されるロボットの底部にある歪制限層1402を示す図である。図14cは、ソフトロボットの歪制限層にあるセンサの分布ネットワークを示す図であり、処理装置1405と、センサ1403と、センサ1403および処理装置1405を連結する蛇行ワイヤ1407とを含む。これは、信号が発する方向を決定することが可能な信号強度勾配ベースの検出方法である。したがって、単一の信号をセンサの空間分布ネットワークで測定可能である。信号強度は信号源からの距離の関数として減少するので、センサの分布ネットワークにわたって測定された信号強度の勾配を用いて、信号が到来する方向を決定できる。例えば、マイクロフォンの分布ネットワークを用いて、音声信号が到来する方向を決定できる。この例では、音源に最も近いマイクロフォンが最高強度の音声信号を測定する一方で、電源から最も遠いマイクロフォンンが最低強度の音声信号を測定する。これらのマイクロフォンは、次に、分析のためにこれらの強度測定値をプロセッサに送信する。このプロセッサは、ネットワークのすべてのマイクロフォン間の相対距離を認識すると共に、ネットワーク全体の両方の強度の測定値を用いて、音声信号が生じた方向を決定する。
Claims (38)
- ソフトロボットデバイスであって、
1つのチャンバまたは複数の相互接続チャンバが内部に配置され、前記1つのチャンバまたは複数の相互接続チャンバに供給される流体を受けるように構成された加圧口を有するエラストマー本体と、
前記ソフトロボットデバイスの状態と相関する読出し情報を生成するように構成された少なくとも1つのセンサとを備えた、
ソフトロボットデバイス。 - 前記ソフトロボットデバイスの状態は、前記ソフトロボットデバイスの位置、前記ソフトロボットデバイスの向き、前記ソフトロボットデバイスの速度、前記ソフトロボットデバイスの加速度、前記ソフトロボットデバイスが最後に作動してからの経過時間、前記ソフトロボットデバイスの最後の作動中に用いられた加圧流体の最大圧力、前記ソフトロボットデバイスの加圧流体の体積、前記エラストマー本体の表面曲率、前記エラストマー本体に沿ったポイントでの材料応力または材料歪み、前記エラストマー本体に沿ったポイントでの材料歪み、前記ソフトロボットデバイスが物体に加える力、前記ソフトロボットデバイスの温度、前記ソフトロボットデバイスの内外の圧力、および前記チャンバ内の加圧流体と前記ソフトロボットデバイスの外部環境での周囲圧力との圧力差、から成る群から選択される1つ以上の変数である、
請求項1に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記センサは、物理的信号、化学的信号、または電気信号を検出するように構成されている、
請求項1または2に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記センサは、前記エラストマー本体に埋め込まれており、または、前記エラストマー本体に取り付けられている、
請求項1から3のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記加圧口は、外部の流体源から到来する流体を受けるように構成されている、
請求項1から4のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記ソフトロボットデバイスは、前記エラストマー本体の一面に沿って配置された歪制限層をさらに備え、前記センサは、前記歪制限層に埋め込まれるか、または前記歪制限層に取り付けられている、
請求項1から5のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記ソフトロボットデバイスは、
前記歪制限層に埋め込まれ、または前記歪制限層に取り付けられた1つ以上のセンサと、
前記エラストマー本体に埋め込まれ、または前記エラストマー本体に取り付けられた1つ以上の別のセンサとを含む、
請求項6に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記歪制限層は、前記エラストマー本体よりも大きい剛性を有し、または、前記エラストマー本体よりも小さい伸縮性を有する、
請求項6に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記センサは、熱センサ、歪センサ、応力センサ、体積センサ、トルクセンサ、せん断センサ、化学センサ、生物センサ、神経センサ、圧力センサ、気圧センサ、真空センサ、高度計、導電率センサ、インピーダンスセンサ、慣性計測装置、力感知抵抗器、レーザ距離計、音響距離計、磁力計、ホール効果センサ、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、メムス(MEMS)磁界センサ、マイクロフォン、光検出素子、加速度計、ジャイロセンサ、流量センサ、湿度センサ、化学レジスタ、揮発性有機化合物センサ、重金属センサ、pHセンサ、堆積センサ、心臓アブレーションセンサ、筋電センサ、電子鼻、ガスセンサ、酸素センサ、窒素センサ、天然ガスセンサ、VXガスセンサ、サリンガスセンサ、マスタードガスセンサ、金属探知機、放射線検出器、電圧センサおよび電流センサから成る群から選択される、
請求項1から8のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記センサは、体積センサ、位置センサ、歪みセンサ、流量センサ、慣性計測装置(IMU)センサ、温度センサ、および磁気センサから成る群から選択される。
請求項1から9のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記ソフトロボットデバイスは、少なくとも2つの異なるセンサを含む、
請求項1から10のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記ソフトロボットデバイスは、前記ソフトロボットデバイスに分布するセンサのネットワークを含む、
請求項1から11のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記センサは、非伸縮性であり、または伸縮性を有する、
請求項1から12のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記センサの1つは、微小電子機械システム(MEMS)センサ、圧力センサ、力センサ、または慣性計測装置(IMU)センサである、
請求項1から13のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記ソフトロボットデバイスは、グリッパまたはロボットハンドである。
請求項1から14のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記グリッパは、把持していることを検出するか、前記グリッパが把持している物体に加える力を制御するように構成されたセンサを含む、
請求項15に記載のソフトロボットデバイス。 - 前記ソフトロボットデバイスは、ロボットアーム用のエンドオブアームツール、デルタロボット、水平多関節ロボット、ガントリシステム、またはモバイルロボットプラットホームである、
請求項1から16のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイス。 - 請求項1から17のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイスと、
前記センサに動作可能に連結され、前記センサからの読出し情報を受信し、該読出し情報を解釈する、少なくとも1つのプロセッサと、
前記1つ以上のセンサにより生じた読出し情報またはプロセッサによる読出し情報の解釈に基づいて、前記ソフトロボットの動きを制御するように構成されたコントロールシステムとを備えた、
ソフトロボットシステム。 - 前記プロセッサは、磁気式モーションキャプチャシステムを含み、
前記1つ以上のセンサは、前記プロセッサが、有限要素解析を行うか、システムの縮小モデルを前記ソフトロボットデバイスに適合させるためのデータ入力として用いるための、前記磁気式モーションキャプチャシステム用のアクティブマーカとして機能する電磁式センサのネットワークを含む、
請求項18に記載のソフトロボットシステム。 - 前記1つ以上のセンサは、歪みセンサ、加速度計、磁力計、ジャイロスコープ、トルクセンサ、剪断センサ、力センサ、または慣性計測装置(IMU)センサパッケージのネットワークを含む、
請求項18または19に記載のソフトロボットシステム。 - 前記プロセッサは、前記センサの読出し情報に基づいて、有限要素解析を行うように、またはシステムの縮小モデルを適合させるように構成されている、
請求項18から20のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記1つ以上のセンサは、圧力センサ、流量センサ、体積センサ、またはそのネットワークを含む、
請求項18から21のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記プロセッサは、前記圧力センサの読出し情報に基づいて、有限要素解析を行うように、またはシステムの縮小モデルを適合させるように構成されている、
請求項22に記載のソフトロボットシステム。 - 前記プロセッサに記憶され、前記圧力センサが閾値を超える圧力の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示する命令、
前記プロセッサに記憶され、前記流量センサが閾値を超える流速の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示する命令、または、
前記プロセッサに記憶され、前記体積センサが閾値を超える前記チャンバ内の流体体積を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示する命令をさらに含む、
請求項22に記載のソフトロボットシステム。 - 前記センサは力センサであり、前記ソフトロボットシステムは、前記プロセッサに記憶されており、前記力センサが閾値以上の力の読出し情報を検出したときに修正動作を開始するように前記コントロールシステムに指示する命令をさらに備える、
請求項18から24のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記力センサは前記エラストマー本体の表面に取り付けられており、前記プロセッサは、前記力センサの読出し情報を解釈して前記エラストマー本体の形態を決定するように構成されている、
請求項18から25のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記プロセッサは、前記力センサの読出し情報に加え、前記チャンバまたは複数の相互接続チャンバが受ける流体の膨張圧および体積に基づいて、前記ソフトロボットデバイスの形態を決定するように構成されている、
請求項26に記載のソフトロボットシステム。 - 前記センサは、慣性計測装置(IMU)であり、かつ/または、前記コントロールシステムは、前記センサの読出し情報または前記プロセッサによる読出し情報の解釈を用いて、前記ソフトロボットデバイスの動作を制御する、
請求項18から27のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記プロセッサは、前記センサの読出し情報に基づいて、有限要素解析を行うか、システムの縮小モデルを前記ソフトロボットデバイスに適合させるように構成され、または、前記センサの読出し情報に基づいて、前記ソフトロボットデバイスと接触している物体のサイズおよび/または形状を推定するように構成されている。
請求項28に記載のソフトロボットシステム。 - 前記コントロールシステムは、前記ソフトロボットデバイスを制御して、ある可動域で動作させ、または、可動域を制限する、
請求項28または29に記載のソフトロボットシステム。 - 前記ソフトロボットシステムは、牽引子、ステント、内視鏡、関節鏡、および腹腔鏡機器からなるから選択される外科手術用装置である、
請求項18から30のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記1つ以上のセンサは、前記ソフトロボットの動作温度の変化を監視する温度センサを含み、前記コントロールシステムが、前記温度センサの読出し情報に基づいて、温度変化に対応して、前記流体入口の圧力を制御するように構成されている、
請求項18から31のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記1つ以上のセンサは、前記流体入口を通る加圧流体の流速または圧力の変化を監視する流量センサを含み、前記コントロールシステムは、前記流量センサの読出し情報に基づいて、前記加圧流体の流速を制御するように構成されている、
請求項18から32のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 前記プロセッサは、前記センサからの読出し情報を解釈して、前記ソフトロボットデバイスの形態をリアルタイムに測定し、ヒステリシスを補償する命令を前記コントロールシステムに送信するように構成されている。
請求項18から33のいずれか1項に記載のソフトロボットシステム。 - 請求項1から17のいずれか1項に記載のソフトロボットデバイスの状態を検知する方法であって、
前記プロセッサに送信される前記1つ以上のセンサからの読出し情報を得るステップと、
前記ソフトロボットデバイスの状態を決定するステップとを含む方法。 - 前記プロセッサを用いて、前記圧力センサからの読出し情報に基づいて、有限要素解析を行うステップと、
システムの縮小モデルに適合させるステップとをさらに含む、
請求項35に記載の方法。 - 前記センサは、流量センサ、圧力センサ、IMUセンサ、体積センサ、または力センサであり、
前記圧力センサが閾値を超える圧力の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記流量センサが閾値を超える流速の読出し情報を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記体積センサが閾値を超える前記チャンバ内の流体体積を生成したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記力センサが閾値を超える力の読出し情報を検出したときに前記コントロールシステムに修正動作を開始するように指示するステップ、
前記力センサの読出し情報を解釈して前記エラストマー本体の形態を決定するステップ、
前記センサの読出し情報に基づいて、有限要素解析を行い、または前記ソフトロボットデバイス用のシステムの縮小モデルを適合させるステップ、
前記センサの読出し情報に基づいて、前記ソフトロボットデバイスと接触している物体のサイズおよび/または形状を推定するステップ、
前記センサからの読出し情報を解釈して、前記ソフトロボットデバイスの形態をリアルタイムで測定し、ヒステリシスを補償する命令をコントロールシステムに送信するステップをさらに含む、
請求項35または36に記載の方法。 - 請求項18から34のいずれか1項に記載のソフトロボットシステムの状態を検知する方法であって、
前記1つ以上のセンサから読出し情報を得るステップと、
前記プロセッサを用いて、前記読出し情報を解釈するステップと、
前記読出し情報に基づいて、前記ソフトロボットの作動および/または動きを制御するステップと、を含む、
方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018502647A (ja) * | 2015-01-12 | 2018-02-01 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | ソフトロボットおよびソフトアクチュエータ用のセンサ |
US10792807B2 (en) | 2014-08-22 | 2020-10-06 | President And Fellows Of Harvard College | Flexible and stretchable electronic strain-limited layer for soft actuators |
JP7495485B2 (ja) | 2019-10-02 | 2024-06-04 | トヨタ リサーチ インスティテュート,インコーポレイティド | 柔軟なエンドエフェクタによって保持された物体のポーズを求めるシステム及び方法 |
WO2024134865A1 (ja) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 憲太 北村 | ソフトロボット |
Families Citing this family (51)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10393685B2 (en) * | 2015-08-19 | 2019-08-27 | Research Foundation Of The City University Of New York | Cell-on-chip stretchable platform for mammalian cells with integrated impedance spectroscpy technique |
WO2017182416A1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasound transducer positioning |
EP3290167B1 (de) * | 2016-09-01 | 2021-10-20 | J. Schmalz GmbH | Handhabungsvorrichtung und verfahren zur überwachung eines handhabungsvorgangs |
JP6815631B2 (ja) * | 2016-12-20 | 2021-01-20 | 学校法人立命館 | ロボットハンド |
GB2560355A (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-12 | Rolls Royce Plc | Apparatus and methods for enabling determination of a shape of at least a portion of a continuum robot |
DE102017204307A1 (de) * | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Manipulationseinrichtung zum Greifen eines Körpers |
EP3998114B1 (en) * | 2017-03-25 | 2023-11-08 | Universal City Studios LLC | Soft robot system and method |
EP3600793A2 (en) * | 2017-03-30 | 2020-02-05 | Soft Robotics, Inc. | Servo-pneumatic control systems for soft robotic actuators |
CN106945012B (zh) * | 2017-04-11 | 2023-11-03 | 浙江工业大学 | 一种能自主检测运动位姿的仿生软体机器人 |
US11129766B2 (en) * | 2017-04-14 | 2021-09-28 | The Chinese University Of Hong Kong | Flexibly driven robotic hands |
JP2020522651A (ja) * | 2017-05-31 | 2020-07-30 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | 織物アクチュエータ |
US11618158B2 (en) * | 2017-06-16 | 2023-04-04 | Temple University-Of The Commonwealth System Of Higher Education | Climbing soft robotics |
CN107214696A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-29 | 燕山大学 | 一种自感知双腔多自由度气动柔性仿生手指 |
CN107576258A (zh) * | 2017-08-08 | 2018-01-12 | 上海交通大学 | 一种用于测量连续直径变化的软体传感器 |
CN107764287A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-06 | 上海交通大学 | 软体电阻型传感器的制备方法及由此方法制造的传感器 |
US10668627B2 (en) | 2017-09-26 | 2020-06-02 | Toyota Research Institute, Inc. | Deformable sensors and methods for detecting pose and force against an object |
DE102018123546A1 (de) | 2017-09-26 | 2019-03-28 | Toyota Research Institute, Inc. | Verformbare sensoren und verfahren zur erfassung der pose und kraft an einem objekt |
CN108214521B (zh) * | 2017-12-26 | 2019-08-09 | 北京邮电大学 | 可自主均衡接触力的软体机器人 |
CN107961139A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-04-27 | 东北大学 | 一种气动软体康复护肘系统 |
EP3752119A4 (en) * | 2018-02-17 | 2021-12-08 | President And Fellows Of Harvard College | PORTABLE DEVICES INTENDED FOR PROTECTION AGAINST MUSCULOSKELETAL INJURY AND IMPROVEMENT OF PERFORMANCE |
CN108527326A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-14 | 佛山伊贝尔科技有限公司 | 一种硅胶软体机器人 |
CN108908379A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-30 | 天津大学 | 一种带触觉力和形状感知功能的气动软体手指 |
CN109124982A (zh) * | 2018-06-29 | 2019-01-04 | 燕山大学 | 一种可穿戴康复助力柔性气动关节 |
WO2020010328A1 (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-09 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Multi-modal fingertip sensor with proximity, contact, and force localization capabilities |
CN108818590B (zh) * | 2018-07-23 | 2022-12-30 | 中国地质大学(武汉) | 液态金属型机器人灵巧手 |
CN108818591A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-16 | 清华大学 | 柔性抓持装置 |
CN109605356B (zh) * | 2018-11-16 | 2021-06-25 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种可自驱动进行仿蛇形运动的液态金属柔性机器 |
CN109571493B (zh) * | 2018-11-21 | 2022-01-28 | 天津大学 | 基于液滴的无定形态仿生软体机器人及其制备方法 |
GB2580164A (en) * | 2018-12-21 | 2020-07-15 | Imperial College Sci Tech & Medicine | A sensor |
CN110402901B (zh) * | 2019-01-16 | 2023-06-27 | 上海海洋大学 | 一种仿生鱿鱼活体捕获装置及控制方法 |
CN109925069B (zh) * | 2019-03-14 | 2021-01-29 | 清华大学 | 三维位姿检测装置及方法 |
CN109940645B (zh) * | 2019-03-20 | 2023-12-29 | 中国地质大学(武汉) | 热膨胀流体复合非异形腔体驱动型机器人软体手 |
CN110193825A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-09-03 | 华中科技大学 | 一种基于光纤弯曲传感器的软体致动器 |
CN110193824B (zh) * | 2019-04-19 | 2020-11-24 | 华中科技大学 | 一种软体致动器的运动控制方法 |
CA3047880A1 (en) | 2019-06-25 | 2020-12-25 | Run Ze R. Z. G. Gao | Air microfluidics and air minifluidics enabled active compression apparel |
US11530621B2 (en) | 2019-10-16 | 2022-12-20 | General Electric Company | Systems and method for use in servicing a machine |
US11772262B2 (en) | 2019-10-25 | 2023-10-03 | Dexterity, Inc. | Detecting slippage from robotic grasp |
US11607816B2 (en) | 2019-10-25 | 2023-03-21 | Dexterity, Inc. | Detecting robot grasp of very thin object or feature |
CN111098322A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-05-05 | 中国石油大学(北京) | 一种软体执行装置、制备方法以及夹持机构 |
GB202000515D0 (en) * | 2020-01-14 | 2020-02-26 | Univ Dundee | Stretchable sensor |
US11584026B2 (en) | 2020-02-17 | 2023-02-21 | Toyota Research Institute, Inc. | Robot arm assemblies including fingers having deformable sensors |
US20210295131A1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-23 | University Of Southern California | Design of machines with feeling analogues |
CN111449908B (zh) * | 2020-04-23 | 2021-08-31 | 华中科技大学 | 一种用于人体手腕康复训练的分段式多自由度软体致动器 |
CN111546340B (zh) * | 2020-05-11 | 2020-11-27 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 电磁驱动的多稳态软体机械臂系统 |
US11572181B2 (en) * | 2020-05-15 | 2023-02-07 | Goodrich Corporation | Stretch control system for inflatable evacuation slide |
CN111815797B (zh) * | 2020-07-06 | 2022-06-03 | 深圳市韧识科技有限公司 | 一种用于电力巡检机器人的监控装置 |
US11644297B2 (en) * | 2020-09-18 | 2023-05-09 | Teledyne Flir Surveillance, Inc. | Three-dimensional position sensor systems and methods |
CN114136263B (zh) * | 2021-10-29 | 2023-02-28 | 中国地质大学(武汉) | 一种弯曲传感器自动、连续、均匀标定曲率的方法及系统 |
WO2023081342A1 (en) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Four-dimensional tactile sensing system, device, and method |
CN114378805B (zh) * | 2022-01-26 | 2023-08-15 | 浙江大学 | 一种可检测弯曲状态的四足爬行气动软体机器人 |
CN118123886A (zh) * | 2024-05-06 | 2024-06-04 | 四川大学 | 一种有感知功能的柔性夹爪及其夹持方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04370407A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-22 | Toshiba Corp | アクチュエータの制御装置 |
WO2001072479A1 (fr) * | 2000-03-28 | 2001-10-04 | Seiko Epson Corporation | Actionneur flexible integre a une pompe |
JP2006204612A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Ritsumeikan | バルーンアクチュエータ、エンドエフェクタ、及び医療用器具 |
WO2012124546A1 (ja) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | ダイヤ工業株式会社 | 手袋型パワーアシスト装置 |
WO2013148340A2 (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | President And Fellows Of Harvard College | Systems and methods for providing flexible robotic actuators |
Family Cites Families (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4337921A (en) | 1979-07-30 | 1982-07-06 | Fpt Industries | Inflatable ram |
JPS63266357A (ja) | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Hitachi Ltd | 加速度センサ |
US4976191A (en) * | 1988-10-17 | 1990-12-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Elastically deformable fluid actuator |
JPH02134465A (ja) | 1988-11-11 | 1990-05-23 | Yamatake Honeywell Co Ltd | ダイヤフラム |
GB9120379D0 (en) * | 1991-09-25 | 1991-11-06 | Univ Bristol | Robotic gripper |
US5568957A (en) * | 1992-02-12 | 1996-10-29 | Haugs; Audun | Pressure actuated gripping apparatus and method |
GB2296941B (en) | 1994-12-31 | 1998-02-18 | Mangar International Ltd | Lifting devices |
AU6917298A (en) | 1997-05-08 | 1998-11-27 | Shangli Huang | An artificial tubular muscle and application thereof |
US6464655B1 (en) | 1999-03-17 | 2002-10-15 | Environmental Robots, Inc. | Electrically-controllable multi-fingered resilient heart compression devices |
CN100346942C (zh) * | 2003-06-27 | 2007-11-07 | 松下电器产业株式会社 | 层积型多关节部驱动机构及其制造方法、设置有该机构的抓握手和机器人臂 |
JP2007043291A (ja) | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Tama Tlo Kk | マイクロフォン素子 |
US20100241178A1 (en) * | 2008-06-02 | 2010-09-23 | Loma Vista Medical, Inc. | Inflatable medical devices |
ES2774799T3 (es) | 2007-08-14 | 2020-07-22 | Koninklijke Philips Nv | Sistemas de instrumentos robóticos que utilizan sensores de fibra óptica |
US20100258362A1 (en) | 2007-12-14 | 2010-10-14 | Barry Trimmer | Actuator powered deformable soft-bodied autonomous platforms |
US8943817B2 (en) * | 2008-02-29 | 2015-02-03 | Cbe Global Holdings, Inc. | Non-linear actuator system and method |
JP2010214474A (ja) | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Panasonic Corp | マニピュレータ |
US20100295417A1 (en) | 2009-05-21 | 2010-11-25 | President And Fellows Of Harvard College | Multi-Segmented Spine with Integrated Actuation |
DE102009029972A1 (de) | 2009-06-23 | 2010-12-30 | Smk Systeme Metall Kunststoff Gmbh & Co. Kg. | Pneumatischer Steller |
WO2013033669A2 (en) | 2011-09-01 | 2013-03-07 | President And Fellows Of Harvard College | Actively controlled wearable orthotic devices and active modular elastomer sleeve for wearable orthotic devices |
CN201669705U (zh) * | 2010-05-29 | 2010-12-15 | 北华大学 | 多体柔性驱动器 |
US8789630B2 (en) | 2010-08-03 | 2014-07-29 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Variable stiffness leg structure for multipede running robots |
WO2012148472A2 (en) | 2010-11-19 | 2012-11-01 | President And Fellows Of Harvard College | Soft robotic actuators |
US9228822B2 (en) | 2011-01-24 | 2016-01-05 | President And Fellows Of Harvard College | Non-differential elastomer curvature sensor |
GB2487962B (en) | 2011-02-11 | 2016-10-12 | M-Solv Ltd | Method for making a two-layer capacitive touch sensor panel |
US8873900B2 (en) | 2011-04-21 | 2014-10-28 | Medtronic Vascular, Inc. | Balloon catheter with integrated optical sensor for determining balloon diameter |
BR112014005451B1 (pt) | 2011-09-13 | 2021-11-09 | Koninklijke Philips N.V. | Sistema de registro |
US9228859B2 (en) | 2011-09-26 | 2016-01-05 | Northeastern University | Customizable embedded sensors |
KR101912716B1 (ko) | 2011-11-01 | 2018-10-30 | 삼성전자주식회사 | 힘 측정 장치를 포함하는 로봇 팔 |
CN103101583A (zh) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种全皮肤翻转运动软体机器人 |
KR102058762B1 (ko) | 2012-01-19 | 2019-12-23 | 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 | 가요성 로봇 엑츄에이터 |
KR102044052B1 (ko) | 2012-02-28 | 2019-11-12 | 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 | 공기압식 액츄에이터로서 패브릭-엘라스토머 복합체를 제공하기 위한 장치, 시스템 및 방법 |
US9582072B2 (en) * | 2013-09-17 | 2017-02-28 | Medibotics Llc | Motion recognition clothing [TM] with flexible electromagnetic, light, or sonic energy pathways |
JP2016507267A (ja) | 2012-12-21 | 2016-03-10 | ポール ホセイト, | バルーン内部から撮像するための撮像カテーテル |
JP2016505790A (ja) | 2013-01-21 | 2016-02-25 | プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ | 空気圧式感知アクチュエータ |
WO2015138649A1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-09-17 | Soft Robotics, Inc. | Soft conformal laparoscopic instrument |
-
2015
- 2015-08-21 CA CA2958921A patent/CA2958921C/en active Active
- 2015-08-21 JP JP2017510374A patent/JP6807830B2/ja active Active
- 2015-08-21 CN CN201580053690.XA patent/CN107000200A/zh active Pending
- 2015-08-21 WO PCT/US2015/046350 patent/WO2016029143A1/en active Application Filing
- 2015-08-21 EP EP15834529.8A patent/EP3183099B1/en active Active
- 2015-08-21 AU AU2015305311A patent/AU2015305311B2/en active Active
- 2015-08-21 US US15/503,549 patent/US10576643B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04370407A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-22 | Toshiba Corp | アクチュエータの制御装置 |
WO2001072479A1 (fr) * | 2000-03-28 | 2001-10-04 | Seiko Epson Corporation | Actionneur flexible integre a une pompe |
JP2006204612A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Ritsumeikan | バルーンアクチュエータ、エンドエフェクタ、及び医療用器具 |
WO2012124546A1 (ja) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | ダイヤ工業株式会社 | 手袋型パワーアシスト装置 |
WO2013148340A2 (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | President And Fellows Of Harvard College | Systems and methods for providing flexible robotic actuators |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10792807B2 (en) | 2014-08-22 | 2020-10-06 | President And Fellows Of Harvard College | Flexible and stretchable electronic strain-limited layer for soft actuators |
JP2018502647A (ja) * | 2015-01-12 | 2018-02-01 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | ソフトロボットおよびソフトアクチュエータ用のセンサ |
JP7495485B2 (ja) | 2019-10-02 | 2024-06-04 | トヨタ リサーチ インスティテュート,インコーポレイティド | 柔軟なエンドエフェクタによって保持された物体のポーズを求めるシステム及び方法 |
WO2024134865A1 (ja) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 憲太 北村 | ソフトロボット |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170239821A1 (en) | 2017-08-24 |
CN107000200A (zh) | 2017-08-01 |
AU2015305311A1 (en) | 2017-03-09 |
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WO2016029143A1 (en) | 2016-02-25 |
EP3183099A1 (en) | 2017-06-28 |
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---|---|---|
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Newton et al. | Lessing et al. |
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