JP2022065646A - 補足計測位置決定システムを用いたロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットと共に用いられる補足計測位置決定システムを提供する。【解決手段】 ロボットは、可動アーム構成と、ロボット精度で（すなわちロボットに含まれるセンサに基づいて）エンドツール位置を制御するように構成された移動制御システムと、を含む。補足システムは複数のカメラ及び複数の２Ｄスケールを含み、それらの各々は可動アーム構成に結合されている（例えばアーム部及び／又は回転継手に取り付けられている）。カメラは、スケールの相対位置を決定するため画像を取得するように動作される。スケールは、回転継手に結合する（例えば回転移動及び／又は回転軸に対して垂直方向の移動を決定するために使用できる）、及び／又はアーム部に結合する（例えばアーム部の屈曲又はねじれを決定するために使用できる）ことができる。このような情報を用いて、（例えば測定動作及び／又はロボット制御等のため）精度の向上を達成することができる。【選択図】 図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年８月１６日に出願された「ROBOT SYSTEM WITH SUPPLEMENTARY METROLOGY POSITION COORIDNATES DETERMINATION SYSTEM」と題する米国特許出願第１６／１０４，０３３号の一部継続出願である２０１８年９月２８に出願された「SUPPLEMENTARY METROLOGY POSITION COORDINATES DETERMINATION SYSTEM FOR USE WITH A ROBOT」と題する米国特許出願第１６／１４６，６４０号の一部継続出願である。これらは援用により全体が本願に含まれる。

本開示はロボットシステムに関し、更に具体的には、ロボットのエンドツール位置の座標を決定するためのシステムに関する。

ロボットシステムは、製造や他のプロセスのためにますます利用されるようになっている。利用できる様々なタイプのロボットには、多関節ロボット、選択的コンプライアンス多関節ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ：selective compliance articulated robot arm）ロボット、直交座標系ロボット（cartesian robot）、円筒座標系ロボット（cylindrical robot）、球座標系ロボット（spherical robot）等が含まれる。ロボットに含まれ得るコンポーネントの一例として、ＳＣＡＲＡロボットシステム（例えば多関節ロボットシステムの１つのタイプであり得る）は典型的にベースを有し、このベースに第１のアーム部を回転可能に結合すると共に、第１のアーム部の端部に第２のアーム部を回転可能に結合することができる。様々な構成において、第２のアーム部の端部にエンドツールを結合することができる（例えば特定の作業及び／又は検査動作を実行するため）。このようなシステムは、アーム部の配置を決定／制御し、これに応じてエンドツールの配置を決定／制御するため利用される位置センサ（例えば回転エンコーダ）を含むことができる。様々な実施例において、このようなシステムは約１００ミクロンの配置精度を有し得るが、これはいくつかのファクタによって制限される（例えば、ロボットシステムの機械的安定性と組み合わせた回転エンコーダの性能等）。

援用により全体が本願に含まれる米国特許第４，７２５，９６５号は、ＳＣＡＲＡシステムの精度を向上させるためのいくつかの較正技法を開示している。この９６５号特許に記載されているように、第１の回転可能アーム部と、エンドツールを担持する第２の回転可能アーム部と、を備えたＳＣＡＲＡタイプのロボットを較正するための技法が提供されている。この較正技法は、運動モデルを用いてＳＣＡＲＡロボットを制御できるという事実に関連している。この運動モデルが正確な場合、アーム部を第１及び第２の角度構成に配置すると、第２のアーム部によって担持されたエンドツールがこれら双方の角度構成で同一の位置を保つことができる。運動モデルを較正するため、アーム部は、エンドツールを固定基準点の上方に位置付ける第１の構成に配置される。次いでアーム部は、名目上エンドツールを再び基準点に位置合わせして配置する第２の角度構成に配置される。アーム部を第１の角度構成から第２の角度構成に切り替えた場合の基準点に対するエンドツールの位置のシフトから、運動モデルの誤差が計算される。次いで、計算された誤差に従って運動モデルを補償する。これらのステップは、誤差がゼロに達するまで繰り返される。誤差がゼロに達した時点で、ＳＣＡＲＡロボットの運動モデルは較正済みであると見なされる。

９６５号特許に更に記載されている通り、較正技法は特定のカメラを使用することを含み得る。例えば１つの実施例において、基準点は、静止テレビジョンカメラ（すなわちエンドツールの下方の地面に配置される）の表示エリアの中心部とすることができ、このカメラの出力信号を処理して、第１の構成から第２の構成にリンクを切り替えた場合のカメラの表示エリア中心部からのエンドツールの位置シフトを決定できる。別の実施例では、第２のアーム部がカメラを担持することができ、この技法は最初に、これらのアーム部間で第２の所定の内角が測定される第１の角度構成にアーム部を配置して、第２のアーム部が担持するカメラを固定基準点の直上で中心に配置することができる。次いで、アーム部間で第２の所定の内角に等しい内角が測定される第２の角度構成にアーム部を配置して、名目上カメラを再び基準点の上方で中心に配置する。次いでカメラの出力信号を処理して、アーム部を第１の角度構成から第２の角度構成に切り替えた場合にカメラによって観察された基準点の位置のシフトを決定する。次いで、カメラによって観察された基準点の位置のシフトに従って、カメラの既知の位置の誤差を決定する。これらのステップを、誤差がゼロに近付くまで較正プロセスの一部として繰り返す。

９６５号特許に記載されているような技法はロボットシステムを較正するために使用できるが、いくつかの用途では、このような技法の利用は望ましくない場合がある（例えば、著しい時間を要する可能性がある、及び／又は、特定の動作中にロボットで生じ得るあらゆる向きで所望のレベルの精度が得られるわけではない）。このような問題に関する改善を達成できるロボットシステムが望まれている（例えば、ワークピース測定及びその他のプロセス中の位置決定の信頼性、反復性、速度等を増大させるため）。

この概要は、以下で「発明を実施するための形態」において更に記載されるいくつかの概念を簡略化した形態で紹介するために提示する。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴（features）を識別することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲の決定に役立てるため用いることも意図していない。

補足計測位置決定システムは、ロボットシステムの一部としてロボットと共に使用するため提供される。ロボット（例えば多関節ロボット、ＳＣＡＲＡロボット、直交座標系ロボット、円筒座標系ロボット、球座標系ロボット等）は、可動アーム構成及び移動制御システムを含む。可動アーム構成は、第１のアーム部と、第２のアーム部と、エンドツールを実装するためのエンドツール実装構成と、を含む。第１のアーム部は、第１のアーム部の近位端において第１の回転継手に実装されている。第１の回転継手は第１の回転軸を有する。第１のアーム部は、第１のアーム部の遠位端に位置付けられた第２の回転継手を有する。第２の回転継手は第２の回転軸を有する。第２のアーム部は、第２のアーム部の近位端において第２の回転継手に実装されて第２の回転継手を中心として回転するようになっている。エンドツール実装構成は、可動アーム構成の遠位端の近傍に位置付けられている。移動制御システムは、少なくとも部分的に、ロボットに含まれる回転センサを用いて第１及び第２の回転継手を中心とした第１及び第２のアーム部の角度位置をそれぞれ検知及び制御することに基づいて、ロボット精度として規定された精度レベルでエンドツールのエンドツール位置を制御するように構成されている。補足計測位置決定システムは、第１及び第２の２次元（２Ｄ）スケールと、第１のカメラと、第２のカメラと、計測処理部と、を含む。第１及び第２の２次元（２Ｄ）スケールは、第１及び第２の２Ｄスケール結合位置でそれぞれ可動アーム構成に結合されている。各２Ｄスケールは、名目上平面状の基板と、平面状基板上に分散した複数の撮像可能な要素と、を含む。第１のカメラは、画像取得時点で第１の２Ｄスケールの画像を取得するためのものである。第１のカメラは、第１の参照位置を規定し、第１のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合されている。第２のカメラは、画像取得時点で第２の２Ｄスケールの画像を取得するためのものである。第２のカメラは、第２の参照位置を規定し、第２のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合されている。計測処理部は、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定し、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第２のカメラにより取得された第２の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第２の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定するように構成されている。

計測処理部は更に、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第１の相対位置に基づいて、第１の画像取得時点におけるエンドツール位置の座標を決定するように構成できる。第１の２Ｄスケール結合位置は第１の回転継手上とすることができ、第１の回転継手の回転中の第１の回転軸に対して垂直方向の移動によって第１の２Ｄスケールの相対位置の変化が生じ得る。計測処理部は更に、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの角度向きを決定するように構成できる。第１の２Ｄスケール結合位置は第１のアーム部上とすることができ、第１のアーム部の屈曲又はねじれのうち少なくとも１つによって、（例えば第１のカメラ及び／又は対応する第１の参照位置に対する）第１の２Ｄスケールの相対位置の変化が生じ得る。計測処理部は更に、少なくとも部分的に、第２の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定し、少なくとも部分的に、第２の画像取得時点で第２のカメラにより取得された第２の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、第２の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定するように構成できる。計測処理部は更に、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第１の相対位置に基づいて、第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定し、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第２の相対位置に基づいて、第２の画像取得時点における第２のエンドツール位置の計測位置座標を決定するように構成できる。計測処理部は更に、第１及び第２のエンドツール位置の決定された計測位置座標を用いて、第１及び第２のエンドツール位置間の距離に関連した寸法を決定するように構成できる。この寸法はワークピース上の第１及び第２の表面位置間の距離であり、エンドツールの接点は、第１の画像取得時点でワークピース上の第１の表面位置に接触し、第２の画像取得時点でワークピース上の第２の表面位置に接触し得る。エンドツールは、ワークピースを測定するために用いられるタッチプローブ又はスキャンプローブのうち少なくとも１つであり得る。

また、ロボットと共に使用される補足計測位置決定システムを動作させるための方法も開示される。この方法は、第１の画像取得時点で第１の２Ｄスケールの第１の画像を取得するように第１のカメラを動作させることであって、第１のカメラは第１のカメラ結合位置でロボットの可動アーム構成に結合されると共に第１の参照位置を規定し、第１の２Ｄスケールは第１の２Ｄスケール結合位置で可動アーム構成に結合されている、第１のカメラを動作させることと、第１の画像取得時点で第２の２Ｄスケールの第１の画像を取得するように第２のカメラを動作させることであって、第２のカメラは第２のカメラ結合位置でロボットの可動アーム構成に結合されると共に第２の参照位置を規定し、第２の２Ｄスケールは第２の２Ｄスケール結合位置で可動アーム構成に結合されている、第２のカメラを動作させることと、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定することと、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第２のカメラにより取得された第２の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第２の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定することと、を含むものとして要約できる。

方法は更に、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第１の相対位置に基づいて、第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定することを含み得る。方法は更に、第２の画像取得時点で第１の２Ｄスケールの第２の画像を取得するように第１のカメラを動作させることと、第２の画像取得時点で第２の２Ｄスケールの第２の画像を取得するように第２のカメラを動作させることと、少なくとも部分的に、第２の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定することと、少なくとも部分的に、第２の画像取得時点で第２のカメラにより取得された第２の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、第２の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定することと、を含み得る。方法は更に、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第１の相対位置に基づいて、第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定することと、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第２の相対位置に基づいて、第２の画像取得時点における第２のエンドツール位置の計測位置座標を決定することと、を含み得る。方法は更に、第１及び第２のエンドツール位置の決定された計測位置座標を用いて、第１及び第２のエンドツール位置間の距離に関連した寸法を決定することを含み得る。この寸法は、ワークピース上の第１及び第２の表面位置間の距離であり得る。エンドツールの接点は、第１の画像取得時点でワークピース上の第１の表面位置に接触し、第２の画像取得時点でワークピース上の第２の表面位置に接触し得る。方法は更に、第１及び第２の２Ｄスケールをそれぞれ第１及び第２の２Ｄスケール結合位置で可動アーム構成に結合することと、第１のカメラを第１のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合することと、第２のカメラを第２のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合することと、を含み得る。

また、エンドツールを実装するためのエンドツール実装構成を備えた可動アーム構成と、エンドツールのエンドツール位置を制御するように構成された移動制御システムと、を備えるロボットと共に使用される補足計測位置決定システムが開示される。補足計測位置決定システムは、第１及び第２の２次元（２Ｄ）スケールと、第１のカメラと、第２のカメラと、計測処理部と、を含むものとして要約できる。第１及び第２の２次元（２Ｄ）スケールは、第１及び第２の２Ｄスケール結合位置でそれぞれロボットの可動アーム構成に結合されるように構成されている。各２Ｄスケールは、名目上平面状の基板と、平面状基板上に分散した複数の撮像可能な要素と、を含む。第１のカメラは、画像取得時点で第１の２Ｄスケールの画像を取得するためのものである。第１のカメラは、第１の参照位置を規定し、第１のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合されるように構成されている。第２のカメラは、画像取得時点で第２の２Ｄスケールの画像を取得するためのものである。第２のカメラは、第２の参照位置を規定し、第２のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合されるように構成されている。計測処理部は、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定し、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第２のカメラにより取得された第２の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第２の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定するように構成されている。少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第１の相対位置に基づいて、第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定する。

第１の２Ｄスケール結合位置は可動アーム構成の第１の回転継手上とすることができ、第１の回転継手は第１の回転軸を有し、第１の回転継手の回転中の第１の回転軸に対して垂直方向の移動によって第１の２Ｄスケールの相対位置の変化が生じ得る。計測処理部は更に、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの角度向きを決定するように構成できる。第１の２Ｄスケール結合位置は可動アーム構成の第１のアーム部上とすることができ、第１のアーム部の屈曲又はねじれのうち少なくとも１つによって第１の２Ｄスケールの相対位置の変化が生じ得る。

本明細書に記載されている補足計測位置決定システムは、各ロボット回転継手に含まれる回転エンコーダを備えた、測定システム（例えば図１のブロック１４０を参照のこと）をすでに含む既存のロボットに追加することができる。これは、エンドツール位置がロボットアームの端部のどこにあるかを測定／決定できるが、これは本明細書で「ロボット精度」と称され、含まれるエンコーダの精度は望ましいレベルに比べて限定されている／低いことがある。本発明は、ロボットの端部（すなわちロボットアームの端部）のエンドツール位置を決定する精度の向上を達成できる補足計測システム（例えば追加のカメラ及びスケールをロボットアームに取り付けることで既存のロボットに取り付けられる）を提供することを目的とする。更に具体的に述べると、既存のロボットのエンコーダは回転継手の回転を測定するだけであり、ロボットシステム／モデルは、全ての継手が完璧に回転すると共にアームが完璧に直線のままであることを仮定し得る。様々な理由で、これが当てはまらないことがあり（例えば、アームが重いのでアーム／継手の屈曲／ねじれが発生する、アーム端部に配置されたエンドツールが重い、継手が完璧に回転しない等の可能性がある）、このため、継手の移動に「ふらつき（wobble）」もしくは「揺れ動き（slop）」（もしくは、予想される継手／回転軸に対して垂直方向の他の移動）が生じるか、又はアームのいくらかの屈曲／ねじれ量等が生じることがある。本発明は、継手及び／又はロボットアームに取り付けたカメラ及び２Ｄスケールを追加し、通常の回転移動及び望ましくない移動（例えばふらつき、揺れ動き、屈曲、ねじれ等）を検出するためカメラによって２Ｄスケールを監視／撮像し、望ましくない移動量の決定値を、ロボット端部のエンドツールのエンドツール位置を決定するための計算／モデルに追加して、ロボットの回転エンコーダのみを使用した場合よりも精度を高めることができる。いくつかの実施例では、（例えば、いくつかの従来のロボットシステムの１００ミクロン精度に対して）このような技法により、１０ミクロン以下の範囲内の精度を達成できる。このような精度向上は、特定の用途（例えば、ワークピースの測定、ワークピースの精密穴開け、極めて小さいワークピース又は他の要素の精密な操作及び配置等）には特に望ましいものであり得る。

多関節ロボット及び補足計測位置決定システムを含むロボットシステムの第１の例示的な実施例のブロック図である。 図１のロボットシステムと同様のロボットシステムの第２の例示的な実施例の等角投影図である。 ロボットシステムの一部の上面図である。 ロボットシステムの一部の側面図である。 インクリメンタル２Ｄスケールの第１の例示的な実施例の等角投影図である。 インクリメンタル２Ｄスケールの第２の例示的な実施例の等角投影図である。 アブソリュート２Ｄスケールの例示的な実施例の等角投影図である。 多関節ロボット及び補足計測位置決定システムを含むロボットシステムの第３の例示的な実施例のブロック図である。 多関節ロボットを含む図８のロボットシステムと同様のロボットシステムの第４の例示的な実施例の等角投影図である。 ロボットシステムの一部の側面図である。 ロボットシステムの一部の側面図である。 多関節ロボット及び補足計測位置決定システムを含むロボットシステムを動作させるためのルーチンの例示的な実施例を示すフロー図である。 多関節ロボット及び補足計測位置決定システムを含むロボットシステムを動作させるためのルーチンの例示的な実施例を示すフロー図である。 移動タイミングの第１の部分の間にロボットの位置センサを利用し、移動タイミングの第２の部分の間に補足計測位置決定システムを利用することができる、エンドツール位置を決定するためのルーチンの例示的な実施例を示すフロー図である。 ロボットと共に利用される補足計測位置決定システムを動作させるためのルーチンの例示的な実施例を示すフロー図である。

図１は、多関節ロボット１１０及び補足計測位置決定システム１５０を含むロボットシステム１００の第１の例示的な実施例のブロック図である。多関節ロボット１１０は、可動アーム構成ＭＡＣ及びロボット移動制御及び処理システム１４０を含む。図１の例において、可動アーム構成ＭＡＣは、第１及び第２のアーム部１２１及び１２２、第１及び第２の回転継手１３１及び１３２（例えば第１及び第２の移動機構の一部として含まれる）、位置センサＳＥＮ１及びＳＥＮ２、並びにエンドツール構成ＥＴＣＮを含む。第１のアーム部１２１は、第１のアーム部１２１の近位端ＰＥ１において第１の回転継手１３１に実装されている。第１の回転継手１３１（例えば支持ベース部ＢＳＥの上端に位置付けられている）は、ｚ軸方向に沿って位置合わせされた回転軸ＲＡ１を有し、第１のアーム部１２１が第１の回転継手１３１を中心としてｚ軸に直交するｘｙ面内で名目上移動するようになっている。第１のアーム部１２１の遠位端ＤＥ１に第２の回転継手１３２が位置付けられている。第２の回転継手１３２は、ｚ軸方向に沿って名目上位置合わせされた回転軸ＲＡ２を有する。第２のアーム部１２２は、第２のアーム部１２２の近位端ＰＥ２において第２の回転継手１３２に実装されて、第２のアーム部１２２が第２の回転継手１３２を中心としてｚ軸に名目上直交するｘｙ面内で名目上移動するようになっている。様々な実施例において、第１及び第２の回転継手１３１及び１３２を中心とした第１及び第２のアーム部１２１及び１２２の角度位置（すなわちｘｙ面内）をそれぞれ決定するため、位置センサＳＥＮ１及びＳＥＮ２（例えば回転エンコーダ）を利用することができる。

様々な実施例において、エンドツール構成ＥＴＣＮは、Ｚ移動機構１３３（例えば第３の移動機構の一部として含まれる）、Ｚアーム部ＺＡＲＭ（例えば第３のアーム部と示される）、位置センサＳＥＮ３、及び、エンドツールＥＴＬに結合するエンドツール結合部ＥＴＣＰ（例えばエンドツール実装構成ＥＴＭＣの一部として含まれる）を含むことができる。様々な実施例において、エンドツールＥＴＬは、エンドツール検知部ＥＴＳＮと、（例えばワークピースＷＰの表面に接触するための）接点ＣＰを備えたエンドツールスタイラスＥＴＳＴと、を含むことができる。Ｚ移動機構１３３は、第２のアーム部１２２の遠位端ＤＥ２の近傍に位置付けられている。Ｚ移動機構１３３（例えばリニアアクチュエータ）は、Ｚアーム部ＺＡＲＭをｚ軸方向で上下に移動させるように構成されている。いくつかの実施例において、Ｚアーム部ＺＡＲＭは、ｚ軸方向に平行な軸を中心として回転するよう構成することも可能である。いずれの場合であっても、エンドツールＥＴＬは、エンドツール結合部ＥＴＣＰに結合され、対応する座標（例えばｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標）を持つ対応するエンドツール位置ＥＴＰを有する。様々な実施例において、エンドツール位置ＥＴＰは、Ｚアーム部ＺＡＲＭの遠位端ＤＥ３に対応するか又は遠位端ＤＥ３の近傍とすることができる（例えば、エンドツール結合部ＥＴＣＰにあるか又はその近傍にある）。

ロボットの移動制御システム１４０は、ロボット精度として規定された精度レベルでエンドツールＥＴＬのエンドツール位置ＥＴＰを制御するように構成されている。より具体的には、移動制御システム１４０は概して、少なくとも部分的に、位置センサＳＥＮ１及びＳＥＮ２を用いて第１及び第２の回転継手１３１及び１３２を中心とした第１及び第２のアーム部１２１及び１２２の角度位置（すなわちｘｙ面内）をそれぞれ検知及び制御することに基づいて、エンドツール位置ＥＴＰの座標をロボット精度で制御するように構成されている。様々な実施例において、移動制御及び処理システム１４０は第１及び第２の回転継手制御及び検知部１４１及び１４２を含むことができ、これらは、第１及び第２のアーム部１２１及び１２２の角度位置を検知するため位置センサＳＥＮ１及びＳＥＮ２からそれぞれ信号を受信する、及び／又は第１及び第２のアーム部１２１及び１２２を回転させるため第１及び第２の回転継手１３１及び１３２における制御信号を（例えばモータ等に）提供できる。

概して、ロボット精度は、ロボットの移動に関するいくつかの仮定に関連している（例えば、運動モデル及び／又は幾何学モデル等のモデル、及び／又はそれに対応したエンドツール位置の決定に用いられる計算に関連し得る）。例えば、ロボット精度に従ったエンドツール位置の決定は概ね、水平かつ直線的であると共に屈曲もねじれも無いと仮定される第１及び第２のアーム部１２１及び１２２の既知の長さと、各回転継手の各回転軸を中心とした、精密であると仮定される第１及び第２の回転継手１３１及び１３２を中心とした回転とに基づき得る。しかしながら、場合によっては、いくつかのアーム部が屈曲するか又はねじれることがあり、及び／又は回転継手の移動が各回転軸に対して垂直方向である可能性がある。例えば、第１及び第２のアーム部１２１及び１２２の遠位端ＤＥ１及びＤＥ２に鉛直方向の変位又はたわみが生じることがあり（例えば、アーム部及び／又はエンドツール構成等の重量及び／又は異なる向きのため）、及び／又は、第１及び／又は第２の回転継手１３１及び１３２を中心とした回転中に望ましくない移動が生じることがある（例えば各回転軸に対して垂直方向の移動）。以下で詳述するように、本明細書に開示されている原理に従って、そのような望ましくない移動（例えば、アーム部の屈曲又はねじれ、回転軸に対して垂直方向の回転継手の移動等）を決定すること、測定すること、及び／又は他の方法で明らかにすることが可能である補足計測位置決定システムを使用することにより、エンドツール位置又は他のロボット移動／配置の決定における精度向上を達成できる。特定の用途（例えば、ワークピースの測定やワークピースの精密穴開け等、ロボットの測定及び制御動作のため）には、精度のわずかな改善であっても極めて望ましいことは認められよう。

また、移動制御システム１４０は概して、少なくとも部分的に、Ｚ移動機構１３３及び位置センサＳＥＮ３を用いてＺアーム部ＺＡＲＭの線形位置（すなわちｚ軸に沿っている）を検知及び制御することに基づいて、エンドツール位置ＥＴＰのｚ座標をロボット精度で制御するように構成されている。様々な実施例において、移動制御及び処理システム１４０はＺアーム移動機構制御及び検知部１４３を含むことができ、これは、Ｚアーム部ＺＡＲＭの線形位置を検知するため位置センサＳＥＮ３から信号を受信する、及び／又はＺアーム部ＺＡＲＭのｚ位置を制御するためＺ移動機構１３３（例えばリニアアクチュエータ）に制御信号を提供することができる。以下で詳述するように、いくつかの実施例では、補足計測位置決定システム１５０は対応する位置センサ１６３を含むことができ、これは位置センサＳＥＮ３と同様の情報を提供すると共に同様に動作することができる（又は、例えば、位置センサＳＥＮ３と異なるように動作する及び／又は位置センサＳＥＮ３よりも高い精度のセンサであり得る）。いくつかの実施例において、補足計測位置決定システム１５０は対応する位置センサ１６３を含まない場合があり、代わりに、補足計測位置決定システム１５０に送信される位置センサＳＥＮ３からの検知データを利用できる。いくつかの実施例において、補足計測位置決定システム１５０は、エンドツール位置をより正確に決定するため、他の検知位置情報（例えば、アーム部１２１及び１２２及び／又は回転継手１３１及び１３２の相対位置に関する）を移動制御及び処理システム１４０に提供することができる。

また、移動制御及び処理システム１４０及び／又は補足計測位置決定システム１５０は、エンドツール検知部ＥＴＳＮから信号を受信することができる。様々な実施例において、エンドツール検知部ＥＴＳＮは、ワークピースＷＰを検知するためのエンドツールＥＴＬの動作に関連した回路及び／又は構成を含み得る。以下で詳述するように、様々な実施例において、エンドツールＥＴＬ（例えばタッチプローブ、スキャンプローブ、カメラ等）は、ワークピースＷＰ上の表面ロケーション／位置／ポイントに接触するため又は他の方法でそれらを検知するために利用され、これに対応した様々な信号がエンドツール検知部ＥＴＳＮによって受信、決定、及び／又は処理され、エンドツール検知部ＥＴＳＮは対応する信号を移動制御及び処理システム１４０及び／又は補足計測位置決定システム１５０に提供することができる。様々な実施例において、移動制御及び処理システム１４０及び／又は補足計測位置決定システム１５０はエンドツール制御及び検知部１４４を含むことができ、これは、エンドツール検知部ＥＴＳＮに制御信号を提供する及び／又はエンドツール検知部ＥＴＳＮから検知信号を受信することができる。様々な実施例において、エンドツール制御及び検知部１４４とエンドツール検知部ＥＴＳＮはマージされる及び／又は区別できない場合がある。様々な実施例において、第１及び第２の回転継手制御及び検知部１４１及び１４２、Ｚ移動機構制御及び検知部１４３、並びにエンドツール制御及び検知部１４４は全て、ロボット位置処理部１４５に出力を提供する及び／又はロボット位置処理部１４５から制御信号を受信することができる。ロボット位置処理部１４５は、ロボット移動制御及び処理システム１４０の一部として、多関節ロボット１１０及び対応するエンドツール位置ＥＴＰの全体的な配置を制御及び／又は決定できる。様々な実施例において、多関節ロボット１１０は、追加的に又は代替的にエンドツール作業範囲ＥＴＷＶと称されることがある指定された動作可能作業範囲（work volume）ＯＰＶを有することができ、ここでエンドツール（例えば接点ＣＰ）の少なくとも一部を移動させることができる（例えばワークピースの測定／検査等のため）。

図１の構成において、ロボット１１０は、エンドツール実装構成ＥＴＭＣに実装されたエンドツールＥＴＬの少なくとも一部をエンドツール作業範囲ＥＴＷＶ内で少なくとも２次元で移動させるように、可動アーム構成ＭＡＣを移動させるよう構成されている。移動制御システム１４０は、少なくとも部分的に、（例えばロボット１１０に含まれる１つ以上の位置センサを用いて）可動アーム構成ＭＡＣの位置を検知及び制御することに基づいて、ロボット精度として規定された精度レベルでエンドツール位置ＥＴＰを制御するように構成されている。

様々な実施例において、補足計測位置決定システム１５０は、多関節ロボット１１０と共に含めるか又は他の方法で多関節ロボット１１０に追加することができる（例えば、既存の多関節ロボット１１０に追加するための改造構成の一部として等）。一般に、補足計測位置決定システム１５０は、エンドツール位置ＥＴＰの決定における精度レベルの向上のために利用できる。より具体的には、以下で詳述するように、補足計測位置決定システム１５０を用いて、ロボット精度よりも良好な精度レベルでエンドツール位置ＥＴＰの計測位置座標を示す相対位置を決定し、これを用いて計測位置座標を決定することができる。

図１に示されているように、補足計測位置決定システム１５０は、カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、１６２Ｂ、センサ１６３、スケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、１７２Ｂ、及び計測位置座標処理部１９０を含むことができる。図１及び図２に示されているように（すなわち図２の構成については以下で詳述する）、カメラ／スケールは、それぞれ対応するスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、１７２Ｂに向けられたカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、１６２Ｂを含む４つのカメラ／スケールセットとして構成されている。スケール１７１Ａ及び１７２Ａはロボット１１０の回転継手上にあり、スケール１７１Ｂ及び１７２Ｂはロボット１１０のアーム部上にある。カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、１６２Ｂ、並びにスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、１７２Ｂの各々は、各結合位置ＣＬ１～ＣＬ８でロボット１１０に結合されている。より具体的には、カメラ１６１Ａは、カメラ結合位置ＣＬ１で支持ベース部ＢＳＥに結合されている実装ブラケットＢＫ１Ａに結合されている。スケール１７１Ａは、第１の回転継手１３１の回転軸ＲＡ１に対応する２Ｄスケール結合位置ＣＬ２で第１の回転継手１３１に結合されている。カメラ１６１Ｂは、カメラ結合位置ＣＬ３で第１のアーム部１２１に結合されている。スケール１７１Ｂは、第２の回転継手１３２に近接した２Ｄスケール結合位置ＣＬ４で第１のアーム部１２１に結合されている。カメラ１６２Ａは、カメラ結合位置ＣＬ５で第１のアーム部１２１に結合されている実装ブラケットＢＫ２Ａに結合されている。スケール１７２Ａは、第２の回転継手１３２の回転軸ＲＡ２に対応する２Ｄスケール結合位置ＣＬ６で第２の回転継手１３２に結合されている。カメラ１６２Ｂは、カメラ結合位置ＣＬ７で第２のアーム部１２２に結合されている。スケール１７２Ｂは、Ｚアーム部ＺＡＲＭに近接した２Ｄスケール結合位置ＣＬ８で第２のアーム部１２２に結合されている。様々な実施例において、様々なコンポーネントの各々の結合は、１つ以上の結合コンポーネント、要素、機構、及び／又は技法（例えば締結要素、ボルト、クランプ、接着剤等）を用いて達成することができる。

図１及び図２に示されているように（すなわち図２の構成については以下で詳述する）、様々な実施例において、カメラ１６１Ａは参照位置ＲＥＦ１を規定し、カメラ１６１Ａの光軸ＯＡ１Ａは第１の回転継手１３１の回転軸ＲＡ１と位置合わせされ、スケール１７１Ａの要素はカメラ１６１Ａによって撮像可能である。カメラ１６１Ｂは参照位置ＲＥＦ２を規定し、カメラ１６１Ｂの光軸ＯＡ１Ｂはスケール１７１Ｂの位置（例えば中央位置）と位置合わせされ、スケール１７１Ｂの要素はカメラ１６１Ｂによって撮像可能である。カメラ１６２Ａは参照位置ＲＥＦ３を規定し、カメラ１６２Ａの光軸ＯＡ２Ａは第２の回転継手１３２の回転軸ＲＡ２と位置合わせされ、スケール１７２Ａの要素はカメラ１６２Ａによって撮像可能である。カメラ１６２Ｂは参照位置ＲＥＦ４を規定し、カメラ１６２Ｂの光軸ＯＡ２Ｂはスケール１７２Ｂの位置（例えば中央位置）と位置合わせされ、スケール１７２Ｂの要素はカメラ１６２Ｂによって撮像可能である。

４つのカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂの各々は、撮像構成制御及び処理部（ＩＣＣＰＰ）１８１Ａ、１８１Ｂ、１８２Ａ、及び１８２Ｂのそれぞれによって制御され、これら処理部にそれぞれ画像信号を提供する。トリガ部１８７は、いくつかの例において、カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂの全てのトリガを調整して、（例えば、ある特定の時点でロボット１１０の端部のエンドツール位置を決定するため、その時点のロボット１１０の位置に対応した）画像を同時に取得することができる。（例えばＺアーム部ＺＡＲＭの位置を検知するため）位置センサ１６３が含まれる実施例では、これは、検知構成制御及び処理部（ＳＣＣＰＰ）１８３によって制御され、この処理部に位置信号を提供することができる。いくつかの実施例では、位置データの収集及び／又は記録はトリガ部１８７からの信号によってトリガされる。

様々な実施例において、２Ｄスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂの各々は、名目上平面状の基板ＳＵＢと、基板ＳＵＢ上に分散した複数の撮像可能な要素とを含む。撮像可能なそれぞれの要素は、各２Ｄスケール上で既知の局所ｘ及びｙスケール座標に配置されている。様々な実施例において各２Ｄスケールは、図５から図７を参照して以下で詳述するように、インクリメンタルスケール又はアブソリュートスケールとすることができる。

様々な実施例において、トリガ部１８７及び／又は計測位置座標処理部１９０は、外部制御システムＥＣＳの一部として（例えば外部コンピュータ等の一部として）含めることができる。トリガ部１８７は、撮像及び検知構成制御及び処理部１８０の一部として含めることができる。様々な実施例において、トリガ部１８７は、エンドツール位置ＥＴＰに関連した少なくとも１つの入力信号を入力し、この少なくとも１つの入力信号に基づいて第１のトリガ信号のタイミングを決定し、更に、この第１のトリガ信号をカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂ並びに位置センサ１６３に出力するよう構成されている。様々な実施例において、カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂの各々は、第１のトリガ信号の受信に応答して、画像取得時点で対応する２Ｄスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂのデジタル画像を取得するよう構成されている。様々な実施例において、計測位置座標処理部１９０は、取得された画像を入力し、２Ｄスケールの取得された各画像に含まれる少なくとも１つの撮像可能な要素及び関連する既知の各２Ｄスケール座標位置を識別するように構成されている。様々な実施例において外部制御システムＥＣＳは、対応するモードを実施するため、標準ロボット位置座標モード部１４７及び補足計測位置座標モード部１９２も含むことができる。これらについては以下で詳述する。

様々な実施例において、各撮像構成制御及び処理部１８１Ａ、１８１Ｂ、１８２Ａ、及び１８２Ｂは、対応するカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂの画像積分を周期的に（例えば設定されたタイミング間隔で）活性化するコンポーネント（例えばサブ回路、ルーチン等）を含むことができ、第１のトリガ信号は、ストロボ光タイミング（例えば各カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂはストロボ光を含み得る）、又は事実上動きを止めると共に対応して積分期間内の露光を決定する他の機構を活性化できる。このような実施例では、積分期間中に第１のトリガ信号が受信されない場合、得られる画像を破棄することができ、積分期間中に第１のトリガ信号が受信された場合、得られる画像をセーブする及び／又は他の方法で処理／解析して相対位置を決定することができる。これについては以下で詳述する。

様々な実施例では、異なるタイプのエンドツールＥＴＬがそれぞれ異なるタイプの出力を提供し、これらの出力をトリガ部１８７と関連して使用することができる。例えば、エンドツールＥＴＬが、ワークピースを測定するために使用されるタッチプローブであり、ワークピースに触れるとタッチ信号を出力する実施例では、トリガ部１８７は、そのタッチ信号又はそれから導出された信号を少なくとも１つの入力信号として入力し、それに基づいて第１の撮像トリガ信号のタイミングを決定するように構成できる。別の例として、エンドツールＥＴＬが、ワークピースを測定するために使用されるスキャンプローブであり、各サンプルタイミング信号に対応した各ワークピース測定サンプルデータを与える実施例では、トリガ部１８７は、その各サンプルタイミング信号又はそれから導出された信号を少なくとも１つの入力信号として入力するように構成できる。別の例として、エンドツールＥＴＬが、各ワークピース画像取得信号に対応した各ワークピース測定画像を与えるために使用されるカメラである実施例では、トリガ部１８７は、そのワークピース画像取得信号又はそれから導出された信号を少なくとも１つの入力信号として入力するように構成できる。

図１の例示的な実施例において、補足計測位置決定システム１５０は、各２Ｄスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂと、対応するカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂの対応する参照位置ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３、及びＲＥＦ４との相対位置（例えば、スケールの向きや位置等を示し得る局所ｘ及びｙスケール座標を含む）を、（例えば取得した各画像内で識別された少なくとも１つの撮像可能要素の画像位置の決定に基づいて）計測位置座標処理部１９０が決定するように動作可能であるよう構成されている。決定された相対位置を用いて、画像取得時点におけるエンドツール位置ＥＴＰの計測位置座標を、ロボット精度よりも良好な精度レベルで決定できる。様々な実施例において、補足計測位置決定システム１５０は、決定された相対位置に少なくとも部分的に基づいて、画像取得時点におけるエンドツール位置ＥＴＰの計測位置座標を決定するように構成できる。

上述のように、ロボット精度は、モデル（例えば運動モデルや幾何学モデル等）、及び／又はそれに対応したエンドツール位置の決定に用いられる計算又は他のプロセスに関連し得る。このようなロボットプロセスに従って、エンドツール位置の決定は概ね、水平かつ直線的であると共に屈曲もねじれも無いと仮定される第１及び第２のアーム部１２１及び１２２の既知の長さと、各回転継手の各回転軸を中心とした、精密であると仮定される第１及び第２の回転継手１３１及び１３２を中心とした回転とに基づき得る。望ましくない移動（例えば、アーム部の屈曲又はねじれ、各回転軸に対して垂直方向の回転継手の移動等）が存在する場合は、エンドツール位置のロボット決定が不正確である可能性がある。本明細書に開示されている原理に従って、そのような望ましくない移動（例えば、アーム部の屈曲又はねじれ、回転軸に対して垂直方向の回転継手の移動等）を決定すること、測定すること、及び／又は他の方法で明らかにすることが可能である補足計測位置決定システム１５０を使用することにより、エンドツール位置及び／又は他のロボット移動／配置の決定の精度向上を達成できる。例えば、ロボットシステムによって仮定される例示的な運動モデル及び／又は幾何学モデル（例えば、指定された長さの直線ロボットアームと完璧な回転を用いる）に関して、このようなモデルに追加の測定情報を決定／追加することで、より正確な位置情報を決定できる。例えば、第１及び第２のアーム部１２１及び１２２の各々が直線状であると仮定するのではなく、カメラ／スケールの組み合わせ１６１Ｂ／１７１Ｂ（第１のアーム部１２１用）及び組み合わせ１６２Ｂ／１７２Ｂ（第２のアーム部１２２用）が、アーム部１２１及び１２２の屈曲やねじれ等を表す位置情報／測定値を提供することができる。同様に、回転継手１３１及び１３２の各々を中心とした回転移動が完璧であると仮定するのではなく、カメラ／スケールの組み合わせ１６１Ａ／１７１Ａ（第１の回転継手１３１用）及び組み合わせ１６２Ａ／１７２Ａ（第２の回転継手１３２用）が、各回転軸に対して垂直方向の回転継手移動を表す位置情報／測定値を提供できる（また、各２Ｄスケールのより標準的な角度向きを示す位置情報／測定値も高い精度レベルで提供する）。ロボットアームの位置及び／又は（例えば可動アーム構成ＭＡＣの遠位端の）エンドツール位置等を決定するため、このような情報を（例えば運動モデル及び／又は幾何学モデルや計算等の一部として）含めることによって、精度レベルの向上を達成できる。

特定の実施例において、補足計測位置決定システム１５０は、（例えばエンドツール位置等の）決定の精度向上のため、（例えばロボット位置処理部１４５とは）比較的独立して動作することができる。他の実施例において、補足計測位置決定システム１５０は、決定の精度向上のため、（例えばロボット位置処理部１４５、及び／又はロボットの制御及び検知部もしくは他の部分、及び／又は他のシステムと）連携して動作することができる。例えば補足計測位置決定システム１５０は、（例えばエンドツール位置等を決定するため）決定した位置情報と組み合わせるため、その位置情報を補足するため、及び／又はその位置情報に追加するため、ロボットシステムから（例えばロボット位置処理部、又は制御及び検知部、又は他の部分から）特定の情報を受信できる。別の例として、補足計測位置決定システム１５０は、（例えばエンドツール位置等を決定するため）決定した位置情報と組み合わせるため、その位置情報を補足するため、及び／又はその位置情報に追加するため、特定の情報をロボットシステムに提供するか、又はロボット及び補足システムからの特定の位置情報を組み合わせることができる他のシステムに提供できる。

このようなシステムが種々の代替的なシステムよりも優れたいくつかの利点を有し得ることは認められよう。例えば様々な実施例において、本明細書に開示されるようなシステムは、ロボット移動／位置を追跡するためにレーザトラッカ又は写真測量法のような技術を利用する代替的なシステムに比べて、小型である及び／又は低費用である可能性があり、更に、いくつかの実施例では精度が高い可能性もある。また、開示されるシステムは、動作可能な作業範囲ＯＰＶのどの部分も占有したり覆い隠したりしないが、代替的なシステムは、ワークピースに作業及び／又は検査等が実行される可能性のあるエリア（例えば動作可能な作業範囲）内の地上もしくはステージ上もしくは他の場所に、スケール又は基準を含むことがある。更に、様々な実施例では、カメラ及びスケールの全てをロボットに結合することによって（例えば、アーム部及び回転継手のような可動アーム構成の移動部に結合されていることを含む）、ロボット環境における外部構造又は外部結合をカメラ又はスケールに提供する必要はない。

図２は、図１のロボットシステム１００と実質的に同様のロボットシステム２００の第２の例示的な実施例の等角投影図である。図２のいくつかの番号を付けたコンポーネント（例えば１ＸＸ又は２ＸＸ）は、図１の同一又は同様の番号を付けた対応するコンポーネント（例えば１ＸＸ）に相当する及び／又はそれらと同様の動作を有し、それらと同様又は同一であると理解することができ、そうでなければ類推によって及び以下で記載するように理解され得ることは認められよう。同様の及び／又は同一の設計及び／又は機能を有する要素を示すためのこの番号付けスキームは、以下で説明する他の図にも適用される。

図２の構成（すなわち図１の構成と同様）では、補足計測位置決定システム１５０は、カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂを含み、これらの各々は、対応するスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂに向けられ、各アーム部１２１及び１２２、回転継手１３１及び１３２等に取り付けられている。様々な実施例において、多関節ロボットのコンポーネントの特定の移動、座標、及び角度に言及するため、異なる参照軸及び参照線を指定することがある。例えば、第１及び第２のアーム部１２１及び１２２には、各アーム部の中心を通る名目上水平の中心線ＣＴ１及びＣＴ２をそれぞれ指定できる。

様々な実施例において、エンドツール構成ＥＴＣＮは、第２のアーム部１２２の遠位端ＤＥ２の近傍で第２のアーム部１２２に結合することができ、第２のアーム部１２２の中心線ＣＴ２と名目上交差するエンドツールＥＴＬのエンドツール軸ＥＡを有することを指定できる。エンドツール位置ＥＴＰは、座標Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２を有することを指定できる。様々な実施例において、エンドツールＥＴＬは、座標Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３を有することを指定できる接点ＣＰ（例えばワークピースに接触するためのエンドツールスタイラスＥＴＳＴの端部の）を有し得る。エンドツールＥＴＬの接点ＣＰがエンドツールの残り部分に対してｘ又はｙ方向に変動しない実施例では、Ｘ３及びＹ３座標は場合によってはそれぞれＸ２及びＹ２座標に名目上等しい可能性がある。アーム部１２１及び１２２の屈曲又はねじれを決定できる例では（すなわち本明細書に開示される原理に従って）、得られるモデル（例えば運動モデルや幾何学モデル等）は、Ｘ３及びＹ３座標がＸ２及びＹ２座標とは異なることを示し得ることは認められよう。例えば、屈曲又はねじれのあるアーム部はそれに応じてエンドツールＥＴＬの傾き等を発生させる可能性がある。座標Ｘ２及びＹ２等に対する座標Ｘ３及びＹ３のいっそう正確な指示を決定するため、屈曲／ねじれの量の測定／決定をモデルに含めることができる。

１つの具体的な実施例では、各カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂで取得された各画像を計測位置座標処理部１９０によって解析して、相対位置（例えば、各スケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂの位置や向き等に対応する）を決定できる。このような決定は、（例えばスケールに対するカメラの位置や向き等を決定するための）標準的なカメラ／スケール画像処理技法に従って実行できる。このような技法の様々な例が、米国特許第６，７８１，６９４号、第６，９３７，３４９号、第５，７９８，９４７号、第６，２２２，９４０号、及び第６，６４０，００８号に記載されている。これらの各々は援用により全体が本願に含まれる。様々な技法を用いて、スケール範囲内（例えば各２Ｄスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂ内）の視野の位置（例えばカメラの位置に対応する）を決定することができる。これについては図５から図７を参照して以下で詳述する。様々な実施例において、このような決定は、各２Ｄスケールの取得画像に含まれる少なくとも１つの撮像可能要素及びそれに関連した既知の２Ｄスケール座標位置を識別することを含み得る。このような決定は、各２Ｄスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂと、対応する参照位置ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、ＲＥＦ３、及びＲＥＦ４（例えば、対応するカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、及び１６２Ｂの位置に対応する及び／又はこれらの位置を示す）との相対位置を決定することに対応し得る。

図３は、図１及び図２に示されているものと同様のロボットシステムの一部の上面図である。より具体的には、図３は、第１及び第２のアーム部１２１及び１２２、第１及び第２の回転継手１３１及び１３２、並びにスケール１７１Ａ及び１７２Ａの上面図を示す。スケール１７１Ａは第１の回転継手１３１上にある２Ｄスケール結合位置で結合され、スケール１７２Ａは第２の回転継手１３２上にある２Ｄスケール結合位置で結合されている。回転継手１３１の回転中の回転軸ＲＡ１に対して垂直方向の移動により、スケール１７１Ａの相対位置が変化し（例えば局所カメラ座標系のｘ軸及び／又はｙ軸方向に）、回転継手１３２の回転中の回転軸ＲＡ２に対して垂直方向の移動により、スケール１７２Ａの相対位置が変化する（例えば局所カメラ座標系のｘ軸及び／又はｙ軸方向に）。上述したように、カメラ１６１Ａ及び１６２Ａは、それぞれスケール１７１Ａ及び１７２Ａの画像を取得できるように配置されている。これらの画像に基づいて、計測位置座標処理部１９０は、スケール１７１Ａ及び１７２Ａの各角度向きを決定し、更に、スケール１７１Ａ及び１７２Ａの相対位置も決定する（例えば局所カメラ座標系のｘ軸及びｙ軸座標で決定され、上述のようにカメラによって規定できる参照位置ＲＥＦを基準とすることができる）。計測位置座標処理部１９０はこれを用いて、各回転軸ＲＡ１及びＲＡ２に対して垂直方向の望ましくない移動が存在する場合はこれを検出する。様々な実施例において、計測位置座標処理部１９０は、スケール１７１Ａ及び１７２Ａの決定した相対位置を用いて、第１及び第２の回転継手１３１及び１３２のいわゆる「ふらつき」、「揺れ動き」、又は他の移動を検出できる。このような移動は、標準的なロボットエンコーダでは通常は検出されたり明らかにされたりしないので、ロボットアーム端部のエンドツール位置を決定することに関して測定誤差を発生させるものである。

様々な実施例において、補足計測位置決定システム１５０は、ロボットエンコーダから第１及び第２の回転継手１３１及び１３２の回転情報を取得しないので「自己完結型（self-contained）」である。その代わり補足計測位置決定システム１５０は、スケール１７１Ａ及び１７２Ａの画像を取得し、第１及び第２の回転継手１３１及び１３２の回転情報（例えば角度向き）を決定する。また、補足計測位置決定システム１５０は、第１及び第２の回転継手１３１及び１３２の相対位置／変位も決定する。様々な実施例において、補足計測位置決定システム１５０によって決定される第１及び第２の回転継手１３１及び１３２の回転情報（例えば角度向き）は通常、それらの回転継手に含まれるロボットエンコーダによって決定される第１及び第２の回転継手１３１及び１３２の角度向きよりも精度が高い可能性がある。

図４は、図１及び図２に示されているものと同様のロボットシステムの一部の側面図である。より具体的には、図４は、第１のアーム部１２１、カメラ１６１Ｂ、及びスケール１７１Ｂの側面図を示す。図４には示されていないが、スケール１７１Ｂは、第２のアーム部１２２（例えば図２を参照のこと）に結合されている第２の回転継手１３２の近くに配置されている。第１のアーム部１２１、第２のアーム部１２２、及び／又は第２のアーム部１２２に結合されたエンドツール、及び／又は他の要素は、図４に破線で示されているように第１のアーム部１２１の屈曲又はねじれを発生させるのに充分な重さであり得る。このような屈曲又はねじれによってスケール１７１Ｂの相対位置が変化し、スケール１７１Ｂの下部が予想位置Ｐ１から屈曲位置Ｐ２へ移動し得る。カメラ１６１Ｂに対するスケール１７１Ｂの移動に従って、対応する移動／位置変化量Ｄ１２を検出／測定することができる。より具体的には、アーム１２１が図示のように屈曲した場合、カメラ１６１Ｂの視野にはスケール１７１Ｂの異なる部分が示され（例えば、図示の向きではスケール１７１Ｂの上部に近付いた部分）、その画像を解析することで、スケール１７１Ｂの位置と対応する第１のアーム部１２１の屈曲量を決定できる（例えば、少なくとも部分的に、異なる画像内のスケールの１つ以上の撮像可能要素の異なる位置の決定等に基づく）。

図５は、インクリメンタルスケール２Ｄスケール１７１／１７２の例示的な実施例の図であり、図６は、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’の例示的な実施例の等角投影図であり、図７は、アブソリュート２Ｄスケール１７１’’／１７２’’の例示的な実施例である。様々な実施例において、２Ｄスケール１７１／１７２、１７１’／１７２’、又は１７１’’／１７２’’のいずれも、図１及び図２の２Ｄスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂのいずれか、及び／又は図８及び図９の２Ｄスケール８７１Ａ、８７１Ｂ、８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａのいずれかに使用されるか又はこれらを表し得る。これについては以下で詳述する。

図５に示されているように、インクリメンタル２Ｄスケール１７１／１７２は、平面状基板ＳＵＢ上に分散している均等に離隔したインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦのアレイを含む。様々な実施例において、インクリメンタル２Ｄスケール１７１／１７２は、指定された周期性（例えば１００ミクロンよりも小さいので、ｘ軸及びｙ軸の各々に沿ったインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦ間の周期的間隔はそれぞれ１００ミクロン未満であり得る。これについては図６を参照して以下で詳述する）を有し得る。１つの具体的な実施例において、２Ｄスケール１７１／１７２は、スケール座標Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０に参照位置（例えば原点位置）を有することを指定できる。これについては図６の例を参照して以下で詳述する。

図６は、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’の例示的な実施例の等角投影図である。図６に示されているように、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’は、平面状基板ＳＵＢ上に分散している均等に離隔したインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦのアレイを含む。様々な実施例において、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’は、１００ミクロンよりも小さい周期性を有し得る（例えば、ｘ軸及びｙ軸のそれぞれに沿ったインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦ間の周期的間隔ＸＳＰ１及びＹＳＰ１はそれぞれ１００ミクロン未満であり得る）。様々な実施例において、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’を用いて決定される位置情報は、少なくとも１０ミクロンの精度を有し得る。特定の実施例では約１００ミクロンであり得るロボット精度に比べ、このような２Ｄスケールを用いて決定される精度はロボット精度の少なくとも１０倍であり得る。１つの具体的な実施例では、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’は更に高い約１０ミクロンの周期性を有することも可能であり、各カメラの倍率が約１であり内挿が１０倍で実行される場合、約１ミクロンの精度を達成できる。

様々な実施例において、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’内の各カメラ（例えばカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ等）の視野ＦＯＶの位置は、２Ｄスケール１７１’／１７２’と対応する参照位置（例えば参照位置ＲＥＦ１、ＲＥＦ２等）との相対位置の指示を与えることができる。様々な実施例において、各カメラ（例えばカメラ１６１Ａ、１６１Ｂ等）をインクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’と組み合わせて、カメラ／スケール画像処理構成の一部として利用できる。例えば計測位置座標処理部１９０は、取得された画像（例えば各カメラ及び参照位置に対する２Ｄスケール１７１’／１７２’の位置や向き等を示し得る）内の２Ｄスケール１７１’／１７２’の部分及び向きによって示される（例えばインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦの１つ以上の位置及び向きに従った）インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’内の視野ＦＯＶの位置に基づいて、更に、カメラ／スケール画像処理技法の技術において既知のように（例えば上述のように本願に含まれる引例に記載されているように）、２Ｄスケール１７１’／１７２’と対応する参照位置（例えば対応するカメラ１６１Ａの位置に対応する及び／又はこの位置を示す参照位置ＲＥＦ１）との相対増分位置を決定できる。様々な実施例において、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’は、視野ＦＯＶに対して様々なサイズとすることができる（例えば、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’をＦＯＶよりも大きくして、２Ｄスケールが各カメラに対して移動した場合でもキャプチャされる画像が２Ｄスケールの一部に含まれるようにする。２Ｄスケールは、視野ＦＯＶの少なくとも２倍、４倍等とすればよい）。

様々な実施例において、２Ｄスケール１７１’／１７２’で示される増分位置を、他の２Ｄスケール、他のセンサ、及び／又は多関節ロボット１１０からの位置情報と組み合わせて、（例えばエンドツールの）比較的精密な及び／又は絶対的な位置を決定することができる。例えば、多関節ロボット１１０のセンサＳＥＮ１及びＳＥＮ２（例えば回転エンコーダ）はエンドツール位置ＥＴＰをロボット精度で示すことができ、２Ｄスケール１７１’／１７２’（例えば２Ｄスケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、及び１７２Ｂ）によって示される増分位置を用いて、ロボット精度よりも高い精度を有するようにエンドツール位置ＥＴＰを決定する及び／又は決定されたエンドツール位置ＥＴＰを更に改善することができる。１つのそのような実施例において、計測位置座標処理部１９０は、各２Ｄスケール１７１’／１７２’の取得された画像に含まれる１つ以上のインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦを識別すると共に、取得された画像内の１つ以上のインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦの画像位置を決定するように構成できる。

図２を参照して上述したように、１つの具体的な実施例では、局所スケール座標系に従って（例えば、対応する局所カメラ座標系に関連付けることができ、ロボット座標系とは異なるが、様々な座標系間で変換を行うことも可能である）、２Ｄスケール１７１’／１７２’は、Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０に参照位置（例えば原点位置）を有することを指定できる（例えば原点位置は０、０、０の値を有し得る）。このような構成において、参照位置ＲＥＦ１（例えば参照位置ＲＥＦ１）は相対座標Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１に存在し、これに対応する視野ＦＯＶ（例えば取得された画像内でキャプチャされる）の中心は相対座標Ｘ１、Ｙ１、Ｚ０に存在し得る。様々な実施例において、スケール座標系では、２Ｄスケール上の全ての座標はＺ０のＺ位置を有し、対応する参照位置（例えばカメラ１６１Ａの位置に対応する及び／又はこの位置を示し得る参照位置ＲＥＦ１）は、２Ｄスケールに対して異なる相対Ｚ位置を有し、対応するＺ位置はＺ１である。様々な実施例において、座標Ｘ１、Ｙ１の視野ＦＯＶの中心は、各カメラ（例えばカメラ１６１Ａ）の光軸（例えば光軸ＯＡ１）に沿っており、いくつかの構成では２Ｄスケールに名目上直交すると仮定することができる。参照位置ＲＥＦ１も光軸に沿っているので、視野ＦＯＶの中心と同じＸＹ座標Ｘ１、Ｙ１を有し得る。

動作中、取得された画像を計測位置座標処理部１９０によって解析して、各カメラの視野ＦＯＶの中心に対応するＸ１、Ｙ１座標を決定することができる。様々な実施例において、このような決定は、スケール範囲内（例えば２Ｄスケール１７１’／１７２’内）の視野の位置（例えばカメラの位置に対応している）を決定するための標準的なカメラ／スケール画像処理技法に従って実行できる。標準的なカメラ／スケール画像処理技法に従って、そのような決定を行うために、参照位置／原点位置Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０が視野ＦＯＶ内にある必要はないことは認められよう（すなわち、相対位置は、均等に離隔したインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦを含むスケール要素によって部分的に与えられる、２Ｄスケール１７１’／１７２’に沿った任意の位置のスケール情報から決定できる）。様々な実施例において、このような決定は、２Ｄスケールの取得された画像内に含まれる少なくとも１つの撮像可能要素、及びそれに関連する既知の２Ｄスケール座標位置を識別することを含み得る。このような決定は、対応する参照位置（例えば参照位置ＲＥＦ１、ＲＥＦ２等）に対する２Ｄスケール１７１’／１７２’の相対位置を決定することに対応し得る。

上述のように、一度２Ｄスケールの各々の相対位置が決定されたら、このような情報を他の位置決定及び／又は制御プロセスのため（例えば、エンドツール位置ＥＴＰ等の決定及び／又は制御のため）に使用できる。上述のように、いくつかの実施例では、２Ｄスケールの各々の相対位置は、最初は局所座標系（例えばスケール及び／又はカメラ座標系等）で表現／決定され、次いで、ロボット座標系に関して変換又は他の処理を行うことができる。エンドツール位置ＥＴＰは、ロボット座標系及び／又は他の座標系に従って決定及び／又は制御することができる。

図７は、アブソリュート２Ｄスケール１７１’’／１７２’’の例示的な実施例の等角投影図である。図７の例では、インクリメンタル２Ｄスケール１７１’／１７２’と同様、アブソリュート２Ｄスケール１７１’’／１７２’’は、均等に離隔したインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦのアレイを含み、更に、一意の識別可能パターン（例えば１６ビットパターン）を有するアブソリュート撮像可能要素ＡＩＦのセットも含む。動作中、アブソリュート２Ｄスケール１７１’’／１７２’’内の視野ＦＯＶ（すなわちキャプチャした画像に含まれる）の位置は、２Ｄスケール１７１’’／１７２’’と対応する参照位置（例えば対応するカメラ１６１Ａの位置に対応する及び／又はその位置を示す参照位置ＲＥＦ１）との間の絶対的な位置の指示を与える。図７の実施例において、アブソリュート撮像可能要素ＡＩＦのセットは、各カメラの視野ＦＯＶの直径方向の距離に対応する距離よりも小さい距離だけ（例えば間隔ＸＳＰ２及びＹＳＰ２で）離隔するように基板ＳＵＢ上に分散している（すなわち、常に少なくとも１つのアブソリュート撮像可能要素ＡＩＦが視野内に含まれるようになっている）。動作中、計測位置座標処理部１９０は、２Ｄスケール１７１’’／１７２’’の絶対的な相対位置（例えば、各カメラ及び参照位置等に対する２Ｄスケール１７１’’／１７２’’の相対位置や向き等に対応するか又は他の手法でこれを示す）を決定するためのプロセスの一部として、各アブソリュート撮像可能要素ＡＩＦの一意の識別可能パターンに基づき、２Ｄスケール１７１’’／１７２’’の取得された画像に含まれる少なくとも１つのアブソリュート撮像可能要素ＡＩＦを識別するように構成されている。

アブソリュート撮像可能要素ＡＩＦを用いて比較的精密な絶対位置を決定する具体例は、以下の通りである。図７に示されているように、取得された画像は、視野ＦＯＶの中心が多数のインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦの中央にあることを示し得る。含まれる２つのアブソリュート撮像可能要素ＡＩＦからの位置情報は、この画像が２Ｄスケール１７１’’／１７２’’のどのセクションを含むかを示すので、含まれる２Ｄスケールのインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦも識別することができる。従って、取得された画像を計測位置座標処理部１９０によって解析することで、２Ｄスケールのそのセクション（すなわち２つのアブソリュート撮像可能要素及び複数のインクリメンタル撮像可能要素ＩＩＦを含む）内のどこに視野の中心（すなわち座標Ｘ１、Ｙ１、Ｚ０）があるかを精密に決定できる。

図８は、ロボット８１０及び補足計測位置決定システム８５０を含むロボットシステム８００の第３の例示的な実施例のブロック図である。ロボット８１０（例えば多関節ロボット）は、可動アーム構成ＭＡＣ’及びロボット移動制御及び処理システム８４０を含む。補足計測位置決定システム８５０は、少なくとも、カメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａ、スケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａ、並びに計測位置座標処理部８９０を含むことができる。

図８の構成において、可動アーム構成ＭＡＣ’は、下方支持ベース部ＢＳＥ’、アーム部８２１～８２５、移動機構８３１～８３５、位置センサＳＥＮ１’～ＳＥＮ５’、及びエンドツール実装構成ＥＴＭＣ’を含む。以下で更に詳しく記載し、また図９にも示すように、アーム部８２１～８２５の各々はそれぞれ近位端ＰＥ１～ＰＥ５及び遠位端ＤＥ１～ＤＥ５を有し得る。様々な実施例において、アーム部８２１～８２５のいくつか又は全ては、各アーム部８２１～８２５の各近位端ＰＥ１～ＰＥ５において各移動機構８３１～８３５に実装することができる。図８の例において、移動機構８３１～８３５（例えば、対応するモータを備えた回転継手及び／又はリニアアクチュエータ等）のいくつか又は全ては、各アーム部８２１～８２５の（例えば各回転軸ＲＡ１’～ＲＡ５’を中心とした、又はこれらの各軸に沿った）移動（例えば回転や線形移動等）を可能とする。様々な実施例において、位置センサＳＥＮ１’～ＳＥＮ５’（例えば回転エンコーダやリニアエンコーダ等）は、各アーム部８２１～８２５の位置（例えば角度向きや線形位置等）を決定するために使用できる。

様々な実施例において、可動アーム構成ＭＡＣ’は、終端部として指定される部分（例えば第５のアーム部８２５）を有し得る。図８の例示的な構成において、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’は、可動アーム構成ＭＡＣ’の遠位端に対応する（例えば終端部として指定された）第５のアーム部８２５の遠位端ＤＥ５の近傍に位置付けられている（例えば遠位端ＤＥ５に位置付けられている）。様々な代替的な実施例において、可動アーム構成の終端部は、アーム部でない要素（例えば回転可能要素等）とすることができるが、終端部の少なくとも一部は、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’が配置されている可動アーム構成の遠位端に対応する。

様々な実施例において、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’は、可動アーム構成ＭＡＣ’の遠位端の近傍にエンドツールＥＴＬを結合し維持するための様々な要素を含み得る。例えば様々な実施例において、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’は、オートジョイント（autojoint）接続、磁気結合部、及び／又はエンドツールＥＴＬを対応する要素に実装するための当技術分野において既知である他の結合要素を含み得る。また、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’は、エンドツールＥＴＬの少なくとも一部との間で（例えばエンドツール検知部ＥＴＳＮとの間で）電力及び／又は信号を提供及び／又は伝送するための電気的接続（例えば電力接続、１つ以上の信号線等）も含み得る。

様々な実施例において、エンドツールＥＴＬは、エンドツール検知部ＥＴＳＮと、（例えばワークピースＷＰの表面に接触するための）接点ＣＰを備えたエンドツールスタイラスＥＴＳＴと、を含むことができる。第５の移動機構８３５は、第４のアーム部８２４の遠位端ＤＥ４の近傍に位置付けられている。様々な実施例において、第５の移動機構８３５（例えば対応するモータを備えた回転継手）は、第５のアーム部８２５を、回転軸ＲＡ５’を中心として回転させるように構成できる。いくつかの実施例において第５の移動機構８３５は、追加的に又は代替的に、第５のアーム部８２５を線形に（例えば上下に）移動させるように構成されている異なるタイプの移動機構（例えばリニアアクチュエータ）を含み得る。いずれの場合であっても、エンドツールＥＴＬは、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’に実装され（例えば結合され）、対応する計測位置座標（例えばロボット座標系のｘ、ｙ、及びｚ座標）を持つ対応するエンドツール位置ＥＴＰ’を有する。様々な実施例において、エンドツール位置ＥＴＰ’は、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’の位置に相当するか又はその近傍とすることができる（例えば、可動アーム構成ＭＡＣ’の遠位端に対応する第５のアーム部８２５の遠位端ＤＥ５にあるか又はその近傍にある）。

移動制御システム８４０は、ロボット精度として規定された精度レベルでエンドツールＥＴＬのエンドツール位置ＥＴＰ’を制御するように構成されている。より具体的には、移動制御システム８４０は概して、少なくとも部分的に、アーム部８２１～８２５の位置を検知及び制御するため移動機構８３１～８３５及び位置センサＳＥＮ１’～ＳＥＮ５’を使用することに基づいて、ロボット精度でエンドツール位置ＥＴＰ’の計測位置座標（例えばｘ、ｙ、及びｚ座標）を制御するように構成されている。様々な実施例において、移動制御及び処理システム８４０は移動機構制御及び検知部８４１～８４５を含むことができ、これらは、各アーム部８２１～８２５の位置（例えば角度位置や線形位置等）を検知するため各位置センサＳＥＮ１’～ＳＥＮ５’からそれぞれ信号を受信する、及び／又は各アーム部８２１～８２５を移動させるため各移動機構８３１～８３５（例えば回転継手、リニアアクチュエータ、モータ等を含む）に制御信号を提供することができる。

また、移動制御及び処理システム８４０及び／又は補足計測位置決定システム８５０は、エンドツール検知部ＥＴＳＮから信号を受信することができる。様々な実施例において、エンドツール検知部ＥＴＳＮは、ワークピースＷＰを検知するためのエンドツールＥＴＬの動作に関連した回路及び／又は構成を含み得る。以下で詳述するように、様々な実施例において、エンドツールＥＴＬ（例えばタッチプローブ、スキャンプローブ、カメラ等）は、ワークピースＷＰ上の表面ロケーション／位置／ポイントに接触するため又は他の方法でそれらを検知するために利用され、これに対応した様々な信号がエンドツール検知部ＥＴＳＮによって受信、決定、及び／又は処理され、エンドツール検知部ＥＴＳＮは対応する信号を移動制御及び処理システム８４０及び／又は補足計測位置決定システム８５０に提供することができる。様々な実施例において、移動制御及び処理システム８４０及び／又は補足計測位置決定システム８５０はエンドツール制御及び検知部８４６を含むことができ、これは、エンドツール検知部ＥＴＳＮに制御信号を提供する及び／又はエンドツール検知部ＥＴＳＮから検知信号を受信することができる。様々な実施例において、エンドツール制御及び検知部８４６及びエンドツール検知部ＥＴＳＮはマージされる及び／又は区別できない場合がある。様々な実施例において、移動機構制御及び検知部８４１～８４５並びにエンドツール制御及び検知部８４６は全て、ロボット位置処理部８４７に出力を提供する及び／又はロボット位置処理部８４７から制御信号を受信することができる。ロボット位置処理部８４７は、ロボット移動制御及び処理システム８４０の一部として、ロボット８１０の可動アーム構成ＭＡＣ’及び対応するエンドツール位置ＥＴＰ’の全体的な配置を制御及び／又は決定できる。

様々な実施例において、補足計測位置決定システム８５０は、ロボット８１０と共に含めるか又は他の方法でロボット８１０に追加することができる（例えば、既存のロボット８１０に追加するための改造構成の一部として等。様々な実施例において、ロボットは、多関節ロボット、ＳＣＡＲＡロボット、直交座標系ロボット、円筒座標系ロボット、球座標系ロボット等とすることができる）。一般に、補足計測位置決定システム８５０は、エンドツール位置ＥＴＰ’の決定における精度レベル向上のため利用できる。より具体的には、以下で詳述するように、補足計測位置決定システム８５０を用いて、ロボット精度よりも良好な精度レベルでエンドツール位置ＥＴＰ’を示す計測位置座標を決定することができる。

図８に示されているように、補足計測位置決定システム８５０は、それぞれ対応するスケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａに向けられたカメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａを含む５つのカメラ／スケールセットを含む。スケール８７２Ａ、８７３Ａ、及び８７４Ａはロボットの回転継手上にあり（例えば、それぞれ各回転継手の回転軸に対応する結合位置にある）、スケール８７２Ｂ及び８７３Ｂはロボットのアーム部上にある。より具体的には、スケール８７２Ａは第１の２Ｄスケール結合位置で第２の移動機構８３２の回転継手に結合され、スケール８７２Ｂは第２の２Ｄスケール結合位置で第２のアーム部８２２に結合され、スケール８７３Ａは第３の２Ｄスケール結合位置で第３の移動機構８３３の回転継手に結合され、スケール８７３Ｂは第４の２Ｄスケール結合位置で第３のアーム部８２３に結合され、スケール８７４Ａは第５の２Ｄスケール結合位置で第４の移動機構８３４の回転継手に結合されている。５つのカメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａの各々は、撮像構成制御及び処理部（ＩＣＣＰＰ）８８２Ａ、８８２Ｂ、８８３Ａ、８８３Ｂ、及び８８４Ａによってそれぞれ制御され、これら処理部に画像信号を提供する。トリガ部８８７は、いくつかの例において、カメラの全てのトリガを調整して、（例えば、ある特定の時点でロボットの端部のエンドツール位置を決定するため、その時点のロボットの位置に対応した）画像を同時に取得することができる。

様々な実施例において、エンドツール作業範囲ＥＴＷＶ’は、エンドツールＥＴＬの少なくとも一部を移動させることができる範囲から成る。図８の例では、エンドツール作業範囲ＥＴＷＶ’は、ワークピースを検査する場合にエンドツールＥＴＬの接点ＣＰを移動させることができる範囲を含むものとして図示されている。様々な実施例において、ロボット８１０は、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’に実装されたエンドツールＥＴＬの少なくとも一部（例えば接点ＣＰ）を、エンドツール作業範囲ＥＴＷＶ’内で少なくとも２次元（例えばｘ及びｙ次元）で移動させるように、可動アーム構成ＭＡＣ’を移動させるよう構成されている。図８の例において、エンドツールＥＴＬの一部（例えば接点ＣＰ）は、ロボット８１０によって３次元（例えばｘ、ｙ、及びｚ次元）で移動可能である。

様々な実施例において、図５から図７を参照して上述したように、２Ｄスケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａの各々は、名目上平面状の基板ＳＵＢと、基板ＳＵＢ上に分散した複数の撮像可能な要素とを含む。本明細書で用いる場合、「名目上」という用語は、許容可能な公差内に収まる１つ以上のパラメータのばらつきを包含する。撮像可能要素はそれぞれ、各２Ｄスケール上の既知の局所ｘ及びｙスケール座標に位置付けられている。様々な実施例において、各２Ｄスケールはインクリメンタルスケール又はアブソリュートスケールとすることができる。

様々な実施例において、撮像及び検知構成制御及び処理部８８０、トリガ部８８７、及び／又は計測位置座標処理部８９０は、外部制御システムＥＣＳ’の一部として（例えば外部コンピュータ等の一部として）含めることができる。トリガ部８８７は、撮像及び検知構成制御及び処理部８８０の一部として含めることができる。様々な実施例において、トリガ部８８７は、エンドツール位置ＥＴＰ’に関連した少なくとも１つの入力信号を入力し、この少なくとも１つの入力信号に基づいて第１のトリガ信号のタイミングを決定し、更に、この第１のトリガ信号をカメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａに出力するよう構成されている。様々な実施例において、カメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａの各々は、第１のトリガ信号の受信に応答して、画像取得時点で対応する２Ｄスケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａのデジタル画像を取得するよう構成されている。様々な実施例において、計測位置座標処理部８９０は、取得された画像を入力し、２Ｄスケールの取得された画像に含まれる少なくとも１つの撮像可能要素及び関連する既知の２Ｄスケール座標位置を識別するように構成されている。様々な実施例において外部制御システムＥＣＳ’は、対応するモードを実施するため、標準ロボット位置座標モード部８４９及び補足計測位置座標モード部８９２も含むことができる。これらについては以下で詳述する。

様々な実施例において、各撮像構成制御及び処理部８８２Ａ、８８２Ｂ、８８３Ａ、８８３Ｂ、及び８８４Ａは、対応するカメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａの画像積分を周期的に（例えば設定されたタイミング間隔で）活性化するコンポーネント（例えばサブ回路、ルーチン等）を含むことができ、トリガ部８８７からの第１のトリガ信号は、ストロボ光タイミング（例えば各カメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａはストロボ光を含み得る）、又は事実上動きを止めると共に対応して積分期間内の露光を決定する他の機構を活性化できる。このような実施例では、積分期間中に第１のトリガ信号が受信されない場合、得られる画像を破棄することができ、積分期間中に第１のトリガ信号が受信された場合、得られる画像をセーブする及び／又は他の方法で処理／解析して計測位置座標を決定することができる。これについては以下で詳述する。

様々な実施例では、異なるタイプのエンドツールＥＴＬがそれぞれ異なるタイプの出力を提供し、これらの出力をトリガ部８８７と関連して使用することができる。例えば、エンドツールＥＴＬが、ワークピースを測定するために使用されるタッチプローブであり、ワークピースに触れると（例えば接点ＣＰがワークピースに触れると）タッチ信号を出力する実施例では、トリガ部８８７は、そのタッチ信号又はそれから導出された信号を少なくとも１つの入力信号として入力し、それに基づいて第１のトリガ信号のタイミングを決定するように構成できる。別の例として、エンドツールＥＴＬが、ワークピースを測定するために使用されるスキャンプローブであり、各サンプルタイミング信号に対応した各ワークピース測定サンプルデータを与える実施例では、トリガ部８８７は、その各サンプルタイミング信号又はそれから導出された信号を少なくとも１つの入力信号として入力するように構成できる。別の例として、エンドツールＥＴＬが、各ワークピース画像取得信号に対応した各ワークピース測定画像を与えるために使用されるカメラである実施例では、トリガ部８８７は、そのワークピース画像取得信号又はそれから導出された信号を少なくとも１つの入力信号として入力するように構成できる。

図８の例示的な実施例において、補足計測位置決定システム８５０は、各２Ｄスケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａと、対応する参照位置ＲＥＦ１’、ＲＥＦ２’、ＲＥＦ３’、ＲＥＦ４’、ＲＥＦ５’（例えば各カメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａの位置に対応する及び／又はそれらの位置を示す）との相対位置を、例えば取得した各画像内で識別された少なくとも１つの撮像可能要素の画像位置の決定に基づいて、計測位置座標処理部８９０が決定するように動作可能であるよう構成されている。決定された相対位置を（例えば補足計測位置決定システム８５０によって）使用して、画像取得時点におけるエンドツール位置ＥＴＰ’の計測位置座標を、ロボット精度よりも良好な精度レベルで決定できる。

図１及び図８に示されるようなロボットシステムが種々の代替的なシステムよりも優れたいくつかの利点を有し得ることは認められよう。例えば様々な実施例において、本明細書に開示されるようなシステムは、ロボット移動／位置を追跡するためにレーザトラッカ又は写真測量法のような技術を利用する代替的なシステムに比べて、小型である及び／又は低費用である可能性があり、更に、いくつかの実施例では精度が高い可能性もある。また、開示されるシステムは、エンドツール作業範囲ＥＴＷＶ又はＥＴＷＶ’のどの部分も占有したり覆い隠したりしないが、代替的なシステムは、ワークピースに作業及び／又は検査等が実行される可能性のあるエリア（例えばエンドツール作業範囲ＥＴＷＶ又はＥＴＷＶ’）内の地上もしくはステージ上もしくは他の場所に、スケール又は基準を含むことがある。更に、様々な実施例では、カメラ及びスケールの全てをロボットに結合することによって（例えば、アーム部及び回転継手のような可動アーム構成の移動部に結合されていることを含む）、ロボット環境における外部構造又は外部結合をカメラ又はスケールに提供する必要はない。

図９は、図８のロボットシステム８００と実質的に同様のロボットシステム９００の第４の例示的な実施例の一部の等角投影図である。上述の番号付けスキームと同様、図９のいくつかの名前又は番号を付けたコンポーネント（例えば８ＸＸ、８ＸＸ’、又は９ＸＸ）は、図８又は他の図における同一又は同様の名前又は番号を付けた対応するコンポーネント（例えば８ＸＸ）に相当する及び／又はそれらと同様の動作を有し、それらと同様又は同一であると理解することができ、そうでなければ類推によって及び以下で記載するように理解され得ることは認められよう。上述のように、同様の及び／又は同一の設計及び／又は機能を有する要素を示すためのこの名前付け及び番号付けスキームは、本出願の様々な図に概ね適用される（例えば図１から図１１）。

図９に示されているように、第１のアーム部８２１（例えば上方ベース部）は、第１のアーム部８２１の近位端ＰＥ１において第１の移動機構８３１（例えば回転継手を含む）に実装されている。第１の移動機構８３１は、下方支持ベース部ＢＳＥ’の上端に位置付けられ、第１のアーム部８２１が名目上水平な面内で回転するように回転軸ＲＡ１’を有する。様々な実施例において、第１のアーム部８２１の角度位置（例えば角度向き）を決定するために位置センサＳＥＮ１’（例えば回転エンコーダ）を使用できる。

第２の移動機構８３２（例えば回転継手を含む）は、第１のアーム部８２１の遠位端ＤＥ１の近傍に位置付けられている。第２の移動機構８３２は回転軸ＲＡ２’を有する。第２のアーム部８２２は、第２の移動機構８３２を中心として移動するように、第２のアーム部８２２の近位端ＰＥ２で第２の移動機構８３２に実装されている。様々な実施例において、第２のアーム部８２２の角度位置を決定するために位置センサＳＥＮ２’（例えば回転エンコーダ）を使用できる。

第３の移動機構８３３（例えば回転継手を含む）は、第２のアーム部８２２の遠位端ＤＥ２に位置付けられている。第３の移動機構８３３は回転軸ＲＡ３’を有する。第３のアーム部８２３は、第３の移動機構８３３を中心として移動するように、第３のアーム部８２３の近位端ＰＥ３で第３の移動機構８３３に実装されている。様々な実施例において、第３のアーム部８２３の角度位置を決定するために位置センサＳＥＮ３’（例えば回転エンコーダ）を使用できる。

第４の移動機構８３４（例えば回転継手を含む）は、第３のアーム部８２３の遠位端ＤＥ３に位置付けられている。第４の移動機構８３４は回転軸ＲＡ４’を有する。第４のアーム部８２４は、回転するように、第４のアーム部８２４の近位端ＰＥ４で第４の移動機構８３４に実装されている。様々な実施例において、第４のアーム部８２４の角度位置を決定するために位置センサＳＥＮ４’（例えば回転エンコーダ）を使用できる。

第５の移動機構８３５は、第４のアーム部８２４の遠位端ＤＥ４に位置付けることができる。上述のように、いくつかの実施例において、第５の移動機構８３５（例えば回転継手を含む）は、回転軸ＲＡ５’を中心として第５のアーム部８２５を回転させるように構成できる。そのような構成では、第５のアーム部８２５は、第５のアーム部８２５の近位端ＰＥ５で第５の移動機構８３５に実装することができる。いくつかの実施例では、第５の移動機構８３５は追加的に又は代替的に、第５のアーム部８２５を線形に（例えば上下に）移動させるよう構成されている異なるタイプの移動機構（例えばリニアアクチュエータ）を含み得る。様々な実施例において、第５のアーム部８２５は、可動アーム構成ＭＡＣ’の終端部として指定することができ、可動アーム構成ＭＡＣ’の遠位端は、エンドツール実装構成ＥＴＭＣ’を配置できる第５のアーム部８２５の遠位端ＤＥ５に対応する。第５の移動機構８３５が回転継手を含む実施例では、それに応じていくつかの構成でエンドツールＥＴＬを回転させることができる（例えば、いくつかの例ではｚ軸に直交するｘｙ面内で）。

様々な実施例において、可動アーム構成ＭＡＣ’のコンポーネントの特定の移動、座標、及び角度に言及するため、異なる参照軸及び参照線を指定することがある。いくつかの具体的な例として、図９に示されているように、第２及び第３のアーム部８２２及び８２３には、各アーム部の中心を通る中心線ＣＴ２’及びＣＴ３’をそれぞれ指定できる。他のアーム部８２１、８２４、及び８２５も同様に、可動アーム構成ＭＡＣ’のコンポーネントの特定の移動、座標、及び角度に言及するため、対応する参照線及び／又は参照軸等を有し得ることは認められよう。

様々な実施例において、エンドツールＥＴＬは、第５のアーム部８２５の遠位端ＤＥ５の近傍でエンドツール実装構成ＥＴＭＣ’に実装する（例えば結合する）ことができる。エンドツールＥＴＬは、第５の移動機構８３５の第５の回転軸ＲＡ５’と一致し得ると共に第４の移動機構８３４の第４の回転軸ＲＡ４’の延長線と交差し得るエンドツール軸ＥＡ（例えばスタイラスＥＴＳＴの中央軸及び／又は中心軸を通る）を有することを指定できる。様々な実施例において、エンドツール軸ＥＡはエンドツール位置ＥＴＰ’を通る。エンドツール位置ＥＴＰ’は、（例えばロボット座標系の）座標Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２を有することを指定できる。様々な実施例において、エンドツールＥＴＬは、座標Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３を有することを指定できる接点ＣＰ（例えばワークピースに接触するためのエンドツールスタイラスＥＴＳＴの端部）を有し得る。

１つの具体的な実施例では、各カメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａで取得された各画像を計測位置座標処理部８９０によって解析して、相対位置（例えば、各スケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａの位置や向き等に対応する）を決定できる。このような決定は、（例えばスケールに対するカメラの位置や向き等を決定するための）標準的なカメラ／スケール画像処理技法に従って実行できる。このような技法の様々な例が、前述した本願に含まれる米国特許第６，７８１，６９４号、第６，９３７，３４９号、第５，７９８，９４７号、第６，２２２，９４０号、及び第６，６４０，００８号に記載されている。様々な実施例では、このような技法を用いて、図５から図７を参照して上述したように、スケール範囲内（例えば各２Ｄスケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａ内）の視野の位置（例えばカメラの位置や向き等に対応する）を決定することができる。様々な実施例において、このような決定は、各２Ｄスケールの取得画像に含まれる少なくとも１つの撮像可能要素及びそれに関連した既知の２Ｄスケール座標位置を識別することを含み得る。このような決定は、各２Ｄスケール８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、及び８７４Ａと、対応する参照位置ＲＥＦ１’、ＲＥＦ２’、ＲＥＦ３’、ＲＥＦ４’、及びＲＥＦ５’（例えば、各カメラ８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、及び８６４Ａの位置に対応する及び／又は位置を示す）との相対位置を決定することに対応し得る。

図１０は、図８及び図９に示されているものと同様のロボットシステムの一部の側面図である。より具体的には、図１０は、第２、第３、及び第５のアーム部８２２、８２３、及び８２５、第２、第３、及び第４の移動機構８３２、８３３、及び８３４、並びにスケール８７２Ａ、８７３Ａ、及び８７４の側面図を示す。スケール８７２Ａは、第１の２Ｄスケール結合位置で第２の移動機構８３２の回転継手に結合され、スケール８７３Ａは、第２の２Ｄスケール結合位置で第３の移動機構８３３の回転継手に結合され、スケール８７４Ａは、第３の２Ｄスケール結合位置で第４の移動機構８３４の回転継手に結合されている。第２の移動機構８３２の回転継手の回転中の回転軸ＲＡ２’に対して垂直方向の移動により、スケール８７２Ａの相対位置が変化する（例えばカメラ座標系のｘ軸及び／又はｙ軸方向に）。第３の移動機構８３３の回転継手の回転中の回転軸ＲＡ３’に対して垂直方向の移動により、スケール８７３Ａの相対位置が変化する（例えばカメラ座標系のｘ軸及び／又はｙ軸方向に）。第４の移動機構８３４の回転継手の回転中の回転軸ＲＡ４’に対して垂直方向の移動により、スケール８７４Ａの相対位置が変化する（例えば局所カメラ座標系のｘ軸及び／又はｙ軸方向に）。カメラ８６２Ａ、８６３Ａ、及び８６４Ａは、それぞれスケール８７２Ａ、８７３Ａ、及び８７４Ａに含まれる要素の画像を取得できるように配置されている。これらの画像に基づいて、計測位置座標処理部８９０は、スケール８７２Ａ、８７３Ａ、及び８７４Ａの各角度向きを決定し、更に、スケール８７２Ａ、８７３Ａ、及び８７４Ａの相対位置も決定する（例えば、局所カメラ座標系のｘ軸及びｙ軸座標で）。計測位置座標処理部８９０はこれを用いて、各回転軸ＲＡ２’、ＲＡ３’，及びＲＡ４’に対して垂直方向の望ましくない移動が存在する場合はこれを検出する。計測位置座標処理部８９０は、スケール８７２Ａ、８７３Ａ、及び８７４Ａの決定した相対位置を用いて、第２、第３、及び第４の移動機構８３２、８３３、及び８３４の回転継手のいわゆる「ふらつき」、「揺れ動き」、又は他の移動を検出できる。このような移動は、標準的なロボットエンコーダでは通常は検出されたり明らかにされたりしないので、ロボットアームの端部のエンドツール位置を決定することに関して測定誤差を発生させるものである。

図１１は、図８及び図９に示されているものと同様のロボットシステムの一部の側面図である。より具体的には、図１１は、第２のアーム部８２２、カメラ８６２Ｂ、及びスケール８７２Ｂの側面図を示す。図１１には示されていないが、スケール８７２Ｂは、第３のアーム部８２３（例えば図９を参照のこと）に結合されている第３の移動機構８３３の回転継手の近くに配置されている。様々な実施例において、第２のアーム部８２２、第３のアーム部８２３、及び／又は第３のアーム部８２３に結合された他のコンポーネントは、図１１に破線で示されているように第２のアーム部８２２の屈曲又はねじれを発生させるのに充分な重さであり得る。このような屈曲又はねじれによってスケール８７２Ｂの相対位置が変化し、スケール８７２Ｂが予想位置Ｐ１’から屈曲位置Ｐ２’へ移動する可能性がある。カメラ８６２Ｂに対するスケール８７２Ｂの移動に従って、対応する移動／位置の変化量Ｄ１２’を検出／測定することができる。より具体的には、第２のアーム部８２２が図示のように屈曲した場合、カメラ８６２Ｂの視野にはスケール８７２Ｂの異なる部分が示され（例えば、図示の向きではスケール８７２Ｂの上部に近付いた部分）、その画像を解析することで、スケール８７２Ｂの位置と対応する第２のアーム部８２２の屈曲量を決定できる（例えば、少なくとも部分的に、異なる画像等内のスケールの１つ以上の撮像可能要素の異なる位置の決定に基づく）。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、多関節ロボット及び補足計測位置決定システムを含むロボットシステムを動作させるためのルーチン１２００Ａ及び１２００Ｂの例示的な実施例を示すフロー図である。図１２Ａに示されているように、決定ブロック１２１０では、ロボットシステムを補足計測位置座標モードで動作させるか否かを決定する。様々な実施例において、補足計測位置座標モード又は標準ロボット位置座標モードの選択及び／又は活性化は、ユーザによって行う、及び／又は特定の動作及び／又は命令に応答してシステムによって自動的に行うことができる。例えば１つの実施例では、多関節ロボットが特定の位置に移動した場合（例えばエンドツールを、アセンブリ又は他の動作が実行される一般エリアから、ワークピース検査動作が典型的に実行され、補足計測位置座標モードが利用される特定エリアに移動させた場合）、補足計測位置座標モードを開始することができる（例えば自動的に又はユーザによる選択に従って）。様々な実施例では、このようなモードは外部制御システムＥＣＳによって実施できる（例えば、標準ロボット位置座標モード部１４７及び補足計測位置座標モード部１９２を使用する図１の外部制御システムＥＣＳ等）。様々な実施例では、ハイブリッドモードを、独立して又は補足計測位置座標モードの一部として動作させる及び／又はモード間の切り替えとして実施することができる。これについては図１３を参照して以下で詳述する。

決定ブロック１２１０でロボットシステムを補足計測位置座標モードで動作させないことが決定された場合、ルーチンはブロック１２２０に進み、ロボットシステムを標準ロボット位置座標モードで動作させる。標準ロボット位置座標モードの一部として、多関節ロボットの位置センサ（例えば回転エンコーダ）を用いて、ロボット精度（例えば、多関節ロボットの位置センサの精度に少なくとも部分的に基づく）で、多関節ロボットの移動及び対応するエンドツール位置を制御及び決定する。一般に、ロボット位置座標モードは、多関節ロボットの独立した及び／又は標準的な動作モードに対応し得る（例えば、補足計測位置座標決定システムがアクティブでないか又は他の理由で提供されない場合に多関節ロボットを独立して動作させるモード）。

ロボットシステムを補足計測位置座標モードで動作させる場合、ルーチンはブロック１２３０に進み、多関節ロボットのエンドツール位置に関連した少なくとも１つの入力信号を受信する（すなわちトリガ部で）。この少なくとも１つの入力信号に基づいて第１のトリガ信号のタイミングを決定し、この第１のトリガ信号を補足計測位置決定システムのカメラに出力する。カメラはそれぞれ、第１のトリガ信号の受信に応答して、画像取得時点で対応する２Ｄスケールのデジタル画像を取得する。ブロック１２４０では、取得した画像を受信し（例えば計測位置座標処理部で）、各画像において、２Ｄスケールの取得画像に含まれる少なくとも１つの撮像可能要素及び関連する各既知の２Ｄスケール座標位置を識別する。

ブロック１２５０では、各取得画像内で識別された少なくとも１つの撮像可能要素の画像位置の決定に基づいて、各２Ｄスケールの相対位置を決定する。ブロック１２６０では、決定した位置情報（例えば決定した相対位置及び／又は他の関連する決定した位置情報を含む）を、指定された機能のために使用する（例えば、エンドツール位置の計測位置座標の決定、ワークピース測定、多関節ロボットの配置制御等のため）。このような動作又は他のものの一部として、ルーチンは次いでポイントＡに進み、様々な実施例ではここでルーチンは終了するか、又は図１２Ｂを参照して以下で詳述するように継続することができる。

図１２Ｂに示されているように、ルーチン１２００Ｂは続いてポイントＡからブロック１２７０に進むことができる。以下で詳述するように、ルーチン１２００Ｂの一部として、決定した位置情報（例えばブロック１２６０からの）は、ワークピース上の第１の表面位置を決定することに対応し得るか又はそのために使用され得る。次いで、ワークピース上の第２の表面位置を決定することができる（例えばワークピース測定の一部として）。ブロック１２７０では、エンドツール位置に関連した少なくとも１つの第２の入力信号を受信し（例えばトリガ部で）、この少なくとも１つの第２の入力信号に基づいて第２のトリガ信号のタイミングを決定する。第２のトリガ信号を補足計測位置決定システムのカメラに出力する。カメラはそれぞれ、第２のトリガ信号の受信に応答して、第２の画像取得時点で対応する２Ｄスケールの第２のデジタル画像を取得する。

ブロック１２８０では、取得した画像を受信し（例えば計測位置座標処理部で）、各画像において、２Ｄスケールの第２の取得画像に含まれる少なくとも１つの第２の撮像可能要素及び関連する第２の既知の２Ｄスケール座標位置を識別する。ブロック１２９０では、各第２の取得画像内で識別された少なくとも１つの第２の撮像可能要素の第２の画像位置の決定に基づいて、各２Ｄスケールの第２の相対位置を決定する。

ブロック１２９５では、決定した相対位置及び／又は関連する位置情報を用いて、第１及び第２の画像取得時点における各エンドツール位置（例えば、接点位置等を示す）に対応するワークピース上の第１及び第２の表面位置間の距離に対応するワークピースの寸法を決定する。多関節ロボットの位置センサ（例えば回転エンコーダ）を用いてロボット精度でワークピース上の第１及び第２の表面位置を決定するのではなく、上述したような技法を用いて、より正確な位置情報を決定できることは認められよう。

図１３は、移動タイミングの異なる部分でそれぞれ異なる技法を使用することができる、エンドツール位置を決定するためのルーチン１３００の１つの例示的な実施例を示すフロー図である。概して、移動タイミング中に、ロボットの１つ以上のアーム部を第１の位置から第２の位置へ移動させる（例えば、移動機構を中心として１つ以上のアーム部を第１の回転向きから第２の回転向きへ回転させること、又は他の手法でこれらのアーム部を移動させること等を含み得る）。図１３に示されているように、決定ブロック１３１０では、移動タイミング中にエンドツール位置を決定するためハイブリッドモードを利用するか否かを決定する。様々な実施例において、ハイブリッドモードは、図１２Ａを参照して上述したように、補足計測位置座標モードと標準ロボット位置座標モードとの切り替えを含むプロセスも表し得る。ハイブリッドモードが利用されない場合、ルーチンはブロック１３２０に進み、移動タイミング中にエンドツール位置を決定するため（例えば可動アーム構成ＭＡＣ又はＭＡＣ’のような可動アーム構成の）ロボットの位置センサ（例えば回転エンコーダ、リニアエンコーダ等）のみを単独で利用する。

ハイブリッドモードが使用される場合、ルーチンはブロック１３３０に進み、移動タイミングの第１の部分の間、エンドツール位置を決定するためロボットに含まれる（例えばロボットの可動アーム構成ＭＡＣ又はＭＡＣ’に含まれる）位置センサを使用する。このような動作中、エンドツール位置を決定するために補足計測位置決定システムは使用されない可能性がある。ブロック１３４０では、移動タイミングの第１の部分の後に生じる移動タイミングの第２の部分の間、補足計測位置決定システムを用いてエンドツール位置を決定する。このような動作によって、システムは、移動タイミングの第１の部分の間にエンドツール位置の初期の／高速の／粗い移動を実行できると共に、移動タイミングの第２の部分の間にエンドツール位置の高精度の最後の／低速の／細かい移動を実行できることは認められよう。

図１４は、ロボットと共に使用される補足計測位置決定システムを動作させるためのルーチン１４００の例示的な実施を示すフロー図である。図１４に示されているように、ブロック１４１０では、第１の画像取得時点で第１の２Ｄスケールの第１の画像を取得するように第１のカメラを動作させる。第１のカメラは、第１のカメラ結合位置でロボットの可動アーム構成に結合され、第１の参照位置を規定する。第１の２Ｄスケールは、第１の２Ｄスケール結合位置で可動アーム構成に結合されている。例えば、トリガ部１８７がカメラ１６１Ａに制御信号を送信し、これによってカメラ１６１Ａは第１の画像取得時点でスケール１７１Ａの第１の画像を取得する。

ブロック１４２０では、第１の画像取得時点で第２の２Ｄスケールの第１の画像を取得するように第２のカメラを動作させる。第２のカメラは、第２のカメラ結合位置でロボットの可動アーム構成に結合され、第２の参照位置を規定する。第２の２Ｄスケールは、第２の２Ｄスケール結合位置で可動アーム構成に結合されている。例えば、トリガ部１８７がカメラ１６１Ｂに制御信号を送信し、これによってカメラ１６１Ｂは第１の画像取得時点でスケール１７１Ｂの第１の画像を取得する。

ブロック１４３０では、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定する。例えば、計測位置座標処理部１９０は、ブロック１４１０でカメラ１６１Ａにより取得されたスケール１７１Ａの第１の画像に基づいて、スケール１７１Ａの相対位置を決定する。

ブロック１４４０では、少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で第２のカメラにより取得された第２の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、第２の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定する。例えば、計測位置座標処理部１９０は、ブロック１４２０でカメラ１６１Ｂにより取得されたスケール１７１Ｂの第１の画像に基づいて、スケール１７１Ｂの相対位置を決定する。

いくつかの実施例では、ブロック１４４０の後、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第１の相対位置に基づいて、第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定する。例えば計測位置座標処理部１９０は、少なくとも部分的にスケール１７１Ａ及び１７１Ｂの決定された第１の相対位置に基づいて、エンドツール位置ＥＴＰ（例えば図２を参照のこと）の計測位置座標（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を決定する。

いくつかの実施例では、ブロック１４４０の後、この方法は更に、第２の画像取得時点で第１の２Ｄスケールの第２の画像を取得するように第１のカメラを動作させることと、第２の画像取得時点で第２の２Ｄスケールの第２の画像を取得するように第２のカメラを動作させることと、少なくとも部分的に、第２の画像取得時点で第１のカメラにより取得された第１の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、第１の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定することと、少なくとも部分的に、第２の画像取得時点で第２のカメラにより取得された第２の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、第２の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定することと、を含む。例えば、ブロック１４１０、１４２０、１４３０、及び１４４０に関連付けて記載した行為を、異なる時点で（すなわち第２の画像取得時点で）繰り返す。

いくつかの実施例では、方法は更に、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第１の相対位置に基づいて、第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定することと、少なくとも部分的に第１及び第２の２Ｄスケールの決定された第２の相対位置に基づいて、第２の画像取得時点における第２のエンドツール位置の計測位置座標を決定することと、を含む。例えば計測位置座標処理部１９０は、少なくとも部分的にスケール１７１Ａ及び１７１Ｂの決定された第１の相対位置に基づいて、エンドツール位置ＥＴＰの計測位置座標（Ｘ２ａ、Ｙ２ａ、Ｚ２ａ）を決定し、少なくとも部分的にスケール１７１Ａ及び１７１Ｂの決定された第２の相対位置に基づいて、エンドツール位置ＥＴＰの計測位置座標（Ｘ２ｂ、Ｙ２ｂ、Ｚ２ｂ）を決定する。いくつかの実施例において、方法は更に、第１及び第２のエンドツール位置の決定された計測位置座標を用いて、第１及び第２のエンドツール位置間の距離に関連した寸法を決定することを含む。例えば計測位置座標処理部１９０は、上述した計測位置座標（Ｘ２ａ、Ｙ２ａ、Ｚ２ａ）及び計測位置座標（Ｘ２ｂ、Ｙ２ｂ、Ｚ２ｂ）を用いて第１及び第２のエンドツール位置間の距離を計算し、第１及び第２のエンドツール位置間の距離に関連した寸法を決定する。この寸法は、ワークピース上の第１及び第２の表面位置間の距離であるか又はこれに対応し得る。この場合、エンドツールの接点は、第１の画像取得時点でワークピース上の第１の表面位置に接触し、第２の画像取得時点でワークピース上の第２の表面位置に接触する。

いくつかの実施例では、ブロック１４１０の前に、方法は更に、第１及び第２の２Ｄスケールをそれぞれ第１及び第２の２Ｄスケール結合位置で可動アーム構成に結合することと、第１のカメラを第１のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合することと、第２のカメラを第２のカメラ結合位置で可動アーム構成に結合することと、を含む。例えば、方法は、スケール１７１Ａをスケール結合位置ＣＬ２で第１のアーム部１２１に結合することと、スケール１７１Ｂをスケール結合位置ＣＬ４で第１のアーム部１２１に結合することと、カメラ１６１Ａをカメラ結合位置ＣＬ１で支持ベース部ＢＳＥに結合することと、カメラ１６１Ｂをカメラ結合位置ＣＬ３で第１のアーム部１２１に結合することと、を含む。

他の例において、第１及び第２のカメラは、カメラ１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２Ａ、１６２Ｂ、８６２Ａ、８６２Ｂ、８６３Ａ、８６３Ｂ、８６４Ａ等のうち任意のものとすればよく、第１及び第２の２Ｄスケールは、スケール１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、１７２Ｂ、８７２Ａ、８７２Ｂ、８７３Ａ、８７３Ｂ、８７４Ａ等のうち任意のものとすればよく、これに対応して本明細書に記載されている構成のうち任意のものとすればよいことは認められよう。

本開示において、相対スケール要素等に関して要素名「２Ｄスケール」を用いたが、この要素名は単なる例示であって限定ではないことは理解されよう。これは、デカルト座標系の一部としてｘ及びｙスケール座標に関連付けて「２Ｄスケール」と称され、名目上平面状の基板を含むものとして記載されている。しかしながら更に一般的には、要素名２Ｄスケールは、本明細書に開示されるように動作できるならば、任意の参照スケールであって、このスケール上の既知の２次元座標（例えば２次元の正確な位置及び／又は正確に較正された位置）に対応する複数の要素又はマークを含むものを指すと理解するべきである。例えばそのようなスケール要素は、その参照スケール上のデカルト座標系、又は極座標系、又は他の任意の好都合な座標系で表現する及び／又は指し示すことができる。更に、そのような要素は、これらの要素がスケール上の既知の２次元座標に対応すると共に本明細書に開示されるように動作できるならば、動作スケールエリア全体にわたって均一に又は不均一に分散させた要素を含み、目盛の付いた（graduated）又は目盛の付いていない（ungraduated）スケールマークを含むことができる。

本明細書に開示され説明されるロボットシステム及び対応する可動アーム構成は、概ね特定の数のアーム部（例えば３つのアーム部、５つのアーム部等）を参照して図示され記載されるが、このようなシステムはそのように限定されないことは理解されよう。様々な実施例において、本明細書に記載されるもののようなアーム部を含むならば、ロボットシステムは所望の場合はより少ないか又はより多くのアーム部を含むことも可能である。

本明細書で記載されるように、２Ｄスケール及びこのスケールを撮像するため使用されるカメラは、ロボットシステムの移動及び／又は位置に応じて、相互に対して回転し得ることは理解されよう（例えばスケールは回転継手等に実装されている）。（例えば本願に含まれる引用文献に開示されているような）当技術分野で既知の方法を用いて、そのような相対的な回転を正確に決定すること及び／又は必要な座標変換を実行すること、及び／又はそのような相対的な回転に関して本明細書に開示される原理に従ってカメラとスケールの相対位置を解析することが可能であることは認められよう。様々な実施例において、本明細書で言及される計測位置座標はそのような相対的な回転を考慮に入れていることは理解されよう。更に、いくつかの実施例において、本明細書で言及される計測位置座標は、そのような相対的な回転の精密な決定値及び／又は指示を含む座標セットを含むことは理解されよう。

本開示の好適な実施例について図示及び記載したが、本開示に基づいて、図示及び記載した要素の構成及び動作のシーケンスにおける多数の変形が当業者には明らかであろう。種々の代替的な形態を用いて本明細書に開示された原理を実施することができる。更に、上述の様々な実施例を組み合わせて別の実施例を提供することも可能である。本明細書において言及した米国特許及び米国特許出願は全て、援用によりその全体が本願に含まれるものとする。これらの様々な特許及び出願の概念を用いて更に別の実施例を提供するために必要な場合は、上述の実施例の態様は変更可能である。

前述の記載に照らして、実施例にこれら及び他の変更を行うことができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は本明細書及び特許請求の範囲に開示される特定の実施例に特許請求の範囲を限定するものとして解釈されず、そのような特許請求の範囲の権利が与えられる（entitled）均等物の全範囲に加えて全ての可能な実施例を包含するものとして解釈されるべきである。

Claims (21)

1. ロボットであって、
   可動アーム構成であって、
   第１のアーム部であって、前記第１のアーム部の近位端において第１の回転軸を有する第１の回転継手に実装され、前記第１のアーム部の遠位端に位置付けられる、第２の回転軸を有する第２の回転継手を有する、第１のアーム部と、
   第２のアーム部であって、前記第２の回転継手を中心として回転するように、前記第２のアーム部の近位端において前記第２の回転継手に実装される、第２のアーム部と、
   エンドツールを実装するためのエンドツール実装構成であって、前記可動アーム構成の遠位端の近傍に設けられるエンドツール実装構成と、
   を備える可動アーム構成と、
   少なくとも部分的に、前記ロボットに含まれる回転センサを用いて前記第１の回転継手及び前記第２の回転継手を中心とした前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の角度位置をそれぞれ検知及び制御することに基づいて、ロボット精度として規定された精度レベルで前記エンドツールの位置であるエンドツール位置を制御するように構成された移動制御システムと、
   を備えるロボットと、
   補足計測位置決定システムであって、
   第１の２次元（２Ｄ）スケール結合位置及び第２の２Ｄスケール結合位置でそれぞれ前記可動アーム構成に結合されている第１の２Ｄスケール及び第２の２Ｄスケールであって、それぞれの２Ｄスケールは、名目上平面状の基板と、前記平面状の基板の上に分散された複数の撮像可能な要素と、を含む、第１の２Ｄスケール及び第２の２Ｄスケールと、
   画像取得時点で前記第１の２Ｄスケールの画像を取得するための第１のカメラであって、第１の参照位置を規定し、第１のカメラ結合位置で前記可動アーム構成に結合されている第１のカメラと、
   前記画像取得時点で前記第２の２Ｄスケールの画像を取得するための第２のカメラであって、第２の参照位置を規定し、第２のカメラ結合位置で前記可動アーム構成に結合されている第２のカメラと、
   計測処理部であって、
   少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で前記第１のカメラにより取得された前記第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、前記第１の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定し、
   少なくとも部分的に、前記第１の画像取得時点で前記第２のカメラにより取得された前記第２の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、前記第２の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定する、
   ように構成された計測処理部と、
   を備える補足計測位置決定システムと、
   を備えるロボットシステム。
2. 前記計測処理部は、少なくとも部分的に、前記第１の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置と、前記第２の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置と、に基づいて、前記第１の画像取得時点における前記エンドツール位置の計測位置座標を決定するように構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記第１の２Ｄスケール結合位置は、前記第１の回転継手上にあり、
   前記第１の回転継手の回転中の前記第１の回転軸に対する垂直方向の移動によって、前記第１の２Ｄスケールの前記第１の相対位置に変化を生じる、請求項１に記載のロボットシステム。
4. 前記計測処理部は、少なくとも部分的に、前記第１の画像取得時点で前記第１のカメラにより取得された前記第１の２Ｄスケールの前記第１の画像に基づいて、前記第１の２Ｄスケールの角度向きを決定するように構成されている、請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記第１の２Ｄスケール結合位置は、前記第１のアーム部上にあり、
   前記第１のアーム部の屈曲又はねじれのうち少なくとも１つによって、前記第１の２Ｄスケールの前記第１の相対位置に変化を生じる、請求項１に記載のロボットシステム。
6. 前記計測処理部は、
   少なくとも部分的に、第２の画像取得時点で前記第１のカメラにより取得された前記第１の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、前記第１の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定し、
   少なくとも部分的に、前記第２の画像取得時点で前記第２のカメラにより取得された前記第２の２Ｄスケールの第２の画像に基づいて、前記第２の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定する、
   ように構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
7. 前記計測処理部は、
   少なくとも部分的に前記第１及び第２の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置に基づいて、前記第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定し、
   少なくとも部分的に前記第１及び第２の２Ｄスケールの前記決定された第２の相対位置に基づいて、前記第２の画像取得時点における第２のエンドツール位置の計測位置座標を決定する、
   ように構成されている、請求項６に記載のロボットシステム。
8. 前記計測処理部は、前記第１のエンドツール位置及び前記第２のエンドツール位置の前記決定された計測位置座標を用いて、前記第１エンドツール位置及び前記第２のエンドツール位置の間の距離に関連した寸法を決定するように構成されている、請求項７に記載のロボットシステム。
9. 前記寸法はワークピース上の第１の表面位置及び第２の表面位置の間の距離であり、前記エンドツールの接点は、前記第１の画像取得時点で前記ワークピース上の前記第１の表面位置に接触し、前記第２の画像取得時点で前記ワークピース上の前記第２の表面位置に接触する、請求項８に記載のロボットシステム。
10. 前記エンドツールは、前記ワークピースを測定するために用いられるタッチプローブ又はスキャンプローブのうち少なくとも１つである、請求項９に記載のロボットシステム。
11. ロボットと共に使用される補足計測位置決定システムを動作させるための方法であって、
    前記ロボットは、
    可動アーム構成であって、
    第１のアーム部であって、前記第１のアーム部の近位端において第１の回転軸を有する第１の回転継手に実装され、前記第１のアーム部の遠位端に位置付けられる、第２の回転軸を有する第２の回転継手を有する、第１のアーム部と、
    第２のアーム部であって、前記第２の回転継手を中心として回転するように、前記第２のアーム部の近位端において前記第２の回転継手に実装される、第２のアーム部と、
    エンドツールを実装するためのエンドツール実装構成であって、前記可動アーム構成の遠位端の近傍に設けられるエンドツール実装構成と、
    を備える可動アーム構成と、
    少なくとも部分的に、前記ロボットに含まれる回転センサを用いて前記第１の回転継手及び前記第２の回転継手を中心とした前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の角度位置をそれぞれ検知及び制御することに基づいて、ロボット精度として規定された精度レベルで前記エンドツールの位置であるエンドツール位置を制御するように構成された移動制御システムと、を備え、
    前記補足計測位置決定システムは、
    第１の２次元（２Ｄ）スケール及び第２の２次元スケールであって、それぞれの２Ｄスケールは、名目上平面状の基板と、前記平面状の基板の上に分散された複数の撮像可能な要素と、を含む、第１の２Ｄスケール及び第２の２Ｄスケールと、
    第１のカメラ及び第２のカメラと、を備え、
    前記方法は、
    第１の画像取得時点で前記第１の２Ｄスケールの第１の画像を取得するように前記第１のカメラを動作させることであって、
    前記第１のカメラは、第１のカメラ結合位置で前記ロボットの前記可動アーム構成に結合されて、第１の参照位置を規定し、
    前記第１の２Ｄスケールは、第１の２Ｄスケール結合位置で前記可動アーム構成に結合されている、
    前記第１のカメラを動作させることと、
    前記第１の画像取得時点で前記第２の２Ｄスケールの第１の画像を取得するように前記第２のカメラを動作させることであって、
    前記第２のカメラは、第２のカメラ結合位置で前記ロボットの前記可動アーム構成に結合されて、第２の参照位置を規定し、
    前記第２の２Ｄスケールは、第２の２Ｄスケール結合位置で前記可動アーム構成に結合されている、
    前記第２のカメラを動作させることと、
    少なくとも部分的に、前記第１の画像取得時点で前記第１のカメラにより取得された前記第１の２Ｄスケールの前記第１の画像に基づいて、前記第１の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定することと、
    少なくとも部分的に、前記第１の画像取得時点で前記第２のカメラにより取得された前記第２の２Ｄスケールの前記第１の画像に基づいて、前記第２の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定することと、
    を含む方法。
12. 少なくとも部分的に、前記第１の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置と、前記第２の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置と、に基づいて、前記第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 第２の画像取得時点で前記第１の２Ｄスケールの第２の画像を取得するように前記第１のカメラを動作させることと、
    前記第２の画像取得時点で前記第２の２Ｄスケールの第２の画像を取得するように前記第２のカメラを動作させることと、
    少なくとも部分的に、前記第２の画像取得時点で前記第１のカメラにより取得された前記第１の２Ｄスケールの前記第２の画像に基づいて、前記第１の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定することと、
    少なくとも部分的に、前記第２の画像取得時点で前記第２のカメラにより取得された前記第２の２Ｄスケールの前記第２の画像に基づいて、前記第２の２Ｄスケールの第２の相対位置を決定することと、
    を更に含む、請求項１１に記載の方法。
14. 少なくとも部分的に、前記第１の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置と、前記第２の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置と、に基づいて、前記第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定することと、
    少なくとも部分的に、前記第１の２Ｄスケールの前記決定された第２の相対位置と、前記第２の２Ｄスケールの前記決定された第２の相対位置に基づいて、前記第２の画像取得時点における第２のエンドツール位置の計測位置座標を決定することと、
    を更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のエンドツール位置及び第２のエンドツール位置の前記決定された計測位置座標を用いて、前記第１のエンドツール位置及び第２のエンドツール位置の間の距離に関連した寸法を決定することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記寸法は、ワークピース上の第１の表面位置及び第２の表面位置の間の距離であり、
    前記エンドツールの接点は、前記第１の画像取得時点で前記ワークピース上の前記第１の表面位置に接触し、前記第２の画像取得時点で前記ワークピース上の前記第２の表面位置に接触する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の２Ｄスケール及び前記第２の２Ｄスケールをそれぞれ前記第１の２Ｄスケール結合位置及び第２の２Ｄスケール結合位置で前記可動アーム構成に結合することと、
    前記第１のカメラを前記第１のカメラ結合位置で前記可動アーム構成に結合することと、
    前記第２のカメラを前記第２のカメラ結合位置で前記可動アーム構成に結合することと、
    を更に含む、請求項１１に記載の方法。
18. エンドツールを実装するためのエンドツール実装構成を備えた可動アーム構成と、前記エンドツールのエンドツール位置を制御するように構成された移動制御システムと、を備えるロボットと共に使用される補足計測位置決定システムであって、
    第１の２次元（２Ｄ）スケール結合位置及び第２の２Ｄスケール結合位置でそれぞれ前記ロボットの前記可動アーム構成に結合されるように構成された第１の２Ｄスケール及び第２の２Ｄスケールであって、それぞれの２Ｄスケールは、名目上平面状の基板と、前記平面状の基板の上に分散された複数の撮像可能な要素と、を含む、第１の２Ｄスケール及び第２の２Ｄスケールと、
    画像取得時点で前記第１の２Ｄスケールの画像を取得するための第１のカメラであって、第１の参照位置を規定し、第１のカメラ結合位置で前記可動アーム構成に結合されるように構成される第１のカメラと、
    前記画像取得時点で前記第２の２Ｄスケールの画像を取得するための第２のカメラであって、第２の参照位置を規定し、第２のカメラ結合位置で前記可動アーム構成に結合されるように構成される第２のカメラと、
    計測処理部であって、
    少なくとも部分的に、第１の画像取得時点で前記第１のカメラにより取得された前記第１の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、前記第１の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定し、
    少なくとも部分的に、前記第１の画像取得時点で前記第２のカメラにより取得された前記第２の２Ｄスケールの第１の画像に基づいて、前記第２の２Ｄスケールの第１の相対位置を決定する、
    ように構成された計測処理部と、
    を備え、
    少なくとも部分的に、前記第１の２Ｄスケール及び第２の２Ｄスケールの前記決定された第１の相対位置に基づいて、前記第１の画像取得時点における第１のエンドツール位置の計測位置座標を決定する、補足計測位置決定システム。
19. 前記第１の２Ｄスケール結合位置は、前記可動アーム構成の第１の回転継手上にあり、
    前記第１の回転継手は第１の回転軸を有し、前記第１の回転継手の回転中の前記第１の回転軸に対する垂直方向の移動によって、前記第１の２Ｄスケールの前記第１の相対位置に変化を生じる、請求項１８に記載の補足計測位置決定システム。
20. 前記計測処理部は、少なくとも部分的に、前記第１の画像取得時点で前記第１のカメラにより取得された前記第１の２Ｄスケールの前記第１の画像に基づいて、前記第１の２Ｄスケールの角度向きを決定するように構成されている、請求項１９に記載の補足計測位置決定システム。
21. 前記第１の２Ｄスケール結合位置は、前記可動アーム構成の第１のアーム部上にあり、
    前記第１のアーム部の屈曲又はねじれのうち少なくとも１つによって、前記第１の２Ｄスケールの前記第１の相対位置に変化を生じる、請求項１８に記載の補足計測位置決定システム。

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