JP2023537552A - ロボット付属物の作動 - Google Patents

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Abstract

さまざまな実装形態において、ロボットの除去可能な付属物は、ロボットの他の移動との干渉を緩和しながら、安定したピッチ及びヨーを可能にすることができる。ロボットの首部は、少なくとも2つのリニアアクチュエーターを含むことが可能であり、それぞれが、ロッドに連結されており、ロッドは、リニアアクチュエーターから線形に移動するように駆動される。ロボットの付属物は、首部に連結され得る。付属物は、少なくとも2つのトラックを含むことが可能であり、それぞれのトラックは、ロッドにスライド可能に係合するようにロッドの端部を受け入れている。

Description

本発明は、ロボットの他の移動との干渉を緩和しながら、安定したピッチ及びヨーを可能にするロボットの除去可能な付属物に関する。
ジンバルは、付属物(例えば、カメラ及び頭部など)のピッチ及びヨーを作動させるために、ロボットにおいて利用されてきた。しかし、ジンバルモーターは、重くなる可能性がある。例えば、ジンバルは、40グラムを超える重さになることが多く、それは、より小さい又はより軽いロボット設計にとって望ましくない可能性がある。また、ジンバルは、移動の場所に(例えば、頭部、カメラの枢動ポイントなどに)直接的に設置することを必要とする可能性もあり、それは、重いジンバルの質量全体をロボットの最長レバーの上に設置する可能性がある。これは、ロボットがアンバランスになること及び転倒しやすくなることを結果として生じさせる可能性がある。さらに、ジンバルは、複数の軸線を作動させるための十分な空間を有するようにするために、ロボットハウジング又はシェルの中に大量の空きスペースを必要とする可能性がある。そのような大量の空きスペースを収容することは、ロボットハウジングのためにかなりの材料を必要とする可能性があり、及び/又は、より小型のロボット設計の制約の中でジンバルを利用することを妨げる可能性がある。
本明細書で説明されている実装形態は、ロボットの他の移動との干渉を緩和しながら、付属物の安定したピッチ及びヨーを可能にするために、ロボットの付属物(例えば、除去可能な付属物)を関節運動させるための装置及び方法に関する。例えば、本明細書で説明されている実装形態は、アクチュエーターが移動の場所に直接的に位置付けされることを必要とすることなく、付属物の作動を可能にすることができ、それは、(例えば、ロボットの質量の中心のより近くにアクチュエーターが位置付けされることを可能にすることによって)より良好なロボットの安定化を結果として生じさせることが可能である。別の例として、本明細書で説明されている実装形態は、付属物の作動のための軽量の及び/又はコンパクトな設計を提供し、それは、より良好なロボットの安定化を結果として生じさせることが可能であり、ならびに/又は、より小さい及び/若しくはより軽い重量のロボットの中への統合を可能にすることができる。例えば、実装形態は、付属物がジンバルによって制御されたとした場合に与えられることとなる付属物の移動の自由のいくらか又はすべてを提供することが可能であるが、ジンバルよりも集合的に軽く、ジンバルよりも少ないスペースを集合的に占有し、及び/又は、ロボットの質量の中心に対する悪影響を緩和するように位置決めされ得るコンポーネントによって、それを行うことが可能である(それによって、ロボットの安定性を推進する)。
視覚コンポーネント(例えば、カメラ)が付属物の上に配設されているか、又は、付属物の一部として組み込まれているときに、幾つかの実装形態は、制御された付属物の作動を通して、(例えば、作動不可能な付属物又は単一軸線で作動可能な付属物に対して)有効視野の増加を提供することが可能である。例えば、本明細書で開示されている実装形態による付属物の作動は、視覚コンポーネントの現在の視野の対応する動的な調節を可能にし、それによって、有効視野を増加させることが可能であり、また、ロボットの環境の広いエリアを集合的にキャプチャーするイメージをロボットが処理すること、及び、ロボットがそのような処理に基づいて行動することを可能にする。例えば、増加された有効視野は、ロボットが付属物を選択的に作動させることを可能にすることができ、ロボットの足部又は車輪における又はその近くのエリアが、選択的に現在の視野の中にあるようになっており、ロボットの上方のエリアが選択的に視野の中にあるなどのようになっている。
幾つかの実装形態は、追加的に又は代替的に、ロボットがその付属物を選択的に作動させ、対応する視覚フィードバックを人間ユーザー(ロボットと共に環境にいる)に提供することを可能にし、それによって、効果的な人間-ロボットインタラクションを可能にする。例えば、ロボットは、特定の方向にターンすることを引き起こす制御コマンドをアクチュエーターに提供することによって、特定の方向に移動するというロボットの意思を、近くにいる人間ユーザーに伝えることが可能である。別の例として、ロボットは、付属物がうなずくか又は首を横に振ることを引き起こす制御コマンドをアクチュエーターに提供することによって、ロボットが人間ユーザーの存在を認識したということ、及び/又は、人間ユーザーによって指示されたコマンドを理解したということを、近くにいる人間ユーザーに伝えることが可能である。
付属物(例えば、頭部、尾部、又は、他の付属物)の移動を作動させるために本明細書で説明されている装置は、ロボットの首部(例えば、ロボットの本体から延在する首部)の中に配設されている少なくとも2つのリニアアクチュエーターを含むことが可能である。リニアアクチュエーターのそれぞれは、ロッドに連結され得、ロッドは、ロッドの第1の端部におけるリニアアクチュエーターを、ロッドの第2の端部における付属物に接続している。言い換えれば、それぞれのロッドは、ロッドの第1の端部において、対応するリニアアクチュエーターに連結され、ロッドの対向する第2の端部において、付属物に連結され得る。ロッドのそれぞれの端部の一方又は両方は、幾つかの場合では、半球形の端部であることが可能であるが、ロッドの端部はそのように限定されない(すなわち、非半球形の端部が、その代わりに、ロッドの上に提供され得る(例えば、ピラミッド形状の端部など))。付属物は、ロッドのそれぞれの第2の端部を受け入れてスライド可能に係合するトラックを含むことが可能である。トラックは、それぞれ、例えば、チャネル(例えば、「V」字又は「U」字形状チャネルなど)(ロッドの第2の端部がその中に位置することが可能である)であることが可能である。幾つかの実装形態において、ロッドの第2の端部は、トラックによって捕捉されるように構築され得る。例えば、第2の端部は、ロッドの胴体よりも大きい直径を有することが可能である。そのような構成は、付属物の配向が変化するときに、ロッドがトラックとの接触を維持することを可能にすることができる。2つのロッドの両方を(首部に対して)内向きに同時に移動させること、又は、ロッドの両方を(首部に対して)外向きに同時に移動させることは、付属物のチルトを作動させ、一方では、ロッドのうち一方を(首部に対して)内向きに移動させ、他方のロッドを(首部に対して)外向きに実質的に等しいレートで移動させることは、ヨーを作動させる。一方のロッドの内向きへの移動のレート及び一方のロッドの外向きへの移動のレートが等しくない場合、ピッチ及びヨーの両方が作動される。そのような実装形態では、ピッチの程度は、移動が等しくない程度に対応する。さらに、ロッドのうち一方のみが(内向きに又は外向きに)移動され、他方のロッドが静止したままである場合、付属物のヨー及びチルトの両方が作動される。ロッドの移動は、リニアアクチュエーターによって駆動される。
幾つかの実装形態において、1つ又は複数のレバーが、リニアアクチュエーターをロッドに接続するために使用され得る。多くの実装形態において、ロボットの首部は、小さくなっており、したがって、スペースの制約を有する可能性があり、レバーの使用は、リニアアクチュエーターがロッドとのアライメントから外れて設置されることを可能にすることができ、首部の中のより少ないスペースを利用し、及び/又は、首部がより短くなることを可能にする(すなわち、付属物がロボット本体のより近くになることを可能にする)。幾つかの実装形態において、フレクシャーは、レバーをロッドにさらに接続することが可能である。フレクシャーは、レバーが回転するときに、上又は下への屈曲の追加的な範囲(例えば、約2ミリメートル又は他の範囲)を可能にすることができる。フレクシャーに起因して提供される屈曲の特定の範囲は、フレクシャーの幾何学形状及び/又は寸法に基づいて変化することが可能である。さまざまな実装形態において、フレクシャーコンポーネント自体は、2つの硬いプロング(1つがバーの上方に配設されており、1つがバーの下方に配設されている)を備えた薄い可撓性の水平方向のバーを含むことが可能である。フレクシャーの薄い可撓性の水平方向のバーがその最大まで屈曲したとき、これらの硬いプロングは、バーに係合し、バーがさらに屈曲して折れることを防止することが可能である。
幾つかの実装形態において、首部は、固定ロッドをさらに含むことが可能である。本明細書で説明されている他のロッドと同様に、この固定ロッドは、付属物の第3の角度付きトラックの中に位置することができる端部を有することも可能である。他のロッドとは異なり、固定ロッドは、リニアアクチュエーターと連結されているのではなく、むしろ、(例えば、スクリューなどを通して)首部に固定又はアンカー固定されている。首部に固定又はアンカー固定されている間に、固定ロッドは、第3の角度付きトラックとスライド可能に係合されることとなる。他の実装形態において、首部は、第3のリニアアクチュエーター及び第3のロッドをさらに含むことが可能である。そのような実装形態では、第3のリニアアクチュエーターは、説明されている他のロッドと同様に、第3のロッドの線形移動を駆動することが可能である。第3のリニアアクチュエーターを有することは、付属物の移動の範囲を増加させ、及び/又は、付属物の制御の精度を増加させることが可能である。
付属物は、例えば、1つ若しくは複数のスプリング、ゴムバンド、及び/又は、他の付勢連結コンポーネントによって、首部と連結され得る。スプリングによって連結されているときに、スプリングは、一方の端部において付属物に接続し、他方の端部において首部にそれぞれ接続することが可能である。幾つかの実装形態において、スプリングは、付属物が首部から外れることを可能にするように解除され得る。スプリングを介して付属物を連結することは、例えば、より頑丈な及び/又はロバストなロボットアッセンブリを可能にすることができる。例として、ロボットの付属物が環境の中の何かと接触した場合には、スプリングは、付属物が地面に落下することを防止することが可能であり、及び/又は、付属物が折れること又は破壊することなしに首部から屈曲することを可能にする。
幾つかの実装形態において、付属物は、追加的に、電気的接続部を含むことが可能であり、電気的接続部は、ロボットの中の対応する電気的接続部と連結し、付属物の中に含まれているさまざまな電子機器に給電するようになっている。例えば、付属物は、ロボットの制御を促進させるために、視覚コンポーネント及び/又は他のセンサーを含むことが可能である。ロボット制御システムは、付属物の視覚コンポーネント及び/又はセンサーからさまざまな信号を受信し、付属物のターゲット位置決めに関する決定、及び/又は、ロボットの他のコンポーネントのターゲット経路及び/又は軌跡に関する決定を行うことが可能である。例えば、付属物の視覚コンポーネントからの視覚データは、制御システムによって処理され、ロボットのナビゲーション経路を決定し、及び/又は、ロボットの他のコンポーネントのロボットアームの経路を決定することが可能である。幾つかの実装形態において、制御システムによって受信される信号のうち1つ又は複数に基づいて、及び/又は、制御システムによって行われる1つ又は複数の決定に基づいて、付属物を特定の位置に移動させることが望ましい可能性がある。リニアアクチュエーターの制御は、この特定の位置を実現するためにロッドの移動を生じさせることが可能である。例えば、幾つかの実装形態において、ロボット制御システムは、付属物の視線制御及びピッチ-ヨー制御を別個に可能にすることができる。視線制御によって、ロボット制御システム及び/又はユーザーは、3次元空間の中のポイントを特定することが可能である。次いで、ロボット制御システムは、3次元空間の中のそのポイントをロッド及び/又はリニアアクチュエーターの1つ又は複数の位置に変換することが可能であり、付属物が空間の中の特定されたポイントに移動することを可能にするようになっている。例として、ロボットを(例えば、その車輪及び/又は足部を介して)ナビゲートする前に、ロボット制御システムは、付属物がロボットの車輪及び/又は足部に向けて方向付けられることを引き起こし、車輪及び/又は足部の近くのエリアをキャプチャーする視覚データが(付属物の視覚コンポーネントによって)キャプチャーされることを可能にすることができ、また、障害物が存在していないということを保証するために視覚データが処理されることを可能にすることができる。別の例として、ロボット制御システムは、ある場所に向けてナビゲートする前に、及び/又は、ある場所に向けてロボットアームを移動させる前に、付属物がその場所に向けて方向付けられることを引き起こし、その場所をキャプチャーする視覚データが(付属物の視覚コンポーネントによって)キャプチャーされることを可能にし、また、その場所に存在し得る任意の物体の姿勢及び/又は他の特性を決定するために視覚データが処理されることを可能にする。別の例として、これは、ロボットの頭部が位置決めされるべき場所をユーザーが特定することを可能にすることができ、次いで、制御システムは、リニアアクチュエーター及びロッドを駆動することが可能であり、ロボットがその頭部をそのポイントに向けてターンさせることができるようになっている。ピッチ-ヨー制御によって、ユーザーは、付属物の所望のピッチ及び/又はヨーを特定することが可能である。次いで、ロボット制御システムは、その特定されたピッチ及び/又はヨーを、ロッド及びリニアアクチュエーターの1つ又は複数の位置に変換することが可能であり、付属物が、特定された配向へ移動することができるようになっている。
先行のものは、単に幾つかの実装形態の概観として提供されている。それらの及び他の実装形態は、本明細書においてより詳細に説明されている。
他の実装形態は、方法(例えば、上記に説明されている方法のうち1つ又は複数など)を実施するためにプロセッサーによって実行可能な命令を記憶する非一時的なコンピューター可読ストレージ媒体を含むことが可能である。さらに別の実装形態は、方法(例えば、上記に説明されている方法の1つ又は複数など)を実施するための記憶された命令(例えば、ロボットのメモリーの中に記憶されている)を実行する1つ又は複数のプロセッサーを含むロボットを含むことが可能である。
本明細書においてより詳細に説明されている先述の概念及び追加的な概念のすべての組み合わせは、本明細書で開示されている主題の一部であるとして企図されるということが認識されるべきである。例えば、本開示の終わりに現れる特許請求される主題のすべての組み合わせは、本明細書で開示されている主題の一部として企図される。
本明細書で説明されているさまざまな実装形態による、付属物、首部、及び胴体を含む、ロボットの側面図である。 本明細書で説明されているさまざまな実装形態による、付属物が第1の位置にある状態のロボットコンポーネントの側面図である。 本明細書で説明されているさまざまな実装形態による、付属物が第2の位置にある状態の図1のロボットコンポーネントの上面図である。 本明細書で説明されているさまざまな実装形態による、付属物が第3の位置にある状態の図1のロボットコンポーネントの側面図である。 本明細書で説明されているさまざまな実装形態による、付属物が第1の位置にあるロボットコンポーネントの側面図である。 ロボットの例示的なアーキテクチャーを概略的に示す図である。 コンピューターシステムの例示的なアーキテクチャーを概略的に示す図である。 さまざまな実装形態による、本明細書で説明されている技法を実施するための例示的な方法を示す図である。
図1、図1A、及び図2~図3は、例示的なロボットコンポーネント100を図示しており、例示的なロボットコンポーネント100によって、本開示の選択された態様が、さまざまな実装形態に従って実践され得る。本明細書で説明されているロボットコンポーネントは、それに限定されないが、テレプレゼンスロボット、ロボットアーム、人型ロボット、動物ロボット(例えば、四足歩行ロボット)、昆虫ロボット、水生ロボット、車輪付きロボット、潜水ロボット、及び無人航空機(「UAV: unmanned aerial vehicle」)などを含む、さまざまな形態のロボット10の中へ組み込まれ得る。追加的に、これらのロボット形態は、二足歩行ロボット、四足歩行ロボット、及び六脚ロボットなどを含む。
図1に示されている例では、ロボット10は、ロボットコンポーネント100を含み、ロボットコンポーネント100は、首部102及び付属物104(例えば、頭部又は尾部など)を集合的に含む。ほとんどの実装形態において、首部102は、ハウジング12(とりわけ、図1を参照)を含み、ハウジング12は、図1A~図3において破線によって表されている。このハウジングは、任意の適切な材料から構築され得、(本明細書で説明されている)首部102の内部コンポーネントを自然の力及び衝撃などから保護するように設計され得る。そのうえ、首部102の形状及び寸法は、幾つかの実装形態において、ハウジングによって画定され得る。幾つかの実装形態において、ロボットは、それに限定されないが、胴体14、脚部16、アーム付属物などを含む、他のコンポーネントをさらに含むことが可能である。
ロボットの付属物104の移動は、首部102の中に配設されている少なくとも第1及び第2のリニアアクチュエーター106、108によって作動される。第1及び第2のリニアアクチュエーター106、108のそれぞれは、第1又は第2のロッド110、112にそれぞれ連結されている。これらのロッド110、112は、第1の端部114においてリニアアクチュエーター106、108に接続しており、第2の端部116において付属物に接続している。リニアアクチュエーター106、108は、首部102に対する付属物104の姿勢を動的に調節するために、ロッド110、112の線形移動を駆動するように個別に制御可能である。例えば、図1に図示されているように、両方のロッド110、112が首部102の中へ完全に引っ込んでいる場合、付属物104は、中立位置にある。幾つかの実装形態において、図3に図示されているように、ロッド110、112の両方を(首部に対して)内向きに同じレートで同時に移動させること、又は、ロッドの両方を(首部に対して)外向きに同じレートで同時に移動させることは、付属物104のチルトを作動させる。それらの実装形態のいくつかでは、図2に図示されているように、ロッド110のうち一方を(首部に対して)内向きに同じレートで移動させ、他方のロッド112を(首部に対して)外向きに同じレートで移動させることは、ヨーを作動させる。一方のロッド110の内向きへの移動のレート及び一方のロッド112の外向きへの移動のレートが等しくない場合、ピッチ及びヨーの両方が作動される。そのような実装形態では、ヨーのレートは、2つの間の移動のレートの差(例えばデルタ)、及び、2つのロッド110、112の移動の方向に依存することが可能である。さらに、ロッド110のうち一方のみが(内向きに又は外向きに)移動され、他方のロッド112が静止したままである場合、付属物のヨー及びチルトの両方が作動される。ロッド110、112は、随意的に、ハードストップをそれぞれさらに含むことが可能であり、ハードストップは、連結されているリニアアクチュエーター106、108が意図される運動の範囲の外側をトラベルすることを防止することが可能である。幾つかの実装形態において、そのようなハードストップは、ロッド110、112の周りにおいて隆起したリッジの形態になっていることが可能であり、範囲を制限するために、リニアアクチュエーターの対応する部分と相互作用することが可能である。
付属物104は、第1及び第2のトラック120、122を含むことが可能であり、第1及び第2のトラック120、122は、ロッド110、112のそれぞれの第2の端部116を受け入れてスライド可能に係合している。幾つかの実装形態において、ロッド110、112は、半球形の端部118を有することが可能であるが、ロッドは、そのように限定されない。例えば、幾つかの他の実装形態において、ロッド110、112は、その代わりに、例えば、鈍いか若しくは概して立方体形状の端部、ピラミッド形状の端部、面取りされた端部、又は、他の非半球形の端部など、少なくとも1つの非半球形の端部(例えば、少なくとも、トラックと係合する端部)をそれぞれ有することが可能である。トラック120、122は、ロッド110、112の第2の端部116を適切な場所に受け入れるために(及び、随意的に、保持するために)角度を付けられ得る。幾つかの実装形態において、それぞれは、例えば、チャネル(例えば、「V」字又は「U」字形状など)であることが可能であり、ロッド110、112の第2の端部118は、チャネルの中に位置することが可能である。トラック120、122としてのチャネル及びロッド110、112の半球形の端部118の構成は、付属物104が移動されて付属物の配向が変化するときに、ロッドがトラックとの接触を維持することを可能にすることができる。半球形の端部118がトラック120、122に接触する角度は、ロッド110、112が線形に移動するときに変化することが可能であり、ロッド110、112は、ロッド110、112が線形に移動するときに、トラックの中をスライド可能に移動することが可能である。非限定的な例として、角度付きトラック120、122は、ロッド110、112が完全に延長されたときに(例えば、付属物が下向きに傾けられている)、半球形の端部118をトラック120、122の中に着座された状態に維持することが可能である。幾つかの実装形態において、ロッド110、112の第2の端部118は、トラック120、122によって捕捉され得るか、又は、トラック120、122の中へロックされ得る。例えば、第2の端部は、ロッドの本体部よりも大きい直径を有することが可能であり、又は、それよりも幅が広くなっていることが可能である。そのような実装形態では、ロッド110、112は、例えば、「T」字形状の構成を有することが可能であり、ロッド110、112の第2の端部が「T」字の上部のより幅の広い部分になるようになっている。そのような実装形態では、ロッド110、112は、トラック120、122の一方又は両方の端部を通して除去可能なままである。
リニアアクチュエーター106、108がロッド110、112の移動を駆動するときに、ロッドは、トラック120、122の中でスライドし、付属物104の移動を促進させることが可能である。幾つかの実装形態において、図1~図3に図示されているように、トラック120、122は、付属物104の後方表面124の上で平面的になっていることが可能である。他の実装形態では、トラック120、122は、別個の平面の上に配設され得る。付属物104の上でのトラック120、122の位置決めは、変化することが可能である。幾つかの実装形態において、図1~図3に図示されているように、トラック120、122は、付属物104の上部縁部125に対して非垂直の角度で配設されており、及び/又は、互いに対して非平行の角度で配設され得る。実装形態のうちいくつかにおいて、トラック120、122は、互いに対して70度から100度の角度で(すなわち、共通の平面の中で)(例えば、互いに対して85度から95度の角度などで)配設され得る。トラック120、122の特定の角度及び位置決めは、付属物104の所望の運動の範囲に依存することが可能である。さらなる実装形態において、図1~図3にも図示されているように、トラック120、122は、それらが互いに鏡像となるように、付属物104の後方表面124の上に配設され得る。トラック120、122の場所は、例示的なものであり、限定するものとして理解されるべきではない。その理由は、付属物104の上でのトラック120、122の位置決めが、付属物104の幾何学形状及び所望の運動の範囲に応じて変化し得るからである。幾つかの実装形態において、付属物104に関する最大の運動の範囲は、ピッチ方向及び/又はヨー方向においておおよそ(例えば、+/-10度)180度になっていることが可能である。しかし、付属物104に関して実現される運動の範囲は、トラック120、122の長さ、リニアアクチュエーター106、108のストロークの長さ、及び/又は、ロッド110、112の長さに基づいて変化する可能性がある。幾つかの実装形態において、リニアアクチュエーター106、108のストロークを長くすること、トラック120、122の長さを増加させること、及び/又は、ロッド110、112の長さを増加させることは、付属物104によって実現される運動の範囲を増加させることが可能である。
幾つかの実装形態において、リニアアクチュエーター106、108をロッド110、112に接続するために、1つ又は複数のレバー126が使用され得る。以前に述べられたように、多くの実装形態において、ロボットの首部102は、スペースの制約を有する可能性がある。レバー126の使用は、(図1~図3に図示されているように)リニアアクチュエーター106、108がロッド110、112とのアライメントから外れて設置されることを可能にすることができる。アライメントから外れたロッド110、112及びリニアアクチュエーター106、108の設置は、首部の中のより少ないスペースを利用し、及び/又は、首部がより短くなることを可能にする(すなわち、付属物がロボット本体のより近くになることを可能にする)。レバー126は、ロッド110、112を移動させ、リニアアクチュエーター106、108によって作動される変位を増幅させることが可能である。そのような実装形態では、ロッド110、112の第1の端部114は、レバー126と連結することが可能であり、レバー126は、次いで、リニアアクチュエーター106、108と連結する。この構成は、リニアアクチュエーター106、108がレバー126の回転を駆動することを可能にし(図1の矢印を参照)、それは、ロッド110、112の線形移動(例えば、伸長又は後退)を駆動する。
幾つかの実装形態において、フレクシャー130は、レバー126をロッド110、112にさらに接続することが可能である。このフレクシャー130は、レバー126が上又は下に回転するときに、追加的な移動又は「屈曲」を可能にすることができる。非限定的な例として、幾つかの実装形態において、レバー126をロッド110、112に接続するフレクシャー130は、上又は下への追加的な2ミリメートルの屈曲を可能にする。しかし、これは、限定するものとして理解されるべきではない。その理由は、追加的な移動の量又は程度がフレクシャー130及び/又はレバー126の寸法に基づいて変化し得るからである。幾つかの実装形態において、フレクシャー130は、薄い可撓性の水平方向のバー132を含むことが可能であり、第1の硬いプロング134がバー132の上方に配設されており、第2の硬いプロング136がバー132の下方に配設されている。フレクシャー130の薄い可撓性の水平方向のバー132がその最大まで屈曲するとき、硬いプロング134、136がバー132に係合し、バー132がさらに屈曲して折れることを防止する。硬いプロング134、136は、それらが係合されるときに、リニアアクチュエーター106、108に力が伝達されて戻ることを可能にすることができるように、十分に強力であることが可能であり、リニアアクチュエーター106、108は逆駆動される(backdriven)。フレクシャー130の幾何学形状は、変化することが可能である。とりわけ、薄い可撓性の水平方向のバー132の長さは、レバー126の長さ及び/又は回転距離に依存することが可能である。追加的な屈曲を提供することに加えて、幾つかの実装形態において、フレクシャー130は、首部102の中の振動を最小化することも可能である。幾つかの実装形態において、リンケージなどが、フレクシャー130の代替例として使用され得る。
幾つかの実装形態において、首部102は、第3のロッドを追加的に含むことが可能であり、第3のロッドは、付属物104に追加的な安定性を提供することが可能であり、付属物104の(例えば、傾けるための)運動の範囲をさらに画定することが可能である。幾つかの場合では、図1~図3に図示されているように、第3のロッドは、固定ロッド138であることが可能であるが、他の場合では、第3のロッドは、図4を参照して議論されているように、第3のリニアアクチュエーター442に連結されている移動可能なロッド438であることが可能である。第3のロッドが固定ロッド138である場合、固定ロッド138の第1の端部140は、例えば、スクリュー142又はアンカーなどの使用を通して、首部102に固定されるか又はアンカー固定され得る。ロッド110、112と同様に、固定ロッド138は、半球形の第2の端部144を有することが可能である。半球形の第2の端部144は、付属物104の上の対応する第3のトラック146に接触している。第1及び第2のトラック120、122と同様に、第3のトラック146は、第3の固定ロッド138の第2の端部144を受け入れるために(及び、随意的に、保持するために)角度を付けられている。第1及び第2のトラック120、122と同様に、第3のトラック146の角度は、「V」字又は「U」字形状であることが可能であり、固定ロッド138の半球形の端部144がその中に位置する。幾つかの実装形態において、すべてのトラック120、122、138は、同じ形状、角度、及び/又は長さを有することが可能である。しかし、他の実装形態において、トラック120、122、138は、形状、角度、及び/又は長さに関して変化することが可能である。幾つかの実装形態において、図1~図3に図示されているように、第3のトラック138は、付属物を半分に分割する実質的に中心の軸線(例えば、付属物104の上部縁部125から底部縁部127へ走る)に沿って配設され得る。言い換えれば、それらの実装形態では、第3のトラック138は、上部縁部125に対しておおよそ垂直(例えば、上部縁部に対して85度から90度の角度など)になっていることが可能である。実装形態のうちいくつかにおいて、第3のトラック138は、トラック120及び122に対しておおよそ35度から55度の角度(例えば、おおよそ45度の角度)にあることが可能である。トラック120、122と同様に、第3のトラック146の場所は、例示的なものであり、限定するものとして理解されるべきではない。その理由は、それが付属物104の幾何学形状及び所望の運動の範囲に応じて変化し得るからである。
付属物104は、首部102と連結され得る。幾つかの実装形態において、付属物104と首部102との連結は、除去可能な連結である。実装形態のうちいくつかにおいて、除去可能な連結は、付属物104及び首部102が互いとの係合に向けて付勢されることを引き起こす、(図1~図3に図示されているような)スプリング156、ゴムバンド、及び/又は、他の連結構造体を介するものであることが可能である。スプリング156と連結されている場合、スプリング156は、一方の端部において付属物104に接続し、他方の端部において首部102に接続することが可能である。幾つかの実装形態において、首部102及び付属物は、レシーバー148をそれぞれさらに含むことが可能であり、レシーバー148は、「U」字形状のブラケットとして、図1~図3に図示されている。スプリング156は、フック150(開いているか又は閉じている)をさらに含むことが可能であり、フック150は、首部102及び付属物104のそれぞれの上のレシーバー148に接続し、それによって、付属物104及び首部102を連結している。幾つかの実装形態において、スプリング156は、付属物104又は首部102のいずれか(又は、両方)の上でフック150から解除され得、付属物104及び首部102を解除するようになっており、それは、さまざまな実装形態において、付属物104が首部102から分離されることを可能にすることもできる。実装形態のうちいくつかにおいて、そのような分離は、付属物のタイプを交換するために、ならびに/又は、より容易な保管及び可搬性のために望ましい可能性がある。スプリング156は、付属物104を首部102に向けて付勢することが可能であり、スプリング156が付属物104を中立位置に向けて引っ張るようになっている(図1を参照)。さらに、スプリング156は、使用されるスプリングに特有の、関連のスプリング定数(又は、剛性定数K)を有することが可能である。より大きいスプリング定数Kを有するスプリングは、より小さいスプリング定数を有する別のスプリングよりも、圧縮又は膨張するために大きな力を必要とする可能性がある。スプリング156のスプリング定数は、付属物104の移動を作動させるために必要とされる力を変化させることが可能である。スプリング156を介して付属物104を首部102に連結することは、例えば、より頑丈なロボットアッセンブリを可能にすることができる。非限定的な例として、付属物104が環境の中の何か(例えば、テーブル、壁部など)と接触した場合には、スプリング156は、付属物104が衝撃から地面に落下することを防止することが可能である。
ここで図4を参照すると、付属物404及び首部402を備えた別の例示的なロボットコンポーネント400が図示されている。図4に図示されている実装形態は、首部402が第3のリニアアクチュエーター442に連結された第3の移動可能なロッド438を含むことを除いて、図1~図3に図示されているロボットコンポーネント100と同様である。第3の移動可能なロッド438は、第1の端部440において、首部402の中の第3のリニアアクチュエーター442に連結され得る。幾つかの実装形態において、図4に図示されているように、ロッド438は、(図1~図3に図示されて説明されているような)レバー又はフレクシャーなしに、リニアアクチュエーター442に直接的に連結され得る。これは、限定するものとして理解されるべきではない。その理由は、幾つかの場合では、とりわけ、スペースの制約が許容する場合、レバー及び/又はフレクシャーが、リニアアクチュエーター442とロッド438との間に配設され得、さまざまな実装形態において、図1~図3を参照して説明されているように機能することができるからである。以前に本明細書で説明されたロッドと同様に、移動可能なロッド438は、半球形の第2の端部(図示せず)を有することが可能であり、第2の端部は、付属物404の上の対応する第3のトラック446に接触している。以前に説明された第1及び第2のトラックと同様に、第3のトラック446は、また、移動可能なロッド438の第2の端部を受け入れるために(及び、随意的に、保持するために)角度を付けられている。また、第3のトラック446は、「V」字又は「U」字形状であることが可能であり、固定ロッド438の半球形の端部がその中へ位置する。
図5は、例示的なロボット520の例示的なアーキテクチャーを概略的に示しており、例示的なロボット520は、図1~図4を参照して本明細書で議論されている特徴を組み込むことが可能である。ロボット520は、ロボット制御システム560と、1つ又は複数の動作コンポーネント540a~540n(例えば、首部、付属物など)と、1つ又は複数のセンサー542a~542mとを含む。センサー542a~542mは、例えば、視覚コンポーネント(例えば、カメラ)、視覚センサー、光センサー、圧力センサー、圧力波センサー(例えば、マイクロホン)、近接センサー、加速度計、ジャイロスコープ、温度計、及び気圧計などを含むことが可能である。センサー542a~mは、ロボット520と一体的であるように示されているが、これは、限定するものとして理解されるべきではない。幾つかの実装形態において、センサー542a~mは、例えば、スタンドアロンのユニットとして、ロボット520の外部に位置付けされ得る。
例として、視覚コンポーネント542a~542mのうち1つ又は複数は、例えば、単眼カメラ、立体カメラ(アクティブ又はパッシブ)、ならびに/又は、光による検出及び測距(LIDAR: light detection and ranging)コンポーネントを含むことが可能である。LIDARコンポーネントは、視覚データを発生させることが可能であり、視覚データは、3Dポイントクラウドであり、3Dポイントクラウドのポイントのそれぞれが、3D空間における表面のポイントの位置を定義している。単眼カメラは、単一のセンサー(例えば、電荷結合素子(CCD))を含むことが可能であり、センサーによってセンシングされた物理的特性に基づいて、カラー値及び/又はグレースケール値を定義する複数のデータポイントをそれぞれ含むイメージを発生させることが可能である。例えば、単眼カメラは、赤色チャネル、青色チャネル、及び/又は緑色チャネルを含むイメージを発生させることが可能である。立体カメラは、それぞれが異なるバンテージポイントにある2つ以上のセンサーを含むことが可能であり、随意的に、プロジェクター(例えば、赤外線プロジェクター)を含むことが可能である。実装形態のうちいくつかにおいて、立体カメラは、2つのセンサーによってセンシングされる特性に基づいて(例えば、プロジェクターからのキャプチャーされたプロジェクションに基づいて)、深さ値ならびにカラー値及び/又はグレースケール値を定義する複数のデータポイントをそれぞれ含むイメージを発生させる。例えば、立体カメラは、深さチャネル、ならびに、赤色チャネル、青色チャネル、及び/又は緑色チャネルを含む、イメージを発生させることが可能である。
動作コンポーネント540a~540nは、図1~図4を参照して本明細書で説明されているように、例えば、首部、付属物、及び/又は、すべての関連のコンポーネント(例えば、リニアアクチュエーターなど)を含むことが可能である。他の例では、動作コンポーネント540a~540nは、1つ若しくは複数のエンドエフェクター及び/又は1つ若しくは複数のサーボモーター若しくは他のアクチュエーターを含み、ロボットの1つ又は複数のコンポーネントの移動を生じさせることが可能である。本明細書で使用されているように、アクチュエーターという用語は、アクチュエーターと関連付けられ得る、及び、受け取られた制御コマンドを、アクチュエーターを駆動するための1つ又は複数の信号に変換する、任意のドライバーに加えて、運動を生成させる機械的な又は電気的なデバイス(例えば、モーター)を包含する。したがって、制御コマンドをアクチュエーターに提供することは、制御コマンドをドライバーに提供することを含むことが可能であり、ドライバーは、制御コマンドを、所望の運動を生成させるために電気的な又は機械的なデバイスを駆動するための適当な信号に変換する。本明細書で説明されているリニアアクチュエーター実装形態によって、ロッドの線形移動が駆動される。しかし、他の実装形態において、他のアクチュエーターは、他のロボットコンポーネント(例えば、ロボット車輪又は脚部など)の移動を駆動するために提供され得る。そのような他のアクチュエーターは、リニアアクチュエーター及び/又は他のアクチュエーター(例えば、サーボモーター)を含むことが可能である。
非限定的な例として、ロボット制御システム560は、付属物(例えば、図1~図3の付属物104、又は、図4の付属物404)のターゲット位置決めに関する決定を行うために、1つ又は複数のセンサー542a~542mからさまざまな信号を受信することが可能である。幾つかの実装形態において、制御システム560によって受信される信号に基づいて、付属物を特定の位置へ移動させることが望ましい可能性がある。例えば、付属物が頭部である場合、幾つかの場合では、頭部が刺激(例えば、特定の騒音)に向けて移動することが望ましい可能性がある。リニアアクチュエーターの制御は、ロッドの移動を生じさせ、このターゲット位置を実現することが可能である。
ロボット制御システム560は、1つ又は複数のプロセッサー(例えば、ロボット520のCPU、GPU、及び/又は、他のコントローラーなど)の中に実装され得る。幾つかの実装形態において、ロボット520は、「ブレインボックス」を含むことが可能であり、「ブレインボックス」は、制御システム560のすべて又は態様を含むことが可能である。例えば、ブレインボックスは、データのリアルタイムバーストを動作コンポーネント540a~nに提供することが可能であり、リアルタイムバーストのそれぞれが、とりわけ、動作コンポーネント540a~n(例えば、首部のリニアアクチュエーターなど)のうち1つ又は複数のそれぞれのための運動のパラメーター(もしあれば)を決定付ける1つ又は複数の制御コマンドのセットを含む。幾つかの実装形態において、ロボット制御システム560は、本明細書で説明されているアクションを実装するために使用され得る。
1つの非限定的な例として、ロボット制御システム及び/又はユーザーは、3次元空間の中のポイントを特定することが可能であり、ロボット制御システム560は、次いで、3次元空間の中のそのポイントを、ロッド(例えば、図1~図3の110、112)及び/又はリニアアクチュエーター(例えば、図1~図3の106、108)の1つ又は複数の位置に変換することが可能であり、空間の中の特定されたポイントに付属物が移動することを可能にするようになっている。例として、ロボット制御システム560は、ロボットを(例えば、その車輪及び/又は足部を介して)ナビゲートする前に、付属物がロボットの車輪及び/又は足部に向けて方向付けられることを引き起こし、車輪及び/又は足部の近くのエリアをキャプチャーする視覚データが(付属物の視覚コンポーネントによって)キャプチャーされることを可能にすることができ、また、障害物が存在していないということを保証するために視覚データが処理されることを可能にすることができる。別の例として、ロボット制御システム560は、ある場所に向けてナビゲートする前に、及び/又は、ある場所に向けてロボットアームを移動させる前に、付属物がその場所に向けて方向付けられることを引き起こし、その場所をキャプチャーする視覚データが(付属物の視覚コンポーネントによって)キャプチャーされることを可能にし、また、その場所に存在し得る任意の物体の姿勢及び/又は他の特性を決定するために視覚データが処理されることを可能にする。別の例として、ユーザーは、ロボットの付属物が位置決めされるべき場所を特定することが可能であり、次いで、制御システム560は、リニアアクチュエーター(例えば、図1~図3の106、108)及びロッド(例えば、図1~図3の110、112)を駆動することが可能であり、ロボットが付属物をそのポイントに向けてターンさせることができるようになっている。さらに別の例として、ユーザーは、付属物の所望のピッチ及び/又はヨーを特定することが可能であり、次いで、ロボット制御システム560は、その特定されたピッチ及び/又はヨーを、ロッド(例えば、図1~図3の110、112)及びリニアアクチュエーター(例えば、図1~図3の106、108)の1つ又は複数の位置に変換することが可能であり、特定された配向に付属物が移動することができるようになっている。図1~図3が参照されているが、存在する場合に、第3のリニアアクチュエーター(例えば、図4の442)及び第3の移動可能なロッド(例えば、図4の438)も同様に制御され得る。
制御システム560は、ロボット520の一体的な部分として図5に図示されているが、幾つかの実装形態では、制御システム560のすべて又は態様は、ロボット520とは別個であるがロボット520と通信しているコンポーネントの中に実装され得る。例えば、制御システム560のすべて又は態様は、ロボット520と有線及び/又は無線通信している1つ又は複数のコンピューティングデバイス(例えば、コンピューティングデバイス610など)の上に実装され得る。
図6は、本明細書で説明されている技法の1つ又は複数の態様を実施するために随意的に利用され得る例示的なコンピューティングデバイス610のブロック図である。コンピューティングデバイス610は、典型的に、少なくとも1つのプロセッサー614を含み、少なくとも1つのプロセッサー614は、バスサブシステム612を介して複数の周辺デバイスと通信する。これらの周辺デバイスは、ストレージサブシステム624(例えば、メモリーサブシステム625及びファイルストレージサブシステム626を含む)、ユーザーインターフェース出力デバイス620、ユーザーインターフェース入力デバイス622、及びネットワークインターフェースサブシステム616を含むことが可能である。入力及び出力デバイスは、コンピューティングデバイス610とのユーザーインタラクションを可能にする。ネットワークインターフェースサブシステム616は、外部ネットワークへのインターフェースを提供し、他のコンピューティングデバイスの中の対応するインターフェースデバイスに連結されている。
ユーザーインターフェース入力デバイス622は、キーボード、ポインティングデバイス(例えば、マウス、トラックボール、タッチパッド、又はグラフィックタブレットなど)、スキャナー、ディスプレイの中に組み込まれたタッチスクリーン、オーディオ入力デバイス(例えば、音声認識システムなど)、マイクロホン、及び/又は、他のタイプの入力デバイスを含むことが可能である。一般的に、「入力デバイス」という用語の使用は、コンピューティングデバイス610の中へ又は通信ネットワークの上に情報を入力するためのすべての可能なタイプのデバイス及び方式を含むことが意図されている。
ユーザーインターフェース出力デバイス620は、ディスプレイサブシステム、プリンター、ファックスマシン、又は、非視覚的ディスプレイ(例えば、オーディオ出力デバイスなど)を含むことが可能である。ディスプレイサブシステムは、陰極線管(CRT)、フラットパネルデバイス(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)など)、プロジェクションデバイス、又は、可視イメージを生成させるための幾つかの他のメカニズムを含むことが可能である。また、ディスプレイサブシステムは、例えば、オーディオ出力デバイスを介してなど、非視覚的ディスプレイを提供することも可能である。一般的に、「出力デバイス」という用語の使用は、コンピューティングデバイス610からユーザーに又は別のマシン若しくはコンピューティングデバイスに情報を出力するためのすべての可能なタイプのデバイス及び方式を含むことが意図されている。ストレージサブシステム624は、本明細書で説明されているモジュールのうちいくつか又はすべての機能性を提供するプログラミング及びデータ構成体を記憶する。例えば、ストレージサブシステム624は、図7の方法の選択された態様を実施するためのロジックを含むことが可能である。
これらのソフトウェアモジュールは、一般的に、単独で又は他のプロセッサーと組み合わせて、プロセッサー614によって実行される。ストレージサブシステム624の中で使用されるメモリー625は、プログラム実行の間の命令及びデータの記憶のためのメインランダムアクセスメモリー(RAM)630、及び、固定命令がその中に記憶されるリードオンリーメモリー(ROM)632を含む、複数のメモリーを含むことが可能である。ファイルストレージサブシステム626は、プログラム及びデータファイルのための永続的ストレージを提供することが可能であり、ハードディスクドライブ、関連のリムーバブルメディアと連動するフロッピーディスクドライブ、CD-ROMドライブ、光学ドライブ、又はリムーバブルメディアカートリッジを含むことが可能である。特定の実装形態の機能性を実装するモジュールが、ストレージサブシステム624の中のファイルストレージサブシステム626によって記憶されるか、又は、プロセッサー614によってアクセス可能な他のマシンの中に記憶され得る。
バスサブシステム612は、意図される通りにコンピューティングデバイス610のさまざまなコンポーネント及びサブシステムを互いに通信させるためのメカニズムを提供する。バスサブシステム612が単一のバスとして概略的に示されているが、バスサブシステムの代替的な実装形態は、複数のバスを使用することが可能である。
コンピューティングデバイス610は、ワークステーション、サーバー、コンピューティングクラスター、ブレードサーバー、サーバーファーム、又は、任意の他のデータ処理システム若しくはコンピューティングデバイスを含む、さまざまなタイプのものであることが可能である。コンピューター及びネットワークの常に変化する性質に起因して、図6に示されているコンピューティングデバイス610の説明は、いくつの実装形態を図示する目的のための特定の例としてのみ意図されている。図6に示されているコンピューティングデバイスよりも多くの又はより少ないコンポーネントを有する、コンピューティングデバイス610の多くの他の構成が可能である。
ここで図7を参照すると、ロボットの付属物を移動させる例示的な方法700が図示されている。方法700は、さまざまな実装形態におけるロボットのプロセッサー(例えば、ロボット520のロボット制御システム560(図5)を実装するプロセッサーなど)によって実施され得る。方法700の動作は特定の順序で示されているが、これは、限定するものであることを意味していない。1つ又は複数の動作は、順序が変更され、省略され、又は追加され得る。
ブロック702において、ロボットの付属物のターゲット姿勢が決定され得る。幾つかの実装形態において、ターゲット姿勢は、ユーザー入力に基づいて決定され得る。例えば、本明細書において以前に説明されたように、ユーザーは、ターゲット姿勢を表すこととなる3次元空間の中のポイントを特定することが可能である。別の例として、ユーザーは、付属物の所望のピッチ及び/又はヨーを特定することが可能であり、それは、付属物のターゲット姿勢を表すことにもなる。さらに他の実装形態において、ターゲット姿勢は、ロボット制御システムがロボットの1つ若しくは複数のセンサー又は視覚コンポーネントなどから受信する信号に基づいて決定され得る。例えば、ターゲット姿勢は、センサーデータに基づいて決定されるような環境特性に基づいて、及び/又は、ロボットによって実施されることとなるタスクに基づいて、ロボット制御システムによって決定され得る。例えば、実施されることとなるタスクは、付属物を「うなずかせる」ことを含むことが可能であり、ターゲット姿勢は、付属物がうなずくことを引き起こすように決定される(一連の姿勢のうち)1つであることが可能である。
ブロック704において、ブロック702において決定されたターゲット姿勢に基づいて、第1及び/又は第2のリニアアクチュエーター(例えば、図1~図3の106、108)のための1つ又は複数の駆動パラメーターが決定される。リニアアクチュエーターの制御は、ロッドの移動を生じさせ、この特定の位置を実現することが可能であり、そうであるので、これらの駆動パラメーターは、幾つかの実装形態では、付属物のターゲット姿勢を実現するために必要とされる、それぞれのリニアアクチュエーターの対応するターゲット位置、及び/又は、それぞれのリニアアクチュエーターのストロークの対応する長さに関する情報を含むことが可能である。例えば、ロッドのうち1つ又は複数は、この特定の位置を実現するために、チルト、ピッチ、及び/又はヨーを作動させるように、本明細書で説明されているように移動され得る。そのうえ、この特定の位置が一連の姿勢である(例えば、付属物が「うなずく」又は「首を横に振る」)実装形態では、位置決めに加えて、ロッドが移動するときのロッドの変化のレートも、駆動パラメーターの中に含まれ得る。ブロック706において、第1及び/又は第2のリニアアクチュエーターが、駆動パラメーターに基づいて駆動され、特定されたターゲット姿勢を実現するようになっている。
随意的に、ブロック708において、第1及び/又は第2のロッドのためのターゲット位置が、ブロック704において決定された駆動パラメーターの一部として決定される。幾つかの実装形態において、ロッドのターゲット位置は、レバー(存在する場合)の位置決めに関する情報を含むことも可能である。他の実装形態において、ロッドのターゲット位置は、ロッド間の変化のレートに関する情報を含むことも可能である。
ブロック710において、第1及び/又は第2のリニアアクチュエーターが、ロッドのターゲット位置を実現するために駆動される。
幾つかの実装形態において、方法700は、付属物の上の1つ若しくは複数の視覚コンポーネント又はセンサーからの信号に基づいて第2のターゲット姿勢を決定するために、ブロック702に戻ることを追加的に含むことが可能である。この第2の(又は、第3のなどの)ターゲット姿勢は、付属物の継続的な作動を可能にすることができる。さまざまな実装形態において、この第2のターゲット姿勢は、刺激に対する応答であることが可能である。非限定的な例として、付属物の上のオーディオセンサーは、特定の音の信号をロボット制御システムに送り、次いで、ロボット制御システムは、この信号に応答して付属物のための第2のターゲット姿勢を決定する。この第2のターゲット姿勢は、付属物が音の発生源に向けてターンされるというものであることが可能である。別の非限定的な例では、第2のターゲット姿勢は、付属物によって生じさせられる一連の移動であることが可能である。例えば、頭部の形態の付属物のターゲット姿勢は、ロボットが刺激に応答して「はい」又は肯定を示すためにその頭部を垂直方向に振ること、又は、ロボットが「いいえ」又は否定を示すためにその頭部を水平方向に振ることであることが可能である。
幾つかの実装形態において、ロボットコンポーネントが提供され、ロボットコンポーネントは、首部と、首部に連結されている付属物とを含み、首部は、第1のロッドの第1の端部に連結されている第1のリニアアクチュエーターであって、第1のリニアアクチュエーターは、第1のロッドを線形に駆動する、第1のリニアアクチュエーターと、第2のロッドの第1の端部に連結されている第2のリニアアクチュエーターであって、第2のリニアアクチュエーターは、第2のロッドを線形に駆動する、第2のリニアアクチュエーターとを含み、付属物は、第1のロッドにスライド可能に係合するように第1のロッドの第2の端部を受け入れる第1のトラックと、第2のロッドにスライド可能に係合するように第2のロッドの第2の端部を受け入れる第2のトラックとを含む。
本明細書で開示されている技術のこれらの及び他の実装形態は、以下の特徴のうち1つ又は複数を含むことが可能である。
幾つかの実装形態において、首部は、第3のロッドの第1の端部に連結されている第3のリニアアクチュエーターをさらに含み、付属物は、第3のトラックをさらに含み、第3のトラックは、第3のロッドにスライド可能に係合するように第3のロッドの第2の端部を受け入れている。他の実装形態において、首部は、第1の端部及び第2の端部を備えた固定ロッドをさらに含み、固定ロッドの第1の端部は、首部にアンカー固定されており、第2の端部は、付属物に連結されている。
幾つかの実装形態において、付属物は、スプリングによって首部に連結されており、スプリングは、付属物に連結されている第1のスプリング端部と、首部に連結されている第2のスプリング端部とを含む。幾つかのそのような実装形態において、付属物は、首部又は付属物からスプリングを解除することによって除去可能である。
幾つかの実装形態において、付属物は、電気的接続部をさらに含み、電気的接続部は、ロボットの上の対応する電気的接続部と連結するようにサイズ決め及び位置決めされている。
幾つかの実装形態において、付属物は、ロボットのコントローラーに信号を少なくとも選択的に送信する1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含む。
幾つかの実装形態において、第1及び第2のロッドは、付属物を作動させるように線形に移動し、少なくとも2つのトラックのうち一方と第1のロッド又は第2のロッドの第2の端部との間の接触の角度は、付属物の位置に基づいて変化する。
幾つかの実装形態において、第1のリニアアクチュエーターは、レバーによって第1のロッドの第1の端部に連結されている。幾つかのそのような実装形態において、第1のリニアアクチュエーターは、レバーを第1のロッドの第1の端部に接続するフレクシャーによって、第1のロッドの第1の端部にさらに連結されている。他のそのような実装形態において、第1及び第2のロッドの伸長は、レバーによって作動される。
幾つかの実装形態において、ロボット首部が提供され、ロボット首部は、第1のロッドの第1の端部に連結されている第1のリニアアクチュエーターと、第2のロッドの第1の端部に連結されている第2のリニアアクチュエーターとを含み、第1のロッドの第2の端部及び第2のロッドの第2の端部は、付属物の第1及び第2のトラックに接触し、第1及び第2のロッドを第1及び第2のトラックのそれぞれのものとスライド可能に係合させるようにサイズ決め及び位置決めされており、また、ロボット首部は、付属物を首部と連結するためのリンケージに除去可能に係合するようにサイズ決め及び位置決めされている1つ又は複数の構造体を含む。
本明細書で開示されている技術のこれらの及び他の実装形態は、以下の特徴のうち1つ又は複数を含むことが可能である。
幾つかの実装形態において、首部は、第3のロッドの第1の端部に連結されている第3のリニアアクチュエーターをさらに含み、第3のロッドは、第3のロッドにスライド可能に係合するように付属物の第3のトラックに接触するようにサイズ決め及び位置決めされている。他の実装形態において、首部は、第1の端部及び第2の端部を備えた固定ロッドをさらに含み、固定ロッドの第1の端部は、首部にアンカー固定されており、第2の端部は、付属物に連結するようにサイズ決め及び位置決めされている。
幾つかの実装形態において、第1及び第2のロッドは、付属物を作動させるように線形に移動する。幾つかのそのような実装形態において、第1のリニアアクチュエーターは、レバーによって第1のロッドの第1の端部に連結されており、第1のロッドの伸長は、レバーによって作動される。さまざまな実装形態において、第1のリニアアクチュエーターは、レバーを第1のロッドの第1の端部に接続するフレクシャーによって、第1のロッドの第1の端部にさらに連結されている。
幾つかの実装形態において、ロボット付属物が提供され、ロボット付属物は、第1のリニアアクチュエーターに連結されている第1のロッドの第2の端部にスライド可能に係合するようにサイズ決め及び位置決めされている第1のトラックと、第2のリニアアクチュエーターに連結されている第2のロッドの第2の端部にスライド可能に係合するようにサイズ決め及び位置決めされている第2のトラックと、付属物と除去可能に連結されているリンケージとを含む。
本明細書で開示されている技術のこれらの及び他の実装形態は、以下の特徴のうち1つ又は複数を含むことが可能である。
幾つかの実装形態において、付属物は、電気的接続部をさらに含み、電気的接続部は、ロボットの上の対応する電気的接続部と連結するようにサイズ決め及び位置決めされている。
幾つかの他の実装形態において、付属物は、ロボットのコントローラーに信号を送信するようにサイズ決め及び位置決めされている1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含む。
幾つかの実装形態において、ロボットが提供され、ロボットは、胴体と、首部と、付属物と、1つ又は複数のプロセッサーとを含み、首部は、第1のロッドの第1の端部に連結されている第1のリニアアクチュエーターであって、第1のリニアアクチュエーターは、第1のロッドを線形に駆動する、第1のリニアアクチュエーターと、第2のロッドの第1の端部に連結されている第2のリニアアクチュエーターであって、第2のリニアアクチュエーターは、第2のロッドを線形に駆動する、第2のリニアアクチュエーターとを有しており、付属物は、第1のロッドにスライド可能に係合するように第1のロッドの第2の端部を受け入れる第1のトラックと、第2のロッドにスライド可能に係合するように第2のロッドの第2の端部を受け入れる第2のトラックとを有しており、付属物は、首部に連結されており、1つ又は複数のプロセッサーは、付属物のターゲット姿勢を決定し、ターゲット姿勢を第1のロッドの第1のターゲット位置及び第2のロッドの第2のターゲット位置に変換し、第1のターゲット位置及び第2のターゲット位置を実現するように第1及び第2のリニアアクチュエーターを駆動するための制御コマンドを提供するための、命令を実行する。
幾つかの実装形態において、ロボットは、ロボット制御システムに信号を送信する1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含み、ロボット制御システムは、1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーから受け取られた信号に基づいて、付属物のターゲット姿勢を決定する。
幾つかの実装形態において、ロボットの付属物を移動させる方法が提供され、方法は、ロボットの首部の第1のリニアアクチュエーターを駆動し、第1のロッドの線形移動を引き起こすステップであって、第1のロッドは、付属物の上に配設されている第1のトラックによって係合されている、ステップと、ロボットの首部の第2のリニアアクチュエーターを駆動し、第2のロッドの線形移動を引き起こすステップであって、第2のロッドは、付属物の上に配設されている第2のトラックによって係合されている、ステップとを含み、第1のロッドの線形移動及び第2のロッドの線形移動は、第1のロッドの端部が第1のトラックの中でスライドすること、及び、第2のロッドの端部が第2のトラックの中でスライドすることを引き起こす。
幾つかの実装形態において、首部は、第3のリニアアクチュエーターをさらに含み、付属物は、第3のトラックをさらに含み、方法は、第3のリニアアクチュエーターによって、第3のロッドの線形移動を駆動するステップをさらに含み、第3のロッドは、付属物の上に配設されている第3のトラックによって係合されている。
幾つかの実装形態において、首部は、第1の端部及び第2の端部を備えた固定ロッドをさらに含み、方法は、固定ロッドの第1の端部を首部にアンカー固定するステップと、固定ロッドの第2の端部を付属物に連結するステップとをさらに含む。幾つかのそのような実装形態において、方法は、付属物から首部を解除するステップをさらに含む。
幾つかの実装形態において、方法は、付属物のターゲット姿勢を決定するステップと、ターゲット姿勢に基づいて、第1のリニアアクチュエーターのための1つ又は複数の第1の駆動パラメーター、及び、第2のリニアアクチュエーターのための1つ又は複数の第2の駆動パラメーターを決定するステップとをさらに含み、第1のリニアアクチュエーターを駆動するステップは、第1の駆動パラメーターに基づいており、第2のリニアアクチュエーターを駆動するステップは、第2の駆動パラメーターに基づいている。幾つかのそのような実装形態において、1つ又は複数の第1の駆動パラメーターは、第1のロッドの第1のターゲット位置を含み、1つ又は複数の第2の駆動パラメーターは、第2のロッドの第2のターゲット位置を含み、第1の駆動パラメーターに基づいて第1のリニアアクチュエーターを駆動するステップは、第1のリニアアクチュエーターを第1のターゲット位置に駆動するステップを含み、第2の駆動パラメーターに基づいて第2のリニアアクチュエーターを駆動するステップは、第2のリニアアクチュエーターを第2のターゲット位置に駆動するステップを含む。他のさまざまな実装形態において、付属物は、ロボット制御システムに信号を送信するようにサイズ決め及び位置決めされている1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含み、方法は、信号に基づいて第2のターゲット姿勢を決定するステップをさらに含む。
幾つかの実装形態が本明細書において説明及び図示されてきたが、機能を果たすための、ならびに/又は、結果及び/若しくは本明細書で説明されている利点のうち1つ若しくは複数を取得するためのさまざまな他の手段及び/又は構造体が利用され得、そのような変形例及び/又は修正例のそれぞれが、本明細書で説明されている実装形態の範囲の中にあると見なされる。より一般的には、本明細書で説明されているすべてのパラメーター、寸法、材料、及び構成は、例示的なものであることを意味しており、実際のパラメーター、寸法、材料、及び/又は構成は、本教示が使用される1つ又は複数の特定の用途に依存することとなる。当業者は、本明細書で説明されている特定の実装形態に対する多くの均等物を認識することとなり、又は、ルーチン実験以上のものを使用せずに、それを確認することができることとなる。したがって、先述の実装形態は、単なる例としてのみ提示されているということ、及び、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内において、実装形態は、具体的に説明及び特許請求されているものとは別の方法で実践され得るということが理解されるべきである。本開示の実装形態は、本明細書で説明されているそれぞれの個々の特徴、システム、物品、材料、キット、及び/又は方法に向けられている。加えて、2つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、及び/又は方法の任意の組み合わせは、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、及び/又は方法が相互に矛盾しない場合には、本開示の範囲内に含まれる。
10 ロボット
12 ハウジング
14 胴体
16 脚部
100 ロボットコンポーネント
102 首部
104 付属物
106 第1のリニアアクチュエーター
108 第2のリニアアクチュエーター
110 第1のロッド
112 第2のロッド
114 第1の端部
116 第2の端部
118 第2の端部
120 第1のトラック
122 第2のトラック
124 後方表面
125 上部縁部
126 レバー
127 底部縁部
130 フレクシャー
132 薄い可撓性の水平方向のバー
134 第1の硬いプロング
136 第2の硬いプロング
138 固定ロッド
140 第1の端部
142 スクリュー
144 第2の端部
146 第3のトラック
148 レシーバー
150 フック
156 スプリング
400 ロボットコンポーネント
402 首部
404 付属物
438 第3の移動可能なロッド
440 第1の端部
442 第3のリニアアクチュエーター
446 第3のトラック
520 ロボット
540a~540n 動作コンポーネント
542a~542m センサー
560 ロボット制御システム
610 コンピューティングデバイス
612 バスサブシステム
614 プロセッサー
616 ネットワークインターフェースサブシステム
620 ユーザーインターフェース出力デバイス
622 ユーザーインターフェース入力デバイス
624 ストレージサブシステム
625 メモリーサブシステム
626 ファイルストレージサブシステム
630 メインランダムアクセスメモリー(RAM)
632 リードオンリーメモリー(ROM)

Claims (29)

  1. ロボットコンポーネントであって、前記ロボットコンポーネントが、
    首部と、
    前記首部に連結されている付属物と
    を含み、
    前記首部が、
    第1のロッドの第1の端部に連結されている第1のリニアアクチュエーターであって、前記第1のリニアアクチュエーターは、前記第1のロッドを線形に駆動する、第1のリニアアクチュエーターと、
    第2のロッドの第1の端部に連結されている第2のリニアアクチュエーターであって、前記第2のリニアアクチュエーターは、前記第2のロッドを線形に駆動する、第2のリニアアクチュエーターと
    を含み、
    前記付属物が、
    前記第1のロッドにスライド可能に係合するように前記第1のロッドの第2の端部を受け入れる第1のトラックと、
    前記第2のロッドにスライド可能に係合するように前記第2のロッドの第2の端部を受け入れる第2のトラックと、
    を含む、ロボットコンポーネント。
  2. 前記首部が、第3のロッドの第1の端部に連結されている第3のリニアアクチュエーターをさらに含み、
    前記付属物が、第3のトラックをさらに含み、
    前記第3のトラックが、前記第3のロッドにスライド可能に係合するように前記第3のロッドの第2の端部を受け入れている、請求項1に記載のロボットコンポーネント。
  3. 前記首部が、第1の端部及び第2の端部を備えた固定ロッドをさらに含み、
    前記固定ロッドの前記第1の端部が、前記首部にアンカー固定されており、
    前記固定ロッドの前記第2の端部が、前記付属物に連結されている、請求項1に記載のロボットコンポーネント。
  4. 前記付属物が、スプリングによって前記首部に連結されており、
    前記スプリングが、前記付属物に連結されている第1のスプリング端部と、前記首部に連結されている第2のスプリング端部とを含む、請求項1に記載のロボットコンポーネント。
  5. 前記付属物が、前記首部又は前記付属物から前記スプリングを解除することによって除去可能である、請求項4に記載のロボットコンポーネント。
  6. 前記付属物が、電気的接続部をさらに含み、
    前記電気的接続部が、ロボットの対応する電気的接続部と連結するようにサイズ決め及び位置決めされている、請求項1に記載のロボットコンポーネント。
  7. 前記付属物が、前記ロボットのコントローラーに信号を少なくとも選択的に送信する1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含む、請求項6に記載のロボットコンポーネント。
  8. 前記第1のロッド及び前記第2のロッドが、前記付属物を作動させるように線形に移動し、
    少なくとも2つのトラックのうち一方と前記第1のロッド又は前記第2のロッドの前記第2の端部との間の接触の角度が、前記付属物の位置に基づいて変化する、請求項1に記載のロボットコンポーネント。
  9. 前記第1のリニアアクチュエーターが、レバーによって前記第1のロッドの前記第1の端部に連結されている、請求項1に記載のロボットコンポーネント。
  10. 前記第1のリニアアクチュエーターが、前記レバーを前記第1のロッドの前記第1の端部に接続するフレクシャーによって、前記第1のロッドの前記第1の端部にさらに連結されている、請求項9に記載のロボットコンポーネント。
  11. 前記第1のロッド及び前記第2のロッドの伸長又は後退が、前記レバーによって作動される、請求項9に記載のロボットコンポーネント。
  12. ロボット首部であって、前記ロボット首部が、
    第1のロッドの第1の端部に連結されている第1のリニアアクチュエーターと、
    第2のロッドの第1の端部に連結されている第2のリニアアクチュエーターと
    を含み、
    前記第1のロッドの第2の端部及び前記第2のロッドの第2の端部が、付属物の第1のトラック及び第2のトラックに接触し、前記第1のロッド及び前記第2のロッドを前記第1のトラック及び前記第2のトラックそれぞれとスライド可能に係合させるようにサイズ決め及び位置決めされており、
    また、前記ロボット首部は、前記付属物を首部と連結するためのリンケージに除去可能に係合するようにサイズ決め及び位置決めされている1つ又は複数の構造体を含む、ロボット首部。
  13. 前記首部が、第3のロッドの第1の端部に連結されている第3のリニアアクチュエーターをさらに含み、
    前記第3のロッドが、前記第3のロッドにスライド可能に係合するように前記付属物の第3のトラックに接触するようにサイズ決め及び位置決めされている、請求項12に記載のロボット首部。
  14. 前記首部が、第1の端部及び第2の端部を備えた固定ロッドをさらに含み、
    前記固定ロッドの前記第1の端部が、前記首部にアンカー固定されており、
    前記固定ロッドの前記第2の端部が、前記付属物に連結するようにサイズ決め及び位置決めされている、請求項12に記載のロボット首部。
  15. 前記第1のロッド及び前記第2のロッドが、前記付属物を作動させるように線形に移動する、請求項12に記載のロボット首部。
  16. 前記第1のリニアアクチュエーターが、レバーによって前記第1のロッドの第1の端部に連結されており、
    前記第1のロッドの伸長又は後退が、前記レバーによって作動される、請求項15に記載のロボット首部。
  17. 前記第1のリニアアクチュエーターが、前記レバーを前記第1のロッドの前記第1の端部に接続するフレクシャーによって、前記第1のロッドの第1の端部にさらに連結されている、請求項16に記載のロボット首部。
  18. ロボット付属物であって、前記ロボット付属物が、
    第1のリニアアクチュエーターに連結されている第1のロッドの第2の端部にスライド可能に係合するようにサイズ決め及び位置決めされている第1のトラックと、
    第2のリニアアクチュエーターに連結されている第2のロッドの第2の端部にスライド可能に係合するようにサイズ決め及び位置決めされている第2のトラックと、
    付属物と除去可能に連結されているリンケージと
    を含む、ロボット付属物。
  19. 前記付属物が、電気的接続部をさらに含み、
    前記電気的接続部が、前記ロボット付属物の対応する電気的接続部と連結するようにサイズ決め及び位置決めされている、請求項18に記載のロボット付属物。
  20. 前記付属物が、前記ロボット付属物のコントローラーに信号を送信するようにサイズ決め及び位置決めされている1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含む、請求項18に記載のロボット付属物。
  21. ロボットであって、前記ロボットが、
    胴体と、
    首部と、
    付属物と、
    1つ又は複数のプロセッサーと
    を含み、
    前記首部が、
    第1のロッドの第1の端部に連結されている第1のリニアアクチュエーターであって、前記第1のリニアアクチュエーターが、前記第1のロッドを線形に駆動する、第1のリニアアクチュエーターと、
    第2のロッドの第1の端部に連結されている第2のリニアアクチュエーターであって、前記第2のリニアアクチュエーターが、前記第2のロッドを線形に駆動する、第2のリニアアクチュエーターと、
    を含み、
    前記付属物が、
    前記第1のロッドにスライド可能に係合するように前記第1のロッドの第2の端部を受け入れる第1のトラックと、
    前記第2のロッドにスライド可能に係合するように前記第2のロッドの第2の端部を受け入れる第2のトラックと、
    を含み、
    前記付属物が、前記首部に連結されており、
    1つ又は複数の前記プロセッサーが、
    前記付属物のターゲット姿勢を決定するための命令、
    前記ターゲット姿勢を前記第1のロッドの第1のターゲット位置及び前記第2のロッドの第2のターゲット位置に変換するための命令、並びに
    前記第1のターゲット位置及び前記第2のターゲット位置を実現するように前記第1及び第2のリニアアクチュエーターを駆動するための制御コマンドを提供するための命令、
    を実行する、ロボット。
  22. 前記ロボットが、ロボット制御システムに信号を送信する1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含み、
    前記ロボット制御システムが、1つ若しくは複数の前記カメラ又はセンサーから受け取られた前記信号に基づいて、前記付属物の前記ターゲット姿勢を決定する、請求項21に記載のロボット。
  23. ロボットの付属物を移動させる方法であって、前記方法が、
    前記ロボットの首部の第1のリニアアクチュエーターを駆動し、第1のロッドの線形移動を引き起こすステップであって、前記第1のロッドは、前記付属物の上に配設されている第1のトラックによって係合されている、ステップと、
    前記ロボットの前記首部の第2のリニアアクチュエーターを駆動し、第2のロッドの線形移動を引き起こすステップであって、前記第2のロッドは、前記付属物の上に配設されている第2のトラックによって係合されている、ステップと、
    を含み、
    前記第1のロッドの前記線形移動及び前記第2のロッドの前記線形移動は、前記第1のロッドの端部が前記第1のトラックの中でスライドすること、及び、前記第2のロッドの端部が前記第2のトラックの中でスライドすることを引き起こす、方法。
  24. 前記首部が、第3のリニアアクチュエーターをさらに含み、
    前記付属物が、第3のトラックをさらに含み、
    前記方法が、前記第3のリニアアクチュエーターによって、第3のロッドの線形移動を駆動するステップをさらに含み、
    前記第3のロッドが、前記付属物の上に配設されている第3のトラックによって係合されている、請求項23に記載の方法。
  25. 前記首部が、第1の端部及び第2の端部を備えた固定ロッドをさらに含み、
    前記方法が、
    前記固定ロッドの前記第1の端部を前記首部にアンカー固定するステップと、
    前記固定ロッドの前記第2の端部を前記付属物に連結するステップと、
    をさらに含む、請求項23に記載の方法。
  26. 前記方法が、前記付属物から前記首部を解除するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
  27. 前記方法が、
    前記付属物のターゲット姿勢を決定するステップと、
    前記ターゲット姿勢に基づいて、前記第1のリニアアクチュエーターのための1つ又は複数の第1の駆動パラメーター、及び、前記第2のリニアアクチュエーターのための1つ又は複数の第2の駆動パラメーターを決定するステップと、
    をさらに含み、
    前記第1のリニアアクチュエーターを駆動するステップが、1つ又は複数の前記第1の駆動パラメーターに基づいており、
    前記第2のリニアアクチュエーターを駆動するステップが、1つ又は複数の前記第2の駆動パラメーターに基づいている、請求項23に記載の方法。
  28. 1つ又は複数の前記第1の駆動パラメーターが、前記第1のロッドの第1のターゲット位置を含み、
    1つ又は複数の前記第2の駆動パラメーターが、前記第2のロッドの第2のターゲット位置を含み、
    1つ又は複数の前記第1の駆動パラメーターに基づいて前記第1のリニアアクチュエーターを駆動するステップが、前記第1のリニアアクチュエーターを前記第1のターゲット位置に駆動することを含み、
    1つ又は複数の前記第2の駆動パラメーターに基づいて前記第2のリニアアクチュエーターを駆動するステップが、前記第2のリニアアクチュエーターを前記第2のターゲット位置に駆動することを含む、請求項27に記載の方法。
  29. 前記付属物が、前記ロボット制御システムに信号を送信するようにサイズ決め及び位置決めされている1つ若しくは複数のカメラ又はセンサーをさらに含み、
    前記方法が、前記信号に基づいて第2のターゲット姿勢を決定するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
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