JP3200252U - エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムを提供する。【解決手段】システム１０は、入力装置３０内のセンサ３４、３６、３８、４０、４２を含み、センサはある軸に整合し、該軸を中心としたセンサ３４、３６、３８、４０、４２の角変位を反映する信号５０、５２、５４を生成する。プロセッサ６２は信号５０、５２、５４を受信し、メモリ６４に格納されたロジックのセットを実行して、信号５０、５２、５４のフィルタリング、信号５０、５２、５４の平滑化及び前記軸を中心としたセンサ３４、３６、３８、４０、４２の角変位に比例するエンドエフェクタ１２への制御信号５６、５８、６０を生成する。【選択図】図１

Description

本願は、２０１２年１０月２３日に出願された米国仮出願第６１／７１７３８０号の優先権を主張する。係る仮出願は、全ての目的のために参照により本願に組み込まれる。

本考案は、一般に、請求項１及び４に記載の、エンドエフェクタを遠隔的に位置決め（remotely positioning）するためのシステムに関する。

当該技術分野では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシーンは高い精度及び正確性を有することで知られている。ＣＮＣマシーンは、製造公差が比較的小さい様々な部品又はコンポーネントの製造及び／又は仕上げの間に、例えばドリル、プレス、旋盤又は他の機械を制御し得る。各ＣＮＣマシーンでは、作業の前にエンドエフェクタを位置決めするために、ある種の初期設定が必要になるのが一般的である。従来、このエンドエフェクタの初期位置決めは、手動によるエンドエフェクタの位置決めを正確に制御するためにスイッチ及び／又は回転ダイヤルの組み合せを有する特注の制御パネルを用いて行われている。例えば、オペレータは第１の軸を選択してエンドエフェクタを動かし、スイッチを押圧して及び／又はポテンショメーターを回転させて選択した第１の軸に沿ってエンドエフェクタを選択した速度で動かす。そして、オペレータは、満足いく形でエンドエフェクタを所望位置に位置決めできるまで、上記の工程を２つ以上の軸についても繰り返し行い得る。

特定の軸を選択し、選択した軸に沿ってエンドエフェクタを動かすというこの反復的な工程は、エンドエフェクタを位置決めする上で最終的には有効であるが、時間がかかり、多くの人手を要するという問題がある。

ＭＥＭＳ（micro electro-mechanical system）の発展により、スマートフォン、タブレット及びバーチャルゲームコントロール等のますます入手容易な製品に加速度計や他のセンサを組み込むことができるようになった。そのため、これらの入手容易な製品のうちの１つ以上を用いてエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするシステム及び方法は、エンドエンドエフェクタの位置決めに伴う時間及び労力を削減するのに有用であると考えられる。

上記の課題を解消するために、特にエンドエフェクタの位置決めに伴う時間及び労力を削減するという課題を解消するために、請求項１及び４に記載の、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムを説明する。本考案のさらなる実施形態は従属項の主題である。本考案の態様及び利点は下記の詳細な説明に明記されており、係る詳細な説明から明らかになるか又は本考案を実施すること通じて理解され得る。

本考案の一実施形態は、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムである。当該システムは入力装置と前記入力装置内の第１のセンサとを含む。該第１のセンサは第１の軸と整合し、該第１の軸を中心とした該第１のセンサの第１の角変位を反映する第１の信号を生成するように構成されている。プロセッサは、前記第１の信号を受信するように前記第１のセンサと通信を行う。該プロセッサはメモリに格納された第１のロジックのセットを実行するように構成され、該第１のロジックのセットは該プロセッサに前記第１の信号のフィルタリング、前記第１の信号の平滑化及び前記第１の軸を中心とした前記第１のセンサの前記第１の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第１の制御信号の生成を行わせる。

本考案の他の実施形態は、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムであり、当該システムは入力装置と前記入力装置内の加速度計とを含む。該加速度計は、第１の軸からの該加速度計の第１の角変位を反映する第１の信号を生成するように構成されている。プロセッサは、前記第１の信号を受信するように前記加速度計と通信を行う。該プロセッサはメモリに格納された第１のロジックのセットを実行するように構成され、該第１のロジックのセットは該プロセッサに前記第１の信号の平滑化及び前記第１の軸を中心とした前記加速度計の前記第１の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第１の制御信号の生成を行わせる。

さらに他の実施形態では、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めする方法は、入力装置を動かす工程と、第１の軸を中心とした第１のセンサの第１の角変位を検知する工程と、前記第１の軸を中心とした前記第１のセンサの前記第１の角変位を反映する第１の信号を生成する工程とを含む。当該方法は、前記第１の信号を平滑する工程及び前記第１の軸を中心とした前記第１のセンサの前記第１の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第１の制御信号を生成する工程をさらに含む。

当業者であれば、本明細書を検討することにより上記の実施形態の特徴や態様等をさらに理解することができる。

本考案の完全且つ実施可能な開示（当業者が実施可能な本考案の最良の形態を含む）は本明細書の残りの部分でより具体的に説明されている（添付の図面への参照を含む）。
図１は、本考案の一実施形態に係る、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムの例示のブロック図である。 図２は、第１、第２及び第３の軸と整合した例示の入力装置を示す。 図３は、３つの軸を中心とするセンサの角変位を反映する原信号を示す例示のグラフである。 図４は、図３に示す原信号を正規化したものを示す例示のグラフである。 図５は、図４に示す正規化した第３の信号と、同信号をフィルタリング及び平滑化したオーバーレイとを示す例示のグラフである。 図６は、ヒューマンマシンインターフェースの例示のディスプレイを示す。 図７は、第３の信号から生成した制御信号を示す例示のグラフである。 図８は、図１に示すシステムに組み込まれ得る加速度プロファイルを示す例示のグラフである。 図９は、本考案の一実施形態に係る、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするための方法用のアルゴリズムのブロック図である。

本考案の実施形態を以下で詳細に述べる。本考案の実施形態の１つ以上の例が添付の図面に図示されている。本考案の詳細な説明では、参照符号を用いて図面中の特徴に言及する。図面及び本考案の詳細な説明では、本考案の類似の又は同様の部分に言及する際に類似の又は同様の参照符号を用いる。本明細書で使用の「第１」、「第２」及び「第３」は、ある部品を別の部品と区別するために互換的に使用され得るものであり、個々の部品の位置又は重要性を表すことを意図したものではない。それに加えて、「上流」及び「下流」という用語は、流体通路における部品の相対位置を表す。例えば、部品Ａから部品Ｂに流体が流れる場合、部品Ａは部品Ｂの上流にある。反対に、部品Ｂが部品Ａから流体の流れを受け取る場合、部品Ｂは部品Ａの下流にある。

各例は本考案を限定するためではなく、本考案を説明するために挙げたものである。実際に、当業者であれば、本考案の範囲又は精神から逸脱することなく本考案に修正及び変更を加えることができるのが分かる。例えば、ある実施形態の一部として図示又は説明される特徴を他の実施形態で用いることでさらに別の実施形態が得られることがある。そのため、そのような修正及び変更が添付の請求項及びそれらの同等物の範囲内にある場合は、係る修正及び変更は本考案に含まれる。

本考案の様々な実施形態は、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステム及び方法を含む。係るシステムは、スマートフォン、タブレット、バーチャルゲームコントロール又は直交軸と整合した１つ以上のセンサを有する他のポータブル入力装置を通常含む。各センサは、関連する軸を中心としたセンサの角変位を反映する信号を生成し、該センサと通信を行うプロセッサは係る信号を受信し得る。プロセッサは、メモリに格納されたロジックを実行して信号のフィルタリング及び／又は平滑化を行い、関連する軸を中心とした各センサの角変位に比例するエンドエフェクタへの制御信号を生成するように構成され得る。特定の実施形態では、上記のシステムはさらにインターロックを含み得る。インターロックは、インターロックが満たされない限りエンドエフェクタの遠隔的に位置決めを防止する。あるいは又はそれに加えて、上記のシステムは追加のロジックを含み得る。追加のロジックは別のエンドエフェクタ用にプロセッサを変更する及び／又は関連する軸を中心としたセンサの角変位の加速に応じて制御信号の変化率（rate of change）を調整する。本考案の例示の実施形態をＣＮＣマシーンの文脈で説明するが、当業者であれば本考案の実施形態はどのようなエンドエフェクタにも適用できることが容易に分かる。また、本考案は、請求項に具体的に記載されてない限りＣＮＣマシーンに限定されない。

図１は、本考案の一実施形態に係る、エンドエフェクタ１２を遠隔的に位置決めするためのシステム１０の例示のブロック図である。エンドエフェクタ１２は、部品の切断、研磨、機械加工、仕上げ加工又は製造に用いられる任意の遠隔制御ツールを含み得る。例えば、エンドエフェクタ１２は、従来のＸＹＺデカルト構成を有するナイフ、ドリル、ルーターヘッド、レーザー、砥石、平台機械（flat bed machine）又は１つ以上の方向に遠隔的に位置決め可能な当業者に既知の任意の他の製造装置であり得る。エンドエフェクタ１２は、エンドエフェクタ１２をある線に沿って、ある面内で又はボリューム内で遠隔的に位置決めできるように１つ以上の旋回軸又は関節に作動的に接続され得る。図１に示す特定の実施形態では、例えば、第１の関節１４、第２の関節１６及び第３の関節１８が互いに直交するように位置決めされ、エンドエフェクタ１２をスタンド２０に接続する。関節１４、１６、１８に接続されたサーボモーター又はアクチュエータ（図示せず）は三次元でのエンドエフェクタ１２の動きを可能にする。

図１に示すように、システム１０は一般に入力装置３０と、エンドエフェクタ１２に作動的に接続されたコンピュータ装置３２とを含む。入力装置３０は、例えばスマートフォン、タブレット、バーチャルゲームコントローラ又は１つ以上の軸を中心とした入力装置３０の動きを検出及び／又は定量可能な１つ以上のセンサを有する市販の他のポータブル装置であり得る。本明細書では、完全性のために、本考案の様々な実施形態を直交軸と整合した複数の異なるセンサを有するものとして説明するが、特定の実施形態では、入力装置３０は１つ以上の軸と整合した単一のセンサを有し得る。請求項に具体的に記載されていない限り、本考案では軸ごとに別個のセンサを必要としない。それに加えて、図１では入力装置３０及びコンピュータ装置３２を別々のブロックで示しているが、当業者であれば一方が他方に組み込まれ得ることが容易に分かる。例えば、入力装置３０はスマートフォンであり、コンピュータ装置３２は係るスマートフォンでロードされ作動するアプリケーションであり得る。

図１に示す特定の実施形態では、例えば入力装置３０は加速度センサ３４及び方位センサ３６を含むスマートフォンであり得る。加速度センサ３４はピッチ加速度計３８及びロール加速度計４０を含み、方位センサ３６はコンパス又はヨー加速度計４２を含み得る。各センサ３４、３６及び／又は各加速度計３８、４０、４２は異なる直交軸と整合し得る。例えば、図２に最も分かり易く示すように、各センサ３４、３６及び／又は各加速度計３８、４０、４２（図２では入力装置３０内の球体としてまとめて図示）はそれぞれ第１の軸４４、第２の軸４６及び第３の軸４８と整合し得る。このように、各センサ３４、３６及び／又は各加速度計３８、４０、４２は各軸４４、４６、４８を中心とした入力装置３０の移動方向及び移動量を検出し得る。

図１に示す特定の実施形態に戻って、ピッチ加速度計３８は第１の軸４４と整合し、第１の軸４４を中心としたピッチ加速度計３８の第１の角変位を反映する第１の信号５０を生成するように構成され得る。同様に、ロール加速度計４０は第１の軸４４と直交する第２の軸４６と整合し、第２の軸４６を中心とするロール加速度計４０の第２の角変位を反映する第２の信号５２を生成するように構成され得る。最後に、ヨー加速度計４２は第１の軸４４及び第２の軸４６と直交する第３の軸４８と整合し、第３の軸４８を中心とするヨー加速度計４２の第３の角変位を反映する第３の信号５４を生成するように構成され得る。このように、ピッチ加速度計３８、ロール加速度計４０及びヨー加速度計４２は、３つの面内での入力装置３０の動きを検出し、各軸４４、４６、４８を中心とした入力装置３０の回転の方向及び大きさを反映する別々の信号５０、５２、５４を生成し得る。そして、これらの信号５０、５２、５４に含まれる情報がコンピュータ装置３２によって処理され、係る情報が３次元座標システムにマップされてエンドエフェクタ１２が再位置決めされる。具体的には、センサ３４、３６又は加速度計３８、４０、４２の場合、角変位のサイン又は方向は各軸４４、４６、４８を中心とした１つの面内での動きの方向に対応し、角変位の大きさは、各軸４４、４６、４８を中心とした１つの面内での動きの速度又は速さに対応し得る。そのため、これらの３つの信号はまとめて３次元空間におけるエンドエフェクタ１２の所望の動きを示し得る。

コンピュータ装置３２は入力装置３０と通信を行い、第１の信号５０、第２の信号５２及び第３の信号５４を受信し、それらの信号を操作して、第１の信号５０、第２の信号５２及び第３の信号５４をエンドエフェクタ１２に送られる第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び第３の制御信号６０にそれぞれマップする。一般に、コンピュータ装置３２は任意の好適なプロセッサベースのコンピュータ装置であり得る。好適なコンピュータ装置の例としては、パーソナルコンピュータ、携帯電話（スマートフォンを含む）、携帯情報端末、タブレット、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ワークステンション、ゲーム機、サーバー、他のコンピュータ及び／又は任意の他の好適なコンピュータ装置が挙げられる。図１に示すように、コンピュータ装置３２は１つ以上のプロセッサ６２及び関連するメモリ６４を含み得る。通常、プロセッサ６２は当該技術分野で既知の任意の好適な処理装置であり得る。同様に、メモリ６４は通常任意の好適なコンピュータ可読媒体であり、その例としては限定されないがＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ又は他のメモリ装置が挙げられる。一般的に理解されているように、メモリ６４はプロセッサ６２がアクセス可能な情報を格納するように構成され得る。そのような情報としてはプロセッサ６２が実行可能な命令又はロジックが挙げられる。係る命令又はロジックは、プロセッサ６２によって実行された場合にプロセッサ６２に所望の機能を提供させる一式の命令であり得る。例えば、命令又はロジックはコンピュータ可読形式になったソフトウエア命令であり得る。ソフトウエアを使用する場合、任意の好適なプログラミング言語、スクリプト言語若しくは他の種類の言語又は言語の組み合せを用いて本明細書に含まれる教示が実施され得る。あるいは、上記の命令は、限定されないが特定用途向け回路を含む配線ロジック回路又は他の回路により実施することができる。

コンピュータ装置３２は、ネットワークを通じて情報にアクセスするためのネットワークインターフェースも含み得る。ネットワークインターフェースとしては、例えばＵＳＢ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、イサーネット又はシリアルインターフェースが挙げられる。上記のネットワークは、セルラーネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット及び／又は他の好適なネットワーク等のネットワークの組み合わせを含み、任意数の有線又は無線の通信リンクを含み得る。情報は、装置の間でそのインテグリティを保証するために自動的に認証されるセキュアデータパケットを用いてネットワークインターフェースを介して交換され得る。

図１に示すように、プロセッサ６２は、プロセッサ６２が第１の信号５０、第２の信号５２及び／又は第３の信号５４を受信するようにピッチ加速度計３８、ロール加速度計４０及び／又はヨー加速度計４２と通信を行う。プロセッサ６２は、メモリ６４に格納された第１のロジックのセット（first set of logic）６６を実行して、第１の信号５０、第２の信号５２及び／又は第３の信号５４の正規化、フィルタリング及び／又は平滑化を行うように構成されている。それに加えて、第１のロジックのセット６６は、プロセッサ３２が第１の信号５０、第２の信号５２及び第３の信号５４にそれぞれ比例するエンドエフェクタ１２への第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び／又は第３の制御信号６０を生成できるようにし得る。

図３〜図５は、プロセッサ６２による操作の様々な段階の間の信号５０、５２、５４の例示のグラフである。具体的には、図３は、ピッチ加速度計３８、ロール加速度計４０及びヨー加速度計４２によってそれぞれ生成された第１の信号５０、第２の信号５２及び第３の信号５４の例示のグラフである。図３に示すように、加速度センサ３４及び方位センサ３６からの原データは電磁妨害に又は単に関連するピッチ加速度計３８、ロール加速度計４０及びヨー加速度計４２の高感度に起因する相当量のノイズを含み得る。それに加えて、様々な入力装置３０は原信号（raw signal）に様々な度合いのノイズ又はジッタ信号を重畳し得る。図３に示す原信号５０、５２、５４に修正が加えられていない場合、エンドエフェクタ１２は高速過度（fast transients）にさらされ、正確且つ高精度なエンドエフェクタ１２の位置決めを困難にし得る不要な振動がもたらされる。それに加え、不要な振動は、可動部分に関連する運転摩耗を高め、システム１０の有用な寿命を損い得る。

第１のロジックのセット６６は、プロセッサ６２が原信号５０、５２、５４を正規化して図４に示すように信号のノイズを低減できるようにし得る。図４に示す正規化された信号６８、７０、７２は、原データをその生来の範囲から３つの入力全てに適合する範囲に変換するため、動作面ごとに別個のスケールを必要とせずに正規化された信号６８、７０、７２のさらなる比較分析が可能になる。そして、正規化された信号６８、７０、７２がフィルタリングされて信号内の高速過度及びノイズ成分が除去され、より滑らかなプロファイルが提供される。

図５は、図４に示す正規化された第３の信号７２と、プロセッサ６２が第１のロジックセット６６を実行することで同信号をフィルタリング及び平滑化して得たオーバーレイ７４とを示す例示のグラフである。第１のロジックのセット６６は、例えば正規化した第３の信号７２に含まれる原データをフィルタリングして高速過度を除去する伝達関数（transfer function）を含み得る。下記の伝達関数はそのような１つのモデルであり、正規化された信号６８、７０、７２に含まれる原データをフィルタリングするために第１のロジックのセット６６に含まれ得る。

但し、ｏはフィルタの次数を定義し、ωは２Πｆに等しく、ｆはカットオフ周波数であり、εはパスバンドフィルタの最大利得である。第１のロジックのセット６６はさらに、フィルタリングした信号を平滑化し、摂動のない信号を生成するために多項式のスプラインアルゴリズム（polynomial splining algorithm）をさらに含み得る。例えば、正規化及びフィルタリングされた各信号を平滑化するために下記の一般次数ｎの多項式（general degree n polynomial）が適用され得る。

そのため、図５に示す結果として得られたオーバーレイ７４は、高周波ノイズ及び高速過度を除去するために伝達関数によってフィルタリングされ、エンドエフェクタ１２を動かす第３の制御信号６０を生成するために正確に解釈できる許容可能なプロファイルを生成するために高次の多項式スプラインによって平滑化された後の正規化された第３の信号７２を示す。

図６は、本考案の様々な実施形態に係る、ヒューマンマシンインターフェース、別名グラフィックユーザーインターフェース用の例示のディスプレイ７６を示す。ディスプレイ７６は、ユーザーが容易にアクセスできるように入力装置３０及び／又はコンピュータ装置３２に組み込まれ得る。図６に示すように、ユーザーインターフェースは、入力装置３０の不慮の動作によって引き起こされるエンドエフェクタ１２の偶発的な動きを防止するために１つ以上の安全性機能を含み得る。例えば、ユーザーインターフェースはインターロック７８を含み得る。インターロック７８は、エンドエフェクタ１２を１つ以上の方向に動かすことができるようにするために押圧するか又は切り替える必要があるハード又はソフトのボタンの形で含まれ得る。特定の実施形態では、例えばインターロック７８は、図１に示すように第１の信号５０、第２の信号５２及び／又は第３の信号５４がコンピュータ装置３２に到達するのを防止する１つ以上のリレー接点８０を制御し得る。あるいは又はそれに加えて、リレー接点８０は、図１でさらに示すように第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び第３の制御信号６０がエンドエフェクタ１２に到達するのを防止し得る。このように、入力装置３０はインターロック７８が先ず満たされない限りエンドエフェクタ１２を特定の方向に動かさない。

本考案の様々な実施形態は、システム１０を別のエンドエフェクタ１２に接続するのを容易にするために配線ロジック及び／又はプログラマブルロジックの任意の組み合せも含み得る。図１及び図６の組み合せを参照して、例えば、コンピュータ装置３２はメモリ６４に格納された第２のロジックのセット８２をさらに含み得る。第２のロジックのセット８２はプロセッサ６２によって実行されて、別のエンドエフェクタ１２用に第１のロジックセット６６を変更し得る。これに関連して、ディスプレイ７６は異なるエンドエフェクタ１２ごとに別個のジョグプロファイル（jog profile）８４を含み得る。そして、ディスプレイ７６上に示される特定のジョグプロファイル８４を選択することで、プロセッサ６２が第２のロジックのセット８２を実行して第１のロジックのセット６６を変更し得る。このように、動作の方向、動作の範囲、動作への感度、加速の限度若しくはニーズ及び／又は各エンドエフェクタ１２に特有若しくは固有の他の特定の特徴が異なる複数の様々なエンドエフェクタ１２に対して同じ入力装置３０を使用できる。

この機能を説明するために、１つの特定のエンドエフェクタ１２は１つの面内で初期位置決めが可能なドリルであり得る。そのため、係るドリルに関連するジョグプロファイル８４を選択することにより、第２のロジックのセット８２が第１のロジックのセット６６を変更して初期位置決めの間に前記１つの面の外にドリルを動かし得る信号を無効にするか又は抑止し得る。別の説明として、特定のエンドエフェクタ１２は、３次元での動作が可能であるものの各次元で最大許容速度が異なるレーザーであり得る。係るレーザーに関連するジョグプロファイル８４を選択することにより、図６に示すように軸ごとに別個の速度スケール８６がディスプレイ７６上に表示され得る。スライド制御部８８によって、ユーザーは望み通りに軸ごとに最大許容速度を調整することができる。特定のジョグプロファイルの場合、軸ごとに最大許容速度を調整することで、ユーザーは軸ごとの速度の制御分解能（control resolution）を調整することができる。何故なら、全体的な（full scale）速度は、ゼロとスライド制御部８８により設定される最大速度との間に内挿されるからである。ユーザーインターフェースは軸ごとの最大許容速度の調整を第２のロジックのセット８２に伝達し、第２のロジックのセット８２はそれに応じてプロセッサ６２に第１のロジックのセット６６を変更させる。第２のロジックのセット８２の機能のさらに別の説明では、各ジョグプロファイル８４は特定のセンサ３４、３６及び／又は加速度計３８、４０、４２をエンドエフェクタ１２のための特定の動作軸にマップし得る。ユーザーは、ユーザーの特定の好みに合わせるために図６に示すユーザーインターフェースを用いてセンサ３４、３６と軸とのマッピング又は加速度計３８、４０、４２と軸とのマッピングを望み通りに変更し、第２のロジックのセット８２はそれに応じて第１のロジックのセット６６を変更することによりマッピングにおける変更を有効にし得る。

図３〜図５に関連して図示説明したように、原信号５０、５２、５４が正規化、フィルタリング及び／又は平滑化され、図１及び図６に関連して図示説明したようにユーザーが所望のジョグプロファイル８４を選択すると、プロセッサ６２は第１のロジックのセット６６を実行して、各軸を中心としたセンサ３４、３６及び／又は加速度計３８、４０、４２の第１、第２及び／又は第３の角変位に比例するエンドエフェクタ１２への第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び／又は第３の制御信号６０を生成し得る。図７は、第３の軸４８を中心にエンドエフェクタを再位置決めするためにエンドエフェクタ１２に伝達される第３の制御信号６０の例示のグラフを示す。第３の制御信号６０がエンドエフェクタ１２に到達する唯一の制御信号の場合、エンドエフェクタ１２は第３の軸４８を中心にしか回転しない。それ以外の場合、エンドエフェクタ１２は各制御信号５６、５８、６０に応答して同時に動き、３次元におけるエンドエフェクタ１２の同時動作がもたらされる。

本考案の様々な実施形態は、入力装置３０の動きに対するエンドエフェクタ１２の感度又は加速の調整を容易にするために配線ロジック及び／又はプログラマブルロジックの任意の組み合せも含み得る。図１及び図８の組み合せを参照して、例えば、コンピュータ装置３２はメモリ６４に格納された第３のロジックのセット９０をさらに含み得る。第３のロジックのセット９０はプロセッサ６２によって実行され、第１の信号５０、第２の信号５２及び／又は第３の信号５４に応じて第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び／又は第３の制御信号６０のスケールを変更する。図６との関連で前述したように、ディスプレイ７６は異なるエンドエフェクタ１２ごとに別個のジョグプロファイル８４を含み得る。そしてディスプレイ７６上に示される特定のジョグプロファイル８４を選択することにより、ユーザーが望み通りに軸ごとの最大許容速度を調整できるようにするスライド制御部と共に、軸ごとの別個の加速度スケールがディスプレイ７６上に表示され得る。特定のジョグプロファイルの場合、軸ごとに最大許容速度を調整することで、ユーザーは軸ごとの速度の制御分解能を調整できる。何故なら、全体的な速度は、ゼロとスライド制御部により設定される最大速度との間に内挿されるからである。ユーザーインターフェースは軸ごとの最大許容速度の調整を第３のロジックのセット９０に伝達し、第３のロジックのセット９０はそれに応じてプロセッサ６２に第１のロジックのセット６６を変更させる。このように、メモリ６４に格納された第３のロジックのセット９０は、図８の例示のグラフに示すように、第１の信号５０、第２の信号５２及び／又は第３の信号５４の変化率に応じて第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び／又は第３の制御信号６０の変化率を調整し得る。

そのため、図１〜図８との関連で図示説明した実施形態は、エンドエフェクタ１２を遠隔的に位置決めするための方法を提供し得る。図９は、本考案の一実施形態に係る好適なアルゴリズムのブロック図である。上記の方法は、図２に示すように、また図９のブロック１００が表すように、１つ以上の軸４４、４６、４８を中心に入力装置３０を動かすことを含み得る。上記の方法は、ブロック１０２、１０４及び１０６で表すように、１つ以上の軸４４、４６、４８を中心とした入力装置３０の角変位を検出又は検知し、各軸４４、４６、４８を中心としたセンサ３４、３６及び／又は加速度計３８、４０、４２の角変位を反映する信号５０、５２、５４を生成することをさらに含む。ブロック１０８では、上記の方法はインターロック７８が満たされるまでエンドエフェクタ１２が動くのを防止することを含み得る。図１及び図６に関連して前述したように、これは第１の信号５０、第２の信号５２及び／又は第３の信号５４がコンピュータシステム３２に伝達されるのを遮断することにより及び／又は第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び／又は第３の制御信号６０がエンドエフェクタ１２に伝達されるのを遮断することにより実現され得る。

ブロック１１０は、原信号５０、５２、５４を操作することを表す。データの操作は、例えば図３〜図５に関連して前述したように原信号５０、５２、５４を正規化すること（１１２）、フィルタリングすること（１１４）及び／又は平滑化すること（１１６）を含み得る。ブロック１１８では、上記の方法は、各軸４４、４６、４８を中心とした入力装置３０の角変位に比例するエンドエフェクタ１２への第１の制御信号５６、第２の制御信号５８及び／又は第３の制御信号６０を生成する。特定の実施形態では、制御信号５６、５８、６０の生成は、例えば、ブロック１２０が表すように、各特定のエンドエフェクタ１２に関連するジョグプロファイル８４を選択することにより、異なるエンドエフェクタ１２ごとに制御信号５６、５８、６０のうちの１つ以上をマッピングすることを含み得る。あるいは又はそれに加えて、制御信号５６、５８、６０の生成は、図１及び図８に関連して図示説明したように、またブロック１２２が示すように、制御信号５６、５８、６０のうちの１つ以上の変化率を対応する第１の信号５０、第２の信号５２及び／又は第３の信号５４の変化率に応じて調整することを含み得る。

図１〜図９に関連して本明細書で説明した様々な実施形態は、既存の技術に勝る１つ以上の利点を提供し得ると考えられる。例えば、本明細書で図示説明したシステム１０及び方法は、１つ以上の面におけるエンドエフェクタ１２の初期位置決めの精度を高め得る。それに加えて、より多くの時間及び労力を要する、指示された動きの軸ごとに複数のボタン及び／又はホイールを繰り返し操作することを必要とせずに、一般に入手可能な市販の入力装置３０を直感的に操作することにより、初期位置決めを各面で同時に行うことができる。最後に、特定の実施形態では、システム１０は、ユーザーが選択した異なるエンドエフェクタ１２と共に使用するために簡便に調整されるか又は合わせられ得る。

本考案（最良の形態を含む）を開示するために、また、当業者が本考案を実施できるように（任意の装置又はシステムの製造及び使用並びに包含される任意の方法の実行を含む）、本明細書では例を使用している。本考案の範囲は請求項によって定義され、当業者が思い付き得る他の例を含み得る。請求項の文言と変わらない構造的要素をそのような他の例が含むか又はそのような他の例が請求項の文言と実質的に違わない同等の構造的要素を含む場合、それらの例は請求項の範囲に含まれる。

１０ システム
１２ エフェクタ
１４ 第１の関節
１６ 第２の関節
１８ 第３の関節
２０ スタンド
３０ 入力装置
３２ コンピュータ装置
３４ 加速度センサ
３６ 方位センサ
３８ 第１の加速度計／ピッチ加速度計
４０ 第２の加速度計／ロール加速度計
４２ 第３の加速度計／ヨー加速度計
４４ 第１の軸
４６ 第２の軸
４８ 第３の軸
５０ 第１の信号
５２ 第２の信号
５４ 第３の信号
５６ 第１の制御信号
５８ 第２の制御信号
６０ 第３の制御信号
６２ プロセッサ
６４ メモリ
６６ ロジック
６８ 信号
７０ 信号
７２ 信号
７４ オーバーレイ
７６ ディスプレイ
７８ インターロック
８０ リレー接点
８２ ロジック
８４ プロファイル
８６ 速度スケール
８８ スライド制御部
９０ ロジック
１００ ブロック
１０２ ブロック
１０４ ブロック
１０６ ブロック
１０８ ブロック
１１０ ブロック
１１２ 正規化
１１４ フィルタリング
１１６ 平滑化
１１８ ブロック
１２０ ブロック
１２２ ブロック
Ａ コンポーネント
Ｂ コンポーネント

Claims (10)

1. エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムであって、
   ａ）入力装置と、
   ｂ）前記入力装置内の第１のセンサであって、該第１のセンサは第１の軸と整合し、該第１の軸を中心とした第１のセンサの第１の角変位を反映する第１の信号を生成するように構成されている、第１のセンサと、
   ｃ）前記第１の信号を受信するように前記第１のセンサと通信を行うプロセッサであって、該プロセッサはメモリに格納された第１のロジックのセットを実行するように構成され、該第１のロジックのセットは該プロセッサに前記第１の信号のフィルタリング、前記第１の信号の平滑化及び前記第１の軸を中心とした前記第１のセンサの前記第１の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第１の制御信号の生成を行わせる、プロセッサと、
   を含むシステム。
2. 前記入力装置内の第２のセンサをさらに含み、
   前記第２のセンサは前記第１の軸と直交する第２の軸と整合し、該第２の軸を中心とした前記第２のセンサの第２の角変位を反映する第２の信号を生成するように構成され、
   前記プロセッサは、前記第２の信号を受信するように前記第２のセンサと通信を行い、
   前記プロセッサは、前記メモリに格納された前記第１のロジックのセットを実行するように構成され、前記第１のロジックのセットは前記プロセッサに前記第２の信号のフィルタリング、前記第２の信号の平滑化及び前記第２の軸を中心とした前記第２のセンサの前記第２の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第２の制御信号の生成を行わせる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記入力装置内の第３のセンサをさらに含み、
   前記第３のセンサは前記第１の軸及び前記第２の軸と直交する第３の軸と整合し、該第３の軸を中心とした前記第３のセンサの第３の角変位を反映する第３の信号を生成するように構成され、
   前記プロセッサは、前記第３の信号を受信するように前記第３のセンサと通信を行い、
   前記プロセッサは、前記メモリに格納された前記第１のロジックのセットを実行するように構成され、前記第１のロジックのセットは前記プロセッサに前記第３の信号のフィルタリング、前記第３の信号の平滑化及び前記第３の軸を中心とした前記第３のセンサの前記第３の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第３の制御信号の生成を行わせる、請求項２に記載のシステム。
4. エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムであって、
   ａ）入力装置と、
   ｂ）前記入力装置内の加速度計であって、該加速度計は、第１の軸からの該加速度計の第１の角変位を反映する第１の信号を生成するように構成されている、加速度計と、
   ｃ）前記第１の信号を受信するように前記加速度計と通信を行うプロセッサであって、該プロセッサはメモリに格納された第１のロジックのセットを実行するように構成され、該第１のロジックのセットは該プロセッサに前記第１の信号の平滑化及び前記第１の軸を中心とした前記加速度計の前記第１の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第１の制御信号の生成を行わせる、プロセッサと、
   を含むシステム。
5. 前記加速度計は、前記第１の軸に直交する第２の軸からの前記加速度計の第２の角変位を反映する第２の信号を生成するように構成され、
   前記プロセッサは、前記第２の信号を受信するように前記加速度計と通信を行い、
   前記プロセッサは、前記メモリに格納された前記第１のロジックのセットを実行して前記第１のロジックのセットは前記プロセッサに前記第２の信号の平滑化及び前記第２の軸を中心とした前記加速度計の前記第２の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第２の制御信号の生成を行うように構成されている、請求項４に記載のシステム。
6. 前記加速度計は、前記第１の軸及び前記第２の軸に直交する第３の軸からの前記加速度計の第３の角変位を反映する第３の信号を生成するように構成され、
   前記プロセッサは、前記第３の信号を受信するように前記加速度計と通信を行い、
   前記プロセッサは、前記メモリに格納された前記第１のロジックのセットを実行して前記第１のロジックのセットは前記プロセッサに前記第３の信号の平滑化及び前記第３の軸を中心とした前記加速度計の前記第３の角変位に比例する前記エンドエフェクタへの第３の制御信号の生成を行うように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 前記プロセッサは、前記メモリに格納された前記第１のロジックのセットを実行して前記第１の信号、前記第２の信号及び／又は前記第３の信号の正規化を行うように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記エンドエフェクタが前記第１の制御信号に反応するのを妨げる第１の位置を有するインターロックをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記プロセッサは、前記メモリに格納された第２のロジックのセットを実行して、異なるエンドエフェクタ用に前記第１のロジックのセットを変更するように構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記プロセッサは、前記メモリに格納された第３のロジックのセットを実行して、前記第１の信号の変化率に応じて前記第１の制御信号の変化率を調整するように構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。

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