JP6393319B2 - 物体と相互作用するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする2013年10月4日に出願された米国仮特許出願第61/886,838号の優先権及び全ての利益を主張する。
なお、出願当初の特許請求の範囲の記載は以下の通りである。
請求項1:
物体と相互作用するシステムであって、
基部及び複数の連結部を有するロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータに結合され、前記物体と相互作用するように前記基部に対し移動可能であるツールと、
第1の周波数においてプライマリ位置情報を提供する、前記複数の連結部に関連付けられた複数の位置センサと、
第2の周波数においてセカンダリ位置情報を提供するローカライザと、
前記プライマリ位置情報及び前記セカンダリ位置情報に基づいて、第1の位置制御モード及び第2の位置制御モードにおいて物体に対し前記ツールを位置決めするように構成される位置コントローラと、
前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との差が、前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との差と異なるように、前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードの各々において前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整するように構成される周波数コントローラと、
を備える、システム。
請求項2:
前記プライマリ位置情報は、マニピュレータ座標系における前記ツールの動きを指令するためのエンコーダベースの位置コマンドを含む、請求項1に記載のシステム。
請求項3:
前記セカンダリ位置情報は、ローカライザ座標系から前記マニピュレータ座標系に変換された、ナビゲーションベースの位置及び向きのデータを含む、請求項1又は2に記載のシステム。
請求項4:
前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は、前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差よりも大きい、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。
請求項5:
前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は非ゼロである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
請求項6:
前記第1の位置制御モードにおいて、前記第1の周波数は前記第2の周波数よりも高い、請求項1〜5のいずれか1項に記載のシステム。
請求項7:
前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差はゼロである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
請求項8:
前記第2の位置制御モードにおいて、前記第1の周波数は前記第2の周波数に実質的に等しい、請求項1〜4及び7のいずれか1項に記載のシステム。
請求項9:
前記第1の位置制御モードにおいて、前記第2の周波数は、前記第1の周波数の約1/10以下であり、前記第2の位置制御モードにおいて、前記第2の周波数は、前記第1の周波数の1/10以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のシステム。
請求項10:
前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は、前記ツールの位置速度に影響を与える、請求項1〜9のいずれか1項に記載のシステム。
請求項11:
前記第1の位置制御モードにおける前記ツールの前記位置速度は、前記第2の位置制御モードにおける前記ツールの前記位置速度よりも高い、請求項10に記載のシステム。
請求項12:
前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は、前記ツールの位置正確度に影響を及ぼす、請求項1〜11のいずれか1項に記載のシステム。
請求項13:
前記第2の位置制御モードにおける前記ツールの前記位置正確度は、前記第1の位置制御モードにおける前記ツールの前記位置正確度よりも高い、請求項12に記載のシステム。
請求項14:
前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つの選択的な調整を可能にするために前記周波数コントローラに結合されたインタフェースを更に備える、請求項1〜13のいずれか1項に記載のシステム。
請求項15:
前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードの選択を可能にするために前記周波数コントローラに結合されたインタフェースを更に備える、請求項1〜14のいずれか1項に記載のシステム。
請求項16:
前記複数の位置センサは複数の位置エンコーダを備える、請求項1〜15のいずれか1項に記載のシステム。
請求項17:
ロボットシステムにおいてツールを位置決めする方法であって、
第1の周波数において前記ツールのためのプライマリ位置情報を求めることと、
第2の周波数において前記ツールのためのセカンダリ位置情報を求めることと、
前記プライマリ位置情報及び前記セカンダリ位置情報に基づいて第1の位置制御モード及び第2の位置制御モードにおいて前記ツールを動かすことと、
前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との間の差が、前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との差と異なるように前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードのそれぞれにおいて前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整することと、
を含む、方法。
請求項18:
プライマリ位置情報を求めることは、前記第1の周波数において、マニピュレータ座標系における前記ツールの動きを指令する位置コマンドを生成することを含む、請求項17に記載の方法。
請求項19:
セカンダリ位置情報を求めることは、前記第2の周波数において、ローカライザ座標系からマニピュレータ座標系への、ナビゲーションベースの位置及び向きのデータの変換を更新することを含む、請求項17又は18に記載の方法。
請求項20:
前記第1の位置制御モードにおける前記位置速度が、前記第2の位置制御モードにおける前記位置速度よりも高くなるように、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差に基づいて前記ツールの位置速度に影響を与えることを更に含む、請求項17〜19のいずれか1項に記載の方法。
請求項21:
前記第2の位置制御モードにおける前記位置正確度が、前記第1の位置制御モードにおける前記位置正確度よりも高くなるように、前記第1の周波数と前記第2の周波数との差に基づいて前記ツールの位置正確度に影響を与えることを更に含む、請求項17〜20のいずれか1項に記載の方法。
請求項22:
前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整することは自律的に行われる、請求項17〜21のいずれか1項に記載の方法。
請求項23:
前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整することは手動で行われる、請求項17〜22のいずれか1項に記載の方法。
請求項24:
前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードのうちの少なくとも1つを手動で選択することを更に含む、請求項17〜23のいずれか1項に記載の方法。
請求項25:
前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードを自律的に選択することを更に含む、請求項17〜24のいずれか1項に記載の方法。
Claims (15)
- 物体(23)と相互作用するシステムであって、
基部(57)及び複数の連結部を有するロボットマニピュレータ(56)と、
前記ロボットマニピュレータ(56)に結合され、前記物体と相互作用するように前記基部(57)に対し移動可能であるツール(22)と、
第1の周波数においてプライマリ位置情報を提供する、前記複数の連結部に関連付けられた複数の位置センサと、
第2の周波数においてセカンダリ位置情報を提供するローカライザ(34)と、
前記プライマリ位置情報及び前記セカンダリ位置情報に基づいて、第1の位置制御モード及び第2の位置制御モードにおいて物体(23)に対し前記ツール(22)を位置決めするように構成される位置コントローラ(54)と、
前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との差が、前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との差と異なるように、前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードの各々において前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整するように構成される周波数コントローラ(120)と、
を備える、システム。 - 前記プライマリ位置情報は、マニピュレータ座標系における前記ツール(22)の動きを指令するためのエンコーダベースの位置コマンドを含み、及び/又は、前記セカンダリ位置情報は、ローカライザ座標系から前記マニピュレータ座標系に変換された、ナビゲーションベースの位置及び向きのデータを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は、前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差よりも大きい、請求項1又は2に記載のシステム。
- 前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は非ゼロであり、及び/又は、前記第1の位置制御モードにおいて、前記第1の周波数は前記第2の周波数よりも高い、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差はゼロである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第2の位置制御モードにおいて、前記第1の周波数は前記第2の周波数に実質的に等しい、請求項1〜3及び5のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1の位置制御モードにおいて、前記第2の周波数は、前記第1の周波数の約1/10以下であり、前記第2の位置制御モードにおいて、前記第2の周波数は、前記第1の周波数の1/10以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は、前記ツール(22)の位置速度に影響を与え、前記第1の位置制御モードにおける前記ツール(22)の前記位置速度は、前記第2の位置制御モードにおける前記ツール(22)の前記位置速度よりも高い、請求項1〜7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1の周波数と前記第2の周波数との前記差は、前記ツール(22)の位置正確度に影響を及ぼし、前記第2の位置制御モードにおける前記ツール(22)の前記位置正確度は、前記第1の位置制御モードにおける前記ツール(22)の前記位置正確度よりも高い、請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つの選択的な調整を可能にするために前記周波数コントローラ(120)に結合されたインタフェース(29)を更に備え、及び/又は、前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードの選択を可能にするために前記周波数コントローラ(120)に結合されたインタフェース(29)を更に備える、請求項1〜9のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記複数の位置センサは複数の位置エンコーダを備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載のシステム。
- ロボットシステムがツール(22)を位置決めする方法であって、前記ロボットシステムは、複数の連結部を有するロボットマニピュレータ(56)と、前記ロボットマニピュレータ(56)に結合された前記ツール(22)と、前記複数の連結部に関連付けられた複数の位置センサと、ローカライザ(34)と、位置コントローラ(54)と、周波数コントローラ(120)とを備え、前記方法は、
前記位置センサが、第1の周波数において前記ツール(22)のためのプライマリ位置情報を求めることと、
前記ローカライザ(34)が、第2の周波数において前記ツール(22)のためのセカンダリ位置情報を求めることと、
前記位置コントローラ(54)が、前記プライマリ位置情報及び前記セカンダリ位置情報に基づいて前記ツールを動かすために第1の位置制御モード及び第2の位置制御モードを提供することと、
前記周波数コントローラ(120)が、前記第1の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との間の差が、前記第2の位置制御モードにおける前記第1の周波数と前記第2の周波数との差と異なるように前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードのそれぞれにおいて前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整することと、
を含む、方法。 - プライマリ位置情報を求めることは、前記第1の周波数において、マニピュレータ座標系における前記ツールの動きを指令する位置コマンドを生成することを含み、及び/又は、セカンダリ位置情報を求めることは、前記第2の周波数において、ローカライザ座標系からマニピュレータ座標系への、ナビゲーションベースの位置及び向きのデータの変換を更新することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整することは自律的に行われ、及び/又は、前記第1の周波数及び前記第2の周波数のうちの少なくとも1つを調整することが手動で行われるためのユーザインタフェース(130)を前記ロボットシステムが更に含む、請求項12及び13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードのうちの少なくとも1つを手動で選択するためのユーザインタフェース(130)を前記ロボットシステムが更に含み、及び/又は、前記第1の位置制御モード及び前記第2の位置制御モードを自律的に選択することを更に含む、請求項12〜14のいずれか1項に記載の方法。
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