JP6771533B2 - 抵抗ベースのジョイント拘束を用いるロボットシステム、同ロボットシステムのためのブレーキジョイントアセンブリ、および関連する方法 - Google Patents
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Description
Claims (47)
- スレーブロボットシステムにおける力をマスタロボットシステムに移すための力逆送マスタロボットブレーキジョイントアセンブリであって:
前記マスタロボットシステムの第1のロボットリンクに関連付けられる第1のブレーキ構成要素と;
前記マスタロボットシステムの第2のロボットリンクに関連付けられる第2のブレーキ構成要素であって、前記第2のブレーキ構成要素は、前記第1のブレーキ構成要素に対して回転可能である、第2のブレーキ構成要素と;
前記スレーブロボットシステムによって感知された力に対応する制御信号に応じて、前記第1のブレーキ構成要素と前記第2のブレーキ構成要素との間にブレーキ力を発生するように、前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素に作用するように動作可能なアクチュエータと;
を有し、
前記第1のブレーキ構成要素は、上側圧縮ディスクのペアおよび下側圧縮ディスクのペアを有し、前記第2のブレーキ構成要素は、前記上側圧縮ディスクのペアの間に位置する上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのペアの間に位置する下側圧縮ディスクを有し、前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスクは、前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクに対して回転可能であり、前記アクチュエータは、前記第1のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間に配置され、これらに作用して、前記ブレーキ力を発生するよう前記第2のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのそれぞれを圧縮するように構成される、
ブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記ブレーキ力は可変である、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記ブレーキ力は可変ではない、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記ブレーキ力の大きさは可変であり、前記感知された力に対する前記ブレーキ力の比率は動的に制御可能である、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、モータおよび作動部材を有し、前記作動部材は、前記ブレーキ力を発生させるために前記第1のブレーキ構成要素または前記第2のブレーキ構成要素の少なくとも1つに力を加えるように前記モータによって回転可能である、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記作動部材は、反対方向に延びるアームを有する剛性ボディを有し、第1のローラが、前記アームの一方に回転可能に結合され、第2のローラが、前記アームの他方に回転可能に結合され、前記ローラは、前記作動部材と前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素との間の摩擦を減らすように動作可能である、
請求項5に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、前記ブレーキ力を発生するように動作可能な誘電アクチュエータを含み、前記誘電アクチュエータは、電圧源に結合された電極のペアの間に配置された誘電材料を有する、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、ブレーキ力を発生するように動作可能な圧電アクチュエータを含み、前記圧電アクチュエータは、圧電構成要素のスタックを変位させるよう動作可能な電圧源に結合されるように構成された前記圧電構成要素のスタックを有する、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、ブレーキ力を発生するように動作可能な流体アクチュエータを含み、前記流体アクチュエータは、流体作動構成要素と、前記作動構成要素に流体結合された少なくとも1つのピストンとを有し、前記作動構成要素は、前記少なくとも1つのピストンから遠位に配置されるとともに前記少なくとも1つの流体ピストンを作動させて前記ブレーキ力を発生するように構成される、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素は、前記ブレーキ力を発生するために圧縮可能な交互配置されたマルチディスク構成を有する、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、第1のバイアス構成要素および反対側の第2のバイアス構成要素を有し、前記第1のバイアス構成要素は、前記上側圧縮ディスクのペアの内側ディスクを選択的に付勢し、前記第2のバイアス構成要素は、前記下側圧縮ディスクのペアの反対側の内側ディスクを選択的に付勢する、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間で前記第1のブレーキ構成要素の支持部分に取り付けられる、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間に配置される、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記アクチュエータは、アクチュエータシャフトに固定して取り付けられたカム部材を有し、前記カム部材は、前記カム部材の回転運動を前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素内の並進運動に変換するように動作可能な偏心構成を有し、それによって前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素を一緒に圧縮する、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記制御信号を処理するプロセッサをさらに有する、
請求項1に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - スレーブロボットシステムの力をマスタロボットシステムに移すための力逆送ロボットシステムであって:
複数のスレーブジョイントを含むスレーブロボットシステムと、
複数のマスタブレーキジョイントを有するマスタロボットシステムであって、それぞれが前記マスタロボットシステムによって制御可能な前記スレーブジョイントのそれぞれ1つに対応する、マスタロボットシステムと、
を有し、
それぞれの前記マスタブレーキジョイントは、上側圧縮ディスクのペアおよび下側圧縮ディスクのペアを有する第1のブレーキ構成要素と、前記上側圧縮ディスクのペアの間に位置する上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのペアの間に位置する下側圧縮ディスクを有する第2のブレーキ構成要素と、前記第1のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間に配置されるアクチュエータと、を有し、前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスクは、前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクに対して回転可能であり、前記アクチュエータは、前記第1のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクのペアおよび前記下側圧縮ディスクのペアに作用して、前記スレーブロボットシステムによって感知された力に対応する制御信号に応じてブレーキ力を発生するために前記ブレーキ力を発生するよう前記第2のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのそれぞれを圧縮するように構成される、
システム。 - 前記マスタロボットシステムは、人間型ロボットアセンブリ、外骨格ロボットアセンブリ、および人間が操作するロボットアセンブリのうちの1つを含む、
請求項16に記載のシステム。 - 前記マスタロボットシステムは、上半身外骨格および下半身外骨格の少なくとも1つを含み、それぞれは前記マスタブレーキジョイントの1つによって回転可能に一緒に結合された複数の外骨格リンクを有する、
請求項16に記載のシステム。 - 前記マスタロボットシステムは、前記マスタブレーキジョイントのぞれぞれに動作可能なコントローラを有し、前記コントローラは、それぞれの前記マスタブレーキジョイントに関連付けられる前記ブレーキ力を動的に制御するように動作可能なコンピュータを有する、
請求項16に記載のシステム。 - それぞれの前記スレーブジョイントは、前記スレーブジョイントに関連付けられる位置データ、速度データ、力データ、または位置データ及び力データ両方を提供するように動作可能な1つまたは複数のセンサを有する、
請求項16に記載のシステム。 - 前記アクチュエータは、前記マスタロボットシステムによって動的に制御可能であるとともに、二方向アクチュエータ、誘電アクチュエータ、圧電アクチュエータ、カムアクチュエータ、ボールランプアクチュエータ、電磁アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、または油圧アクチュエータを含む、
請求項16に記載のシステム。 - 前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスク及び前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクは、それぞれの前記マスタブレーキジョイントの回転の軸周りに互いに対して回転可能である、
請求項16に記載のシステム。 - スレーブロボットシステムの力をマスタロボットシステムに移す方法であって、前記マスタロボットシステムは、前記スレーブロボットシステムのスレーブジョイントに対応するマスタブレーキジョイントを有し、前記方法は:
力データ信号を前記スレーブロボットシステムから前記マスタロボットシステムに送信するステップと;
前記マスタブレーキジョイント内で前記力データ信号に対応するブレーキ力を発生させるステップと;
を含み、
前記マスタブレーキジョイントは、第1のブレーキ構成要素、第2のブレーキ構成要素、及びアクチュエータを有し、前記第1のブレーキ構成要素は、上側圧縮ディスクのペアおよび下側圧縮ディスクのペアを有し、前記第2のブレーキ構成要素は、前記上側圧縮ディスクのペアの間に位置する上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのペアの間に位置する下側圧縮ディスクを有し、前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスクは、前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクに対して回転可能であり、
前記アクチュエータは、前記第1のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間に配置され、前記第2のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのそれぞれを圧縮することによって前記ブレーキ力を発生するよう構成される、
方法。 - 変化する大きさのブレーキ力を提供するように前記ブレーキ力を動的に制御するステップをさらに含む、
請求項23に記載の方法。 - 前記ブレーキ力を発生させるステップは、前記ブレーキ力を発生させるように前記マスタブレーキジョイント内で動作可能なアクチュエータを制御するステップを含む、
請求項24に記載の方法。 - 前記マスタロボットシステムに送信されることになる力データを得るために前記スレーブジョイントの位置および力の一方または両方を感知するステップをさらに含む、
請求項25に記載の方法。 - 前記マスタブレーキジョイントの位置および力の一方または両方を感知するステップをさらに含む、
請求項25に記載の方法。 - コンピュータシステムを介して前記マスタロボットシステムで送信された前記力データを受信するステップをさらに含み、前記力データは処理され、対応するブレーキ力が前記マスタロボットシステム内で発生する、
請求項26に記載の方法。 - スレーブロボットシステムにおける力をマスタロボットシステムに移す前記マスタロボットシステムであって:
複数のロボットリンクと;
前記複数のロボットリンクを回転可能に結合する複数のマスタブレーキジョイントであって、それぞれの前記マスタブレーキジョイントは、前記マスタロボットシステムによって制御可能な前記スレーブロボットシステムのそれぞれのスレーブジョイントに対応し、それぞれの前記マスタブレーキジョイントは:
前記複数のロボットリンクの第1のロボットリンクに結合される第1のブレーキ構成要素;
前記複数のロボットリンクの第2のロボットリンクに結合される第2のブレーキ構成要素であって、前記第2のブレーキ構成要素は、前記第1のブレーキ構成要素に対して回転可能である、第2のブレーキ構成要素;並びに
前記スレーブロボットシステムによって感知された力に対応する制御信号に応じて、前記第1のブレーキ構成要素と前記第2のブレーキ構成要素との間にブレーキ力を発生するように、前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素に作用するように動作可能なアクチュエータ;
を有する、マスタブレーキジョイントと;
を有し、
前記第1のブレーキ構成要素は、上側圧縮ディスクのペアおよび下側圧縮ディスクのペアを有し、前記第2のブレーキ構成要素は、前記上側圧縮ディスクのペアの間に位置する上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのペアの間に位置する下側圧縮ディスクを有し、前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスクは、前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクに対して回転可能であり、前記アクチュエータは、前記第1のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間に配置され、これらに作用して、前記ブレーキ力を発生するよう前記第2のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのそれぞれを圧縮するように構成される、
マスタロボットシステム。 - 前記ブレーキ力は可変である、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記ブレーキ力は第1の大きさのみを有する、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記ブレーキ力の大きさは可変であり、前記感知された力に対する前記ブレーキ力の比率は動的に制御可能である、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記アクチュエータは、モータおよび作動部材を有し、前記作動部材は、前記ブレーキ力を発生させるために前記第1のブレーキ構成要素または前記第2のブレーキ構成要素の少なくとも1つに力を加えるように前記モータによって回転可能である、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記アクチュエータは:
前記ブレーキ力を発生するように動作可能な誘電アクチュエータであって、前記誘電アクチュエータは、電圧源に結合された電極のペアの間に配置された誘電材料を有する、誘電アクチュエータ;
前記ブレーキ力を発生するように動作可能な圧電アクチュエータであって、前記圧電アクチュエータは、圧電構成要素のスタックを変位させるよう動作可能な電圧源に結合されるように構成された前記圧電構成要素のスタックを有する、圧電アクチュエータ;または
前記ブレーキ力を発生するように動作可能な油圧アクチュエータであって、前記油圧アクチュエータは、油圧作動構成要素と、前記油圧作動構成要素に流体結合された少なくとも1つの油圧ピストンとを有し、前記油圧作動構成要素は、前記少なくとも1つの油圧ピストンから遠位に配置されるとともに前記少なくとも1つの油圧流体ピストンを作動させて前記ブレーキ力を発生するように構成される、油圧アクチュエータ;
のうちの1つを含む、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記第1のブレーキ構成要素は、上側圧縮ディスクのペアおよび下側圧縮ディスクのペアを有し、前記第2のブレーキ構成要素は、前記上側圧縮ディスクのペアの間に位置する上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのペアの間に位置する下側圧縮ディスクを有し、前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスクは、前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクに対して回転可能であり、前記アクチュエータは、前記第1のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間に配置され、これらに作用して、前記ブレーキ力を発生するよう前記第2のブレーキ構成要素の前記上側圧縮ディスクおよび前記下側圧縮ディスクのそれぞれを圧縮するように構成される、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記アクチュエータは、第1のバイアス構成要素および反対側の第2のバイアス構成要素を有し、前記第1のバイアス構成要素は、前記上側圧縮ディスクのペアの内側ディスクを選択的に付勢し、前記第2のバイアス構成要素は、前記下側圧縮ディスクのペアの反対側の内側ディスクを選択的に付勢する、
請求項35に記載のマスタロボットシステム。 - 前記アクチュエータは、前記上側圧縮ディスクのペアと前記下側圧縮ディスクのペアとの間に配置される、
請求項35に記載のマスタロボットシステム。 - 前記アクチュエータは、アクチュエータシャフトに固定して取り付けられたカム部材を有し、前記カム部材は、前記カム部材の回転運動を前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素内の並進運動に変換するように動作可能な偏心構成を有し、それによって前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素を一緒に圧縮する、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記マスタロボットシステムは、人間型ロボットアセンブリ、外骨格ロボットアセンブリ、および人間が操作するロボットアセンブリのうちの1つを含む、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記マスタロボットシステムは、前記マスタブレーキジョイントのぞれぞれに動作可能なコントローラを有し、前記コントローラは、それぞれの前記マスタブレーキジョイントに関連付けられる前記ブレーキ力を動的に制御するように動作可能なコンピュータを有する、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - 前記マスタロボットシステムは:手;腕;腕と手;腕と胴;腕と手と胴;脚;複数の脚;複数の脚と胴;複数の脚と複数の腕と胴;複数の脚と複数の腕;もしくは胴と複数の手;又はこれらの任意の組み合わせ;のうちの少なくとも1つと関連付けられる、
請求項29に記載のマスタロボットシステム。 - スレーブロボットシステムにおける力をマスタロボットシステムに移すための力逆送マスタロボットブレーキジョイントアセンブリであって:
前記マスタロボットシステムの第1のロボットリンクに関連付けられる第1のブレーキ構成要素と;
前記マスタロボットシステムの第2のロボットリンクに関連付けられる第2のブレーキ構成要素であって、前記第2のブレーキ構成要素は、前記第1のブレーキ構成要素に対して回転可能である、第2のブレーキ構成要素と;
前記スレーブロボットシステムによって感知された力に対応する制御信号に応じて、前記第1のブレーキ構成要素と前記第2のブレーキ構成要素との間にブレーキ力を発生するように、前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素に対して回転するように動作可能な回転アクチュエータと;
を有する、
ブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記第1のブレーキ構成要素及び前記第2のブレーキ構成要素は、前記ブレーキ力を発生するように圧縮可能な交互配置されたマルチディスク構成を有する、
請求項42に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - 前記第1のブレーキ構成要素は、圧縮ディスクのペアを有し、前記第2のブレーキ構成要素は、前記圧縮ディスクのペアの間に位置する圧縮ディスクを有し、前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスクは、前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクに対して回転可能であり、前記アクチュエータは、前記ブレーキ力を発生するよう前記圧縮ディスクのペアによって前記圧縮ディスクを圧縮するように構成される、
請求項42に記載のブレーキジョイントアセンブリ。 - スレーブロボットシステムの力をマスタロボットシステムに移すための力逆送マスタロボットシステムであって:
複数のスレーブジョイントを有するスレーブロボットシステムと、
それぞれが前記マスタロボットシステムによって制御可能な前記スレーブジョイントのそれぞれ1つに対応する複数のマスタブレーキジョイントを有するマスタロボットシステムと、
を有し、
それぞれの前記マスタブレーキジョイントは、第1のブレーキ構成要素と、前記第1のブレーキ構成要素に対して回転可能である第2のブレーキ構成要素と、前記スレーブロボットシステムによって感知された力に対応する制御信号に応じて、前記第1のブレーキ構成要素と前記第2のブレーキ構成要素との間にブレーキ力を発生するように、前記第1のブレーキ構成要素および前記第2のブレーキ構成要素に対して回転するように動作可能な回転アクチュエータと、を有する、
力逆送マスタロボットシステム。 - 前記第1のブレーキ構成要素及び前記第2のブレーキ構成要素は、前記ブレーキ力を発生するように圧縮可能な交互配置されたマルチディスク構成を有する、
請求項45に記載の力逆送マスタロボットシステム。 - 前記第1のブレーキ構成要素は、圧縮ディスクのペアを有し、前記第2のブレーキ構成要素は、前記圧縮ディスクのペアの間に位置する圧縮ディスクを有し、前記第1のブレーキ構成要素の前記ディスクは、前記第2のブレーキ構成要素の前記ディスクに対して回転可能であり、前記アクチュエータは、前記ブレーキ力を発生するよう
前記第1のブレーキ構成要素の前記圧縮ディスクのペアの間の前記第2のブレーキ構成要素の前記圧縮ディスクを圧縮するように構成される、
請求項45に記載の力逆送マスタロボットシステム。
Applications Claiming Priority (2)
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