JPS62292373A - 迅速に配置変換可能なロボットシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は改良された自動処理システムに関する。

本発明は特に化学実験室等に用いて便なるものである。

（従来の技術） 近年自動化実験室の重要性は高まりつつある。

このようなシステムを示す主な文献のうちのひとつとし
て、実験室オートメーションロボット学の一肌歩（＾ｄ
ｖａｎｃｅｓ　　ｉｎ　　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　　Ａ
ｕｔｏｍａｔｉｏｎＲｏｂｏｔｉｃｓ）　（Ｇｅｒａｌ
ｄ　　Ｌ、　ｆｌａｎｋ　　およびＪａｎｅｔ　　Ｒ。

Ｓｔｒｉｍａｔｉｓ著＞（１９８４年Ｚｙｍａｒｋ　Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。

Ｉｎｃ、　、　ｌ１ｏｐｋｉｎＬｏｎ、　ＭＡ）ならび
に　０２１！、Ｍｈｏ（［１ｉｉｌ　（Ｔｒｅｎｄｓ　
　ｉｎ　　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　　Ａｕｔｏｍａｔｉ
ｏｎ）（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、　
５１−５７頁、１９８５年２月）がある。

本明細書では、ロボットなる用語を、“各種のタスクを
遂行するために、各種のプログラムされた作動を通して
、材料、部品、工具あるいは特殊な装置などを移動する
ように構成された、プログラム改変可能な多機能マニピ
ュレータ”を指すものとして用いる。

このロボットの定義は米国ロボット学会（Ｒｏｂｏｔｉ
ｃ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ）にお
いて採用されているものである。

実験室システムのためのサービスを行うべくされたロボ
ットシステムはここ数年の間に市場に登場して来た。こ
れ等のシステムは、原則として複数の作業ステーション
間を移動して作業を行なうべくされたロボットを含む。

典型的な作業の例においてはロボットは作動システムの
うちのひとつのモジュールであり、ワークステーション
とも呼称されるべき他のモジュールと協働して化学的サ
ンプルの処理を行なう。例えば、典型的なステーション
としては、凡用グリップハンド、シリンジ作動ハンド、
ピペットステーション、液体調合ステーション、希釈ス
テーション等がある。

このようなシステムの例が米国特許第４．５１０，６８
４号、４，５７８，７６４号および４，５８６．１５１
号の各明細書に示されている。このうち後者の２つの特
許に示されるシステムは、オリジナルシステムが形成さ
れた時には全熱企図されていなかったような機能を備え
た作動システム、例えばワークステーション、を容易に
組み込み得るようになっていることを特徴としている。

（発明が解決しようとする問題点） このようなシステムの中で最も広く使用されていると考
えられるものは米国特許第４，５８１，１５１号に記載
されているが、このシステムにおいて使用者は処理ステ
ーションを任意の都合の良いパターンに配置し、ロボッ
トに所定の処理動作を教示し、（通常これはロボットを
して処理動作を行なわしめることにより行なわれる）処
理動作に“ネーム”を与え、この処理動作を“ネーム”
としてコントロールシステム中の自動化“辞書”に登録
するようになっており従って処理動作はその“ネーム”
によって呼び出されるようになっている。このようなプ
ログラミング作業は、オペレータによって理解されてし
まえば知的作業としては難かしいものではないがシステ
ムをセットアツプしこれを効率良く作動させる作業は手
間のかかるものであった。システムにおけるステーショ
ンの数が増加するにつれて、衝突あるいは他の不都合を
避けるために考慮せねばならない変数の数が教示動作を
複雑にし、コンピュータプログラミングに習熟した人に
とっても作業が難しくなる。上記したような“教示およ
びネーミングシステムをもってしても化学者や化学実験
室等において働らく技術者にとってはかなりの負担であ
った。

このような問題の帰結として、所定の自動プロセスを化
学者や化学実験室に働らく人々が容易に履行し、拡張し
、修正することができるようにし、それにより顧客の要
請に容易に応えられるようにするべく試みることが決定
された。

（問題点を解決するための手段） 本発明の主要な目的は、装置を、自動プロセスを履行す
るべくセットアツプする作業をより早くより容易に行な
い得るような自動化処理システムを提供することにある
。

本発明の他の目的は、衝突の危険や、システムの組み立
て中あるいは改変中に使用者の介入を要することなく、
自動処理システムをして顕著に幾何学的配置の異なる多
数のワークステーションに対して作業することを可能な
らしめることを目的とする。

本発明の更に他の目的はワークステーションのもとの配
置に加えて、幾何学的配置の異なる新しいワークステー
ションが加わったり、あるいはワークステーションのう
ちのいくつかのものがもとの配置から違う場所に移され
た時にも上記したような衝突回避を行い得るようにする
ことにある。

本発明の更に他の目的は、いろいろな分野のユーザーに
とって採用し易いように顧客向けに設定された部分的に
標準化された幾何学的スキムを有する多ステーシヨンロ
ボットシステムであって、このような部分的な標準化の
結果として、ユーザーが個々に開発する場合に較べてよ
り高度な数学的に計算された動きをシステムの標準仕様
として実際的に利用可能とするようなロボット・システ
ムを提供する、：とにある。

本発明の更に他の目的は、サンプルを機械的に各ワーク
ステーションを通して運ぶのと併行してサンプル特有の
制御データを一連のワークステーションに供給すること
を容易にすることにある。

本発明の他の目的は本明細書の開示から明らがとなろう
。

本発明のこれ等の目的は、複数のワークステーションと
これ等のワークステーションのために仕事を行なうロボ
ットマニピュレータとを備えたシステムに、このシステ
ムが下記の各項目の作業を迅速に行うことを可能とする
ような手段を組み込むことによって達成される。

何）　システム中においてロボットと各ワークステーシ
ョンとの相対位置を正確に確立しこれを記憶すること。

（ロ）　ワークステーションの幾何学的配置によって生
じるロボットの通路に対する制限を制御システムの中に
容易に記憶すること。

（ハ）　オプションとして、以下に述べる変更の各々あ
るいは全てを要求するかあるいは生じるためにシステム
が改変される時に、上記相対位置や通路制限に関する情
報を自動的に維持または更新すること（例えば、この情
報が、自動システムのプログラミング中に使用者の介入
を要することなく維持される。） （１）新規なワークステーションによる置き換え（例え
ば遠心分離ステーションにかえて凍化ステーションを用
いる等） （２）　　ワークステーションの除去あるいは追加（例
えばトールピペットステーションの追加）（３）幾何学
的配置の異る新規なワークステーションセットの導入。

（４）新しい操作手順を簡単にするために、初めからあ
る複数のワークステーションの場所を相互に入れ替える
こと。

（５）　　処理が続行されることによって生じるワーク
ステーションの作業場所の事実上の変動、例えば積み重
ねられた物の高さや、液位の減少等。

ロボットとワークステーションとの正確な幾何学的関係
を確立するための手段は、いくつかの手段によって構成
される。例えば各ロボットは、構造上のひとつの制御点
において、エネルギー（超音波または電磁波）発信源（
または受信部）有し、このエネルギーのレベルが、ワー
クステーションがロボットに対して正しい角度にある時
にのみ最大となるように構成することができる。このエ
ネルギーのレベルはまたロボットとワークステーション
との距離を測る指標としても使用し得る。もち論、エネ
ルギー源、例えば赤外線源はロボットのマニピュレータ
に搭載するのが都合が良い。このようにしてワークステ
ーションに対するロボットマニピュレータの姿勢を確認
することができる。

エネルギーのレベルと最大値とによってロボットに対す
る装置の位置を確定できる。装置はまたそれ自身を、コ
ンピュータ制御システムとの電子的な通信によってアイ
デンティファイすることができる。ロボット眼装置を用
いてロボットの正しい位置を確認することができる。ひ
とつの試みにおいては、像のサイズによって距離を計る
ことができるしまた像の形状によって位置が適正である
か否かを知ることができる。実際問題として、ある種の
システムにおいてはワークステーションの位置を単一の
眼で確認することができる。

現在の状態で推奨されるワークステーション位置の確立
方法は、テンプレートの上に予め設けられた多数の位置
のうちのいずれかにワークステーションを置き、ロボッ
トマニピュレータをこれに到達せしめて作業をなさしめ
るものである。テンプレートのひとつは円形、例えば半
円形のセグメントとして形成され、ロボットワークステ
ーションが置かれる点を中心として延在している。ワー
クステーションは、多数の位置のうちの任意のひとつに
、ロボットに対して正確な相対関係に置かれ、ロボット
のマニピュレータが半径方向に延びて各ワークステーシ
ョンに対して作業を行なう。

しかしながら、このような構成は単なる例であってワー
クステーションの位置づけを上記とは異なるやり方で行
ない、マニピュレータを、このマニピュレータのリーチ
の範囲内でワークステーションに接近して設けられた矩
形グリッド上あるいはこのグリッドの中において作動せ
しめてワークステーションに対して仕事を行なうように
構成することができる。

ひとつの有利な実施例においてはロボットシステムは各
ワークステーションの幾何学的配置に関する情報を十分
に与えられ、その結果ロボットシステムが、現在自分が
存する位置を基準にして、ひとつのワークステーション
から別のワークステーションに移動するのに如何なる自
由通路が利用可能であるかを計算し得るようになってい
る。

ワークステーションの種別、位置および幾何学的配置は
、任意の数の方法によってシステムに報告される。

本発明のシステムにおいては、システム中に大変優れた
作動指示プログラムを組み込むことが実際的且つ有利で
ある。例えばあるワークステーションの容器にピペット
を近づけるためのピペットの実際の垂直移動距離は、容
器の形状寸法と容器内の液体の流量容積のリアルタイム
の記録とに関するデータをもとに決定することができる
。ピペットあるいはピペットによる作業を受ける容器、
あるいはピペットを用いて作業を行なう容器に関する上
記データは予めプログラムされたずべての関連せる容器
のすべてについて更新され“データ構造”が維持され、
等比によって、これ等のデータを必要とするすべてのワ
ークステーションに対して、試料を供給するのと同様に
適用し得るのである。従来のシステムをこのような高度
な制御に適用することは容易でなかった。何故ならば、
先にものべたようにユーザー側の人員によってプログラ
ミングやロボットシステムのセットアツプを行うことは
極めて難しく実際的でないからである。

従って、本発明の凡用かつ予備位置決め式の特徴によれ
ば、例えば試料をテーブルを横断して運ぶ動きを倣いか
つワークステーションに対して試料に関する情報を、丁
度サンプルあるいは他の物理的な物を供給するのと同様
に、伝達するようになったデータ構造をシステム中に組
み込み、これを利用することができる。このことは本発
明の重要な特徴のひとつである。

試料をパラメータとして特殊コードをデータブロックと
してひとつのワークステーションから他のワークステー
ションに伝達すること、は試料を大変慎重且つ特別な移
送を可能にするばかりでなく、ワークステーションの作
業場所に関する情報、例えば一定量の液がいつ無くなる
か、試験管の数がいつ足りなくなるか等の情報をロボッ
トが予知することを可能にするし、また、空気を吸引す
ることなく液体を吸い上げるためにはピペットをどのく
らい深く挿入するべきかといった判断をロボットが行な
うことを可能にする。

このようなことは、しかしながら、ロボットが各ワーク
ステーションに対して、例えばピペットを挿入する試験
管の垂直位置に対して大変高い確度で動作することを前
提とする。

データをモジュールからモジュールへ、あるいは複数の
モジュールを経由して、あるいはモジュールから中央演
算ユニットまたはデータのコードと関連づけられた記（
ＩＢ置や辞書に送るようにすることによって、データ構
造が試料に追従し、その試料が何であるか、何拠にある
のか、また所定の作業を最も良く行なうにはどうしたら
良いがといったことを知ることを可能にする。ロボット
はワークステーションが何拠にあるかを正確に知ってい
るので、空間的にセシシティブな情報、例えば容積、な
どを処理することができる。

本発明のこのうよな実施例においては、各ワークステー
ション毎にこれに関連した特殊なコードセットを用いる
ことができる。このコードセントは各ワークステーショ
ン毎に用意された磁気フロッピディスクを用いて与える
ことができる。

か（して本発明によれば、個々のワークステーション毎
のコードを用いることが可能となり、このコードはロボ
ットと協働して、ロボットシステムが有効に作動してい
る全期間を通して、例えば体積パラメータのよう゛な試
料パラメータ即わちデータを各ワークステーションが受
けとったりまた発信したりするのを可能とするものであ
る。試￥４パラメータは常時更新され、ロボットが試料
をひとつのワークステーションから他のワークステ−ジ
ョンに運ぶのにつれてロボットとともに伝達される。こ
のことも本発明の重要な特徴のひとつである。

例えばロボットシステムがラック型のワークステーショ
ンの試験管に対して作業を行う場合を想定する。この時
にはロボットはこのワークステーションの中の試験管に
対して十分な知識を有している。即わち、例えば試験管
の直径、高さくある　。

いは試験管相互間の幾何学的配置関係、試験管中に既に
存在する液体の量等の情報を有している。

従ってロボットはピペットワークステーションに関連す
るコードに対して十分なデータを計算して与え、ピペッ
トワークステーションに関連するコードが試験管から液
を抜きとっている間上下に過不足なく動くことを可能と
する。更にまたピペットによって液が抜きとられた後は
、コードは、抜きとられた液の体積に関するデータを、
この抜きとられた液が搬入されるべき次のワークステー
ションへ伝達する。また試験管に関する体積データはテ
ストヂニープが送られるべき次のワークステーションに
おけるロボット動作を制御するワークステーションコー
ドに伝達される。

本発明のシステムは一般のロボットシステムに組み込む
ことができるが、Ｂｕｏ　Ｌｅの米国特許第４．５８６
．１５１号に記載されるような自己形状形成型のロボッ
ト制御システムに用いた場合に特に有用である。以下に
この特許を参照しつつ説明を行なう。この特許はＺｙｍ
ａｒｋ社から市販されている制御システムについて開示
しているもので、この制御システムは多数の異るロボッ
トワークステーションのためのもので、ロボット装置あ
るいは“利用手段″　（この両者をここではワークステ
ーションと呼ぶ）に関連したコード担持モジュールを介
して指令特性作動パラメータを受は取るようになったい
わゆる辞書を備えた言語発生記憶手段を利用するもので
ある。またプログラム手段が設けられていて、指令信号
に従って作動パラメータを活性化させ辞書からワークス
テーションへ作動パラメータを伝達するようになってい
る。

実際の使用される高度に特殊なパラメータ特性コード（
各ワークステーションに有用な試料体積情報を追跡する
のに有効なコード）は、４，５８６．１５１号特許にお
いてはコンピュータ制御システムの辞書の中にプログラ
ムされるが、これは各ワークステーションに関連するコ
ード担持モジュールに情報を加えることによって行なわ
れる。しかしこのプログラミングは一所定のワークステ
ーションに特有のコードを保持し、このワークステーシ
ョンに関するコーディング指令をコンピュータ制御シス
テムに対してエンコードするようになったフロッピーデ
ィスクを用いて行なうこともできる。上記４．５８６．
１５１号特許に記載される制御システムへのローディン
グは、また、例えばフロッピーディスクに担持された作
動指令と上記特許に示される如き辞書を記憶する作動パ
ラメータとを用いて行なうことも可能である。

他のシステムが、ワークステーションが予め位置決めさ
れるという特性を如何に活用して試料特性パラメータを
ひとつのワークステーションから他のワークステーショ
ンに伝達するのを容易にするかということについてはロ
ボット制御システムの分野の当業者には容易に理解され
よう。

既知の幾何学的配置ならびにロボットマニピュレータに
対する相対位置のテンプレートを使用するかわりに位置
検出回路を用いる型式のよりフレキシブルな標準化度合
の少ない位置決定手段を用いる場合には、体積追従の手
順が実際に実行される前に、検出された位置を作動コー
ドに加えてやる必要があろう。例えば、もしモジュール
の垂直平面が確立されていないならばピペットを試験管
中の最適位置まで挿入してやることが必要となろう。こ
の位置はかくして容易に確立され、制御システムに入力
されてワークステーションによって利用され、また制御
卸システムがワークステーションとコミュニケーション
をとる場合に制御システムによって利用される。

（実施例） 本明細書ならびに図面には推奨される実施例とその代替
案や変型例が示されているが、これ等は単なる例示であ
って、本発明の範囲内で更なる改変や修正を行い得るこ
とは明らかに理解されよう。

本明細書ならびに図面に示される教示は、いずれも例示
であり、当業者をして本発明の内容および原理をより容
易に理解せしめケースに応じてそれぞれ最良の形で発明
を実施することを可能にすることを目的としたものであ
る。

第１図において、自動化実験室処理システムは中央プラ
ットフォーム２２に装架されたロボットマニピュレータ
２０を有する。プラットフォーム２２から半径方向に延
在するテーブル３０には一群の追加的な周縁プラットフ
ォームが設けられ、これ等はプラットフォーム２２に固
定的に関連づけられている。テーブル３０にはプラット
フォーム５０乃至５９が着脱自在に設けられており、従
ってテーブル３０はこれ等のプラットフォームの受は容
れフレームとして機能する。これ等のプラ・７トフオー
ムはテーブル３０から取り外したり、またテーブル周縁
上の異る位置に取り付けたりすることができるようにな
っている。ロボットシステムを始動する前にこれ等のプ
ラットフォームを、比較的振動の少い位置に錠止するこ
とが推奨される。

各周縁プラットフォームにはワークステーションが固定
されている。ワークステーションなる語は広義にはロボ
ットが特定の機能を行なう場所として定義される。例え
ばプラットフォーム５０．５２に装着されたワークステ
ーション４０．４２は試験管ラックであり、ここにおい
てはロボットは試験管を置いたり抜きたしたりする作業
や試験管内の液に対する種々の作業を行なうようになっ
ている。このようなワークステーションは受動型のワー
クステーションとして考えられる。第１図に示す他のワ
ークステーションはプラットフォーム５４上に装架され
た試験管を保持するための熱処理ステーション、プラン
トフオーム５５上のロボットハンド停止ステーション４
５、プラットフォーム５６上のピペッティングステーシ
ョン４６、プラットフォーム５７上の渦流混合ステーシ
ョン４７、プラントフオーム５８上の分光光度計セルス
テーション４８、およびプラットフォーム５９上の遠心
分離ステーション４９を含む。実際的な観点からは、こ
れ等のプラントフオームは各ワークステーションと一体
のものであり、ワークステーション（特に第１図で示す
ものにおいて）の位置決めについて述べる時にはワーク
ステーションとともにプラットフォームを位置決めする
ことを含むものである。プラットフォームはテーブル上
の位置に適合する形状を持ち、従って位置決め機能を奏
する。

ワークステーションの各々は、それがテーブル３０上に
設置された時、ロボットに対する相対位置が確立される
ように位置決めされる。中央プラットフォーム上の案内
用半径方向マーキング７０を用いれば容易に高い位置決
め精度を達成し得るが、これは単に便宜的なものである
。図示されたシステムは所定のワークステーションを、
それが中央ステーションの周囲の如何なる位置にあろう
ともこれを認識し特定することができる。更にまた、シ
ステムには、ロボットをひとつのワークステーションか
ら他のワークステーションへ効率良く動かすために必要
な幾何学的な情報が、ワークステーションに対する再構
成された所定のデザイン上の制限に関連した一定のパラ
メータとしてシステムに記憶されている。従ってロポ・
ノドアーム６０は、試験管を図示された試験管う・ツク
ワークステーション４０からワークステーション４２へ
移動させるに必要な高度以上には上昇しない。しかしな
がら、アーム６０が試験管を試験管う・ツクステーショ
ンから遠心分離ステーション４８に移動させる際には、
システムは分光光度計ステーション５７を除去すること
を確実にしなければならないであろう。何故ならばオペ
レータが、新らたなプロセスの実行をより容易にするた
めにワークステーションを再配置したり取り替えたりす
る際にステーション５７を取り除くことを忘れているか
も知れないからである。このような再配置の例としでは
、ピペットステーションを濾過ステーションととりかえ
たり、ボトルの蓋を除去するステーションを加えたり、
試験管ステーションを取除したりすることが挙げられる
。

実際の運用にあたっては、ワークステーションをテーブ
ル上の正しい位置に装着した後これ等を錠止することが
望ましい。これは、テーブルと、各ワークステーション
のプラントフオームとの間に錠止手段を設けることによ
って容易に達成し得る。

ワークステーションを位置決めする方法としてはいくつ
か考えられるが反復動作用の、低標準化度のロボットマ
ニピュレータに用いて好適な方法は次の通りである。

例えば、コンピュータ制御装置は、ひとつのワークステ
ーションが、３．７５度の角度間隔をもって配置された
計４８個の角度位置のいずれかに配置されたことを知ら
される。次いでロボットマニピュレータはこのワークス
テーションが配置された角度位置を正確に探すように指
示を受ける。典型的にはマニピュレータは普通ワークス
テーションの正もαな角度位置から１°乃至２°の範囲
内で停止する。オペレータは次いでワークステーション
を適正な放射方向位置に動かす。かくして、位置は実際
にはロボットマニピュレータにより決定され、その後で
はじめてワークステーションがロックされる。特定のロ
ボットマニピュレ−タはもち論選択された錠止位置に反
復的に帰るように作動する。セットアツプ作業中に生じ
るロボットマニピュレータによる差は、−回ロボットマ
ニピュレータがセントされてしまえばマニピュレータの
反復動作の妨げとはならない。この方法はロボット間バ
ラつきによって生じる種々の問題を回避しつつ迅速なセ
ットアツプを可能にする良い方法である。

プラットフォームがクランプ手段２０８によってテンプ
レートテーブル２０６上の所定の位置に固定される前に
矢印２０５で示すような上記位置調整を可能にするため
にワークステーションプラットフオーム２０４相互間に
角度にして約３乃至６°程度の小さな放射方向スロット
を形成することが望ましい。マサツセッチュ州１１ｏｐ
ｋｉｎｔｏｎのＺｙ＋ｍａｒｋ社からｚｙｒｓａ　ｔｅ
″の商標名で発売されているロボットは、以上に述べた
ような用途に適しているものである。プラットフォーム
２０４の動きを容易にするためにはデュポン社から発売
されているポリアセタルポリマーであるデルリン（Ｄｅ
ｌｒｉｎ）や、同社から発売されているテフロンのよう
な低摩擦材料を使用するのが望ましい。ポリプロピレン
を用いることも可能である。またプラントフオーム２０
４のロボット支持構造２１０との界面はプラットフォー
ムの足２１２の実質的に全部分より小さい部分が支持構
造２１０と滑り接触していることが望ましい。あるいは
また足２１４のみが支持構造２１０に滑り接触するよう
な構造であっても良い。

上述した位置決め作業は大変便利なものであるが必ずし
も必須なものではない。ロボットマニピュレータはワー
クステーションの正しい物理的位置を視認部わち認識し
、マニピュレータ自身の位置を再計算し、次いでワーク
ステーションの位置をマニピュレータ自身の位置に基づ
いて再計算することができる。

所定のワークステーションが所定のシステム上に存在す
ることをシステムに知らせてやる方法としてはいろいろ
考えられるが、本発明の一実施例においては情報はワー
クステーションを供給されており、フロッピーディスク
によって作動システムに顧客向けに設定されたデータを
与えるのに使用される。ディスクを用いてコンピュータ
を介してＣＲＴ上にシステムの位置に関する問い合わせ
に対する応答を得、オペレーターにその位置をタイプさ
せることは簡単なことである。典型的にはこの作業は、
時には位置決めディスクと呼ばれるところの中央プラッ
トフォーム２２の角度を離して配置された割り出し目盛
り７０と各プラットフォーム５０乃至５９の中央に設け
た割り出しマークとを関連づけることによって行なわれ
る。

このような情報は、先にも述べたような、米国特許第４
，５８６，１５１　号に記載された“辞書”を介してロ
ードされる。このローディングは磁気的にプログラムさ
れたディスクを用いて行なうか、あるいは上記特許に示
されるようにモジュールに最初からプログラムされた知
能を介してシステム中にローディングが行なわれる。

第２図および第３図はワークステーションを位置決めし
、ロボットマニピュレータ手段に対するワークステーシ
ョンの正確な角度位置を確立するための別の方法を示す
。この例においては放射エネルギー源が用いられる。こ
こで言う放射エネルギーとは、超音波、可視光線あるい
は電磁波スペクトルの特定の部分のようなエネルギーを
放射する源を示すものである。

第２図において、マニピュレータ１００　ハ赤外線ａｔ
ｏ２のようなエネルギー源を有する。ロボットハンドで
あるワークステーション１０４は、例えばロボットマニ
ピュレータに対して所定の高さにある平面に置かれるな
どの方法で確立される所定の作動位置に置かれる。ワー
クステーション１０４はエネルギーを感知することので
きるトランスデユーサ、即わち赤外線センサー１０６を
有する。このセンサーの出力はロボットシステムに伝達
され、ロボットがいまどの位置にあるのかを示す指標と
して記憶される。

装置を位置決めするにあたってオペレータは慎重にロボ
ットを角度（ａ）だけテーブルに平行な平面内が第３図
に曲線で示すセンサの検出レベルが最高になるまで回転
させる。次いでオペレータはワークステーションをこの
位置で固定する。センサーは更にエネルギーレベルを測
定し、システムがエネルギー源１０２からどれだけ離れ
た位置にあるのかを検出する。

実際上の運用においてはこの情報、即わちエネルギーレ
ベルをシステムに取り込み、距離パラメータとして処理
するのが良い。これはロボットシステムの辞書の中にワ
ークステーションを介して取り込むのが最も良い。

米国特許第４．５８６．１５１号は、複数の異なるロボ
ットモジュールを作動させるためのロボット制御装置を
開示している。このシステムは言語発生および記憶手段
を有している。この手段はロボットモジュールから指令
特性作動パラメータを受けることのできる言語発生手段
部わちワークステーションに関連したコード担持処理手
段を有している。

このシステムはまた作動パラメータ即ゎち既知のロボッ
トモジュールを特定する情報とこのパラメータのために
選択された名称とを辞書記憶手段に伝達する手段を含む
。

またプログラム手段が設けられており、これは選択され
た名称を指令信号として用いてパラメータを作動させこ
れをワークステーションモジュールに伝達する機能を有
する。

推奨実施例においてはシステムは複数の異なるロボット
モジュールの各々について複数の選択されたネームが用
いられ、このネームの各々はそれぞれ異ったワークステ
ーションやロボットマニピュレータに関連づけられてい
る。ネームのうちのいくつかのものはそれ自身前記辞書
の中に複数組のパラメータを持っている。−諸に取り扱
がわれる選択された複数のネームは、各ロボットモジュ
ールのための、装置から独立した、シーケンス言語制御
手段を構成する。

第４．５６８，１５１号特許に開示されるシステムは中
央演算装置を有するコンピュータ制御装置と作動システ
ムとを有しており、作動システムは、少くとも中心核と
、ジ−ケンスリプログラマと、タスク支持処理機能と、
ロボットワークステーションとを有しており、ロボット
ワークステーションは、ワークステーションまたはロボ
ットマニピュレータ（これは第４，５８６．１５１号特
許におけるワークステーションである。）の作動のため
に必要な一切の知能をそなえた第１モジュール手段ヲ有
しており、これはワークステーションに電気的に接続さ
れている。

この第１モジュール手段はコンピュータ手段のための制
御フラッグと起動オフセットを与える手段を有しており
、更にまたコンピュータ手段とロボット装置手段、即わ
ちワークステーションあるいはロボットマニピュレータ
、との間のインターフェースを構成する手段を含んでい
る。

装置はまた更にコンピュータ手段と第１モジュール手段
との間に接離可能な複数の電気的接続を提供する第１物
理的インタフェース手段を有しており、ロボット装置の
ための知能の一切はこの物理的インタフェースのロボッ
ト装置側に設けられている。これは、定義されたタスク
を遂行するための手段を構成する。

第２のモジュール手段は、前記の定義されたタスクを遂
行するための手段（即わちワークステーション）のため
の知能の一切を与えるようになっており、当該手段に電
気的に接続されている。この第２のモジュール手段は前
記コンピュータ手段のための制御ブロックフラッグと起
動オフセットとを与える手段と、コンピュータ手段と前
記定義されたタスクを遂行する手段との間に入出力イン
ターフェースを構成する手段とを含んでいる。

第２の物理的インターフェース手段はコンピュータ手段
と第２のモジュール手段との間に接離可能な複数の電気
的接続を与える。かくして前記の定義されたタスクを遂
行する手段のための知能の一切は第２の物理的インター
フェースの当該手段の側に設けられる。このように推奨
実施例においては第２のモジュール手段が各ワークステ
ーションのためのインターフェース手段を提供する。

しかしながら本出願人の発明における本実施例において
は、知能、即わち定義タスク遂行手段のうちのいくつか
は、ワークステーション特性モジュール中に人力されず
に、直接コンピュータ制御システム中に入力される。

典型的な試料特性データ処理のための疑似コードについ
て以下に説明する。ロボットマニピュレータによって試
料をワークステーションから取り出すに際しては、試料
特性データが多数のソースから得られる。そのようなソ
ースとしては、例えば、このワークステーション個有の
予めプログラムされたデータモジュール即わちフロッピ
ーディスク、異るワークステーションに関連づけられた
データモジュール即わちフロッピーディスク、あるいは
またロボット制御システムを用いることができる。しか
しながら、試料をワークステーションに置（場合には試
料特性データはワークステーション特性データのソース
から直接送り込まれるのではなくロボット制御装置を介
して入力される。

試料特性データの処理のための疑似コードＡ、ワークス
テーションの試料を検索する操作、即わちワークステー
ションから試料を取り出す操作 ロボットをワークステーションにアクセスさせる。

試料を取り上げる。

試料特性データをロボットレジスタに入力する。

試料ＩＤ＝ステーション試料ＩＤ 試料正味重量＝ステーション試料重量 試料風袋重量＝ステーション試料風袋重量試料体積＝ス
テーション試料体積 容器仕様−スチージョン容器仕様 他の仕様＝他の容器仕様 ロボットをステーションから離す。

Ｂ、試料をワークステーションに挿入する操作ロボット
をワークステーションにアクセスさせる。

試料を降下させる。

試料特性データをワークステーションレジスタに入力す
る。

ステーション試料ＩＤ＝試料ＩＤ ステーション試料正味重量＝正味重量 ステーション試料風袋重量＝風袋重量 ステーション試料体積−試料体積 スチージョン容器仕様＝容器仕様 他のステーション仕様＝他の仕様 ロボットをワークステーションから離す。

Ｃ１液を容器に注入するステーションにおける作業 若しく加えられるべき液体の体積）＋（試料体積）が（
容器の最大容積）よりも大きな場合は警告メソセージの
表示 処理中心動作 終了。

若し上記条件が満足されない場合には 液を容器に注入 （試料体積）＝（試料体積）＋（加えられた体積） Ｄ、試料特性データの他の要素を変更する動作は同様の
方法で行なわれる。動作の第１段階として、動作の結果
が試料の量が特定の制限範囲を超えないかどうかの判断
が行なわれる。そして制限範囲を超えないということが
確認された後動作が行なわれる。

第５図はカールフィフシ＋　−（Ｋａｒｌ　Ｆｉｓｃｈ
ｅｒ）滴定を行なうための、本発明に従って構成された
システム３００を示す。このシステムは、そのワークス
テーションを模式的に図面に示すように、計量ステーシ
ョン３０２と、試験管ランク３０４ならびに振動ハンド
３０８と、施蓋ステーション３１０と、溶媒供給システ
ム３１２と、自動滴定装置３１４とから成る。このシス
テムにおいては、オペレータが、各試料についての往復
走行の回数と、試料の数と、セル洗浄の間の走行と標準
化プロセスの間の経過時間と、滴定の前のセル攪拌時間
と、攪拌スピードとを人力し得るようになっている。し
かしながら、オペレーターは本明細書に図示する手段に
従って一担セットアップを行なったならばロボットマニ
ピュレータの幾何学的配置の制御については何等手をく
だす必要はない。何故ならばマニピュレータは粉状の試
料を、自動滴定システムによって行なわれるべき湿度決
定のために調製するからである。

第６図は高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を示
すもので、これは下記のワークステーションを含んでい
る。計量ステーション４０２、試験管ラック４０４、振
動ハンド４０６、ピペット／フィルターステーション４
０８、希釈溶解ステーション４１０および液体クロマト
グラフ注入ステーション４１２である。このシステムは
試料の自動計量、内標準の添加、希釈、抽出溶媒の添加
、試料の渦流混合、約数の伝達およびＨＰＬＣコラムへ
の試料の注入を行なう。

オペレータは試料の目標重量、内標準試薬の量、希釈お
よび抽出溶媒の体積、渦流時間および強度、および伝達
されるべき約数を決定する。システムを拡張して液体シ
ェーキングステーションとしての施蓋ステーション等の
追加ステーションを設けることは容易である。

複数の試料を一連の処理ステップ即わち処理プロセスを
通して動かすためのスケジューリング作業は、通常、成
る“非ロボット”時間、即わちロボットマニピュレータ
による移動、保持、あるいは他の動作を必要としない期
間、を含む。

そのような場合には、次の（イ）および（ロ）の処理を
行なうことが望ましい。

（イ）この非ロボット時間を下記ｔｌ）および（２）の
数量のうち小さい方の数で割ることにより、各サンプル
についての全サイクル時間を決定する。

（１）　　非ロボットマニピュレータ時間の、シーケン
ス中におけるロボットマニピュレート時間に対する比の
整数部分 （２）非ロボット段階にある試料受は入れ空間の最小数
値 （ロ）ロボットマニピュレータが使用可能である場合、
ロボットマニピュレータをして、シーケンス中において
進行可能若しくはシーケンス中に投入可能となっている
各試料を処理する。

この処理にあたっては、シーケンスの最後のステップに
最高の優先度を与え、シーケンスの最初のステップに最
少の優先度を与えるような試料の優先順序が用いられる
。

もし、所定の時点でロボットマニピュレータカ利用不可
能であるならば、サイクル処理はマニピュレータが現在
保持しているサンプルを次のステップに送り次のステッ
プのための処理を行なうように進行することができる。

サイクル時間確定段階ならびに優先順位確定段階は、相
互に関連して協調し、同様の試料に対して高効率の一連
の処理を行なう手段を構成する。

以下に行なう特許請求の範囲の記載は、本明細書に記載
された最も広義の特徴ならびに個々の特徴および両者の
間に属するすべての発明の範囲を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成された自動化実験室用ロボ
ット処理ステーションの斜視図、第２図は、本発明のひ
とつの局面に従うロボットに対してワークステーション
を位置決め配置するのに用いられる別の方法を示す部分
概略図、第３図は、ロボットシステムにおいて、ワーク
ステーションとこのワークステーションに対して仕事を
行なうロボットとを相対的に位置決めするために放射エ
ネルギーの角度とレベルとが如何に利用できるかを示す
図、 第４図はワークステーションをテンプレート支持テーブ
ル上において位置づけし、動かしそして固定する方法を
示す図、 第５図および第６図は種々のプロセスを実行するための
種々のワークステーションを示す図である。 図中において参照番号はそれぞれ次のものを示す。 ２０−　ロボットマニピュレータ ２２−・中央プラットフォーム ３０・・−テーブル ４０乃至４９−・ワークステーション ５０乃至５９−・−周縁プラットフォームイ２（ く ■ ロー Ｊ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットマニピュレータ手段と前記マニピュレー
   タ手段の到達可能距離内における複数の位置のいずれか
   に位置決めされた複数のワークステーションとを有する
   ロボットシステムにおいて、 （イ）前記ワークステーションを特定する情報、ならび
   に前記ワークステーションが前記マニピュレータ手段に
   対して占める幾何学的位置に関する情報を前記システム
   に伝え且つ前記システム中に記憶せしめるように各ワー
   クステーションに関連づけられた位置信号手段と、 （ロ）前記マニピュレータ手段に対する前記ワークステ
   ーションの適正な幾何学的配置関係を達成し且つこれを
   前記ワークステーションが前記複数の位置のうちの他の
   位置に移動された後も維持することを確実にするための
   位置姿勢案内手段と、 （ハ）各ワークステーションの幾何学的特性ならびに位
   置に関する情報を前記ロボットシステムの中に記憶せし
   める手段と、 （ニ）前記位置および幾何学的特性に関する情報に応答
   して、前記マニピュレータを前記ワークステーションの
   全てと衝突することなく動き得るような通路に沿って前
   記マニピュレータを動かすように制御を行なうようにな
   った手段とを有するロボットシステム。
2. （２）前記位置姿勢案内手段が前記マニピュレータ手段
   に対して相対的に固定されたテンプレートを含み、前記
   テンプレートが前記ワークステーションの構造部を、当
   該ワークステーションが前記マニピュレータの作動軸線
   に整合した時にのみ受容し固定するようになった手段を
   構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のロボットシステム。
3. （３）前記位置姿勢案内手段が放射感知手段と放射受信
   手段とを含み、前記放射感知手段と前記放射受信手段と
   は前記マニピュレータ手段と前記ワークステーションと
   の間の通路の両端に置かれており、以って前記放射受信
   手段によって受信された放射によって最適通路信号が形
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のロボットシステム。
4. （４）前記幾何学的情報が、少くとも、少くとも一個の
   ワークステーションの高さに関する情報と前記ワークス
   テーションの構造部と前記マニピュレータ手段との半径
   方向位置に関する情報とを含んでいることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載のロボットシステム。
5. （５）前記情報が複数のワークステーションの高さに関
   する情報であることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載のロボットシステム。
6. （６）試料のロボット処理の期間中使用される複数のワ
   ークステーションについて試料特性データコードが制御
   システムに入力され、前記コードが、前記試料がひとつ
   のワークステーションから別のワークステーションに送
   られるにつれて試料特性データを更新するのに用いられ
   ることと、各前記ワークステーションに前記試料が渡さ
   れる際に、当該ワークステーションにおける試料の処理
   効率を増大するために有用な試料特性データのブロック
   が当該ワークステーションに供給されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の
   ロボットシステム。
7. （７）試料のロボット処理の期間中に使用される複数の
   ワークステーションについて試料特性データコードが制
   御システムに入力され、前記コードが前記試料がひとつ
   のワークステーションから他のワークステーションに送
   られるにつれて試料特性データを更新するのに用いられ
   、各前記ワークステーションにおける試料の処理効率を
   増大するのに有用な試料特性データのブロックが当該ワ
   ークステーションに供給されることを特徴とするロボッ
   ト処理装置。
8. （８）前記試料特性コードが、前記試料の処理が進むの
   に関連して体積情報を更新するのに用いられることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項に記載のロボット処理装
   置。