KR20220052961A - 트랙 상의 이동 가능한 디스플레이 유닛 - Google Patents

Abstract

구현은 트랙 상의 이동 가능한 디스플레이 유닛에 관한 것이다. 일부 구현에서, 제어 유닛은 제2 지지부에 결합된 제1 지지부를 포함하는 지지 연동 장치, 제2 지지부의 원위 부분에 결합된 트랙 부재, 및 트랙 부재에 결합된 디스플레이 유닛을 포함한다. 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함한다. 디스플레이 유닛은 지지 연동 장치에 의해 제공되는 제1 및 제2 자유도로 선형으로 병진 가능하다. 디스플레이 유닛은 트랙 부재에 의해 정의된 제3 자유도로 틸트 축을 중심으로 제2 지지부에 대해 회전 가능하다.

Description

트랙 상의 이동 가능한 디스플레이 유닛

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 8월 23일자로 출원된 "Moveable Display Unit on Track"이라는 명칭의 미국 가특허 출원 제62/890,876호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.

디스플레이 스크린, 웨어러블 디스플레이 디바이스, 프로젝터 등을 포함하는 디스플레이 디바이스는 다양한 디바이스 및 용례에서 사용된다. 일부 용례에서, 디스플레이 디바이스는 스크린의 뷰를 제공하는 카메라에 의해 캡처된 이미지를 출력한다.

일부 용례에서, 디스플레이 디바이스는 다른 디바이스와 함께 사용될 수 있고 사용자가, 예를 들어 다른 디바이스를 조작하는 것과 관련하여 디스플레이 디바이스에 의해 제공되는 디스플레이된 뷰를 관찰하게 한다. 예를 들어, 원격 조작식 시스템에서, 사용자는 통상적으로 작업 현장에서 조작기 시스템과 같은 제어 디바이스의 동작 및/또는 다른 기능을 원격으로 제어(예를 들어, 원격 조작)하기 위해 제어 입력 디바이스를 조작한다. 일부 예에서, 일부 원격 조작식 수술 시스템에서, 사용자는 수술 현장에서 외과 수술을 수행하기 위해 수술 기구 및 다른 디바이스를 조작하기 위해 제어 입력 디바이스를 조작한다. 제어 입력 디바이스는 흔히 핀처 그립, 조이스틱, 외골격 장갑 등과 같은 손 입력 디바이스를 포함한다. 수술 또는 기타 의료 작업의 일부 예에서, 손 입력 디바이스는 바늘을 유지 또는 구동하거나, 혈관을 파지하거나, 또는 조직을 해부, 소작 또는 응고시키는 것과 같은 기능을 수행하는 조직 그래스퍼, 바늘 드라이버, 전기수술 소작 프로브, 카메라 등과 같은 다양한 수술 기구를 제어할 수 있다. 다른 용례는 원격 조작식 시스템을 사용하여 작업 현장에서 수행되는 다양한 원격 조작 작업을 포함할 수 있다.

다양한 원격 조작식 시스템에서, 디스플레이 유닛은 제어 입력 디바이스와 함께 사용된다. 예를 들어, 디스플레이 유닛은 작업 현장의 카메라에 의해 캡처된 바와 같은 원격 작업 현장의 뷰, 또는 그 일부를 도시하는 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있다. 디스플레이 유닛은 기계적으로 접지된 지지부에 의해 유지될 수 있어, 사용자는 디스플레이 유닛에 의해 디스플레이되는 작업 현장의 뷰를 관찰하면서 작업 현장에서 작업을 수행하기 위해 제어 입력 디바이스를 조작하고 조작기 디바이스를 제어할 수 있다. 다른 시스템은 또한, 예를 들어 작업 현장에서 발생하는 작업 또는 이벤트를 모니터링하기 위해 사용자가 제어 입력 디바이스를 사용하지 않고 사용자에게 작업 현장의 디스플레이된 뷰를 제공하는 디스플레이 유닛을 포함할 수 있다. 이들 시스템 중 일부에서, 사용자는 카메라를 조작하기 위해, 예를 들어, 카메라의 뷰를 회전하고, 팬하며 줌하여 원하는 배율 및 작업 현장의 뷰 각도를 획득하기 위해 손 입력 디바이스를 조작하여 디스플레이된 뷰를 조절할 수 있다. 이는 작업 현장의 뷰가 보다 명확한 표현을 위해 맞춤화되게 하고, 사용자 맞춤화된 뷰에 기초하여 작업 현장에서의 작업이 정확하게 수행되게 한다.

그러나, 원격 조작식 시스템은 제한된 뷰잉 영역(예를 들어, 사용자는 뷰포트 또는 대안 렌즈를 통해 응시해야 함)을 갖고 사용자에 대해 그 위치가 정적이고 견고한 뷰잉 디바이스를 제공할 수 있다. 사용자는 뷰잉 디바이스를 사용할 수 있도록 시스템 동작 중에 사용자의 헤드와 신체 위치를 뷰잉 디바이스에 일치시켜야 한다. 예를 들어, 사용자에게 더 가까운 객체를 보기 위해 내려다보고 싶은 사용자는 헤드를 틸트시키지 않고 눈을 하향으로 조절해야, 사용자가 뷰잉 디바이스의 제한적인 뷰잉 영역에서 이미지를 계속 볼 수 있다.

게다가, 뷰잉 디바이스에서 디스플레이된 뷰의 조작은 일부 시스템의 사용자에게 도전적일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 작업 현장에서 조작기 기구를 이동하기 위해 제어 입력 디바이스의 손 입력 디바이스를 파지하고 있는 경우, 뷰잉 디바이스의 뷰를 조절하는 것은 사용자가 제어 입력 디바이스에 손 입력을 제공하고 및/또는 디스플레이된 뷰를 변경하도록 상이한 제어 모드를 입력할 것을 요구할 수 있다. 그러한 동작은 통상적으로 사용자가 뷰 조절을 수행하기 위해 조작기 기구의 조작을 중단하고 일시 중지해야 하므로, 작업 수행 시에 집중을 방해하고 잠재적인 부정확성을 유발한다. 더욱이, 눈 추적 센서 또는 음성 명령과 같은 디스플레이된 뷰를 제어하는 일부 핸즈프리 방법은 흔히 정확하지 않거나 신뢰할 수 없으므로, 사용자로부터 제공된 명령에 잠재적으로 모호성을 도입할 수 있다.

본 출원의 구현은 트랙 상에서 이동가능한 디스플레이 유닛에 관한 것이다. 일부 구현에서, 제어 유닛은 제2 지지부에 결합된 제1 지지부를 포함하는 지지 연동 장치, 제2 지지부의 원위 부분에 결합된 트랙 부재, 및 트랙 부재에 결합된 디스플레이 유닛을 포함한다. 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함한다. 디스플레이 유닛은 지지 연동 장치에 의해 제공되는 제1 및 제2 자유도로 선형으로 병진 가능하다. 디스플레이 유닛은 트랙 부재에 의해 정의된 제3 자유도로 틸트 축을 중심으로 제2 지지부에 대해 회전 가능하다.

제어 유닛의 다양한 구현에서, 트랙 부재는 틸트 축의 위치를 결정하는 반경을 갖는 만곡된 부재이고, 틸트 축은 제1 및 제2 자유도에 직교하게 배향된다. 일부 구현에서, 제2 지지부는 제1 자유도로 제1 축을 따라 제1 지지부에 대해 선형으로 병진 가능하고, 제2 지지부의 원위 부분은 제2 자유도로 제2 축을 따라 제1 지지부에 대해 선형 병진 가능하다. 일부 구현에서, 트랙 부재는 제2 지지부의 원위 부분에 견고하게 결합되고, 디스플레이 유닛은 트랙 부재에 활주 가능하게 결합되고 제3 자유도로 틸트 축을 중심으로 트랙 부재를 따라 이동 가능한 활주 부재를 포함한다. 일부 예에서, 디스플레이 유닛은 제4 자유도로 활주 부재에 대해 요 축을 중심으로 회전 가능하고, 요 축은 틸트 축에 직교한다. 제1 지지부 및 제2 지지부는 서로에 대해 배향이 고정되어 있을 수 있다.

일부 구현에서, 제1 지지부의 원위 부분은 제1 축을 따라 이동 가능하고 제2 지지부의 원위 부분은 제2 축을 따라 이동 가능하며, 제1 축은 제2 축에 직교하고, 틸트 축은 제1 축 및 제2 축에 직교한다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 평면 내에서 정의된 피봇 축을 중심으로 회전 가능하고, 정의된 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전은 제1 자유도에서 디스플레이 유닛의 선형 움직임, 제2 자유도에서 디스플레이 유닛의 선형 움직임, 및 제3 자유도에서 디스플레이 유닛의 회전 움직임의 조합이다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 제4 자유도로 활주 부재에 대해 제4 축을 중심으로 회전 가능하고, 제4 축은 틸트 축에 직교하며, 디스플레이 유닛은 제4 자유도로 디스플레이 유닛의 회전을 안내하는 제2 트랙 부재를 포함한다. 일부 구현에서, 제1 지지부는 제1 신축식 베이스 부분 및 제2 신축식 베이스 부분을 포함하고, 제2 신축식 베이스 부분은 제1 신축식 베이스 부분에 대해 제1 축을 따라 선형으로 병진 가능하며, 제2 지지부는 제1 신축식 아암 부분 및 제2 신축식 아암 부분을 포함하고, 제2 신축식 아암 부분은 제1 신축식 아암 부분에 대해 제2 축을 따라 선형으로 이동 가능하고, 제2 신축식 베이스 부분은 제1 신축식 아암 부분에 견고하게 결합된다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 디스플레이 유닛 상에 제공되고 사용자의 헤드로부터 입력을 수신하는 헤드 입력 디바이스, 및/또는 디스플레이 유닛 상에 제공되고 사용자의 손으로부터 입력을 수신하는 손 입력 디바이스를 포함한다. 일부 구현에서, 제어 유닛은 원격 조작식 조작기 시스템의 하나 이상의 기능을 제어하기 위해 사용자에 의해 조작 가능한 제어 입력 디바이스에 결합된다.

일부 구현에서, 제어 유닛은 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 제3 액추에이터, 및/또는 제4 액추에이터를 더 포함하고, 제1 액추에이터는 제1 자유도로 디스플레이 유닛에 제1 힘을 출력하도록 구성되며, 제2 액추에이터는 제2 자유도로 디스플레이 유닛에 제2 힘을 출력하도록 구성되고, 제3 액추에이터는 제3 자유도로 디스플레이 유닛에 제3 힘을 출력하도록 구성되며, 제4 액추에이터는 디스플레이 유닛이 활주 부재에 대해 제4 축을 중심으로 회전 가능한 제4 자유도로 디스플레이 유닛에 제4 힘을 출력하도록 구성된다.

일부 구현에서, 원격 조작식 시스템 제어 유닛은 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 수직 부재 - 수직 부재의 제2 부분은 수직 부재의 제1 부분에 대해 수직 축을 따라 선형으로 병진 가능함 -, 및 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 수평 부재를 포함하고, 수평 부재의 제1 부분은 수직 부재의 제2 부분에 견고하게 결합되고 수평 부재의 제2 부분은 수평 부재의 제1 부분에 대해 수평 축을 따라 선형으로 병진 가능하다. 수평 축은 수직 축에 직교한다. 제어 유닛은 수평 부재의 제2 부분에 견고하게 결합되고 틸트 축을 중심으로 만곡되는 트랙 부재, 및 트랙 부재에 활주 가능하게 결합되고 제3 자유도로 틸트 축을 중심으로 트랙 부재를 따라 이동 가능한 디스플레이 유닛을 포함하며, 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함한다.

원격 조작식 시스템 제어 유닛의 다양한 구현에서, 수직 부재의 제2 부분과 수직 부재의 제1 부분은 신축식으로 결합되고, 수평 부재의 제2 부분과 수평 부재의 제1 부분은 신축식으로 결합된다. 일부 구현에서, 틸트 축은 수평 축에 직교하고 수직 축에 직교한다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 정의된 피봇 축을 중심으로 회전 가능하고, 정의된 피봇 축을 중심으로 한 회전은 수직 축을 따른 수직 부재의 제2 부분의 선형 움직임, 수평 축을 따른 수평 부재의 제2 부분의 선형 움직임, 및 틸트 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전 움직임의 조정된 조합에 의해 생성된다. 예를 들어, 정의된 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 목을 통해 연장을 위한 위치에 있을 수 있거나, 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 이마와 입력 디바이스 사이의 접촉 지점에서 디스플레이 유닛의 입력 디바이스를 통해 연장될 수 있거나, 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 눈을 통해 연장되는 눈 축과 일치될 수 있거나, 또는 디스플레이 유닛 상에 제공된 손 입력 디바이스의 일부를 통해 연장될 수 있고, 손 입력 디바이스는 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 손에 의해 조작되도록 구성된다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 활주 부재에 의해 트랙 부재에 결합되고, 디스플레이 유닛은 제4 자유도로 활주 부재에 대해 요 축을 중심으로 회전 가능하며, 요 축은 틸트 축에 직교하고, 디스플레이 유닛은 요 축을 중심으로 한 회전을 가능하게 하는 만곡된 트랙에 결합된다. 일부 구현에서, 제어 시스템은 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 및 제3 액추에이터를 더 포함하고, 제1 액추에이터는 수직 부재의 제2 부분에 제1 힘을 출력하도록 구성되며, 제2 액추에이터는 수평 부재의 제2 부분에 제2 힘을 출력하도록 구성되고, 제3 액추에이터는 틸트 축을 중심으로 디스플레이 유닛에 제3 힘을 출력하도록 구성된다. 일부 구현에서, 활주 부재는 디스플레이 유닛을 트랙 부재에 결합하고 틸트 축을 중심으로 활주 부재와 함께 이동하는 제3 액추에이터를 포함한다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 제4 자유도로 수평 부재에 대해 요 축을 중심으로 회전 가능하고, 요 축은 틸트 축에 직교한다.

일부 구현에서, 원격 조작식 시스템은 복수의 링크를 포함하는 지지 연동 장치, 지지 연동 장치의 원위 단부에 결합된 트랙 부재, 및 트랙 부재에 결합된 디스플레이 유닛을 포함하는 지지 메커니즘을 포함한다. 디스플레이 유닛은 복수의 링크들 사이의 상대적 움직임에 기초하여 그리고 트랙 부재에 의해 안내되는 디스플레이 유닛의 움직임에 기초하여 다중 자유도로 이동 가능하고, 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함한다. 시스템은 지지 연동 장치에 결합된 복수의 액추에이터, 사용자에 의한 제어 입력 디바이스의 움직임에 기초하여 입력 신호를 제공하도록 구성된 제어 입력 디바이스, 및 지지 메커니즘 및 제어 입력 디바이스와 통신하는 제어 시스템을 포함한다. 시스템은 디스플레이 유닛이 정의된 피봇 축을 중심으로 회전하도록 하기 위해 복수의 액추에이터에 제1 제어 신호를 제공하도록 구성되며, 정의된 피봇 축을 중심으로 한 회전은 다중 자유도 중 적어도 2개에서 디스플레이 유닛의 움직임으로 인해 발생한다. 시스템은 또한 제어 입력 디바이스로부터의 입력 신호에 기초하여 원격 조작식 조작기 시스템에 제2 제어 신호를 제공하도록 구성되며, 제2 제어 신호는 조작기 시스템의 기구의 움직임을 유발한다. 일부 구현에서, 트랙 부재는 지지 연동 장치의 원위 단부에 견고하게 결합되고, 디스플레이 유닛은 트랙 부재에 활주 가능하게 결합되며 다중 자유도 중 회전 자유도로 틸트 축을 중심으로 트랙 부재를 따라 이동 가능하다.

일부 구현에서, 디스플레이 시스템을 제어하기 위한 방법은 제1 입력 디바이스에서 제1 사용자 입력을 수신하는 단계, 및 제1 사용자 입력에 기초하여 정의된 피봇 축을 중심으로 수직 평면에서 디스플레이 유닛을 이동시키도록 액추에이터를 제어하는 단계를 포함한다. 디스플레이 유닛은 지지 연동 장치에 결합되고, 디스플레이 유닛을 이동시키는 것은 지지 연동 장치에 결합된 만곡된 트랙 부재를 따라 디스플레이 유닛을 활주시키는 것을 포함한다. 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함한다.

방법의 일부 구현에서, 디스플레이 유닛을 이동시키도록 액추에이터를 제어하는 단계는 지지 연동 장치의 제2 링크가 제1 자유도로 제1 축을 따라 제1 링크에 대해 선형 병진하게 하는 단계; 제2 링크의 일부가 제2 자유도로 제2 축을 따라 제1 링크에 대해 선형으로 병진하게 하는 단계; 및 디스플레이 유닛이 제2 링크에 대해 제3 자유도로 제3 축을 중심으로 회전하게 하는 단계를 포함한다.

일부 구현에서, 제1 사용자 입력은 디스플레이 유닛 상에 제공되고 사용자의 헤드로부터 입력을 수신하는 헤드 입력 디바이스로부터 수신되고, 및/또는 디스플레이 유닛 상에 제공되고 사용자의 손으로부터 입력을 수신하는 손 입력 디바이스로부터 수신되며, 방법은 또한 지지 연동 장치에 결합된 제2 입력 디바이스에서 제2 사용자 입력을 수신하는 단계, 및 제2 사용자 입력에 기초하여, 공간에서 조작기 시스템의 기구를 이동시키도록 기구 액추에이터를 제어하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서, 방법은 제1 사용자 입력에 따라(또는 달리 디스플레이 유닛의 움직임에 따라) 디스플레이 유닛의 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이되는 이미지를 업데이트하는 단계를 포함한다. 일부 구현에서, 방법은 조작기 시스템의 액추에이터가 제1 사용자 입력에 따라 또는 디스플레이 유닛의 움직임에 따라 조작기 시스템의 이미지 캡처 디바이스를 이동하게 하는 단계를 포함하고, 이미지 데이터는 이미지 캡처 디바이스로부터 수신되고 디스플레이 유닛의 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이된다.

일부 구현에서, 제어 유닛은 제1 입력 제어 디바이스에서 제1 사용자 입력을 수신하기 위한 수단, 및 제1 사용자 입력에 기초하여, 디스플레이 유닛을 정의된 피봇 축을 중심으로 수직 평면에서 이동시키도록 디스플레이 유닛 액추에이터를 제어하기 위한 수단을 포함하며, 디스플레이 유닛은 지지부에 결합된다. 디스플레이 유닛을 이동시키는 단계는 지지부에 결합된 만곡된 트랙 부재를 따라 디스플레이 유닛을 활주시키는 단계를 포함하고, 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함한다. 일부 구현에서, 제어 유닛은 제2 사용자 입력을 수신하기 위한 수단, 및 제2 사용자 입력에 기초하여, 공간에서 조작기 기구를 이동시키도록 조작기 기구 액추에이터를 제어하기 위한 수단을 더 포함한다.

도 1은 일부 구현에 따른, 제어 입력 디바이스, 디스플레이 시스템, 및 조작기 디바이스를 포함하는 예시적인 원격 조작식 수술 시스템의 개략도이고;
도 2는 일부 구현에 따른, 제어 입력 디바이스 및 디스플레이 시스템을 포함하는 사용자 제어 시스템의 정면도이며;
도 3 내지 도 5는 각각 일부 구현에 따른, 예시적인 디스플레이 시스템의 사시도, 정면도 및 측면도이고;
도 6은 일부 구현에 따른, 디스플레이 시스템의 일부의 다른 예의 측면도이며;
도 7은 일부 구현에 따른, 디스플레이 시스템의 일부의 또 다른 예의 측면도이고;
도 8 내지 도 11은 일부 구현에 따른, 정의된 목 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 도시하는 디스플레이 시스템의 일부의 측면도이며;
도 12 내지 도 14는 일부 구현에 따른, 정의된 눈 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 도시하는 도 8의 디스플레이 시스템의 일부의 측면도이고;
도 15 및 도 16은 각각 일부 구현에 따른, 디스플레이 시스템을 위한 예시적인 베이스 지지부의 사시도 및 측면도이며;
도 17 및 도 18은 각각 일부 구현에 따른, 디스플레이 시스템을 위한 예시적인 아암 지지부의 사시도 및 측면도이고;
도 19 내지 도 21은 각각 일부 구현에 따른, 예시적인 틸트 메커니즘의 측면도, 정면도 및 사시도이며;
도 22는 일부 구현에 따른, 예시적인 디스플레이 유닛 메커니즘의 사시도이고;
도 23 내지 도 25는 각각 일부 구현에 따른, 디스플레이 시스템의 다른 구현의 사시도, 정면도 및 측면도이며;
도 26 내지 도 29는 일부 구현에 따른, 정의된 목 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 도시하는 디스플레이 시스템의 일부의 측면도이고;
도 30 내지 도 31은 일부 구현에 따른, 정의된 눈 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 도시하는 도 26의 디스플레이 시스템의 일부의 측면도이며;
도 32는 일부 구현에 따른 디스플레이 시스템의 다른 구현의 사시도이고;
도 33 내지 도 36은 각각 일부 구현에 따른, 도 32의 디스플레이 시스템의 일부의 정면도, 측면도, 평면도 및 저면도이며;
도 37 및 도 38은 일부 구현에 따른, 도 32의 디스플레이 시스템의 일부의 사시도이고;
도 39는 일부 구현에 따른, 정의된 피봇 축을 도시하는 도 32의 디스플레이 시스템의 일부의 측면도이며;
도 40은 일부 구현에 따른, 설명된 디스플레이 시스템과 함께 사용될 수 있는 제어 입력 디바이스의 예시적인 부분의 사시도이고;
도 41은 일부 구현에 따른, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 피처를 포함하는 디스플레이 시스템을 작동시키기 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이며;
도 42는 본 명세서에 설명된 하나 이상의 구현과 함께 사용될 수 있는 예시적인 마스터-슬레이브 시스템의 블록도이다.

구현은 사용자 뷰를 수용하고 및/또는 이에 응답하는 이동 가능한 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 일부 구현에서, 디스플레이 시스템은 사용자가 원격 조작식 시스템의 제어 입력 디바이스와 같은 하나 이상의 다른 디바이스를 조작하는 동안 사용자에게 작업 현장 또는 환경의 디스플레이된 뷰를 제공하기 위해 사용자 제어 시스템에서 사용된다. 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 구현은 사용자의 헤드 움직임을 수용 및/또는 따르는 방식으로 보고 있는 디스플레이 유닛을 이동시키기 위해 사용자의 움직임에 응답하는 디스플레이 시스템을 제공한다. 다양한 예에서, 디스플레이 시스템은 이미지를 디스플레이하고 기계적으로 접지된 디스플레이 유닛을 포함하여, 사용자가 디스플레이 유닛의 출력을 보면서 손 조작식 및/또는 발 조작식 제어 입력 디바이스와 같은 다른 디바이스를 조작하게 할 수 있다. 일부 구현은 디스플레이 시스템을 통해 제공되는 사용자 입력에 응답하는 카메라 이미지를 통해 디스플레이 유닛에 의해 작업 현장의 다양한 뷰를 제공할 수 있다.

디스플레이 시스템의 설명된 피처는 디스플레이 유닛에 다중 자유도를 제공하는 지지 연동 장치를 포함한다. 지지 연동 장치는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 제1(예를 들어, 수직) 지지부를 포함하고, 제2 부분은 제1 부분(예를 들어, 신축식 부분)에 대해 수직 축을 따라 선형으로 병진 가능하다. 지지 연동 장치는 수직 지지부에 견고하게 결합되고 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 제2(예를 들어, 수평) 지지부를 포함하고, 제1 부분은 수직 부재의 제2 부분에 견고하게 결합되며 제2 부분은 제1 부분(예를 들어, 신축식 부분)에 대해 수평 축을 따라 선형으로 병진 가능하다. 일부 구현에서, 지지 연동 장치는 제2 지지부의 원위 단부에 회전 가능하게 결합된 틸트 부재를 포함하고, 틸트 부재는 제3 자유도로 제3 축을 중심으로 회전 가능하다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 틸트 부재에 결합된다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 제4 자유도로, 예를 들어, 제4(요) 축을 중심으로 한 회전 움직임으로 틸트 부재에 대해 이동가능하다. 모터와 같은 액추에이터는 이들 구성요소 중 하나 이상에 결합되어 제어 시스템이 구성요소를 이동하게 함으로써 특정 자유도로 작업 공간에서 디스플레이 유닛을 이동시킬 수 있다. 디스플레이 유닛 상의 사용자 입력 디바이스는 사용자가 디스플레이 유닛의 이동, 예를 들어 위치 및 배향의 변화를 지시하도록 사용자 입력을 제공하게 한다. 디스플레이 시스템은 조작기 시스템 기능, 예를 들어, 조작기 기구의 이동 및 기타 기능을 제어하기 위해 원격 조작식 시스템의 조작기 시스템에 제어 신호를 제공하는 제어 입력 디바이스와 함께 사용될 수 있다.

설명된 피처는 다양한 이점을 제공한다. 예를 들어, 지지 연동 장치 및 액추에이터는 디스플레이 시스템이 수신된 사용자 입력에 기초하여 디스플레이 유닛의 위치 및 배향을 변경하게 하여, 예를 들어 사용자의 헤드와 눈의 각도 및 동작의 변화를 수용하거나 사용자의 손, 헤드, 눈 등에 의해 입력된 명령에 응답하게 한다. 예를 들어, 디스플레이 유닛은 사용자의 눈과 일치하거나 사용자의 목의 피봇 축과 일치할 수 있는 정의된 피봇 축을 중심으로 회전될 수 있어, 사용자의 자연스러운 신체 움직임과 정렬되는 디스플레이 유닛의 움직임을 제공할 수 있다. 이들 피처는 사용자가 절차 중에 디스플레이 유닛을 쉽게 재배향하게 하여 다양하고 편안한 시야각을 획득하고 디스플레이 유닛을 사용하는 데 따른 물리적 제약을 감소시켜, 관련 절차에서 사용자의 피로를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 정의된 피봇 축 및 요 축에 대한 움직임을 제공하는 제공된 틸트, 수평, 및 수직 자유도에서 디스플레이 유닛의 움직임은 디스플레이 유닛이 사용자 헤드 움직임 동안 사용자의 헤드 및/또는 눈을 따르고 근접하게 유지하게 하며(예를 들어, 디스플레이 유닛의 움직임은 사용자의 헤드 및/또는 눈의 움직임을 반영하거나 복사함), 및/또는 사용자의 이마와 디스플레이 유닛 사이의 물리적 연결을 유지하게 한다. 일부 구현에서, 이는 디스플레이 유닛이 사용자의 헤드에 디스플레이 유닛을 물리적으로 부착할 필요 없이 사용자의 헤드 및 눈의 움직임을 따를 수 있게 하여, 그러한 부착으로 인한 사용자 자극 및 피로를 피한다.

더욱이, 디스플레이 유닛의 정의된 피봇 축은 디스플레이 시스템의 기계적 구성요소의 물리적 운동 축으로 제한될 필요가 없는 가상 축일 수 있다. 이는 정의된 피봇 축의 위치가 다양한 사용 조건에 맞게 조절되게 하고 및/또는 특정 사용자에 대해 맞춤화되게 하여, 예를 들어 특정 사용자의 키, 팔 도달 범위, 목 또는 헤드 크기 등을 수용하여 디스플레이 시스템을 조작할 때 더 큰 편안함을 허용한다. 더욱이, 디스플레이 유닛 상의 헤드 센서와 같은 센서는 사용자가 제어 입력 디바이스와 같은 다른 입력 디바이스를 조작할 수 있는 손을 사용하지 않고도 사용자 입력을 쉽게 제공하게 한다.

또한, 사용자 입력에 의해 지시된 디스플레이 유닛의 위치 및/또는 배향의 변경은 디스플레이 유닛에 의한 이미지의 디스플레이를 수정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이된 이미지 또는 사용자 인터페이스는 디스플레이 유닛이 유사하거나 대응하는 움직임을 수행하도록 또한 지시하는 디스플레이 디바이스에 대한 대응하는 수신된 사용자 입력에 기초하여 스크롤, 틸트, 팬, 또는 줌될 수 있다. 일부 구현에서, 원격 작업 현장에서 이미지 캡처 디바이스(또는 다른 기구 또는 디바이스)의 기능은 디스플레이 유닛에 대한 사용자 입력, 예를 들어 이미지 캡처 디바이스의 움직임 또는 팬, 틸트, 및 줌과 같은 다른 디바이스 기능에 기초하여 조작된다. 디스플레이 유닛 상의 헤드 센서는 사용자가 손이나 발에 의해 조작되는 제어 입력 디바이스와 같은 다른 사용자 입력 디바이스를 사용하여 원격 조작식 절차를 중단하거나 일시 중지하지 않고도 이러한 사용자 입력을 제공하게 한다.

"선형", "중심", "평행", "직교", "수직", "정렬된", "수평", "수직" 또는 특정 측정치 또는 본 명세서에 사용된 기타 단위를 포함하는 다양한 용어는 근사치일 수 있고, 정확할 필요는 없으며, 통상적인 공학 공차를 포함할 수 있다.

본 명세서에서의 일부 구현은 3차원 공간에서의 그 상태의 측면에서 다양한 기구 및 기구의 부분과 관련될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "위치"는 3차원 공간(예를 들어, 데카르트 X, Y, Z 좌표를 따른 3개의 병진 자유도)에서 객체 또는 객체의 일부의 위치를 지칭한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "배향"은 객체 또는 객체의 일부의 회전 배치(3개의 회전 자유도 - 예를 들어, 데카르트 X, Y 및 Z 축 둘레의 롤, 피치 및 요)를 지칭한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "포즈"는 적어도 하나의 병진 자유도에서 객체 또는 객체의 일부의 위치 및 적어도 하나의 회전 자유도(최대 6개의 총 자유도)에서 해당 객체 또는 객체의 일부의 배향을 지칭한다.

본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 기계적으로 접지된 유닛 또는 디바이스는 넓은 작업 환경(예를 들어, 수술 영역 또는 방)에서 가능한 위치 및 배향 움직임에 대해 제한된다. 또한, 그러한 유닛은 운동학적으로 지면에 결합된다(예를 들어, 콘솔, 지지부 또는 지면에 부착된 기타 객체에 의해 기계적으로 지지됨). 본 명세서에 사용될 때, 용어 "근위"는 기계적 접지에 가까운(또는 더 가까운) 요소를 나타내고 용어 "원위"는 기계적 접지로부터 멀리 있는(또는 더 멀리 있는) 요소를 지칭한다.

본 명세서에 설명된 다양한 피처는 컴퓨터 보조 원격 조작식 시스템의 제어 능력을 증대시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현에서 원격 조작식 시스템은 다양한 절차(수술, 극한 환경에서의 절차, 또는 기타 절차), 지시, 지휘, 감독, 및 기타 피드백에서 조작기 기구 제어를 시스템의 사용자에게 제공하기 위한 하나 이상의 제어 입력 디바이스(예를 들어, 1개, 2개, 3개 또는 그 이상)를 포함한다.

도 1은 본 명세서에 개시된 하나 이상의 피처와 함께 사용될 수 있는 예시적인 원격 조작식 수술 시스템(100)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 원격 조작식 수술 시스템(100)은 사용자 제어 시스템(예를 들어, 콘솔 또는 워크스테이션)(102) 및 조작기 시스템(104)을 포함할 수 있다.

이 예에서, 사용자 제어 시스템(102)은 사용자의 손에 의해 접촉되고 조작되는 하나 이상의 제어 입력 디바이스, 예를 들어 각각의 손에 하나의 제어 입력 디바이스를 포함한다. 도 2 및 도 40은 아래에서 더 상세하게 설명되는 제어 입력 디바이스의 일부 예시적인 구현을 도시한다. 제어 입력 디바이스는 사용자 제어 시스템(102)에 의해 지지되며 기계적으로 접지될 수 있다. 일부 구현에서는 인체공학적 지지부(110)(예를 들어, 팔뚝 받침대)가 제공될 수 있으며, 여기에는 사용자(108)가 제어 입력 디바이스를 파지하고 있는 동안 자신의 팔뚝을 놓을 수 있다. 예를 들어, 제어 입력 디바이스는 지지부(110)를 넘어 내향으로(사용자(108)로부터 멀리) 배치된 작업 공간에 위치 설정될 수 있다. 일부 예에서, 사용자(108)는 제어 입력 디바이스를 사용하여 조작기 시스템(104)을 제어함으로써 수술 절차 동안 조작기 시스템(104) 근방의 작업 현장에서 수술 작업을 수행할 수 있다.

디스플레이 유닛(112)은 사용자 제어 시스템(102)에 포함된다. 디스플레이 유닛(112)은 사용자(108)에 의한 뷰잉을 위해 이미지를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 이미지는 하나 이상의 디스플레이 스크린, 프로젝터 또는 기타 디바이스와 같은 디스플레이 유닛의 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이될 수 있다. 디스플레이 유닛(112)은 사용자의 뷰잉 위치를 수용하기 위해 및/또는 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 제어 기능을 제공하기 위해 다양한 자유도로 이동될 수 있다. 원격 조작식 시스템(100)의 예에서, 디스플레이된 이미지는 사용자가 제어 입력 디바이스의 제어를 통해 다양한 작업을 수행하는 작업 현장을 도시할 수 있다. 일부 예에서, 디스플레이 유닛(112)에 의해 디스플레이된 이미지는 원격 작업 현장에 배열된 하나 이상의 이미지 캡처 디바이스로부터 사용자 제어 시스템(102)에 의해 수신될 수 있다. 다른 예에서, 디스플레이 유닛에 의해 디스플레이되는 이미지는 디스플레이 유닛에 의해(또는 연결된 기타 디바이스 또는 시스템에 의해) 생성될 수 있다. 원격 조작식 시스템(100)을 사용하는 수술 절차의 예에서, 디스플레이 유닛(112)은 조작기 시스템(104) 근방에 있는 환자의 물리적 수술 부위의 이미지, 또는 수술 부위의 생성된 가상 표현 또는 물리적 및 가상 부위의 조합(예를 들어, 증강 현실)을 디스플레이할 수 있고, 사용자 제어 시스템(102)의 제어 입력 디바이스에 의해 제어되는 조작기 시스템(104)의 실제 또는 가상 기구를 디스플레이할 수 있다. 디스플레이 유닛(112)은, 예를 들어 조작기 기구(126)의 엔드 이펙터 및 수술 부위의 2차원 이미지 및/또는 3차원 이미지를 제공할 수 있다. 3차원 이미지는 3차원 깊이 신호를 제공하여 사용자(108)가 기구 및 환자 해부구조의 상대적 깊이를 평가하고 시각적 피드백을 사용하여 제어 입력 디바이스를 사용하여 조작기 기구(126)를 조종하여 피처를 정확하게 표적화하고 제어하게 할 수 있다.

사용자 제어 시스템(102)을 사용할 때, 사용자(108)는 사용자 제어 시스템(102) 전방의 의자 또는 기타 지지부에 앉을 수 있고, 그 눈을 디스플레이 유닛(112) 전방에 위치 설정하며(및/또는 디스플레이 유닛(112)을 눈의 위치/배향으로 이동시킴), 제어 입력 디바이스를, 예를 들어, 각각의 손에 하나씩 파지하고 조작하며, 원하는 대로 그 팔뚝을 인체공학적 지지부(110)에 놓을 수 있다. 일부 구현에서, 사용자는 사용자 제어 시스템에서 서있거나 다른 포즈를 취할 수 있고, 디스플레이 유닛(112) 및 제어 입력 디바이스는 다양한 사용자 신체 포즈 및 개별 사용자 선호도를 수용하도록 위치(높이, 깊이 등)가 조절될 수 있다.

원격 조작식 시스템(100)은 또한 사용자 제어 시스템(102)에 의해 제어될 수 있는 조작기 시스템(104)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 조작기 시스템(104)은 환자가 위치 설정될 수 있는 수술 테이블(106)(예를 들어, 테이블, 침대, 또는 다른 지지부)에 또는 그 근방에 장착된다. 작업 현장(130)은 수술 테이블(106) 상에, 예를 들어 환자, 시뮬레이션된 환자 또는 모델 등(도시되지 않음) 상에 또는 내에 제공될 수 있다. 다른 구현에서, 작업 현장은 조작기 시스템을 사용하여 작업이 수행되어야 하는 상이한 현장 또는 영역일 수 있다. 원격 조작식 조작기 시스템(104)은 기구 조립체(122)에 각각 결합되는 복수의 조작기 아암(120)을 포함한다. 기구 조립체(122)는, 예를 들어 기구(126)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 기구(126)는 수술 기구를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 수술 기구는, 예를 들어 환자의 조직을 치료하기 위해 원위 단부에 수술용 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.

다양한 구현에서, 기구(126) 중 하나 이상은 내시경 조립체(124)에 포함된 카메라와 같은 이미지 캡처 디바이스(예를 들어, 카메라)를 포함할 수 있으며, 이는 작업 현장(예를 들어, 수술 작업이 수행되는 환자의 영역 또는 부분)의 일부의 캡처된 이미지를 제공할 수 있다. 일부 구현에서, 캡처된 이미지는 출력을 위해 사용자 제어 시스템(102)의 디스플레이 유닛(112)으로 송신될 수 있다. 일부 구현에서, 디스플레이 디바이스(128)는 작업 현장에서 수행되는 절차와 관련된 캡처된 이미지 및/또는 기타 정보를 디스플레이하기 위해 조작기 시스템(104) 상에 포함될 수 있다. 일부 구현에서, 이미지 캡처 디바이스는, 예를 들어 카메라를 유지하는 조작기 아암(120)의 일부의 병진 및 회전에 기초하여 다중 자유도로 이동될 수 있다.

원격 조작식 시스템(100)을 사용하는 수술 절차의 예에서, 조작기 시스템(104)은 수술을 위해 환자(또는 시뮬레이션된 환자)에 가깝게 위치 설정될 수 있으며, 여기서 특정 수술 절차 또는 절차의 스테이지가 완료될 때까지 정지 상태를 유지할 수 있다. 다양한 구현에서, 사용자 제어 시스템(102)은 조작기 시스템(104)에 대해 다양한 위치에, 예를 들어, 조작기 시스템(104) 및 작업 현장(130)에 가까운 멸균 수술장에서, 조작기 시스템(104) 및 작업 현장(130)과 동일한 방에서, 또는 조작기 시스템(104) 및 작업 현장(130)으로부터 원격으로, 예를 들어 상이한 방, 건물 또는 기타 지리적 위치에 위치 설정될 수 있다. 한 번에 사용되는 원격 조작식 기구(126)의 수, 및/또는 조작기 시스템(104)에 사용되는 아암(120)의 수는 다른 요인 중에서 수행될 절차 및 이용 가능한 영역 내의 공간 제약에 따라 달라질 수 있다.

일부 구현에서, 조작기 아암(120) 및/또는 기구 조립체(122)는 사용자(108)가 작업 현장(130)에서 작업을 수행할 수 있도록 사용자(108)에 의한 제어 입력 디바이스의 조작에 응답하여 기구(126)를 이동하고 분절하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 최소 침습 수술 구멍을 통해 내부 수술 부위에서 수술 절차를 지시할 수 있다. 일부 구현에서, 조작기 아암(120) 및/또는 기구 조립체(122)에 결합된 하나 이상의 액추에이터는 링크 또는 아암(120) 및/또는 기구(126)의 다른 부분이 제어 입력 디바이스로부터 수신된 제어 신호에 응답하여 특정 자유도로 움직이게 하는 힘을 출력할 수 있다.

원격 조작식 시스템(100)의 일부 구현은 상이한 동작 모드를 제공할 수 있다. 일부 예에서, 원격 조작식 시스템(100)의 비제어 모드(예를 들어, 안전 모드)에서, 조작기 시스템(104)의 제어된 움직임은 연결 해제된 구성에서 제어 입력 디바이스로부터 제어 가능하게 결합 해제(연결 해제)되어, 제어 입력 디바이스의 이동 및 기타 조작이 조작기 시스템(104)의 움직임을 유발하지 않는다. 원격 조작식 시스템(100)의 제어 모드(예를 들어, 추종 모드)에서, 조작기 시스템(104)의 움직임은 제어 입력 디바이스에 제어 가능하게 결합(연결)되어, 제어 입력 디바이스의 움직임 및 기타 조작은, 예를 들어 수술 절차 동안 조작기 시스템(104)의 움직임을 유발할 수 있다. 예를 들어, 각각의 조작기 아암(120) 및 해당 아암(120)에 의해 제어되는 원격 조작식 기구 조립체(122)는 해당 아암의 움직임 및/또는 기타 기능에 대한 제어를 허용하기 위해 하나 이상의 제어 입력 디바이스에 제어 가능하게 결합되고 그로부터 결합 해제될 수 있다.

일부 예에서, 조작기 시스템에 대한 제어는 사용자가 최소 침습 수술 구멍을 통해 내부 수술 부위에서 수술 절차를 지시할 수 있게 한다. 예를 들어, 조작기 아암(120)에 결합된 하나 이상의 액추에이터는 링크 또는 아암의 다른 부분이 제어 입력 디바이스에 의해 제공되는 제어 신호에 응답하여 특정 자유도로 움직이게 하는 힘을 출력할 수 있다. 제어 입력 디바이스는 조작기 시스템과 작업 현장(예를 들어, 수술 테이블에 가까운 멸균 수술장 내부 또는 외부)을 또한 수용하는 방(예를 들어, 수술실) 내에서 사용될 수 있거나, 또는 조작기 시스템으로부터 더 원격으로, 예를 들어 조작기 시스템과 상이한 방, 건물 또는 다른 위치에 위치 설정될 수 있다.

일부 구현에서, 제어 시스템(도 1에 도시되지 않음)은 사용자 제어 시스템(102)에 제공되고 및/또는 (예를 들어, 사용자 제어 시스템과 통신하여) 사용자 제어 시스템(102)의 외부에 제공된다. 사용자(108)가 제어 입력 디바이스(들)를 움직일 때, 감지된 공간 정보 및 감지된 배향 정보는 제어 입력 디바이스의 움직임에 기초하여 제어 시스템에 제공된다. 다른 사용자 입력, 예를 들어 디스플레이 유닛(112)에서 수신된 사용자 입력, 및/또는 다른 입력 디바이스의 활성화가 또한 제어 시스템에 제공된다. 제어 시스템은 수신된 정보 및 사용자 입력에 기초하여 아암(120), 기구 조립체(122), 및 기구(126)의 움직임을 제어하기 위해 조작기 시스템(104)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 공간에서 제어 입력 디바이스를 설명하는 감지된 공간 움직임 데이터 및 감지된 배향 데이터를 공통 기준 프레임에 맵핑할 수 있다. 제어 시스템은 맵핑된 데이터를 처리하고 하나 이상의 제어 입력 디바이스의 움직임(예를 들어, 위치 및/또는 배향의 변경)에 기초하여 조작기 시스템(104)의 기구(126), 예를 들어 엔드 이펙터 또는 팁을 적절하게 위치 설정하기 위한 명령을 생성할 수 있다. 제어 시스템은 원격 조작 서보 제어 시스템을 사용하여 사용자(108)가 조작기 시스템(104)의 기구(126)를 조작할 수 있도록 제어 입력 디바이스의 감지된 움직임을 변환하고 제어 명령을 통해 조작기 시스템(104)의 관련 아암(120)으로 전달할 수 있다. 제어 시스템은 조작기 시스템(104) 및/또는 기구(126)의 다른 기능을 수행하기 위해, 예를 들어, 기구 엔드 이펙터의 조오 이동, 절단 도구 또는 출력 에너지의 활성화, 흡입 또는 관주 기능 활성화 등을 행하기 위해 제어 입력 디바이스의 입력 제어의 활성화 또는 조작에 기초하여 명령을 유사하게 생성할 수 있다. 일부 구현에서, 제어 시스템은 조작기 시스템(104) 및/또는 기구(126)의 다른 기능을 수행하기 위해 디스플레이 유닛(112)의 입력 제어의 활성화 또는 조작에 기초하여 유사하게 명령을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템은 블루투스, IrDA, HomeRF, IEEE 802.11, DECT, 및 무선 원격 측정과 같은 하나 이상의 무선 통신 프로토콜을 지원한다. 제어 시스템의 일부 예는 도 34와 관련하여 아래에서 설명된다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛(112)은 운동학적으로 접지되지 않은 제어 입력 디바이스인 하나 이상의 접지되지 않은 제어 입력 디바이스, 예를 들어, 추가 지원 없이 사용자의 손에 의해 유지되는 제어 입력 디바이스의 작동과 함께 사용자에 의해 조작될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 접지되지 않은 제어 입력 디바이스를 손으로 파지하고 조작하면서 앉거나 서서 디스플레이 유닛(112)의 이미지를 볼 수 있다. 접지되지 않은 제어 입력 디바이스의 일부 예는 미국 특허 제8,521,331 B2호(2013년 8월 27일자로 발행되고, 발명의 명칭이 "Patient-side Surgeon Interface For a Minimally Invasive, Teleoperated Surgical Instrument"임)에 개시되어 있고, 이 특허는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 일부 구현에서, 사용자는 디스플레이 유닛(112)에 의해 디스플레이되는 이미지를 보면서 사용자가 복강경 기구 또는 스테이플러와 같은 수동 수술 기구를 작업 현장에서 조작할 수 있도록 작업 현장 근방에 위치 설정된 디스플레이 유닛(112)을 사용할 수 있다.

일부 구현에서, 원격 조작식 시스템(100)은 또한 추가 사용자가 시스템에 입력을 제공하게 하는 하나 이상의 추가 입력 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2(또는 제3 등) 디스플레이 유닛(112)은 절차를 모니터링 및/또는 보조하기 위해 추가 사용자에 의해 사용될 수 있다. 제2 사용자 제어 시스템(102)은, 예를 들어 훈련을 위해 제2 사용자에 의한 사용에 제공되어 조작기 시스템(104) 등의 제어를 교대로 제공하거나 동시 제어를 제공할 수 있다. 추가의 접지되지 않은 제어 입력 디바이스, 디스플레이 디바이스가 있는 사이드 카트, 및 기타 구성요소가 원격 조작식 시스템(100)에서 사용될 수 있다.

일부 구현에서, 조작기 시스템(104)의 가상 표현은 물리적 조작기 시스템(104) 대신에 제어될 수 있으며, 예를 들어 원격 조작식 시스템(100)에 결합된 컴퓨팅 디바이스에 의해 제공되는 그래픽 훈련 시뮬레이션으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 유사하게 마치 엔드 이펙터가 물리적 조작기 시스템에 결합된 물리적 객체인 것처럼 시뮬레이션의 가상 공간에서 엔드 이펙터의 디스플레이된 표현을 제어하도록 제어 입력 디바이스를 조작할 수 있다. 일부 구현은 훈련에서 제어 입력 디바이스를 사용할 수 있고, 예를 들어 제어 입력 디바이스를 포함하는 사용자 제어 시스템의 기구 및 제어의 사용을 입증할 수 있다.

일부 구현에서, 비-원격 조작식 시스템은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 사용자 제어 시스템 및/또는 디스플레이 유닛(112)의 하나 이상의 피처를 사용할 수 있다. 예를 들어, 다양한 유형의 제어 시스템 및 디바이스, 주변 장치 등이 설명된 디스플레이 유닛 시스템과 함께 사용될 수 있다. 일부 예에서, 디스플레이 유닛(112)은, 예를 들어 사용자가 조작기 시스템을 조작하지 않는 원격 작업 현장 또는 물리적 스크린을 보기 위해, 물리적 조작기 시스템 또는 물리적 작업 현장 등과 관련되지 않은 디스플레이된 가상 환경을 보기 위해 일부 비-원격 조작식 시스템에서 사용될 수 있다. 이들 시스템 중 일부에서, 사용자 제어 시스템(102) 및 조작기 시스템(104)은 생략될 수 있고 디스플레이 유닛(112)은 독립형 디스플레이 시스템에서 사용될 수 있다.

일부 구현은 캘리포니아주 서니베일 소재의 Intuitive Surgical, Inc.에 의해 상업화된 da Vinci® Surgical System(예를 들어, da Vinci® Si® 또는 da Vinci® Xi® Surgical System으로 판매되는 모델 IS3000 또는 IS4000)과 같은 원격 조작식 의료 시스템의 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 피처는 적어도 부분적으로 컴퓨터 제어된 구현, 전자 제어 신호를 통해 제어된 구현, 직접적인 물리적 조작을 통해 수동 제어된 구현 등을 비롯하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다. da Vinci® Surgical Systems에 대한 구현은 단지 예일 뿐이며 본 명세서에 개시된 피처의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 예를 들어, 작업 현장에서 조작기 시스템을 갖는 다양한 유형의 원격 조작식 시스템은 본 명세서에 설명된 피처를 사용하게 할 수 있다. 다른 비-원격 조작식 시스템은 또한 하나 이상의 설명된 피처, 예를 들어 다양한 유형의 제어 시스템 및 디바이스, 주변 장치 등을 사용할 수 있다.

도 2는 일부 구현에 따른, 제어 입력 디바이스 및 디스플레이 시스템을 포함하는 예시적인 사용자 제어 시스템(200)의 정면 입면도이다. 예를 들어, 사용자 제어 시스템(200)은 도 1에 대해 설명된 사용자 제어 시스템(102)과 유사할 수 있다.

사용자 제어 시스템(200)은, 예를 들어 도 1의 디스플레이 유닛(112)에 대해 설명된 것과 유사하게 원격 조작식 시스템(100)에 의해 구현되는 절차 동안 이미지를 디스플레이할 수 있는 디스플레이 유닛(204)을 포함한다. 이미지는 이미지 캡처 디바이스에 의해 캡처될 수 있고 작업이 수행되는 물리적 작업 현장, 예컨대 수술 절차 동안 디스플레이된 수술 부위를 도시할 수 있거나, 또는 가상 작업 현장의 생성된 표현을 도시할 수 있다. 디스플레이 유닛(204)은 또한 명령 및 기능, 상태 정보, 경보 및 경고, 통지 등의 선택을 허용하는 그래픽 사용자 인터페이스와 같은 다른 정보를 디스플레이할 수 있다. 이러한 정보는 작업 현장의 뷰와 조합(예를 들어, 오버레이)되거나 작업 현장 뷰 없이 디스플레이될 수 있다.

도시된 예에서, 디스플레이 유닛(204)은 2개의 뷰포트(205)를 포함한다. 사용자는 디스플레이 유닛(204)에 의해 디스플레이되는 이미지를 보기 위해 사용자의 눈이 뷰포트(205)와 정렬되도록 사용자의 헤드를 위치 설정할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 디스플레이 유닛(204)은 사용자 입력에 기초하여 정의된 작업 공간 내에서 이동 가능(병진 가능 및/또는 회전 가능)하여, 사용자가 디스플레이 유닛의 뷰포트 및 디스플레이 유닛의 시야각을 사용자의 눈과 정렬할 수 있게 한다. 일부 예에서, 뷰잉 사용자에게 이미지를 디스플레이하는 뷰포트 후방에 하나 이상의 디스플레이 스크린이 제공될 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 디스플레이 스크린 또는 다른 디스플레이 디바이스가 뷰포트(205) 대신에 사용될 수 있다. 디스플레이 유닛(204)은 지지 메커니즘에 연결되고 하나 이상의 자유도로 이동될 수 있으며, 그 예는 아래에서 더 상세하게 설명된다.

일부 구현에서, 사용자 제어 시스템(200)은 사용자가 사용자 제어 시스템(200)의 다른 부분에 대해(예를 들어, 아래에서 설명되는 제어 입력 디바이스(210, 212)에 대해) 디스플레이 유닛(204)의 위치 및/또는 배향을 조절하거나 달리 조작하게 하는 하나 이상의 입력 제어 디바이스를 포함한다. 이 예에서, 손 입력 디바이스(206a)는 디스플레이 유닛(204)의 좌측에 위치 설정되고 손 입력 디바이스(206b)는 디스플레이 유닛(204)의 우측에 위치 설정된다. 일부 구현에서, 손 입력 디바이스(206a, 206b)는 디스플레이 유닛(204)이 그 배향 및/또는 위치를 변경하게 하는, 예를 들어 더 많은 사용자 편의를 위해 인체공학적 조절을 제공하게 하는 사용자 입력을 수신할 수 있다. 이러한 손 입력 디바이스는 대안적으로 또는 추가적으로 사용자 제어 시스템(200)의 다른 영역 또는 구성요소에 위치 설정될 수 있다. 손 입력 디바이스(206a, 206b)의 예는 아래에서 더 상세하게 설명된다.

일부 구현에서, 헤드 입력 디바이스(208)는 사용자를 향하는 디스플레이 유닛(204)의 측면에 위치 설정된다. 헤드 입력 디바이스(208)는, 디스플레이 유닛(204)이 사용자 입력에 따라 이동되게 하는, 예를 들어 디스플레이 유닛(204)의 배향 및/또는 위치를 변경시키는 사용자 입력으로서 사용자의 헤드(예를 들어, 이마)를 감지할 수 있고, 예를 들어 존재 및/또는 사용자의 헤드와의 접촉을 감지할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템은 헤드 입력 디바이스(208)에 대한 사용자 입력에 따라 사용자 제어 시스템(102) 및/또는 조작기 시스템(104)의 하나 이상의 구성요소, 상태 변경 또는 프로세스를 명령할 수 있다. 헤드 입력 디바이스(208)의 예는 아래에서 더 상세하게 설명된다.

2개의 제어 입력 디바이스(210, 212)는 사용자 조작을 위해 사용자 제어 시스템(200)에 제공된다. 예를 들어, 사용자는 2개의 제어 입력 디바이스(210 및 212)의 부분을 각각의 손에 하나의 제어 입력 디바이스씩 파지하면서 인체공학적 지지부(214)에 사용자의 팔뚝을 놓을 수 있다(예를 들어, 제어 입력 디바이스(210 및 212)는 지지부(214) 위의 위치로 이동될 수 있고 및/또는 지지부(214)는 제어 입력 디바이스(210 및 212)보다 더 낮은 위치로 이동될 수 있음). 일부 구현에서, 인체공학적 지지부(214)는 다양한 사용자를 위해 높이가 조절 가능할 수 있다. 사용자는 또한 제어 입력 디바이스(210, 212)를 조작하면서 앞서 설명한 바와 같이 디스플레이 유닛(204)을 보기 위해 사용자의 헤드를 위치 설정한다. 제어 입력 디바이스는 운동학적으로 연결된(기계적으로 접지된) 핸드 그립, 조이스틱, 트랙볼, 데이터 장갑, 트리거 총, 수동 조작식 제어기, 음성 인식 디바이스, 터치스크린 등과 같이 사용자가 조작 가능한 임의의 수의 다양한 입력 디바이스 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일부 구현에서, 각각의 제어 입력 디바이스(210, 212)는 복수의 자유도로 이동할 수 있는 그립 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 제어 입력 디바이스(210, 212)는 도 1에 도시되어 있는 조작기 시스템(104)의 관련된 아암 조립체(120)의 동작 및 기능을 제어할 수 있다. 일부 예에서, 제어 입력 디바이스(210)는 대응하는 자유도로 조작기 시스템(104)의 하나의 대응하는 엔드 이펙터(126)를 이동시키기 위해 복수의 자유도로 이동될 수 있고, 제어 입력 디바이스(212)는 복수의 자유도로 이동되어 조작기 시스템(104)의 상이한 대응하는 엔드 이펙터(126)를 대응하는 자유도로 이동 시킬 수 있다. 일부 구현에서, 제어 입력 디바이스(210, 212)에는 조작기 시스템의 기구(126)와 동일한 자유도가 제공되어 조작자에게 원격 실재감, 예를 들어 작업 현장에 존재하는 것처럼 조작자가 기구를 직접 제어하는 강한 감각을 갖도록 제어 입력 디바이스가 기구와 일체형이라는 인식을 제공한다. 다른 구현에서, 제어 입력 디바이스(210, 212)는 관련된 기구(126)보다 더 많거나 더 적은 자유도를 가질 수 있다. 일부 구현에서, 제어 입력 디바이스는 모두 6개의 데카르트 자유도로 움직이는 수동 입력 디바이스이며, 조작기 기구를 구동하기 위한, 예를 들어 파지 조오를 폐쇄하고, 전극에 전위를 인가하며, 의약 치료를 전달하는 등을 위한 구동 가능한 그립 부분(예를 들어, 핸들)을 포함할 수도 있다. 일부 구현에서, 제어 입력 디바이스의 2개의 그립 부분을 함께 그리고 핀처 움직임으로 이격하여 이동시키는 것과 같은 그립 기능은 추가적인 기계적 자유도(즉, 그립 DOF)를 제공할 수 있다. 일부 예시적인 구현에서, 제어 입력 디바이스(210, 212)는 수술 환경에서 하나 이상의 수술 기구(126) 또는 가상 환경에서 대용 수술 기구의 제어를 제공할 수 있다. 제어 입력 디바이스의 일부 구현의 예는 도 32와 관련하여 설명된다.

사용자 제어 시스템(200)의 일부 구현은 제어 입력 디바이스(210 및 212) 아래에 위치 설정된 하나 이상의 발 제어부(220)를 포함할 수 있다. 발 제어부(220)는 사용자가 사용자 제어 시스템(200)을 조작하는 동안 원격 조작식 시스템의 제어 시스템에 다양한 명령을 입력하기 위해 사용자의 발에 의해 눌리고, 활주되고, 및/또는 달리 조작될 수 있다. 일부 구현에서, 발 제어부(220) 또는 다른 제어부는 조작기 시스템(104)의 하나 이상의 기능 또는 동작을 제어할 수 있는 "제어 입력 디바이스"로 고려될 수 있다.

일부 구현에서, 하나 이상의 사용자 존재 센서는 사용자 제어 시스템(200)을 조작하는 및/또는 사용자 제어 시스템(200) 옆이나 근방에 위치된 사용자의 존재를 검출하기 위해 사용자 제어 시스템(200)의 하나 이상의 위치에 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 사용자 존재 센서는 디스플레이 유닛(204) 상에 위치 설정되고 뷰포트(205)와 정렬된 사용자의 헤드의 존재를 감지할 수 있다. 예를 들어, 광학 센서는 존재 센서에 사용될 수 있으며, 여기서 광학 센서는 이미터 및 검출기를 포함하고 사용자의 헤드가 디스플레이 유닛(204)의 출력을 보기 위해 위치 설정되고 사용자가 제어 입력 디바이스(210 및 212)를 사용하기 위해 적절한 위치에 있을 때 광 빔의 중단이 검출기에 의해 감지된다. 일부 구현에서, 손 입력 디바이스(206) 및/또는 헤드 입력 디바이스(208)는 사용자 존재를 감지하는 데 사용될 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 유형의 존재 센서가 다양한 구현에서 사용될 수 있다.

도 3은 일부 구현에 따른 예시적인 디스플레이 시스템(300)의 사시도이고, 도 4는 정면도이며, 도 5는 측면도이다. 일부 예에서, 디스플레이 시스템(300)은 원격 조작식 시스템의 사용자 제어 시스템, 예를 들어 도 1의 원격 조작식 수술 시스템(100)의 사용자 제어 시스템(102)에서 사용될 수 있거나, 예를 들어 사용자가 작업 현장 또는 다른 물리적 부위, 디스플레이된 가상 환경 등을 보게 하도록 다른 시스템에서 또는 독립형 시스템으로서 사용될 수 있다.

디스플레이 시스템(300)은 베이스 지지부(302), 아암 지지부(304), 및 디스플레이 유닛(306)을 포함한다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 디스플레이 유닛(306)에는 베이스 지지부(302), 베이스 지지부(302)에 결합된 아암 지지부(304), 및 아암 지지부(304)에 결합된 틸트 부재(324)(아래에서 설명됨)를 포함하는 지지 연동 장치에 의해 제공되는 다중 이동 자유도가 제공된다. 디스플레이 유닛(306)은 틸트 부재에 결합된다.

이 예에서, 베이스 지지부(302)는 기계적으로 접지된, 예를 들어 지면에 결합된 수직 부재이다. 예를 들어, 베이스 지지부(302)는 베이스 지지부(302)에 안정성을 제공하기 위해 지면에 결합된(예를 들어, 지면 위에 놓인) 지지 구조(310)에 기계적으로 결합될 수 있다. 베이스 지지부(302)는 제1 베이스 부분(312) 및 제2 베이스 부분(314)을 포함한다. 제1 베이스 부분(312)은 기계적으로 접지될 수 있는 베이스 지지부(302)의 근위 부분이고, 제2 베이스 부분(314)은 제2 베이스 부분(314)이 선형 자유도로 제1 베이스 부분(312)에 대해 병진 가능하도록 제1 베이스 부분(312)에 선형으로 결합된 베이스 지지부(302)의 원위 부분이다. 일부 예에서, 제1 베이스 부분(312) 및 제2 아암 부분(314)은 신축식으로 결합되며, 예를 들어, 제1 베이스 부분(312)은 제1 신축식 베이스 부분이고 제2 베이스 부분(314)은 제2 신축식 베이스 부분이므로, 부분(312 또는 314) 중 하나가 부분(314 또는 312) 중 다른 하나가 관통 연장되는 중공 내부를 갖는 튜브 또는 슬리브로서 구성된다. 도 3 내지 도 5의 예에서, 제2 베이스 부분(314)은 선형 자유도(316)로 제1 베이스 부분(312)의 내부를 통해 선형 병진 가능하다. 제1 베이스 부분(312)에 대한 제2 베이스 부분(314)의 선형 병진은 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있다. 다른 구현은 상이한 구성을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 베이스 부분(312)은 제2 베이스 부분(314)이 제1 베이스 부분(312)에 대해 선형으로 병진될 수 있도록 제2 베이스 부분(314)의 내부를 통해 연장될 수 있다. 다른 예에서, 베이스 부분(312, 314)은 선형 병진을 허용하도록 그 수직 길이를 따라 서로 인접하게 위치 설정될 수 있다.

아암 지지부(304)는 베이스 지지부(302)에 기계적으로 결합되는 수평 부재이다. 아암 지지부(304)는 제1 아암 부분(318) 및 제2 아암 부분(320)을 포함할 수 있다. 제1 아암 부분(318)은 베이스 지지부(302)의 제2 베이스 부분(314)에 견고하게 결합되는 아암 지지부(304)의 근위 부분이고, 제2 아암 부분(320)은 제2 아암 부분(320)이 선형 자유도로 제1 아암 부분(318)에 대해 선형 병진 가능하도록 제1 아암 부분(318)에 선형으로 결합되는 아암 지지부(304)의 원위 부분이다. 일부 예에서, 제1 아암 부분(318) 및 제2 아암 부분(320)은 신축식으로 결합되며, 예를 들어, 제1 아암 부분(318)은 제1 신축식 아암 부분이고 제2 아암 부분(320)은 제2 신축식 아암 부분이므로, 부분(318 또는 320) 중 하나는 부분(320 또는 318) 중 다른 하나가 관통 연장되는 중공 내부를 갖는 튜브 또는 슬리브로서 구성된다.

도 3 내지 도 5의 예에서, 제2 아암 부분(320)은 선형 자유도(322)로 제1 아암 부분(318)의 내부를 통해 선형으로 병진 가능하다. 제1 아암 부분(318)에 대한 제2 아암 부분(320)의 선형 병진은 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있다. 다른 구현은 상이한 구성을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 제1 아암 부분(318)은 제2 아암 부분(320)이 제1 아암 부분(318)에 대해 선형으로 병진될 수 있도록 제2 아암 부분(320)의 내부를 통해 연장될 수 있다. 다른 예에서, 아암 부분(318, 320)은 선형 병진을 허용하도록 수직 길이를 따라 서로 인접하게 위치 설정될 수 있다.

일부 구현에서, 제1 아암 부분(318) 및 제2 베이스 부분(314)은 단일 피스, 예를 들어 제1 베이스 부분(312)과 제2 아암 부분(320) 사이에 결합되는 중간 지지부 또는 중간 부분인 것으로 고려될 수 있다. 중간 지지부는 서로 직교하게 배향된 수직 제2 베이스 부분(314)에 견고하게 결합된 수평 제1 아암 부분(318)을 포함한다. 제2 아암 부분(320)은 중간 지지부에 대해 자유도(322)로 수평으로 병진 이동 가능하고, 중간 지지부 및 제2 아암 부분(320)은 제1 베이스 부분(312)에 대해 자유도(316)로 수직으로 병진 가능하다.

도시된 바와 같은 일부 예에서, 아암 지지부(304)는 베이스 지지부(302)가 연장되는 수직 축에 직교하는 수평 축을 따라 연장된다. 일부 예에서, 베이스 지지부(302) 및 아암 지지부(304)는 서로에 대한 배향이 고정되어 있으며, 예를 들어, 이들 지지부는 병진하지만 서로에 대한 배향이 변경되지 않는다. 일부 예에서, 아암 지지부(304)는 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자 위의 축을 따라 연장되고, 베이스 지지부(302)를 통해 연장되는 수직 축은 아암 지지부(302)의 제1 아암 부분(318)을 통해 연장된다. 다른 구현에서, 아암 지지부(304)는 다른 높이 및/또는 구성에서, 예를 들어 사용자의 헤드 또는 신체 아래, 사용자의 헤드 높이에서, 사용자의 뒤쪽에서 그리고 사용자 둘레 이음보 등에서 연장될 수 있다.

디스플레이 시스템(300)의 지지부 및 부재의 진동을 감소시키면 디스플레이 유닛(306)을 조작하는 사용자에게 보다 부드러운 경험이 야기될 수 있다. 일부 구현은 베이스 지지부(302) 및/또는 아암 지지부(304)에 하나 이상의 구성요소를 포함하여 이들 지지부(302 및 304)를 포함하는 지지 연동 장치의 진동을 감소시킬 수 있는 댐핑을 제공할 수 있다. 예를 들어, 레버 아암의 일부는 아암 지지부(304)의 진동을 감소시키기 위해 베이스 지지부(302)에 제공된 고감쇠 재료를 솔질하거나 압축하는 아암 지지부(304)에 내부적으로 견고하게 결합될 수 있다. 예를 들어, Sorbothane®재료, 점성 재료 또는 특정 임계값 초과의 감쇠 계수를 갖는 다른 재료가 사용될 수 있다. 디스플레이 유닛(306)과 틸트 부재(324) 사이, 틸트 부재(324)와 아암 지지부(302) 사이 등에 유사한 감쇠 구성요소가 제공될 수 있다.

디스플레이 유닛(306)은 아암 지지부(304)에 기계적으로 결합된다. 디스플레이 유닛(306)은 제2 베이스 부분(314) 및 제2 아암 부분(320)의 선형 병진에 의해 제공되는 2개의 선형 자유도로 이동 가능하다. 일부 구현에서, 이들 선형 자유도는 수직 평면 내에서 제공될 수 있다. 일부 예에서, 도시된 바와 같이, 수직 평면은 베이스 지지부(302) 및 아암 지지부(304)에 의해 정의될 수 있다.

디스플레이 유닛(306)은 디스플레이 디바이스, 예를 들어, 디지털 이미지를 디스플레이할 수 있는 하나 이상의 디스플레이 스크린, 프로젝터, 또는 다른 디스플레이 디바이스를 포함한다. 일부 구현에서, 도 3 내지 도 5에서와 같이, 디스플레이 유닛(306)은 2개의 뷰포트(323)를 포함하고, 디스플레이 디바이스는 뷰포트 후방에 제공되거나 뷰포트에 포함된다. 일부 구현에서, 하나 이상의 디스플레이 스크린 또는 다른 디스플레이 디바이스가 뷰포트(323) 대신에 디스플레이 유닛(306) 상에 위치 설정될 수 있다.

디스플레이 유닛(306)은 틸트 부재(324)에 의해 아암 지지부(304)에 회전식으로 결합된다. 도 3 내지 도 5의 예에서, 틸트 부재(324)는 제2 아암 부분(320)에 대한 틸트 축(326)을 중심으로 틸트 부재(324) 및 디스플레이 유닛(306)의 회전 움직임을 제공하는 회전 커플링에 의해 아암 지지부(304)의 제2 아암 부분(320)에 제1 단부가 회전식으로 결합된다. 일부 구현에서, 틸트 축(326)은 베이스 지지부(302) 및 아암 지지부(304)에 의해 디스플레이 유닛(306)에 제공된 선형 자유도에 직교하게 배향된다. 예를 들어, 틸트 부재(324)는, 자유도(316, 322)가 베이스 지지부(302) 및 아암 지지부(304)에 의해 제공되는 수직 평면과 동일하거나 이 평면에 평행한 수직 평면에 있는 디스플레이 유닛(306)에 회전 자유도를 제공할 수 있다. 일부 구현에서, 틸트 축(326)은 자유도(316, 322)에 의해 정의된 평면에 직교한다. 일부 구현에서, 틸트 축(326)은 디스플레이 유닛(306)에서 디스플레이 디바이스 위에 위치 설정된다. 일부 구현에서, 틸트 축(326)은 사용자가 디스플레이 유닛(306)을 조작할 때 사용자의 헤드의 위치 위에 위치 설정된다. 다른 구현에서, 틸트 축은 사용자에게 더 가깝게 위치 설정될 수 있고, 예를 들어, 아래에서 설명되는 바와 같이 사용자의 목의 피봇 축에 더 가깝고 더 낮게 위치 설정될 수 있다. 일부 예에서, 아암 지지부(304)는 사용자의 헤드의 어느 한 측면에서 연장되는 2개의 분기부를 가질 수 있으며, 여기서 틸트 축(326)은 2개의 분기부의 단부 사이에서 연장되고 사용자의 헤드 또는 목에서 정의된 피봇 지점과 정렬된다.

이 예에서, 틸트 부재(324)의 연장 부분은 틸트 축(326)으로부터 베이스 지지부(302)를 향해 연장되고 디스플레이 유닛(306)은 연장된 부분에서 틸트 부재의 제2 단부에 결합된다. 틸트 축(326)을 중심으로 한 틸트 부재(324) 및 디스플레이 유닛(306)의 회전 움직임은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어, 모터에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현에서, 베이스 지지부(302), 아암 지지부(304), 및 틸트 부재(324)는 지지 연동 장치의 원위 단부에 결합된 디스플레이 유닛(306)을 갖는 지지 연동 장치인 것으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 모터(들)는 틸트 축(326)을 중심으로 디스플레이 유닛(306)을 틸트 자유도(327)에서 특정 배향으로 이동시키기 위해 제어 회로(예를 들어, 제어 시스템)로부터의 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛(306)은 틸트 부재(324)에 회전식으로 결합되고 요 축(예를 들어, 측방향 회전축)(330)을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 이는 뷰포트(323)를 통해 디스플레이 유닛(306)의 이미지를 보는 사용자의 관점에서 측방향 또는 좌우 회전일 수 있다. 도 3 내지 도 5의 예에서, 디스플레이 유닛(306)은 일부 구현에서 트랙 메커니즘을 포함할 수 있는 회전 메커니즘에 의해 틸트 부재에 결합된다. 예를 들어, 일부 구현에서, 트랙 메커니즘은 만곡된 트랙(328)을 포함하고, 만곡된 트랙(328)은 디스플레이 유닛(306)에 결합된다. 트랙(328)은 틸트 부재(324)에 결합된 홈 부재와 활주 가능하게 맞물려, 디스플레이 유닛(306)이 홈 부재의 홈을 통해 만곡된 트랙(328)을 이동시킴으로써 요 축(330)을 중심으로 회전하게 한다. 일부 구현에서, 만곡된 트랙은 틸트 부재(324)에 결합되고 홈 부재는 디스플레이 유닛(306)에 결합되며, 홈 부재는 요 축(330)을 중심으로 디스플레이 유닛(306)의 회전 움직임을 허용하도록 만곡된 트랙의 길이를 따라 맞물리고 활주한다. 일부 구현에서, 홈 부재는 대략 틸트 부재(324)의 폭만큼 길 수 있고 및/또는 만곡된 트랙(328)이 활주하는 루프의 적어도 일부를 포함할 수 있다.

일부 구현에서, 만곡된 트랙(328)은 설명된 바와 같이 홈 부재와 활주 가능하게 맞물리는 만곡된 레일이다. 일부 구현에서, 만곡된 트랙(328)은 캠 롤러와 맞물리는 만곡된 캠 팔로워일 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 디스플레이 유닛(306)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 다양한 구현에서 요 축(330)에 직교하거나 요 축(330)에 평행한 회전축을 가질 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 원통형일 수 있고 틸트 부재(324)에 견고하게 결합된 캠 팔로워의 만곡된 표면을 따라 롤링할 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 캠 팔로워의 벽이나 리지에 의해 캠 팔로워에 대해 유지될 수 있다. 일부 구현에서, 캠 팔로워는 디스플레이 유닛(306)에 견고하게 결합될 수 있고, 캠 롤러는 틸트 부재(324)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

만곡된 트랙(328) 및/또는 홈 부재의 곡률(예를 들어, 반경)은 디스플레이 유닛(306)의 사용자 대면 측면으로부터 및/또는 틸트 축(326)으로부터 특정 거리에 요 축(330)을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 이는 일부 구현에서 아암 부분(320)의 자유도(322)에 평행한 특정 수평 거리일 수 있다. 예를 들어, 요 축(330)은 디스플레이 유닛(306)으로부터 특정 거리에 제공되어, 아래에 설명되는 바와 같이 사용자의 목의 피봇 축에 대응하는 정의된(예를 들어, 가상 또는 소프트웨어 정의된) 목 피봇 축과 대략 교차하게 될 수 있다. 정의된 목 피봇 축은 일부 구현에서 디스플레이 유닛(306)의 움직임에 대한 기준으로서 사용될 수 있다. 설명된 구현에서, 요 축(330)과 수직 축(예를 들어, 자유도(316)에 평행) 사이의 각도는 틸트 축(326)에 대한 틸트 부재(324)의 배향에 기초하여 변경된다. 요 축(330)에 대한 디스플레이 유닛(306)의 요 움직임은 기어 메커니즘, 캡스턴 구동 메커니즘 등과 같은 구동 메커니즘을 사용하여 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있다. 캡스턴 구동 메커니즘의 예는 도 22와 관련하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 예를 들어, 구동 메커니즘은 모터에 의해 구동되는 캡스턴 풀리에 결합된 캡스턴 드럼(329)을 포함할 수 있다.

일부 구현에서, 다른 커플링 또는 베어링이 틸트 부재(324) 및 아암 지지부(304)에 대해 요 축(330)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(306)의 회전 움직임을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 틸트 부재(324)와 아암 지지부(304) 사이의 회전 커플링과 유사한 회전 조인트를 사용하여 디스플레이 유닛(306)을 틸트 부재(324)에 결합할 수 있다. 다른 예에서, 수평 축을 중심으로 한 회전을 제공하는 수직 정렬된 트랙 메커니즘(예를 들어, 도 23 내지 도 25의 구현의 부재(2324 및 2330)와 유사함)이 디스플레이 유닛(306)에 틸트 자유도를 제공할 수 있고 회전 커플링은 디스플레이 유닛(306)에 요 자유도를 제공할 수 있다.

따라서, 디스플레이 시스템(300)은 수직 선형 자유도(316), 수평 선형 자유도(322), 회전(틸트) 자유도(327), 및 회전 요 자유도(331)를 디스플레이 유닛(306)에 제공한다. 예를 들어, 수직 및 수평 자유도는 디스플레이 유닛(306)이 허용된 작업 공간 내(예를 들어, 수직 평면 내)의 임의의 위치로 이동되게 하고, 틸트 자유도는 디스플레이 유닛이 그 움직임 범위 내(예를 들어, 수직 평면 또는 평행한 수직 평면 내)의 특정 배향으로 이동되게 한다.

이들 자유도 중 적어도 2개의 자유도에서 디스플레이 시스템(300)의 구성요소의 조정된 움직임의 조합은 디스플레이 유닛(306)이 그 작업 공간의 다양한 위치 및 배향에 위치 설정되게 하고, 예를 들어 사용자 둘레에서 병진 및/또는 회전되게 하여 디스플레이 유닛을 사용하는 사용자를 위한 맞춤형 뷰잉 경험을 용이하게 한다. 틸트, 수평 및/또는 수직 자유도에서 디스플레이 유닛(306)의 움직임은 디스플레이 유닛(306)이 사용자 헤드 움직임 동안 사용자의 헤드 및 눈에 근접하게 유지되도록 하고, 및/또는 사용자의 헤드(예를 들어, 이마)와 디스플레이 유닛(306) 사이의 물리적 연결을 유지하게 한다.

예를 들어, 디스플레이 유닛(306)은 사용자의 눈이 디스플레이 유닛의 뷰포트와 정렬되도록 그 작업 공간에서 위치 설정 가능하다(예를 들어, 병진 가능 및/또는 회전 가능함). 또한, 디스플레이 유닛(306)은, 예를 들어 사용자의 양쪽 눈을 통한 눈 축에 대응하는(예를 들어, 일치하는) 정의된 눈 피봇 축을 중심으로 물리적 공간에서 회전되어 사용자에게 원하는 수직(예를 들어, 상하) 눈 시야각을 허용할 수 있다. 디스플레이 유닛은 또한 사용자에게 원하는 요(예를 들어, 좌우) 시야각 또는 배향을 허용하도록 요 축(330)을 중심으로 이동될 수 있다. 이들 회전은 디스플레이 유닛(306)이 사용자가 뷰포트를 통해 이미지를 볼 수 있도록 편안하게 배향되게 한다.

디스플레이 시스템의 자유도는 또한 또는 대안적으로 디스플레이 시스템(300)이 디스플레이 유닛(306)의 작업 공간의 다양한 위치 중 임의의 위치에 위치 설정될 수 있는 상이한 정의된 피봇 축 둘레의 물리적 공간에서 디스플레이 유닛(306)의 움직임을 제공하게 한다(아래에 더 상세히 설명되는 예). 예를 들어, 시스템(300)은 디스플레이 시스템(300)을 조작할 때 사용자의 헤드의 움직임에 대응하는 물리적 공간에서 디스플레이 유닛(306)의 움직임을 제공할 수 있다. 이 움직임은 사용자의 목에서 사용자 헤드의 목 축에 대략적으로 대응하는 정의된 목 피봇 축을 중심으로 한 회전을 포함할 수 있다. 이 회전은 디스플레이 유닛(306)이, 예를 들어 헤드 입력 디바이스(342)를 사용하여 디스플레이 유닛(306)의 움직임을 지시하는 사용자의 헤드에 따라 이동되게 한다. 목 피봇 축(도 8 내지 도 11) 및 눈 피봇 축(도 12 내지 도 14)에 대한 디스플레이 유닛의 이러한 움직임의 일부 예가 아래에 설명되어 있다.

다른 예에서, 디스플레이 유닛(306)의 움직임은, 디스플레이 유닛(306)이 도시된 바와 같이 요 축(330)을 중심으로 센터링된 요 회전 위치에 배향될 때 사용자의 이마에서 사용자의 헤드를 통해 연장되는 이마 축에 대략 대응하는 정의된 이마 피봇 축을 중심으로 한 회전을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 이마 피봇 축은 디스플레이 유닛(306)의 입력 디바이스(예를 들어, 헤드 입력 디바이스(342))의 일부를 통해 연장되는 이마 축에 대응하며, 여기서 그 부분은 사용자의 이마와 입력 디바이스 사이의 접촉 지점에 또는 그 근방에 있다. 일부 구현에서, 정의된 이마 피봇 축은 틸트 축(326)에 평행하게, 예를 들어 선형 자유도(316, 322)에 직교하게 배향될 수 있다. 이마 피봇 축은 대안적으로 사용자의 이마 또는 디스플레이 유닛의 상이한 위치 또는 부분에 대응하도록 위치 설정될 수 있다.

다른 예에서, 디스플레이 유닛(306)의 움직임은 디스플레이 유닛(306)의 하나 이상의 손 입력 디바이스를 통해 연장하는 축에 대략 대응하는 정의된 손 입력 디바이스 피봇 축을 중심으로 한 회전을 포함할 수 있다(아래에서 설명되는 예). 예를 들어, 이 축은 디스플레이 유닛(306)의 대향(좌측 및 우측) 측면에 위치 설정된 양손 입력 디바이스(340a, 340b)의 부분(예를 들어, 그립의 중심)을 통해 연장될 수 있다. 일부 구현에서, 정의된 손 입력 디바이스 피봇 축은 틸트 축(326)에 평행하게, 예를 들어, 앞서 설명된 목, 눈, 및 이마 피봇 축과 유사하게 선형 자유도(316, 322)에 직교하게 배향될 수 있다. 손 입력 디바이스 피봇 축은 대안적으로 디스플레이 유닛의 상이한 위치 또는 부분, 예를 들어 상이한 손 입력 디바이스의 위치에 대응하도록 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 손 입력 디바이스 피봇 축은 사용자에 의한 손 입력 디바이스(340a, 340b)의 조작에 의해, 및/또는 헤드 입력 디바이스(342), 제어 입력 디바이스(210, 212) 등과 같은 다른 사용자 입력 디바이스의 사용자 조작에 의해 디스플레이 유닛(306)이 중심을 두고 회전되도록 명령될 수 있는 회전축을 제공한다.

다른 예에서, 디스플레이 유닛(306)의 작업 공간에서의 움직임은, 예를 들어 수직 선형 자유도(316) 및 수평 선형 자유도(322)에서의 선형 병진에 기초하고 틸트 및/또는 요 자유도(327 및/또는 331)에서의 회전 움직임 없는 선형 움직임을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 움직임은 선형 움직임과 회전 움직임 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(306)은 선형으로 이동된 다음 그 작업 공간에서 회전식으로, 및/또는 그 반대로 이동될 수 있다.

정의된 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛(306)의 회전 동안, 수직 자유도(316)에서 베이스 지지부(302)의 움직임 및/또는 수평 자유도(322)에서 아암 지지부(304)의 움직임은 정의된 피봇 축에 대한 디스플레이 유닛의 회전 방향의 변경 없이 방향 변경을 가질 수 있다. 예를 들어, 아암 지지부(304)는 디스플레이 유닛이 완전히 위쪽에서 완전히 아래쪽 위치로 회전될 때 방향을 바꿀 수 있다. 따라서, 디스플레이 유닛이 정의된 피봇 축을 중심으로 제1 배향으로부터 제2 배향으로 회전되는 동안 베이스 지지부 또는 아암 지지부가 동일한 위치에서 종결되는 것이 일부 구현에서 가능하며, 여기서 지지부는 앞뒤로 이동하는 반면 디스플레이 유닛은 이들 2개의 배향 사이에서 천이된다.

디스플레이 유닛(306)은 사용자가 공간에서 디스플레이 유닛(306)의 배향 및/또는 위치를 조작하기 위한 입력을 제공하게 하고, 및/또는 디스플레이 시스템(300) 및/또는 더 큰 시스템(예를 들어, 원격 조작식 시스템)의 다른 기능 또는 구성요소를 조작하게 하는 입력 디바이스를 포함할 수 있다.

예를 들어, 손 입력 디바이스(340)는 도 2에 대해 설명된 것과 유사하게 디스플레이 유닛(306)(도 2에서 206으로 도시됨) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 손 입력 디바이스(340a)는 디스플레이 유닛(306)의 좌측에 위치 설정되고, 손 입력 디바이스(340b)는 디스플레이 유닛(306)의 우측에 위치 설정되거나, 디스플레이 유닛(306)의 임의의 표면 상에 위치 설정될 수 있다. 손 입력 디바이스(340a, 340b)는 사용자 손 입력을 손 입력 디바이스(340)에 제공하기 위해 사용자의 손에 의해 조작되는 다양한 유형의 사용자 입력 디바이스(예를 들어, 버튼, 터치패드, 힘 센서, 조이스틱, 노브, 트랙볼, 키보드 등) 중 임의의 것일 수 있다. 손 입력 디바이스(340)는 사용자의 손 입력에 기초하여 디스플레이 시스템(300)에 제어 신호를 출력한다. 제어 신호는 디스플레이 유닛(306)이 공간에서 그 배향 및/또는 위치를 변경하게 하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 디스플레이 시스템(300)의 액추에이터를 제어하여 베이스 부분(314)을 선형 자유도(316)로 움직이게 하고, 아암 부분(320)을 선형 자유도(322)로 움직이게 하며, 틸트 부재(324)를 회전 자유도(327)로 움직이게 하고, 및/또는 디스플레이 유닛(306)을 회전 자유도(331)로 움직이게 하여, 디스플레이 유닛(306)이 감지된 사용자 손 입력에 대응하여 이동되게 한다. 감지된 사용자 손 입력은 또한 디스플레이 시스템(300)의 다른 기능 및/또는 더 큰 시스템(예를 들어, 도 1의 원격 조작식 시스템(100))의 기능을 제어하는 데 사용될 수 있다.

디스플레이 유닛(306)은 도 2에 대해 설명된 것과 유사하게 헤드 입력 디바이스(342)(도 2에서 208로 도시됨)를 포함할 수 있다. 이 예에서, 헤드 입력 디바이스(342)는 디스플레이 유닛(306)의 조작 동안 사용자의 헤드에 대면하는 디스플레이 유닛(306)의 표면 상에 위치 설정된다. 예를 들어, 헤드 입력 디바이스(342)는 디스플레이 유닛(306)이 공간에서 그 위치 및/또는 배향을 변경하게 하는 명령으로서 수신되는 사용자 헤드 입력을 감지하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 사용자 헤드 입력을 감지하는 것은 사용자의 헤드 또는 헤드의 일부(예를 들어, 이마)에 의한 접촉 또는 존재를 헤드 입력 디바이스(342)로 감지하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 센서는 임의의 다양한 유형의 센서, 예를 들어 저항 센서, 용량성 센서, 힘 센서, 광학 센서 등을 포함할 수 있다.

디스플레이 유닛(306)의 배향 및/또는 위치는 헤드 입력 디바이스(342)에 대한 사용자 헤드 입력에 기초하여 디스플레이 시스템(300)에 의해 변경될 수 있다. 예를 들어, 감지된 사용자 입력은 제어 시스템에 제공되고, 이 제어 시스템은 디스플레이 시스템(300)의 액추에이터를 제어하여 베이스 부분(314)을 선형 자유도(316)로 움직이게 하고, 아암 부분(320)을 선형 자유도(322)로 움직이게 하며, 틸트 부재(324)를 회전 자유도(327)로 움직이게 하고, 및/또는 디스플레이 유닛(306)을 회전 자유도(331)로 움직이게 하여, 디스플레이 유닛(306)이 감지된 사용자 헤드 입력에 의해 명령되는 대로(예를 들어, 그에 따라) 이동되게 한다. 예를 들어, 감지된 헤드 입력은 본 명세서에 설명된 바와 같이 정의된 피봇 축, 예를 들어 목 피봇 축 또는 다른 피봇 축을 중심으로 디스플레이 유닛(306)을 회전시키는 데 사용될 수 있다. 일부 구현에서, 감지된 헤드 입력은 요 축(330)을 중심으로 디스플레이 유닛(306)을 회전시키기 위해 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다. 감지된 사용자 헤드 입력은 또한 디스플레이 시스템(300) 및/또는 더 큰 시스템(예를 들어, 도 1의 원격 조작식 시스템(100))의 다른 기능을 제어하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 일부 구현에서, 사용자는 헤드의 움직임에 따라 디스플레이 시스템에 의해 이동되도록 디스플레이 유닛(306)을 제어하기 위해 입력 디바이스에 입력을 제공하도록 자신의 헤드를 움직일 수 있고, 따라서, 예를 들어 디스플레이 유닛을 사용자의 헤드에 부착할 필요 없이 그리고 사용자가 디스플레이 유닛을 물리적으로 움직일 필요 없이 디스플레이 유닛이 사용자의 헤드의 움직임 및 시야각 변화를 따를 수 있게 한다. 일부 구현에서, 사용자의 헤드를 디스플레이 유닛(306)으로부터 멀어지게 이동시키는 것(예를 들어, 디스플레이 유닛(306)을 뒤로 이동하는 사용자를 향해 "당기기" 위해)은 헤드 입력 디바이스(342)로부터 멀어지는 방향으로 또는 디스플레이 유닛(306)으로부터 멀어지는 방향으로의 움직임으로서 감지될 수 있거나(예를 들어, 광학 센서 또는 다른 유형의 센서를 통해 감지됨), 또는 헤드 입력 디바이스(342)에 대한 힘의 감소로서 감지될 수 있어, 디스플레이 시스템이 사용자의 헤드를 따르도록 액추에이터의 제어를 통해 디스플레이 유닛을 이동시키게 한다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛(306)은 디스플레이 시스템(300) 또는 다른 연결된 시스템의 다른 입력 디바이스로부터 사용자 입력을 수신하는 것에 응답하여 설명된 자유도 중 하나 이상으로 추가적으로 또는 대안적으로 움직일 수 있다. 예를 들어, 도 2의 제어 입력 디바이스(210, 212) 또는 다른 제어 디바이스와 같은 추가적인 손 입력 디바이스가 제공될 수 있다. 일부 예에서, 입력 디바이스는 베이스 지지부(302)에 결합되거나 인체공학적 지지부(214) 등에 결합되는 지지 표면에 결합될 수 있다. 일부 구현에서, 발 제어부(220) 또는 다른 유형의 입력 디바이스에서 수신된 사용자 입력은 디스플레이 유닛(306)을 그 자유도 중 하나 이상으로 움직이는 데 사용될 수 있다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛(306) 및/또는 다른 제어된 디바이스에 의해 디스플레이되는 이미지는, 예를 들어 디스플레이 유닛의 작업 공간에서 정의된 피봇 축 등을 중심으로 한 디스플레이 유닛(306)의 감지된 움직임에 기초하여 변경되고 조작된다. 예를 들어, 정의된 목 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 상하 움직임은 디스플레이 이미지를 수정하거나 대응하는 방향으로 볼 수 있다.

디스플레이 시스템의 일부 구현에서, 디스플레이 유닛(306)은 자유도(331)에서 요 축(330)을 중심으로 회전 가능하고 다른 자유도(316, 322, 및/또는 327) 중 하나 이상이 디스플레이 시스템(300)으로부터 생략된다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(306)은 (예를 들어, 액추에이터(들)에 의해 및/또는 사용자에 의해 수동으로) 요 축(330)을 중심으로 회전될 수 있고 디스플레이 유닛(306)은, 예를 들어 베이스 지지부(302) 또는 다른 메커니즘을 사용하여, 수동으로 (예를 들어, 액추에이터(들)에 의해 및/또는 사용자에 의해 수동으로) 더 높게 및/또는 더 낮게 위치 설정될 수 있고, 여기서 수평 자유도(322) 및/또는 틸트 자유도(327)는 생략된다.

일부 예시적인 구현에서, 제어 유닛은 제1 지지부, 제1 지지부에 결합된 제2 지지부, 및 제2 지지부에 회전 가능하게 결합된 디스플레이 유닛을 포함한다. 디스플레이 유닛 및 제2 지지부는 제1 지지부에 대해 제1 자유도로 제1 축을 따라 선형으로 병진 가능하고, 디스플레이 유닛은 제1 지지부 및 제2 지지부에 대해 제2 자유도로 제2 축을 따라 선형으로 병진 가능하며, 디스플레이 유닛은 제3 자유도로 제2 지지부에 대해 제3 축을 중심으로 회전 가능하다. 다른 예에서, 틸트 부재는 디스플레이 유닛을 제2 지지부에 결합하고, 틸트 부재는 틸트 부재에 대해 제4 축을 중심으로 회전 가능하다.

도 6은 디스플레이 시스템(600)의 일부의 다른 예의 측면도이다. 디스플레이 시스템(600)은 앞서 설명한 디스플레이 시스템(300)과 유사한 구성요소를 포함한다.

도 6의 예에서, 아암 지지부(604)의 제2 아암 부분(620)은 도 3 내지 도 5의 디스플레이 시스템(300)의 제2 아암 부분(320)의 원위 부분보다 수직으로 더 낮게 연장되는 원위 부분(623)을 포함한다. 틸트 부재(624)의 틸트 축(626)은 원위 부분(622)의 단부에 위치된다. 일부 구현에서, 연장된 원위 부분(622)은 틸트 축(626)이 디스플레이 시스템(300)의 틸트 축(326)보다 더 낮고 디스플레이 유닛이 회전될 정의된(가상 또는 소프트웨어 정의된) 피봇 축에 더 가깝게 위치 설정되게 할 수 있다. 예를 들어, 정의된 피봇 축은 본 명세서에서 정의된 예시적인 피봇 축 중 임의의 것, 예를 들어 디스플레이 유닛(606)을 조작하는 사용자(650)의 눈 피봇 축 또는 목 피봇 축일 수 있으며, 그 예는 도 8 내지 도 11과 관련하여 도시되어 있다.

정의된 피봇 축에 더 가깝게 틸트 축(626)을 제공하는 것은, 정의된 피봇 축으로부터 더 멀리 위치된 틸트 축과 비교하여, 해당 정의된 피봇 축을 중심으로 디스플레이 유닛(606)을 회전시키기 위해 디스플레이 시스템(600)의 구성요소의 더 적은 움직임을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 제2 아암 부분(620), 제2 베이스 부분(614), 및/또는 틸트 부재(624)에 대해 더 적은 움직임이 요구될 수 있어, 감소된 구성요소 크기, 모터 크기 등으로 인해 일부 구현에서 비용이 절감될 수 있다.

도 7은 디스플레이 시스템(700)의 일부의 또 다른 예의 측면도이다. 디스플레이 시스템(700)은 앞서 설명한 디스플레이 시스템(300, 600)과 유사한 구성요소를 포함한다.

도 7의 예에서, 아암 지지부(704)의 제2 아암 부분(720)은 도 3 내지 도 5의 디스플레이 시스템(300)의 제2 아암 부분(320)의 원위 부분보다 수직으로 더 낮게 연장되는 원위 부분(723)을 포함한다. 원위 부분(722)은, 예를 들어 디스플레이 시스템을 조작할 때 사용자(750)가 점유하는 사용자 위치로부터 멀어지게, 베이스 지지부(702)를 향해 수직 아래로 연장되는 단부를 포함한다. 틸트 축(726)은 원위 부분(722)의 단부에 위치된다. 틸트 축(726)의 이러한 위치는 디스플레이 시스템(300)의 틸트 축(326) 및 디스플레이 시스템(600)의 틸트 축(626)과 비교하여 사용자 위치로부터 더 하향으로 더 멀리 이동된다.

틸트 축(726)의 위치는 일부 구현에서 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 원위 부분(723)의 단부는 사용자(750)로부터 더 멀어질 수 있어, 사용자에게 디스플레이 유닛(706)을 조작하기 위한 보다 개방된 느낌의 영역을 제공할 수 있다. 더욱이, 이 위치는 틸트 축(726)의 조인트에 대한 최대 중력 하중의 감소를 허용할 수 있고, 또한, 틸트 축(726)에 대한 특별한 회전 위치에서, 예를 들어 디스플레이 유닛(706)이 작동 중에 흔히 위치될 수 있는 보다 높은 틸트 위치(예를 들어, 수평 및 하향으로 배향된 시야각)에서 디스플레이 유닛(706)의 중력 하중을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 틸트 축(726)의 위치는 디스플레이 유닛(706) 및 틸트 부재(724)에 디스플레이 유닛(706)을 결합하는 트랙 메커니즘을 포함하는 구성요소의 무게 중심 바로 위의 위치에 더 가까울 수 있다. 틸트 축(726)의 위치는 또한 디스플레이 시스템(300, 600)의 틸트 축 위치와 비교하여 제2 아암 부분(720), 제2 베이스 부분(714), 및/또는 틸트 부재(724)에 의해 요구되는 이동량을 변경한다. 예를 들어, 틸트 축(726)의 위치는 디스플레이 시스템(300 및 600)에서보다 자유도(722)에서 더 적은 수평 이동 및 자유도(716)에서 더 많은 수직 이동을 요구할 수 있으며, 이는, 예를 들어 구성요소 또는 환경 제한 등 내에서 작동하는 디스플레이 시스템의 더 큰 강성을 가능하게 하기 위해 일부 구현에서 유리할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 틸트 부재(724)는 디스플레이 시스템(300 및 600)에 설명된 틸트 부재(324 및 624)의 길이와 비교하여 길이가 감소될 수 있다. 또한, 디스플레이 유닛(706) 및 디스플레이 유닛(706)을 틸트 부재(724)에 결합하는 트랙 메커니즘을 포함하는 구성요소의 무게 중심과 틸트 축(724) 사이의 거리가 감소될 수 있다. 이들 더 작은 거리는 틸트 축(726)에 대한 디스플레이 유닛(706)의 틸트 움직임의 조인트측 관성을 감소시킬 수 있다. 일부 구현에서, 틸트 부재(724)의 길이 감소는 또한 강성을 개선하고 전체 지지 구조의 중량을 감소시킬 수 있다.

일부 구현에서, 디스플레이 시스템(700)의 위의 피처는 틸트 축(726)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(706)의 회전을 구동하는 데 사용되는 모터 또는 다른 액추에이터에 의한 더 낮은 토크 출력 요건, 더 낮은 평균 전류 사용, 및 더 낮은 전력 소산을 초래할 수 있고, 액추에이터 및/또는 구동 기어링 메커니즘을 위한 추가적인 작동 헤드룸을 허용할 수 있다(액추에이터가 디스플레이 시스템(700)의 작동에 통상적으로 요구되는 것보다 더 큰 힘을 출력하도록 허용함).

도 8 내지 도 11은 일부 구현에 따른 예시적인 정의된 목 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 나타내는 디스플레이 시스템(800)의 일부의 측면도이다. 디스플레이 시스템(800)은 앞서 설명한 디스플레이 시스템(300, 600)과 유사한 구성요소를 포함한다.

도 8에서, 디스플레이 시스템(800)은 제1 피봇 배향의 디스플레이 유닛을 갖는 것으로 도시되어 있다. 디스플레이 시스템(800)은 앞서 설명한 바와 유사하게 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 디스플레이 유닛(806)을 포함한다. 이 예에서, 베이스 지지부(802)는 선형 자유도(816)로 제1 베이스 부분(812)의 내부를 통해 선형으로 병진 가능한 제2 베이스 부분(814)을 포함한다. 아암 지지부(804)는 제2 베이스 부분(814)에 견고하게 결합된 제1 아암 부분(818), 및 선형 자유도(822)로 제1 아암 부분(818)의 내부를 통해 선형으로 병진 가능한 제2 아암 부분(820)을 포함한다.

디스플레이 유닛(806)은 위의 예에서 설명된 바와 유사하게 틸트 부재(824)에 의해 제2 아암 부분(820)에 결합된다. 틸트 부재(824)는 제1 단부가 제2 아암 부분(820)에 회전식으로 결합되고 축(826)을 중심으로 회전한다. 디스플레이 유닛(806)은 위의 예에서 설명된 것과 유사하게 틸트 부재(824)의 제2 단부에 회전식으로 결합될 수 있고, 틸트 부재(824)에 따라 축(826)을 중심으로 회전한다.

도 8에서, 디스플레이 유닛(806)은, 대략 수평일 수 있고 틸트 축(826)에 대략 평행하게, 예를 들어 자유도(816 및 822)에 의해 정의된 평면에 직교하게 연장될 수 있는 예시적인 정의된 목 피봇 축(840)을 중심으로 제1 피봇 배향으로 배향된다. 도시되어 있는 예시적인 구현에서, 목 피봇 축(840)은 틸트 축(826) 아래에 위치된다. 일부 구현에서, 정의된 목 피봇 축(840)은 디스플레이 유닛(806)보다 베이스 지지부(802)로부터 더 멀리 위치된다.

정의된 목 피봇 축(840)(및 본 명세서에 설명된 정의된 목 피봇 축 중 임의의 것)은 디스플레이 유닛(806)이 도시된 바와 같이 요 축(830)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 사용자(850)와 같은 통상적인 사용자의 목의 피봇 축과 정렬(예를 들어, 대략 정렬)되는 위치에 배향된다. 예를 들어, 정의된 목 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 통상적인 사용자의 목이 대략적으로 피봇하는 위치와 교차하도록 위치 설정되는 수평 축일 수 있다. 이 위치는 상이한 사용자(예를 들어, 상이한 키, 상이한 크기의 목 등의 사용자)에서 상이할 수 있고, 및/또는 사용자는, 일부 구현에서, 다수의 사용자의 선호되는 피봇 위치로부터 결정된(예를 들어, 평균화된) 위치가 정의된 목 피봇 축에 대해 사용될 수 있도록 정의된 목 피봇 축이 위치되는 곳에 관하여 상이한 선호도를 가질 수 있다. 일부 예시적인 구현에서, 정의된 목 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 목의 특정 뼈 또는 임의의 특정 경추, 예를 들어 목의 고리 뼈 또는 축주 뼈와 대략적으로 정렬되는 위치에 위치될 수 있다. 추가적인 예에서, 정의된 목 피봇 축은 사용자 목의 다른 위치에 대응하도록 정의될 수 있다.

목 피봇 축(840)은 시스템 파라미터에 기초하여 정의되는 가상 축이다. 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 틸트 부재(824)의 움직임은 목 피봇 축(840)을 중심으로 회전을 제공할 수 있다. 목 피봇 축(840)은 원하는 목 피봇 축을 중심으로 회전을 생성할 때 이들 구성요소의 움직임에 의해 정의된 바와 같이 도 8에 도시되어 있는 것과 상이한 위치에 있을 수 있다.

일부 구현은 정의된 목 피봇 축의 위치가, 예를 들어 사용자 입력에 의해 변경되게 하여 특정 사용자의 특정 선호도 또는 생리를 수용할 수 있다. 일부 예에서, 정의된 목 피봇 축은 정의된 목 피봇 축이 틸트 축(826)에 평행한 상이한 위치(예컨대, 축이 자유도(816 및 822)에 의해 정의된 수직 평면에 직교하는 상이한 위치), 예를 들어 사용자의 관점에서 이전 위치로부터 위, 아래, 전방 및/또는 후방인 새로운 위치로 변경될 수 있다. 일부 구현에서, 저장된 프로파일 또는 설정은 특정 사용자와 관련되어 저장될 수 있고 해당 사용자에 의한 디스플레이 시스템의 사용을 위해 적용될 수 있다. 저장된 프로파일은 정의된 목 피봇 축 및/또는 정의된 눈 피봇 축(아래에 설명됨)을 위한 공간의 바람직한 위치를 포함하며, 이들 중 임의의 것이 시스템 작동을 위해 로딩될 수 있다. 일부 구현은 사용자를 위해 맞춤화된 정의된 목 피봇 축을 결정할 때 사용자를 안내할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 사용자에게 목을 구부리거나, 목을 곧게 펴는 등의 지시를 출력할 수 있으며, 센서 데이터(예를 들어, 이미지 캡처 디바이스에 의해 캡처된 이미지)를 기초로 사용자의 신체와 관련하여 사용자의 헤드의 회전 및 궤적을 감지할 수 있다. 이 데이터는 해당 사용자에 대해 제안된 정의된 목 피봇 축의 위치를 결정하기 위해 디스플레이 시스템(또는 제어 시스템)에 의해 사용되고, 그 설명은 디스플레이 유닛(806)의 디스플레이 디바이스와 같은 출력 디바이스에 의해 출력될 수 있다.

도시되어 있는 제1 피봇 배향에서, 디스플레이 유닛(806)은 정의된 피봇 축(840)을 중심으로 수평 뷰 배향에 있다. 목 피봇 축(840)에 대한 디스플레이 유닛(806)의 뷰 배향은 도 8에서 목 피봇 축(840)을 통해 수평으로 연장되는 선(842)에 의해 나타낸다. 이 구현에서, 수평 뷰 배향은 아암 지지부(804)에 평행한 수평 배향에서 틸트 부재(824)에 대응한다. 목 피봇 축(840)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 회전은 베이스 지지부(802)의 부분(814), 아암 지지부(804)의 부분(820), 및/또는 틸트 부재(824)를 적절한 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 달성된다.

도 8은 또한 정의된 눈 피봇 축(860)을 도시한다. 정의된 눈 피봇 축(860)은, 디스플레이 유닛(806)이 도시된 바와 같이 요 축(830)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 디스플레이 유닛(806)의 뷰포트를 통해 보고 있는 사용자(850)와 같은 통상적인 사용자의 눈과 교차하는 눈 축에 대응하는(예를 들어, 일치하는) 위치에 위치 설정된다. 일부 구현에서, 정의된 눈 피봇 축은 틸트 축(826)에 평행하게, 예를 들어 자유도(816 및 822)에 의해 정의된 평면에 직교하게 연장된다. 이 정의된 눈 피봇 축은 디스플레이 유닛(806)이 도시된 바와 같이 축(830)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 디스플레이 유닛(806)의 뷰 배향에 직교할 수 있다. 눈 피봇 축(860)에 대한 디스플레이 유닛(806)의 뷰 배향은 도 8에서 눈 피봇 축(860)을 통해 수평으로 연장되고 디스플레이 유닛의 사용자(850)에 대한 기준 시야각을 나타내는 시선(862)에 의해 나타낸다. 일부 구현에서, 도시된 바와 같이, 틸트 축(826)은 시선(862) 위에 위치된다. 눈 피봇 축(860)에 기초한 디스플레이 시스템(800)의 움직임은 도 12 내지 도 14와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명된다. 디스플레이 유닛(306)의 다른 정의된 피봇 축, 예를 들어 이마 피봇 축 또는 손 입력 디바이스 축에 대한 디스플레이 시스템(800)의 움직임은 목 및/또는 눈 피봇 축에 대한 움직임과 유사하게 구현될 수 있다.

도 9에서, 디스플레이 유닛(806)은 목 피봇 축(840)을 중심으로 회전된 제2 피봇 배향으로 배향되어 사용자(850)의 "상향" 시야각을 허용한다. 각도(A1)는 목 피봇 축(840)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A1)는 디스플레이 유닛(806)의 수평 뷰 배향(842)과 디스플레이 유닛(806)의 목-축 뷰 배향(942) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(806)은 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 틸트 부재(824)를 도시된 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 도 8에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해 목 피봇 축(840)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(806)은, 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 각도로 상향(도 9의 관점에서 축(826)에 대해 반시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(820)을 베이스 지지부(802)로부터 멀어지게 그리고 도시되어 있는 위치로 사용자(850)를 향해 선형으로 병진시키며, 제2 베이스 부분(814)을 도시되어 있는 위치로 상향으로(예를 들어, 지면으로부터 멀어지게) 선형으로 병진시킴으로써 제2 피봇 배향으로 이동된다. 틸트 축(826)은 목 피봇 축(840)과 별도인데, 목 피봇 축(840)을 중심으로 한 회전은 틸트 축(826)을 중심으로 한 회전 뿐만 아니라 자유도(822, 816)에서의 선형 움직임(병진)을 사용하기 때문이다.

일부 구현에서, 도 9에 도시되어 있는 시야각은 디스플레이 유닛(806)의 상향(예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 반시계 방향) 회전 한계이다. 다른 구현에서, 디스플레이 유닛(806)은 이 방향으로의 회전에 대한 한계에 도달하기 전에 도 9에 도시되어 있는 것보다 많은 양만큼 상향으로(예를 들어, 반시계 방향으로) 회전될 수 있다.

도 10에서, 디스플레이 유닛(806)은 정의된 목 피봇 축(840)을 중심으로 회전된 제3 피봇 배향으로 배향되어 사용자(850)의 "하향" 시야각을 허용한다. 각도(A2)는 목 피봇 축(840)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A2)는 디스플레이 유닛(806)의 수평 뷰 배향(842)과 디스플레이 유닛의 목-축 뷰 배향(1042) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(806)은 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 목 피봇 축(840)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(806)은, 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 각도로 하향(도 10의 관점에서 축(826)을 중심으로 시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(820)을 베이스 지지부(802)를 향해 자유도(822)로 그리고 사용자(850)로부터 멀어지게 도시된 위치로 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(814)을 도시되어 있는 위치로 하향으로(예를 들어, 지면을 향해) 선형 병진시킴으로써 제3 피봇 배향으로 이동된다.

도 11에서, 디스플레이 유닛(806)은 정의된 목 피봇 축(840)을 중심으로 회전된 제4 피봇 배향으로 배향되어 사용자(850)의 추가 하향 시야각을 허용한다. 각도(A3)는 목 피봇 축(840)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A3)는 디스플레이 유닛(806)의 수평 뷰 배향(842)과 디스플레이 유닛의 목-축 뷰 배향(1142) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(806)은 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 목 피봇 축(840)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 10에 도시되어 있는 제3 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(806)은, 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 각도로 추가로 하향(도 11의 관점에서 축(826)을 중심으로 시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(820)을 베이스 지지부(802)를 향해 자유도(822)로 그리고 사용자(850)로부터 멀어지게 도시된 위치로 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(814)을 도시되어 있는 위치로 하향으로(예를 들어, 지면을 향해) 선형 병진시킴으로써 제4 피봇 배향으로 이동된다.

도 8 내지 도 11에 도시되어 있는 예시적인 구현에서, 정의된 목 피봇 축(840)과 틸트 축(826) 사이의 거리는 정의된 목 피봇 축(840)을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전 동안 고정된다.

도 12 내지 도 14는 일부 구현에 따른, 정의된 눈 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 보여주는 디스플레이 시스템(800)의 일부의 측면도이다. 디스플레이 시스템(800)은 앞서 설명한 디스플레이 시스템(300, 600, 700)과 유사한 구성요소를 포함한다.

도 12에서, 디스플레이 유닛(806)은 사용자(850)의 상향 시야각을 허용하도록 정의된 눈 피봇 축(860)을 중심으로 회전되는 제5 피봇 배향으로 배향된다. 각도(A4)는 눈 피봇 축(860)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A4)는 디스플레이 유닛(806)(도 8에 도시됨)의 수평 눈-축 뷰 배향(862)과 디스플레이 유닛의 눈-축 뷰 배향(1262) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(806)은 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 틸트 부재(824)를 도시된 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 도 8에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해 눈 피봇 축(860)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(806)은, 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 각도로 상향(도 12의 관점에서 축(826)에 대해 반시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(804)을 베이스 지지부(802)로부터 멀어지게 그리고 도시되어 있는 위치로 사용자(850)를 향해 선형으로 병진시키며, 제2 베이스 부분(814)을 도시되어 있는 위치로 상향으로(예를 들어, 지면으로부터 멀어지게) 선형으로 병진시킴으로써 제5 피봇 배향으로 이동된다. 틸트 축(826)은 눈 피봇 축(860)과 별도인데, 눈 피봇 축(860)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 회전은 틸트 축(826)을 중심으로 한 회전 뿐만 아니라 자유도(822, 816)에서의 선형 움직임(병진)을 사용하기 때문이다.

도 13에서, 디스플레이 유닛(806)은 사용자(850)의 하향 시야각을 허용하도록 정의된 눈 피봇 축(860)을 중심으로 회전되는 제6 피봇 배향으로 배향된다. 각도(A5)는 눈 피봇 축(860)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A5)는 디스플레이 유닛(806)의 수평 눈-축 뷰 배향(862)과 디스플레이 유닛의 눈-축 뷰 배향(1362) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(806)은 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 눈 피봇 축(860)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(806)은, 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 각도로 하향(도 13의 관점에서 축(826)을 중심으로 시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(804)을 베이스 지지부(802)를 향해 자유도(822)로 그리고 도시된 거리만큼 사용자(850)로부터 멀어지게 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(814)을 도시된 거리만큼 하향으로(예를 들어, 지면을 향해) 선형 병진시킴으로써 제6 피봇 배향으로 이동된다.

도 14에서, 디스플레이 유닛(806)은 사용자(850)의 추가 하향 시야각을 허용하도록 정의된 눈 피봇 축(860)을 중심으로 회전되는 제7 피봇 배향으로 배향된다. 각도(A6)는 눈 피봇 축(860)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(806)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A6)는 디스플레이 유닛(806)의 수평 눈-축 뷰 배향(862)과 디스플레이 유닛의 눈-축 뷰 배향(1462) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(806)은 베이스 지지부(802), 아암 지지부(804), 및 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 눈 피봇 축(860)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 8에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(806)은, 틸트 부재(824)를 도시되어 있는 각도로 하향(도 14의 관점에서 축(826)을 중심으로 시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(804)을 베이스 지지부(802)를 향해 자유도(822)로 그리고 사용자(850)로부터 멀어지게 도시된 위치로 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(814)을 도시되어 있는 위치로 하향으로(예를 들어, 지면을 향해) 선형 병진시킴으로써 제7 피봇 배향으로 이동된다.

도 15 및 도 16은 각각 일부 구현에 따른 디스플레이 시스템을 위한 예시적인 베이스 지지부(1500)의 사시도 및 측면도이다. 예를 들어, 베이스 지지부(1500)는 디스플레이 시스템(300)(도 3 내지 도 5)의 베이스 지지부(302)로서, 디스플레이 시스템(600)(도 6)의 베이스 지지부(602)로서, 또는 디스플레이 시스템(700)(도 7)의 베이스 지지부(702)로서 사용될 수 있다.

베이스 지지부(1500)는 신축식인 제1 베이스 부분(1502) 및 제2 베이스 부분(1504)을 포함한다. 제1 베이스 부분(1502)은 지면, 예를 들어 바닥 또는 다른 지지 표면에 결합되고 중공 내부를 포함하는 세장형 부재이다. 제2 베이스 부분(1504)은 제1 베이스 부분(1502)과 활주 가능하게 맞물리도록 제1 베이스 부분(1502)의 내부에 위치 설정된 세장형 부재이다. 일부 구현에서, 제2 베이스 부분(1504)은 제1 및 제2 베이스 부분의 활주 맞물림의 안정성을 제공하기 위해 제1 베이스 부분(1502)의 정합 부분에 의해 또는 그 반대로 맞물리는 길이방향(예를 들어, 수직) 홈을 포함할 수 있다.

구동 메커니즘은 이 부분을 이동시키기 위해 제2 베이스 부분(1504)에 힘을 인가한다. 구동 메커니즘은 자유도(1506)로 제1 베이스 부분(1502) 내에서 제2 베이스 부분(1504)을 선형으로 병진시키는 하나 이상의 액추에이터를 포함한다. 이 예에서, 구동 메커니즘은 액추에이터로부터 제2 베이스 부분(1504)으로 힘을 전달하기 위한 볼스크류 트랜스미션을 포함한다. 액추에이터는 제1 베이스 부분(1502)의 일 단부, 예를 들어 접지된 지지부에 결합된 단부에 견고하게 결합된 회전 모터(1508)일 수 있다. 모터(1508)는 제1 베이스 부분(1502)의 내부 부분을 통해 그리고 제2 베이스 부분(1504)의 내부 부분을 통해 연장되는 볼스크류(1510)의 제1 단부에 결합된 회전 샤프트를 갖는다. 볼스크류(1510)는 볼스크류 너트(1512)의 나사 구멍과 맞물리는 나사 부재이다. 볼스크류 너트(1512)는 제2 베이스 부분(1504)에 견고하게 결합된다. 일부 구현에서, 볼스크류(1510)는 그 제2 단부가 지지 베어링(1514)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 여기서 지지 베어링(1514)은 제2 베이스 부분(1504)에 견고하게 결합된다. 예를 들어, 지지 베어링(1514)은 볼스크류(1510)에 평행한 볼스크류 너트(1512)를 통해 중심축을 따라 볼스크류(1510)를 정렬할 수 있다. 일부 구현에서, 지지 베어링(1514)은 사용되지 않는다.

작동 시, 모터(1508)는 볼스크류(1510)가 회전하게 하도록 그 회전 가능한 샤프트에 힘을 출력한다. 볼스크류(1510)의 회전은 볼스크류 너트(1512) 및 지지 베어링(1514)이 볼스크류(1510)의 길이방향 축을 따라 선형으로 이동하게 한다. 볼스크류 너트(1512)의 이동은 볼스크류(1510)에 의해 그리고 제1 및 제2 베이스 부분(1502, 1504)의 활주 맞물림에 의해 제한된다. 볼스크류 너트(1512)의 선형 움직임은 제2 베이스 부분(1504)을 자유도(1506)에서 선형으로 이동시킨다. 따라서, 볼스크류 트랜스미션은 모터(1508)로부터의 회전력을 제2 베이스 부분(1504)에 인가되는 선형 힘으로 변환한다. 일부 구현에서, 모터(1508)는, 제1 베이스 부분(1502)에 대한 제2 베이스 부분(1504)의 선형 위치로 변환될 수 있는, 모터 샤프트 및 볼스크류(1510)의 회전 배향을 결정하는 회전 인코더와 같은 센서에 결합될 수 있다.

모터(1508)는 다른 구현을 위해 본 명세서에 설명된 것과 유사하게 다양한 유형의 액추에이터 중 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 능동 액추에이터, 예를 들어 모터(예를 들어, DC 모터), 보이스 코일, 또는 다른 유형의 능동 액추에이터가 사용될 수 있다. 모터(1508)는, 예를 들어 원격 조작식 시스템 또는 다른 시스템의 제어 회로로부터의 제어 신호를 사용하여 제어될 수 있다. 하나 이상의 센서는 제1 베이스 부분(1502)에 대한 제2 베이스 부분(1504)의 병진 및/또는 위치를 검출하도록 작동하는 도 15의 구성요소 중 하나 이상에 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 모터(1508)에 결합된 회전 인코더에 추가하여 또는 그 대신에, 선형 센서가 제1 베이스 부분(1502) 및/또는 제2 베이스 부분(1504)에 결합되어 제1 베이스 부분(1502)에 대한 제2 베이스 부분(1504)의 선형 움직임을 감지할 수 있다. 센서는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 설명하는 신호를 하나 이상의 제어 회로, 예를 들어 원격 조작식 시스템(100)의 제어 시스템에 전송할 수 있다. 일부 모드 또는 구현에서, 제어 회로는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 나타내는 제어 신호를 조작기 시스템에 제공할 수 있다. 센서는 다양한 유형의 센서, 예를 들어 자기 센서(예를 들어, 자기 증분 선형 위치 센서, 홀 효과 센서 등), 광학 센서, 인코더, 저항 센서 등 중 임의의 것일 수 있다.

일부 구현에서, 추가 구동 메커니즘이 베이스 지지부(1500)에 제공되고 인체공학적 지지부, 예를 들어 도 2의 인체공학적 지지부(214)에 결합되어 인체공학적 지지부의 선형 상하 움직임을 유발하는 힘을 제공하고 지지부 높이에 대한 특정 사용자 선호도를 수용할 수 있다. 일부 예에서, 추가 구동 메커니즘은 베이스 지지부(1500)의 외부에 장착될 수 있는 반면 제2 베이스 부분(1504)을 위한 구동 메커니즘은 도시된 바와 같이 베이스 지지부(302)의 내부에 제공될 수 있다. 예를 들어, 추가 구동 메커니즘은 앞서 설명된 것과 유사하게 액추에이터 및 볼스크류 메커니즘, 및/또는 상이한 구동 메커니즘을 사용할 수 있다.

도 17 및 도 18은 각각 일부 구현에 따른, 디스플레이 시스템을 위한 예시적인 아암 지지부(1700)의 사시도 및 측면도이다. 예를 들어, 아암 지지부(1700)는 디스플레이 시스템(300)(도 3 내지 도 5)의 아암 지지부(304), 디스플레이 시스템(600)(도 6)의 아암 지지부(604), 또는 디스플레이 시스템(700)(도 7)의 아암 지지부(704)로서 사용될 수 있다.

아암 지지부(1700)는 신축식인 제1 아암 부분(1702) 및 제2 아암 부분(1704)을 포함한다. 제1 아암 부분(1702)은 중공 내부를 갖는 세장형 부재이고, 일부 구현에서 베이스 지지부, 예를 들어, 제2 베이스 부분(314, 614, 714), 또는 도 15의 제2 베이스 부분(1504)에 결합될 수 있다. 제2 아암 부분(1704)은 제1 아암 부분(1702)과 활주 가능하게 맞물리도록 제1 아암 부분(1702)의 내부에 위치 설정된 세장형 부재이다. 일부 구현에서, 제2 아암 부분(1704)은 제1 및 제2 아암 부분의 활주 맞물림의 안정성을 제공하기 위해 제1 아암 부분(1702)의 정합 부분에 의해 또는 그 반대로 맞물리는 길이방향(예를 들어, 수평) 홈을 포함할 수 있다.

제2 아암 부분(1704)은 자유도(1706)로 제1 아암 부분(1702) 내에서 선형으로 병진하도록 하나 이상의 액추에이터에 의해 구동된다. 이 예에서, 볼스크류 트랜스미션은 액추에이터로부터 제2 아암 부분(1704)으로 힘을 전달하는 데 사용된다. 액추에이터는 제1 아암 부분(1702)의 일 단부, 예를 들어 접지된 지지부에 결합된 단부에 견고하게 결합되는 회전 모터(1708)일 수 있다. 모터(1708)는 제1 아암 부분(1702)의 내부 부분을 통해 그리고 제2 베이스 부분(1704)의 내부 부분을 통해 연장되는 볼스크류(1710)의 제1 단부에 결합된 회전 샤프트를 갖는다. 볼스크류(1710)는 볼스크류 너트(1712)의 나사 구멍과 맞물리는 나사 부재이다. 볼스크류 너트(1712)는 제2 아암 부분(1704)에 견고하게 결합된다. 일부 구현에서, 볼스크류(1710)는 제2 단부가 지지부(1714)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 지지부(1714)는 제2 아암 부분(1704)에 견고하게 결합되고 볼스크류(1710)에 평행한 볼스크류 너트(1712)를 통해 중심축을 따라 볼스크류(1710)를 정렬시킨다. 일부 구현에서, 지지 베어링(1714)은 사용되지 않는다.

작동 시, 모터(1708)는 볼스크류(1710)가 회전하게 하기 위해 그 회전 가능한 샤프트에 힘을 출력한다. 볼스크류(1710)의 회전은 볼스크류 너트(1712)가 볼스크류(1710)의 길이방향 축을 따라 선형으로 이동하게 한다. 볼스크류 너트(1712)의 움직임은 볼스크류(1710)에 의해 그리고 제1 및 제2 아암 부분(1702, 1704)의 활주 맞물림에 의해 제한된다. 볼스크류 너트(1712)의 선형 움직임은 제2 아암 부분(1704)을 자유도(1706)에서 선형으로 이동시킨다. 따라서, 볼스크류 트랜스미션은 모터(1708)로부터의 회전력을 제2 아암 부분(1704)에 인가되는 선형 힘으로 변환한다. 일부 구현에서, 모터(1708)는, 제1 아암 부분(1702)에 대한 제2 아암 부분(1704)의 선형 위치로 변환될 수 있는, 모터 샤프트 및 볼스크류(1710)의 회전 배향을 결정하는 회전 인코더와 같은 센서에 결합될 수 있다.

모터(1708)는 다른 구현에 대해 본 명세서에 설명된 것과 유사하게 다양한 유형의 액추에이터, 예를 들어 능동 액추에이터, 예컨대 모터(예를 들어, DC 모터), 보이스 코일, 또는 다른 유형의 능동 액추에이터 중 임의의 것일 수 있다. 모터(1708)는, 예를 들어 원격 조작식 시스템 또는 다른 시스템의 제어 회로로부터의 제어 신호를 사용하여 제어될 수 있다. 하나 이상의 센서는 제1 아암 부분(1702)에 대한 제2 아암 부분(1704)의 병진 및/또는 위치를 검출하도록 작동하는 도 17의 구성요소 중 하나 이상에 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 모터(1708)에 결합된 회전 인코더에 추가하여 또는 그 대신에, 선형 센서가 제1 아암 부분(1702) 및/또는 제2 아암 부분(1704)에 결합되어 제1 아암 부분(1702)에 대한 제2 아암 부분(1704)의 선형 움직임을 감지할 수 있다. 센서는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 설명하는 신호를 하나 이상의 제어 회로, 예를 들어 원격 조작식 시스템(100)의 제어 회로에 전송할 수 있다. 일부 모드 또는 구현에서, 제어 회로는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 나타내는 제어 신호를 조작기 시스템에 제공할 수 있다. 센서는 다양한 유형의 센서, 예를 들어 자기 센서(예를 들어, 자기 증분 선형 위치 센서, 홀 효과 센서 등), 광학 센서, 인코더, 저항 센서 등 중 임의의 것일 수 있다.

도 19, 도 20, 및 도 21은 각각 일부 구현에 따른 예시적인 틸트 메커니즘(1900)의 측면도, 정면도, 및 사시도이다.

틸트 메커니즘(1900)은 틸트 부재(1902) 및 틸트 구동 메커니즘(1904)을 포함한다. 예를 들어, 틸트 부재(1902)는 디스플레이 시스템(300)(도 3 내지 도 5)의 틸트 부재(324)로서, 디스플레이 시스템(600)(도 6)의 틸트 부재(624)로서, 또는 디스플레이 시스템(700)(도 7)의 틸트 부재(724)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(306)(도 3), 디스플레이 유닛(606)(도 6), 또는 디스플레이 유닛(706)(도 7)과 같은 디스플레이 유닛은 앞서 설명한 바와 유사하게 틸트 부재(1902)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 유닛은 틸트 부재(1902)의 부분(1905)에 결합될 수 있으며, 그 예는 도 22를 참조하여 설명된다.

틸트 부재(1902)는 지지부(1906)에 회전 가능하게 결합된다. 일부 예에서, 지지부(1906)는 앞서 설명된 제2 아암 부분(320, 620, 720, 또는 1704)과 같은 아암 지지부의 일부(예를 들어, 원위 부분)이거나 그 아암 지지부에 결합될 수 있다. 틸트 부재(1902)는 틸트 축(1908)을 중심으로 회전할 수 있으며, 틸트 축은, 예를 들어 앞서 설명된 틸트 축(326, 626 또는 726)일 수 있다.

틸트 구동 메커니즘(1904)은 틸트 축(1908)에 대한 특정 배향으로 틸트 부재(1902)의 회전을 구동하기 위한 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다. 이 예에서, 모터(1910)는 틸트 부재(1902)의 연장 부분(1912 및/또는 1913)에 견고하게 결합된 종동 샤프트(1911)를 포함한다. 모터(1910)는 지지부(1906)에 견고하게 결합된 하우징을 갖는다. 샤프트(1911)가 모터(1910)에 의해 회전될 때, 틸트 부재(1902)는 틸트 축(1908)을 중심으로 회전된다. 일부 구현에서, 모터(1910)의 종동 샤프트(1911)는 틸트 부재(1902)의 제1 및 제2 연장 부분(1912, 1913) 모두에 결합될 수 있거나, 종동 샤프트는 제1 및 제2 연장 부분(1912 또는 1913) 중 하나에 결합될 수 있다. 일부 구현에서, 틸트 부재(1902)는 단일 연장 부분(1912 또는 1913)을 포함한다.

모터(1910)는 다양한 유형의 액추에이터, 예를 들어 능동 액추에이터, 예컨대 모터(예를 들어, DC 모터), 보이스 코일, 또는 다른 유형의 능동 액추에이터 중 임의의 것일 수 있다. 모터(1910)는, 예를 들어 원격 조작식 시스템 또는 다른 시스템의 제어 회로로부터의 제어 신호를 사용하여 제어될 수 있다.

일부 구현에서, 모터(1910)는, 틸트 부재(1902)가 모터 샤프트(1911)와 동일한 양만큼 직접 회전되는 대신에, 연결된 틸트 부재(1902)의 회전량을 증가 또는 감소시키기 위해 모터 샤프트의 출력 회전의 기어링을 제공할 수 있는 구동 트랜스미션(1914)에 결합된다. 구동 트랜스미션(1914)은 틸트 부재(1902)의 연장 부재(1912)에 견고하게 결합된 샤프트(1915)를 포함한다. 예를 들어, 구동 트랜스미션(1914)은 구동 샤프트(1911)의 완전한 회전이 샤프트(1915)의 부분적인 회전을 제공하여 틸트 부재(1902)의 부분적인 회전을 유발하도록 기어링을 제공할 수 있다. 일부 예에서, 구동 트랜스미션(1914)은 고조파 구동 메커니즘이다. 일부 구현에서, 상이한 구동 트랜스미션, 예를 들어 캡스턴 구동 메커니즘, 기계식 기어 등이 사용될 수 있다.

하나 이상의 센서가 축(1908)을 중심으로 한 틸트 부재(1902)의 회전을 검출하도록 작동하는 틸트 메커니즘(1902)의 구성요소 중 하나 이상에 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 센서(1916)(예를 들어, 회전 인코더)는 모터(1910)의 샤프트(1911)에 결합되고 샤프트(1911)의 회전 배향을 결정하여, 축(1908)을 중심으로 한 틸트 부재(1902)의 회전 배향이 결정될 수 있다(예를 들어, 구동 트랜스미션(1914)에 의해 제공되는 회전 감소를 고려하여). 일부 구현에서, 센서는 축(1908)에 대한 틸트 부재(1902)의 회전 배향을 감지하기 위해 틸트 메커니즘(1900)의 다른 구성요소에 결합될 수 있다. 센서(들)는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 설명하는 신호를 하나 이상의 제어 회로, 예를 들어 원격 조작식 시스템(100)의 제어 시스템에 전송할 수 있다. 일부 모드 또는 구현에서, 제어 회로는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 나타내는 제어 신호를 조작기 시스템에 제공할 수 있다. 센서는 다양한 유형의 센서, 예를 들어 회전 인코더, 자기 센서(예를 들어, 자기 증분 선형 위치 센서, 홀 효과 센서 등), 광학 센서, 인코더, 저항 센서 등 중 임의의 것일 수 있다.

도 22는 일부 구현에 따른, 예시적인 디스플레이 유닛 메커니즘(2200)의 사시도이다. 디스플레이 유닛 메커니즘(2200)은 디스플레이 유닛(2202)을 틸트 부재(2204)에 결합한다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(2202)은 각각 도 3 내지 도 5, 도 6 또는 도 7의 디스플레이 유닛(306, 606, 또는 706)일 수 있다. 다른 예에서, 틸트 부재(2204)는 도 3, 도 6 또는 도 7의 틸트 부재(324, 624, 또는 724), 또는 도 19 내지 도 21의 틸트 부재(1902)일 수 있다.

디스플레이 유닛 메커니즘(2200)은 디스플레이 유닛(2202)을 틸트 부재(2204)에 회전식으로 결합하고 디스플레이 유닛(2202)이 틸트 부재(2204)에 대해 축(2206)을 중심으로 피봇하게 하는 회전 메커니즘을 포함한다. 이 예에서, 축(2206)은 틸트 부재(2204)가 회전하는 축(2208)에 직교할 수 있다. 예를 들어, 축(2206)은 각각 도 3, 도 6 또는 도 7에서 앞서 설명된 축(330, 630, 또는 730)일 수 있고, 축(2208)은 각각 도 19 내지 도 21의 축(1908) 또는 도 3, 도 6 또는 도 7의 틸트 축(326, 626, 또는 726)일 수 있다.

이 예에서, 회전 메커니즘은 만곡된 트랙(2210) 및 홈 부재(2212)를 포함하는 만곡된 트랙 베어링을 포함하는 트랙 메커니즘이다. 만곡된 트랙(2210)은 디스플레이 유닛(2202)에 견고하게 결합되고 틸트 부재(2204) 또는 그 일부에 결합되는 홈 부재(2212)의 홈 또는 구멍과 활주 가능하게 맞물린다. 만곡된 트랙(2210)의 곡률은 만곡된 트랙(2210)의 길이를 따라 홈 부재(2212)의 홈 내에서 만곡된 트랙(2210)을 활주시킴으로써 디스플레이 유닛(2202)이 축(2206)을 중심으로 피봇하게 한다. 일부 다른 구현에서, 만곡된 트랙은 틸트 부재(2204)에 결합될 수 있고 홈 부재(또는 활주 가능하게 정합되는 만곡된 레일)는 디스플레이 유닛(2202)에 결합될 수 있으며, 여기서 홈 부재는 만곡된 트랙의 길이를 따라 축(2206)을 중심으로 디스플레이 유닛(2202)과 함께 회전한다.

디스플레이 유닛 메커니즘(2200)은 디스플레이 유닛(2202)에 힘을 출력하고 축(2206)을 중심으로 디스플레이 유닛(2202)을 구동하는 구동 메커니즘을 포함한다. 이 예에서, 구동 메커니즘은 캡스턴 드럼(2216)을 포함하며, 캡스턴 드럼은 일부 구현에서 만곡된 트랙(2210)에 견고하게 결합된다(또는 일부 구현에서, 만곡된 트랙(2210)의 단일 부분으로서 포함될 수 있음). 구동 메커니즘은 틸트 부재(2204)에 견고하게 결합된 하우징을 갖는 모터(2218)를 포함한다. 모터(2218)는 다양한 유형의 액추에이터, 예를 들어 능동 액추에이터, 예컨대 모터(예를 들어, DC 모터), 보이스 코일, 또는 다른 유형의 능동 액추에이터 중 임의의 것일 수 있다. 모터(2218)는, 예를 들어 원격 조작식 시스템 또는 다른 시스템의 제어 회로로부터의 제어 신호를 사용하여 제어될 수 있다.

모터(2218)의 회전 샤프트는, 예를 들어 디스플레이 유닛(2202)이 회전하는 축(2206)에 평행할 수 있는 회전축(2220)을 중심으로 회전한다. 모터(2218)의 샤프트는 캡스턴 풀리(2222)에 견고하게 결합되고 축(2220)을 중심으로 캡스턴 풀리(2222)를 회전시킨다. 일부 구현에서, 캡스턴 풀리(2222)는 케이블(2224)에 의해 캡스턴 드럼(2216)에 결합된다. 예를 들어, 케이블(2224)의 제1 단부는 캡스턴 드럼(2216)의 제1 단부(2226)에 부착되고, 캡스턴 드럼(2216)의 측면 표면을 따라 라우팅되고, 캡스턴 풀리(2222) 둘레를 감싸고, 캡스턴 드럼(2216)의 표면을 따라 케이블의 제2 단부가 부착되는 제2 단부(2228)로 라우팅될 수 있다. 일부 구현에서, 2개의 케이블, 예를 들어 드럼 제1 단부(2226)에 부착된 제1 단부 및 캡스턴 풀리(2222)에 부착된 제2 단부를 갖는 제1 케이블, 및 드럼 제2 단부(2228)에 부착된 제1 단부 및 캡스턴 풀리(2222)에 부착된 제2 단부를 갖는 제2 케이블이 사용될 수 있고, 2개의 케이블은 캡스턴 드럼(2216)의 측면 표면을 따라 라우팅된다.

작동 시, 모터(2218)는 축(2220)을 중심으로 그 샤프트를 회전시키도록 제어되어, 캡스턴 풀리(2222)를 회전시킨다. 캡스턴 풀리(2222)의 회전은 캡스턴 풀리(2222) 둘레에서 케이블(들)(2224)의 권취 및 풀림을 통해 케이블(들)(2224)의 이동을 유발한다. 케이블(들)(2224)의 이동은 디스플레이 유닛(2202)이 홈 부재(2212)의 홈 또는 구멍의 만곡된 트랙(2210)에 의해 안내되는 축(2206)을 중심으로 회전하게 한다.

일부 구현에서, 예를 들어 디스플레이 시스템의 비활성화 동안 축(2206)에 대한 디스플레이 유닛(2202)의 움직임을 중지하기 위해 브레이크가 제공될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(2202)의 회전을, 예를 들어 비작동 동안 방지하기 위해 전력이 제거될 때 축(2206)에 대해 제동력을 인가하는 브레이크가 사용될 수 있다. 다양한 구현에서, 브레이크는 모터(2218)의 샤프트에 결합되거나 캡스턴 풀리(2222)에 결합되어 모터 샤프트가 회전하는 것을 감소시키거나 방지하는 회전식 브레이크를 포함할 수 있고, 및/또는 브레이크는 틸트 부재(2204)와 디스플레이 유닛(2202) 사이, 및/또는 틸트 부재(2204)와 캡스턴 드럼(2216)/만곡된 트랙(2210) 사이에 위치 설정되어 이들 구성요소의 상대적 움직임에서 마찰을 유발하는 선형 브레이크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 브레이크는 스프링-하중식 디스크 브레이크를 포함할 수 있다.

하나 이상의 센서는 축(2206)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2202)의 회전을 검출하도록 작동하는 디스플레이 유닛 메커니즘(2200)의 구성요소 중 하나 이상에 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 센서(2230)(예를 들어, 회전 인코더)는 모터(2218)의 샤프트에 결합되고 축(2206)에 대한 디스플레이 유닛(2202)의 회전 배향을 검출하기 위해 모터 샤프트의 회전 배향을 결정한다. 일부 구현에서, 센서는 디스플레이 유닛(2202)의 회전 배향을 감지하기 위해 디스플레이 유닛 메커니즘(2200)의 다른 구성요소에 결합될 수 있다. 센서(들)는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 설명하는 신호를 하나 이상의 제어 회로, 예를 들어 원격 조작식 시스템(100)의 제어 시스템에 전송할 수 있다. 일부 모드 또는 구현에서, 제어 회로는 감지된 위치, 배향 또는 움직임을 나타내는 제어 신호를 조작기 시스템에 제공할 수 있다. 센서는 다양한 유형의 센서, 예를 들어 회전 인코더, 자기 센서(예를 들어, 자기 증분 선형 위치 센서, 홀 효과 센서 등), 광학 센서, 인코더, 저항 센서 등 중 임의의 것일 수 있다.

다른 예시적인 구현에서, 만곡된 트랙(2210) 및 캡스턴 드럼(2216)은 틸트 부재(2204)에 결합될 수 있고, 홈 부재(2212) 및 모터(2218)는 디스플레이 유닛(2202)에 결합될 수 있다.

도 23은 일부 구현에 따른 디스플레이 시스템(2300)의 다른 구현의 예의 사시도이고, 도 24는 정면도이며, 도 25는 측면도이다. 일부 예에서, 디스플레이 시스템(2300)은 도 1 및 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 원격 조작식 시스템의 사용자 제어 시스템(102)에서 사용될 수 있거나, 앞서 설명된 바와 같이 다른 시스템에서 또는 독립형 시스템으로서 사용될 수 있다. 디스플레이 시스템(2300)의 피처는 달리 언급하지 않는 한 앞서 설명된 바와 같이 도 3의 디스플레이 시스템(300)의 피처와 유사할 수 있다.

디스플레이 시스템(2300)은 베이스 지지부(2302), 아암 지지부(2304), 및 디스플레이 유닛(2306)을 포함한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 디스플레이 유닛(2306)에는 베이스 지지부(2302), 베이스 지지부(2302)에 결합된 아암 지지부(2304), 및 트랙 부재 및 아암 지지부(2304)에 결합된 활주 부재(아래에서 설명됨)를 포함하는 트랙 메커니즘을 포함하는 지지 연동 장치에 의해 다중 이동 자유도가 제공된다. 디스플레이 유닛은 활주 부재에 결합된다.

일부 구현에서, 베이스 지지부(2302) 및 아암 지지부(2304)는 도 3 내지 도 7을 참조하여 앞서 설명된 바와 유사하게 구현될 수 있다. 일부 예에서, 베이스 지지부(2302)는 기계적으로 접지된, 예를 들어 지면에 결합된 수직 부재이다. 베이스 지지부(2302)는 지지 구조(2310)에 기계적으로 결합될 수 있다. 베이스 지지부(2302)는 제1 베이스 부분(2312) 및 제2 베이스 부분(2314)을 포함한다. 제1 베이스 부분(2312)은 기계적으로 접지될 수 있는 베이스 지지부(2302)의 근위 부분이고, 제2 베이스 부분(2314)은 제2 베이스 부분(2314)이 선형 자유도로 제1 베이스 부분(2312)에 대해 병진 가능하도록 제1 베이스 부분(2312)에 선형으로 결합된 베이스 지지부(2302)의 원위 부분이다. 일부 예에서, 제1 베이스 부분(2312) 및 제2 베이스 부분(2314)은 신축식으로 결합되며, 예를 들어, 제1 베이스 부분(2312)은 제1 신축식 베이스 부분이고 제2 베이스 부분(2314)은 제2 신축식 베이스 부분이므로, 부분(2312 또는 2314) 중 하나가 부분(2314 또는 2312) 중 다른 하나가 관통 연장되는 중공 내부를 갖는 튜브 또는 슬리브로서 구성된다. 도 23 내지 도 25의 예에서, 제2 베이스 부분(2314)은 선형 자유도(2316)로 제1 베이스 부분(2312)의 내부를 통해 선형 병진 가능하다. 제1 베이스 부분(2312)에 대한 제2 베이스 부분(2314)의 선형 병진은, 예를 들어 도 15 및 도 16을 참조하여 앞서 설명된 것과 유사하게, 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있다. 다른 구현은 상이한 구성을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 베이스 부분(2312)은 제2 베이스 부분(2314)이 제1 베이스 부분(2312)에 대해 선형으로 병진될 수 있도록 제2 베이스 부분(2314)의 내부를 통해 연장될 수 있다. 다른 예에서, 베이스 부분(2312, 2314)은 선형 병진을 허용하도록 그 수직 길이를 따라 서로 인접하게 위치 설정될 수 있다.

아암 지지부(2304)는 베이스 지지부(2302)에 기계적으로 결합되는 수평 부재이다. 아암 지지부(2304)는 제1 아암 부분(2318) 및 제2 아암 부분(2320)을 포함한다. 제1 아암 부분(2318)은 베이스 지지부(2302)의 제2 베이스 부분(2314)에 견고하게 결합되는 아암 지지부(2304)의 근위 부분이고, 제2 아암 부분(2320)은 제2 아암 부분(2320)이 선형 자유도로 제1 아암 부분(2318)에 대해 선형 병진 가능하도록 제1 아암 부분(2318)에 선형으로 결합되는 아암 지지부(2304)의 원위 부분이다. 일부 예에서, 제1 아암 부분(2318) 및 제2 아암 부분(2320)은 신축식으로 결합되며, 예를 들어, 제1 아암 부분(2318)은 제1 신축식 아암 부분이고 제2 아암 부분(2320)은 제2 신축식 아암 부분이므로, 부분(2318 또는 2320) 중 하나는 부분(2320 또는 2318) 중 다른 하나가 관통 연장되는 중공 내부를 갖는 튜브 또는 슬리브로서 구성된다. 도 23 내지 도 25의 예에서, 제2 아암 부분(2320)은 선형 자유도(2322)로 제1 아암 부분(2318)의 내부를 통해 선형 병진 가능하다. 제1 아암 부분(2318)에 대한 제2 아암 부분(2320)의 선형 병진은 도 17 및 도 18에 대해 더 상세하게 설명되는 바와 같이 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있다. 다른 구현은 상이한 구성을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 제1 아암 부분(2318)은 제2 아암 부분(2320)이 제1 아암 부분(2318)에 대해 선형으로 병진될 수 있도록 제2 아암 부분(2320)의 내부를 통해 연장될 수 있다. 다른 예에서, 아암 부분(2318, 2320)은 선형 병진을 허용하도록 수직 길이를 따라 서로 인접하게 위치 설정될 수 있다.

일부 구현에서, 제1 아암 부분(2318) 및 제2 베이스 부분(2314)은 단일 피스, 예를 들어 제1 베이스 부분(2312)과 제2 아암 부분(2320) 사이에 결합되는 중간 지지부 또는 중간 부분인 것으로 고려될 수 있다. 중간 지지부는 서로 직교하게 배향된 수직 제2 베이스 부분(2314)에 견고하게 결합된 수평 제1 아암 부분(2318)을 포함한다. 제2 아암 부분(2320)은 중간 지지부에 대해 자유도(2322)로 수평으로 병진 이동 가능하고, 중간 지지부 및 제2 아암 부분(2320)은 제1 베이스 부분(2312)에 대해 자유도(2316)로 수직으로 병진 가능하다.

도시된 바와 같은 일부 예에서, 아암 지지부(2304)는 베이스 지지부(2302)가 연장되는 수직 축에 직교하는 수평 축을 따라 연장된다. 일부 예에서, 베이스 지지부(2302) 및 아암 지지부(2304)는 서로에 대한 배향이 고정되어 있으며, 예를 들어, 이들 지지부는 병진하지만 서로에 대한 배향이 변경되지 않는다. 일부 예에서, 아암 지지부(2304)는 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자 위의 축을 따라 연장되고, 베이스 지지부(2302)를 통해 연장되는 수직 축은 아암 지지부(2302)의 제1 아암 부분(2318)을 통해 연장된다. 다른 구현에서, 아암 지지부(2304)는 다른 높이 및/또는 구성에서, 예를 들어 사용자의 헤드 또는 신체 아래, 사용자의 헤드 높이에서, 사용자의 뒤쪽에서 그리고 사용자 둘레 이음보 등에서 연장될 수 있다. 일부 구현은 지지부 및 디스플레이 시스템(2300)의 부재에서 진동을 감소시켜 도 3 내지 도 5에 대해 설명된 바와 유사하게 디스플레이 유닛(2306)을 조작하는 사용자에게 보다 부드러운 경험을 제공하는 구성요소를 디스플레이 시스템(2300)에 제공할 수 있다.

디스플레이 유닛(2306)은 아암 지지부(2304)에 기계적으로 결합된다. 디스플레이 유닛(2306)은 제2 베이스 부분(2314) 및 제2 아암 부분(2320)의 선형 병진에 의해 제공되는 2개의 선형 자유도로 이동 가능하다. 일부 구현에서, 이들 선형 자유도는 수직 평면 내에서 제공될 수 있다. 일부 예에서, 도시된 바와 같이, 수직 평면은 베이스 지지부(2302) 및 아암 지지부(2304)에 의해 정의될 수 있다.

디스플레이 유닛(2306)은 이미지를 디스플레이할 수 있는 디스플레이 디바이스, 예를 들어 하나 이상의 디스플레이 스크린, 프로젝터 또는 기타 디바이스를 포함한다. 일부 구현에서, 도 23 내지 도 25에서와 같이, 디스플레이 유닛(2306)은 2개의 뷰포트(2323)를 포함하고, 디스플레이 디바이스는 뷰포트 후방에 제공되거나 뷰포트에 포함된다. 일부 구현에서, 하나 이상의 디스플레이 스크린 또는 다른 디스플레이 디바이스가 뷰포트(2323) 대신에 디스플레이 유닛(2306) 상에 위치 설정될 수 있다.

디스플레이 유닛(2306)은 트랙 부재(2324) 및 활주 부재(2330)를 통해 아암 지지부(2304)에 결합된다. 도 23 내지 도 25의 예에서, 트랙 부재(2324)의 제1 단부는 제2 아암 부분(2320)의 원위 단부에 견고하게 결합된다. 트랙 부재(2324)는 그 제1 단부로부터 제2 단부까지 만곡되거나 굴곡된 구성으로 연장된다. 예를 들어, 도 23 내지 도 25의 배향에서, 트랙 부재(2324)의 제2 단부는 제1 단부보다 낮다. 이 예에서, 트랙 부재(2324)는 대략 아래로(지지 구조(2310)를 향해) 그리고 트랙 부재의 제1 단부로부터 베이스 지지부(2302)를 향해 연장된다. 일부 구현에서, 트랙 부재(2324)는 중심축(예를 들어, 축(2326))을 중심으로 만곡된다. 일부 구현에서, 트랙 부재(2324)는 선형 세그먼트 또는 부분을 포함하지 않는다.

디스플레이 유닛(2306)은 활주 부재(2330)에 결합되고, 활주 부재(2330)는 트랙 부재(2324)에 활주 가능하게 결합된다. 일부 구현에서, 도 23 내지 도 25에 도시된 바와 같이, 활주 부재(2330)는 활주 부재를 통해 연장되는 구멍(2329)(또는 슬롯 또는 홈)을 포함하고, 트랙 부재(2324)는 구멍(2329)을 통해 연장되어 활주 부재(2330) 및 디스플레이 유닛(2306)이 트랙 부재의 길이를 따라 활주하게 한다. 활주 부재(2330) 및 디스플레이 유닛(2306)은 트랙 부재(2324)를 따라 다중 위치 중 임의의 위치에 위치 설정될 수 있다. 따라서, 트랙 부재(2324)는 트랙 부재(2324)의 만곡된 구성을 따르는 디스플레이 유닛(2306)에 대한 위치 세트를 제공한다.

도 23 내지 도 25의 예에서, 트랙 부재(2324)는 디스플레이 유닛(2306)에 대한 틸트 축인 축(2326)을 중심으로 만곡된 경로를 따라 연장된다. 일부 구현에서, 만곡된 트랙 부재(2324)의 반경은 틸트 축(2326)의 위치를 결정한다. 예를 들어, 틸트 축(2326)은 트랙 부재(2324)로부터 반경 거리에 있는 지점을 통해 연장될 수 있고, 그 지점은 트랙 부재(2324)에 의해 적어도 부분적으로 추적되는 원(또는 다른 형상)의 중심에 있다. 예를 들어, 활주 부재(2330) 및 디스플레이 유닛(2306)이 트랙 부재(2324)를 따라 이동됨에 따라, 이들 요소는 회전(틸트) 자유도(2327)로 제2 아암 부분(2320)에 대해 틸트 축(2326)을 중심으로 회전식으로 이동한다. 일부 구현에서, 틸트 축(2326)은 베이스 지지부(2302) 및 아암 지지부(2304)에 의해 디스플레이 유닛(2306)에 제공된 선형 자유도에 직교하게 배향된다. 예를 들어, 활주 부재(2330)는, 자유도(2316, 2322)가 베이스 지지부(2302) 및 아암 지지부(2304)에 의해 제공되는 수직 평면과 동일하거나 이 평면에 평행한 수직 평면에 있는 디스플레이 유닛(2306)에 회전 자유도를 제공할 수 있다. 일부 구현에서, 틸트 축(2326)은 자유도(2316, 2322)에 의해 정의된 평면에 직교한다. 일부 구현에서, 베이스 지지부(2302), 아암 지지부(2304), 및 안내 부재(2330)는 지지 연동 장치의 원위 단부에 결합된 디스플레이 유닛(2306)을 갖는 지지 연동 장치인 것으로 고려될 수 있다.

활주 요소(2330) 및 디스플레이 유닛(2306)은 제1 아암 부분(2314), 제2 아암 부분(2320), 및 트랙 부재(2324)에 의해 허용되는 움직임에 기초하여 정의된 피봇 축을 중심으로 회전될 수 있다. 정의된 피봇 축에 대한 이러한 회전의 일부 예는 도 26 내지 도 31과 관련하여 아래에 설명되어 있다.

일부 다른 예시적인 구현에서, 디스플레이 유닛(2306)을 트랙 부재(2324)에 활주 가능하게 또는 이동 가능하게 결합하기 위해 상이한 메커니즘이 사용될 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 디스플레이 유닛(2306)에 결합될 수 있고, 트랙 부재(2324)는 캠 팔로워일 수 있다. 캠 롤러는 캠 팔로워와 맞물린다. 예를 들어, 캠 롤러는 디스플레이 유닛(2306)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 일부 구현에서, 요 축(2332)에 직교하는 회전축을 가질 수 있다. 캠 롤러는 원통형일 수 있고 캠 팔로워의 만곡된 표면을 따라 롤링하여 틸트 축(2326)을 중심으로 한 회전 움직임을 제공할 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 캠 팔로워의 벽이나 리지에 의해 캠 팔로워에 대해 유지될 수 있다. 일부 구현에서, 캠 팔로워(트랙 부재(2324))는 디스플레이 유닛(2306)에 견고하게 결합될 수 있고, 캠 롤러는 틸트 부재(2324)에 회전 가능하게 결합될 수 있어, 캠 팔로워는 디스플레이 유닛(2306)과 함께 틸트 축(2326)을 중심으로 이동한다.

틸트 축(2326)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2306)의 회전 움직임은 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어, 모터에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현에서, 회전 모터(2328)는 활주 부재(2330)에 견고하게 결합될 수 있고, 모터(2328)의 회전 샤프트는 캡스턴 풀리(예를 들어, 도 22에 도시되어 있는 캡스턴 풀리(2222)와 유사)에 결합될 수 있다. 케이블은 트랙 부재(2324)의 제1 단부와 제2 단부 사이에 결합될 수 있고 트랙 부재(2324)가 캡스턴 드럼으로서 기능하도록 모터(2328) 및 베이스 지지부(2302)와 대면하는 트랙 부재(2324)의 측면을 따라 연장될 수 있다. 케이블은 모터 샤프트에 연결된 캡스턴 풀리 둘레에 감겨 있다(예를 들어, 도 22에 대해 설명된 캡스턴 구동 메커니즘과 유사). 일부 구현에서, 케이블 대신에, 2개의 케이블, 예를 들어 트랙 부재(2324)의 제1 단부에 부착된 제1 단부 및 캡스턴 풀리에 부착된 제2 단부를 갖는 제1 케이블, 및 트랙 부재(2324)의 제2 단부에 부착된 제1 단부 및 캡스턴 풀리에 부착된 제2 단부를 갖는 제2 케이블이 사용될 수 있고, 2개의 케이블은 트랙 부재(2324)의 측면 표면을 따라 라우팅된다.

이러한 캡스턴 구동 메커니즘의 경우, 모터(2328)는 캡스턴 풀리를 어느 한 방향으로 회전시켜 케이블(들)을 이동시키도록 제어될 수 있으며, 케이블은 디스플레이 유닛(2306)을 트랙 부재(2324)를 따라 대응하는 방향으로 당긴다. 모터(2328)는 제어 회로(예를 들어, 제어 시스템)로부터의 제어 신호에 의해 제어되어 디스플레이 유닛(2306)을 틸트 축(2326)을 중심으로 틸트 자유도(2327)에서의 특정 배향으로 이동시킬 수 있다. 다른 구현은 트랙 부재(2324)를 따라 디스플레이 유닛(2306)을 이동시키기 위해 상이한 구동 메커니즘을 사용할 수 있다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛(2306)은 활주 부재(2330)에 회전식으로 결합되고 요 축(2332)을 중심으로 활주 부재(2330)에 대해(그리고 트랙 부재(2324), 아암 지지부(2304), 및 베이스 지지부(2302)에 대해) 회전될 수 있다. 예를 들어, 이는 뷰포트(2323)를 통해 디스플레이 유닛(2306)의 이미지를 보는 사용자의 관점에서 측방향 또는 좌우 회전일 수 있다. 도 23 내지 도 25의 예에서, 디스플레이 유닛(2306)은 트랙 메커니즘일 수 있는 회전 메커니즘에 의해 활주 부재(2330)에 결합된다. 예를 들어, 일부 구현에서, 트랙 메커니즘은 만곡된 트랙(2334)을 포함하는 만곡된 트랙 베어링을 포함하고, 만곡된 트랙(2334)은 디스플레이 유닛(2306)에 결합되고, 만곡된 트랙(2334)은, 예를 들어 도 3 및 도 22에 대해 앞서 설명된 바와 유사하게 작동하는 활주 부재(2330)에 견고하게 결합된 홈 부재와 활주 가능하게 맞물린다. 이는 디스플레이 유닛(2306)이 홈 부재의 홈을 통해 만곡된 트랙(2334)을 이동시킴으로써 회전(요) 자유도(2333)로 요 축(2332)을 중심으로 회전하게 한다. 일부 구현에서, 만곡된 트랙은 활주 부재(2330)에 결합되고 홈 부재는 디스플레이 유닛(2306)에 결합되며, 홈 부재는 요 축(2332)을 중심으로 디스플레이 유닛(2306)의 회전 움직임을 허용하도록 만곡된 트랙의 길이를 따라 맞물리고 활주한다. 일부 구현에서, 홈 부재는 대략 활주 부재(2330)의 폭만큼 길 수 있고 및/또는 만곡된 트랙(2334)이 활주하는 루프의 적어도 일부를 포함할 수 있다.

일부 구현에서, 만곡된 트랙(2334)은 설명된 바와 같이 홈 부재와 활주 가능하게 맞물리는 만곡된 레일이다. 일부 구현에서, 상이한 메커니즘이 사용될 수 있다. 일부 예에서, 만곡된 트랙(2334)은 캠 롤러와 맞물리는 만곡된 캠 팔로워일 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 디스플레이 유닛(2306)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 다양한 구현에서 요 축(2332)에 직교하거나 요 축(2332)에 평행한 회전축을 가질 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 원통형일 수 있고 활주 부재(2330)에 견고하게 결합된 캠 팔로워의 만곡된 표면을 따라 롤링할 수 있다. 예를 들어, 캠 롤러는 캠 팔로워의 벽이나 리지에 의해 캠 팔로워에 대해 유지될 수 있다. 일부 구현에서, 캠 팔로워는 디스플레이 유닛(2306)에 견고하게 결합될 수 있고, 캠 롤러는 활주 부재(2330)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

만곡된 트랙(2334) 및/또는 홈 부재의 곡률(예를 들어, 반경)은 디스플레이 유닛(2306)의 사용자 대면 측면으로부터 및/또는 틸트 축(2326)으로부터 특정 거리에 요 축(2332)을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 요 축(2332)은 디스플레이 유닛(306)으로부터 수평 거리(수평 자유도(2322)에 평행)에 제공되어, 아래에 설명되는 바와 같이 사용자의 목의 피봇 축에 대응하는 정의된(예를 들어, 가상 또는 소프트웨어 정의된) 목 피봇 축과 대략 교차하게 될 수 있다. 정의된 목 피봇 축은 일부 구현에서 디스플레이 유닛(2306)의 움직임에 대한 기준으로서 사용될 수 있다. 설명된 구현에서, 요 축(2332)과 수직 축(예를 들어, 자유도(2316)에 평행) 사이의 각도는 틸트 축(2326)에 대한 디스플레이 유닛(2306)의 배향에 기초하여 변경된다.

요 축(2332)에 대한 디스플레이 유닛(2306)의 요 움직임은 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어, 모터에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 모터(2340)는, 활주 부재(2330)에 견고하게 결합되고 구동 트랜스미션을 사용하여 요 축(2332)을 중심으로 디스플레이 유닛에 힘을 출력하는 회전 가능한 샤프트를 갖는 회전 모터일 수 있다. 일부 예에서, 구동 트랜스미션은, 예를 들어 도 22를 참조하여 앞서 설명된 캡스턴 구동 메커니즘과 유사한 캡스턴 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모터(2340)의 종동 샤프트는 캡스턴 풀리(2342)에 결합될 수 있다. 케이블(2344)은 만곡된 트랙(2334)에 견고하게 결합된 캡스턴 드럼(2336)의 양 단부에 부착될 수 있으며, 여기서 케이블은 캡스턴 풀리(2342) 둘레에 감겨지거나, 또는 2개의 케이블이 캡스턴 풀리(2342)와 캡스턴 드럼(2336)의 각각의 단부 사이에 부착될 수 있다. 모터(2340)는 캡스턴 풀리(2342)를 회전시켜 케이블(들)을 이동시키고(예를 들어, 풀리 상에 케이블(들)을 권취하고 풀며), 따라서 캡스턴 드럼(2336), 만곡된 트랙(2334), 및 디스플레이 유닛(2306)을 요 축(2332)을 중심으로 회전시킨다. 일부 구현에서, 예를 들어 디스플레이 시스템(300)에 대해 앞서 설명된 바와 유사하게 회전 조인트를 사용하여 트랙 부재(2324) 및 아암 지지부(2304)에 대해 요 축(2332)을 중심으로 디스플레이 유닛(2306)의 회전 움직임을 제공하기 위해 다른 트랜스미션 및/또는 커플링이 사용될 수 있다.

따라서, 디스플레이 시스템(2300)은 수직 선형 자유도(2316), 수평 선형 자유도(2322), 회전 틸트 자유도(2327), 및 회전 요 자유도(2333)를 디스플레이 유닛(2306)에 제공한다. 예를 들어, 수직 및 수평 자유도는 디스플레이 유닛(2306)이 움직임 범위 또는 허용된 작업 공간 내(예를 들어, 수직 평면 내)의 임의의 위치로 이동되게 하고, 틸트 자유도는 디스플레이 유닛이 그 움직임 범위 내(예를 들어, 수직 평면 또는 평행한 수직 평면 내)의 특정 배향으로 이동되게 한다.

이들 자유도 중 적어도 2개의 자유도에서 디스플레이 시스템(2300)의 구성요소의 조정된 움직임의 조합은 디스플레이 유닛(2306)이 그 작업 공간의 다양한 위치 및 배향에 위치 설정되게 하고, 예를 들어 사용자 둘레에서 병진 또는 회전되게 하여 디스플레이 유닛을 사용하는 사용자를 위한 맞춤형 뷰잉 경험을 용이하게 한다. 틸트, 수평 및/또는 수직 자유도에서 디스플레이 유닛(2306)의 움직임은 디스플레이 유닛(2306)이 사용자 헤드 움직임 동안 사용자의 헤드 및 눈에 근접하게 유지되도록 하고, 및/또는 사용자의 이마와 디스플레이 유닛(2306) 사이의 물리적 연결을 유지하게 한다.

예를 들어, 디스플레이 유닛(2306)은 사용자의 눈이 디스플레이 유닛의 뷰포트와 정렬되도록 그 작업 공간에서 위치 설정 가능하다(예를 들어, 병진 가능 및/또는 회전 가능함). 또한, 디스플레이 유닛(2306)은 사용자의 양쪽 눈을 통한 눈 축에 대응하는(예를 들어, 일치하는) 정의된 눈 피봇 축을 중심으로 물리적 공간에서 회전되어 사용자에게 원하는 수직(예를 들어, 상하) 눈 시야각을 허용할 수 있다. 디스플레이 유닛은 사용자에게 원하는 요(예를 들어, 좌우) 시야각을 허용하도록 요 축(2332)을 중심으로 회전될 수 있다. 이들 회전은 디스플레이 유닛(2306)이 사용자가 뷰포트를 통해 이미지를 볼 수 있도록 편안하게 배향되게 한다.

자유도는 또한 또는 대안적으로 디스플레이 시스템(2300)이 디스플레이 유닛(2306)의 작업 공간의 다양한 위치 중 임의의 위치에 위치 설정될 수 있는 상이한 정의된 피봇 축 둘레의 물리적 공간에서 디스플레이 유닛(2306)의 움직임을 제공하게 한다. 예를 들어, 시스템(2300)은 디스플레이 시스템(2300)을 조작할 때 사용자의 헤드의 움직임에 대응하는 물리적 공간에서 디스플레이 유닛(2306)의 움직임을 제공할 수 있다. 이 움직임은 사용자의 목에서 사용자 헤드의 목 축에 대략적으로 대응하는 정의된 목 피봇 축을 중심으로 한 회전을 포함할 수 있다. 이 회전은 디스플레이 유닛(2306)이, 예를 들어 도 3 내지 도 5에 도시된 헤드 입력 디바이스(342)와 유사한 헤드 입력 디바이스를 사용하여 디스플레이 유닛(2306)의 움직임을 지시하는 사용자의 헤드에 따라 이동되게 한다. 목 피봇 축(도 26 내지 도 29) 및 눈 피봇 축(도 30 내지 도 31)에 대한 디스플레이 유닛의 이러한 움직임의 일부 예가 아래에 설명되어 있다.

다른 예에서, 디스플레이 유닛(2306)의 움직임은, 디스플레이 유닛(2306)이 도시된 바와 같이 요 축(2332)을 중심으로 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 사용자의 이마에서 사용자의 헤드를 통해 연장되는 이마 축에 대략 대응하는 정의된 이마 피봇 축을 중심으로 한 회전을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 이마 피봇 축은 디스플레이 유닛(2306)의 입력 디바이스(예를 들어, 도 3 내지 도 5의 헤드 입력 디바이스(342)와 유사한 헤드 입력 디바이스)의 일부를 통해 연장되는 이마 축에 대응하며, 여기서 그 부분은 사용자의 이마와 입력 디바이스 사이의 접촉 지점에 또는 그 근방에 있다. 일부 구현에서, 정의된 이마 피봇 축은 틸트 축(2326)에 평행하게, 예를 들어 선형 자유도(2316, 2322)에 직교하게 배향될 수 있다. 정의된 이마 피봇 축은 대안적으로 사용자의 이마 또는 디스플레이 유닛의 상이한 위치 또는 부분에 대응하도록 위치 설정될 수 있다.

다른 예에서, 디스플레이 유닛(2306)의 움직임은 디스플레이 유닛(2306)의 하나 이상의 손 입력 제어부를 통해 연장하는 축에 대략 대응하는 정의된 손 입력 디바이스 피봇 축을 중심으로 한 회전을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 축은 디스플레이 유닛(2306)의 대향(좌측 및 우측) 측면에 위치 설정된 양손 입력 제어부(2340a, 2340b)의 부분(예를 들어, 그립의 중심)을 통해 연장될 수 있다. 일부 구현에서, 정의된 손 입력 디바이스 피봇 축은 틸트 축(2326)에 평행하게, 예를 들어, 앞서 설명된 목, 눈, 및 이마 피봇 축과 유사하게 선형 자유도(2316, 2322)에 직교하게 배향될 수 있다. 손 입력 디바이스 피봇 축은 대안적으로 디스플레이 유닛의 상이한 위치 또는 부분, 예를 들어 상이한 손 입력 디바이스의 위치에 대응하도록 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 손 입력 디바이스 피봇 축은 사용자에 의한 손 입력 디바이스(2340a, 2340b)의 조작에 의해, 및/또는 헤드 입력 디바이스(342), 제어 입력 디바이스(210, 212) 등과 같은 다른 사용자 입력 디바이스의 사용자 조작에 의해 디스플레이 유닛(2306)이 중심을 두고 회전되도록 명령될 수 있는 회전축을 제공한다.

다른 예에서, 디스플레이 유닛(2306)의 작업 공간에서의 움직임은, 예를 들어 수직 선형 자유도(2316) 및 수평 선형 자유도(2322)에서의 선형 병진에 기초하고 틸트 및/또는 요 자유도(2327 및/또는 2333)에서의 회전 움직임 없는 선형 움직임을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 움직임은 선형 움직임과 회전 움직임 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(2306)은 선형으로 이동된 다음 그 작업 공간에서 회전식으로, 및/또는 그 반대로 이동될 수 있다.

정의된 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2306)의 회전 동안, 수직 자유도(2316)에서 베이스 지지부(2302)의 움직임 및/또는 수평 자유도(2322)에서 아암 지지부(2304)의 움직임은 정의된 피봇 축에 대한 디스플레이 유닛의 회전 방향의 변경 없이 방향 변경을 가질 수 있다. 예를 들어, 아암 지지부(2304)는 디스플레이 유닛이 완전히 위쪽에서 완전히 아래쪽 배향으로 회전될 때 방향을 바꿀 수 있다. 따라서, 디스플레이 유닛이 정의된 피봇 축을 중심으로 제1 배향으로부터 제2 배향으로 회전되는 동안 베이스 지지부 또는 아암 지지부가 동일한 위치에서 종결되는 것이 일부 구현에서 가능하며, 여기서 지지부는 앞뒤로 이동하는 반면 디스플레이 유닛은 이들 2개의 배향 사이에서 천이된다.

디스플레이 유닛(2306)은 사용자가 공간에서 디스플레이 유닛(2306)의 배향 및/또는 위치를 조작하기 위한 입력을 제공하게 하고, 및/또는 디스플레이 시스템(2300) 및/또는 더 큰 시스템(예를 들어, 원격 조작식 시스템)의 다른 기능 또는 구성요소를 조작하게 하는 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 입력 디바이스의 일부 예가 도 3 내지 도 5(예를 들어, 손 입력 디바이스(340) 및 헤드 입력 디바이스(342))와 관련하여 설명되고, 이러한 입력 디바이스는, 예를 들어 유사한 방식으로 디스플레이 유닛(2306)의 측면 및/또는 전방 대면 표면에 제공되는 디스플레이 시스템(2300)에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 손 입력 디바이스(2340a, 2340b)는 손 입력 디바이스(340a, 340b)와 유사하게 디스플레이 유닛(2306) 상에 위치될 수 있다. 이러한 입력 디바이스로부터 제공된 사용자 입력은 도 3 내지 도 14를 참조하여 앞서 설명된 바와 유사하게 디스플레이 유닛(2306) 및/또는 디스플레이된 이미지 및 다른 구성요소의 움직임을 제어하는 데 사용될 수 있다.

디스플레이 시스템의 일부 구현에서, 디스플레이 유닛(2306)은 자유도(2333)에서 요 축(2332)을 중심으로 회전 가능하고 다른 자유도(2316, 2322, 및/또는 2327) 중 하나 이상이 디스플레이 시스템(2300)으로부터 생략된다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(2306)은 (예를 들어, 액추에이터(들)에 의해 및/또는 사용자에 의해 수동으로) 요 축(2332)을 중심으로 회전될 수 있고 디스플레이 유닛(2306)은, 예를 들어 베이스 지지부(2302) 또는 다른 메커니즘을 사용하여, 수동으로 (예를 들어, 액추에이터(들)에 의해 및/또는 사용자에 의해 수동으로) 더 높게 및/또는 더 낮게 위치 설정될 수 있고, 수평 자유도(2322) 및/또는 틸트 자유도(2327)는 생략된다.

도 26 내지 도 29는 일부 구현에 따른, 예시적인 정의된 목 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 나타내는 디스플레이 시스템(2600)의 일부의 측면도이다. 디스플레이 시스템(2600)은 앞서 설명한 도 23 내지 도 25의 디스플레이 시스템(2300)과 유사한 구성요소를 포함한다.

도 26에서, 디스플레이 시스템(2600)은 디스플레이 유닛이 제1 피봇 배향으로 도시되어 있다. 디스플레이 시스템(2600)은 베이스 지지부(2602), 아암 지지부(2604), 및 디스플레이 유닛(2606)을 포함한다. 이 예에서, 앞서 설명한 예와 유사하게, 베이스 지지부(2602)는 접지된 제1 베이스 부분(2612) 및 제2 베이스 부분(2614)을 포함한다. 제2 베이스 부분(2614)은 선형 자유도(2616)로 제1 베이스 부분(2612)의 내부를 통해 선형으로 병진 가능하다. 아암 지지부(2604)는 제2 베이스 부분(2614)에 견고하게 결합된 제1 아암 부분(2618), 및 제2 아암 부분(2620)을 포함한다. 제2 아암 부분(2620)은 선형 자유도(2622)로 제1 아암 부분(2618)의 내부를 통해 선형으로 병진 가능하다.

디스플레이 유닛(2606)은 도 23 내지 도 25와 관련하여 위의 예에서 설명된 바와 유사하게 트랙 부재(2624) 및 활주 부재(2630)를 통해 제2 아암 부분(2620)에 결합된다. 트랙 부재(2624)는 제2 아암 부분(2620)에 견고하게 결합된다. 디스플레이 유닛(2606)은 활주 부재(2630)에 결합되고, 활주 부재(2630)는 트랙 부재(2624)에 활주 가능하게 결합된다. 디스플레이 유닛(2606)은 트랙 부재(2624)를 따른 활주 부재(2630)의 움직임에 따라 틸트 축(2626)을 중심으로 회전한다.

도 26에서, 디스플레이 유닛(2606)은, 대략 수평일 수 있고 틸트 축(2626)에 대략 평행하게, 예를 들어 자유도(2616 및 2622)에 의해 정의된 평면에 직교하게 연장될 수 있는 정의된 목 피봇 축(2640)을 중심으로 제1 피봇 배향으로 배향된다. 예시적인 구현에서, 목 피봇 축(2640)은 디스플레이 유닛(2606)의 사용자(2650)의 헤드 또는 목과 교차하도록 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 목 피봇 축(2640)은 디스플레이 유닛(2606)이 도시된 바와 같이 요 축(2632)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 사용자(2650)와 같은 통상적인 사용자의 목의 피봇 축과 정렬(예를 들어, 대략적으로 정렬)되는 위치에 위치 설정된다. 예를 들어, 목의 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 통상적인 사용자의 목이 대략적으로 피봇하는 위치이다. 이 위치는 상이한 사용자(예를 들어, 상이한 키, 상이한 크기의 목 등의 사용자)에서 상이할 수 있고, 및/또는 사용자는, 일부 구현에서, 다수의 사용자의 선호되는 피봇 위치로부터 결정된(예를 들어, 평균화된) 위치가 정의된 목 피봇 축에 대해 사용될 수 있도록 정의된 목 피봇 축이 위치되는 곳에 관하여 상이한 선호도를 가질 수 있다. 일부 예시적인 구현에서, 정의된 목 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 목의 특정 뼈 또는 임의의 특정 경추, 예를 들어 목의 고리 뼈 또는 축주 뼈와 대략적으로 정렬되는 위치에 위치될 수 있다. 추가적인 예에서, 정의된 목 피봇 축은 사용자 목의 다른 위치에 대응하도록 정의될 수 있다.

목 피봇 축(2640)은 시스템 파라미터에 기초하여 정의되는 가상 축이다. 베이스 지지부(2602), 아암 지지부(2604), 및 활주 부재(2630)의 움직임은 목 피봇 축(2640)을 중심으로 회전을 제공할 수 있다. 목 피봇 축(2640)은 원하는 목 피봇 축을 중심으로 회전을 생성할 때 이들 구성요소의 움직임에 의해 정의된 바와 같이 도 26에 도시되어 있는 것과 상이한 위치에 있을 수 있다. 일부 구현은 정의된 목 피봇 축의 위치가, 예를 들어 사용자 입력에 의해 변경되게 하여 특정 사용자의 특정 선호도 또는 생리를 수용할 수 있다. 일부 예에서, 정의된 목 피봇 축은 정의된 목 피봇 축이 틸트 축(2626)에 평행한 상이한 위치(예컨대, 축이 자유도(2616 및 2622)에 의해 정의된 수직 평면에 직교하는 상이한 위치), 예를 들어 사용자의 관점에서 이전 위치로부터 위, 아래, 전방 및/또는 후방인 새로운 위치로 변경될 수 있다. 일부 구현에서, 저장된 프로파일 또는 설정은 특정 사용자와 관련되어 저장될 수 있고 해당 사용자에 의한 디스플레이 시스템의 사용을 위해 적용될 수 있으며, 프로파일은 정의된 목 피봇 축 및/또는 정의된 눈 피봇 축(아래에 설명됨)을 위한 바람직한 위치를 포함하며, 이들 중 임의의 것이 시스템 작동을 위해 로딩될 수 있다. 이들 및 다른 피처(예를 들어, 정의된 목 피봇 축을 결정하도록 사용자를 안내하는)는 도 8과 관련하여 설명된 것과 유사할 수 있다.

도 26에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에서, 예를 들어, 디스플레이 유닛(2606)은 목 피봇 축(2640)에 대해 수평 뷰 배향에 있을 수 있다. 예를 들어, 목 피봇 축(2640)에 대한 디스플레이 유닛(2606)의 뷰 배향은 도 26에서 목 피봇 축(2640)을 통해 수평으로 연장되는 선(2642)에 의해 나타낸다. 목 피봇 축(2640)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 회전은 베이스 지지부(2602)의 부분(2614), 아암 지지부(2604)의 부분(2620), 활주 부재(2630)를 적절한 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 달성된다.

도 26은 또한 정의된 눈 피봇 축(2660)을 도시한다. 정의된 눈 피봇 축(2660)은, 디스플레이 유닛(2606)이 도시된 바와 같이 요 축(2632)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 디스플레이 유닛(2606)의 뷰포트를 통해 보고 있는 사용자(2650)와 같은 통상적인 사용자의 눈과 교차하는 눈 축에 대응하는(예를 들어, 일치하는) 위치에 위치 설정된다. 일부 구현에서, 정의된 눈 피봇 축은 틸트 축(2626)에 대략 평행하게, 예를 들어 자유도(2616 및 2622)에 의해 정의된 평면에 직교하게 연장된다. 이 정의된 눈 피봇 축은 디스플레이 유닛(2606)이 도시된 바와 같이 축(2632)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 디스플레이 유닛(2606)의 뷰 배향에 직교할 수 있다. 눈 피봇 축(2660)에 대한 디스플레이 유닛(2606)의 뷰 배향은 도 26에서 눈 피봇 축(2660)을 통해 수평으로 연장되는 시선(2662)에 의해 나타낸다. 일부 구현에서, 도시된 바와 같이, 틸트 축(2626)은 시선(2662) 아래에 위치된다. 눈 피봇 축(2660)에 기초한 디스플레이 시스템(2600)의 움직임은 도 31 및 도 32와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명된다. 디스플레이 유닛(2606)의 다른 정의된 피봇 축, 예를 들어 이마 피봇 축 또는 손 입력 디바이스 축에 대한 디스플레이 시스템(2600)의 움직임은 목 및/또는 눈 피봇 축에 대한 움직임과 유사하게 구현될 수 있다.

도 27에서, 디스플레이 유닛(2606)은 정의된 목 피봇 축(2640)을 중심으로 제2 피봇 배향으로 배향되어 사용자(2650)의 "상향" 시야각을 허용한다. 각도(A1)는 목 피봇 축(2640)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A1)는 디스플레이 유닛(2606)의 수평 뷰 배향(2642)과 디스플레이 유닛(2606)의 목-축 뷰 배향(2742) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(2606)은 베이스 지지부(2602), 아암 지지부(2604), 및 활주 부재(2630)를 도시된 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 도 26에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해 목 피봇 축(2640)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 26에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(2606)은, 활주 틸트 부재(2630)를 트랙 부재(2624)를 따라 도시되어 있는 배향으로 상향(도 27의 관점에서 축(2626)에 대해 반시계 방향으로) 이동시키고, 제2 아암 부분(2620)을 베이스 지지부(2602)로부터 멀어지게 그리고 도시되어 있는 위치로 사용자(2650)를 향해 선형으로 병진시키며, 제2 베이스 부분(2614)을 도시되어 있는 위치로 상향으로(예를 들어, 지면으로부터 멀어지게) 선형으로 병진시킴으로써 제2 피봇 배향으로 이동된다. 틸트 축(2626)은 목 피봇 축(2640)과 별도인데, 목 피봇 축(2640)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 회전은 틸트 축(2626)을 중심으로 한 회전 뿐만 아니라 자유도(2622, 2616)에서의 선형 움직임(병진)을 사용할 수 있기 때문이다.

일부 구현에서, 도 27에 도시되어 있는 시야각은 디스플레이 유닛(2606)의 상향(예를 들어, 도 27에 도시된 바와 같이 반시계 방향) 회전 한계이다. 다른 구현에서, 디스플레이 유닛(2606)은 이 방향으로의 회전에 대한 한계에 도달하기 전에 도 27에 도시되어 있는 것보다 많은 양만큼 상향으로(예를 들어, 반시계 방향으로) 회전될 수 있다.

도 28에서, 디스플레이 유닛(2606)은 정의된 목 피봇 축(2640)을 중심으로 제3 피봇 배향으로 배향되어 사용자(2650)의 "하향" 시야각을 허용한다. 각도(A2)는 목 피봇 축(2640)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A2)는 디스플레이 유닛(2606)의 수평 뷰 배향(2642)과 디스플레이 유닛의 목-축 뷰 배향(2842) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(2606)은 베이스 지지부(2602), 아암 지지부(2604), 및 활주 부재(2630)를 도시되어 있는 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 목 피봇 축(2640)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 26에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(2606)은, 활주 부재(2630)를 도시되어 있는 배향으로 하향(도 28의 관점에서 축(2626)을 중심으로 시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(2620)을 사용자(2650)를 향해 자유도(2622)로 그리고 베이스 지지부(2602)로부터 멀어지게 도시된 위치로 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(2614)을 도시되어 있는 위치로 하향으로(예를 들어, 지면을 향해) 선형 병진시킴으로써 제3 피봇 배향으로 이동된다.

도 29에서, 디스플레이 유닛(2606)은 정의된 목 피봇 축(2640)을 중심으로 제4 피봇 배향으로 배향되어 사용자(2650)의 추가 하향 시야각을 허용한다. 각도(A3)는 목 피봇 축(2640)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A3)는 디스플레이 유닛(2606)의 수평 뷰 배향(2642)과 디스플레이 유닛의 목-축 뷰 배향(2942) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(2606)은 베이스 지지부(2602), 아암 지지부(2604), 및 활주 부재(2630)를 도시되어 있는 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 목 피봇 축(2640)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 28에 도시되어 있는 제3 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(2606)은, 활주 부재(2630)를 도시되어 있는 배향으로 추가 하향(도 29의 관점에서 축(2626)을 중심으로 시계 방향으로) 회전시키고, 제2 아암 부분(2620)을 사용자(2650)를 향해 자유도(2622)로 그리고 베이스 지지부(2602)로부터 멀어지게 도시된 위치로 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(2614)을 도시되어 있는 위치로 하향으로(예를 들어, 지면을 향해) 선형 병진시킴으로써 제4 피봇 배향으로 이동된다.

도 26 내지 도 29에 도시되어 있는 예시적인 구현에서, 정의된 목 피봇 축(2640)과 틸트 축(2626) 사이의 거리는 정의된 목 피봇 축(2640)을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전 동안 고정된다.

도 30 내지 도 31은 일부 구현에 따른, 정의된 눈 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전을 도시하는 도 26의 디스플레이 시스템(2600)의 일부의 측면도이다. 디스플레이 시스템(2600)은 앞서 설명한 디스플레이 시스템(2300)과 유사한 구성요소를 포함한다.

도 30에서, 디스플레이 유닛(2606)은 정의된 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 제5 피봇 배향으로 배향되어 사용자(2650)의 상향 시야각을 허용한다. 각도(A4)는 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A4)는 디스플레이 유닛(2606)(도 26에 도시됨)의 수평 눈-축 뷰 배향(2662)과 디스플레이 유닛의 눈-축 뷰 배향(3062) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(2606)은 베이스 지지부(2602), 아암 지지부(2604), 및 활주 부재(2630)를 도시된 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 도 26에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 26에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(2606)은 활주 부재(2630)를 도시되어 있는 각도로 상향(도 30의 관점에서 축(2626)을 중심으로 반시계 방향으로) 이동시키고, 제2 아암 부분(2620)을 베이스 지지부(2602)를 향해 그리고 사용자(2650)로부터 멀어지게 도시된 위치로 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(2614)을 도시되어 있는 위치로 하향으로(예를 들어, 지면을 향해) 선형 병진(이 움직임은 이 예에서 매우 작음)시킴으로써 제5 피봇 배향으로 이동된다. 틸트 축(2626)은 눈 피봇 축(2660)과 별도인데, 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 회전은 틸트 축(2626)을 중심으로 한 회전 뿐만 아니라 자유도(2622, 2616)에서의 선형 움직임(병진)을 사용하기 때문이다.

도 31에서, 디스플레이 유닛(2606)은 정의된 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 제6 피봇 배향으로 배향되어 사용자(2650)의 하향 시야각을 허용한다. 각도(A5)는 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 예시적인 회전 각도이고, 여기서 각도(A5)는 디스플레이 유닛(2606)의 수평 눈-축 뷰 배향(2662)과 디스플레이 유닛의 눈-축 뷰 배향(3162) 사이의 각도이다. 디스플레이 유닛(2606)은 베이스 지지부(2602), 아암 지지부(2604), 및 부재(2630)를 도시되어 있는 바와 같은 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 회전되었다. 예를 들어, 도 26에 도시되어 있는 제1 피봇 배향에 대해, 디스플레이 유닛(2606)은, 활주 부재(2630)를 도시되어 있는 배향으로 하향(도 31의 관점에서 축(2626)을 중심으로 시계 방향으로) 이동시키고, 제2 아암 부분(2620)을 베이스 지지부(2602)로부터 멀어지게 그리고 도시되어 있는 위치로 사용자(2650)를 향해 자유도(2622)로 선형 병진시키며, 제2 베이스 부분(2614)을 도시되어 있는 위치로 상향으로(예를 들어, 지면으로부터 멀어지게) 선형 병진시킴으로써 제6 피봇 배향으로 이동된다.

도 30 및 도 31의 이 예시적인 구현에서, 눈 피봇 축(2660)은 틸트 축(2626)에 근접한 위치에 있다. 따라서, 눈 피봇 축(2660)을 중심으로 한 회전은 대부분 틸트 축(2626)을 중심으로 한 회전에 의해 제공되고 제2 아암 부분(2620) 및 제2 베이스 부분(2614)의 실질적인 움직임을 필요로 하지 않는다. 다른 구현은 눈 피봇 축(2660)과 틸트 축(2626) 사이에 더 큰 거리를 가질 수 있고 제2 아암 부분(2604)과 제2 베이스 부분(2614)의 더 큰 움직임을 필요로 할 수 있다.

디스플레이 시스템(2600)(및 2300)은 앞서 설명한 디스플레이 시스템(300, 600, 700)에 대해 도 8 내지 도 14에서 위에 도시된 움직임과 유사한 사용자의 목 피봇 축 및/또는 눈 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 움직임을 제공할 수 있다. 특정 정의된 피봇 축에 대한 일부 구현에서, 디스플레이 시스템(2600)(및 2300)은 디스플레이 시스템(300, 600, 및/또는 700)에서 요구되는 것보다 아암 지지부(2604) 및 베이스 지지부(2602)의 움직이는 부분에 요구되는 전반적으로 더 적은 운동 및/또는 움직임 범위로 그러한 움직임을 제공할 수 있다. 이러한 예에서, 이는 디스플레이 유닛(2606)의 틸트 축(2626)이 목 피봇 축(2640) 및 눈 피봇 축(2660)에 더 가깝기 때문에 비롯되고, 정의된 목 피봇 축 또는 정의된 눈 피봇 축에 더 가까운 틸트 축(2626)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(2606)의 회전을 허용한다.

도 32는 디스플레이 시스템의 다른 구현(3200)의 사시도이고, 도 33은 일부 구현에 따른 디스플레이 시스템(3200)의 일부(3201)의 정면도이며, 도 34는 측면도이고, 도 35는 평면도이며, 도 36은 저면도이다. 일부 예에서, 디스플레이 시스템(3200)은 도 1 및 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 원격 조작식 시스템의 사용자 제어 시스템(102)에서 사용될 수 있거나, 앞서 설명된 바와 같이 다른 시스템에서 또는 독립형 시스템으로서 사용될 수 있다. 디스플레이 시스템(3200)의 피처는 달리 언급하지 않는 한, 도 3의 디스플레이 시스템(300) 및/또는 앞서 설명한 디스플레이 시스템(2300)의 피처와 유사할 수 있다.

디스플레이 시스템(3200)은 베이스 지지부(3202), 아암 지지부(3204), 및 디스플레이 유닛(3206)을 포함한다. 디스플레이 유닛(3206)에는 베이스 지지부(3202) 및 베이스 지지부(3202)에 결합된 아암 지지부(3204)를 포함하는 지지 연동 장치에 의해 다중 이동 자유도가 제공되며, 여기서 디스플레이 유닛(3206)은 아암 지지부(3204)에 결합된다. 일부 구현에서, 베이스 지지부(3202) 및 아암 지지부(3204)의 근위 부분(베이스 지지부(3202)에 결합됨)은 도 3 내지 도 7 및 도 23 내지 도 25를 참조하여 앞서 설명된 바와 유사하게 구현될 수 있다.

일부 예에서, 베이스 지지부(3202)는, 예를 들어 도 3 내지 도 7 및 도 23 내지 도 25의 구현과 유사하게 기계적으로 접지된 수직 부재이며, 제1 베이스 부분(3212) 및 제2 베이스 부분(3214)을 포함한다. 제1 베이스 부분(3212) 및 제2 베이스 부분(3214)은 선형으로 결합되고(예를 들어, 신축식으로 결합됨) 선형 자유도(3216)에서 제1 베이스 부분(3212)에 대한 제2 베이스 부분(3214)의 선형 병진을 허용할 수 있으며, 여기서 이러한 병진은, 예를 들어 도 15 및 도 16을 참조하여 앞서 설명된 바와 유사하게 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있다. 다른 구현은 도 3 내지 도 7 및 도 23 내지 도 25의 구현에 대해 앞서 설명한 바와 유사하게 상이한 구성을 사용할 수 있다.

아암 지지부(3204)는 베이스 지지부(3202)에 기계적으로 결합되는 수평 부재이다. 아암 지지부(3204)는 제1 아암 부분(3218) 및 제2 아암 부분(3220)을 포함한다. 제1 아암 부분(3218)은 베이스 지지부(3202)의 제2 베이스 부분(3214)에 견고하게 결합된 아암 지지부(3204)의 근위 부분이고, 제2 아암 부분(3220)은 제2 아암 부분(3220)이 선형 자유도(3222)로 제1 아암 부분(3218)에 대해 선형 병진 가능하도록 제1 아암 부분(3218)에 선형으로 결합되는 아암 지지부(3204)의 원위 부분이다. 일부 예에서, 제2 아암 부분(3220)의 근위 부분(3224)은 제1 아암 부분(3218)에 신축식으로 결합되며, 예를 들어 부분(3218 또는 3220)은 도 2 내지 도 7 및 도 23 내지 도 25의 구현에서 설명된 바와 유사하게 신축식 부분이다. 도 32 내지 도 36의 예에서, 제2 아암 부분(3220)의 근위 부분(3224)은 선형 자유도(3222)로 제1 아암 부분(3218)의 내부를 통해 선형 병진 가능하다. 제1 아암 부분(3218)에 대한 제2 아암 부분(3220)의 선형 병진은 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모터에 의해 구동될 수 있으며, 그 일부 예는 도 17 및 도 18과 관련하여 설명된다. 다른 구현은 도 3 내지 도 7 및 도 23 내지 도 25의 구현에 대해 앞서 설명한 바와 유사하게 상이한 구성을 사용할 수 있다. 일부 구현에서, 제1 아암 부분(3218) 및 제2 베이스 부분(3214)은 단일 피스, 예를 들어 앞서 설명된 바와 유사하게 제1 베이스 부분(3212)과 제2 아암 부분(3220) 사이에 결합되는 중간 지지부 또는 중간 부분인 것으로 고려될 수 있다.

도시된 바와 같은 일부 예에서, 아암 지지부(3204)는 베이스 지지부(3202)가 연장되는 수직 축에 직교하는 수평 축을 따라 연장된다. 일부 예에서, 베이스 지지부(3202) 및 아암 지지부(3204)는 서로에 대한 배향이 고정되어 있으며, 예를 들어, 이들 지지부는 병진하지만 서로에 대한 배향이 변경되지 않는다. 일부 예에서, 베이스 지지부(3202)를 통해 연장되는 수직 축은 아암 지지부(3204)의 제1 아암 부분(3218)을 통해 연장된다. 다양한 구현에서, 아암 지지부(3204)는 다양한 높이 및/또는 구성으로, 예를 들어 사용자의 헤드 또는 신체 아래, 사용자의 헤드 높이에서, 사용자의 헤드 위 등에서 연장될 수 있다. 일부 구현은 도 3 내지 도 5에 대해 설명된 바와 유사하게 디스플레이 시스템(3200)의 지지부 및 부재에서 진동을 감소시키는 구성요소를 디스플레이 시스템(3200)에 제공할 수 있다.

제2 아암 부분(3220)은 앞서 설명한 바와 같이 제1 아암 부분(3202)에 결합되는 근위 부분(3224), 및 근위 부분(3224)에 견고하게 결합되는 요크 부분(3226)을 포함한다. 설명된 구현에서, 요크 부분(3226)은 근위 부분(3224) 및 베이스 부재(3202)에 의해 정의된 평면에 직교하는 수평 평면 내에서 연장되는 2개의 요크 부재(3228a 및 3228b)(집합적으로 3228로 지칭됨)를 포함한다. 요크 부재(3228)는 근위 부분(3224)으로부터 대략 반대 방향으로 연장된 다음 근위 부분(3224)에 평행한 평행 방향으로 연장되어 도시된 바와 같이 대략적인 U-형상을 형성한다. 요크 부재는 다른 구현에서 다양한 방향으로, 예를 들어 대략적인 V-형상 또는 다른 형상으로 연장될 수 있다.

디스플레이 유닛(3206)은 도 3 내지 도 7 및/또는 도 23 내지 도 25의 구현에 대해 설명된 바와 유사할 수 있는 디스플레이 디바이스를 포함한다. 디스플레이 유닛(3206)은 아암 지지부(3204)에 회전식으로 결합된다. 이들 구현에서, 디스플레이 유닛(3206)은 요크 부재(3228)의 원위 단부들 사이에 위치 설정되고 원위 단부들에 회전식으로 결합된다. 이 예에서, 디스플레이 유닛(3206)은 요크 부재(3228)에 회전 가능하게 결합된 크로스빔(3244)에 결합된다. 예를 들어, 크로스빔(3244)의 샤프트(3229a)는 요크 부재(3228a)에 회전 가능하게 결합되고, 크로스빔(3244)의 샤프트(3229b)는 요크 부재(3228b)에 회전 가능하게 결합된다. 크로스빔(3244)이 회전함에 따라, 디스플레이 유닛(3206)은 크로스빔과 함께 회전한다. 일부 구현에서, 샤프트(3229)는, 예를 들어, 요 움직임이 디스플레이 유닛(3206)에 대해 구현되지 않으면, 크로스빔(3244)을 사용하지 않고 디스플레이 유닛(3206)에 견고하게 결합될 수 있다.

디스플레이 유닛(3206)은 아암 지지부(3204) 및 베이스 지지부(3202)에 대해 틸트 축(3230)을 중심으로 회전 (틸트) 자유도(3232)로 회전 가능하다. 틸트 축(3230)은 요크 부재(3228)의 원위 단부들을 통해 연장되고, 예를 들어 샤프트(3229a, 3229b)의 길이와 정렬되거나 평행할 수 있다. 일부 구현에서, 틸트 축(3230)은 베이스 지지부(3202) 및 아암 지지부(3204)에 의해 디스플레이 유닛(3206)에 제공되는 선형 자유도(3216, 3222)에 의해 정의된 평면에 직교하게 배향된다. 예를 들어, 틸트 자유도(3232)는 자유도(3216, 3222)가 베이스 지지부(3202) 및 아암 지지부(3204)에 의해 제공되는 수직 평면과 동일하거나 평행한 수직 평면에 제공될 수 있다. 일부 구현에서, 베이스 지지부(3202) 및 아암 지지부(3204)는 지지 연동 장치의 원위 단부에 결합된 디스플레이 유닛(3206)을 갖는 지지 연동 장치인 것으로 고려될 수 있다.

디스플레이 유닛(3206)은 제2 베이스 부분(3214) 및 제2 아암 부분(3220)의 선형 병진에 의해 제공되는 2개의 선형 자유도로 이동 가능하다. 예를 들어, 이들 선형 자유도는 수직 평면 내에서 제공될 수 있다. 일부 예에서, 도시된 바와 같이, 수직 평면은 베이스 지지부(3202) 및 아암 지지부(3204)의 근위 부분(3224)에 의해 정의될 수 있다.

디스플레이 유닛(3206)은 제1 아암 부분(3214) 및 제2 아암 부분(3220)에 의해 제공되는 병진에 기초하여 정의된 피봇 축을 중심으로 회전될 수 있고, 틸트 축(3230)을 중심으로 한 회전은 요크 부분(3226)에 대한 디스플레이 유닛(3206)의 회전 결합에 의해 허용된다. 정의된 피봇 축을 중심으로 한 회전은 도 3 내지 도 7 및 도 23 내지 도 25의 구현에 대해 앞서 설명된 그러한 회전과 유사할 수 있고 도 39와 관련하여 추가로 설명된다.

틸트 축(3230)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(3206)의 회전 움직임은 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어, 모터에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현에서, 회전 모터(3236)(도 33, 도 35 및 도 36에 점선으로 도시됨)는 요크 부재(3228) 중 하나에 견고하게 결합될 수 있고(또는 각각의 모터가 각각의 요크 부재(3228)에 결합됨), 모터(3236)의 회전 샤프트는 디스플레이 유닛(3206)에 결합된 크로스빔(3244)(예를 들어, 샤프트(3229) 중 하나)에 결합될 수 있다. 일부 구현에서, 구동 메커니즘은 모터(3236), 예를 들어 기어 메커니즘 또는 도 22에 도시되어 있는 캡스턴 메커니즘과 유사한 캡스턴 메커니즘에 결합될 수 있다. 예시적인 캡스턴 메커니즘에서, 캡스턴 드럼은 종동 샤프트(3229)(또는 크로스빔(3244)의 다른 곳)에 결합되고 캡스턴 풀리는 드럼과 풀리 사이에 결합된 하나 이상의 케이블로 모터(3236)의 샤프트에 결합된다. 모터(3236)는 제어 회로(예를 들어, 제어 시스템)로부터의 제어 신호에 의해 제어되어 크로스빔(3244) 및 디스플레이 유닛(3206)을 틸트 축(3230)을 중심으로 틸트 자유도(3232)에서의 특정 배향으로 이동시킬 수 있다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛(3206)은 추가로 아암 지지부(3204)의 요크 부분(3226)에 회전 가능하게 결합되어 아암 지지부(3204) 및 베이스 지지부(3202)에 대한 요 자유도(3242)로 요 축(3240)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(3606)의 회전을 허용한다. 예를 들어, 이는, 예를 들어 뷰포트를 통해 디스플레이 유닛(3206)의 이미지를 보는 사용자의 관점에서 측방향 또는 좌우 회전일 수 있다. 도 32 내지 도 36의 예에서, 디스플레이 유닛(3206)은 트랙 메커니즘일 수 있는 회전 메커니즘에 의해 요크 부분(3226)에 결합된다. 일부 구현에서, 트랙 메커니즘은 요 축 움직임을 제공하는 구현에서 앞서 설명된 트랙 메커니즘과 유사할 수 있다. 예를 들어, 트랙 메커니즘은 크로스빔(3244) 및 만곡된 트랙(3246)을 포함하는 만곡된 트랙 베어링을 포함할 수 있다. 만곡된 트랙(3246)은, 예를 들어, 도 3 및 도 22에 대해 앞서 설명된 바와 유사하게 작동하는 홈 부재(3248)와 활주 가능하게 맞물린다. 디스플레이 유닛(3206)은 만곡된 트랙(3246)에 의해 제한된 만곡된 경로를 따라 이동하여, 디스플레이 유닛(3206)이 회전 자유도(3242)로 요 축(3240)을 중심으로 회전하게 한다. 추가적인 예는 도 37 및 도 38과 관련하여 아래에서 설명된다. 예를 들어, 만곡된 트랙(3246)은 크로스빔(3244)(요 자유도와 관련하여 요크 부분(3226)에 견고하게 결합됨)에 견고하게 결합될 수 있고, 홈 부재(3248)는 디스플레이 유닛(3206)에 견고하게 결합될 수 있다. 대안적으로, 홈 부재는 크로스빔(3244)에 견고하게 결합될 수 있고 만곡된 트랙은 디스플레이 유닛(3206)에 견고하게 결합될 수 있다. 일부 구현에서 만곡된 트랙(3246)의 길이를 따라 추가적인 홈 부재가 제공될 수 있다.

일부 구현에서, 요 축(3240)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(3206)의 회전을 제공하기 위해 상이한 메커니즘이 사용될 수 있다. 일부 예에서, 만곡된 트랙(3246)은 도 3 내지 도 5 및/또는 도 23 내지 도 25의 요 움직임 구현에 대해 앞서 설명된 바와 유사하게 캠 롤러와 맞물리는 만곡된 캠 팔로워일 수 있다.

만곡된 트랙(3246) 및/또는 홈 부재(3248)의 곡률(예를 들어, 반경)은 디스플레이 유닛(3206)의 사용자 대면 측면으로부터 및/또는 틸트 축(3230)으로부터 특정 거리에 요 축(3240)을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 요 축(3240)은 디스플레이 유닛(3206)으로부터 수평 거리(수평 자유도(3222)에 평행)에 제공되어, 아래에 설명되는 바와 같이 사용자의 목의 피봇 축에 대응하는 정의된(예를 들어, 가상 또는 소프트웨어 정의된) 목 피봇 축과 대략 교차하게 될 수 있다. 정의된 목 피봇 축은 일부 구현에서 디스플레이 유닛(3206)의 움직임에 대한 기준으로서 사용될 수 있다. 설명된 구현에서, 요 축(3240)과 수직 축(예를 들어, 자유도(3216)에 평행) 사이의 각도는 틸트 축(3230)에 대한 디스플레이 유닛(3206)의 배향에 기초하여 변경된다.

요 축(3240)에 대한 디스플레이 유닛(3206)의 요 움직임은 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어, 모터에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 회전 모터(도시되지 않음)는 디스플레이 유닛(3206)에 견고하게 결합될 수 있고 구동 트랜스미션, 예를 들어 캡스턴 구동 메커니즘, 기어 메커니즘 등을 사용하여 요 축(3240)을 중심으로 디스플레이 유닛(3206)에 힘을 출력하는 회전 가능한 샤프트를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 구동 트랜스미션은, 예를 들어 도 22를 참조하여 앞서 설명된 캡스턴 구동 메커니즘과 유사한 캡스턴 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모터의 종동 샤프트는 캡스턴 풀리에 결합될 수 있고 케이블은 만곡된 트랙(3246)에 견고하게 결합된 캡스턴 드럼의 양 단부에 부착될 수 있고, 여기서 케이블은 캡스턴 풀리 둘레에 감겨진다(또는 2개의 케이블이 캡스턴 풀리와 캡스턴 드럼의 각각의 단부 사이에 부착될 수 있음). 모터는 캡스턴 풀리를 회전시켜 케이블(들)을 이동시키고(예를 들어, 풀리 상에 케이블(들)을 권취하고 풀며), 따라서 캡스턴 드럼, 만곡된 트랙(3246), 및 디스플레이 유닛(3206)을 요 축(3240)을 중심으로 회전시킨다. 일부 구현에서, 모터 및/또는 구동 트랜스미션은 디스플레이 유닛(3206)의 하우징 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 캡스턴 드럼은 사용자 위치에 반대인 트랙 부재(3244) 또는 크로스빔(3244)의 측면에 위치 설정될 수 있고, 캡스턴 풀리는 사용자 위치로부터 더 멀리 캡스턴 드럼에 인접하게 위치될 수 있다. 일부 구현에서, 트랙 부재(3244) 및 아암 지지부(3204)에 대해 요 축(3240)을 중심으로 디스플레이 유닛(3206)의 회전 움직임을 제공하기 위해 다른 트랜스미션 및/또는 커플링이 사용될 수 있다.

따라서, 디스플레이 시스템(3200)은 수직 선형 자유도(3216), 수평 선형 자유도(3222), 회전 틸트 자유도(3232), 및 회전 요 자유도(3242)를 디스플레이 유닛(3206)에 제공한다. 예를 들어, 수직 및 수평 자유도는 디스플레이 유닛(3206)이 움직임 범위 또는 허용된 작업 공간 내(예를 들어, 수직 평면 내)의 임의의 위치로 이동되게 하고, 틸트 자유도는 디스플레이 유닛이 그 움직임 범위 내(예를 들어, 수직 평면 또는 평행한 수직 평면 내)의 특정 배향으로 이동되게 한다.

이들 자유도 중 적어도 2개의 자유도에서 디스플레이 시스템(3200)의 구성요소의 조정된 움직임의 조합은, 도 3 내지 도 7 및/또는 도 23 내지 도 25의 구현에 대해 앞서 설명된 바와 유사하게, 디스플레이 유닛(3206)이 그 작업 공간의 다양한 위치 및 배향에 위치 설정되게 하고, 예를 들어 사용자 둘레에서 병진 또는 회전되게 하여 사용자를 위한 맞춤형 뷰잉 경험을 용이하게 한다. 또한, 디스플레이 유닛(3206)의 자유도는 또한 또는 대안적으로 디스플레이 시스템(3200)이 디스플레이 유닛(2306)의 작업 공간의 다양한 위치 중 임의의 위치에 위치 설정될 수 있는 정의된 피봇 축(앞서 설명된 바와 유사하게, 예를 들어 눈 피봇 축, 이마 피봇 축, 목 피봇 축 등) 둘레의 물리적 공간에서 디스플레이 유닛(3206)의 움직임을 제공하게 한다.

디스플레이 유닛(3206)은 사용자가 공간에서 디스플레이 유닛(3206)의 배향 및/또는 위치를 조작하기 위한 입력을 제공하게 하고, 및/또는 디스플레이 시스템(3200) 및/또는 더 큰 시스템(예를 들어, 원격 조작식 시스템)의 다른 기능 또는 구성요소를 조작하게 하는 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 입력 디바이스의 일부 예가 도 3 내지 도 5(예를 들어, 손 입력 디바이스(340) 및 헤드 입력 디바이스(342))와 관련하여 설명되고, 이러한 입력 디바이스는, 예를 들어 유사한 방식으로 디스플레이 유닛(3206)의 측면 및/또는 전방 대면 표면에 제공되는 디스플레이 시스템(3200)에서 사용될 수 있다. 이러한 입력 디바이스로부터 제공된 사용자 입력은 도 3 내지 도 14를 참조하여 앞서 설명된 바와 유사하게 디스플레이 유닛(3206) 및/또는 디스플레이된 이미지 및 다른 구성요소의 움직임을 제어하는 데 사용될 수 있다.

디스플레이 시스템의 일부 구현에서, 디스플레이 유닛(3206)은 자유도(3242)에서 요 축(3240)을 중심으로 회전 가능하고 다른 자유도(3216, 3222, 및/또는 3232) 중 하나 이상이 디스플레이 시스템(3200)으로부터 생략된다. 예를 들어, 디스플레이 유닛(3206)은 (예를 들어, 액추에이터(들)에 의해 및/또는 사용자에 의해 수동으로) 요 축(3240)을 중심으로 회전될 수 있고 디스플레이 유닛(3206)은, 예를 들어 베이스 지지부(3202) 또는 다른 메커니즘을 사용하여, 수동으로 (예를 들어, 액추에이터(들)에 의해 및/또는 사용자에 의해 수동으로) 더 높게 및/또는 더 낮게 위치 설정될 수 있고, 여기서 수평 자유도(3222) 및/또는 틸트 자유도(3232)는 생략된다.

도 37 및 도 38은 도 32에 도시되어 있는 디스플레이 시스템(3200)의 부분(3201)의 사시도이다. 요크 부분(3226) 및 디스플레이 유닛(3206)의 바닥의 사시도가 도시되어 있다.

도 37에서, 디스플레이 유닛(3206)은 요 축(3240)에 대해 센터링된 요 배향으로 도시되어 있다. 예를 들어, 홈 부재(3248)는 디스플레이 유닛(3206)에 견고하게 결합되고 트랙 부재(3246)의 만곡된 길이를 따라 센터링된다.

도 38에서, 디스플레이 유닛(3206)은 도 37과 관련하여 변경된 요 축(3240)에 대한 배향으로 도시되어 있다. 예를 들어, 홈 부재(3248)는 트랙 부재(3246)를 따라 이동되어, 디스플레이 부재(3206)가 좌측으로, 예를 들어 디스플레이 유닛(306)의 바닥에서 보았을 때 요 축(3240)을 중심으로 시계 방향으로 이동되게 한다. 도시된 바와 같이, 트랙 부재(3246)는, 디스플레이 부재(3206)가 요크 부재(3228)에 충돌하거나 접촉하지 않고 요 축(3240)을 중심으로 회전할 수 있도록, 요크 부재(3228) 사이의 공간 내에서 제한된 회전 범위를 디스플레이 부재(3206)에 제공하는 만곡된 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 이 제한된 회전 요 범위를 가능하게 하기 위해, 만곡된 트랙은 크로스빔(3244)의 중심부에 걸쳐 연장될 수 있다(또는 중심부로서 제공될 수 있다). 이 예에서, 만곡된 트랙은 중심부의 외부로 연장되지 않아, 홈 부재(3248)가 해당 중심부 외부로 이동하는 것을 방지한다. 일부 구현에서, 트랙 부재(3246)의 길이를 넘어서는 홈 부재(3248)의 이동을 방지하기 위해 정지부가 트랙 부재(3246)의 단부에 위치 설정될 수 있다.

도 39는 일부 구현에 따른, 사용자에 의해 사용되는 디스플레이 유닛의 회전을 보여주는, 도 32의 디스플레이 시스템(3200)의 부분(3201)의 측면도이다. 도 39에서, 디스플레이 유닛(3206)은, 대략 수평일 수 있고 틸트 축(3230)에 대략 평행하게, 예를 들어 자유도(3216 및 3222)에 의해 정의된 평면에 직교하게 연장될 수 있는 정의된 목 피봇 축(3902)을 중심으로 제1 피봇 배향으로 배향된다. 예시적인 구현에서, 목 피봇 축(3230)은 디스플레이 유닛(3206)의 사용자(3950)의 헤드 또는 목과 교차하도록 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 목 피봇 축(3902)은 앞서 설명된 목 피봇 축(840 또는 2640)과 유사할 수 있다. 틸트 축(3230)을 중심으로 한 베이스 지지부(3202), 아암 지지부(3204), 및 디스플레이 유닛(3206)의 움직임은 목 피봇 축(3902)을 중심으로 한 회전을 제공할 수 있다. 목 피봇 축(3920)은 원하는 목 피봇 축을 중심으로 회전을 생성할 때 이들 구성요소의 움직임에 의해 정의된 바와 같이 도 39에 도시되어 있는 것과 상이한 위치에 있을 수 있다. 이들 및 다른 피처(예를 들어, 정의된 목 피봇 축을 결정하도록 사용자를 안내하는)는 도 8과 관련하여 설명된 것과 유사할 수 있다.

목 피봇 축(3902)에 대한 디스플레이 유닛(3206)의 뷰 배향은, 도 39에서, 목 피봇 축(3902)을 통해 연장되고 이 예에서 수평선(3905)을 기준으로 하향 각도를 제공하도록 배향되는 선(3904)에 의해 나타낸다. 목 피봇 축(3902)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(3206)의 회전은 베이스 지지부(2602)의 부분(3214), 아암 지지부(2604)의 부분(3220), 및 디스플레이 유닛(3206)을 적절한 위치 및/또는 배향으로 이동시킴으로써 달성된다. 이 움직임은 원론적으로 도 6 내지 도 11 및/또는 도 26 내지 도 29에 대해 설명된 움직임과 유사할 수 있지만, 하나 이상의 움직임 방향 및 크기는 틸트 축(3230)의 상이한 위치로 인해 상이할 수 있다.

도 39는 또한 정의된 눈 피봇 축(3906)을 도시한다. 정의된 눈 피봇 축(3906)은, 디스플레이 유닛(3206)이 도시된 바와 같이 요 축(3240)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 디스플레이 유닛(3206)의 뷰포트를 통해 또는 그 디스플레이 디바이스에서 보고 있는 사용자(3950)와 같은 통상적인 사용자의 눈과 교차하는 눈 축에 대응하는(예를 들어, 일치하는) 위치에 위치 설정된다. 일부 구현에서, 정의된 눈 피봇 축은 틸트 축(3230)에 대략 평행하게, 예를 들어 자유도(3216 및 3222)에 의해 정의된 평면에 직교하게 연장된다. 이 정의된 눈 피봇 축은 디스플레이 유닛(3206)이 도시된 바와 같이 요 축(3240)에 대해 센터링된 요 회전 배향으로 배향될 때 디스플레이 유닛(3206)의 뷰 배향에 직교할 수 있다. 눈 피봇 축(3906)에 대한 디스플레이 유닛(3206)의 뷰 배향은, 도 26에서, 눈 피봇 축(3906)을 통해 연장되고 이 예에서 수평 시선(3907)을 기준으로 하향 시야각을 제공하도록 배향되는 시선(3908)에 의해 나타낸다. 정의된 눈 피봇 축(3906)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(3906)의 움직임은 원론적으로 도 12 내지 도 14 및/또는 도 30 내지 도 31에 대해 설명된 움직임과 유사할 수 있지만, 하나 이상의 움직임 방향 및 크기는 틸트 축(3230)의 상이한 위치로 인해 상이할 수 있다. 디스플레이 유닛(3206)의 다른 정의된 피봇 축, 예를 들어 이마 피봇 축 또는 손 입력 디바이스 축에 대한 디스플레이 시스템(3200)의 움직임은 목 및/또는 눈 피봇 축에 대한 움직임과 유사하게 구현될 수 있다.

디스플레이 시스템(3200)은 다른 구현, 예를 들어, 도 3 내지 도 7의 디스플레이 시스템(300, 600, 700)과 같은 구현에서보다 일부 정의된 피봇 축에 더 가깝게 틸트 축(3230)을 위치 설정할 수 있다. 특정 정의된 피봇 축에 대한 일부 구현에서, 디스플레이 시스템(3200)은 디스플레이 시스템(300, 600, 및/또는 700)에서 요구되는 것보다 아암 지지부(3204) 및 베이스 지지부(3202)의 움직이는 부분에 요구되는 전반적으로 더 적은 운동 및/또는 움직임 범위로 디스플레이 유닛(3206)의 움직임을 제공할 수 있다. 이러한 예에서, 이는 디스플레이 유닛(3206)의 틸트 축(3230)이 목 피봇 축(3240) 및 눈 피봇 축(3260)에 더 가깝기 때문에 비롯되고, 정의된 목 피봇 축 또는 정의된 눈 피봇 축에 더 가까운 틸트 축(3226)을 중심으로 한 디스플레이 유닛(3206)의 회전을 허용한다.

도 40은 본 명세서에 설명된 하나 이상의 구현에서 사용될 수 있는 제어 입력 디바이스의 예시적인 디바이스 부분(4000)의 사시도이다. 일부 구현에서, 디바이스 부분(4000)은 도 1 및 도 2를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 제어 입력 디바이스(210 또는 212)의 일부로서 사용될 수 있고, 이는 본 명세서에서 설명된 다양한 디스플레이 시스템 구현 중 임의의 것과 함께 사용될 수 있다. 일부 구현에서, 디바이스 부분(4000)은 하나 이상의 짐벌 메커니즘을 포함한다.

일부 구현에서, 디바이스 부분(4000)은 기계적으로 접지된 제어기일 수 있다. 예를 들어, 디바이스 부분(4000)은 지면에 결합된 기계적 연동 장치 또는 지면에 연결된 객체에 결합되어, 디바이스 부분(4000)의 사용을 위한 안정적인 플랫폼을 제공할 수 있다.

디바이스 부분(4000)은 제어 입력 디바이스를 조작하기 위해 사용자에 의해 접촉되는 핸들(4002)을 포함한다. 이 예에서, 핸들(4002)은 핑거 루프(4004) 및 그립 부재(4006)(그립 부재(4006a, 4006b))를 각각 포함하는 2개의 그립을 포함한다. 2개의 그립 부재(4006)는 핸들(4002)의 중심부(4003)의 대향 측면에 위치 설정되며, 여기서 그립 부재(4006)는 사용자의 손가락에 의해 파지, 유지 또는 달리 접촉될 수 있다. 각각의 핑거 루프(4004)는 각각의 그립 부재(4006)에 부착되고 관련 그립 부재(4006)에 사용자의 손가락을 고정하는 데 사용될 수 있다. 손가락 접촉부(4005)는 그립 부재(4006a, 4006b)의 연결되지 않은 단부에 연결되거나 형성되어 사용자의 손가락과 접촉하는 표면을 제공할 수 있다.

각각의 그립 부재(4006) 및 핑거 루프(4004)는 관련된 자유도(4008)(예를 들어, 4008a 및 4008b)로 이동될 수 있다. 일부 예에서, 그립 부재(4006a 및 4006b)는 각각의 회전 커플링에서 핸들(4002)의 중심부(4003)에 각각 결합되어, 중심부(4003)에 대해 각각 그립 축(4007a 및 4007b)을 중심으로 한 그립 부재의 회전 움직임을 허용한다. 각각의 그립 부재(4006a, 4006b)는, 예를 들어 그립 부재에 접촉하는 사용자에 의해 각각 축(4007a)에 대한 관련 자유도(4008a) 및 축(4007b)에 대한 자유도(4008b)로 이동될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 그립 부재(4006a, 4006b)는 핀처 유형의 움직임으로 동시에(예를 들어, 서로를 향해 또는 멀어지게) 이동될 수 있다. 다양한 구현에서, 단일 그립 부재(4006) 및 핑거 루프(4004)가 제공될 수 있거나, 그립 부재(4006) 중 하나만이 자유도(4008)로 이동될 수 있는 반면 다른 그립 부재(4006)는 핸들(4002)을 기준으로 고정될 수 있다. 예를 들어, 그 자유도에서 그립 부재(4006a, 4006b)의 배향은 엔드 이펙터 또는 다른 조작기 기구의 대응하는 회전 배향을 제어할 수 있다. 하나 이상의 그립 센서(도시되지 않음)가 핸들(4002) 및/또는 디바이스 부분(4000)의 다른 구성요소에 결합될 수 있고, 그 자유도(4008)에서 그립 부재(4006a, 4006b)의 배향을 검출할 수 있다. 일부 구현은 하나 이상의 능동 액추에이터(예를 들어, 모터, 보이스 코일 등)를 제공하여 자유도(4008)로 그립 부재(4006)에 능동 힘을 출력하거나, 또는 그립 부재(4006)와 핸들(4002)의 중심부(4003) 사이에 수동 액추에이터(예를 들어, 브레이크) 또는 스프링을 제공하여 그립의 방향으로 저항을 제공할 수 있다.

핸들(4002)에는 또한 핸들(4002)의 제1 단부와 제2 단부 사이에 정의된 롤 축(4012)을 중심으로 한 회전 자유도(4010)가 제공된다. 롤 축(4012)은 이 예에서 핸들(4002)의 중심부(4003)의 중심을 따라 대략적으로 연장되는 길이방향 축이다. 예를 들어, 사용자는 조작기 시스템 구성요소의 제어를 제공하기 위해 하우징(4009)과 같은 제어기 부분(300)의 베이스에 대해 축(4012)을 중심으로 단일 유닛으로서 그립 부재(4006) 및 중심부(4003)를 회전시킬 수 있다. 하나 이상의 제어 입력 센서(도시되지 않음)는 회전 자유도(4010)에서 핸들(4002)의 배향을 검출하기 위해 핸들(4002)에 결합될 수 있다. 일부 구현은 회전 자유도(4010)에서 핸들(4002)에 힘을 출력하기 위해 하나 이상의 액추에이터를 제공할 수 있다.

제공된 센서는 감지된 위치, 배향 및/또는 움직임을 설명하는 신호를 하나 이상의 제어 회로, 예를 들어 원격 조작식 시스템(100)의 제어 시스템에 전송할 수 있다. 일부 모드 또는 구현에서, 제어 회로는 예를 들어, 조작기 시스템(104)의 엔드 이펙터 또는 다른 기구의 다양한 자유도 중 임의의 것을 제어하기 위해 조작기 시스템, 예를 들어 조작기 시스템(104)에 제어 신호를 제공할 수 있다.

다양한 구현에서, 핸들(4002)에는 추가적인 자유도가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제어기 요 축(4022)을 중심으로 한 회전 자유도(4020)는 팔꿈치 형상의 링크(4024)와 링크(4026) 사이의 회전 커플링에서 핸들(4002)에 제공될 수 있으며, 여기서 팔꿈치 형상의 링크(4024)는 핸들(4002)에 결합된다(예를 들어, 하우징(4009)에서). 이 예에서, 제어기 요 축(4022)은 교차하고 롤 축(4012)에 직교한다. 추가 자유도가 유사하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 링크(4026)는 팔꿈치 형상일 수 있고 링크(4026)의 다른 단부와 다른 링크(도시되지 않음) 사이에 회전 커플링이 제공될 수 있다. 축(4030)을 중심으로 한 회전 자유도(4028)는 회전 커플링에서 핸들(4002)에 제공될 수 있다. 일부 예에서, 디바이스 부분(4000)은 복수의 자유도, 예를 들어 3개의 회전 자유도 및 3개의 병진 자유도를 포함하는 6개의 자유도로 사용자 제어 시스템(102)의 작업 공간 내에서 핸들(4002)의 움직임을 허용할 수 있다. 하나 이상의 추가 자유도는 제어 입력 센서에 의해 감지될 수 있고 및/또는 자유도(4008 및 4010)에 대해 앞서 설명한 것과 유사하게 액추에이터(모터 등)에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현에서, 핸들(4002)의 각각의 추가 자유도는 조작기 시스템(104)의 엔드 이펙터의 상이한 조작기 자유도(또는 다른 움직임)를 제어할 수 있다.

다양한 운동학적 체인, 연동 장치, 짐벌 메커니즘, 가요성 구조, 또는 이들 중 2개 이상의 조합이 다양한 구현에서 디바이스 부분(4000)과 함께 사용되어 제어기 부분에 하나 이상의 자유도를 제공할 수 있다. 디바이스 부분(4000)과 함께 사용될 수 있는 연동 장치 및/또는 짐벌 메커니즘의 일부 추가적인 예는 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 특허 제6,714,839 B2호에 설명되어 있다.

설명된 예에서, 핸들(4002)은, 예를 들어 중심부(4003)에 결합된 하나 이상의 제어 스위치(4050)를 포함한다. 일부 구현에서, 제어 스위치(4050)는 특정 명령 신호를 제공하기 위해, 예를 들어 사용자 제어 시스템 및/또는 제어 입력 디바이스의 기능, 옵션 또는 모드(예를 들어, 본 명세서에 설명된 제어 모드 또는 비제어 모드, 또는 디스플레이 시스템(300, 600, 700, 2300, 또는 3200)과 관련된 모드)를 선택하기 위해 다양한 위치로 이동될 수 있다. 일부 구현에서, 제어 스위치(4050)는 버튼, 회전식 다이얼, 스위치, 또는 다른 유형의 입력 제어로서 구현될 수 있다. 제어 스위치(4050)는 광학 센서, 기계적 스위치, 자기 센서, 또는 다른 유형의 센서를 사용하여 스위치의 위치를 검출할 수 있다. 일부 구현에서, 핸들(4002)은 또한 핸들을 조작하는 사용자의 손 및/또는 핸들 근방에 위치 설정된 손의 존재를 검출할 수 있는 하나 이상의 존재 센서를 포함하는 존재 감지 시스템을 포함한다.

본 명세서에 설명된 하나 이상의 디스플레이 시스템 피처는 다른 유형의 제어 입력 디바이스와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 접지되지 않은 제어 입력 디바이스가 사용될 수 있으며, 이 디바이스는 공간에서 자유롭게 이동하고 접지에서 분리된다. 일부 예에서, 핸들(4002) 및/또는 그립 부재(4006)와 유사한 하나 이상의 핸들이 사용자의 손에 착용되고 접지되지 않은 메커니즘에 결합될 수 있어, 사용자가 그립을 공간에서 자유롭게 이동시킬 수 있다. 일부 예에서, 서로에 대한 및/또는 핸들의 다른 부분에 대한 그립의 위치 또는 배향은 그립을 함께 결합하고 서로에 대한 그 움직임을 제한하는 메커니즘에 의해 감지될 수 있다. 일부 구현에서는 사용자의 손에 착용하는 장갑 구조를 사용할 수 있다. 더욱이, 일부 구현은, 예를 들어 비디오 카메라 또는 3D 공간에서 움직임을 검출할 수 있는 다른 센서를 사용하여 공간 내의 그립을 감지하기 위해 다른 구조에 결합된 센서를 사용할 수 있다. 접지되지 않은 제어 입력 디바이스의 일부 예는 미국 특허 제US 8,543,240 B2호(2010년 9월 21일자로 출원) 및 제US 8,521,331 B2호(2008년 11월 13일자로 출원)에 설명되어 있고, 이들 특허는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

도 41은 일부 구현에 따른, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 피처를 포함하는 디스플레이 시스템을 작동시키기 위한 예시적인 방법(4100)을 예시하는 흐름도이다. 일부 구현에서, 방법은, 예를 들어, 디스플레이 시스템이 원격 조작식 조작기 시스템과 함께 디스플레이된 뷰를 제공하는 예시적인 원격 조작식 시스템 또는 다른 제어 시스템과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 도 3의 디스플레이 시스템(300), 도 6의 디스플레이 시스템(600), 도 7의 디스플레이 시스템(700), 도 23의 디스플레이 시스템(2300), 또는 도 32의 디스플레이 시스템(3200)이 사용될 수 있다.

일부 예에서, 디스플레이 시스템은 도 1의 시스템(100)과 같은 원격 조작식 시스템에서 사용될 수 있으며, 여기서 디스플레이 시스템은 또한 손(들)으로 하나 이상의 제어 입력 디바이스를 조작하는 사용자에 의해 작동된다. 마스터-슬레이브 제어 관계가 제어 입력 디바이스와 조작기 시스템 사이에 설정될 수 있으며, 여기서 제어 입력 디바이스의 위치 및 배향이 감지되어 제어 시스템, 예를 들어 제어기, 조작기 시스템, 및/또는 별개의 제어 시스템에 전송된다. 일부 예에서, 공간에서 제어 입력 디바이스의 움직임은 제어되는 기구 또는 조작기 시스템의 다른 구성요소의 대응하는 움직임을 유발하고, 및/또는 조작기 시스템의 다른 기능을 제어할 수 있다. 이러한 원격 조작식 시스템 구성요소와 관련된 사용자 입력 및 제어는 방법(4100)에서 설명되지 않는다.

방법(4100)의 다른 구현은 다른 유형의 시스템, 예를 들어 비원격 조작식 시스템과 함께 하나 이상의 설명된 피처를 갖는 디스플레이 시스템, 처리 디바이스에 구현되고 물리적 조작기 시스템과 상호 작용하는 물리적 조작기 시스템 및/또는 물리적 대상이 없는 가상 환경 등을 사용할 수 있다. 일부 구현에서, 방법은 제어 회로 구성요소, 예를 들어, 제어 시스템에 의해 부분적으로 또는 완전히 수행될 수 있다. 일부 예에서, 제어 회로는 하나 이상의 프로세서, 예를 들어 마이크로프로세서 또는 다른 제어 회로를 포함할 수 있으며, 이들의 일부 예는 도 42를 참조하여 아래에서 설명된다.

블록 4102에서, 디스플레이 시스템의 디스플레이 유닛에 대해 피봇 축이 정의되며, 여기서 디스플레이 유닛은 사용자가 보는 이미지의 디스플레이를 제공한다(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 디스플레이 유닛(306, 606, 또는 706)). 디스플레이 유닛은 정의된 피봇 축을 중심으로 회전되어야 한다. 일부 경우 또는 구현에서, 정의된 피봇 축은 디스플레이 시스템의 기계적 구성요소의 회전축, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 틸트 부재의 틸트 축(326, 626, 또는 726)과 일치한다. 일부 구현에서, 정의된 피봇 축은 디스플레이 시스템의 구성요소의 조정된 움직임의 조합에 기초하고 디스플레이 시스템의 임의의 특정 기계적 구성요소의 회전축에 대응하지 않는 가상 축이다. 예를 들어, 가상 피봇 축은 다양한 구현에서 본 명세서에 설명된 바와 같이 눈 피봇 축, 목 피봇 축, 이마 피봇 축, 또는 손 입력 디바이스 피봇 축과 같은 수평 축일 수 있다.

일부 구현에서, 정의된 피봇 축은 디스플레이 시스템의 상이한 작동 시간 또는 상이한 모드에서 상이한 위치로 변경될 수 있다. 일부 구현에서, 정의된 피봇 축은 사용자에 의해 조절 가능하다. 예를 들어, 정의된 피봇 축은, 예를 들어 디스플레이 시스템과 통신하는 키보드, 터치스크린 등과 같은 사용자 입력 디바이스를 통해 디스플레이 시스템에 의해 수신된 사용자 입력에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 예에서, 사용자 입력은 다수의 미리 결정된 설정 중 하나를 특정할 수 있고, 여기서 각각의 설정은 디스플레이 시스템의 디스플레이 유닛의 작업 공간의 상이한 특정 위치에서 피봇 축을 정의한다. 예를 들어, 하나의 설정은 특정 눈 피봇 축을 정의할 수 있고, 상이한 설정은 특정 목 피봇 축을 정의할 수 있다. 추가적인 예에서, 사용자 입력은 피봇 축의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력은 정의된 피봇 축을 3차원 중 임의의 것을 따라 공간에서 특정 거리만큼 이동하도록 특정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력은 미리 정의된 눈 피봇 축이 수직 방향으로 5 mm, 수평 방향으로 2 mm(예를 들어, 베이스 지지부(302)와 같은 베이스 지지부를 향해) 이동되도록 지시할 수 있다.

블록 4104에서, 디스플레이 유닛은 작동을 위해 활성화된다. 일부 구현에서, 하나 이상의 존재 센서가 디스플레이 시스템 상에 제공되어 디스플레이 시스템을 조작하는, 예를 들어 디스플레이 유닛의 디스플레이를 보는 위치에 있는 사용자의 존재를 감지한다. 디스플레이 유닛은 사용자 존재를 검출하는 것에 응답하여 사용자 입력에 의해 이동 가능하도록 활성화되고 인에이블될 수 있다. 예를 들어, 존재 센서는 사용자의 헤드가 디스플레이 유닛의 뷰포트 또는 윈도우에 가깝게 위치 설정되어 있는지의 여부를 검출할 수 있다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 도 1의 시스템(100)과 같은 원격 조작식 시스템에서 사용될 수 있으며, 여기서 디스플레이 유닛은 또한 손(들)으로 하나 이상의 제어 입력 디바이스를 조작하는 사용자에 의해 작동된다.

블록 4106에서, 디스플레이 유닛이 수직으로, 예를 들어 수직 평면에서 회전 및/또는 병진하도록 지시하는 사용자 입력이 수신된다. 예를 들어, 사용자 입력은 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 디스플레이 유닛 상의 사용자 입력 디바이스(340 및/또는 342)와 같은 디스플레이 시스템의 사용자 입력 디바이스에 의해 수신될 수 있다. 사용자 입력은 또한 디스플레이 시스템의 다른 구성요소에 제공된 사용자 입력 디바이스로부터, 및/또는 디스플레이 시스템, 예를 들어, 원격 조작식 시스템의 제어 입력 디바이스를 포함하거나 이와 함께 사용되는 시스템의 사용자 입력 디바이스로부터 수신될 수 있다. 하나의 예에서, 사용자 입력은 수직 베이스 지지부, 수평 아암 지지부, 및 틸트 메커니즘의 액추에이터가 정의된 피봇 축을 중심으로 디스플레이 유닛을 이동시키는 힘을 출력하도록 지시할 수 있다. 일부 구현에서, 사용자 입력은 작업 공간에서 디스플레이 유닛을 병진시키도록 지시할 수 있다. 일부 구현에서, 사용자 입력은 디스플레이 유닛의 지시된 움직임에 따라, 디스플레이 유닛에 의해 디스플레이되는 이미지의 조작, 및/또는 다른 제어된 디바이스의 조작을 지시한다.

블록 4108에서, 디스플레이 시스템의 하나 이상의 액추에이터는 수직 평면에서 디스플레이 유닛을 회전 및/또는 병진시키는 사용자 입력에 기초하여 제어된다. 예를 들어, 액추에이터(들)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 블록 4102에서 결정된 피봇 축을 중심으로 수직 평면에서 디스플레이 유닛을 회전시키도록 제어될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 일부 구현에서, 베이스 지지부, 아암 지지부, 및/또는 틸트 부재는 사용자 입력에 따라 디스플레이 유닛이 정의된 피봇 축을 중심으로 회전하게 하도록 동시에 그리고 조정된 조합으로 액추에이터에 의해 이동된다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛은 사용자 입력에 기초하여 수직 평면에서 선형으로 병진될 수 있고, 예를 들어 베이스 지지부 및/또는 아암 지지부에 의해 제공되는 선형 움직임에 기초하여 이동될 수 있다.

일부 구현에서, 디스플레이 유닛에 의해 디스플레이되는 이미지 또는 사용자 인터페이스 제어부는 사용자 입력에 따라 및/또는 수직 평면에서 디스플레이 유닛의 움직임에 따라 조작된다. 예를 들어, 사용자 입력 및/또는 디스플레이 유닛의 움직임에 따라 디스플레이되는 이미지의 뷰가 이동될 수 있다. 추가적인 예에서, 사용자 입력은 디스플레이된 사용자 인터페이스, 가상 환경, 또는 디스플레이 시스템에 의해 제공되는 다른 디스플레이의 뷰 또는 요소를 조작할 수 있다. 예를 들어, 커서, 스크롤 바아, 목록, 메뉴, 그래픽 요소의 선택 등과 같은 사용자 인터페이스 피처는 사용자 입력 및/또는 디스플레이 유닛의 움직임에 따라 이동 또는 조작될 수 있다. 일부 예에서, 이러한 사용자 인터페이스는 작업 현장의 디스플레이된 캡처된 뷰에 오버레이될 수 있거나 캡처된 뷰의 측면(들)에 디스플레이될 수 있다.

일부 구현에서, 조작기 시스템의 기능은 사용자 입력 및/또는 디스플레이 유닛 움직임에 따라 조작될 수 있다. 예를 들어, 조작기 시스템의 액추에이터는 디스플레이 유닛의 움직임과 상관하여 조작기 시스템의 이미지 캡처 디바이스(예를 들어, 카메라)를 이동하도록 제어되어, 예를 들어 작업 공간에서 디스플레이 유닛의 대응하는 움직임에 기초하여 카메라를 병진 및/또는 회전시킬 수 있다. 이미지 데이터는 이미지 캡처 디바이스로부터 수신되고 디스플레이 유닛의 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이된다. 액추에이터는 제어 시스템으로부터 조작기 시스템으로 전송된 명령에 기초하여 제어되며, 여기서 명령은 사용자 입력 및/또는 디스플레이 유닛의 움직임을 기초로 한다. 디스플레이 유닛을 통해 제어되는 조작기 이미지 캡처 디바이스의 움직임과 적어도 부분적으로 동시에 이동하도록 상이한 조작기 기구가 (예를 들어, 제어 입력 디바이스(210 및/또는 212)를 통해) 제어될 수 있어, 사용자는 조작기 이미지 캡처 디바이스를 제어하여 디스플레이 유닛에 디스플레이된 슬레이브 작업 현장의 시야를 변경할 수 있는 한편 사용자는 또한 디스플레이 유닛을 통해 볼 때 조작기 작업 현장에서의 원격 조작식 절차에서 작업을 수행하기 위해 상이한 조작기 기구를 제어한다.

사용자 입력에 의해 조작 가능한 원격 조작식 시스템 기능의 추가적인 예는, 일부 예에서, 제1 조작기 아암 또는 기구의 제어가 제2 조작기 아암 또는 기구로 교체되도록 하는 교체 기능; 조작기 기구의 에너지 출력; 수술 부위에서의 관주 또는 흡입; 제어 모드와 비제어 모드를 선택하는 클러치 기능 등을 포함할 수 있다.

블록 4110에서, 예를 들어, 사용자의 관점에서 수직 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 좌측 또는 우측(측방향) 회전과 같이 디스플레이 유닛이 요 축(측방향 회전축)을 중심으로 회전하도록 지시하는 요 사용자 입력이 수신된다. 예를 들어, 요 사용자 입력은 블록 4106에 대해 설명된 바와 유사한 사용자 입력 디바이스로부터, 및/또는 블록 4106의 사용자 입력을 제공하는 사용자 입력 디바이스와 상이한 디스플레이 시스템 또는 다른 시스템의 다른 사용자 입력 디바이스로부터 수신될 수 있다. 다양한 구현에서, 사용자 입력은 디스플레이 유닛이 요 축을 중심으로 좌측으로 회전하도록, 디스플레이 유닛이 좌측으로 선형 병진하도록, 디스플레이 유닛에 의해 디스플레이되는 이미지 또는 사용자 인터페이스 요소를 조작하도록, 및/또는 다른 제어된 디바이스를 조작하도록 지시할 수 있다.

블록 4112에서, 디스플레이 시스템의 하나 이상의 액추에이터는 사용자 입력에 기초하여 제어되어 요 축을 중심으로 디스플레이 유닛을 회전시킨다. 예를 들어, 도 3 내지 도 5, 도 22, 도 23 내지 도 25, 또는 도 32 내지 도 38과 관련하여 설명된 트랙 메커니즘의 액추에이터는 요 축(330, 630, 730, 2332 또는 3240)을 중심으로 디스플레이 유닛을 회전시키는 데 사용될 수 있다. 하나의 예에서, 좌측으로(예를 들어, 위에서 볼 때 반시계 방향으로) 회전을 지시하는 사용자 입력은 액추에이터가 요 축에 대해 디스플레이 유닛을 반시계 방향으로 이동시키는 힘을 출력하게 한다. 일부 구현에서, 디스플레이 유닛, 및/또는 다른 제어된 디바이스에 의해 디스플레이되는 이미지 또는 사용자 인터페이스는 블록 4108에 대해 설명된 바와 유사하게 디스플레이 유닛의 움직임에 따라 조작된다.

블록 4106 및 4110은 임의의 순서로 및/또는 부분적으로 또는 완전히 동시에 수행될 수 있으므로, 예를 들어 수직 평면에서 디스플레이 유닛을 회전/병진시키기 위한 사용자 입력은 요 축을 중심으로 디스플레이 유닛을 회전시키기 위한 사용자 입력과 동시에 수신될 수 있다. 유사하게, 블록 4108 및 4112는 수신된 사용자 입력에 기초하여 임의의 순서로 및/또는 부분적으로 또는 완전히 동시에 수행될 수 있다.

블록 4106 내지 4112는 디스플레이 유닛이 수직으로 및/또는 요 축을 중심으로 이동하도록 지시하는 추가 수신된 사용자 입력에 기초하여 반복된다. 디스플레이 유닛 동작을 비활성화하거나, 정의된 피봇 축의 위치를 변경하기 위해 블록 4102가 수행되게 하거나, 또는 디스플레이 시스템의 다른 기능을 수행하는 다른 사용자 입력이 수신될 수 있다.

본 명세서에 개시된 방법에 설명된 블록 및 동작은, 적절한 경우, 도시된 것과 상이한 순서로 및/또는 다른 블록 및 동작과 동시에(부분적으로 또는 완전히) 수행될 수 있다. 일부 블록 및 동작은 데이터의 한 부분에 대해 수행될 수 있으며, 예를 들어 데이터의 다른 부분에 대해 나중에 다시 수행될 수 있다. 설명된 블록 및 동작 모두가 다양한 구현에서 수행될 필요는 없다. 일부 구현에서, 블록 및 동작은 방법에서 여러 번, 상이한 순서로, 및/또는 상이한 시간에 수행될 수 있다.

디스플레이 유닛 상의 햅틱 피드백 및/또는 디스플레이 디바이스 상의 시각적 출력과 같은 출력은 디스플레이 시스템 및/또는 원격 조작식 시스템의 사용자 작동을 돕기 위해 시스템에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 디스플레이 디바이스에 경고 및/또는 오류 피드백을 디스플레이할 수 있고, 및/또는 그러한 경고 또는 오류를 나타내기 위해 오디오 출력이 제공될 수 있다. 그러한 피드백은, 예를 들어 디스플레이 유닛의 움직임 범위에 대한 한계에 도달하는 것, 디스플레이되는 특정 객체가 디스플레이 유닛의 시야에서 막 벗어나도록 디스플레이 유닛을 이동시키는 것 등을 나타낼 수 있다.

다양한 구현에서, 수술 시스템 이외에 다른 유형의 컴퓨터 지원 원격 조작식 시스템이 본 명세서에 설명된 하나 이상의 디스플레이 시스템 피처와 함께 사용될 수 있다. 그러한 원격 조작식 시스템은 다양한 형태의 제어된 조작기 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 잠수정, 위험 물질 또는 디바이스 처리 유닛, 산업 용례, 가혹한 환경 및 작업 현장에서의 용례(예를 들어, 날씨, 온도, 압력, 방사선 또는 기타 조건으로 인한), 일반 로봇 용례, 및/또는 원격 제어 용례(예를 들어, 1인칭 시점의 원격 제어 차량 또는 디바이스)는 감각 전달(시각, 청각 등의 경험 전달), 작업편의 조작 또는 기타 물리적 작업 등을 위한 조작기 또는 슬레이브 시스템을 포함하는 원격 조작식 시스템을 이용할 수 있고, 기계적으로 접지되거나 및/또는 접지되지 않은 제어 입력 디바이스를 사용하여 조작기 시스템 및 디스플레이 시스템을 원격 제어하고 조작기 시스템의 작업 현장을 볼 수 있다. 임의의 그러한 원격 조작식 시스템은 본 명세서에 설명된 다양한 디스플레이 시스템 피처 중 임의의 것과 함께 사용될 수 있다.

도 42는 본 명세서에 설명된 하나 이상의 구현과 함께 사용될 수 있는 예시적인 마스터-슬레이브 시스템(4200)의 블록도이다.

도시된 바와 같이, 시스템(4200)은 마스터 디바이스(4202)와 통신하는 슬레이브 디바이스(4204)를 제어하기 위해 사용자가 조작할 수 있는 마스터 디바이스(4202)를 포함한다. 일부 구현에서, 마스터 디바이스(1002)는 본 명세서에 설명된 임의의 사용자 제어 시스템일 수 있거나 그 시스템에 포함될 수 있다. 일부 구현에서, 슬레이브 디바이스(1004)는 도 1의 조작기 시스템(104)일 수 있거나 그 시스템에 포함될 수 있다. 보다 일반적으로, 마스터 디바이스 블록(4202)은 사용자에 의해 물리적으로 조작될 수 있는 하나 이상의 제어 입력 디바이스를 제공하는 다양한 유형의 디바이스 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마스터 디바이스(4202)는 하나 이상의 손 제어기(예를 들어, 마스터 제어 디바이스(210, 212) 또는 본 명세서에 설명된 다른 손 제어기)와 같은 하나 이상의 마스터 제어 디바이스의 시스템을 포함할 수 있다.

마스터 디바이스(4202)는 그 자유도에서 하나 이상의 제어기의 위치와 배향, 상태, 및/또는 변경을 나타내는 제어 신호(Cl 내지 Cx)를 생성한다. 예를 들어, 마스터 디바이스(4202)는 물리적 버튼, 손 제어기 상태, 및 사용자에 의한 손 제어기의 다른 조작과 같은 입력 제어부의 선택을 나타내는 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 신호는 유선 연결 또는 무선을 통해 전송될 수 있다.

제어 시스템(4210)은 마스터 디바이스(4202), 슬레이브 디바이스(4204), 또는 별개의 디바이스, 예를 들어 마스터 디바이스(4202)와 슬레이브 디바이스(4204) 사이에 통신적으로 연결된 중간 디바이스에 포함될 수 있다. 일부 구현에서, 제어 시스템(4210)은 이들 디바이스 중 다수에 분산될 수 있다.

예시적인 시스템에서, 제어 시스템(4210)은 제어 신호(Cl 내지 Cx)를 수신하고 슬레이브 디바이스(4204)로 전송되는 구동 신호(A1 내지 Ay)를 생성한다. 제어 시스템(4210)은 또한 다양한 슬레이브 구성요소(예를 들어, 조작기 아암 요소)의 위치와 배향, 상태, 및/또는 변경을 나타내는 슬레이브 디바이스(4204)로부터의 센서 신호(B1 내지 By)를 수신할 수 있다. 이들 구동 및/또는 센서 신호는 유선 연결 또는 무선을 통해 전송될 수 있다.

제어 시스템(4210)은 프로세서(4212), 메모리(4214), 및 마스터 디바이스(4202) 및 슬레이브 디바이스(4204)와 각각 통신하기 위한 마스터 인터페이스 및 슬레이브 인터페이스와 같은 인터페이스 하드웨어(4216 및 4218)와 같은 구성요소를 포함할 수 있다. 프로세서(4212)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 디스플레이 유닛으로부터의 센서 데이터를 처리하고 모드 및 구성요소를 명령하는 것과 관련된 동작을 비롯하여 시스템(4200)의 프로그램 코드 및 제어 동작을 실행할 수 있다. 프로세서(4212)는 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit)(ASIC), 및 기타 전자 회로를 비롯하여 다양한 유형의 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(4214)는 프로세서에 의한 실행을 위한 명령을 저장할 수 있고 임의의 적절한 프로세서 판독 가능 저장 매체, 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(RAM), 읽기 전용 메모리(read-only memory)(ROM), 전자적 소거 가능 읽기 전용 메모리(Electrical Erasable Read-only Memory)EEPROM, 플래시 메모리 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(4212) 및 메모리(4214)는 마스터 제어 디바이스(4202)와 슬레이브 디바이스(4204) 사이의 제어를 인에이블한다.

제어 시스템(4210)은 본 명세서에 개시된 양태에 따라 적절한 동작 및 방법의 블록을 구현하기 위해 프로그래밍된 명령(예를 들어, 명령을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체)을 포함한다. 시스템은 처리의 한 부분이 슬레이브 디바이스(4204) 상에서 또는 인접하여 임의로 수행되고, 처리의 다른 부분이 마스터 디바이스(4202)에서 수행되는 등의 다중 데이터 처리 회로를 포함할 수 있다. 매우 다양한 중앙 집중식 또는 분산형 데이터 처리 아키텍처 중 임의의 것이 채용될 수 있다. 유사하게, 프로그래밍된 명령은 다수의 개별 프로그램 또는 서브루틴으로 구현될 수 있거나, 본 명세서에 설명된 원격 조작식 시스템의 다수의 다른 양태에 일체화될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템(4210)은 블루투스, IrDA, HomeRF, IEEE 802.11, DECT, 및 무선 원격 측정과 같은 하나 이상의 무선 통신 프로토콜을 지원한다.

다양한 다른 입력 및 출력 디바이스가 또한 제어 시스템(4210)에 결합될 수 있다. 출력 디바이스는 디스플레이 시스템(4220)의 구성요소로서 하나 이상의 디스플레이 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 시스템(4220)은 본 명세서에 설명된 디스플레이 시스템(300, 600, 700, 또는 2300)과 유사할 수 있다. 디스플레이 시스템(4220)은 제어 시스템(4210)으로부터 명령 및/또는 데이터 신호(E)를 수신하여 이미지, 예를 들어 다중 픽셀로 구성된 디지털 이미지의 디스플레이를 유발한다. 이미지는 제어 시스템 또는 기타 시스템(예를 들어, 원격 조작식 시스템에 대한 명령의 선택을 허용하는 사용자 인터페이스의 그래픽 요소 및 애니메이션)에 의해 생성될 수 있고, 및/또는 이미지는 슬레이브 디바이스 또는 다른 위치에 위치 설정된 이미지 캡처 디바이스에 의해 캡처된 데이터로부터 유도될 수 있다. 디스플레이 시스템(4220)은 또한 명령 신호(FI 내지 Fx)를 제어 시스템(4210)에 제공하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 공간에서 디스플레이 유닛(예를 들어, 디스플레이 유닛(306, 606, 706, 또는 2306))의 움직임을 비롯하여 디스플레이 시스템의 기능을 제어한다. 예를 들어, 명령 신호(FI 내지 Fx)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 사용자 입력 디바이스의 사용자 조작에 기초하여, 및/또는 검출된 이벤트 또는 다른 조건에 기초하여 생성될 수 있다. 일부 구현에서, 디스플레이 시스템(4220)은 원격 조작식 시스템 또는 제어 시스템(4210)의 상태에 기초하여 명령(FI 내지 Fx)을 인에이블 또는 디스에이블(예를 들어, 따르거나 무시)할 수 있다.

이 예에서, 제어 시스템(4210)은 모드 제어 모듈(4240), 제어 모드 모듈(4250), 및 비제어 모드 모듈(4260)을 포함한다. 다른 구현은 다른 모듈, 예를 들어 힘 출력 제어 모듈, 센서 입력 신호 모듈 등을 사용할 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "모듈"은 하드웨어(예를 들어, 집적 회로 또는 기타 회로와 같은 프로세서)와 소프트웨어(예를 들어, 기계 또는 프로세서 실행 가능 지시, 명령, 또는 펌웨어, 프로그래밍, 또는 목적 코드와 같은 코드)의 조합을 지칭할 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 조합은 하드웨어만(즉, 소프트웨어 요소가 없이 하드웨어 요소), 하드웨어에 의해 호스팅되는 소프트웨어(예를 들어, 메모리에 저장되고 프로세서에 의해 또는 프로세서에서 실행되거나 해석되는 소프트웨어), 또는 하드웨어와 하드웨어에서 호스팅되는 소프트웨어의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 모듈(4240, 4250, 4260)은 프로세서(4212) 및 메모리(4214), 예를 들어 메모리(4214) 및/또는 제어 시스템(4210)에 연결된 다른 메모리 또는 저장 디바이스에 저장된 프로그램 지시를 사용하여 구현될 수 있다.

모드 제어 모듈(4240)은, 예를 들어 제어부의 사용자 선택에 의해 사용자가 시스템의 제어 모드와 비제어 모드를 시작할 때, 마스터 제어기를 사용한 사용자의 존재 감지, 마스터 제어기의 필요한 조작의 감지 등을 검출할 수 있다. 모드 제어 모듈은 하나 이상의 제어 신호(Cl 내지 Cx)에 기초하여 제어 시스템(4210)의 제어 모드 또는 비제어 모드를 설정할 수 있다. 예를 들어, 모드 제어 모듈(4240)은 사용자 검출 모듈이 사용자가 제어 입력 디바이스(들)의 사용을 위한 적절한 위치에 있고 신호(예를 들어, 하나 이상의 신호(Cl 내지 Cx))가 사용자가 제어 입력 디바이스에 접촉했음을 나타내는 것을 검출하면 제어 모드 동작을 활성화할 수 있다. 모드 제어 모듈(4240)은 제어 입력 디바이스(들)에서 사용자 터치가 검출되지 않는 경우 및/또는 사용자가 제어 입력 디바이스(들)를 사용하기에 적절한 위치에 있지 않은 경우 제어 모드를 디스에이블할 수 있다. 예를 들어, 모드 제어 모듈(4240)은 제어 시스템(4210)에 통지하거나 정보를 제어 모드 모듈(4250)에 직접 전송하여 제어 모드 모듈(4250)이 슬레이브 디바이스(4204)를 이동시키는 구동 신호(A1 내지 An)를 생성하는 것을 방지할 수 있다.

일부 구현에서, 제어 모드 모듈(4250)은 제어 시스템(4210)의 제어 모드를 제어하는 데 사용될 수 있다. 제어 모드 모듈(4250)은 제어 신호(Cl 내지 Cx)를 수신할 수 있고, 슬레이브 디바이스(4204)의 액추에이터를 제어하고, 예를 들어 슬레이브 디바이스(4204)의 움직임이 마스터 디바이스(4202)의 움직임의 맵핑에 대응하도록 마스터 디바이스(4202)의 움직임을 따르게 하는 구동 신호(A1 내지 Ay)를 생성할 수 있다. 제어 모드 모듈(4250)은 종래 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 일부 구현에서, 제어 모드 모듈(4250)은 또한 마스터 디바이스(4202) 상의 힘을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 힘은 힘을 구성요소에 인가하는 데 사용되는 액추에이터(들)에 출력되는 하나 이상의 제어 신호(D1 내지 Dx)를 사용하여 마스터 제어 디바이스의 하나 이상의 구성요소, 예를 들어 제어 입력 디바이스의 핸드 그립 부재 또는 기계적 링크에 출력될 수 있다. 이러한 힘은 햅틱 피드백, 중력 보상 등을 제공할 수 있다.

일부 구현에서, 비제어 모드 모듈(4260)은 시스템(4200)의 비제어 모드를 제어하는 데 사용될 수 있다. 비제어 모드에서, 마스터 디바이스(4202)의 사용자 조작은 슬레이브(4204)의 하나 이상의 구성요소의 움직임에 영향을 미치지 않는다. 일부 예에서, 비제어 모드는 슬레이브 디바이스(4204)의 일부, 예를 들어 조작기 아암 조립체가 마스터 디바이스(4202)에 의해 제어되지 않고 오히려 공간에서 부동하며 수동으로 이동될 수 있을 때 사용될 수 있다. 비제어 모드의 경우, 비제어 모드 모듈(4260)은 슬레이브 디바이스(4204)의 액추에이터 시스템이 프리휠링(freewheeling)하게 할 수 있거나, 구동 신호(A1 내지 An)를 생성하여, 예를 들어 조작기 아암의 모터가 아암의 예상 중량을 중력에 대항하여 지지하게 할 수 있고, 아암의 브레이크는 맞물리지 않아 아암의 수동 움직임을 허용한다.

일부 구현에서, 비제어 모드는 제어 시스템(4210)의 하나 이상의 다른 동작 모드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비제어 모드는, 자유도 중 하나 이상에서 제어 입력 디바이스의 움직임 및/또는 제어 입력 디바이스의 제어부의 선택이, 예를 들어 디스플레이 시스템(4220) 및/또는 다른 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이된 그래픽 사용자 인터페이스에서 디스플레이된 옵션의 선택을 제어할 수 있는 선택 모드일 수 있다. 뷰잉 모드는 제어 입력 디바이스의 움직임을 허용하여, 슬레이브 디바이스(4204)에 포함되지 않을 수 있는 이미징 디바이스(예를 들어, 카메라)로부터 제공된 디스플레이, 또는 이미징 디바이스의 움직임을 제어할 수 있다. 제어 신호(Cl 내지 Cx)는 이러한 요소(예를 들어, 커서, 뷰 등)를 제어하기 위해 비제어 모드 모듈(4260)에 의해 사용될 수 있고 제어 신호(D1 내지 Dx)는 비제어 모드 모듈에 의해 결정되어 이러한 비제어 모드 동안 제어 입력 디바이스(들) 상에 힘의 출력을 유발하여, 예를 들어 그러한 모드 동안 발생하는 상호 작용 또는 이벤트를 사용자에게 표시할 수 있다.

본 명세서에 설명된 구현은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램 지시 또는 코드에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 코드는 하나 이상의 디지털 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 기타 처리 회로)에 의해 구현될 수 있다. 지시는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들어, 저장 매체)를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 저장될 수 있으며, 여기서 컴퓨터 판독 가능 매체는 반도체 또는 솔리드 스테이트 메모리, 자기 테이프, 제거 가능 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 강성 자기 디스크, 광학 디스크, 메모리 카드, 솔리드 스테이트 메모리 드라이브 등을 포함하는 자기, 광학, 전자기, 또는 반도체 저장 매체를 포함할 수 있다. 매체는 데이터 및 실행 가능 지시의 다운로드를 제공하는 인터넷과 같은 네트워크에 연결된 서버 또는 다른 디바이스이거나 이에 포함될 수 있다. 대안적으로, 구현은 하드웨어(로직 게이트 등) 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 될 수 있다. 예시적인 하드웨어는 프로그래머블 프로세서(예를 들어, 현장 프로그래머블 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array)(FPGA), 복합 프로그래머블 로직 디바이스), 범용 프로세서, 그래픽 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC) 등일 수 있다.

본 개시내용에 설명된 기능 블록, 동작, 피처, 방법, 디바이스, 및 시스템은 본 기술 분야의 숙련자에게 알려진 바와 같이 시스템, 디바이스 및 기능 블록의 상이한 조합으로 통합되거나 분할될 수 있다는 점에 유의한다.

본 구현이 도시된 예에 따라 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자는 구현에 변형이 있을 수 있고 이러한 변형이 본 개시내용내용의 범위 내에 있을 것이라는 것을 쉽게 인식할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않고 본 기술 분야의 숙련자에 의해 많은 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (30)

1. 제어 유닛이며,
   제2 지지부에 결합된 제1 지지부를 포함하는 지지 연동 장치;
   제2 지지부의 원위 부분에 결합된 트랙 부재; 및
   트랙 부재에 결합된 디스플레이 유닛을 포함하고,
   디스플레이 유닛은 지지 연동 장치에 의해 제공되는 제1 및 제2 자유도로 선형으로 병진 가능하며,
   디스플레이 유닛은 트랙 부재에 의해 정의된 제3 자유도로 틸트 축을 중심으로 제2 지지부에 대해 회전 가능하고,
   디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함하는, 제어 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   트랙 부재는 틸트 축의 위치를 결정하는 반경을 갖는 만곡된 부재이고,
   틸트 축은 제1 및 제2 자유도에 직교하게 배향되는, 제어 유닛.
3. 제1항에 있어서,
   제2 지지부는 제1 자유도로 제1 축을 따라 제1 지지부에 대해 선형으로 병진 가능하고,
   제2 지지부의 원위 부분은 제2 자유도로 제2 축을 따라 제1 지지부에 대해 선형으로 병진 가능한, 제어 유닛.
4. 제1항에 있어서,
   트랙 부재는 제2 지지부의 원위 부분에 견고하게 결합되고,
   디스플레이 유닛은 트랙 부재에 활주 가능하게 결합되고 제3 자유도로 틸트 축을 중심으로 트랙 부재를 따라 이동 가능한 활주 부재를 포함하는, 제어 유닛.
5. 제4항에 있어서,
   디스플레이 유닛은 제4 자유도로 활주 부재에 대해 요 축을 중심으로 회전 가능하고,
   요 축은 틸트 축에 직교하는, 제어 유닛.
6. 제1항에 있어서, 제1 지지부 및 제2 지지부는 서로에 대해 배향이 고정되어 있는, 제어 유닛.
7. 제1항에 있어서,
   제1 지지부의 원위 부분은 제1 축을 따라 이동 가능하고 제2 지지부의 원위 부분은 제2 축을 따라 이동 가능하며,
   제1 축은 제2 축에 직교하고,
   틸트 축은 제1 축에 직교하고 제2 축에 직교하는, 제어 유닛.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   디스플레이 유닛은 정의된 피봇 축을 중심으로 평면 내에서 회전 가능하고,
   정의된 피봇 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전은 제1 자유도에서 디스플레이 유닛의 선형 움직임, 제2 자유도에서 디스플레이 유닛의 선형 움직임, 및 제3 자유도에서 디스플레이 유닛의 회전 움직임의 조합인, 제어 유닛.
9. 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   디스플레이 유닛은 제4 자유도로 제4 축을 중심으로 회전 가능하고,
   제4 축은 틸트 축에 직교하며,
   디스플레이 유닛은 제4 자유도로 디스플레이 유닛의 회전을 안내하는 제2 트랙 부재를 포함하는, 제어 유닛.
10. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 지지부는 제1 신축식 베이스 부분 및 제2 신축식 베이스 부분을 포함하고,
    제2 신축식 베이스 부분은 제1 신축식 베이스 부분에 대해 제1 축을 따라 선형으로 병진 가능하며,
    제2 지지부는 제1 신축식 아암 부분 및 제2 신축식 아암 부분을 포함하고,
    제2 신축식 아암 부분은 제1 신축식 아암 부분에 대해 제2 축을 따라 선형으로 이동 가능하며,
    제2 신축식 베이스 부분은 제1 신축식 아암 부분에 견고하게 결합되는, 제어 유닛.
11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 또는 제3 액추에이터 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    제1 액추에이터는 제1 자유도로 디스플레이 유닛에 제1 힘을 출력하도록 구성되고, 제2 액추에이터는 제2 자유도로 디스플레이 유닛에 제2 힘을 출력하도록 구성되며, 제3 액추에이터는 제3 자유도로 디스플레이 유닛에 제3 힘을 출력하도록 구성되는, 제어 유닛.
12. 제5항에 있어서, 제4 자유도로 요 축을 중심으로 디스플레이 유닛에 제4 힘을 출력하도록 구성된 제4 액추에이터를 더 포함하는, 제어 유닛.
13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 디스플레이 유닛은:
    디스플레이 유닛에 제공되어 사용자의 헤드로부터 입력을 수신하는 헤드 입력 디바이스, 또는
    디스플레이 유닛에 제공되어 사용자의 손으로부터 입력을 수신하는 손 입력 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는, 제어 유닛.
14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 원격 조작식 조작기 시스템의 하나 이상의 기능을 제어하기 위해 사용자에 의해 조작 가능한 제어 입력 디바이스에 결합되는, 제어 유닛.
15. 원격 조작식 시스템 제어 유닛이며,
    제1 부분 및 제2 부분을 갖는 수직 부재 - 수직 부재의 제2 부분은 수직 부재의 제1 부분에 대해 수직 축을 따라 선형으로 병진 가능함 -;
    제1 부분 및 제2 부분을 갖는 수평 부재 - 수평 부재의 제1 부분은 수직 부재의 제2 부분에 견고하게 결합되고, 수평 부재의 제2 부분은 수평 부재의 제1 부분에 대해 수평 축을 따라 선형으로 병진 가능하며, 수평 축은 수직 축에 직교함 -;
    수평 부재의 제2 부분에 견고하게 결합되고 틸트 축을 중심으로 만곡되는 트랙 부재; 및
    트랙 부재에 활주 가능하게 결합되고 제3 자유도로 틸트 축을 중심으로 트랙 부재를 따라 이동 가능한 디스플레이 유닛을 포함하고, 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함하는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
16. 제15항에 있어서,
    수직 부재의 제2 부분과 수직 부재의 제1 부분은 신축식으로 결합되고,
    수평 부재의 제2 부분과 수평 부재의 제1 부분은 신축식으로 결합되는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
17. 제15항에 있어서, 틸트 축은 수평 축에 직교하고 수직 축에 직교하는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
18. 제15항에 있어서,
    디스플레이 유닛은 정의된 피봇 축을 중심으로 회전 가능하고,
    정의된 피봇 축을 중심으로 한 회전은 수직 축을 따른 수직 부재의 제2 부분의 선형 움직임, 수평 축을 따른 수평 부재의 제2 부분의 선형 움직임, 및 틸트 축을 중심으로 한 디스플레이 유닛의 회전 움직임의 조정된 조합에 의해 유발되는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
19. 제18항에 있어서,
    정의된 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 목을 통해 연장을 위한 위치에 위치 설정되거나;
    정의된 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 눈을 통해 연장되는 눈 축과 일치하거나; 또는
    정의된 피봇 축은 디스플레이 유닛을 조작하는 사용자의 이마 사이의 접촉 지점에서 디스플레이 유닛의 입력 디바이스를 통해 연장되는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
20. 제18항에 있어서, 정의된 피봇 축은 디스플레이 유닛 상에 제공된 손 입력 디바이스의 일부를 통해 연장되는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이 유닛은 활주 부재에 의해 트랙 부재에 결합되고,
    디스플레이 유닛은 제4 자유도로 활주 부재에 대해 요 축을 중심으로 회전 가능하며,
    요 축은 틸트 축에 직교하고, 디스플레이 유닛은 요 축을 중심으로 한 회전을 가능하게 하는 만곡된 트랙에 결합되는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
22. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 및 제3 액추에이터를 더 포함하고,
    제1 액추에이터는 수직 부재의 제2 부분에 제1 힘을 출력하도록 구성되며, 제2 액추에이터는 수평 부재의 제2 부분에 제2 힘을 출력하도록 구성되고, 제3 액추에이터는 틸트 축을 중심으로 디스플레이 유닛에 제3 힘을 출력하도록 구성되는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
23. 제21항에 있어서, 활주 부재는 디스플레이 유닛을 트랙 부재에 결합하고 틸트 축을 중심으로 활주 부재와 함께 이동하는 제3 액추에이터를 포함하는, 원격 조작식 시스템 제어 유닛.
24. 원격 조작식 시스템이며,
    지지 메커니즘 - 상기 지지 메커니즘은
    복수의 링크를 포함하는 지지 연동 장치;
    지지 연동 장치의 원위 단부에 결합된 트랙 부재;
    트랙 부재에 결합된 디스플레이 유닛 - 디스플레이 유닛은 복수의 링크들 사이의 상대적 움직임에 기초하여 그리고 트랙 부재에 의해 안내되는 디스플레이 유닛의 움직임에 기초하여 다중 자유도로 이동 가능하고, 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함함 -; 및
    지지 연동 장치에 결합된 복수의 액추에이터를 포함함 -;
    사용자에 의한 제어 입력 디바이스의 움직임에 기초하여 입력 신호를 제공하도록 구성된 제어 입력 디바이스; 및
    지지 메커니즘 및 제어 입력 디바이스와 통신하는 제어 시스템을 포함하고, 제어 시스템은:
    복수의 액추에이터에 제1 제어 신호들을 제공하여 디스플레이 유닛이 정의된 피봇 축을 중심으로 회전하게 하고 - 정의된 피봇 축을 중심으로 한 회전은 다중 자유도 중 적어도 2개에서 디스플레이 유닛의 움직임으로 인해 발생함 -,
    제어 입력 디바이스로부터의 입력 신호에 기초하여 원격 조작식 조작기 시스템에 제2 제어 신호를 제공하도록 구성되며, 제2 제어 신호는 조작기 시스템의 기구의 움직임을 유발하는, 원격 조작식 시스템.
25. 제24항에 있어서,
    트랙 부재는 지지 연동 장치의 원위 단부에 견고하게 결합되고,
    디스플레이 유닛은 트랙 부재에 활주 가능하게 결합되며 다중 자유도 중 회전 자유도로 틸트 축을 중심으로 트랙 부재를 따라 이동 가능한, 원격 조작식 시스템.
26. 방법이며,
    제1 입력 디바이스에서 제1 사용자 입력을 수신하는 단계; 및
    제1 사용자 입력에 기초하여 정의된 피봇 축을 중심으로 수직 평면에서 디스플레이 유닛을 이동시키도록 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하고, 디스플레이 유닛은 지지 연동 장치에 결합되며, 디스플레이 유닛의 이동시키는 것은 지지 연동 장치에 결합된 만곡된 트랙 부재를 따라 디스플레이 유닛을 활주시키는 것을 포함하고, 디스플레이 유닛은 디스플레이 디바이스를 포함하는, 방법.
27. 제26항에 있어서, 디스플레이 유닛을 이동시키도록 액추에이터를 제어하는 단계는:
    지지 연동 장치의 제2 링크가 제1 자유도로 제1 축을 따라 제1 링크에 대해 선형 병진하게 하는 단계;
    제2 링크의 일부가 제2 자유도로 제2 축을 따라 제1 링크에 대해 선형으로 병진하게 하는 단계; 및
    디스플레이 유닛이 제2 링크에 대해 제3 자유도로 제3 축을 중심으로 회전하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
28. 제26항에 있어서, 제1 사용자 입력에 따라 또는 디스플레이 유닛의 움직임에 따라 디스플레이 유닛의 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이되는 이미지를 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 방법.
29. 제26항에 있어서, 조작기 시스템의 액추에이터가 제1 사용자 입력에 따라 조작기 시스템의 이미지 캡처 디바이스를 이동하게 하는 단계를 더 포함하고, 이미지 데이터는 이미지 캡처 디바이스로부터 수신되고 디스플레이 유닛의 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이되는, 방법.
30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 사용자 입력은, 디스플레이 유닛 상에 제공되고 사용자의 헤드로부터 입력을 수신하는 헤드 입력 디바이스, 또는 디스플레이 유닛 상에 제공되고 사용자의 손으로부터 입력을 수신하는 손 입력 디바이스 중 적어도 하나를 통해 제공되며,
    방법은:
    지지 연동 장치에 결합된 제2 입력 디바이스에서 제2 사용자 입력을 수신하는 단계; 및
    제2 사용자 입력에 기초하여, 공간에서 조작기 시스템의 기구를 이동시키도록 기구 액추에이터를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.

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