KR20220133186A

KR20220133186A - 이동식 조작 시스템

Info

Publication number: KR20220133186A
Application number: KR1020227022966A
Authority: KR
Inventors: 애런 에드싱어; 찰스 켐프; 블레인 마툴레비치
Original assignee: 헬로 로봇, 인코포레이티드
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-10-04
Also published as: US20210170583A1; JP7455427B2; EP4069994A1; WO2021113726A1; US11820013B2; JP2023504551A; EP4069994B1

Abstract

인간 환경 내에서 목표 작업을 수행하도록 구성된 이동식 조작 시스템(100)이 제공된다. 이동식 조작 시스템은 컴퓨팅 디바이스, 적어도 2개의 구동 휠, 및 센서를 포함하는 이동식 베이스 조립체(105)를 포함한다. 이동식 조작 시스템은 체인 카트리지를 포함하는 구동 조립체(110) 및 각각의 상호 연결된 링크의 내부 공간 내에서 적어도 하나의 케이블을 전달하는 복수의 상호 연결된 링크를 포함하는 구동 체인을 포함한다. 구동 조립체 시스템은 또한 텔레스코픽식으로 연장 및 수축하고 내부에서 구동 체인을 전달하는 복수의 세그먼트를 포함하는 텔레스코픽 구조를 포함한다. 이동식 조작 시스템은 구동 조립체가 수직으로 병진하는 이동식 베이스 조립체에 부착된 마스트(115) 및 마스트 위에 있고 제1 센서 집합체를 포함하는 헤드 조립체(120)를 포함한다. 이동식 조작 시스템은 또한 텔레스코픽 구조에 결합된 조작 페이로드를 포함한다.

Description

이동식 조작 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 12월 4일자로 출원된 "MOBILE MANIPULATION IN HUMAN ENVIRONMENTS"라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제17/112,539호에 대해 35 U.S.C. §120 하의 우선권을 주장하며, 이 출원은 2020년 2월 17일자로 출원된 "A MOBILE MANIPULATION SYSTEM FOR WORK IN HUMAN ENVIRONMENTS"라는 명칭의 미국 가특허출원 제62/977,643호, 및 2019년 12월 6일자로 출원된 "METHOD FOR ACTUATING A TELESCOPING MECHANISM FOR A ROBOT"라는 명칭의 미국 가특허출원 제62/944,891호에 대해 35 U.S.C. §119(e) 하의 이익 및 우선권을 주장한다. 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 명시적으로 포함된다.

로봇은 인간 환경에서 목표 작업을 수행하도록 구성될 수 있다. 그러나, 인간 환경에서 상호 작용하는 보조 로봇은 통상적으로 복잡한 기계 설계를 갖고, 일상적인 가정 환경에서 실제로 처리하기에는 너무 크고 무거우며, 사람과 안전하게 상호 작용하는 능력이 제한적이고, 구입 및 유지 보수 비용이 많이 든다. 자율 또는 원격 작동 제어 하에 인간 환경에서 유용한 작업을 수행하도록 구성된 로봇은 설계 복잡성과 비용을 추가로 증가시킬 수 있다. 그 결과, 이러한 로봇은 일상적인 활동에서 보조 디바이스에 의존해야 하는 사용자에게 재정적으로 얻기 어려울 수 있다. 또한, 전통적인 보조 로봇은 인간 환경의 중요한 작업에 대해 도달 범위와 조작 능력이 제한적일 수 있다. 따라서, 인간을 위한 작업을 효율적이고 안전하게 수행하기 위해 자율적으로 또는 떨어진 원격 작동을 통해 작동할 수 있는 간단하고 콤팩트하며 안전한 보조 로봇 시스템에 대한 요구가 존재한다.

전통적인 보조 이동식 매니퓰레이터 로봇 시스템은 휠이 달린 베이스, 하나 이상의 민첩한 로봇 아암, 3D 카메라 및/또는 광 검출 및 거리 측정(Lidar) 센서와 같은 센서 제품군을 포함할 수 있다. 민첩한 로봇 아암의 운동학적 설계는 통상적으로 산업 자동화 용례로부터 파생되며 근위 숄더 조인트와 원위 손목 조인트 사이에 위치된 일련의 5 내지 7개의 회전 조인트를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 조인트의 액추에이터는 중력 및 동적 하중에 대해 그 원위 조인트를 지지할 정도로 충분히 강해야 한다. 이는, 손목에서 적절한 페이로드를 지지할 정도로 충분히 강하기 위해, 원위 조인트가 커지고 무거워지며 안전하지 않게 되는 증폭 효과를 초래한다. 이러한 무거운 아암이 이동식 로봇에서 전개될 때, 이동식 로봇 베이스는 이제 기울어짐에 대한 안정성을 보장할 수 있을 정도로 충분히 설치 공간과 질량을 증가시켜야 한다. 이는 차례로 기본 설치 공간을 넘어 연장되는 긴 아암이 기울어짐을 유발할 수 있기 때문에 로봇의 도달 가능한 작업 공간을 제한할 수 있다. 또한, 이러한 민첩한 아암의 부피가 큰 특성으로 인해 환경에 대한 센서의 시야가 가려져 목표 작업을 달성하는 로봇의 능력을 제한할 수 있다.

본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템은 시스템이 전개되는 환경으로부터 시스템에 부여된, 의도하지 않을 수 있는 상호 작용력을 감지할 수 있다. 감소된 설치 공간 설계와 구성요소의 효율적인 기계적 구성은 이동식 조작 시스템을 가볍고 콤팩트하며 쉽게 수송될 수 있게 만든다. 이동식 조작 시스템의 여러 안전 피처는 인간에 근접하여 작동할 때 부상 없는 작동을 보장한다. 이동식 조작 시스템 센서는 통상적으로 수집된 센서 데이터의 유용성을 제한할 수 있는 센서 위치, 배향, 시야, 조명 조건 또는 장애물과 독립적으로 시스템이 작동하는 환경을 신뢰성 있게 감지할 수 있다. 이동식 조작 시스템의 센서는 헤드 조립체 내의 마스트 위에 배치되기 때문에 더 인간과 유사한 대화 또는 상호 작용을 추가로 가능하게 할 수 있다. 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템은 전통적인 보조 로봇에 비교하여 수평 및 수직 분절 텔레스코픽 구조를 사용하여 더 넓은 범위의 거리에 접근할 수 있다.

텔레스코픽 구조에 결합된 매니퓰레이터 도구는 복잡한 동작 계획 알고리즘으로 작동하도록 프로그래밍된 복잡한 분절 조인트, 기계적 연동 장치, 또는 조작 액세서리 없이 더 다양한 물체 또는 환경을 파지하거나 달리 상호 작용할 수 있다. 이동식 조작 시스템의 가느다란 프로파일은 시스템이 보다 쉽게 자체-위치 결정 가능하게 할 수 있으며, 예를 들어 텔레스코픽 구조 및 매니퓰레이터 도구의 위치를 위치 결정하면 작업을 수행할 때 구동 시간을 개선하고 명령 생성을 제어할 수 있다. 이동식 조작 시스템의 가느다란 설계는 주어진 환경에서 더 큰 공간에 걸쳐 센서 데이터가 수집되게 할 수도 있다.

이러한 특징과 이점의 결과로서, 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템은 인간 환경에서 일상적인 작업을 완료하는 보다 강인한 성능을 제공할 수 있다.

일반적으로, 이동식 조작 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 이동식 조작 시스템은 제1 컴퓨팅 디바이스, 및 적어도 2개의 구동 휠을 포함하는 이동식 베이스 조립체를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 구동 휠은 제1 액추에이터에 결합된 제1 구동 휠 및 제2 액추에이터에 결합된 제2 구동 휠을 포함할 수 있다. 이동식 베이스 조립체는 또한 제1 센서를 포함할 수 있다. 이동식 조작 시스템은 또한 제1 체인 카트리지를 포함하는 구동 조립체를 포함할 수 있다. 제1 체인 카트리지는 제3 액추에이터의 구동 메커니즘에 맞물림 가능하게 결합된 구동 체인을 포함할 수 있다. 구동 체인은 제1 복수의 상호 연결된 링크 각각의 제1 내부 공간 내에서 적어도 하나의 제1 케이블을 전달하는 제1 복수의 상호 연결된 링크를 포함할 수 있다. 구동 시스템은 또한 서로에 대해 텔레스코픽식으로(telescopically) 연장 및 수축하도록 구성되고 내부에서 구동 체인을 전달하는 복수의 세그먼트를 포함하는 텔레스코픽 구조를 포함할 수 있다. 구동 체인의 제1 단부는 복수의 세그먼트의 원위 세그먼트에 결합될 수 있다. 이동식 조작 시스템은 또한 이동식 베이스 조립체에 부착된 마스트를 포함할 수 있다. 구동 조립체는 마스트를 따라 수직으로 병진할 수 있다. 이동식 조작 시스템은 마스트 위에 있고 제1 센서 집합체를 포함하는 헤드 조립체를 더 포함할 수 있다. 이동식 조작 시스템은 또한 복수의 세그먼트의 원위 세그먼트에 결합된 조작 페이로드를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 구동 조립체는 이동식 베이스 조립체의 제4 액추에이터 및 이동식 베이스 조립체의 제2 체인 카트리지를 포함할 수 있다. 제2 체인 카트리지는 제2 복수의 상호 연결된 링크 각각의 제2 내부 공간 내에서 적어도 하나의 제2 케이블을 전달하는 제2 복수의 상호 연결된 링크를 포함하는 드래그 체인을 포함할 수 있다. 구동 조립체는 또한 텔레스코픽 아암을 마스트에 결합하는 리프트 캐리지를 포함할 수 있다. 리프트 캐리지는 리프트 캐리지 구동 요소를 통해 제4 액추에이터에 결합될 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 제3 액추에이터 또는 제4 액추에이터 중 하나 이상은 제어기에 결합된 스테퍼 모터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기는 전류 센서로부터 입력 신호를 수신하거나 스테퍼 모터에 공급되는 권선 전류를 제어하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기는 위치 센서로부터 입력 신호를 수신하고 및/또는 스테퍼 모터의 로터 위치를 제어하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 리프트 캐리지는 제1 복수의 롤러를 포함하는 제1 부분 및 제2 복수의 롤러를 포함하는 제2 부분을 포함할 수 있다. 리프트 캐리지의 제1 부분과 리프트 캐리지의 제2 부분은 서로 분리 가능하게 결합될 수 있고 마스트의 일부를 둘러쌀 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 복수의 롤러 및 제2 복수의 롤러는 각각 롤러 요소, 롤러 요소의 대향 측면 상의 스러스트 베어링, 및 롤러 요소를 통해 연장되는 금속 지지 샤프트를 포함할 수 있다. 금속 지지 샤프트의 제1 단부는 리프트 캐리지의 제1 부분 내에 수용될 수 있고 금속 지지 샤프트의 제2 단부는 리프트 캐리지의 제2 부분 내에 수용될 수 있다.

다른 실시예에서, 리프트 캐리지는 리프트 캐리지 내에 일체로 구성된 내부 가이드를 포함할 수 있다. 내부 가이드는 제2 복수의 상호 결합된 링크의 원위 링크에 결합된 수용 부분을 포함할 수 있다. 리프트 캐리지는 적어도 하나의 제2 케이블이 통과하는 구멍을 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 마스트는 마스트 내에 채널을 포함할 수 있다. 채널은 리프트 캐리지와 텔레스코픽 구조가 마스트 상에서 수직으로 병진함에 따라 마스트 내에서 드래그 체인과 리프트 캐리지 구동 요소를 전달할 수 있다.

다른 실시예에서, 헤드 조립체는 마스트에 결합된 플레이트, 플레이트에 결합된 한 쌍의 나사 기둥, 및 한 쌍의 나사 기둥에 결합된 풀리를 포함할 수 있다. 풀리는 리프트 캐리지 구동 요소를 수용할 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 센서 집합체의 적어도 하나의 센서는 제1 센서 집합체의 적어도 하나의 센서를 지지 구조에 대해 낮은 위치에 위치 설정하도록 구성된 지지 구조를 통해 헤드 조립체에 결합될 수 있다.

다른 실시예에서, 헤드 조립체는 사용자 인터페이스 버튼, 이동식 조작 시스템이 위치되는 표면에 대해 수평 운동으로 헤드 조립체를 회전시키도록 구성된 제5 액추에이터, 및 이동식 조작 시스템이 위치되는 표면에 대해 수직 운동으로 헤드 조립체를 회전시키도록 구성된 제6 액추에이터를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 센서는 레이저 거리계, 카메라, 또는 소나 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 센서 집합체는 마이크로폰 어레이, 스피커, 깊이 탐지기, 카메라, 또는 레이저 거리계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 구동 조립체는 하나 이상의 USB 포트, 및 구동 조립체에 추가적인 센서를 부착하기 위한 하나 이상의 나사 인서트를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이동식 베이스 조립체, 구동 조립체, 조작 페이로드, 또는 매니퓰레이터 도구 중 적어도 하나는 적어도 하나의 기준 태그를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 마스트는 반사 감소 재료 및/또는 낮은 마찰 계수를 갖는 비점착 재료를 포함하는 표면 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 마스트는 적어도 하나의 제3 케이블을 헤드 조립체로 전달하도록 구성된 하나 이상의 통로를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 조작 페이로드는 제7 액추에이터, 페이로드 구동 메커니즘, 및 페이로드 구동 메커니즘에 결합된 매니퓰레이터 도구를 포함할 수 있다. 매니퓰레이터 도구는 제7 액추에이터를 통해 구동될 수 있다. 다른 실시예에서, 조작 페이로드는 복수의 세그먼트의 원위 세그먼트에 대해 오프셋 구성으로 위치 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 매니퓰레이터 도구는 이동식 조작 시스템이 위치되는 표면에 대해 복수의 운동으로 구동할 수 있다. 복수의 운동은 요 운동, 피치 운동, 롤 운동, 롤-피치-롤 운동, 및 롤-피치-요 운동을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 요 운동은 매니퓰레이터 도구가 이동식 베이스 조립체의 설치 공간 내에서 이동하게 할 수 있다.

다른 실시예에서, 매니퓰레이터 도구는 파지 도구를 포함할 수 있다. 파지 도구는 파지 단부 및 부착 단부를 포함할 수 있다. 파지 단부는 한 쌍의 팁을 포함할 수 있다. 각각의 팁은 내부 스프링 아암 및 외부 스프링 아암에 결합될 수 있다. 부착 단부는 내부 스프링 아암 쌍 및 권선 스풀에 결합된 풀-블록(pull-block)을 포함할 수 있다. 권선 스풀은 권선 요소를 통해 파지 도구의 제8 액추에이터에 결합될 수 있다.

다른 실시예에서, 이동식 베이스 조립체는 제1 제거 가능한 쉘을 포함할 수 있고 구동 조립체는 제2 제거 가능한 쉘 및 제3 제거 가능한 쉘을 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 컴퓨팅 디바이스는 데이터 프로세서, 비일시적 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장한 메모리, 및 제2 컴퓨팅 디바이스로부터 제어 명령을 수신하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 제어 명령은 데이터 프로세서가 이동식 조작 시스템을 제어하여 제어 명령과 관련된 목표 작업을 수행하도록 하기 위해 데이터 프로세서에 의해 실행될 수 있다.

다른 실시예에서, 제2 컴퓨팅 디바이스는 제1 컴퓨팅 디바이스로부터 멀리 떨어져 위치될 수 있고 디스플레이 및 디스플레이 내의 그래픽 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스는 이동식 조작 시스템이 위치되는 환경의 시각적 시야를 제공하도록 구성될 수 있다. 시각적 시야는 제1 센서 및/또는 제1 센서 집합체로부터 획득된 센서 데이터로부터 생성될 수 있다.

다른 실시예에서, 제어 명령은 이동식 조작 시스템이 위치되는 환경의 직접적인 관찰 없이 그래픽 사용자 인터페이스와 상호 작용하는 사용자에 의해 생성될 수 있다.

하나 이상의 컴퓨팅 시스템의 하나 이상의 데이터 프로세서에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 데이터 프로세서가 본 명세서에서 설명된 작동 및 방법을 수행하게 하는 명령을 저장한 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품(즉, 물리적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램 제품)이 또한 설명된다. 유사하게, 하나 이상의 데이터 프로세서 및 하나 이상의 데이터 프로세서에 결합된 메모리를 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템이 또한 설명된다. 메모리는 적어도 하나의 프로세서가 본 명세서에 설명된 작동 중 하나 이상을 수행하게 하는 명령을 일시적으로 또는 영구적으로 저장할 수 있다. 게다가, 방법은 단일 컴퓨팅 시스템 내의 또는 2개 이상의 컴퓨팅 시스템에 분산된 하나 이상의 데이터 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨팅 시스템은 네트워크(예를 들어, 인터넷, 무선 광역 네트워크, 로컬 영역 네트워크, 광역 네트워크, 유선 네트워크 등)를 통한 연결을 포함한 하나 이상의 연결을 통해, 다중 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상 사이의 직접 연결 등을 통해 연결되어 데이터 및/또는 명령 또는 기타 지시 등을 교환할 수 있다.

본 명세서에 설명된 주제의 하나 이상의 변형에 대한 세부 사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에 기재되어 있다. 본 명세서에 설명된 주제의 다른 특징 및 이점은 설명 및 도면, 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다.

이들 및 기타 특징은 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이며, 도면에서:
도 1은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 2는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 이동식 베이스 조립체 및 구동 조립체의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 3은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 구동 조립체의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 4는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 구동 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 5는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 이동식 베이스 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 6은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 구동 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 7은 본 명세서에 설명된 리프트 캐리지를 포함하는 이동식 조작 시스템의 구동 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 8은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 구동 조립체의 체인 카트리지의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 9는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 리프트 캐리지의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 10은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 리프트 캐리지의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 11a 및 도 11b는 본 명세서에 설명된 리프트 캐리지의 하나 이상의 롤러의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 12는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 마스트의 채널의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 13은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 마스트의 일부를 둘러싸는 리프트 캐리지의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 14는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 헤드 조립체의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 15는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 헤드 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 16은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 헤드 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 17은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 구동 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 18은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 하나 이상의 기준 태그의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 19는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 마스트의 하나 이상의 표면 재료의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 20은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 조작 페이로드의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 21은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 이동식 베이스 조립체의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 22는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 매니퓰레이터 도구의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 23은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 파지 도구의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이고;
도 24는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템의 컴퓨팅 아키텍처의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이며;
도 25는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템에 결합된 컴퓨팅 디바이스의 그래픽 사용자 인터페이스의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이다.
도면이 반드시 실척이 아니라는 점에 유의한다. 도면은 본 명세서에 개시된 주제의 통상적인 양태만을 도시하도록 의도되었으며, 따라서 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다.

본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템은 수행될 작업 또는 물체에 대해 이동식 조작 시스템을 네비게이팅하도록 구성된 이동식 베이스 조립체를 포함할 수 있다. 이동식 베이스 조립체는 구동 휠, 컴퓨팅 디바이스, 및 센서를 장착할 견고한 플랫폼을 제공할 수 있다. 이동식 조작 시스템은 이동식 베이스 조립체에 결합된 구동 조립체를 더 포함할 수 있다. 구동 조립체는 물체 또는 작업에 대응하는 수직 위치에 텔레스코픽 구조를 위치 설정하기 위해 강성 마스트를 따라 수직으로 병진할 수 있다. 텔레스코픽 구조는 매니퓰레이터 도구가 부착될 수 있는 원위 세그먼트에서 종료되는 복수의 연장 가능 및 수축 가능 세그먼트를 포함할 수 있다. 텔레스코픽 구조는 물체 또는 작업과 관련하여 매니퓰레이터 도구를 연장하거나 수축할 수 있다. 이동식 조작 시스템은 물체 또는 작업과 관련된 센서 데이터 뿐만 아니라 이동식 조작 시스템의 위치 또는 네비게이션에 대응하는 위치 결정 데이터를 취득하도록 구성된 센서 제품군을 포함하는 헤드 조립체를 포함할 수 있다.

구동 조립체는 그 안의 데이터, 전력 및/또는 공압 케이블 또는 라인을 텔레스코픽 구조의 원위 단부에 있는 매니퓰레이터 도구로 전달하는 다수의 상호 연결된 링크를 포함하는 구동 체인을 포함할 수 있다. 상호 연결된 링크는 한 방향으로 굴곡될 수 있으며 구동력이 상이한 방향으로 구동 체인에 인가될 때 강성 배열을 형성할 수 있다. 구동 조립체는 또한 구동 체인이 연장되거나 안으로 수축될 수 있는 체인 카트리지를 포함할 수 있다.

구동 체인은 액추에이터 또는 모터와 같은 구동 소스의 구동 메커니즘에 결합될 수 있다. 구동 체인은 수평 방향으로 텔레스코픽 구조의 구동 및 수직 방향으로 마스트를 따른 구동 조립체의 구동을 동시에 또는 독립적으로 가능하게 할 수 있는 구동 트랜스미션을 통해 액추에이터에 결합될 수 있다. 매니퓰레이터 도구는 또한 다수의 자유도로 구동할 수 있다. 이러한 방식으로, 이동식 조작 시스템은 자율 제어 또는 사용자-유도 원격-작동 하에 인간 환경에서 넓은 범위의 목표 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.

이동식 베이스의 설치 공간은 어수선한 인간 환경을 통해 네비게이팅할 정도로 충분히 작을 수 있고, 베이스에 주로 있는 로봇 질량 분포는 정적으로 안정적이고 움직이는 동안 기울어지지 않을 정도로 충분히 낮을 수 있다. 아암은 작은 단면적을 가질 수 있고 직선 수평 라인으로 연장되어 작업을 수행할 때 더 작은 체적의 공간을 차지할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템은 유리하게는 냉장고와 같은 어수선한 인간 환경에 도달할 수 있다. 베이스 설치 공간에 비해 아암의 수평 및 수직 도달 범위가 크기 때문에, 도달 가능한 큰 작업 공간이 생성되어, 이동식 조작 시스템이 그 매니퓰레이터 페이로드를 소파 아래 또는 조리대 뒤쪽과 같은 목표 작업을 위한 중요한 위치에 배치할 수 있다. 이동식 조작 시스템은 낮은 질량 중심을 포함할 수 있고 마스트는 작은 단면적을 포함할 수 있어, 사람이 이동식 조작 시스템을 2개의 휠 위로 쉽게 틸트하고 (여행 가방처럼) 굴릴 수 있다.

자율적으로 또는 원격 작동을 통해 작동하여 인간 환경에서 작업을 수행하도록 구성된 이동식 조작 시스템의 실시예가 본 명세서에서 설명된다. 그러나, 본 개시내용의 실시예는 제한 없이 인간을 포함하지 않는 위험하거나 고립된 환경에서 작업을 수행하도록 채용될 수 있다.

도 1은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이동식 조작은 이동식 베이스 조립체(105), 구동 조립체(110), 마스트(115), 및 마스트 위에 헤드 조립체(120)를 포함할 수 있다.

이동식 베이스 조립체(105)는 이동식 조작 시스템(100)이 위치되는 표면에 대해 이동식 조작 시스템(100)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 이동식 베이스 조립체(105)는 이동식 조작 시스템(100)이 이동식 조작 시스템(100)에 의해 수행될 목표 작업과 관련된 물체 또는 환경에 근접하여 배치될 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 이동식 베이스 조립체(105)는 이동식 조작 시스템(100)이 서랍을 개방하도록 구성될 수 있는 캐비닛의 서랍에 접근하기 위해 이동식 조작 시스템(100)가 방에 걸쳐 이동하게 할 수 있다.

이동식 조작 시스템(100)은 또한 마스트(115) 상에 구성된 구동 조립체(110)를 포함할 수 있다. 구동 조립체(110)는 작업 또는 물체에 대해 구동 조립체(110)를 위치 설정하기 위해 마스트(115)를 따라 수직으로 병진하도록 구성될 수 있다. 구동 조립체는 전술한 캐비닛의 서랍과 같은 물체에 도달하거나, 리트리빙하거나, 달리 접근하기 위해 복수의 세그먼트를 전개하도록 구성된 텔레스코픽 구조를 포함할 수 있다.

이동식 조작 시스템(100)은 또한 마스트(115) 위에 헤드 조립체(120)를 포함할 수 있다. 헤드 조립체(120)는 이동식 조작 시스템(100)이 위치되는 작동 환경 및/또는 이동식 조작 시스템(100)에 의해 수행될 목표 작업과 관련된 물체에 대한 센서 데이터를 수집하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 헤드 조립체(120)는 이동식 조작 시스템(100)이 개방하도록 명령될 수 있는 캐비닛의 서랍의 시각적 데이터를 사용자에게 제공하는 센서 데이터를 수집할 수 있다.

도 2는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 이동식 베이스 조립체(105) 및 구동 조립체(110)의 예시적인 실시예(200)를 예시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이동식 베이스 조립체(100)는 제1 구동 휠(205) 및 제2 구동 휠(215)을 포함할 수 있다. 제1 구동 휠(205)은 제1 액추에이터(210)에 결합될 수 있고, 제2 구동 휠(215)은 제2 액추에이터(220)에 결합될 수 있다. 제1 액추에이터(210) 및 제2 액추에이터(220)는 각각 제1 구동 휠(205) 및 제2 구동 휠(215)이 이동식 베이스 조립체(105)를 순방향, 역방향으로 이동하게 할 뿐만 아니라 이동식 베이스 조립체(105)가 위치되는 표면에 평행한 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동식 베이스 조립체(105)가 회전하게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 액추에이터(210) 및 제2 액추에이터(220)는 함께 작동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 액추에이터(210) 및 제2 액추에이터(220)는 서로 독립적으로 작동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 액추에이터(210) 및/또는 제2 액추에이터(220)는 차동 트랜스미션을 통해 제1 구동 휠(205) 및/또는 제2 구동 휠(215)에 각각 결합될 수 있다.

도 2에 추가로 도시된 바와 같이, 이동식 베이스 조립체(105)는 베이스 플랫폼(235) 상에 장착된 배터리(225) 및 컴퓨팅 디바이스(230)를 포함할 수 있다. 배터리(225)는 컴퓨팅 디바이스(230) 및 도 2에 도시된 액추에이터(210, 220)와 같은 이동식 조작 시스템(100)의 임의의 액추에이터 및 센서에 전력을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 배터리(225)는 이동식 베이스 조립체(105)에 걸쳐 질량의 더 나은 분포를 허용하기 위해 하나 이상의 배터리 또는 하나 이상의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 배터리(225)는 밀봉된 납산 배터리 또는 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(230)는 프로세서, 메모리, 통신 인터페이스, 및 하나 이상의 I/O 인터페이스를 포함할 수 있다. 메모리는, 프로세서에 의해 실행될 때, 이동식 조작 시스템(100)이 특정 목표 작업과 관련하여 또는 이동식 조작 시스템(100)의 하나 이상의 센서로부터 프로세서에 의해 수신된 센서 데이터와 관련하여 자율적 또는 반자율적 방식으로 작동하게 할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 및 실행 가능한 명령을 저장할 수 있다.

도 3은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 구동 조립체(110)의 예시적인 실시예(300)를 예시하는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 조립체(110)는 내부에 구동 체인(310)을 포함하는 체인 카트리지(305)를 포함할 수 있다. 체인 카트리지(305)는 자체 스풀링 체인 카트리지일 수 있다. 자체 안내 체인 카트리지는 구동 체인(310)의 근위 단부(320)를 수용하도록 구성된 수동 회전 피니언(315)을 포함할 수 있다. 자체 안내 체인 카트리지는 자체 안내 체인 카트리지(305)의 내부 표면(330) 상에 형성된 하나 이상의 만곡된 가이드 트랙(325)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 케이블/라인(335)은 수동 회전 피니언(315)의 슬롯 또는 개구를 통해 체인 카트리지(305)를 빠져나갈 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 케이블/라인(330)은 수동 회전 피니언(315)이 회전함에 따라 적어도 하나의 케이블/라인(330)에 대한 손상 또는 그 과도한 비틀림을 감소시키기 위한 서비스 루프 또는 코일링 메커니즘을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 체인 카트리지(305)는 구동 체인(310)이 활주하기 위한 하나 이상의 나선형 트랙을 포함하는 안내 카트리지일 수 있다. 나선형 트랙은 스프링강 또는 플라스틱으로부터 형성된 매끄러운 표면을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 구동 체인(310)의 근위 단부(320)는 체인 카트리지(305)에 고정되지 않고 체인 카트리지(305)에 대한 구동 체인(310)의 연장 또는 수축 동안 나선형 트랙 내에서 자유롭게 이동한다.

구동 체인(310)은 구동 조립체(110)의 액추에이터(345)의 구동 메커니즘(340)에 맞물림 가능하게 결합될 수 있다. 구동 체인(310)은 상호 연결된 링크(350)의 각각의 링크의 내부 공간(355) 내에서 적어도 하나의 케이블/라인(335)을 전달할 수 있는 하나 이상의 상호 연결된 링크(350)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 케이블/라인(335)은 데이터, 전력 또는 공압을 텔레스코픽 구조(365)의 원위 세그먼트(360)에 결합된 조작 페이로드에 각각 공급하는 데이터 케이블, 전력 케이블, 및/또는 공압 라인을 포함할 수 있다.

구동 조립체(110)는 또한 복수의 세그먼트(370)를 포함하는 텔레스코픽 구조(365)를 포함할 수 있다. 복수의 세그먼트(370)는, 예를 들어, 목표 작업 또는 물체에 대해 상호 작용하도록 이동식 조작 시스템(100)을 도달시키거나 리트리빙하거나 달리 가능하게 할 때 서로로부터 텔레스코픽식으로 연장 또는 수축하도록 구성될 수 있다. 텔레스코픽 구조(365)의 복수의 세그먼트(370)는 텔레스코픽 구조(365)의 근위 단부(375)에서 구동 체인(310) 및 적어도 하나의 케이블/라인(335)을 수용할 수 있고 구동 체인(310) 및 적어도 하나의 케이블/라인(335)을 텔레스코픽 구조(365)의 원위 단부(380)로 전달할 수 있다. 텔레스코픽 구조(365)의 원위 단부(380)에서, 구동 체인(310)의 원위 링크(385)는 원위 세그먼트(360)에 결합될 수 있다.

이동식 조작 시스템(100) 내에 구성되고 액추에이터(345)에 결합된 제어기로부터 구동 신호를 수신하면, 액추에이터(345)는 구동 메커니즘(340)을 구동시킬 수 있다. 구동 메커니즘(340)은 2개의 방향으로 회전할 수 있다. 제1 방향에서, 구동 메커니즘(340)은 구동 체인(310)이 체인 카트리지(305)를 빠져나가게 하고 근위 단부(375)에서 텔레스코픽 구조(365) 내로 통과하게 하도록 회전될 수 있다. 이러한 제1 방향으로의 회전은 구동 체인(310)이 원위 세그먼트(360)에 선형 병진력을 인가하여 복수의 세그먼트(370)가 서로 내에서 연장되게 할 수 있다. 구동 메커니즘(315)은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전하여 구동 체인(310)이 체인 카트리지(305) 내로 수축하게 하고 근위 단부(375)에서 텔레스코픽 구조(365)를 빠져나가게 할 수 있다.

도 4는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 구동 조립체(110)의 다른 예시적인 실시예(400)를 예시하는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 구동 조립체(110)는 텔레스코픽 구조(370)의 원위 세그먼트(360)에 결합된 조작 페이로드(405)를 포함할 수 있다. 매니퓰레이터 페이로드(405)는 상호 교환 가능한 도구, 액추에이터, 및/또는 센서를 포함할 수 있다.

도 4에 추가로 도시된 바와 같이, 구동 조립체(110)는 하나 이상의 제거 가능한 쉘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 쉘(410)은 상부 쉘(415)에 결합될 수 있다. 쉘(410, 415)은 마스트(115)를 둘러쌀 수 있고 구동 조립체(110)의 구성요소에 대한 보호를 제공할 수 있다. 쉘(410, 415)은 구동 조립체(110)가 마스트(115)를 따라 병진할 때 사용자의 손을 핀칭하는 발생 빈도를 감소시키기 위해 쉘(410, 415)이 마스트(115)에 근접한 위치에 와이퍼 또는 개스킷을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 쉘(415)은 기준 태그를 수용하기 위한 삽입 부분(420)을 포함할 수 있다.

도 5는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 이동식 베이스 조립체(105)의 다른 예시적인 실시예(500)를 예시하는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이동식 베이스 조립체(105)는 센서(505)를 포함할 수 있다. 센서(505)는 레이저 거리계(도 5의 실시예에 도시된 바와 같이), 카메라, 또는 소나 센서를 포함할 수 있다. 레이저 거리계는 이동식 조작 시스템(100)이 작동하는 환경의 2차원(2D) 깊이 맵과 관련된 센서 데이터를 수집하도록 회전할 수 있다. 마스트(115)의 가느다란 설계는 레이저 거리계(505)가 340도 시야에 걸쳐 센서 데이터를 수집하게 할 수 있다.

도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 이동식 베이스 조립체(105)는 또한 제거 가능한 쉘(510)을 포함할 수 있다. 제거 가능한 쉘(510)은 기준 태그를 수용하기 위한 하나 이상의 삽입 부분(515)을 포함할 수 있다. 제거 가능한 쉘(510)은 또한 제거 가능한 쉘(510) 상에 페인팅된 표면 페인트 재료를 포함할 수 있거나 텍스쳐링된 표면과 같은 표면 재료 처리를 포함할 수 있다. 표면 페인팅된 재료 및 표면 재료 처리는 이동식 베이스 조립체(105)가 마스트(115) 위에 위치된 헤드 조립체의 센서에 안정적으로 보이도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 이동식 조작 시스템(100)은 이동식 조작 시스템(100)이 전개되는 작동 환경 또는 표면에 대해 이동식 베이스 조립체(105)를 효율적으로 결정할 수 있다.

도 6은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 구동 조립체(110)의 다른 예시적인 실시예(600)를 예시하는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 구동 조립체(110)는 또한 이동식 베이스 조립체(105)에 액추에이터(605)를 포함할 수 있다. 구동 조립체(110)는 또한 이동식 베이스 조립체(105)에 구성된 체인 카트리지(610) 또는 제2 체인 카트리지(610)를 포함할 수 있다. 체인 카트리지(610)는 복수의 상호 연결된 링크(620) 각각의 내부 공간(625) 내에서 적어도 하나의 케이블/라인, 예를 들어, 적어도 하나의 제2 케이블/라인을 전달하는 복수의 상호 연결된 링크(620)로부터 형성된 드래그 체인(615)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제2 케이블/라인(820)은 데이터 케이블, 전력 케이블, 및/또는 공압 라인 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구동 조립체(110)가 마스트(115)를 따라 수직으로 병진됨에 따라, 드래그 체인(615)은 제2 체인 카트리지(610)로 와인딩되거나 스풀링될 수 있고 및/또는 제2 체인 카트리지(610) 내부로부터 언와인딩되거나 언스풀링될 수 있다.

체인 카트리지(610)는 또한 체인 카트리지(610)의 내부 표면(635) 내에 형성된 하나 이상의 만곡된 가이드 트랙(630)을 포함할 수 있다. 만곡된 가이드 트랙(630)은 체인 카트리지(610) 내로 스풀링되거나 그 내부로부터 언스풀링될 때 드래그 체인(615)을 안내할 수 있다. 체인 카트리지(610)는 또한 체인 카트리지(610)의 내부 표면(635)에 결합된 수동 회전 피니언(640)을 포함할 수 있다.

동작 시, 드래그 체인(615)은 액추에이터(605)가 구동 조립체(110)의 리프트 캐리지에 선형 병진력을 부여하는 제1 방향으로 구동될 때 체인 카트리지(610) 내부로부터 인출되어 리프트 캐리지가 마스트(115) 위로 상승하게 한다. 드래그 체인(615)은 리프트 캐리지가 마스트(115) 위로 이동함에 따라 체인 카트리지(610) 내부로부터 수동적으로 인출된다. 반대로, 드래그 체인(615)은 리프트 캐리지가 마스트(115) 위로 하강함에 따라 체인 카트리지(610) 내로 푸시된다. 만곡된 가이드 트랙(630)은 리프트 캐리지에 선형 병진력을 부여하는 액추에이터(605)에 응답하여 피니언(640)의 회전과 함께 작용하여 드래그 체인(615)이 체인 카트리지(610) 내에서 스풀링하도록 리프트 캐리지가 마스트 위로 하강하게 할 수 있다.

도 7은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 구동 조립체(110)의 리프트 캐리지(705)의 예시적인 실시예(700)를 예시하는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구동 조립체(110)는 리프트 캐리지(705)를 포함할 수 있다. 리프트 캐리지(705)는 리프트 캐리지 구동 요소(710)를 통해 액추에이터(605)에 결합될 수 있다. 리프트 캐리지 구동 요소(710)는 벨트의 제1 단부가 액추에이터(605)의 구동 메커니즘(715)에 결합되는 참조 번호 710에 대응하는 원으로 도시된 바와 같이 폐루프를 형성하는 단일 벨트일 수 있다. 리프트 캐리지(705)의 제2 단부는 마스트(115)에 결합될 수 있다. 리프트 캐리지 구동 요소(710)의 부분(710A, 710B)은 마스트(115) 내에서 수직으로 이동할 수 있다. 리프트 캐리지(705)가 마스트(115)를 따라 수직으로 이동함에 따라, 구동 조립체(110) 및 텔레스코픽 구조(365)는 리프트 캐리지 구동 요소(710)를 통해 마스트(115) 상에서 수직으로 전달된다. 제1 방향으로의 액추에이터(605)의 구동 메커니즘(715)의 회전은 리프트 캐리지 구동 요소(710)가 마스트(115) 상의 상향 방향으로 리프트 캐리지(705)를 이동하게 할 수 있다. 제1 방향과 반대인 제2 방향으로의 구동 메커니즘(715)의 회전은 리프트 캐리지(715)가 마스트(115) 상에서 하향 방향으로 이동하게 할 수 있다.

도 8은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 구동 조립체(110)의 체인 카트리지(610)의 다른 예시적인 실시예(800)를 예시하는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 체인 카트리지(610)는 내부에 드래그 체인(615)을 포함할 수 있다. 드래그 체인(615)은 리프트 캐리지(705)에 결합될 수 있고 드래그 체인(615) 내에서 적어도 하나의 케이블/라인(805)을 전달할 수 있다. 적어도 하나의 케이블/라인(805)은 개구(810)에서 리프트 캐리지(705)를 빠져나갈 수 있다.

도 9는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 리프트 캐리지(705)의 예시적인 실시예(900)를 예시하는 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 리프트 캐리지(705)는 서로 및 마스트(115)로부터 분리 가능할 수 있는 하나 이상의 부분으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 리프트 캐리지(705)는 제1 부분(905) 및 제2 부분(910)을 포함할 수 있다. 부분(905, 910)은 리프트 캐리지 구동 요소(710) 또는 드래그 체인(615)을 빠져나가는 적어도 하나의 케이블/라인(805)에 접근하거나 조절하기 위해 서로 그리고 마스트(115)로부터 분리될 수 있다. 제1 부분(905) 및 제2 부분(910)은 마스트(115)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 제1 부분(905)은 제1 복수의 롤러(915)를 포함할 수 있다. 제2 부분(910)은 도 10과 관련하여 추가로 도시되고 설명된 제2 복수의 롤러를 포함할 수 있다. 제1 부분(905) 및/또는 제2 부분(910)은 또한 제3 복수의 롤러(920)를 포함하거나 이에 결합될 수 있다.

도 10은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 리프트 캐리지(705)의 다른 예시적인 실시예(1000)를 예시하는 도면이다. 리프트 캐리지(705)의 제1 부분(905)은 도 9와 관련하여 도시되고 설명된 롤러(915)를 포함할 수 있다. 리프트 캐리지(705)의 제2 부분(910)은 제2 복수의 롤러(1005)를 포함할 수 있다. 제3 복수의 롤러(920)는 제1 부분(905)과 제2 부분(910)을 결합할 수 있다. 제3 복수의 롤러(920)는 복수의 롤러 수용 부분(1010)에 수용될 수 있다. 롤러 수용 부분(1010)은 리프트 캐리지(705)의 제1 부분(905) 및/또는 제2 부분(910) 내에 구성된 공동일 수 있다. 롤러(915, 920, 1005)는 마스트(115) 상의 리프트 캐리지(705)의 수직 이동을 용이하게 하기 위해 감소된 마찰 표면을 제공하도록 구성된 원통형 롤러일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 롤러(915, 920, 1005)는 가공 플라스틱으로 형성될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 부분(905)은 내부 가이드(1015)를 포함할 수 있다. 내부 가이드(1015)는 리프트 캐리지(705)의 제1 부분(905) 또는 제2 부분(910) 중 어느 하나 내부에 일체로 형성될 수 있다. 내부 가이드(1015)는 드래그 체인(615)의 원위 링크(1025)를 수용하도록 구성된 내부 가이드 수용 부분(1020)을 포함할 수 있다. 드래그 체인(615)을 형성하는 상호 연결된 링크의 내부 공간(625) 내에서 전달되는 적어도 하나의 케이블/라인(805)은 원위 세그먼트(1025)를 빠져나와 도 8 및 도 9에 도시된 개구(810)를 통해 리프트 캐리지(705)를 빠져나가기 전에 내부 가이드 수용 부분(1020)을 통과하고 내부 가이드로 나아갈 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 본 명세서에 설명된 바와 같은 리프트 캐리지(705)의 롤러(915, 920, 1005)의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 롤러(905, 920, 1005)는 롤러 요소(1105)를 포함할 수 있다. 금속 지지 샤프트(1110)는 롤러 요소(1105)를 통해 연장되도록 구성될 수 있다. 금속 지지 샤프트(1110)의 각각의 단부는 리프트 캐리지(705)의 제1 부분(905) 및 제2 부분(910)에 구성된 도 10에 도시된 롤러 수용 부분(1010) 내에 수용될 수 있다. 롤러(905, 920, 1005)는 또한 롤러 요소(1105)의 대향 측면에 구성된 스러스트 베어링(1115)을 포함할 수 있다. 스러스트 베어링(1105)은 금속 지지 샤프트(1110) 상의 제위치에 롤러 요소(1105)를 유지하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 롤러(905, 920, 1005)는 조립 동안 제자리에 롤러(905, 920, 1005)의 구성요소에 구성된 키퍼(1120)를 포함할 수 있다.

도 11b는 롤러(905, 920, 1005)가 회전하는 길이방향 축(1130)을 따라 취한 롤러(905, 920, 1005)의 단면도를 예시한다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 롤러 요소(1105)는 중공 보어 롤러 요소(1105)일 수 있고 중공 내부 보어(1125)를 포함할 수 있다. 롤러 요소(1105)는 롤러 요소(1105) 내에 위치 설정된 복수의 레디얼 베어링(1135)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 니들 베어링이 레디얼 베어링(1135) 대신에 사용될 수 있다.

도 12는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 마스트(115)의 채널(1205)의 예시적인 실시예(1200)를 예시하는 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 마스트(115)는 마스트(115) 내에 형성된 채널(1205)을 포함한다. 채널(1205)은 실질적으로 C자형 또는 U자형일 수 있고 제1 부분(710A) 및 제2 부분(710B)이 마스트(115) 내에서 이동하게 하도록 구성될 수 있다. 채널(1205)은 또한 리프트 캐리지(705)가 마스트(115) 상에서 수직으로 이동할 때 드래그 체인(615)이 마스트(115) 내에서 이동하게 하도록 구성될 수 있다.

도 13은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 마스트(115)의 일부를 둘러싸는 리프트 캐리지(705)의 예시적인 실시예를 예시하는 도면이다. 도 13은 리프트 캐리지(705) 및 리프트 캐리지(705)에 의해 둘러싸인 마스트(115)의 일부의 단면도를 예시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 마스트(115)는 마스트(115)의 길이를 따라 연장되고 그 내부에 구성된 복수의 제1 통로(1305) 및 제2 통로(1310)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 통로(1305)는 그 안의 하나 이상의 케이블/라인을 마스트(115) 위에 헤드 조립체(120)로 전달할 수 있다. 케이블/라인은 데이터 케이블, 전력 케이블, 및/또는 공압 라인 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 통로(1310)는 그 안의 추가 케이블/라인을 헤드 조립체(120)로 전달할 수 있다.

도 14는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 헤드 조립체(120)의 예시적인 실시예(1400)를 예시하는 도면이다. 헤드 조립체(120)는 플레이트(1405)를 통해 마스트(115) 위에 장착될 수 있다. 플레이트(1405)는 볼트 또는 나사를 통해 마스트(115)에 고정될 수 있고 리프트 캐리지 구동 요소(710)를 수용하기 위한 지지 플랫폼을 제공할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(1405)는 풀리(1410)에 결합될 수 있다. 풀리(1410)는 리프트 캐리지 구동 요소(710)를 수용하고 이 리프트 캐리지 구동 요소에 맞물림 가능하게 결합될 수 있다. 풀리(1410)는 나사 기둥(1415)을 통해 플레이트(1405)에 고정될 수 있다. 나사 기둥(1415)은 플레이트(1405)에 대해 조절 가능할 수 있다. 나사 기둥(1415)을 조절하면 플레이트(1405)에 대해 풀리(1410)를 상승 또는 하강시킬 수 있다. 나사 기둥(1415)의 조절을 통해 풀리(1410)를 상승 또는 하강시키는 것은 리프트 캐리지 구동 요소(710)를 조이거나 느슨하게 할 수 있다.

도 15는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 헤드 조립체(120)의 다른 예시적인 실시예(1500)를 예시하는 도면이다. 헤드 조립체(120)는 추가적인 센서 또는 센서 집합체를 포함할 수 있다. 헤드 조립체(120)는 베이스 조립체(105)에 대해 상승된 구성으로 구성될 수 있으며, 이는 인간-로봇 상호 작용에 중요하여, 네비게이션 동안 장애물을 피하고, 물체 조작 또는 인간-로봇 상호 작용 동안 하향 뷰를 제공할 수 있다.

예를 들어, 헤드 조립체(120)는 센서(1505) 및 주변 디바이스 또는 센서 집합체(1510)를 포함할 수 있으며, 이들은 제1 센서 집합체(1515)를 집합적으로 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예에서, 주변 디바이스 집합체(1510)는 제1 센서 집합체를 나타낼 수 있다. 센서(1505)는 마이크로폰 어레이, 스피커, 깊이 탐지기, 카메라, 또는 레이저 거리계를 포함할 수 있다. 주변 디바이스 집합체(1510)는 또한 마이크로폰 어레이, 스피커, 깊이 탐지기, 카메라 또는 레이저 거리계를 포함할 수 있다. 시각 센서, 청각 센서, 및 피드백 디바이스, 예컨대 스피커를 헤드 조립체(120)에 함께 배치함으로써, 인간-인간 상호 작용을 시뮬레이션하는 헤드 조립체(120)에 구두 명령을 지시함으로써 보다 강력한 사용자 경험이 제공된다. 센서 집합체(1515)는 이동식 조작 시스템(100)이 위치되는 작동 환경과 관련된 센서 데이터 뿐만 아니라 이동식 조작 시스템(100)에 의해 수행되는 목표 작업과 관련될 수 있는 작동 환경 내의 특정 물체를 수집할 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 센서(1505)는 지지 구조(1520)에 의해 지지될 수 있다. 지지 구조(1520)는 지지 구조(1520) 및 헤드 조립체(120)의 나머지 부분에 비해 낮은 위치에 센서(1505)를 지지하거나 위치 설정할 수 있다. 이러한 낮은 또는 언더헝(underhung) 위치는 센서(1505)가 헤드 조립체(120)의 다른 부분으로부터 폐색 없이 물체 또는 환경의 하향 뷰를 분절하고 제공하게 하는 데 유리할 수 있다. 낮은 또는 언더헝 구성은 또한 센서(1505)를 취급 및/또는 운송 중의 손상으로부터 유리하게 보호할 수 있다.

헤드 조립체(120)는 또한 사용자 인터페이스(1525)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(1525)는 센서(1505), 주변 디바이스 집합체(1510), 센서 집합체(1515), 뿐만 아니라 이동식 조작 시스템(100) 중 하나 이상의 전원을 껐다 켜도록 구성될 수 있다. 추가적인 사용자 인터페이스(1525)는 제한 없이 헤드 조립체(120)에 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사용자 인터페이스(1525)는 터치스크린 디스플레이와 같은 시각적 디스플레이를 포함할 수 있다. 헤드 조립체(120)는 또한 제거 가능한 쉘(1530)을 포함할 수 있다. 센서(1505)는 또한 제거 가능한 쉘(1535)을 포함할 수 있다.

도 16은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 헤드 조립체(120)의 다른 예시적인 실시예(1600)를 예시하는 도면이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 제거 가능한 쉘(1530, 1535)이 제거되었고 헤드 조립체(120)의 구성요소가 더 상세히 확인될 수 있다. 헤드 조립체(120)는 센서(1505)의 움직임을 제어하도록 구성된 추가 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(1605)는 이동식 조작 시스템(100)이 위치되는 표면에 대해 수평 운동 "H"로 지지 구조(1520) 및 센서(1505)를 회전시키도록 구동될 수 있다. 수평 운동 "H"는 패닝 운동을 고려할 수 있다. 액추에이터(1610)는 이동식 조작 시스템(100)이 위치되는 표면에 대해 수직 방향 "V"로 센서(1505)를 이동시키도록 구동될 수 있다. 수직 운동 "V"는 틸팅 운동으로 고려될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 액추에이터(1605, 1610)는 스퍼 트랜스미션(도시된 바와 같은) 또는 벨트 트랜스미션을 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 액추에이터(1610)는 스퍼 기어(1620)에 결합될 수 있는 구동 메커니즘(1615)을 포함할 수 있다. 구동 메커니즘(1615)의 회전은 스퍼 기어(1620)가 회전하게 하고 수직 운동 "V"로 센서(1505)를 상향 또는 하향 틸트시키게 할 수 있다. 지지 구조(1520) 및 스퍼 기어(1620)는 데이터 케이블 및/또는 전력 케이블이 센서(1505)에 데이터 또는 전력을 전달하도록 통과할 수 있는 구멍(1625)을 포함할 수 있다. 센서(1505)는 또한 센서(1505)를 냉각시키도록 구성된 팬(1630)을 포함할 수 있다. 유리하게는, 센서(1505) 및 액추에이터(1610)의 구성은 센서(1505)와 액추에이터(1610)가 함께 이동하게 하여, 수평 스위핑 움직임 동안 지지 구조(1520)에 의해 점유되는 공간의 양을 감소시킨다. 스위핑 체적의 크기를 감소시키는 것은 충돌 회피 및 미적 이유로 유리할 수 있다.

도 16에 추가로 도시된 바와 같이, 헤드 조립체(120)는 주변 디바이스 집합체(1510)에 포함되는 추가적인 주변 디바이스 또는 센서(1635, 1640)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추가 주변 디바이스(1635 및/또는 1640)는 3D 깊이 카메라, RGB(red green blue) 카메라, 라이다(Lidar) 센서, 마이크로폰 어레이, 또는 스피커를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 헤드 조립체(120)는 주변 디바이스(1510)의 집합체 내에 구성된 스피커의 볼륨을 조절하기 위한 볼륨 조절 메커니즘(1645)을 포함할 수 있다.

도 17은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 구동 조립체(110)의 다른 예시적인 실시예를 예시하는 도면이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 구동 조립체는 하나 이상의 USB 포트(1705)를 포함할 수 있다. USB 포트(1705)는 사용자가 구동 조립체(110)의 작동과 관련된 데이터를 입력 또는 리트리빙하게 할 수 있다. 도 17에 추가로 도시된 바와 같이, 구동 조립체(110)는 하나 이상의 나사 인서트(1710)를 포함할 수 있다. 나사 인서트(1710)는 구동 조립체(110)에 결합하기 위한 추가 센서를 수용할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추가 센서는 마이크로폰 어레이, 스피커, 깊이 탐지기, 카메라, 레이저 거리계, 또는 소나 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 18은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 하나 이상의 기준 태그의 예시적인 실시예(1800)를 예시하는 도면이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 이동식 베이스 조립체(105)는 기준 태그(1805)를 포함할 수 있다. 구동 조립체(110)는 기준 태그(1810)를 포함할 수 있다. 조작 페이로드(405)는 기준 태그(1815)를 포함할 수 있다. 기준 태그(1805, 1810, 1815)는 이동식 조작 시스템(100)의 일부 뿐만 아니라 이동식 조작 시스템(100)이 상호 작용하는 목표 작업 물체 또는 작동 환경을 위치 결정하는 데 사용하기 위한 시각적 참조 또는 교정 보조기를 제공할 수 있다. 예를 들어, 기준 태그(1805)는, 예컨대 이동식 베이스 조립체(105)의 위치 또는 자세에 대해 센서(1505)의 위치 또는 자세를 교정할 때, 이동식 조작 시스템(100)이 이동식 베이스 조립체(105)가 위치되는 표면으로부터 이동식 베이스 조립체(105)를 인식하고 구별하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다.

도 19는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 마스트(115)의 하나 이상의 표면 재료의 예시적인 실시예(1900)를 예시하는 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 마스트(115)는 하나 이상의 표면 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 마스트(115)는 반사 감소 표면 재료(1905)를 포함할 수 있다. 반사 감소 표면 재료(1905)는 마스트(115)로부터 오는 광 반사로 인해 달리 덜 정확해질 수 있는 이동식 조작 시스템(100) 근방의 장면, 물체 또는 환경의 보다 정확한 시각적 도시를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 마스트(115)는 추가적으로 또는 대안적으로 비점착 재료(1910)를 포함할 수 있다. 비점착 재료(1910)는, 마스트(115)에 적용될 때, 마스트(115)가 마스트(115)를 따라 수직으로 구동 조립체(110)를 더 쉽게 전달할 수 있도록 낮은 마찰 계수를 포함할 수 있다.

도 19에 추가로 도시된 바와 같이, 마스트(115)는 마스트(115) 내에 형성된 통로(1305) 내에서 적어도 하나의 케이블/라인(1915)을 전달할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 케이블/라인(1915)은 적어도 하나의 데이터 케이블, 적어도 하나의 전력 케이블, 및/또는 적어도 하나의 공압 라인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 케이블/라인(195)은 마스트(115) 위에 장착된 헤드 조립체(120)에 데이터 또는 전력을 제공할 수 있다.

도 20은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 조작 페이로드(405)의 예시적인 실시예(2000)를 예시하는 도면이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 이동식 조작 페이로드(405)는 액추에이터(2005) 및 페이로드 구동 메커니즘(2010)을 포함할 수 있다. 페이로드 구동 메커니즘(2010)은 액추에이터(2005)에 의해 구동될 수 있고, 페이로드 구동 메커니즘(2010)에 결합될 수 있는 조작 도구 또는 다른 상호 교환 가능한 디바이스를 구동시킬 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 조작 페이로드(405), 액추에이터(2005), 및 페이로드 구동 메커니즘(2010)은 복수의 세그먼트(370)의 원위 세그먼트(360)에 대해 오프셋 구성으로 구성될 수 있다.

페이로드 구동 메커니즘(2010)은 이동식 조작 시스템(100)이 위치되는 표면에 평행하게 배향된 회전 자유도를 제공할 수 있다. 이와 같이, 페이로드 구동 메커니즘(2010)은 유리하게는 페이로드 구동 메커니즘(2010)에 결합된 조작 도구 또는 다른 상호 교환 가능한 디바이스가 조작 동안 이동식 베이스 조립체(105)의 설치 공간 밖으로 회전되고 이어서 네비게이션 동안 또는 적재될 때 설치 공간 내에 다시 수축되게 할 수 있다. 또한, 조작 페이로드(405)의 오프셋 구성은 조작 페이로드(405)의 구성요소가 헤드 조립체(120)의 센서(1505)에 대해 더 가시적으로 되게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 텔레스코픽 구조(365)는 이동식 조작 시스템(100)에 의한 위치 결정, 물체 검출, 또는 네비게이션 동안 매니퓰레이터 페이로드(405)의 뷰를 가리지 않을 것이다.

도 21은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 이동식 베이스 조립체(105)의 다른 예시적인 실시예(2100)를 예시하는 도면이다. 도 21은 비활성 상태이거나 운송 중일 때와 같이 보관된 구성의 이동식 조작 시스템(100)의 오버헤드 뷰를 예시한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 텔레스코픽 구조(365)는 완전히 수축되고 구동 조립체(110)는 이동식 베이스 조립체(105) 상에 안착된다. 이러한 방식으로, 구동 조립체(110)는 이동식 베이스 조립체(105)의 설치 공간(2105) 내에 완전히 있을 수 있다. 도 21에 추가로 도시된 바와 같이, 이동식 조작 시스템(100)은 페이로드 구동 메커니즘(2010)에 결합된 매니퓰레이터 도구(2110)를 포함할 수 있다. 구동 조립체(110) 및 조작 페이로드(405)의 콤팩트한 설계는 매니퓰레이터 도구(2110)가 보관되거나 사용되지 않을 때 설치 공간(2105) 내에 있을 수 있게 한다.

도 22는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 매니퓰레이터 도구의 예시적인 실시예(2200)를 예시하고 있는 도면이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터 도구(2110)는 페이로드 구동 메커니즘(2010)에 결합될 수 있고 이동식 조작 시스템(100)이 위치되는 표면에 대해 다중 자유도로 분절하도록 구동될 수 있다. 예를 들어, 도 22에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터 도구(2110)는 2205A 또는 2205B의 방향으로 요 운동으로 구동할 수 있다. 요 운동은 액추에이터(2205)의 구동을 통해 달성되어 페이로드 구동 메커니즘(2010)이 방향(2205A 또는 2205B)으로 회전하게 할 수 있다. 매니퓰레이터 도구(2110)는 또한 방향(2210A 또는 2210B)으로 피치 운동으로 구동할 수 있다. 피치 운동은 액추에이터(2235)의 구동을 통해 달성될 수 있다. 매니퓰레이터 도구(2110)는 2215A 또는 2215B의 방향으로 롤 운동으로 추가로 구동할 수 있다. 롤 운동은 액추에이터(2240)의 구동을 통해 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매니퓰레이터 도구(2110)는 롤-피치-롤 운동 또는 롤-피치-요 운동과 같은 다중 자유도로 구동할 수 있다. 이러한 복잡한 움직임은 요 운동을 위한 액추에이터(2205), 피치 운동을 위한 액추에이터(2235), 롤 운동을 위한 액추에이터(2240)의 순차적 또는 동시 구동에 의해 달성될 수 있다.

도 22에 추가로 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터 도구(2110)는 파지 도구(2220)를 포함할 수 있다. 파지 도구(2220)는 이동식 조작 시스템(100)이 물체를 파지, 리트리빙, 배치, 또는 달리 취득 및/또는 해제하게 할 수 있다. 예를 들어, 파지 도구(2220)는 이동식 조작 시스템(100)이 수프 캔 파지, 수건 유지, 또는 캐비닛 핸들 당기기와 같은 인간 사용자를 대신하여 물체와의 보조 상호 작용을 제공하게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매니퓰레이터 도구(2110)는 파지 도구(2220) 대신에 후크, 브러시 또는 소형 진공 세정기와 같은 추가 도구를 포함할 수 있다. 파지 도구(2220)는 제거 가능한 쉘(2225)을 포함할 수 있다. 파지 도구(2220)의 구동 구성요소를 안내하기 위해 제거 가능한 쉘(2225) 내에 채널이 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매니퓰레이터 도구(2110)는 또한 기준 태그(2230)를 포함할 수 있다.

도 23은 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 파지 도구(2200)의 예시적인 실시예(2300)를 예시하는 도면이다. 도 23에서, 도 22에 도시된 제거 가능한 쉘(2225)이 제거되었다. 도 23에 도시된 바와 같이, 파지 도구(2220)는 파지 단부(2305) 및 부착 단부(2310)를 포함할 수 있다. 파지 단부(2305)는 팁(2315A, 2315B)을 포함할 수 있는 한 쌍의 팁(2315)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 팁(2315)의 각각의 팁은 파지 도구(2200)의 내부 스프링 아암 및 외부 스프링 아암에 결합될 수 있다. 예를 들어, 팁(2315A)은 내부 스프링 아암(2320A) 및 외부 스프링 아암(2325A)에 결합될 수 있다. 팁(2315B)은 내부 스프링 아암(2320B) 및 외부 스프링 아암(2325B)에 결합될 수 있다. 내부 스프링 아암(2320A, 2320B)은 결합되어 내부 스프링 아암 쌍(2330)을 형성할 수 있다. 외부 스프링 아암(2325A, 2325B)은 집합적으로 외부 스프링 아암 쌍(2325)으로 지칭될 수 있다.

도 23에 도시된 바와 같이, 내부 스프링 아암 쌍(2330)은 풀-블록(pull-block)(2335)에 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 풀-블록(2335)은 파지 도구(2220)의 작동 동안 풀-블록을 안내하기 위해 제거 가능한 쉘(2225) 내에 형성된 채널 내에 구성될 수 있다. 풀-블록(2335)은 권선 요소(2345)를 통해 권선 스풀(2340)에 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 권선 요소(2345)는 케이블 또는 로프를 포함할 수 있다. 파지 도구(2220)는 또한 액추에이터(2350)를 포함할 수 있다. 액추에이터(2350)는 제1 방향으로 구동되어 권선 스풀(2340)이 회전되게 하고 권선 요소(2345)를 권선 스풀(2340) 상으로 당길 수 있다. 이 제1 방향으로의 구동은 풀-블록(2335)이 내부 스프링 아암 쌍(2330)에 힘을 인가하여 한 쌍의 팁(2315)이 서로를 향해 이동하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 한 쌍의 팁(2315) 사이에 물체가 파지될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 액추에이터(2350)는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 구동되어, 권선 스풀(2340)이 회전되게 하고 권선 요소(2345)를 권선 스풀(2340)로부터 해제시킨다. 이 제2 방향으로의 구동은 풀-블록이 내부 스프링 아암 쌍(2330)에 대한 힘을 해제하게 하여 한 쌍의 팁(2315)이 서로로부터 멀어지게 이동하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 한 쌍의 팁(2315)으로부터 물체가 해제될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 파지 도구(2220)는 파지 도구(220)의 하나 이상의 부분에 결합될 수 있는 부착 피처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 후크는 내부 스프링 아암(2320A 또는 2320B) 중 어느 하나 또는 외부 스프링 아암(2325A 또는 2325B) 중 어느 하나의 파지 단부(2305)에 구성될 수 있다.

도 24는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)의 컴퓨팅 아키텍처의 예시적인 실시예(2400)를 예시하는 도면이다. 도 24에 도시된 바와 같이, 이동식 조작 시스템(100)은 도 2에 도시된 컴퓨팅 디바이스(230)에 대응하는 컴퓨팅 디바이스(2405)를 포함할 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(2405)는 데이터 프로세서(2410) 및 데이터 프로세서(2410)에 의해 실행될 수 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 명령을 저장한 메모리(2410)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(2405)는 또한 하나 이상의 제어기(2420) 및 통신 인터페이스(2425)를 포함할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(2405)는 도 2에 도시된 배터리(225)와 같은 이동식 베이스 조립체(105)에 위치한 전원(2430)에 결합될 수 있다. 전원(2430)은 하나 이상의 센서(2435) 및 하나 이상의 액추에이터(2440)에 결합될 수 있다. 하나 이상의 센서(2435)는 센서(505, 1505) 뿐만 아니라 주변 디바이스 또는 센서 집합체(1510)를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 제1 컴퓨팅 디바이스(2405)에 센서 데이터를 송신할 수 있다. 하나 이상의 추가 센서가 센서(2345)에 포함될 수 있다. 액추에이터(2440)는 액추에이터(210, 220, 345, 605, 1605, 1610, 2005, 2350)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가 센서가 액추에이터(2440)에 포함될 수 있다. 액추에이터(2440)는 컴퓨팅 디바이스(2405)에 결합될 수 있고 컴퓨팅 디바이스(2405)로부터 제어 명령을 수신할 수 있다. 각각의 액추에이터(2440)는 낮은 기어비로 구성되고 제어기(2420)의 대응하는 제어기에 결합된 스테퍼 모터를 포함할 수 있다. 각각의 스테퍼 모터는 컴퓨팅 디바이스(2405)로부터 제공된 제어 명령에 따라 구동하도록 대응 제어기를 통해 개별적으로 제어될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 하나 이상의 제어기(2420)는 전류 제어기, 힘 제어기, 및/또는 위치 제어기를 포함할 수 있다. 전류 제어기는 힘 제어기로부터 수신된 입력 신호에 응답하여 구동 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 구동 신호는 액추에이터(2440)에 제공될 수 있다. 힘 제어기는 측정된 상호 작용력(Fi), 최대 상호 작용력(Fm), 및 원하는/목표 출력 힘(Fo)과 관련된 입력을 수신할 수 있다. 위치 제어기는 텔레스코픽 구조(365)의 위치/장소와 관련된 측정된 및 원하는/목표 위치/장소 데이터의 입력에 기초하여 원하는 또는 목표 출력 힘(Fo)을 출력하도록 구성될 수 있다.

구동 신호는 센서(2435)로부터 데이터 프로세서(2410)에 의해 수신된 센서 데이터에 응답하여 생성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 힘 센서(2450)는 텔레스코픽 구조(365)에 결합될 수 있다. 센서 데이터는 측정된 위치/장소 데이터 및 측정된 상호 작용력(Fi)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서 데이터는 센서(2435)로부터 수신될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서 데이터는 이동식 베이스 조립체(105), 구동 조립체(110), 헤드 조립체(120), 및/또는 하나 이상의 액추에이터(2440)의 하나 이상의 구성요소에 결합된 추가적인 센서와 같은 추가적인 센서로부터 수신될 수 있다. 예를 들어, 센서 데이터는 인코더(2445) 및 하나 이상의 액추에이터(2440)에 대해 구성된 전류 센서(2450)로부터 수신된 데이터를 포함할 수 있다. 인코더(2445)는 구동 메커니즘(340)에 결합된 샤프트와 같은 하나 이상의 액추에이터(2440)의 회전 샤프트의 각도 위치 또는 운동에 기초하여 센서 데이터를 생성할 수 있다. 전류 센서(2450)는 액추에이터(2440) 중 하나 이상의 권선 전류에 기초하여 센서 데이터를 생성할 수 있다. 전류 센서(2450)는 액추에이터(2440)에 공급되는 전류를 나타내는 입력 신호를 하나 이상의 제어기(2420)에 제공할 수 있다. 하나 이상의 제어기(2420)는 하나 이상의 액추에이터(2440)에 공급되는 권선 전류를 추가로 제어하거나 하나 이상의 액추에이터(2440)의 로터 위치를 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 텔레스코픽 구조(365)는 위치 센서(2455)를 포함할 수 있다. 위치 센서(2455)는 텔레스코픽 구조의 위치를 나타내는 제어기(2420) 중 적어도 하나에 제공된 입력 신호를 생성할 수 있다.

이동식 조작 시스템(100)이 아마도 무심코 조작 시스템(100)의 부분과 환경 사이의 접촉을 감지하고 이에 응답하는 것이 유리하다. 모터 전류를 측정하는 것은 이동식 조작 시스템(100)에 인가되는 상호 작용력을 결정하기 위한 프록시로서 유리하게 사용될 수 있다. 구동 조립체(110)의 구동 메커니즘(340) 및 구동 체인(310)을 통한 액추에이터(605)와 텔레스코픽 구조(365)의 기계적 커플링과 같은 효율적인 기어 트레인은 상호 작용력이 전통적인 구동 시스템의 비효율적인 기어 트레인보다 액추에이터 전류 변화를 더 큰 정도의 감도로 초래하게 할 수 있다. 전통적인 구동 시스템은 고속 작동으로 인해 더 높은 기어비를 필요로 하는 브러시 또는 로터-리스 액추에이터를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 구동 조립체(110)와 같은 더 낮은 기어비를 갖는 구동 시스템은 10:1 미만의 기어비가 적절한 접촉에 민감한 용례에서 사용될 때 더 양호하게 수행될 수 있다.

액추에이터(2440)는 이동식 베이스 조립체(105), 액추에이터(605)를 통한 리프트 캐리지(705), 및 액추에이터(345)를 통한 텔레스코픽 구조(365)의 휠의 구동을 위한 더 낮은 기어비 및 폐루프 전류 피드백 제어로 구성된 스테퍼 모터를 포함할 수 있다. 스테퍼 모터는 낮은 속도에서 높은 토크를 생성하도록 구성할 수 있어, 낮은 기어비 트랜스미션 또는 기어 트레인이 사용되게 할 수 있다. 이동식 조작 시스템(100)은 액추에이터(2440)의 로터 위치와 관련된 피드백에 기초하여 액추에이터(2440)의 코일 전류를 제어할 수 있다. 로터 위치는 홀 효과 센서 및 액추에이터(2440)에 장착된 자석을 통해 측정될 수 있다. 폐루프 전류 피드백 제어는 순간적인 액추에이터 전류가 결정되게 한다. 몇몇 실시예에서, 폐루프 전류 피드백 제어는 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative)(PID) 제어 루프 메커니즘을 사용하여 액추에이터(2440)의 위치 및/또는 속도 제어 루프에 의해 구현될 수 있다.

도 24에 추가로 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(2405)는 네트워크(2460)를 통해 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)에 결합될 수 있다. 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)는 이동식 조작 시스템(100)으로부터 멀리 떨어져 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이동식 조작 시스템(100)은 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)를 포함할 수 있다. 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)는 데이터 프로세서(2470), 비일시적 컴퓨터 판독 가능 명령을 저장한 메모리(2475), 통신 인터페이스(2480), 입력 디바이스(2485) 및 그래픽 사용자 인터페이스(2495)를 포함하는 디스플레이(2490)를 포함할 수 있다.

제2 컴퓨팅 디바이스(2465)는 사용자 입력을 수신하고 제어 명령을 생성하여 이동식 조작 시스템(100)을 제어하고 목표 작업을 수행하거나, 환경을 네비게이팅하거나, 센서 데이터를 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)에 송신하도록 구성될 수 있다. 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)는 입력 디바이스(2485) 및/또는 GUI(2495)를 통해 사용자 입력을 수신할 수 있다. 사용자 입력은 처리되고 통신 인터페이스(2480)를 통해 제1 컴퓨팅 디바이스의 통신 인터페이스(2425)로 송신될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 통신 인터페이스(2425, 2480)는 유선 통신 인터페이스 또는 무선 통신 인터페이스일 수 있다.

일단 수신되면, 이동식 조작 시스템(100)은 이동식 조작 시스템(100)이 구동하게 하는 사용자 입력에 응답하여 구동 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 입력 디바이스(2485)는 조이스틱, 마이크로폰, 스타일러스, 키보드, 마우스, 또는 터치스크린을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 디스플레이(2490)는 터치스크린 디스플레이를 포함할 수 있고 GUI(2490)는 센서 데이터를 디스플레이하고 센서 데이터와 관련된 사용자 입력을 수신할 수 있다. 사용자 입력은 구동 신호를 생성하여 이동식 조작 시스템(100)이 목표 작업을 구동 및/또는 수행하게 하도록 제공될 수 있다.

도 25는 본 명세서에 설명된 이동식 조작 시스템(100)에 결합된 컴퓨팅 디바이스(2465)의 그래픽 사용자 인터페이스(2490)의 예시적인 실시예(2500)를 예시하는 도면이다. 도 25에 도시된 바와 같이, 이동식 조작 시스템(100)은 물체(2510)를 포함하는 제1 환경(2505)에서 전개될 수 있다. 이동식 조작 시스템(100)은 센서(505, 1505)를 통해 제1 환경(2505) 및 물체(2510)와 관련된 센서 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어, 환경(2505) 및 물체(2510)의 2D 맵이 센서(505)를 통해 수집된 센서 데이터에 기초하여 생성될 수 있고, 환경(2505) 및 물체(2510)의 시각적 시야는 카메라로서 구성될 때 센서(1505)를 통해 취득될 수 있다.

환경(2505) 및 물체(2510)와 관련된 센서 데이터는 네트워크(2460)를 통해 컴퓨팅 디바이스(2405)(도 2에 도시된 컴퓨팅 디바이스(230)에 대응)로부터 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)로 송신될 수 있다. 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)는 GUI(2495)에서 환경(2505)의 시각적 시야(2520)를 제공할 수 있다. 시각적 시야(2520)는 물체(2510) 및 환경(2505)에 존재할 수 있는 바닥 또는 벽의 위치와 같은 환경(2505)과 관련된 다른 시각적 데이터를 포함할 수 있다. 사용자(2525)는 사용자(2525)가 제1 환경(2505) 또는 제1 환경(2505)에서 작동하는 이동식 조작 시스템(100)의 직접적인 시각적 관찰을 갖지 않도록 제1 환경(2505)으로부터 멀리 떨어져 위치되고 시각적으로 가려진 제2 환경(2515) 내에 존재할 수 있다.

제1 컴퓨팅 디바이스(2405)로부터 환경(2505) 및/또는 물체(2510)와 관련된 센서 데이터를 수신하는 것에 응답하여, 제2 컴퓨팅 디바이스(2465)는 GUI(2495)에서 환경(2505) 및/또는 물체(2510)의 시각적 시야(2520)를 제공할 수 있다. 사용자(2525)는 제어 명령으로서 GUI(2495)에 사용자 입력(2530)을 제공할 수 있다. 제어 명령은 컴퓨팅 디바이스(2405)로 다시 송신되고 데이터 프로세서(2410)에 의해 실행되어 이동식 조작 시스템(100)이 제어 명령과 관련된 목표 작업을 수행하게 할 수 있다.

예를 들어, GUI(2495)에서 물체(2510)를 포함하는 환경(2505)의 시각적 시야(2520)가 제공될 때, 사용자(2525)는 물체(2510)에 대한 탭 또는 다른 제스처로서 사용자 입력(2530)을 제공할 수 있다. 사용자는 물체(2510)가 위치되는 환경(2505)으로부터 시각적으로 가려진 제2 환경(2515)에 위치하면서 입력(2530)을 제공할 수 있다. 입력(2530)에 응답하여, 컴퓨팅 디바이스(2465)의 데이터 프로세서(2470)는 사용자 입력(2530)과 관련된 제어 명령을 결정할 수 있고 컴퓨팅 디바이스(2405)에 제어 명령을 제공할 수 있으며, 데이터 프로세서(2410)에 의해 실행될 때, 이동식 조작 시스템(100)이 제1 환경(2505)에서 물체(2510)를 향해 이동하게 한다. 후속 및 추가 사용자 입력은 제어 명령으로서 수신되어 이동식 조작 시스템(100)에 송신될 수 있다.

본 명세서에 설명된 시스템의 예시적인 기술적 효과는, 비제한적인 예로서, 이동식 조작 시스템에 인가되는 상호 작용력에 응답하여 3개의 데카르트 평면 및 회전 방향에서 증가된 접촉 감도를 제공하는 개선된 이동식 조작 시스템을 포함한다. 본 명세서에 설명된 시스템은 목표 환경에서 더 넓은 범위의 물체에 자율적 또는 원격-작동식 접근하도록 4개의 자유도 분절을 추가로 제공한다. 본 명세서에 설명된 시스템은 또한 시야 센서 데이터와 관련하여 제기된 제어 명령 및 제어 명령을 발령하기 위한 개선된 그래픽 사용자 인터페이스에 기초하여 목표 작업의 강인한 성능을 제공한다.

특정 예시적인 실시예는 본 명세서에 개시된 시스템, 디바이스 및 방법의 구조, 기능, 제조 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위해 설명되었다. 이들 실시예 중 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시되어 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 본 명세서에 구체적으로 설명되고 첨부 도면에 예시된 시스템, 디바이스 및 방법이 비제한적인 예시적인 실시예이고 본 발명의 범위가 청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 예시되거나 설명된 특징은 다른 실시예의 특징과 조합될 수 있다. 이러한 수정 및 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 또한, 본 개시내용에서, 실시예의 유사 명칭의 구성요소는 일반적으로 유사한 특징을 가지며, 따라서 특정 실시예 내에서 각각의 유사 명칭의 구성요소의 각각의 특징은 반드시 완전히 설명될 필요는 없다.

본 명세서에 설명된 주제는 아날로그 전자 회로, 디지털 전자 회로, 및/또는 본 명세서에 개시된 구조적 수단 및 그 구조적 등가물을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어에서, 또는 그 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 주제는 데이터 처리 장치(예를 들어, 프로그래밍 가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 다중 컴퓨터)에 의해 실행되거나 그 작동을 제어하기 위해 정보 캐리어(예를 들어, 기계 판독 가능 저장 디바이스)에 유형적으로 구체화되거나 전파된 신호로 구체화되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램과 같은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 또는 코드라고도 공지됨)은 컴파일된 언어 또는 해석된 언어를 포함한 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기입될 수 있으며, 독립형 프로그램 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적절한 기타 유닛을 포함하여 임의의 형태로 배포될 수 있다. 컴퓨터 프로그램이 반드시 파일에 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부, 해당 프로그램 전용인 단일 파일, 또는 여러 개의 조정된 파일(예를 들어, 하나 이상의 모듈, 서브 프로그램, 또는 코드의 일부를 저장한 파일)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 한 장소에서 하나의 컴퓨터 또는 여러 컴퓨터에서 실행되도록 배포되거나 여러 장소에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결될 수 있다.

본 명세서에 설명된 주제의 방법 단계를 포함하여 본 명세서에 설명된 프로세스 및 로직 유동은, 입력 데이터에 대해 연산하고 출력을 생성함으로써 본 명세서에 설명된 주제의 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 프로세스 및 로직 유동은 또한 특수 목적 로직 회로, 예를 들어 FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)에 의해 수행될 수 있고, 본 명세서에 설명된 주제의 장치가 해당 회로로서 구현될 수 있다.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적절한 프로세서는, 예로서 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 또는 양자 모두로부터 명령과 데이터를 수신하게 된다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령을 실행하기 위한 프로세서와 명령 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스, 예를 들어 자기, 광자기 디스크 또는 광학 디스크를 포함하거나, 이들로부터 데이터를 수신하거나 이들로 데이터를 전달하도록 작동 가능하게 결합되거나, 양자 모두일 것이다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 구체화하기에 적절한 정보 캐리어는, 예로서 반도체 메모리 디바이스(예를 들어, EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스); 자기 디스크(예를 들어, 내부 하드 디스크 또는 이동식 디스크); 광자기 디스크; 및 광학 디스크(예를 들어, CD 및 DVD 디스크)를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리를 포함한다. 프로세서와 메모리는 특수 목적 로직 회로에 의해 보완되거나 그 회로에 통합될 수 있다.

사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 본 명세서에 설명된 주제는, 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스, 예를 들어 CRT(cathode ray tube) 또는 LCD(liquid crystal display) 모니터 및 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 키보드 및 포인팅 디바이스(예를 들어, 마우스 또는 트랙볼)을 갖는 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 다른 종류의 디바이스도 사용자와의 상호 작용을 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은 감각 피드백(예를 들어, 시각적 피드백, 청각적 피드백 또는 촉각적 피드백)의 임의의 형태일 수 있으며, 사용자로부터의 입력은 음향, 음성 또는 촉각 입력을 비롯한 임의의 형태로 수신될 수 있다.

본 명세서에 설명된 기술은 하나 이상의 모듈을 사용하여 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, "모듈"이라는 용어는 컴퓨팅 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 이들의 다양한 조합을 지칭한다. 그러나, 최소한 모듈은 하드웨어, 펌웨어에서 구현되지 않거나 비일시적 프로세서 판독 가능 기록 저장 매체에 기록되지 않은 소프트웨어로서 해석되어서는 안 된다(즉, 모듈 자체가 소프트웨어가 아님). 실제로 "모듈"은 프로세서나 컴퓨터의 일부와 같은 적어도 일부 물리적, 비일시적 하드웨어를 항상 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 2개의 상이한 모듈이 동일한 물리적 하드웨어를 공유할 수 있다(예를 들어, 2개의 상이한 모듈이 동일한 프로세서 및 네트워크 인터페이스를 사용할 수 있음). 본 명세서에 설명된 모듈은 다양한 애플리케이션을 지원하기 위해 조합, 통합, 분리 및/또는 복제될 수 있다. 또한, 특정 모듈에서 수행되는 것으로 본 명세서에서 설명된 기능은 특정 모듈에서 수행되는 기능 대신에 또는 특정 모듈에서 수행되는 기능에 추가하여 하나 이상의 다른 모듈에서 및/또는 하나 이상의 다른 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 또한, 모듈은 여러 디바이스 및/또는 서로 로컬 또는 원격의 다른 구성요소에 걸쳐 구현될 수 있다. 또한, 모듈을 한 디바이스로부터 이동시켜 다른 디바이스에 추가하고, 및/또는 양쪽 디바이스에 모두 포함할 수 있다.

본 명세서에 설명된 주제는 백엔드 구성요소(예를 들어, 데이터 서버), 미들웨어 구성요소(예를 들어, 애플리케이션 서버), 또는 프론트엔드 구성요소(예를 들어, 사용자가 본 명세서에 설명된 주제의 구현과 상호 작용할 수 있게 하는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저를 갖는 클라이언트 컴퓨터), 또는 이러한 백엔드, 미들웨어, 및 프론트엔드 구성요소의 임의의 조합을 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 시스템의 구성요소는 디지털 데이터 통신, 예를 들어 통신 네트워크의 임의의 형태 또는 매체에 의해 상호 연결될 수 있다. 통신 네트워크의 예는 로컬 영역 네트워크(local area network)("LAN") 및 광역 네트워크(wide area network)("WAN"), 예를 들어 인터넷을 포함한다.

명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐 본 출원에 사용될 때, 근사 언어는 관련된 기본 기능의 변화를 초래하지 않으면서 허용 가능하게 변할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수정하는 데 적용될 수 있다. 따라서, "약", "대략" 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어들에 의해 수정된 값은 지정된 정확한 값으로 제한되지 않는다. 적어도 일부 경우에, 근사 언어는 값을 측정하기 위한 기구의 정밀도에 대응할 수 있다. 여기 및 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 범위 제한은 조합 및/또는 상호 교환될 수 있으며, 이러한 범위는 문맥 또는 언어가 달리 나타내지 않는 한 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 식별하고 포함한다.

본 기술 분야의 숙련자는 전술한 실시예에 기초하여 본 발명의 추가 특징 및 이점을 이해할 것이다. 따라서, 본 출원은 첨부된 청구범위에 의해 나타낸 것을 제외하고는 특별히 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에 인용된 모든 간행물 및 참고 문헌은 그 전체가 참조로 명시적으로 포함된다.

Claims

이동식 조작 시스템으로서,
제1 컴퓨팅 디바이스, 제1 액추에이터에 결합된 제1 구동 휠 및 제2 액추에이터에 결합된 제2 구동 휠을 포함하는 적어도 2개의 구동 휠, 및 제1 센서를 포함하는 이동식 베이스 조립체;
구동 조립체로서,
제3 액추에이터의 구동 메커니즘에 맞물림 가능하게 결합된 구동 체인을 포함하는 제1 체인 카트리지로서, 구동 체인은 제1 복수의 상호 연결된 링크 각각의 제1 내부 공간 내에서 적어도 하나의 제1 케이블을 전달하는 제1 복수의 상호 연결된 링크를 포함하는, 제1 체인 카트리지, 및
서로에 대해 텔레스코픽식으로 연장 및 수축하도록 구성되고 내부에서 구동 체인을 전달하는 복수의 세그먼트를 포함하는 텔레스코픽 구조를 포함하고, 구동 체인의 제1 단부는 복수의 세그먼트의 원위 세그먼트에 결합되는, 구동 조립체;
이동식 베이스 조립체에 부착된 마스트로서, 구동 조립체는 마스트를 따라 수직으로 병진하는, 마스트;
마스트 위에 있고 제1 센서 집합체를 포함하는 헤드 조립체; 및
복수의 세그먼트의 원위 세그먼트에 결합된 조작 페이로드를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항에 있어서, 구동 조립체는,
이동식 베이스 조립체에 있는 제4 액추에이터;
이동식 베이스 조립체에 있는 제2 체인 카트리지로서, 제2 체인 카트리지는 제2 복수의 상호 연결된 링크 각각의 제2 내부 공간 내에서 적어도 하나의 제2 케이블을 전달하는 제2 복수의 상호 연결된 링크를 포함하는 드래그 체인을 포함하는, 제2 체인 카트리지; 및
텔레스코픽 아암을 마스트에 결합하는 리프트 캐리지를 포함하고, 리프트 캐리지는 리프트 캐리지 구동 요소를 통해 제4 액추에이터에 결합되는, 이동식 조작 시스템.
제2항에 있어서, 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 제3 액추에이터 또는 제4 액추에이터 중 하나 이상은 제어기에 결합된 스테퍼 모터를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제3항에 있어서, 제어기는 전류 센서로부터 입력 신호를 수신하고, 스테퍼 모터에 공급되는 권선 전류를 제어하며, 위치 센서로부터 입력 신호를 수신하고, 및/또는 스테퍼 모터의 로터 위치를 제어하도록 구성되는, 이동식 조작 시스템.
제2항에 있어서, 리프트 캐리지는 제1 복수의 롤러를 포함하는 제1 부분 및 제2 복수의 롤러를 포함하는 제2 부분을 포함하고, 리프트 캐리지의 제1 부분과 리프트 캐리지의 제2 부분은 서로 분리 가능하게 결합되고 마스트의 일부를 둘러싸는, 이동식 조작 시스템.
제5항에 있어서, 제1 복수의 롤러 및 제2 복수의 롤러는 각각 롤러 요소, 롤러 요소의 대향 측면 상의 스러스트 베어링, 및 롤러 요소를 통해 연장되는 금속 지지 샤프트를 포함하며, 금속 지지 샤프트의 제1 단부는 리프트 캐리지의 제1 부분 내에 수용되고 금속 지지 샤프트의 제2 단부는 리프트 캐리지의 제2 부분 내에 수용되는, 이동식 조작 시스템.
제2항에 있어서, 리프트 캐리지는 리프트 캐리지 내에 일체로 구성된 내부 가이드를 포함하고, 내부 가이드는 제2 복수의 상호 결합된 링크의 원위 링크에 결합된 수용 부분을 포함하며, 리프트 캐리지는 적어도 하나의 제2 케이블이 통과하는 구멍을 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제2항에 있어서, 마스트는 마스트 내에 채널을 포함하고, 채널은 리프트 캐리지와 텔레스코픽 구조가 마스트 상에서 수직으로 병진함에 따라 마스트 내에서 드래그 체인과 리프트 캐리지 구동 요소를 전달하는, 이동식 조작 시스템.
제2항에 있어서, 헤드 조립체는 마스트에 결합된 플레이트, 플레이트에 결합된 한 쌍의 나사 기둥, 및 한 쌍의 나사 기둥에 결합된 풀리를 포함하며, 풀리는 리프트 캐리지 구동 요소를 수용하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 센서 집합체의 적어도 하나의 센서는 제1 센서 집합체의 적어도 하나의 센서를 지지 구조에 대해 낮은 위치에 위치 설정하도록 구성된 지지 구조를 통해 헤드 조립체에 결합되는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 헤드 조립체는 사용자 인터페이스 버튼, 이동식 조작 시스템이 위치되는 표면에 대해 수평 운동으로 헤드 조립체를 회전시키도록 구성된 제5 액추에이터, 및 이동식 조작 시스템이 위치되는 표면에 대해 수직 운동으로 헤드 조립체를 회전시키도록 구성된 제6 액추에이터를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항에 있어서, 제1 센서는 레이저 거리계, 카메라, 또는 소나 센서를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 센서 집합체는 마이크로폰 어레이, 스피커, 깊이 탐지기, 카메라, 또는 레이저 거리계 중 적어도 하나를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 조립체는 하나 이상의 USB 포트, 및 구동 조립체에 추가적인 센서를 부착하기 위한 하나 이상의 나사 인서트를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 이동식 베이스 조립체, 구동 조립체, 조작 페이로드, 또는 매니퓰레이터 도구 중 적어도 하나는 적어도 하나의 기준 태그를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 마스트는 반사 감소 재료 및/또는 낮은 마찰 계수를 갖는 비점착 재료를 포함하는 표면 재료를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 마스트는 적어도 하나의 제3 케이블을 헤드 조립체로 전달하도록 구성된 하나 이상의 통로를 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 조작 페이로드는 제7 액추에이터, 페이로드 구동 메커니즘, 및 페이로드 구동 메커니즘에 결합된 매니퓰레이터 도구를 포함하고, 매니퓰레이터 도구는 제7 액추에이터를 통해 구동되는, 이동식 조작 시스템.
제18항에 있어서, 조작 페이로드는 복수의 세그먼트의 원위 세그먼트에 대해 오프셋 구성으로 위치 설정되는, 이동식 조작 시스템.
제18항에 있어서, 매니퓰레이터 도구는 이동식 조작 시스템이 위치되는 표면에 대해 복수의 운동으로 구동되고, 복수의 운동은 요 운동, 피치 운동, 롤 운동, 롤-피치-롤 운동, 및 롤-피치-요 운동을 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제20항에 있어서, 요 운동은 매니퓰레이터 도구가 이동식 베이스 조립체의 설치 공간 내에서 이동하게 하는, 이동식 조작 시스템.
제18항에 있어서, 매니퓰레이터 도구는 파지 단부 및 부착 단부를 포함하는 파지 도구를 포함하고, 파지 단부는 한 쌍의 팁을 포함하며, 각각의 팁은 내부 스프링 아암 및 외부 스프링 아암에 결합되고, 부착 단부는 내부 스프링 아암 쌍 및 권선 스풀에 결합된 풀-블록을 포함하고, 권선 스풀은 권선 요소를 통해 파지 도구의 제8 액추에이터에 결합되는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 이동식 베이스 조립체는 제1 제거 가능한 쉘을 포함하고 구동 조립체는 제2 제거 가능한 쉘 및 제3 제거 가능한 쉘을 포함하는, 이동식 조작 시스템.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 컴퓨팅 디바이스는 데이터 프로세서, 비일시적 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장한 메모리, 및 제2 컴퓨팅 디바이스로부터 제어 명령을 수신하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함하고, 제어 명령은, 데이터 프로세서에 의해 실행될 때, 데이터 프로세서가 이동식 조작 시스템을 제어하여 제어 명령과 관련된 목표 작업을 수행하게 하는, 이동식 조작 시스템.
제24항에 있어서, 제2 컴퓨팅 디바이스는 제1 컴퓨팅 디바이스로부터 멀리 떨어져 위치되고 디스플레이 및 디스플레이 내의 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하며, 그래픽 사용자 인터페이스는 이동식 조작 시스템이 위치되는 환경의 시각적 시야를 제공하도록 구성되고, 시각적 시야는 제1 센서 및/또는 제1 센서 집합체로부터 획득된 센서 데이터로부터 생성되는, 이동식 조작 시스템.
제24항에 있어서, 제어 명령은 이동식 조작 시스템이 위치되는 환경의 직접적인 관찰 없이 그래픽 사용자 인터페이스와 상호 작용하는 사용자에 의해 생성되는, 이동식 조작 시스템.