(57)【要約】【課題】本開示は、一般にロボット工学の分野に関する。【解決手段】ロボットシステムは、ロボットアームと、ロボットアームに近接して配置された可動ハードストップとを備える。可動ハードストップは、第１の動作状態では、少なくともロボットアームから１つの間隙だけ離間する。可動ハードストップは、第２の動作状態では、ロボットアームに物理的に接触する。ロボットシステムは、１又は２以上の制御装置も含み、制御装置は、ロボットアームの移動及び可動ハードストップの移動を制御して、第１の動作条件が維持されるように又は第２の動作条件が発生した場合にハードストップがロボットアームの運動を阻止するように構成されている。【選択図】図４
2020073298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットシステムであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームに近接して配置され、第１の動作状態では前記ロボットアームから少なくとも１つの間隙だけ離間し、第２の動作状態では前記ロボットアームに物理的に接触する可動ハードストップと、
１又は２以上の制御装置であって、前記第１の動作状態が維持されるように、又は前記第２の動作状態が発生した場合に前記可動ハードストップが前記ロボットアームの運動を阻止するように、前記ロボットアームの移動及び前記可動ハードストップの移動を制御するように構成された制御装置と、
を備えるロボットシステム。
【請求項２】
前記可動ハードストップは、
前記１又は２以上の制御装置と直接又は間接的に通信可能に接続されたモータであって、前記１又は２以上の制御装置が前記モータの動きを制御することによって前記可動ハードストップの移動を制御する、モータと、
前記モータによって駆動されるピニオンと、
前記ピニオンによって駆動され、前記第１の動作状態では前記ロボットアームから前記少なくとも１つの間隙だけ離間し、前記第２の動作状態では前記ロボットアームに物理的に接触するラックと、
を備える、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記ロボットシステムはさらにレールを備え、前記レール上に前記ラックが取り付けられ、前記レールの周りで前記ラックが前記ピニオンによって動かされる、請求項２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記ピニオンはねじを含み、前記ラックは歯を含み、前記ピニオンの前記ねじは前記ラックの前記歯と噛み合う、請求項２に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記ロボットアームは、中心点の周りに中心を置きかつ第１の緩衝部材及び第２の緩衝部材を有するアーム延長部材を備え、前記可動ハードストップは、前記中心点の周りに中心を置くラックを備え、前記ラックは、前記第１の動作状態の間に、前記アーム延長部材の前記第１の緩衝部材から第１の間隙だけ離間し、前記アーム延長部材の前記第２の緩衝部材から第２の間隙だけ離間し、前記ラックは、前記第２の動作状態の間に前記第１の緩衝部材と物理的に接触する第１の接触点又は前記第２の緩衝部材と物理的に接触する第２の接触点を含む、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記アーム延長部材は中央部分から延びるリップを備え、前記リップは第１の半径の第１の円周部分を備え、前記第１の半径は、前記中央部分の第２の円周部分の第２の半径よりも大きく、前記第１の緩衝部材及び前記第２の緩衝部材は前記リップの反対側に配置され、前記ラックは前記アーム延長部材の中央部分の周りに環状に配置され、前記第２の動作状態の間に、前記ラックの前記第１の接触点が前記第１の緩衝部材に物理的に接触するか、又は前記ラックの前記第２の接触点が前記第２の緩衝部材に物理的に接触するようになっている、請求項５に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記ロボットアーム及び前記可動ハードストップは、前記第１の動作状態の間に、第１の間隙及び第２の間隙だけ互いに離間し、前記ロボットアーム及び前記可動ハードストップは、前記第２の動作状態の間に、前記第１の間隙又は前記第２の間隙のいずれかのみで互いに離間する、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記１又は２以上の制御装置は、ロボットアーム制御装置及び可動ハードストップ制御装置を含み、前記ロボットアーム制御装置は、前記ロボットアームの所望の運動経路をマップし、前記可動ハードストップ制御装置は、前記アーム制御装置によってマップされた前記ロボットアームの所望の運動経路に基づいて、前記可動ハードストップの所望の運動経路をマップする、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項９】
ロボットシステム用の制御システムであって、
プロセッサ及びメモリを有する制御装置であって、前記メモリは、前記プロセッサで実行された時に前記制御装置に動作を実行させる命令を格納するように構成され、前記動作は、
前記ロボットシステムのロボットアーム用の第１の移動経路をマップすること、
前記ロボットシステムの可動ハードストップ用の第２の移動経路をマップすること、
第１の動作状態の間に、前記ロボットアームの緩衝部材と前記可動ハードストップの接触点との間の間隙が維持され、第２の動作状態の間に、前記ロボットアームの前記緩衝部材と前記可動ハードストップの前記接触点との間の前記間隙が維持されず、それにより前記緩衝部材と前記接触点とが前記第２の動作状態の間に互いに物理的に接触するように、前記第１の移動経路及び前記第２の移動経路を実行すること、
を含む制御システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記ロボットアームシステムの前記ロボットアーム用の前記第１の移動経路をマップして実行するアーム制御装置を含み、前記制御装置は、前記ロボットアームシステムの前記第２の移動経路をマップして実行する可動ハードストップ制御装置を含み、前記アーム制御装置及び前記可動ハードストップ制御装置は、互いに通信可能に接続される、請求項９に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記アーム制御装置は、第２の制御装置が前記可動ハードストップ用の前記第２の移動経路をマップする間に又はその前に、前記ロボットアーム用にマップされた前記第１の移動経路を前記可動ハードストップ制御装置に伝達するように構成されている、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
ロボットシステムであって、
前記ロボットシステムの中心点に中心を置くアーム延長部材を含むロボット部材であって、前記アーム延長部材は、前記アーム延長部材のリップの第１の側面に配置された第１の緩衝部材と、前記アーム延長部材の前記リップの第２の側面に配置された第２の緩衝部材とを含み、前記リップは前記アーム延長部材の中央部分から延びている、ロボット部材と、
前記ロボットシステムの前記中心点に中心を置いて前記中心点の周りに環状方向に延びるラックを有する可動ハードストップであって、前記アーム延長部材の前記中央部分の周りに配置され、前記アーム延長部材の前記リップの第１の緩衝部材から第１の間隙だけ及び前記アーム延長部材の前記リップの前記第２の緩衝部材から第２の間隙だけ環状方向に離間する可動ハードストップと、
を備えるロボットシステム。
【請求項１３】
前記ロボット部材及び前記可動ハードストップの移動をマップして実行するように構成された制御装置を備え、前記制御装置は、第１の動作状態の間に前記第１の間隙及び前記第２の間隙を維持し、前記ラックは、第２の動作状態の間に第１緩衝部材又は第２緩衝部材のいずれかに接触する、請求項１２に記載のロボットシステム。
【請求項１４】
前記可動ハードストップは、
前記制御装置に直接又は間接的に通信可能に接続されたモータと、
前記ラックに噛み合ったピニオンと、
を備え、
前記制御装置は前記モータを駆動し、前記モータは前記ピニオンを駆動し、前記ピニオンは前記ラックを駆動する、請求項１３に記載のロボットシステム。
【請求項１５】
前記ロボットシステムはレールを備え、前記レール上に前記ラックが取り付けられ、前記レールの周りで前記ラックが前記ピニオンによって動かされる、請求項１４に記載のロボットシステム。
【請求項１６】
前記ピニオンはねじを備え、前記ラックは歯を備え、前記ピニオンの前記ねじは前記ラックの前記歯と噛み合う、請求項１４に記載のロボットシステム。
【請求項１７】
前記第１の間隙及び前記第２の間隙は、前記ロボットシステムの許容誤差範囲に適合する大きさである、請求項１２に記載のロボットシステム。
【請求項１８】
前記制御装置は、ロボット部材制御装置及び可動ハードストップ制御装置を備え、前記ロボット部材制御装置は、前記ロボット部材の移動をマップして実行し、前記可動ハードストップ制御装置は、前記ロボット部材用の前記ロボット部材制御装置によってマップされた前記移動に少なくとも部分的に基づいて、前記可動ハードストップの前記移動をマップして実行する、請求項１３に記載のロボットシステム。
【請求項１９】
前記ラックは、前記ロボットシステムの前記中心点の周りで１００度から３５５度の範囲で前記環状方向に延びる、請求項１２に記載のロボットシステム。
【請求項２０】
前記第１の緩衝部材又は前記第２の緩衝部材に配置されたセンサを備え、前記センサは、前記ラックとの接触又は前記ラックへの近接を検出し、前記ロボット部材の移動、前記ラックの移動、又はその両方は、前記検出された接触又は近接により停止する、請求項１２に記載のロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にロボット工学の分野に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、可動ロボット構成要素（例えば、ロボットのアーム）用の可動ハードストップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットシステムは、製造業、医療業及び娯楽業を含む多くの技術分野で採用されている。例えば、ロボットシステムは、製造工場において構成要素又はシステムの組み立てを容易にするように構成された可動ロボット構成要素を採用することができる。また、ロボットシステムは、ロボットシステムの保護を含む様々な理由により可動ロボット構成要素の運動を制限するように構成された制御装置を含むことができる。現在では、制御装置によって引き起こされる又は促進される運動制限が、可動ロボット構成要素の動作又は円滑性を不必要に制限する可能性があることが認識されている。その結果、制御装置は、従来のシステムにおける可動ロボット構成要素の性能又は効率を不必要に制限する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、可動ロボット構成要素の性能及び効率が向上するように改良された制御装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
元のクレームに記載された主題と同等の範囲の特定の実施形態が以下に要約されている。これらの実施形態は、本開示の範囲を限定することを意図しておらず、むしろこれらの実施形態は、開示された特定の実施形態の概要を提示することのみが意図される。実際に、本開示は、以下に記載の実施形態に類似した又はこれとは異なる場合がある様々な形態を含むことができる。
【０００５】
１つの実施形態によれば、ロボットシステムは、ロボットアームと、ロボットアームに近接して配置された可動ハードストップとを含む。可動ハードストップは、第１の動作状態では、ロボットアームから少なくとも１つの間隙だけ離間する。可動ハードストップは、第２の動作状態では、ロボットアームに物理的に接触する。また、ロボットシステムは、１又は２以上の制御装置を含み、制御装置は、ロボットアームの移動及び可動ハードストップの移動を制御して、第１の動作状態が維持されるように又は第２の動作状態が発生した場合にはハードストップがロボットアームの運動を阻止するように構成される。
【０００６】
別の実施形態にとれば、ロボットシステム用の制御システムは、プロセッサ及びメモリを有する制御装置を含み、メモリは、プロセッサによって実行された時に制御装置に動作を実行させる命令を格納するように構成される。動作は、ロボットシステムのロボットアーム用の第１の移動経路をマップすることを含む。また、動作は、ロボットシステムの可動ハードストップ用の第２の移動経路をマップすることを含む。また、動作は、第１の移動経路及び第２の移動経路を実行することを含み、結果として第１の動作状態の間にロボットアームの緩衝部材と可動ハードストップの接触点との間に間隙が維持され、及び第２の動作状態では、ロボットアームの緩衝部材と可動ハードストップの接触点との間に間隙が維持されず、それにより緩衝部材及び接触点が第２の動作状態の間の互いに物理的に接触する。
【０００７】
別の実施形態によれば、ロボットシステムは、ロボットシステムの中心点に中心を置くアーム延長部材を有するロボット部材を含む。また、アーム延長部材は、アーム延長部材のリップの第１の側面に配置された第１の緩衝部材と、アーム延長部材のリップの第２の側面に配置された第２の緩衝部材とを含み、リップは、アーム延長部材の中央部分から延びる。また、ロボットシステムは、ロボットシステムの中心点に中心を置いて中心点の周りに環状方向に配置されたラックを有する可動ハードストップを含み、アーム延長部材の中央部分の周りに配置され、アーム延長部材のリップの第１の緩衝部材から第１の間隙だけ、及びアーム延長部材のリップの第２の緩衝部材から第２の間隙だけ離間する。
【０００８】
本開示の上記及び他の特徴、態様及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことでより良く理解できるはずであり、添付図面全体にわたって、類似の文字は類似する要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の態様による、製造工場及び可動ハードストップを有するロボットシステムの実施形態の概略側面図である。
【図２】本開示の態様による、図１の線２−２に沿った図１のロボットシステムの実施形態の概略断面上面図である。
【図３】本開示の態様による、図１の３−３線に沿った図１のロボットシステムの可動ハードストップ及びロボットアームの実施形態の概略側面図である。
【図４】本開示の態様による、図１のロボットアーム及び可動ハードストップ、ならびにロボットアーム及び可動ハードストップを制御するための制御システムの実施形態の概略分解組立図である。
【図５】本開示の態様による、図４のロボットアーム、可動ハードストップ、及び制御システムを動作させる方法を示すプロセスフロー図である。
【図６】本開示の態様による、図１のロボットアーム及び可動ハードストップ用にマップされた、許容誤差範囲を含む位置対時間のグラフの実施形態を示す。
【図７】本開示の態様による、ロボットアーム用の可動ハードストップの実施形態の概略側面図である。
【図８】本開示の態様による、ロボットアーム用の可動ハードストップの実施形態の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、ロボット工学に関し、より具体的には、ロボットシステムの可動ロボット構成要素（例えば、ロボットのアーム）用の可動ハードストップに関する。例えば、ロボットアームのような可動ロボット構成要素は、制御システムによって制御することができる。制御システムは、可動ロボット構成要素に移動するように命令する前又はその間に、可動ロボット構成要素の経路をマップすることができる。制御システムは、可動ロボット構成要素の移動における意図した結果を考慮して、及び可動ロボット構成要素を取り囲む環境を考慮して、経路をマップすることができる。例えば、制御システムは、可動ロボット構成要素の経路をマップして、ロボットの構成要素が、周囲の環境の他の態様に干渉することなく（例えば、環境の壁に接触することなく）物体と相互作用する（例えば、物体を拾い上げる、落とす、移動させる、押す、引く、又は持ち上げる）ようにマップすることができる。
【００１１】
本開示の実施形態によれば、ロボットシステムは、可動ロボット構成要素の少なくとも一部に近接して配置された可動ハードストップを含むことができる。可動ハードストップ（複数可）は、制御システムによってマップされた可動ロボット構成要素の経路を模倣することができる。例えば、制御システムは、可動ハードストップに、可動ロボット構成要素の経路を「たどる」ように命令することができ、又は制御システムは、可動ハードストップ（複数可）がたどる別個の経路を計算及びマップすることができる（例えば、可動ロボット構成要素の経路に基づいて、可動ロボット構成要素の運動の意図した結果に基づいて、及び／又は周囲環境に基づいて）。従って、可動ロボット構成要素が制御装置によって可動ロボット構成要素用にマップされた経路から外れると、可動ハードストップは、可動ロボット構成要素がロボットを取り囲む環境に干渉するのを阻止することができる。従って、可動ハードストップ（例えば、動かない又は「堅い」構成要素とは対照的である）は、様々な位置で、可動ロボット構成要素の望ましくない運動（例えば暴走）を、可変様式で可動ロボット構成要素が進行可能な空間容積を不必要に制限することなく、阻止することができる。換言すると、本開示の実施形態は、可動ハードストップを含み、固定ハードストップを含まず、結果としてロボットアームの運動が（例えば、固定ハードストップによって）不必要に制限されないが、依然としてハードストップによって（例えば、可動ハードストップによって）保護される。
【００１２】
図１は、製造工場１０及び該製造工場１０内に配置されたロボットシステム１２の実施形態の概略側面図である。図示した実施形態では、ロボットシステム１２は、物体１４を１つの位置（例えばコンベヤシステム１６）から別の位置（例えばコンベヤシステム１８）に移動させるように構成できる。例えば、ロボットシステム１２は、物体１４を掴んで動かすように構成された把持機構２２を有するロボットアーム２０を含む。ロボットアーム２０は、第１の結合部２１によって第１の環状方向１９（例えば、第１の軸線２３の周りに環状に延びる）に旋回可能とすることができる。また、ロボットアーム２０は、第２の結合部２４によって第２の環状方向２５（例えば、第２の軸線２６の周りに環状に延びる）に旋回可能とすることができる。さらに、ロボットアーム２０の把持機構２２は、第３の結合部２７によって第３の環状方向２８（例えば、軸線２９の周りに環状に延びる）に旋回可能とすることができる。従って、第１の結合部、第２の結合部、及び第３の結合部２１、２４、２７によって、ロボットアーム２０は、物体１４を第１のコンベヤベルト１６から持ち上げて旋回させ、物体１４を第２のコンベヤシステム１８上に置くことができる。以下では、第２の接合部２４及び対応する特徴を詳細に説明するが、第１の結合部及び／又は第３の接合部２１、２７には、第２の結合部と同一又は類似の特徴及び機能が付加的に又は代替的に適用できることに留意されたい。他の実施形態では、追加の又はより少ない当該結合部を用いることができる。
【００１３】
図示した実施形態に示すように、第２の接合部２４は、その構成要素を囲むように構成されたカバー３０を含むことができる。例えば、カバー３０は、ロボットアーム２０のアーム延長部材３２の上に配置することができ、アーム延長部材３２は、ロボットアーム２０に剛結合され、アーム延長部材３２を（例えば、図示した実施形態では方向２６と平行に）貫通する長手方向軸線１７の周りで回転することによって、ロボットアーム２０に動きを伝えることができる。例えば、アーム延長部材３２は、略円筒形とすることができ、長手方向軸線１７の周り（例えば、環状方向２５）を回転することができる。さらに、ロボットアーム２０は、アーム延長部材３２に剛結合することができ、アーム延長部材３２から外方に延びることができる。従って、アーム延長部材３２が環状方向２５に長手方向軸線１７の周りを回転すると、長手方向軸線１７から延びるロボットアーム２０も、アーム延長部材３２の長手方向軸線１７の周り（例えば、環状方向２５）を回転することができる。従って、ロボットアーム２０の遠位端に配置された把持部材２２は、長手方向軸線１７の周りを回転することができ、それによって把持部材２２が把持した何らかの物体（例えば物体１４）の移動を助ける。
【００１４】
図示のように、第２の結合部２４は、アーム延長部材３２又はロボットアーム２０に剛結合されていない静止基部３３を含むこともできる。換言すると、アーム延長部材３２及びこれに剛結合されたロボットアーム２０が長手方向軸線１７の周りを回転する場合、静止基部３３は静止したままである。例えば、静止基部３３は方向２６に延びる開口部５５を含むことができ、アーム延長部材３２（又はその一部）は開口部５５を貫通する。従って、アーム延長部材３２は、静止基部３３に不必要に当接することなく静止基部３３の開口部５５内で回転することができる。換言すると、静止基部３３は、アーム延長部材３２が環状方向２５に回転するのを阻止するような方法で該アーム延長部材３２に接触することはない。静止基部３３の開口部５５は、図示したアーム延長部材３２によって隠蔽されている（そのため破線で示されている）が、後の図面を参照して詳細に示されることに留意されたい。アーム延長部材３２は、図示の実施形態では、略円筒形であるが、長方形、正方形、三角形、又は他の何らかの適切な形状とし得ることにも留意されたい。静止基部３３の対応する開口部５５（例えば、アーム延長部材３２が貫通する）は、開口部５５が貫通する静止基部３３に対してアーム延長部材３２が移動できるような任意の形状及び／又は大きさとすることができる。
【００１５】
本実施形態によれば、ロボットシステム１２は、ロボットアーム２０の望ましくない運動（例えば、暴走）を阻止するように構成された特徴を含むことができる。例えば、図示のように、アーム延長部材３２は、その中央部分３７から延びるリップ３５を含む。中央部分３７は、略円筒形とすることができ、静止基部３３の開口部５５を貫通することができる。リップ３５は、中央部分３７から延びる弓形形状とすることができる。さらに、リップ３５は、静止基部３３から外側（例えば、方向２６において）、より具体的には中央部分３７が貫通する静止基部３３の開口部５５から外側でアーム延長部材３２上に位置することができる。換言すると、リップ３５は、中央部分３７の第２の周方向部分４３の第２の半径４９よりも大きい第１の半径４７を有する第１の周方向部分４１を含むことができる。アーム延長部材３２の中央部分３７が貫通する静止基部３３の開口部５５は、中央部分３７の第２の周方向部分４３のみを収容する大きさとすることができる（例えば、リップ３５の第１の周方向部分４１の第１の半径４７は、静止基部３３の開口部５５の半径よりも大きいものとすることができる）。従って、中央部分３７の第２の周方向部分４３の第２の半径４９よりも大きい第１の半径４７の第１の周方向部分４１を有するリップ３５は、方向２６に対して静止基部３３から（例えば、静止基部３３の開口部５５から）外側（例えば、静止基部３３を貫通する開口部５５の外側）でのみアーム延長部材３２上に位置することができる。
【００１６】
図示すように、中央部分３７から延びるリップ３５は、リップ３５上に配置された第１の緩衝部材３４及び第２の緩衝部材３６を含むことができる。例えば、第１の緩衝部材及び第２の緩衝部材３４、３６は、リップ３５の第１の周方向部分４１と中央部分３７の第２の周方向部分４３との間に延びている。換言すると、第１の緩衝部材及び第２の緩衝部材３４、３６は、リップ３５の反対側に配置されている。しかしながら、別の実施形態（例えば、アーム延長部材３２の形状が異なる）では、アーム延長部材３２は、図示した第１の緩衝部材及び第２の緩衝部材３４、３６とは対照的に、唯一の緩衝部材を含むことができる。
【００１７】
また、ロボットシステム１２は、ラック４０を有する可動ハードストップ３８を含み、ラック４０は、第２の結合部２４の静止基部３３に対して長手方向軸線１７の周りを回転する（例えば、環状方向２５）。例えば、図示した実施形態では、可動ハードストップ３８は、ラック４０、ピニオン４２、及びレール４４を含む。レール４４は、環状方向２５（例えば、アーム延長部材３２の長手方向軸線１７の周り）に延びており、静止基部３３上に（例えば、剛結合されて）位置すること、又は他の方法でロボットに組み込むことができ、結果としてレール４４は、ロボットシステム１２の動作中に静止したままである。ラック４０は、レール４４に取り付けられ、レール４４に沿って（例えば、環状方向２５で長手方向軸線１７の周りに）移動するように構成されている。ピニオン４２は、例えば、回転するとラック４０を回転させる（例えば、ラック４０をレール４４に沿って長手方向軸線１７の周りに環状方向２５に移動させる）ねじ部材とすることができる。例えば、ピニオン４２が第３の環状方向２８に回転すると、ピニオン４２の歯又はねじ（例えば、らせんねじ）は、ラック４０の歯と噛み合って、ラック４０を第２の環状方向２５（例えば、アーム延長部材３２の長手方向軸線１７の周り）でレール４４に沿って回転させる。
【００１８】
一般的に、以下に詳細に説明するように、可動ハードストップ３８は、通常の動作状態時の間に、ラック４０がアーム延長部材３２の運動をたどる（例えば模倣する）ように制御することができる。従って、通常の動作状態時の間に、ラック４０は、アーム延長部材３２のリップ３５上に配置されたいずれの緩衝部材３４、３６にも接触しない。しかしながら、ロボットシステム１２は、ロボットアーム２０を不適当に作動させる可能性があり、これは望ましくない動作状態と呼ぶ場合がある。例えば、ロボットシステム１２の制御装置のソフトウェアが動作不良になると、ロボットアーム２０が意図しない経路をたどる可能性がある。望ましくない動作状態時の間に、アーム延長部材３２のリップ３５上に配置された緩衝部材３４、３６のいずれかは可動ハードストップ３８のラック４０に接触することができるので、ラック４０は、アーム延長部材３２の回転を阻止することができる。換言すると、ロボットアーム２０及び対応するアーム延長部材３２が不適当に回転すると（例えば、運動タイムフレームを含む所望の経路に対して）、アーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６の一方は、可動ハードストップ３８のラック４０に接触することができ（例えば、ラック４０の１又は２以上の接触点３９に沿って）、アーム延長部材３２、従ってアーム延長部材３２に剛結合されたロボットアーム２０の望ましくない移動を阻止する。しかしながら、緩衝部材３４、３６（又は単一の緩衝部材）は、図示した実施形態に示した方法とは異なる方法でロボットシステム１２上に置くこと、位置決めすること、又は配置するこができ、及び本明細書で用いる用語「緩衝部材」は、可動ハードストップのラック４０が接触できるロボットアーム２０（又は対応するアーム延長部材３２）上の点を指すことに留意されたい。
【００１９】
図示した実施形態では、可動ハードストップ３８は、緩衝部材３４、３６のいずれかにに接触すると、ロボットアーム２０の動きを強制的に阻止することができる。別の実施形態では、緩衝部材３４、３６は、内部又は表面に配置されたセンサを含むことができ、センサは、緩衝部材３４、３６の一方と可動ハードストップ３８との間の近接（又は接触）を検出することができる。近接又は接触が検出されると、制御システムは、ロボットアーム２０の動きを停止させることができる。また、制御システムは、ロボットアーム２０、可動ハードストップ３８、又はその両方の動きを決定すること及び実行することに関与できる。
【００２０】
例えば、図示した実施形態では、ロボットシステム１２は、アーム制御装置４８及びハードストップ制御装置５０を有する制御システム４６を含む。別の実施形態では、アーム制御装置４８及びハードストップ制御装置５０は、制御システム４６の単一の制御装置に組み込むことができる。図示するように、アーム制御装置４８はプロセッサ５２及びメモリ５４を含み、同様にハードストップ制御装置５０はプロセッサ５６及びメモリ５８を含む。各メモリ５４、５８は、対応するプロセッサ５２、５６で実行された時に対応する制御装置４８、５０に特定の動作を実行させる、実行可能な命令を格納するように構成することができる。例えば、アーム制御装置４８のメモリ５４は命令を含むことができ、命令がプロセッサ５２によって実行されると、アーム制御装置４８（又はそのプロセッサ５２）は、ロボットアーム２０の経路をマップすることができる（一部の実施形態において、把持機構２２の移動を含む）。プロセッサ５２は、複数の要因を考慮してロボットアーム２０の経路をマップすることができる。例えば、プロセッサ５２は、ロボットアーム２０の経路を、経路の意図した結果に基づいてマップすることができる。図示した実施形態において、アーム制御装置４８によってマップされた経路の意図した結果は、ロボットアーム２０が第１のコンベヤシステム１６から物体１４を拾い上げ、物体１４を第２コンベヤシステム１８の上に搬送し、第２コンベヤシステム１８に置くのを可能にすることである。
【００２１】
さらに、ハードストップを制御する装置５０のメモリ５８は、プロセッサ５６で実行された時に、ハードストップ制御装置５０（又はそのプロセッサ５６）に可動ハードストップ３８の経路をマップさせる命令を含むことができる。例えば、可動ハードストップ３８の経路は、可動ハードストップ３８がアーム延長部材３２の意図した経路と同様に又はそれと一緒に回転するようにマップすることができる。より具体的には、ハードストップ制御装置５０（又はそのプロセッサ５６）は、可動ハードストップ３８の経路をロボットアーム２０（及び対応するアーム延長部材３２）用にマップされた意図した経路に基づいてマップして、可動ハードストップ３８が経路をたどるようにピニオン４２を特定の速度及び特定の方向（例えば、第２の環状方向２５又はその反対方向）に回転させる。図示した実施形態では、ハードストップ制御装置５０及びアーム制御装置４８は、矢印５１で示すように通信可能に接続される。従って、アーム制御装置４８は、ロボットアーム２０（ひいては対応するアーム延長部材３２）用にマップされた経路又は意図された経路をハードストップ制御装置５０に伝えることができる。ハードストップ制御装置５０は、ロボットアーム２０用にマップされた経路をアーム制御装置４８から受け取り、次に、ロボットアーム２０用にマップされた経路に基づいて可動ハードストップ３８用の経路をマップすることができる。一部の実施形態では、アーム制御装置４８及びハードストップ制御装置５０は、互いに別々に、各経路の意図した結果及び製造工場１０の周囲環境にもっぱら基づいて、ロボットアーム２０の経路及び可動ハードストップ３８の経路をそれぞれマップすることができる。いずれの実施形態でも、ロボットアーム２０（及び対応するアーム延長部材３２）がアーム制御装置４８によってマップされた経路から（例えば、ソフトウェアの故障、暴走、又は他の原因により）外れると、可動ハードストップ３８は、ロボットアーム２０のアーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６の一方が可動ハードストップ３８に接触する際にロボットアーム２０の動きを阻止することができる。換言すると、可動ハードストップ３８（例えば、可動ハードストップ３８のラック４０の両接触点３９の一方）は、ロボットアーム２０のアーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６の一方に物理的に接触することができる。
【００２２】
ロボットアーム２０、アーム延長部材３２、及びアーム延長部材３２が貫通する開口部５５を有する静止基部３３をさらに説明するために、図２に図１の線２−２に沿ったロボットシステム１２の実施形態の概略断面上面図が示されている。図示した実施形態では、前述したように、静止基部３３は、アーム延長部材３２の中央部分３７が貫通する開口部５５を含む。例えば、アーム延長部材３２の中央部分３７に対応する第２の周方向部分４３の第２の半径４９は、静止基部３３を貫通する開口部５５の半径と実質的に同じか又はそれよりも小さくすることができる。従って、アーム延長部材３２の中央部分３７は静止基部３３の開口部５５内で回転することができ、その際、静止基部３３の特徴部は、アーム延長部材３２（及びこれに結合されたロボットアーム２０）の回転運動（例えば、長手方向軸線１７の周り及び環状方向２５の周りの）を妨げることはない。静止基部３３は、長手方向軸線１７の周り及び環状方向２５におけるロボットアーム２０の回転運動を容易にする空洞５７を含むこともできる。静止基部３３は、その上に空洞５７が配置される下部５９を含むことができる。
【００２３】
図示のように、静止基部３３は、これに結合された可動ハードストップのレール４４を含むことができる。レール４４は、静止しているにも関わらず、可動ハードストップ３８の構成要素とみなし得ることに留意されたい。例えば、前述したように、可動ハードストップ３８のラック４０は、レール４４に回転可能に結合され、結果としてレール４４は静止したままであり、ラック４０は、環状方向２５にレール４４の周り及び長手方向軸線１７の周りを回転することができる。従って、ラック４０は、アーム延長部材３２の運動を模倣することができる。斜視図で図示したので、リップ３５は、図示した実施形態では見えない（例えば、リップ３５は、図示した断面よりも上方に配置されている）。しかしながら、リップ３５は、点線で表わして図示したように、静止基部３３の開口部５５の完全に外側に配置されている。従って、リップ３５は、静止基部３３に接触してアーム延長部材３２の運動を妨げることはなく、むしろ、前述したようにアーム延長部材３２及び対応するリップ３５が望ましくない経路に沿って回転すると、ラック４０は、リップ３５に接触してリップ３５、対応するアーム延長部材３２、及び対応するロボットアーム２０の運動を阻止する。
【００２４】
次に図３を参照すると、図１の３−３線に沿った、可動ハードストップ３８及び図１のロボットアーム２０のアーム延長部材３２を有する結合部２４の実施形態の概略側面図が示されている。前述したように、アーム延長部材３２（より具体的にはアーム延長部材３２の中央部分３７）は、ロボットシステム１２の第２の結合部２４の静止基部３３（例えば、図２に示すように静止基部３３の開口部５５）を貫通している。さらに、アーム延長部材３２は、ロボットアーム２０に剛結合するか又は一体に結合することができる。
【００２５】
前述したように、可動ハードストップ３８は、ピニオン４２と、レール４４に取り付けられたラック４０（例えば、歯６２を有する）とを含み、レール４４は、例えば、静止して、ロボットシステム１２の静止基部３３に取り付けることができる。図示した実施形態のピニオン４２は、その上に取り付けられた（例えば、ピニオン４２のモータ６１から延びる）ジャッキねじ６０を含み、ジャッキねじ６０はラック４０の歯６２と噛み合っている。別の実施形態では、ピニオン４２は、ラック４０の歯６２と噛み合い、ラック４０を駆動して第２の環状方向２５（又は反対方向）に回転させるのに適した、異なる種類のねじ、歯、又は他の任意の噛合い機構を含むことができる。制御システム４６のハードストップ制御装置５０は、アーム制御装置４８によってロボットアーム２０用にマップされたロボットアーム２０（及び対応するアーム延長部材３２）の経路に基づいて、可動ハードストップ３８の経路をマップすることができる。実際には、一部の実施形態において、アーム制御装置４８は、ロボットアーム２０用にマップされた経路をハードストップ制御装置５０に伝達し、ハードストップ制御装置５０は、ロボットアーム２０の経路（又はその少なくとも一部）に基づいて可動ハードストップ３８の経路をマップする。次に、ハードストップ制御装置５０及びアーム制御装置４８は、可動ハードストップ３８及びロボットアーム２０（及び対応するアーム延長部材３２）にマップされた経路をそれぞれ実行することができる。
【００２６】
図示のように、可動ハードストップ３８のラック４０は、環状方向２５に延びる弓形長さ６４を含む。アーム延長部材３２のリップ３５は、同様に環状方向２５に延びる弓形長さ６６を含む。さらに、ラック４０とアーム延長部材３２のリップ３５の緩衝部材３４、３６との間に間隙６８、７０が存在する（例えば、通常の動作条件の許容範囲内で変化する）。換言すると、通常の動作状態時の間に、ラック４０と緩衝部材３４との間に第１の間隙６８が存在し、ラック４０と緩衝部材３６との間に第２の間隙７０が存在する。しかしながら、前述したように、ロボットアーム２０は、特定の動作条件で（例えばソフトウェアの問題又は他の原因により移動して、アーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６の一方がラック４０に接触することがある。従って、特定の動作条件では、間隙６８、７０の一方は減少して、対応する緩衝部材３４、３６がラック４０に接触する際にゼロになる場合がある。一部の実施形態では、第１の間隙６８及び第２の間隙７０は、単一の間隙とすること、又は説明目的で単一の間隙と呼ぶことができることに留意されたい。作動時、間隙６８、７０の大きさは、ラック４０及びアーム延長部材３２が動くと変わり得ることにも留意されたい。従って、「間隙」は正確な寸法ではなく、むしろラック４０と緩衝部材３４、３６との間の任意の空間を指す。間隙６８、７０の大きさは、後の図を参照して以下で詳細に説明するように、ロボットシステム１２の物理的制限に対応する許容誤差範囲の結果として変わり得る。例えば、ラック４０及びアーム延長部材３２は、漸次的ステップで動くことができ、これは非無限小ではないステップサイズを含む。従って、ロボットシステム１２の作動時の、間隙６８、７０の大きさは変化することができる。
【００２７】
図示した実施形態をさらに参照すると、間隙６８、７０は、アーム延長部材３２及び可動ハードストップ３８のマップされた経路に関連する許容誤差範囲に基づいて、弓形長さ（例えば、環状方向２５に延びる）を含む大きさにすることができる。例えば、許容誤差範囲は、ロボットシステム１２の機械的制限に対応することができ、それによりラック４０及び可動ハードストップ３８は、ラック４０及び可動ハードストップ３８の対応するマップされた経路を、上述した機械的制限（例えば、ラック４０及びアーム延長部材３２に与えられる動きのステップサイズ制限）に基づいて、ある程度の精度でたどることしかできない。例えば、間隙６８、７０は、上述した通り、アーム延長部材３２、可動ハードストップ３８、又はその両方の動きを、アーム延長部材３２、可動ハードストップ３８、又はその両方の許容誤差範囲内に適応させるのに十分な大きさにすることができる。従って、アーム延長部材３２（従って、ロボットアーム２０）及び／又は可動ハードストップ３８のラック４０がアーム延長部材３２（従って、ロボットアーム２０）の許容誤差範囲内で移動する限り、可動ハードストップ３８は、アーム延長部材３２（従って、ロボットアーム２０）の移動を妨げない。
【００２８】
さらに、ラック４０及びアーム延長部材３２の環状方向の大きさ６４、６６（例えば、アーム延長部材の緩衝部材３４、３６間に広がる）は、環状方向２５におけるロボットアーム２０の所望の運動範囲に適応するように決めることができる。例えば、ピニオン４２のジャッキねじ６０は、回転するだけで横方向（例えば、方向２３、２６及び２９）に動かないので、ジャッキねじ６０は、ラック４０の歯６２がピニオン４２のジャッキねじ６０に接触する（従って、物理的に近接する）位置にあるときにのみラック４０に回転を付与することができる。換言すると、ラック４０の運動範囲は、ラック４０がジャッキねじ６０の上に位置しなくなると途切れる。従って、可動ハードストップ３８のラック４０の運動範囲は、ラック４０の弧状長さ６４によって制限される。しかしながら、ラック４０はまた、アーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６に接触できることも必要であり、従って、アーム延長部材３２には各緩衝部材３４、３６の間に少なくとも何らかの無視できない距離６６が必要である。可動ハードストップ３８の運動範囲の改善（従って、ロボットアーム２０及び対応するアーム延長部材３２の運動範囲の改善）を可能にするために、ラック４０の環状方向距離６４を長くして、アーム延長部材３２のリップ３５の環状方向距離６６（例えば、アーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６の間）を短くすることができる。例えば、ラック４０の環状方向距離６４は、図示したレール４４（例えば軌道）に沿った角度で、１００度から３５５度、２００度から３５０度、又は３００度から３４５度の間にすることができる。もちろん、距離６６及び間隙６８、７０は、レール４４（例えば軌道）に沿った３６０度以外の残りの角度に相当する。
【００２９】
図４は、ロボットシステム１２及び対応する制御システム４６の概略図を示す。図示した実施形態では、制御システム４６は、前述したように、ロボットアーム２０の動きを制御するように構成されたアーム制御装置４８と、可動ハードストップ３８の動きを制御するように構成されたハードストップ制御装置５０とを含む。
【００３０】
アーム制御装置４８はメモリ５４及びプロセッサ５２を含み、メモリ５４は、対応するプロセッサ５２、５６で実行された時に、対応する制御装置４８、５０に特定の動作又はステップを実行させる命令を格納するように構成されている。例えば、メモリ５４に格納された命令がプロセッサ５２によって実行されると、アーム制御装置４８（又はプロセッサ５２）は、ロボットアーム２０用の所望の運動経路をマップ（例えば、計算、導出、決定）することができる。経路は、運動の意図した結果、及びロボットシステム１２を囲む環境に依存することができる。運動の意図した結果は命令にコード化することができ、又は意図した結果は制御装置４８に入力することができる。例えば、オペレータは、制御装置４８（又は全体制御システム４６）に、運動の意図した結果を（例えば、制御装置４８（又は制御システム４６）に物体をある場所から別の場所に移動させたいという要求を入力することによって）入力することができる。次に、プロセッサ５２は、意図した結果を実現するためにロボットアーム２０の経路をマップすることができる。
【００３１】
さらに、プロセッサ５２は、少なくとも１つのモータ駆動装置１００と通信して、アーム制御装置４８（又はそのプロセッサ５２）によってマップされた経路に基づいて、ロボットアーム２０を駆動して回転させて（例えば、介在モータによって）、ロボットアーム２０に所望の運動を生じさせることができる。図示した実施形態には、ロボットシステム１２の第２の結合部２４に結合される（１つのモータ駆動装置１００のみが示されている例えば、図示した実施形態には示していない仲介モータによる）。しかしながら、ロボットアーム２０用にマップされた経路は、所望の運動及び所望の運動の意図した結果を実現するために、第１の結合部２１、第２の結合部２４、第３の結合部２７の運動又はそれらの任意の組合せ運動を必要とする場合があり、結合部２１、２４、２７は、それ自体の独立したモータ駆動装置（及び／又はそれ自体の独立したモータ）を含むことができる。さらに、前述したように、結合部２１、２４、２７は、さらに、結合部２４に関して上述した及び後述する同様の可動ハードストップ３８及び関連する制御機能を含むことができる。本明細書で用いる「意図した結果」は、包括的な意図した結果（例えば、物体をある場所から別の場所に移動すること）、又は包括的な意図した結果を構成する複数の個別の意図した結果の１つ（例えば、物体をある場所から別の場所に移動させるためのロボットアーム２０の暫時的ステップ）を指すことができる。さらに、アーム制御装置４８は、経路をマップした後、又は経路をマップしている間、又は経路の他の部分はマップされていないが特定の部分がマップされた後に、ロボットアーム２０を動かすことができることに留意されたい。
【００３２】
アーム制御装置４８は、矢印５１で示すように、ロボットアーム２０用にマップされた経路又は経路の一部をハードストップ制御装置５０に伝達することができる。ハードストップ制御装置５０は、メモリ５８及びプロセッサ５６を含み、メモリ５８は、プロセッサ５６で実行された時に、ハードストップ制御装置５０に特定の動作又はステップを実行させる命令を格納するように構成されている。例えば、メモリ５８に格納された命令がプロセッサ５６によって実行された時に、ハードストップ制御装置５０（又はプロセッサ５６）は、ロボットアーム２０用にマップされかつアーム制御装置４８から受け取った経路を読み取ることができる。次に、ハードストップ制御装置５０は、アーム制御装置４８によってロボットアーム２０用にマップされかつアーム制御装置４８から受け取った経路を読み取ることに完全に又は部分的に基づいて、可動ハードストップ３８用の経路をマップすることができる。もしくは、ハードストップ制御装置５０（又はそのプロセッサ５６）は、アーム制御装置４８によってロボットアーム２０用にマップされた経路を受け取ることなく又は読み取ることなく、可動ハードストップ３８の経路をマップすることができる。例えば、ハードストップ制御装置５０は、可動ハードストップ３８用の経路をロボットアーム２０の所望の運動に完全に基づいてマップすることができる（例えば、ロボットアーム２０の経路をマップするためにアーム制御装置４８が使用したのと同一の（又は同一の部分集合の）パラメータ（複数可））。
【００３３】
次に、ハードストップ制御装置５０は、ハードストップ３８（例えば、モータ６１）に結合したモータ駆動装置１０２と通信して、可動ハードストップ３８のピニオン４２のジャッキねじ６０を駆動することができる。ジャッキねじ６０（又は他の適切な噛合い機構）は、可動ハードストップ３８の歯６２と噛み合い、可動ハードストップを第２の環状方向２６（又は第２の環状方向２６の反対方向）に回転させる。
【００３４】
図５は、図４のロボットアーム２０、可動ハードストップ３８及び制御システム４６を動作させる方法１１０を示すプロセスフロー図である。図示した実施形態では、方法１１０は、ロボットアーム用の所望の運動経路をマップするステップを含む（ブロック１１２）。例えば、前述したように、アーム制御装置は、特定の動作又は目標を実現するためにロボットアームの運動経路をマップすることができる。動作又は目標は、物体をある場所から別の場所に移動すること、物体を組み立てること、又は物体と別の物体とを結合するなどの、ロボット工学に関連する任意の適切な動作又は目標を含むことができる。また、経路は、ロボットシステム（又はロボットアーム）を囲む環境を考慮してマップすることができる。例えば、経路は、周囲環境との接触又は干渉が所望の動作又は目標の一部でない限り、周囲環境に接触するか又は干渉することなく、ロボットアームが所望の動作又は目標を達成するのを可能にするようにマップすることができる。所望の動作又は目標は、制御装置のソフトウェア構成要素にプログラムすることができ、又は所望の動作は、制御装置を操作するオペレータによって入力する（例えばインプットする）ことができる。実際には、現在、所望の動作又は目標を入力するための何らかの適切な機構が想定されている。
【００３５】
前述したように、ロボットシステム（又はそのロボットアーム）は、任意数の結合部（例えば、１つの結合部、２つの結合部、３つの結合部、４つの結合部、５つの結合部、６つの結合部、又はそれ以上の結合部）を含むことができ、各結合部は、アーム制御装置（又はロボットシステムの別の制御装置）に通信可能に接続されている。従って、アーム制御装置は、ロボットシステムの１又は２以上の結合部の運動を制御することができる。従って、アーム制御装置は、制御装置によってマップされた経路に従ってロボットアームを駆動し、ロボットアームの所望の動作又は目標を実現するようになっている。
【００３６】
また、方法１１０は、可動ハードストップ用の所望の運動経路をマップするステップを含む（ブロック１１４）。前述したように、可動ハードストップは、ロボットシステムの特定の結合部用の可動ハードストップとすることができる。一部の実施形態では、可動ハードストップは、ロボットシステムの２以上の結合部用の可動ハードストップとして作動可能である。例えば、可動ハードストップは、ロボットシステムの第１の結合部からロボットシステムの別の結合部に移動できる。もしくは、ロボットシステムの複数の結合部は、互いに近接して、可動ハードストップに近接して、又はその両方で配置することができ、結果として可動ハードストップは、ある結合部から別の結合部に移動させる必要なしに、ロボットシステムの複数の結合部用の可動ハードストップとして動作可能である。さらに、上述したように、各結合部は、それ自体の可動ハードストップ及び関連する制御機能を有することができる。
【００３７】
可動ハードストップの経路をマップするために、ハードストップ制御装置は、ロボットアーム用にマップされた所望の運動経路をアーム制御装置から受け取ることができる。例えば、アーム制御装置とハードストップ制御装置とは、互いに通信可能に接続することができる。一部の実施形態では、アーム制御装置及びハードストップ制御装置は、単一の一体型制御装置にすることができる。図示した実施形態では、ハードストップ制御装置は、アーム制御装置によってロボットアーム用にマップされた所望の運動経路を受け取り、ロボットアーム用の所望の運動経路を考慮して可動ハードストップ用の所望の運動経路をマップする。
【００３８】
他の実施形態では、ハードストップ制御装置は、可動ハードストップの所望の運動経路を、ロボットアーム用にマップされた所望の運動経路とは無関係にマップすることができる。例えば、ハードストップ制御装置は、アーム制御装置が受け取るロボットアームの所望の運動目標に関する入力と同じ入力を受け取ることができる。ロボットアームの所望の運動目標に関する入力に基づいて、ハードストップ制御装置は、可動ハードストップの所望の運動経路を上記説明に従ってマップすることができる。前述したように、可動ハードストップは、ロボットシステムの２以上の結合部用のハードストップとして作動することができる。一部の実施形態では、可動ハードストップは、ロボットシステムの２つの結合部間を橋渡しする（例えば横断する）軌道上に配置することができる。ハードストップ制御装置は、どの結合部が可動ハードストップの作動（例えば、可動ハードストップによる保護）を必要とするかに応じて、可動ハードストップに、１つの結合部から別の結合部へ軌道に沿って移動するように命令することができる。可動ハードストップが一方の結合部から他方の結合部へ軌道に沿って移動する前に、その間に、又はその後に、ハードストップ制御装置は、アーム制御装置によって作動させられる結合部の所望のマップされた運動経路、所望の動作又は目標を考慮して、可動ハードストップの所望の運動経路をマップすることができる。
【００３９】
図示した実施形態では、方法１１０は、ロボットアームの所望の運動経路及び可動ハードストップの所望の運動経路を実質的に同時に実行するステップを含む（ブロック１１６）。例えば、前述したように、アーム制御装置は、ロボットアーム用にマップされた所望の運動経路を実行し、ハードストップ制御装置は、可動ハードストップ用にマップされた所望の運動経路を実行することができる。従って、ロボットアームは、ロボットアーム用の所望の運動経路に対応する実際の運動経路に沿って移動し、可動ハードストップは、可動ハードストップ用の所望の運動経路に対応する実際の運動経路に沿って移動する。一般的に、可動ハードストップのラックは、ロボットアーム（例えば、ロボットアームのアーム延長部材の緩衝部材）に近接して移動する。前述したように、可動ハードストップのラックがロボットアームのアーム延長部材の緩衝部材に近接して移動すると、ロボットアームは、通常の動作時に、ロボットアーム用にマップされた実際の運動経路に沿って完全に自由に運動することができる。しかしながら、可動ハードストップのラックとロボットアームのアーム延長部材の緩衝部材とが近接すると、ロボットアーム（及び対応するアーム延長部材）が、ロボットアーム用にマップされた所望の運動経路の外側に、又は所望の運動経路の許容誤差範囲の外側に動くと、可動ハードストップのラックがロボットアームの運動を妨げる。
【００４０】
例えば、図６は、位置１２２対時間１２４のグラフ１２０の実施形態の説明図である。グラフ１２０のキー１２６に示すように、グラフ１２０は、アーム延長部材３２及び（例えば、可動ハードストップ３８の）ラック４０のマップされた所望の運動経路１３２の表現を含む。アーム延長部材３２とラック４０とは異なる位置にあることができるが、ラック４０のマップされた運動は、アーム延長部材３２のマップされた運動に対応する（例えば模倣する）ことを意図することに留意されたい。従って、アーム延長部材３２の位置は、ラック４０の位置と対応するように位相シフトすることができ、逆も同様である。より具体的には、任意の所与の時間におけるアーム延長部材３２の位置は、ベクトル１３３の位置（例えば、アーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６間の中央にある）に対応することができ、任意の所与の時間におけるラック４０の位置は、ベクトル１３５の位置（例えば、ラック４０の両接触点３９間の中央にある）に対応することができ、アーム延長部材３２のベクトル１３３は、ラック４０のベクトル１３５と整列するために位相シフト（例えば１８０度）することができる。一般的に、位相シフト後のベクトル１３３、１３５用にマップされた所望の運動経路１３２は、実質的に同じとすることができる。図示したグラフ１２０において、所望の運動経路１３２を示すために利用されるベクトル１３３、１３５は、対応するアーム延長部材３２及びラック４０の任意の点とそれぞれ交差することができ、それに応じて位相シフトすることができる。換言すると、緩衝部材３４、３６の間の中央に置いて示されたベクトル１３３の位置、及びラック４０の中央と交差して示されたベクトル１３５の位置は、例示的であり非限定的である。
【００４１】
図示したグラフ１２０に示すように、アーム延長部材３２の許容誤差範囲１２８及びラック４０の許容誤差範囲１３０はグラフ１２０上に含めることができる。許容誤差範囲１２８、１３０は、ロボットシステムの機械的制限に対応することができる。例えば、アーム延長部材３２及びラック４０は、非無限小の個別のステップで回転することができる。従って、アーム延長部材３２及びラック４０は、通常の動作状態時の間に、対応する許容誤差範囲１２８、１３０内で、それぞれマップされた所望の運動経路１３２をたどることができる。さらに、アーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６とラック４０の接触点３９との間の間隙６８、７０は、組み合わされた許容誤差範囲１３１（例えば、アーム延長部材３２の許容誤差範囲１２８及び可動ハードストップ３８のラック４０の許容誤差範囲１３０）内でのアーム延長部材３２及びラック４０の自由な運動に適応する大きさである。しかしながら、間隙６８、７０は、組み合わされた許容誤差範囲１３１のみに適合するのにまさに十分な大きさとすることができる。換言すると、アーム延長部材３２及び／又はラック４０が、組み合わされた許容誤差範囲１３１の外側の領域１４０に移動すると、緩衝部材３４、３６の一方が接触点３９の一方に接触して、ハードストップ３８は、アーム延長部材３２（及び前述したようにアーム延長部材３２と剛結合されたロボットアーム（例えば、図１〜図３のロボットアーム２０））の運動を阻止する。
【００４２】
次に図７及び図８を参照すると、ロボットシステム１２の追加の実施形態が示されている。例えば、図７において、ロボットシステム１２は２つの可動ハードストップ３８を含み、各可動ハードストップ３８は、ロボットアーム２０のアーム延長部材３２の緩衝部材３４、３６の一方に近接して配置されている（例えば、結合部２４の静止基部３３を貫通して延びる）。従って、両方の可動ハードストップ３８は、ロボットアーム２０のアーム延長部材３２が移動する際に移動可能である。例えば、可動ハードストップ３８は、可動ハードストップ３８と第１の緩衝部材及び第２の緩衝部材３４、３６との間にそれぞれ実質的に間隙６８、７０を維持するように移動することができる。制御システム４６は、前述したように、可動ハードストップ３８、ロボットアーム２０、又はそれらを組み合わせたものの運動を制御することができる。
【００４３】
図８において、ロボットシステム１２は同様に２つの可動ハードストップ３８を含む。しかしながら、図８において、可動ハードストップ３８の各々は、ロボットアーム２０の結合部２４の中心点１４８に中心を置き、中心点１４８から延びる対応するアーム１５０を含む。図示した実施形態では、緩衝部材３４、３６は、ロボットアーム２０の構成要素上に配置されるのとは対照的に、可動ハードストップ３８自体のアーム１５０上に配置されている。ロボットアーム２０が移動する際に、可動ハードストップ３８及び対応する緩衝部材３４、３６も移動する。例えば、前述したように、ロボットアーム２０及び可動ハードストップ３８の所望の運動経路は、制御システム４６によってマップして実行することができる。可動ハードストップ３８の実際の運動経路（制御システム４６によって決定されてマップされた所望の運動経路に対応する）により、緩衝部材３４、３６は、図示した間隙６８、７０を維持することができる。ロボットアーム２０が所望の運動経路の外側（より具体的には、所望の運動経路の許容誤差範囲の外側）に移動すると、ロボットアーム２０は、緩衝部材３４の一方に接触する可能性がある。追加的に又は代替的に、緩衝部材３４、３６は、内部又は表面に配置された、ロボットアーム２０の接触又は望ましくない近接を検出するセンサを含むことができる。センサは、接触又は望ましくない近接を制御システム４６に伝達することができ、制御システムは、ロボットアーム２０の運動を停止させる。
【００４４】
本開示の実施形態によれば、ロボットシステムは、ロボットアーム、少なくとも１つの可動ハードストップ、及び少なくとも１つの制御装置を含む。制御装置は、ロボットアームの所望の動作、目標、又は所望の運動経路の結果を考慮して、ロボットアームを取り囲む環境を考慮して、又はその両方で、ロボットアーム用の所望の運動経路及び少なくとも１つの可動ハードストップ用の所望の運動経路をマップすることができる。制御装置は、少なくとも１つの可動ハードストップの所望の運動経路を、ロボットアームのマップされた所望の運動経路から完全に独立して、又はロボットアームのマップされた所望の運動経路に少なくとも部分的に基づいてマップすることができる。可動ハードストップは、ロボットアームの所望の運動経路を追従する、模倣する、又はたどるように移動可能なので、可動ハードストップは、ロボットアームがマップされたロボットアームの運動経路から極端に離れた場合に（例えば、許容誤差範囲の外側）保護を可能にするが、ロボットアームの能力又は運動を不必要に制限しない。換言すると、可動ハードストップは、ロボットアームのマップされた経路の外側でのロボットアームの運動を阻止できるが、可動ハードストップは、ロボットアームの経路をマップするために利用可能な、移動可能空間容積を制限しない。従って、ロボットアームの経路は、可動ハードストップによって何ら制限されないようにできる。
【００４５】
本明細書では、本開示の特定の特徴のみを図示及び説明したが、当業者であれば多くの修正形態及び変更形態を想定できる。さらに、本明細書に開示した様々な実施形態の構成要素は、互いに組み合わせること又は交換できることを理解されたい。従って、添付した特許請求の範囲は、このような全ての修正形態及び変更形態を本開示の真の精神に含まれるものとしてカバーすることが意図されていることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４６】
１２  ロボットシステム
２４  結合部
３２  アーム延長部材
３８  可動ハードストップ
４０  ラック
４２  ピニオン
４８  アーム制御装置
５０  ハードストップ制御装置
６０  ジャッキねじ
６２  歯
【図１】
2020073298.tif 000003
【図２】
2020073298.tif 000004
【図３】
2020073298.tif 000005
【図４】
2020073298.tif 000006
【図５】
2020073298.tif 000007
【図６】
2020073298.tif 000008
【図７】
2020073298.tif 000009
【図８】
2020073298.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月10日(2020.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットシステムであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームに近接して配置された可動ハードストップと、
を備え、前記ロボットシステムは、第１の動作状態の間に前記可動ハードストップの第１の部分と前記ロボットアームの第２の部分との間に間隙を維持するように構成され、前記可動ハードストップは、第２の動作状態の間に前記ロボットアームの移動を阻止するように構成される、ロボットシステム。
【請求項２】
前記第１の動作状態を維持し、前記第２の動作状態が発生した場合に前記可動ハードストップを介して前記ロボットアームの移動を阻止するように、前記ロボットアームの移動及び前記可動ハードストップの移動を制御するように構成された１又は２以上の制御装置を備える、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記第２の動作状態は、前記可動ハードストップの前記第１の部分が前記ロボットアームの前記第２の部分に物理的に接触した状態を示す、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記第１の部分と前記第２の部分との間の動作距離を検出するように構成された近接センサを備える、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記間隙は、前記可動ハードストップの前記第１の部分と前記ロボットアームの前記第２の部分との間の閾値距離よりも大きい間隔を有し、前記第２の動作状態は、前記近接センサによって検出された前記第１の部分と前記第２の部分との間の前記動作距離が前記閾値距離よりも小さい状態に対応する、請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記近接センサは、前記可動ハードストップ上に配置される、請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記間隙は、前記可動ハードストップの前記第１の部分と前記ロボットアームの前記第２の部分との間の所望の無視できない距離範囲を含み、前記第２の動作状態は、前記可動ハードストップの前記第１の部分と前記ロボットアームの前記第２の部分との間の動作距離が前記所望の無視できない距離範囲から外れた状態を示す、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項８】
前記ロボットシステムはレールを備え、前記レール上に前記可動ハードストップのラックが取り付けられ、前記レールの周りで前記ラックがピニオンによって動かされ、前記ラックは、前記可動ハードストップの前記第１の部分を含む、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項９】
前記ピニオンを駆動するように構成されたモータを備える、請求項８に記載のロボットシステム。
【請求項１０】
前記ロボットアームは、中心点の周りに中心を置きかつ前記ロボットアームの前記第２の部分を有するアーム延長部材を備え、前記可動ハードストップは、前記中心点の周りに中心を置きかつ前記可動ハードストップの前記第１の部分を有するラックを備え、前記アーム延長部材及び前記ラックは、前記中心点の周りで周方向に移動し、前記可動ハードストップの前記ラックの前記第１の部分は、前記第１の動作状態の間に前記ロボットアームの前記アーム延長部材の前記第２の部分から前記間隙だけ離間するように構成される、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項１１】
ロボットシステムを動作させる方法であって、
ロボットアームを作動させるステップと、
前記ロボットアームに近接して配置された可動ハードストップを、第１の動作状態の間に前記可動ハードストップの第１の部分と前記ロボットアームの第２の部分との間に間隙が維持されるように作動させるステップと、
を含み、前記可動ハードストップは、第２の動作状態の間に前記ロボットアームの移動を阻止するように構成される、方法。
【請求項１２】
１又は２以上の制御装置を介して、前記ロボットアームの第１の作動経路及び前記可動ハードストップの第２の作動経路を決定するステップと、
前記１又は２以上の制御装置を介して、前記第１の作動経路及び前記第２の作動経路を実行するステップと、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記可動ハードストップの前記第１の部分を前記ロボットアームの前記第２の部分に接触させるステップと、
前記可動ハードストップを介して、少なくとも１方向における前記ロボットアームの前記移動を阻止するステップと、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
近接センサを介して、前記第１の部分と前記第２の部分との間の動作距離を検出するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
１又は２以上の制御装置を介して、前記可動ハードストップの前記第１の部分と前記ロボットアームの前記第２の部分との間の最小所望間隔を決定するステップを含み、前記間隙は、前記第１の動作状態の間に前記最小所望間隔以上であり、前記間隙は、前記第２の動作状態の間に前記最小所望間隔以下である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１又は２以上の制御装置を介して、前記可動ハードストップの前記第１の部分と前記ロボットアームの前記第２の部分との間の所望の無視できない距離範囲を決定するステップを含み、前記第１の動作状態は、前記可動ハードストップの前記第１の部分と前記ロボットアームの前記第２の部分との間の動作距離が前記所望の無視できない距離範囲内に収まる状態を示し、前記第２の動作状態は、前記動作距離が前記所望の無視できない距離範囲から外れた状態を示す、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記可動ハードストップを作動させるステップは、前記可動ハードストップ上に取り付けられたラックと連動するピニオンを回転させるステップを含み、前記ラックはレール上に配置され、前記レールに沿って回転又は並進する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
ロボットシステムを動作させる方法であって、
１又は２以上の制御装置を介して、ロボットアームの移動と、前記ロボットアームに近接して配置された可動ハードストップの移動とを、第１の動作状態の間に前記可動ハードストップと前記ロボットアームとの間に間隙が維持されるように制御するステップと、
前記１又は２以上の制御装置を介して、前記ロボットアームの前記移動と前記可動ハードストップの前記移動とを、第２の動作状態の発生に応答した場合に前記可動ハードストップが前記ロボットアームに物理的に接触して前記ロボットアームの前記移動を阻止するように制御するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記１又は２以上の制御装置を介して、前記ロボットアームのロボットアーム経路を決定するステップと、
前記１又は２以上の制御装置を介して、前記可動ハードストップの可動ハードストップ経路を決定するステップと、
前記１又は２以上の制御装置を介して、前記ロボットアーム経路及び前記可動ハードストップ経路を、前記第１の動作状態の間に前記間隙が維持され、前記第２の動作状態の発生に応答した場合に前記可動ハードストップが前記ロボットアームに物理的に接触して前記ロボットアームの前記移動を阻止するように実行するステップと、
を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の動作状態は、ソフトウェアの故障を示す、請求項１８に記載の方法。
【外国語明細書】
2020073298000001.pdf