(57)【要約】      （修正有）【課題】時間と労力を軽減できるエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムを提供する。【解決手段】エンドエフェクタ１２を遠隔的に位置決めするためのシステム１０は、入力デバイス３０と、入力デバイスに加えられる力に反映した少なくとも１つの信号５０、５２、５４を生成する加速度センサ３４、配向センサ３６、および加速度計３８、４０、４２とを含む。プロセッサ６２は、少なくとも１つの信号を受信し、所定の限度と比較し、信号が所定の限度を超過する場合、エンドエフェクタへの制御信号５６、５８、６０を生成するためのメモリ６４内に格納された論理を実行する。【選択図】図１
0003200389.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムであって、当該システムは、
入力デバイスと、
前記入力デバイス内の少なくとも１つのセンサと、
少なくとも１つの信号を受信するように、前記少なくとも１つのセンサと通信を行うプロセッサと、
を含み、
前記少なくとも１つのセンサは、前記入力デバイスに加えられる力に反映した前記少なくとも１つの信号を生成するように構成され、
前記プロセッサは、前記プロセッサに前記少なくとも１つの信号を所定の限度と比較させ、前記少なくとも１つの信号が前記所定の限度を超過する場合、前記エンドエフェクタへの制御信号を生成させる、メモリ内に格納された第３セットの論理を実行するように構成される、
システム。
【請求項２】
前記入力デバイス内の前記少なくとも１つのセンサは、第１軸と整合した第１センサと、前記第１軸に直交する第２軸と整合した第２センサとを含み、
前記第１センサは、前記第１軸に沿った前記入力デバイスに加えられる前記力に反映した第１信号を生成するように構成され、
前記第２センサは、前記第２軸に沿った前記入力デバイスに加えられる前記力に反映した第２信号を生成するように構成され、
前記少なくとも１つの信号は、前記第１信号及び前記第２信号のベクトル和に比例する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記入力デバイス内の前記少なくとも１つのセンサは、前記第１軸と整合した第１センサと、前記第１軸に直交する第２軸と整合した第２センサと、前記第１軸及び前記第２軸に直交する第３軸と整合した第３センサとを含み、
前記第１センサは、前記第１軸に沿った前記入力デバイスに加えられる前記力に反映した第１信号を生成するように構成され、
前記第２センサは、前記第２軸に沿った前記入力デバイスに加えられる前記力に反映した第２信号を生成するように構成され、
前記第３センサは、前記第３軸に沿った前記入力デバイスに加えられる前記力に反映した第３信号を生成するように構成され、
前記少なくとも１つの信号は、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号のベクトル和に比例する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記エンドエフェクタへの前記制御信号は、前記入力デバイスに加えられる前記力に比例する、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムであって、
入力デバイスと、
前記入力デバイス内の複数のセンサと、
前記複数のセンサから信号を受信するように、前記複数のセンサと通信を行うプロセッサと、
を含み、
前記複数のセンサにおける各センサは、軸と整合され、かつ、前記軸に沿った前記入力デバイスに加えられる力に反映した前記信号を生成するように構成され、
前記プロセッサは、前記プロセッサに前記複数のセンサからの前記信号を所定の限度と比較させ、前記複数のセンサからの前記信号が前記所定の限度を超過する場合、前記エンドエフェクタへの制御信号を生成させる、メモリ内に格納された第３セットの論理を実行するように構成される、
システム。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記プロセッサに前記入力デバイスに加えられる前記力に反映した前記少なくとも１つの信号をフィルタリングさせて、前記複数のセンサからの前記信号をフィルタリングする、前記メモリに格納された第１セットの論理を実行するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記プロセッサに前記入力デバイスに加えられる前記力に反映した前記少なくとも１つの信号を平滑化させるか、あるいは、前記複数のセンサからの前記信号を平滑化させる、前記メモリに格納された前記第１セットの論理を実行するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記エンドエフェクタが前記入力デバイスに加えられる前記力に応答することを防ぐ、第１位置を有するインターロックを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記プロセッサは、前記メモリに格納された第２セットの論理を実行して異なるエンドエフェクタのための前記第３セットの論理を修正するように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記エンドエフェクタへの前記制御信号は、前記入力デバイスに加えられる前記力に比例する、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記入力デバイス内の前記複数のセンサは、少なくとも１つの加速度計を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１２年１０月２３日出願の米国仮出願第６１／７１７，３６１号に優先権を主張し、その全体を本願の参照として取り入れる。
【０００２】
本考案は、請求項１から４に記載のエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステム及び方法に関し、かつ、請求項１２に記載のエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
当該技術分野では、高度な精度及び正確性を有するために、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）機械が知られている。ＣＮＣ機械は、例えば、ドリル、プレス機、旋盤、あるいは、比較的低い製造公差を有するさまざまな部品又はコンポーネントの製造中及び／又は最終加工中における他の機械類を制御することができる。各ＣＮＣ機械は、一般的に、作動前にエンドエフェクタの位置決めを行うようにある種の初期設定が必要である。エンドエフェクタのこの初期位置決めは、従来、スイッチ及び／又は回転ダイヤルの組み合わせを有する特注の制御パネルを使用して行われ、エンドエフェクタの手動による位置決めを正確に制御する。例えば、オペレータは第１軸を選択してエンドエフェクタを動かし、スイッチを押下して、かつ／あるいは、ポテンショメータを回転させて選択した速度で選択した第１軸に沿って、エンドエフェクタを動かす。続いて、オペレータは、オペレータが所望の位置にエンドエフェクタを満足のいくように位置決めさせるまで、２つ以上の軸に対してこの工程を繰り返す。エンドエフェクタの位置決めにおいて、最終的に有効ではあるが、特定の軸を選択して、選択した軸に沿ってエンドエフェクタを動かすこの反復工程は、時間がかかり、労力を要する。
【０００４】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）の発展により、加速度計及び他のセンサが、スマートフォン、タブレット、バーチャルゲーム制御などの、より容易に入手可能な製品に組み込まれることが可能となった。その結果、これらの容易に入手可能な製品のうちの１つ以上を使用してエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするシステム及び方法であれば、エンドエフェクタの位置決めに伴う時間と労力を減らすために有用であろう。
【考案の概要】
【０００５】
上述の問題を克服するために、特に、エンドエフェクタの位置決めに伴う時間と労力を軽減するために、請求項１及び４に記載のエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムが、請求項１２に記載のエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするための方法と併せて説明される。本考案の更なる実施形態は、従属請求項の対象である。本考案の態様及び利点は、以下の説明に明記されるか、あるいは、説明に関して明白であるか、もしくは、本考案の実施を通じて学ぶことができる。
【０００６】
本考案の一実施形態は、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムである。システムは、入力デバイスと、入力デバイス内の少なくとも１つのセンサとを含む。少なくとも１つのセンサは、入力デバイスに加えられる力に反映した少なくとも１つの信号を生成するように構成される。プロセッサが少なくとも１つの信号を受信するように、プロセッサは、少なくとも１つのセンサと通信を行う。プロセッサに少なくとも１つの信号を所定の限度と比較させ、少なくとも１つの信号が所定の限度を超過する場合、エンドエフェクタへの制御信号を生成させる、メモリに格納された第３セットの論理を実行するように、プロセッサは構成される。
【０００７】
本考案の他の実施形態は、入力デバイスと、入力デバイス内の複数のセンサとを含むエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムである。複数のセンサにおける各センサは、軸と整合し、軸に沿った入力デバイスに加えられる力に反映した信号を生成するように構成される。プロセッサが複数のセンサから信号を受信するように、プロセッサは複数のセンサと通信を行う。プロセッサは、プロセッサに複数のセンサからの信号を所定の限度と比較させ、複数のセンサからの信号が所定の限度を超過する場合、エンドエフェクタへの制御信号を生成させる、メモリに格納された第３セットの論理を実行するように構成される。
【０００８】
他の実施形態において、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするための方法は、入力デバイスを動かす工程と、入力デバイスに加えられる力を検知する工程と、そして、入力デバイスに加えられる力を所定の限度と比較する工程とを含む。入力デバイスに加えられる力が所定の限度を超過する場合、方法は、エンドエフェクタへの制御信号を生成する。
【０００９】
当業者であれば、明細書を参照することにより、このような実施形態の特徴及び態様、そして、その他をより良く理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本考案の最良形態を含む、本考案の完全、かつ、実施可能な開示は、特に、添付の図面の参照を含む、本明細書の以下に明記される。
【図１】本考案の一実施形態に従ったエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするためのシステムの例示的なブロック図である。
【図２】第１、第２及び第３の軸と整合した例示的な入力デバイスを示す。
【図３】３つの軸に沿ったセンサに加えられる力に反映した原信号（ｒａｗ  ｓｉｇｎａｌｓ）の例示的なグラフである。
【図４】単一の信号に合成される、図３に図示する原信号の例示的なグラフである。
【図５】フィルタリングされ、かつ、平滑化される同様の信号のオーバーレイと共に図４に図示した合成された信号の例示的なグラフである。
【図６】ヒューマンマシンインタフェースの例示的なディスプレイを示す。
【図７】検出された「フリック」で注釈付けされた図５に示す、合成され、フィルタリングされ、かつ、平滑化された信号の例示的なグラフである。
【図８】本考案の一実施形態に従ったエンドエフェクタを遠隔的に位置決めするための方法に関するアルゴリズムのブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
参照を詳細に行い、本考案の実施形態を示す。本考案の１つ以上の実施例が添付の図面に図示される。考案を実施するための形態では、参照番号及び参照符号を用いて図の特徴を言及する。図面及び明細書における同様の、あるいは、類似の名称は、本考案の同様の、あるいは、類似の部分を言及するために使用されてきた。本明細書で使用されるように、「第１」、「第２」及び「第３」という用語は、１つのコンポーネントを他のコンポーネントから区別するように相互に使用され、個々のコンポーネントの重要性又は位置を表すことを目的としない。更に、「上流」及び「下流」という用語は、経路におけるコンポーネントの相対的位置関係を表す。例えば、信号がコンポーネントＡからコンポーネントＢへと通過する場合、コンポーネントＡは、コンポーネントＢよりも上流にある。反対に、コンポーネントＢがコンポーネントＡから信号を受信する場合、コンポーネントＢはコンポーネントＡよりも下流にある。
【００１２】
各実施例は本考案の説明のために提供されるが、本考案を制限するものではない。実際、本考案の範囲又は精神から逸脱することなく、修正及び変更が本考案において行われ得るということは、当業者にとって明白であろう。例えば、一実施形態の一部として図示された、あるいは、説明された特徴は、他の実施形態においても使用されて更なる実施形態を生み出すことができる。従って、本考案は、添付した請求項及びそれらの等価物の範囲内に収まるように、係る修正及び変更を含むということが意図される。
【００１３】
本考案のさまざまな実施形態が、エンドエフェクタを遠隔的に位置決めするための方法及びシステムを含む。システムは、概して、スマートフォン、タブレット、バーチャルゲーム制御、あるいは、直交軸と整合した１つ以上のセンサを有する他の携帯型入力デバイスを含む。各センサは入力デバイスに加えられる力に反映した信号を生成することができ、センサと通信を行うプロセッサは、信号を受信することができる。プロセッサはメモリに格納された論理を実行して信号を所定の限度と比較するように、そして、信号が所定の限度を超過する場合、エンドエフェクタへの制御信号を生成するように構成され得る。特定の実施形態において、プロセッサは信号をフィルタリングし、信号を平滑化し、かつ／あるいは、異なるエンドエフェクタのためのプロセッサを修正する、追加的な論理を含むことができる。代替的に、あるいは、更に、システムはインターロックを更に含むことができ、インターロックは、インターロックが満たされなければ、エンドエフェクタの遠隔的な位置決めを防ぐ。本考案の例示的な実施形態がＣＮＣ機械に照らして説明されるが、当業者であれば、本考案の実施形態が任意のエンドエフェクタに適用することができるということ、そして、請求項において特に明記されない限り、本考案がＣＮＣ機械に限定されないということを容易に理解するであろう。
【００１４】
図１は、本考案の一実施形態に従った、エンドエフェクタ１２を遠隔的に位置決めするためのシステム１０の例示的なブロック図を提供する。エンドエフェクタ１２は、切断、研磨、機械加工、最終加工を行うために、あるいは、そうでなければ、コンポーネントを製造するために使用される遠隔制御工具を含むことができる。例えば、エンドエフェクタ１２は、ナイフ、ドリル、ルータヘッド、レーザ、研磨ホイール、あるいは、当業者に公知の、１つ以上の方向に遠隔的に位置決めされ得る他の製造デバイスでよい。エンドエフェクタ１２は１つ以上のピボット又は接合部に作動的に接続されて、ラインに沿った、平面における、あるいは、体積空間における、エンドエフェクタ１２の遠隔的な位置決めを可能にする。図１に示される特定の実施形態において、例えば、第１接合部１４、第２接合部１６及び第３接合部１８は、互いに直交して配置され、エンドエフェクタ１２をスタンド２０に接続させる。第１接合部１４、第２接合部１６、第３接合部１８に接続されるサーボモータ又は他のアクチュエータ（図示しない）は、３つの次元におけるエンドエフェクタ１２の動きを可能にする。
【００１５】
図１に示すように、システム１０は、概して、入力デバイス３０と、エンドエフェクタ１２に作動的に接続されるコンピューティングデバイス３２とを含む。入力デバイス３０は、例えば、スマートフォン、タブレット、バーチャルゲーム制御、あるいは、１つ以上の軸に沿った入力デバイス３０の動きを検出することができる、かつ／あるいは、定量化することができる、１つ以上のセンサを有する他の市販の携帯型デバイスでよい。本考案のさまざまな実施形態は、完全性のために、直交軸と整合した多数の別のセンサを有するものとして本明細書で説明されるが、特定の実施形態において、入力デバイス３０は１つ以上の軸と整合した単一のセンサを有することができ、そして、本考案は、請求項で特段明記されない限り、各軸に対して別のセンサを必要としない。更に、入力デバイス３０及びコンピューティングデバイス３２が、図１において別のブロックで図示されるが、当業者であれば、一方が他方に組み込まれ得るということが容易に理解できるであろう。例えば、入力デバイス３０はスマートフォンでよく、コンピューティングデバイス３２はスマートフォンにロードされ、スマートフォンで作動するアプリケーションでよい。
【００１６】
図１に図示する特定の実施形態において、例えば、入力デバイス３０は、加速度センサ３４及び配向センサ３６を含むスマートフォンでよい。加速度センサ３４は第１加速度計３８及び第２加速度計４０を交互に含むことができ、配向センサ３６はコンパス又は第３加速度計４２を含むことができる。加速度センサ３４、配向センサ３６の各々及び／又は第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２の各々は、異なる直交軸と整合し得る。例えば、図２に最も明確に示すように、加速度センサ３４、配向センサ３６の各々及び／又は第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２の各々（入力デバイス３０の内部領域として、図２にまとめて描かれる）は、第１軸４４、第２軸４６及び第３軸４８とそれぞれ整合し得る。このように、加速度センサ３４、配向センサ３６の各々及び／又は第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２の各々は、入力デバイス３０が第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿って動く方向及び量を検出することができる。
【００１７】
図１に示す特定の実施形態に戻って、第１加速度計３８は第１軸４４と整合し、そして、第１軸４４に沿った第１加速度計３８に加えられる第１の力に反映した第１信号５０を生成するように構成され得る。同様に、第２加速度計４０は第１軸４４に直交する第２軸４６と整合し、そして、第２軸４６に沿った第２加速度計４０に加えられる第２の力に反映した第２信号５２を生成するように構成され得る。最後に、第３加速度計４２は第１軸４４及び第２軸４６に直交する第３軸４８と整合し、そして、第３軸４８に沿った第３加速度計４２に加えられる第３の力に反映した第３信号５４を生成するように構成され得る。このように、第１加速度計３８、第２加速度計４０及び第３加速度計４２は、３つの平面における入力デバイス３０の動きを検知し、そして、入力デバイス３０が、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿って動く方向及び大きさに反映した別々の第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４を生成することができる。続いて、これらの第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４に含まれる情報は、コンピューティングデバイス３２によって処理されて、３次元調整システムにその情報をマッピングし、エンドエフェクタ１２を再度位置付けすることができる。特に、加速度センサ３４、配向センサ３６の各々又は第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２の各々に関して、信号又は力の方向は、単一平面における第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った動きの方向に対応することができる。また、力の大きさは、単一平面における第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った動きの距離に対応することができる。３つの信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４は、このように、３次元空間におけるエンドエフェクタ１２の所望の動きをまとめて示すことができる。
【００１８】
コンピューティングデバイス３２は、入力デバイス３０と通信を行って第１信号５０、第２信号５２及び第３信号５４を受信及び操作して、エンドエフェクタ１２に送信される第１制御信号５６、第２制御信号５８及び第３制御信号６０にマッピングする。一般に、コンピューティングデバイス３２は任意の適切なプロセッサに基づくコンピューティングデバイスでよい。例えば、適切なコンピューティングデバイスは、パーソナルコンピュータ、携帯電話（スマートフォンを含む）、携帯情報端末、タブレット、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、ゲーム機、サーバ、他のコンピュータ及び／又は任意の他の適切なコンピューティングデバイスを含むことができる。図１に示すように、コンピューティングデバイス３２は１つ以上のプロセッサ６２及び関連するメモリ６４を含むことができる。プロセッサ６２は、概して、当該技術分野で公知の任意の適切な処理デバイスでよい。同様に、メモリ６４は、概して、任意の適切なコンピュータ読み取り可能媒体でよく、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ又は他のメモリデバイスを含むことができるが、これらに限らない。一般に理解されるように、メモリ６４は、プロセッサ６２によってアクセス可能な情報を格納するように構成され、プロセッサ６２によって実行され得る命令又は論理などを含む。命令又は論理は、プロセッサ６２によって実行されるとき、プロセッサ６２に所望の機能性を提供させるようにする任意の一式の命令でよい。例えば、命令又は論理は、コンピュータ読み取り可能な形式でレンダリングされたソフトウェア命令でよい。ソフトウェアが使用されるとき、任意の適切なプログラミング言語、スクリプト言語又は他の種類の言語又は言語の組み合わせが、本明細書に含まれる教示を実行するように使用され得る。代替的に、命令は、特定用途向け回路を含むがこれに限らない、ハードワイヤード論理によって、あるいは、他の回路によって実行され得る。
【００１９】
コンピューティングデバイス３２は、ネットワーク上で情報にアクセスするためのネットワークインタフェースも含むことができる。ネットワークインタフェースは、例えば、ＵＳＢ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、イーサネット（登録商標）又はシリアルインターフェースなどを含むことができる。ネットワークは、例えば、セルラーネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット及び／又は他の適切なネットワークなどのネットワークの組み合わせを含むことができ、任意の数の有線又は無線の通信リンクを含むことができる。情報は、デバイス間のインテグリティを確保するように自動的に確認されるセキュアデータパケットを使用するネットワークインタフェースを介して交換され得る。
【００２０】
図１に示すように、プロセッサ６２が第１信号５０、第２信号５２及び／又は第３信号５４を受信するように、プロセッサ６２は、第１加速度計３８、第２加速度計４０及び／又は第３加速度計４２と通信を行う。プロセッサ６２は、メモリ６４に格納された第１セットの論理６６を実行するように構成され、第１信号５０、第２信号５２及び／又は第３信号５４を合成し、フィルタリングし、かつ／あるいは、平滑化することができる。図３から図５は、プロセッサ６２による操作のさまざまな段階中における第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４の例示的なグラフを提供する。特に、図３は、第１加速度計３８、第２加速度計４０及び第３加速度計４２の各々によって生成された第１信号５０、第２信号５２及び第３信号５４の例示的なグラフを提供する。図４に示すように、第１セットの論理６６は、プロセッサ６２が、原信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４のベクトル和を求めて合成された信号７２を生成することを可能にすることができる。従って、合成された信号７２は、３つの次元における入力デバイス３０に加えられる全ての力を表す。
【００２１】
図３及び図４に示すように、加速度センサ３４及び配向センサ３６からの生データは、電磁インターフェースによって、あるいは、単に関連する第１加速度計３８、第２加速度計４０及び第３加速度計４２の高感度性によって発生した相当なノイズを含むことができる。更に、異なる入力デバイス３０は、ノイズ又はジッタ信号のさまざまな度合いを原信号に重畳することができる。図３に示す原信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４、あるいは、図４に示す合成された信号７２が修正されない場合、エンドエフェクタ１２は高速過渡（ｆａｓｔ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ）にさらされ、これが、エンドエフェクタ１２の精巧及び正確な位置決めを困難にする、不要な振動を生み出してしまう。加えて、不要な振動は動く部分と関連する通常の摩耗を増加させ、システム１０の有益な寿命を損なってしまう。
【００２２】
第１セットの論理６６は、プロセッサ６２が、図３に示す原信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４か、あるいは、図４に示す合成された信号７２をフィルタリングし、かつ、平滑化することを可能にして、信号内のノイズ成分及び高速過渡を除去し、より平滑なプロファイルを提供することができる。第１セットの論理６６は、例えば、移動関数を含んで、合成された信号７２に含まれる生データをフィルタリングし、高速過渡を除去することができる。下記の移動関数（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、合成された信号７２に含まれる生データをフィルタリングするために、第１セットの論理６６に含まれ得る。
【数１】
0003200389.tif 000003
この関数において、οはフィルタ次数（ｆｉｌｔｅｒ  ｏｒｄｅｒ）を定義し、ωは２Πｆに等しく、ｆはカットオフ周波数で、εは最大の通過帯域フィルタゲイン（ｐａｓｓ  ｂａｎｄ  ｆｉｌｔｅｒ  ｇａｉｎ）である。
【００２３】
第１セットの論理６６は、多項式のスプラインアルゴリズム（ｓｐｌｉｎｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を更に含んで、合成され、かつ、フィルタリングされた信号を平滑化し、摂動のない信号（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ  ｆｒｅｅ  ｓｉｇｎａｌ）を生成することができる。例えば、下記のｎ次の一般多項式（ｇｅｎｅｒａｌ  ｄｅｇｒｅｅ  ｎ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）は、フィルタリングされた信号の各々を平滑化するように適用され得る。
Ｐ（ｎ）（ｘ）＝ａｎｘｎ＋ａｎ−１ｘｎ−１＋．．．＋ａ１ｘ＋ａ０
図５は、第１セットの論理６６を実行するプロセッサ６２によってフィルタリングされ、かつ、平滑化される同様の信号のオーバーレイ７４と共に、図４に示すような合成された信号７２の例示的なグラフを提供する。従って、図５に示す結果として生じるオーバーレイ７４は、高周波ノイズ及び高速過渡を除去するように移動関数によってフィルタリングされ、かつ、許容可能なプロファイルを生成するようにより高い次数の多項式スプライン（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｓｐｌｉｎｅ）によって平滑化された後の合成された信号７２を示す。許容可能なプロファイルは、正確に解釈され、第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０を作り出し、エンドエフェクタ１２を動かすことができる。
【００２４】
図６は、本考案のさまざまな実施形態に従った、グラフィックユーザインタフェースとしても知られるヒューマンマシンインタフェースのための例示的なディスプレイ７６を提供する。ユーザがすぐにアクセスできるように、ディスプレイ７６は、入力デバイス３０及び／又はコンピューティングデバイス３２に組み込まれ得る。図６に図示すように、ユーザインターフェースは、１つ以上の安全機能を備えて不慮の入力デバイス３０の動きによって引き起こされるエンドエフェクタ１２の偶発的な動きを防止することができる。例えば、ユーザインターフェースは、１つ以上の方向にエンドエフェクタ１２を動かすことができるように押圧されるか、あるいは、切り替えられる、硬質又は軟質なボタン形状のインターロック７８を含むことができる。図１に示すように、特定の実施形態において、例えば、インターロック７８は、第１信号５０、第２信号５２及び／又は第３信号５４がコンピューティングデバイス３２に到達しないようにする１つ以上のリレー接点８０を制御することができる。代替的に、あるいは、更に、図１に追加的に示したように、リレー接点８０は、第１制御信号５６、第２制御信号５８及び／又は第３制御信号６０がエンドエフェクタ１２に到達しないようにすることができる。このように、インターロック７８がまず満たされない限り、入力デバイス３０はエンドエフェクタ１２を特定の方向に動かすことができない。
【００２５】
本考案のさまざまな実施形態は、ハードワイヤード論理及び／又はプログラマブル論理の任意の組み合わせも含んで、システム１０を異なるエンドエフェクタ１２に接続することを促進させることができる。図１及び図６を併せて参照すると、例えば、コンピューティングデバイスであるコンピューティングシステム３２は、プロセッサ６２によって実行されて異なるエンドエフェクタ１２のための第１セットの論理６６を修正することができる、メモリ６４に格納された第２セットの論理８２を更に含むことができる。これと併せて、ディスプレイ７６は、異なる各エンドエフェクタ１２のための別のジョグプロファイル（ｊｏｇ  ｐｒｏｆｉｌｅ）８４を含み、そして、ディスプレイ７６に示される特定のジョグプロファイル８４の選択は、プロセッサ６２に第１セットの論理６６を修正するための第２セットの論理８２を実行させることができる。このように、異なる動きの方向、動きの範囲、動きに対する感度、速度制限又はニーズ、かつ／あるいは、各エンドエフェクタ１２に対して特定の、あるいは、特有の、特別な機能を有する、多数の異なるエンドエフェクタ１２に対し、同様の入力デバイス３０を使用することができる。
【００２６】
この機能性を説明するために、１つの特定のエンドエフェクタ１２は、単一平面において初期位置決めを行うことができるドリルでよい。従って、ドリルと関連するジョグプロファイル８４の選択は、第２セットの論理８２に第１セットの論理６６を修正させて、初期位置決めを行っている間に、ドリルを単一平面の外側に動かす可能性があるいかなる信号も無効にするか、あるいは、抑止することができる。他の説明として、特定のエンドエフェクタ１２は、３つの次元で動くことが可能であるが、各次元において異なる最大許容速度を有する、レーザでよい。図６に示すように、レーザと関連するジョグプロファイル８４の選択は、各軸に対する別の速度スケール８６をディスプレイ７６に表示することができる。摺動制御８８は、ユーザが各軸に対する最大許容速度を必要に応じて調整することを可能にする。特定のジョグプロファイルにとって、各軸に対する最大許容速度の調整は、ユーザが各軸に対する速度の制御分解機能を調整することを可能にする。これは、フルスケールの速度が、ゼロから摺動制御８８によって設定された最大速度の間で補間され得るからである。ユーザインターフェースは、各軸に対する最大許容可能速度調整を第２セットの論理８２に伝えることができ、それに応じて、第２セットの論理８２はプロセッサ６２に第１セットの論理６６を修正させることができる。第２セットの論理８２の機能性に関する他の説明において、各ジョグプロファイル８４は特定の加速度センサ３４、配向センサ３６及び／又は第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２をエンドエフェクタ１２に関する動きの特定軸にマッピングすることができる。図６に示すユーザインターフェースを使用して、必要に応じて特定のユーザ志向に合うように、ユーザは、加速度センサ３４、配向センサ３６と軸との間か、あるいは、第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２と軸との間のマッピングを変更させることができる。それに応じて、第２セットの論理８２は、第１セットの論理６６を修正することで、マッピングにおけるこの変更を生じさせることができる。
【００２７】
図３から図５に関して説明及び図示したように、一旦、原信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４が合成され、フィルタリングされ、かつ／あるいは、平滑化され、そして、図１及び図６に関して説明及び図示したように、ユーザが所望のジョグプロファイル８４を選択すると、プロセッサ６２は、ユーザが入力デバイス３０を動かす意図があるかどうか、そして、そうである場合、どの方向にどれだけの距離を動かすのかをプロセッサ６２が判断することを可能にする、メモリ６４に格納された第３セットの論理９０を実行することができる。一実施形態において、第３セットの論理９０は、プロセッサ６２が、フィルタリング及び平滑化が行われた信号（原信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４又は合成された信号７４）において、ピーク９２及び／又はバレー９４を検出し、信号のピーク９２及びバレー（ｖａｌｌｅｙ）９４を所定の限度９６と比較し、そして、所定の限度９６を満たすか、あるいは、超過する場合、エンドエフェクタ１２への１つ以上の第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０を生成することを可能にする。所定の限度９６は、１つ以上の第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８に沿っていずれかの方向における入力デバイス３０に加えられる力の量でよく（つまり、入力デバイス３０の最小「フリック」９８）、これは、１つ以上の第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０を発生させるように満たされるか、あるいは超過されるはずである。所定の限度９６が１つ以上の信号によって満たされるか、あるいは、超過される場合、続いて、プロセッサ６２は、１つ以上の第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０を生成して１つ以上の方向におけるエンドエフェクタ１２の対応する動きを生じさせることができる。特定の実施形態において、別の所定の限度９６は、別の軸の各々に対して存在することができる一方、他の実施形態において、所定の限度９６は、２つ以上の組み合わせられた軸において、入力デバイス３０に加えられる合成された力を表すことができる。同様に、特定の実施形態において、プロセッサ６２は、所定の限度９６が満たされる各軸に対して別の制御信号を生成することができ、エンドエフェクタ１２を多数の軸に沿って同時に動かす。他の実施形態において、プロセッサ６２は、単一方向において、エンドエフェクタ１２を動かす単一の制御信号を生成することができる。入力デバイス３０の検出された各「フリック」９８に対して、第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０は、エンドエフェクタ１２を離散的、かつ、所定の距離に動かすことができる。代替的に、第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０は、入力デバイス３０の各「フリック」９８に対する力の大きさに比例する可変的な距離にエンドエフェクタ１２を動かすことができる。
【００２８】
図７は、ピーク９２と、バレー９４と、そして所定の限度９６を超過する検出された「フリック」９８とで注釈付けされた図５に図示する、合成され、フィルタリングされ、かつ、平滑化された信号の例示的なグラフを提供する。図７に示すように、第３セットの論理９０は、プログラマブルなタイムリミット１００を含むことができる。プログラマブルなタイムリミット１００は、プロセッサ６２が、プログラマブルなタイムリミット内で起こる、多数の連続したピーク９２及び／又はバレー９４を次々と記録するのを防いでピーク９２及び／又はバレー９４の不慮の検出を減らす。検出されるピーク９２及び／又はバレー９４の各々に関して、プロセッサ６２は、検出されたピーク９２及びバレー９４を所定の限度９６と比較して、ピーク９２及び／又はバレー９４がユーザによる十分なフリック９８を表すかどうかを判断して、エンドエフェクタ１２への１つ以上の第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０を生成する。このように、プロセッサ６２は、ユーザによって意図される「フリック」９２を確実に検出し、かつ、識別して、入力デバイス３０によって感じられるより小さな力からエンドエフェクタ１２に動きを生じさせることができる。
【００２９】
従って、図１から図７に関して図示及び説明された実施形態は、エンドエフェクタ１２を遠隔的に位置決めするための方法を提供することができ、図８は、本考案の一実施形態に従った適切なアルゴリズムのブロック図を提供する。図２に示し、図８のブロック１１０で表すように、方法は、１つ以上の第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８に沿った入力デバイス３０を動かす工程を含むことができる。方法は、１つ以上の第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８に沿った入力デバイス３０に加えられる力を検出又は検知する工程と、ブロック１１２、１１４及び１１６で表すように、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った加速度センサ３４、配向センサ３６及び／又は第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２に加えられる力に反映した第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４を生じさせる工程とを更に含む。ブロック１１８では、方法は、インターロック７８が満たされなければ、エンドエフェクタ１２が動くのを防ぐ工程を含むことができる。図１及び図６に関して上記で議論したように、これは、例えば、コンピューティングシステム３２への第１信号５０、第２信号５２及び／又は第３信号５４の通信を遮断することによって、かつ／あるいは、エンドエフェクタ１２への第１制御信号５６、第２制御信号５８及び／又は第３制御信号６０の通信を遮断することによって、達成され得る。
【００３０】
ブロック１２０は、原信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４の操作を表す。図３から図５に関して上記で議論したように、データ操作は、例えば、原信号である、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４の合成１２２、フィルタリング１２４及び／又は平滑化１２６を含む。ブロック１２８では、方法は、もう１つの、合成され、フィルタリングされ、かつ／あるいは、平滑化された信号７４をユーザによって選択される特定のエンドエフェクタ１２にマッピングする。ブロック１３０では、例えば、ユーザは所望のジョグプロファイル８４を選択することができ、ブロック１３２では、プロセッサ６２は、合成され、フィルタリングされ、かつ／あるいは、平滑化された信号７４を所定の限度９６と比較し、そして、エンドエフェクタ１２への第１制御信号５６、第２制御信号５８及び／又は第３制御信号６０を生成することができる。
【００３１】
入力デバイス３０における加速度センサ３４、配向センサ３６及び／又は第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２の数と、結果として生じる第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４の数と、第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０の数及びバラツキとの間の多数の可能な組み合わせが、本考案のさまざまな実施形態の範囲内で可能であるということを、当業者は容易に理解するであろう。以下の実施例は、図１に示すシステム１０の操作及び／又は図８に示す方法を説明するように提供される。
【００３２】
（実施例１）
入力デバイス３０は、単一の第１軸４４と整合した単一の第１加速度計３８を有し、エンドエフェクタ１２は２つ以上の軸に沿って動くことができる。図６に示すように、ユーザは、単一の第１軸４４に沿った入力デバイス３０に加えられる力をエンドエフェクタ１２にマッピングすることができる特定のジョグプロファイル８４をまず選択することができる。更に、ユーザはエンドエフェクタ１２の初期動作のための第１軸４４を選択し、そして、他の軸に沿ったエンドエフェクタ１２の後続の動きにとって必要なこの選択を繰り返すことができる。最後に、ユーザは、プロセッサ６２によって検出される各「フリック」９８に対するエンドエフェクタ１２の離散的、あるいは、可変的な動きの量を選択することができる。この特定の実施例において、ユーザは、エンドエフェクタ１２が検出されるフリック９８の各々に対して動くための、離散的な距離を選択する。
【００３３】
選択されたジョグプロファイル８４に基づき、議論した修正と共に、ユーザは、必要に応じて入力デバイス３０を「フリック」して、エンドエフェクタ１２が検出された「フリック」９８の各々に関する離散的な距離で第１軸４４に沿って動くように命令することができる。単一の第１加速度計３８は、第１軸４４に沿った入力デバイス３０に加えられる力を検知し、そして、第１軸４４に沿った入力デバイス３０に加えられる力に反映した第１信号５０を生成する。続いて、図５に示すように、プロセッサ６２はこの第１信号５０をフィルタリングし、かつ、平滑化する。そして、図７に示すように、プロセッサ６２は、フィルタリング及び平滑化が行われた信号７４を所定の限度９６と比較して、「フリック」９８がユーザによって意図されたエンドエフェクタ１２の動きを表すのに十分大きいかどうかを判断する。第１軸４４に沿った力が所定の限度９６を超過する場合、プロセッサ６２は、エンドエフェクタ１２への第１制御信号５６を生成して、第１軸４４に沿った力の方向において、エンドエフェクタ１２に第１軸４４に沿って所定の距離を動かす。続いて、ユーザは必要に応じて入力デバイス３０を「フリック」し続け、第１軸４４に沿ったエンドエフェクタ１２における追加的な動きを生じさせることができる。代替的に、ユーザはジョグプロファイル８４に戻り、第２軸４６又は第３軸４８を選択して、エンドエフェクタ１２を動かすことができる。工程は、エンドエフェクタ１２が所望の位置にあるまで繰り返される。
【００３４】
（実施例２）
図１に示すように、入力デバイス３０は、第１加速度計３８、第２加速度計４０及び第３加速度計４２を有し、図２に示すように、各加速度計は、異なる直交軸である、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８と整合する。エンドエフェクタ１２は、再び、２つ以上の軸に沿って動くことができる。図６に示すように、プロセッサ６２が、第１軸４４に沿った入力デバイス３０に加えられる力をエンドエフェクタ１２にマッピングすることができるように、ユーザは、再び、初期動作のために特定のジョグプロファイル８４及び第１軸４４をまず選択することができる。更に、ユーザは、プロセッサ６２によって検出される各「フリック」９８に対するエンドエフェクタ１２の動きの離散的、あるいは、可変的な動きの量を選択することができる。この特定の実施例において、ユーザは、エンドエフェクタ１２が検出されるフリック９８の各々に対して動くための全ての力に比例する、可変的な距離を選択する。
【００３５】
選択されたジョグプロファイル８４に基づき、議論された修正と共に、ユーザは、必要に応じて入力デバイス３０を「フリック」してエンドエフェクタ１２が動くように命令することができる。３つの加速度計である、第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２は、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った入力デバイス３０に加えられる力を検知し、そして、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った入力デバイス３０に加えられる力に反映した第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４を生成する。続いて、図４に示すように、プロセッサ６２は、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４のベクトル和を求めて合成された信号７２を生成し、そして、図５に示すように、プロセッサ６２は、この合成された信号７２をフィルタリングし、かつ、平滑化して、フィルタリング及び平滑化が行われた合成された信号７４を生成する。続いて、図７に示すように、プロセッサ６２は、フィルタリング及び平滑化が行われた合成された信号７４を所定の限度９６と比較して、「フリック」９８がユーザによって意図されたエンドエフェクタ１２の動きを表すのに十分に大きいかどうかを判断することができる。３つの軸である、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８に沿った全ての力が所定の限度９６を超過する場合、プロセッサ６２は、エンドエフェクタ１２への第１制御信号５６を生成して、第１軸４４に沿った力の方向において、かつ、入力デバイス３０に加えられる全ての力に比例して、エンドエフェクタ１２を動かす。続いて、ユーザは必要に応じて入力デバイス３０を「フリック」し続けて、第１軸４４に沿ったエンドエフェクタ１２における追加的な動きを生じさせることができる。代替的に、ユーザはジョグプロファイル８４に戻り、第２軸４６又は第３軸４８を選択して、エンドエフェクタ１２を動かすことができる。工程は、エンドエフェクタ１２が所望の位置にあるまで繰り返される。
【００３６】
（実施例３）
図１に示すように、入力デバイス３０は、再び、第１加速度計３８、第２加速度計４０及び第３加速度計４２を有し、図２に示すように、各加速度計は、異なる直交軸である、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８と整合される。エンドエフェクタ１２は、再び、２つ以上の軸に沿って動くことができ、かつ、各軸に沿って同時に動くことができる。図６に示すように、プロセッサ６２が、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った入力デバイス３０に加えられる力をエンドエフェクタ１２にマッピングすることができるように、ユーザは、再び、特定のジョグプロファイル８４をまず選択し、そして、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々を動きの方向と関連させることができる。更に、ユーザは、プロセッサ６２によって検出される各「フリック」９８に対するエンドエフェクタ１２の離散的、あるいは、可変的な動きの量を選択することができる。この特定の実施例において、ユーザは、エンドエフェクタ１２が検出されるフリック９８の各々に対して動くための第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った力に比例する、可変的な距離を選択する。
【００３７】
選択されたジョグプロファイル８４に基づき、議論された修正と共に、ユーザは、必要に応じて入力デバイス３０を「フリック」してエンドエフェクタ１２が動くように命令することができる。３つの加速度計である、第１加速度計３８、第２加速度計４０、第３加速度計４２は、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った入力デバイス３０に加えられる力を検知し、そして、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った入力デバイス３０に加えられる力に反映した第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４を生成する。続いて、図５に示すように、プロセッサ６２は、第１信号５０、第２信号５２、第３信号５４をフィルタリング及び平滑化して、各軸に対して別のフィルタリング及び平滑化が行われた信号７４を生成する。その１つを図５に示す。続いて、図７に示すように、プロセッサ６２は、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に対するフィルタリング及び平滑化が行われた信号７４を各軸と関連する所定の限度９６と別途比較して、１つ以上の第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８に沿った「フリック」９８が、ユーザによって意図されたエンドエフェクタ１２の動きを表すのに十分に大きいかどうかを判断する。プロセッサ６２は、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に対して別々の第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０を生成する。これら信号では、フィルタリング及び平滑化が行われた信号７４は、所定の限度９６を超過する。そして、第１制御信号５６、第２制御信号５８、第３制御信号６０の各々は、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った力の方向において、かつ、第１軸４４、第２軸４６、第３軸４８の各々に沿った入力デバイス３０に加えられる力に比例して、エンドエフェクタ１２を動かす。続いて、ユーザは必要に応じて入力デバイス３０の「フリック」し続けて、エンドエフェクタ１２が所望の位置にあるまで、１つ以上の方向において、エンドエフェクタ１２における追加的な動きを同時に生じさせることができる。
【００３８】
図１から図８に関して、本明細書で説明されるさまざまな実施形態は、既存の技術に勝る１つ以上の利点を提供することができるということが考えられる。例えば、本明細書で説明され、かつ、図示されたシステム１０及び方法は、１つ以上の平面におけるエンドエフェクタ１２の初期位置決めの精度を高めることができる。更に、初期位置決めは各平面において同時に行われる。これは、一般に入手可能な既製の入力デバイス３０の直観的操作を通して行われるが、指示された動きの各軸のための多数のボタン及び／又はホイールに対して、多くの時間と労力を要する更なる反復操作を必要としない。最後に、特定の実施形態において、システム１０は、ユーザによって選択される異なるエンドエフェクタ１２と共に使用するために、容易に、かつ、手軽に、調整又は調節され得る。
【００３９】
本明細書における記載は、最良の形態を含めて、本考案を開示するよう、かつ、如何なる装置又はシステムをも作製及び使用すること、並びに、如何なる組み込まれる方法をも遂行することを含めて、当業者が本考案を実施することを可能にするよう、実施例を使用する。本考案の特許可能な範囲は、請求項によって定められ、当業者の心に浮かび得る他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが請求項の文字通りの文言と異ならない構造的要素を含むか、あるいは、それらが請求項の文字通りの文言に関する非実質的な相違を有する同等の構造的要素を含む場合、請求項の範囲内に含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１０    システム
１２    エンドエフェクタ
１４    第１接合部
１６    第２接合部
１８    第３接合部
２０    スタンド
３０    入力デバイス
３２    コンピューティングデバイス
３４    加速度センサ
３６    配向センサ
３８    第１加速度計
４０    第２加速度計
４２    第３加速度計
４４    第１軸
４６    第２軸
４８    第３軸
５０    第１信号
５２    第２信号
５４    第３信号
５６    第１制御信号
５８    第２制御信号
６０    第３制御信号
６２    プロセッサ
６４    メモリ
６６    論理
７２    信号
７４    オーバーレイ
７６    ディスプレイ
７８    インターロック
８０    リレー接点
８２    論理
８４    ジョグプロファイル
８６    速度スケール
８８    摺動制御
９０    論理
９２    ピーク
９４    バレー
９６    限度
９８    フリック
１００    タイムリミット
１１０    ブロック
１１２    ブロック
１１４    ブロック
１１６    ブロック
１１８    ブロック
１２０    ブロック
１２２    合成
１２４    フィルタリング
１２６    平滑化
１２８    ブロック
１３０    ブロック
１３２    ブロック
Ａ    コンポーネント
Ｂ    コンポーネント
【図１】
0003200389.tif 000004
【図２】
0003200389.tif 000005
【図３】
0003200389.tif 000006
【図４】
0003200389.tif 000007
【図５】
0003200389.tif 000008
【図６】
0003200389.tif 000009
【図７】
0003200389.tif 000010
【図８】
0003200389.tif 000011