【手続補正書】
【提出日】平成29年3月3日(2017.3.3)
【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】
ベースプレートと、
前記ベースプレートに対して変位可能なセンサ部材と、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位に応じた第１のステージ及び第２のステージを有するばね装置であって、前記第１のステージ及び前記第２のステージに、力及びトルク測定の別々の分解能が関連付けられ、前記第１のステージの後に前記第２のステージに移行するように構成されているばね装置と、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位を検出し、対応する出力信号を生成する光反応型トランスデューサと
を備えたセンサ組立体。
【請求項２】
前記ばね装置は、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位に反応する複数の第１ばねであって、該第１ばねの各々は、前記第１のステージにおいて変位可能であって第１ばね定数を有する、複数の第１ばねと、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位に反応する複数の第２ばねであって、該第２ばねの各々は、前記第２のステージにおいて変位可能であって、前記第１ばね定数とは異なる第２ばね定数を有する、複数の第２ばねと
を有している、請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項３】
前記第１ばねが板ばねである、請求項２に記載のセンサ組立体。
【請求項４】
前記第２ばねが蛇行ばねである、請求項３に記載のセンサ組立体。
【請求項５】
前記蛇行ばねの各々が、前記センサ部材に接続された第１端部と、１つの前記板ばねに接続された第２端部とを有している、請求項４に記載のセンサ組立体。
【請求項６】
前記蛇行ばねの各々がヘッド部と胴部とレッグ部とを有している、請求項４に記載のセンサ組立体。
【請求項７】
前記胴部がＵ字状折り重ね部を有している、請求項６に記載のセンサ組立体。
【請求項８】
前記板ばねの各々が、前記蛇行ばねのレッグ部の１つから、相反する両方向に延びたフット部を有している、請求項７に記載のセンサ組立体。
【請求項９】
前記蛇行ばねと相互作用する複数のピンを備えた請求項７に記載のセンサ組立体。
【請求項１０】
前記複数のピンは、前記ヘッド部と前記胴部との間に位置する第１のピンと、前記Ｕ字状折り重ね部内に位置する第２のピンと、前記胴部と前記レッグ部との間に位置する第３のピンとを含むものである、請求項９に記載のセンサ組立体。
【請求項１１】
前記第１のピンと前記第２のピンと前記第３のピンとを所定位置に固定するピンハウジングを備えた請求項１０に記載のセンサ組立体。
【請求項１２】
前記ピンハウジングは、ピンハウジングベースと該ピンハウジングベースの上に位置するカバーとを有し、
前記第１のピンと前記第２のピンと前記第３のピンとが、前記カバーと前記ピンハウジングベースとの間に固定されている、請求項１１に記載のセンサ組立体。
【請求項１３】
前記ベースプレートに固定された外側ハブを備えた請求項１に記載のセンサ組立体。
【請求項１４】
前記センサ部材は内側ハブとして更に形成されており、
前記ばね装置は、前記内側ハブと前記外側ハブとの間で動くものである、請求項１３に記載のセンサ組立体。
【請求項１５】
前記内側ハブに固定されたヘッドプレートを備え、該ヘッドプレートは器具に接続されるものであり、前記ベースプレートはリンケージ組立体に接続されるものである、請求項１４に記載のセンサ組立体。
【請求項１６】
前記内側ハブから半径方向外側に延びている複数の枝部を備えた請求項１４に記載のセンサ組立体。
【請求項１７】
前記外側ハブには、前記枝部を収容する複数のスロットが形成されており、前記スロットの各々は、当該スロットにおいて前記枝部が移動可能な寸法である、請求項１６に記載のセンサ組立体。
【請求項１８】
光源と、該光源から前記光反応型トランスデューサに光を向けるコリメータとを備えた請求項１に記載のセンサ組立体。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
幾つかの実施形態をこれまでに説明した。しかし、本明細書における実施形態は、網羅的であることを意図しておらず、本発明を任意の特定の形態に限定することを意図しているわけでもない。用いられている用語は、限定的なものではなく、説明のための用語としての性質にあることを意図している。上記教示を考慮して多くの変更及び変形が可能であり、本発明は、具体的に述べたもの以外の方法で実施することができる。
なお、特願２０１６−５００７３９の出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
［請求項１］
ベースプレートと、
前記ベースプレートに対して変位可能なセンサ部材と、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位に応じた第１のステージ及び第２のステージを有するばね装置であって、前記第１のステージ及び前記第２のステージに、力及びトルク測定の別々の分解能が関連付けられている、ばね装置と、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位を検出し、対応する出力信号を生成する光反応型トランスデューサと
を備えたセンサ組立体。
［請求項２］
前記ばね装置は、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位に反応する複数の第１ばねであって、該第１ばねの各々は、前記第１のステージにおいて変位可能であって第１ばね定数を有する、複数の第１ばねと、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位に反応する複数の第２ばねであって、該第２ばねの各々は、前記第２のステージにおいて変位可能であって、前記第１ばね定数とは異なる第２ばね定数を有する、複数の第２ばねと
を有している、請求項１に記載のセンサ組立体。
［請求項３］
前記第１ばねが板ばねである、請求項２に記載のセンサ組立体。
［請求項４］
前記第２ばねが蛇行ばねである、請求項３に記載のセンサ組立体。
［請求項５］
前記蛇行ばねの各々が、前記センサ部材に接続された第１端部と、１つの前記板ばねに接続された第２端部とを有している、請求項４に記載のセンサ組立体。
［請求項６］
前記蛇行ばねの各々がヘッド部と胴部とレッグ部とを有している、請求項４に記載のセンサ組立体。
［請求項７］
前記胴部がＵ字状折り重ね部を有している、請求項６に記載のセンサ組立体。
［請求項８］
前記板ばねの各々が、前記蛇行ばねのレッグ部の１つから、相反する両方向に延びたフット部を有している、請求項７に記載のセンサ組立体。
［請求項９］
前記蛇行ばねと相互作用する複数のピンを備えた請求項７に記載のセンサ組立体。
［請求項１０］
前記複数のピンは、前記ヘッド部と前記胴部との間に位置する第１のピンと、前記Ｕ字状折り重ね部内に位置する第２のピンと、前記胴部と前記レッグ部との間に位置する第３のピンとを含むものである、請求項９に記載のセンサ組立体。
［請求項１１］
前記第１のピンと前記第２のピンと前記第３のピンとを所定位置に固定するピンハウジングを備えた請求項１０に記載のセンサ組立体。
［請求項１２］
前記ピンハウジングは、ピンハウジングベースと該ピンハウジングベースの上に位置するカバーとを有し、
前記第１のピンと前記第２のピンと前記第３のピンとが、前記カバーと前記ピンハウジングベースとの間に固定されている、請求項１１に記載のセンサ組立体。
［請求項１３］
前記ベースプレートに固定された外側ハブを備えた請求項１に記載のセンサ組立体。
［請求項１４］
前記センサ部材は内側ハブとして更に形成されており、
前記ばね装置は、前記内側ハブと前記外側ハブとの間で動くものである、請求項１３に記載のセンサ組立体。
［請求項１５］
前記内側ハブに固定されたヘッドプレートを備え、該ヘッドプレートは器具に接続されるものであり、前記ベースプレートはリンケージ組立体に接続されるものである、請求項１４に記載のセンサ組立体。
［請求項１６］
前記内側ハブから半径方向外側に延びている複数の枝部を備えた請求項１４に記載のセンサ組立体。
［請求項１７］
前記外側ハブには、前記枝部を収容する複数のスロットが形成されており、前記スロットの各々は、当該スロットにおいて前記枝部が移動可能な寸法である、請求項１６に記載のセンサ組立体。
［請求項１８］
光源と、該光源から前記光反応型トランスデューサに光を向けるコリメータとを備えた請求項１に記載のセンサ組立体。
［請求項１９］
ベースプレートと、
前記ベースプレートに対して変位可能なセンサ部材と、
複数のピクセルを有する光反応型トランスデューサと、
前記光反応型トランスデューサに対して複数の光ビームにより方向付けがなされる光を提供する光源であって、複数の前記光ビームが前記光反応型トランスデューサの別々のピクセルに当たり、前記光反応型トランスデューサが前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位を検出する、光源と
を備えたセンサ組立体。
［請求項２０］
複数の前記光ビームを前記光反応型トランスデューサに向ける複数の開口部を有し、前記光反応型トランスデューサに対して移動可能なコリメータを備えた請求項１９に記載のセンサ組立体。
［請求項２１］
複数の前記開口部は、複数の貫通ボアとして更に形成されており、
複数の前記光ビームは、複数の前記貫通ボアを通過し、前記光反応型トランスデューサにおける前記ピクセルの別々のクラスタに当たる、請求項２０に記載のセンサ組立体。
［請求項２２］
複数の前記ピクセルは行及び列の形で配置されており、各ピクセルは、当該ピクセルに当たった光の量に比例する出力信号を生成するものである、請求項２１に記載のセンサ組立体。
［請求項２３］
前記光反応型トランスデューサと通信し、該光反応型トランスデューサに対する前記光ビームの移動に基づいて力及びトルクを決定するコントローラを備えた請求項２１に記載のセンサ組立体。
［請求項２４］
複数の前記貫通ボアは、前記コリメータの表面に対して鋭角をなすように形成された２つの傾斜ボアを含み、
複数の前記光ビームのうちの２つが前記傾斜ボアを通過し、
前記傾斜ボアを通過した前記光ビームの、前記光反応型トランスデューサにおける位置間の距離変化に基づいて、前記光反応型トランスデューサに垂直なｚ軸に沿った前記センサ部材の変位が検出される、請求項２３に記載のセンサ組立体。
［請求項２５］
複数の前記貫通ボアは、前記コリメータの表面に垂直に形成された垂直ボアを含み、複数の前記光ビームのうちの１つが前記垂直ボアを通過する、請求項２３に記載のセンサ組立体。
［請求項２６］
複数の前記貫通ボアは、前記コリメータの表面に対して鋭角をなすように形成された２つの傾斜ボアを更に含み、複数の前記光ビームのうちの２つが前記傾斜ボアを通過する、請求項２５に記載のセンサ組立体。
［請求項２７］
複数の前記貫通ボアは、前記コリメータの表面に垂直に形成された４つの垂直ボアと、前記コリメータの表面に鋭角をなすように形成された２つの傾斜ボアとを含み、複数の前記光ビームのうちの６つが前記垂直ボア及び前記傾斜ボアを通過する、請求項２３に記載のセンサ組立体。
［請求項２８］
前記光反応型トランスデューサが前記ベースプレートに固定されている、請求項１９に記載のセンサ組立体。
［請求項２９］
前記コリメータが円板状である、請求項２０に記載のセンサ組立体。
［請求項３０］
複数のピクセルを有する光反応型トランスデューサを備えたセンサを使用して力及びトルクを評価する方法であって、
前記光反応型トランスデューサに複数の光ビームが向けられるように前記センサを動作させるステップと、
複数の前記光ビームの各々が前記光反応型トランスデューサ上で移動するように前記センサに荷重を加えるステップと、
加えられた前記荷重に応じて前記光ビームが移動した際に、前記光ビームに照らされたピクセルの位置の差分に基づいて力及びトルクを決定するステップと
を含む方法。
［請求項３１］
前記光反応型トランスデューサに複数の前記光ビームが向けられるように前記センサを動作させるステップは、第１の光ビームが最初の第１ピクセルクラスタに当たり、第２の光ビームが最初の第２ピクセルクラスタに当たり、第３の光ビームが最初の第３ピクセルクラスタに当たり、第４の光ビームが最初の第４ピクセルクラスタに当たるように、前記センサを動作させるステップを含み、
前記光ビームは、時間フレームの開始時に最初のピクセルクラスタに当たるものである、請求項３０に記載の方法。
［請求項３２］
前記時間フレームの開始時に、複数の前記ピクセルのうちの各ピクセルに当たる光の量に比例する最初の出力信号を複数の前記ピクセルのうちの各ピクセルが生成し、前記最初の出力信号を解析して、複数の前記光ビームの各々の最初の重心を決定することによって、前記時間フレームの開始時に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームと前記第３の光ビームと前記第４の光ビームとの各々の、前記光反応型トランスデューサ上における最初の位置を決定するステップを含む請求項３１に記載の方法。
［請求項３３］
複数の前記光ビームの各々が前記光反応型トランスデューサ上で移動するように前記センサに荷重を加えるステップはさらに、前記第１の光ビームが前記最初の第１ピクセルクラスタから最後の第１ピクセルクラスタに移動し、前記第２の光ビームが前記最初の第２ピクセルクラスタから最後の第２ピクセルクラスタに移動し、前記第３の光ビームが前記最初の第３ピクセルクラスタから最後の第３ピクセルクラスタに移動し、前記第４の光ビームが前記最初の第４ピクセルクラスタから最後の第４ピクセルクラスタに移動するように、前記センサに荷重を加えるステップであり、
前記光ビームは、前記時間フレームの終了時に最後のピクセルクラスタに当たるものである、請求項３２に記載の方法。
［請求項３４］
前記時間フレームの終了時に、複数の前記ピクセルのうちの各ピクセルに当たる光の量に比例する最後の出力信号を複数の前記ピクセルのうちの各ピクセルが生成し、前記最後の出力信号を解析して、複数の前記光ビームの各々の最後の重心を決定することによって、前記時間フレームの終了時に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームと前記第３の光ビームと前記第４の光ビームとの各々の、前記光反応型トランスデューサ上における最後の位置を決定するステップを含む請求項３３に記載の方法。
［請求項３５］
前記光反応型トランスデューサに複数の前記光ビームが向けられるように前記センサを動作させるステップは、光源からの光が互いに間隔を置いて配置された複数の貫通ボアを通って方向付けがなされるように前記センサを動作させるステップを含むものである、請求項３４に記載の方法。
［請求項３６］
前記光源からの光が複数の前記貫通ボアを通って方向付けがなされるように前記センサを動作させるステップはさらに、前記光源からの光が、コリメータの表面に垂直に形成された少なくとも２つの垂直ボアと前記コリメータの表面に鋭角をなすように形成された２つの傾斜ボアとを通って方向付けがなされるように前記センサを動作させるステップであり、
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとは少なくとも２つの前記垂直ボアを通過し、前記第３の光ビームと前記第４の光ビームとは２つの前記傾斜ボアを通過するものである、請求項３５に記載の方法。
［請求項３７］
前記力及びトルクを決定するステップは、前記第１の光ビームの、前記光反応型トランスデューサ上における最初の位置と最後の位置との差分を計算するステップを含むものである、請求項３６に記載の方法。
［請求項３８］
前記力及びトルクを決定するステップは、
前記光反応型トランスデューサ上における、前記第１の光ビームの最初の位置と前記第２の光ビームの最初の位置との間のラインの最初の傾斜を計算するステップと、
前記光反応型トランスデューサ上における、前記第１の光ビームの最後の位置と前記第２の光ビームの最後の位置との間のラインの最後の傾斜を計算するステップと
を含むものである、請求項３７に記載の方法。
［請求項３９］
前記力及びトルクを決定するステップは、前記光反応型トランスデューサ上における、前記第３の光ビームの最初の位置と最後の位置との差分を計算するステップを含むものである、請求項３８に記載の方法。
［請求項４０］
前記力及びトルクを決定するステップは、
前記光反応型トランスデューサ上における、前記第３の光ビームの最初の位置と前記第４の光ビームの最初の位置との間の最初の距離を計算するステップと、
前記光反応型トランスデューサ上における、前記第３の光ビームの最後の位置と前記第４の光ビームの最後の位置との間の最後の距離を計算するステップと
を含むものである、請求項３９に記載の方法。
［請求項４１］
前記力及びトルクを決定するステップは、前記光反応型トランスデューサ上における前記第１の光ビームの最初の位置と最後の位置とについて計算された差分と、前記ラインの最初の傾斜から前記ラインの最後の傾斜までの変化とに基づいて、前記トルクを決定するステップを含むものである、請求項３８に記載の方法。
［請求項４２］
前記トルクを決定するステップは、前記光反応型トランスデューサ上における前記第１の光ビームの最初の位置と最後の位置とについて計算された差分と、前記ラインの最初の傾斜から前記ラインの最後の傾斜までの変化とに基づいて、ｘ軸とｙ軸とｚ軸とに関する３つのトルクの組み合わせを特定するためにトルクルックアップテーブルにアクセスするステップを含むものである、請求項４１に記載の方法。
［請求項４３］
前記力を決定するステップは、前記ｘ軸と前記ｙ軸と前記ｚ軸とに関して特定された３つのトルクの組み合わせに基づいて、前記ｘ軸と前記ｙ軸と前記ｚ軸とに関する力を決定するステップを含むものである、請求項４４に記載の方法。
［請求項４４］
リンケージ組立体と、
前記リンケージ組立体に取り付けられた器具と、
前記器具と前記リンケージ組立体との間で動作するセンサ組立体であって、
ベースプレートと、
前記ベースプレートに対して変位可能なセンサ部材と、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位に応じた第１のステージ及び第２のステージを有するばね装置であって、前記第１のステージ及び前記第２のステージに、力及びトルク測定の別々の分解能が関連付けられている、ばね装置と、
前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位を検出し、対応する出力信号を生成する光反応型トランスデューサと
を備えたセンサ組立体と、
前記光反応型トランスデューサと通信し、前記出力信号を受信し、該出力信号に基づいて力及びトルクを決定するコントローラと
を備えたロボットシステム。
［請求項４５］
リンケージ組立体と、
前記リンケージ組立体に取り付けられた器具と、
前記器具と前記リンケージ組立体との間で動作するセンサ組立体であって、
ベースプレートと、
前記ベースプレートに対して変位可能なセンサ部材と、
出力信号を生成する複数のピクセルを備えた光反応型トランスデューサと、
前記光反応型トランスデューサ上に複数の光ビームにより方向付けがなされる光を提供する光源であって、複数の前記光ビームが前記光反応型トランスデューサの別々のピクセルに当たって、前記ベースプレートに対する前記センサ部材の変位が検出される、光源と
を備えたセンサ組立体と、
前記光反応型トランスデューサと通信し、前記出力信号を受信し、該出力信号に基づいて力及びトルクを決定するコントローラと
を備えたロボットシステム。
［請求項４６］
マニピュレータと該マニピュレータに接続された器具とを備えたロボットシステムにおいて力及びトルクを評価する方法であって、
複数のピクセルを有する光反応型トランスデューサを備えたセンサを設けるステップと、
前記光反応型トランスデューサ上に複数の光ビームが向けられるように前記センサを動作させるステップと、
複数の前記光ビームの各々が前記光反応型トランスデューサ上で移動するように前記器具に荷重を加えるステップと、
加えられた前記荷重に応じて前記光ビームが移動した際に、前記光ビームにより照らされたピクセルの位置の差分に基づいて力及びトルクを決定するステップと
を含む方法。