(57)【要約】もともとそのような用途向けに設計されていないロボットの組み込みを含む、決定用途に使用されるロボット（５３０）の安全な動作を確実にするための装置（５０６、５１５、５１６）。いくつかの実施形態では、ロボット（５３０）は、対象者（３０１）の天然まつ毛の上にまつ毛エクステンション（５０２）を自動的に配置するために使用される。いくつかの実施形態において、安全障壁（５１５、５１６、５２１）は、物理的障壁（５１５、５１６）または光カーテン（５２１）によって提供される。他の実施形態では、容易に変形可能なエンドエフェクタが使用される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者に対してタスクを実行するように構成された本質的に安全なロボットシステムにおいて、
ロボットと、
前記対象者とロボットとの間の安全障壁であって、前記対象者と前記ロボットとの間の相互作用を妨げて、前記ロボットが前記対象者に危害を加えることを防止するように構成された、安全障壁と、
前記ロボットに取り付けられた少なくとも１つのエンドエフェクタであって、前記安全障壁を通って延びて前記対象者に接触すると容易に変形するように構成され、これにより前記少なくとも１つのエンドエフェクタが前記対象者に危害を加えることを防止する、ロボットシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、レーザーからの光を含む、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、可撓性の支柱またはチューブを含む、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、マニキュアブラシを含む、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、柔軟な支柱に取り付けられた入れ墨デバイスを含む、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項６】
前記安全障壁は、少なくとも１つの光カーテンを含む、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、スプレー装置からのスプレー流を含む、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項８】
前記スプレー流は、スプレー式タンニング液を含む、請求項７に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項９】
前記スプレー流は、皮膚治療液スプレーを含む、請求項７に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１０】
前記スプレー流は、前記対象者の髪を乾かすための乾燥空気を含む、請求項７に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１１】
前記スプレー流は、シアノアクリレート接着剤の硬化を促進するための湿った空気を含む、請求項７に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、皮膚治療のための集束光を含む、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１３】
前記可撓性の支柱またはチューブは、遠位端にアンビルを有し、前記アンビルは少なくとも２つの孔を有し、前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、前記アンビルに対して遠位のループを形成するために、前記少なくとも２つの孔を通って延びる可撓性コードをさらに含み、前記可撓性コードは前記可撓性の支柱またはチューブを通って前記可撓性の支柱またはチューブの近位端まで延び、前記少なくとも１つのエンドエフェクタはさらに、前記可撓性の支柱またはチューブの前記近位端にアクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前記可撓性コードを選択的に引っ張って前記ループの大きさを選択的に変えるように構成された、請求項３に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１４】
前記アンビルは、５〜１５０ミクロンの横断面を有する溝を有する、請求項１３に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１５】
前記アンビルは、前記少なくとも１つの軸に沿って前記可撓性の支柱またはチューブの中心軸と直交していない、請求項１３に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１６】
前記可撓性の支柱またはチューブは真っ直ぐではない、請求項１３に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１７】
前記可撓性の支柱またはチューブは、４５度を超える曲げを有する、請求項１３に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、前記ループの大きさを大きくするように構成されたばね機構をさらに含む、請求項１３に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項１９】
対象者に対してタスクを実行するように構成された本質的に安全なロボットシステムにおいて、
ロボットと、
前記ロボットの周りの第１の安全障壁であって、前記第１の安全障壁を超える前記ロボットの動作を防止するように構成された、第１の安全障壁と、
前記対象者の周りの第２の安全障壁であって、前記第２の安全障壁を超える前記対象者が出ることを防止するか、または前記対象者が前記第２の安全障壁を出たときに前記ロボットの動作を防止するように構成された、第２の安全障壁と、
安全領域を含む、前記第１の安全障壁および前記第２の安全障壁の間の空間と、
前記ロボットに取り付けられた少なくとも１つのエンドエフェクタであって、前記第１の安全障壁および前記第２の安全障壁を通って延びて前記対象者と接触すると容易に変形するように構成され、前記安全領域は前記少なくとも１つのエンドエフェクタによってのみ横断可能であり、これにより前記対象者と前記ロボットとの直接的な相互作用を防止して前記対象者を危害から保護する、エンドエフェクタとを含む、システム。
【請求項２０】
前記第２の安全障壁は、前記対象者の解剖学的構造の部分が突出することを可能にして、前記少なくとも１つのエンドエフェクタが前記部分にアクセスすることができるように構成された、請求項１に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項２１】
前記部分は、前記対象者の少なくとも１つのまつ毛を含む、請求項２０に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項２２】
前記部分は、前記対象者の毛髪を含む、請求項２０に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項２３】
前記部分は、４０Ｎ／ｃｍ２を超える許容圧力を有する人体の任意の領域を含む、請求項２０に記載の本質的に安全なロボットシステム。
【請求項２４】
対象者象のある領域に対してタスクを実行するように構成された本質的に安全なロボットシステムにおいて、
ロボットと、
前記対象者と前記ロボットとの間の安全障壁であって、前記対象者と前記ロボットとの間の相互作用を防止するように構成された、安全障壁と、
前記領域についての安全な荷重に対応して決定された許容荷重または許容圧力と、
前記ロボットに取り付けられた少なくとも１つのエンドエフェクタであって、前記安全障壁を通って延びて前記許容荷重または前記許容圧力以下で荷重が加えられたときに壊れ、前記安全障壁による前記領域に制限されるように構成された、ロボットシステム。
【請求項２５】
ロボットと、前記ロボットに結合されたエンドエフェクタと、安全障壁とを用いて、対象者に美容処置を実効する方法において、
前記美容処置のために前記対象者の領域を選択するステップと、
前記領域の許容荷重または許容圧力を決定するステップと、
前記領域へのアクセスを制限するために前記ロボット及び前記安全障壁を方向付けるステップと、
前記許容荷重または前記許容圧力以下で壊れるように前記エンドエフェクタを構成するステップと、
前記処置を実効するステップとを含む、方法。
【請求項２６】
対象者の周りで動作するロボットと共に使用されるように構成された本質的に安全なエンドエフェクタにおいて、
前記ロボットによって方向付け可能な可撓性の支柱であって、
前記可撓性の支柱に沿って遠位に配置されたアンビルと、
前記アンビルを掴むためのループを形成するように構成された可撓性コードと、
前記可撓性コードを作動させるように構成された少なくとも１つの近位アクチュエータであって、前記エンドエフェクタの近位作動は、遠位で掴むことをもたらすが、前記エンドエフェクタと前記対象者との間の接触は、前記対象者に危害を加えない、少なくとも１つの近位アクチュエータとを含む、
可撓性の支柱を備えた、エンドエフェクタ。
【請求項２７】
前記アンビルは、少なくとも１つの軸に沿った前記可撓性の支柱の中心軸と直交しないアンビル表面を有する、請求項２６に記載の本質的に安全なエンドエフェクタ。
【請求項２８】
前記可撓性の支柱は、前記可撓性の支柱に沿って実質的に遠位であるが前記アンビルの近位にあるエルボを含む、請求項２６に記載の本質的に安全なエンドエフェクタ。
【請求項２９】
作動されない場合に前記ループを開くように構成された遠位に取り付けられたばねをさらに備えた、請求項２６に記載の本質的に安全なエンドエフェクタ。
【請求項３０】
前記ロボットは、前記エンドエフェクタをさらに方向付けるように構成された少なくとも１つの近位アクチュエータを含む、請求項２６に記載の本質的に安全なエンドエフェクタ。
【請求項３１】
まつ毛エクステンションを操作するように構成された本質的に安全なエンドエフェクタにおいて、
ロボットによって配向されるように構成された可撓性の非導電性支柱と、
前記エンドエフェクタの遠位部分を選択的にチャージするように構成された静的ポテンシャルジェネレータであって、前記エンドエフェクタの前記遠位部分の選択的にチャージことは、電気付着に基づいて前記まつ毛エクステンションを前記エンドエフェクタに一時的に付着させる、静的ポテンシャルジェネレータとを含む、エンドエフェクタ。
【請求項３２】
対象者に対してタスクを実行するように構成された本質的に安全なロボットシステムにおいて、
ロボットと、
前記対象者と前記ロボットとの間の少なくとも１つの光カーテンであって、光カーテンは、所定の数の光路が同時に遮断されたときに前記ロボットを無効にするように構成され、それによって前記ロボットが前記対象者に危害を加えることを防止する回路を含む、少なくとも１つの光カーテンと、
前記ロボットに取り付けられた少なくとも１つのエンドエフェクタであって、前記少なくとも１つの光カーテンを通って延び、前記所定の数よりも少ない光路を遮蔽し、前記対象者と接触すると容易に変形するように構成され、それにより前記少なくとも１つのエンドエフェクタが前記対象者に危害を加えるのを防止し、前記ロボットまたは前記ロボットの一部は、前記少なくとも１つの光カーテンを通って延びたときに、前記所定の数よりも多い光路を遮蔽するように構成された、エンドエフェクタとを備えた、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連アプリケーションとの相互参照
［０００１］  本出願は、２０１６年１１月１６日に提出された「Ｍａｃｈｉｎｅ  ｆｏｒ  Ｂｅａｕｔｙ  Ｓａｌｏｎ」と題された米国仮特許出願第６２／４２３，０００号の利益を主張する。この出願の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
［０００２］  本発明は、まつ毛エクステンションを適用する方法に関し、そして選択的にマニキュアを適用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
［０００３］  まつ毛エクステンションは世界中で人気が高まっている。まつ毛エクステンションは天然まつ毛繊維に一対一で固定されているという事実により、「人工まつ毛」または「人工まつ毛構造」と呼ばれるものと通常は区別されている。「人工まつ毛」は、まぶたに固定された裏打ち材（まつ毛繊維の近位端の細いストリップ）に結合された（通常は片目用の）まつ毛繊維の完全なセットである。したがって、このプロセスはより単純であり、家庭用に提供されている。しかしながら、まつ毛エクステンションは、通常はシアノアクリレート接着剤を用いて、美容技術者によって各天然まつ毛繊維に１本ずつ苦労して接着される。エクステンションは、米国特許第８，１２７，７７４号に開示されるように分岐を有することができ、米国特許第８，１１３，２１８号に開示されるように、近くのまつ毛と連結されるためのいくつかの方法がある。
【０００４】
［０００４］  まつ毛エクステンションを初めて適用するときは、装着するのにかなりの時間がかかり、最長で２時間かかる。装着の際には、各まつ毛エクステンションをピンセットで正しい向きに摘み上げ、接着剤に浸してから、接着が生じるまで対象者の天然まつ毛繊維のうちの１本に対して配置される。この大量の人件費に美容サロンのお金がかかるため、そして必要とされる時間の長さと費用がいくらかの顧客を思いとどまらせるため、いくつかの省力化装置が提案されている。そのような装置の１つは、米国特許出願公開第２０１４／０２６１５１４号に開示された、手持ちのまつ毛用のディスペンサである。エクステンションが工場から出てくるトレイに関しては、米国特許第８，７０１，６８５号に見られるように、省力化の提案もなされている。これらのトレイは、人間にとって困難なのはプロセスにおける接着工程だけではないという事実に対抗することを意図している。まつ毛のエクステンションをピンセットで拾うだけでも困難である。また、各エクステンションに、エクステンションを天然まつ毛繊維に固定するために用いられる予め取り付けられた熱収縮チューブを備えることによって、接着剤の取り扱いおよびエクステンションを接着剤に浸す工程をなくすことができることが提案されている。本明細書に記載された発明は、分岐した、連結した、またはその他にかかわらず、全てのまつ毛エクステンションに適用され、また、接着剤、熱収縮チューブ、またはその他にかかわらず、天然まつ毛への全ての接着方法に適用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［０００５］  したがって、まつ毛エクステンションをより効果的に取り付ける方法が必要とされており、それはそうすることの時間及びコストの両方を減らす。さらに、そのようなシステムは、エクステンションを受ける人が処置を信頼できるように、明らかに安全である必要性がある。人間と接触しているが安全であることを保証できるロボットシステムを作ることは非常に難しい。本明細書に開示されるロボットシステムはそのような安全性を提供するが、通常「本質的に安全な」または「協調的」ロボット工学と呼ばれるものよりはるかに低コストな方法でそれを行う。そのようなシステムでは、冗長フィードバック（フィードバック装置が故障したときの軸の暴走を排除するため）と、システムで使用される全てのソフトウェアの検証および妥当性確認試験を組み合わせた広範なコードレビューによって安全性が保証されている。そのようなシステムの例は、カリフォルニア州サニーベールのＩｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ（登録商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）ロボット、カリフォルニア州サンノゼのＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ（登録商標）Ｉｎｃ．のＡＲＴＡＳ（登録商標）ロボットである。
【０００６】
［０００６］  例えば、ＡＲＴＡＳ（登録商標）ロボットは、高価であるが人間とロボットとの共同作業に対して安全と評価されているバージョンの産業用ロボットアームに基づいている。さらに、近くの人間に危険な状況をもたらす可能性がある全てのソフトウェアは、慎重に検討されテストされる必要がある。残念ながらこれはまたコストを上昇させ、プログラミングスタッフがほとんどの商用およびオープンソースのソフトウェアライブラリとツールとを再利用することをやめさせてしまう。そのようなソフトウェアの安全性を保証することは困難であり、そして医療機器のために、それは米国ＦＤＡのような規制機関によって「出所の不明なソフトウェア」と考えられ、そして人間の安全に影響を及ぼすいかなる用途に使用することはほとんど不可能である。
【０００７】
［０００７］  本明細書に記載の発明は、人間と接触するロボットを安全にするための新規な戦略を用いることによってこの問題に対処する。それはまつ毛エクステンションの仕事だけでなく、ロボットによって行われることができる対象者に対して行われる他の処置にも適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［０００８］  まつ毛エクステンションの取り付けは、人間による手動による適用を必要とせずにエクステンションを配置するロボット機構を用いて自動化することができる。しかしながら、非常に高価で複雑なフェイルセーフロボット機構が使用されない限り、ロボットの故障の場合にエクステンションプロセスの安全性を確実にするために安全システムが提供されるべきである。本発明の目的は、本質的に安全なエンドエフェクタとロボット機構に取り付けられた安全障壁とを組み合わせて使用することである。エンドエフェクタが人間に接触した場合に人間に危害を加える危険性なしにまつ毛エクステンションを掴み、人間の顔の近くで動作することができる特定のエンドエフェクタも開示されている。本発明はまた、美容の他の分野にも適用され、とりわけレーザー皮膚処置、入れ墨、エアブラシにおける本質的に安全な動作に関する実施形態が提示されている。
【０００９】
［０００９］  本発明のさらなる目的、特徴、および利点は、いくつかの図において同じ符号は共通の部分を指す、図面と関連して以下の好ましい実施形態の詳細な説明からより容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】［００１０］  手動まつ毛エクステンションを示す。
【図２】［００１１］  自動まつ毛エクステンションを実行する６軸ロボットを示す。
【図３Ａ】［００１２］  本質的に安全なエンドエフェクタの形態の本発明の最も単純な実施形態を示す。
【図３Ｂ】［００１３］  図３Ａの部分拡大図である。
【図３Ｃ】［００１４］  まつ毛エクステンションを掴んでいるエンドエフェクタを示す。
【図４】［００１５］  ロボットと共に使用されているエンドエフェクタを示す。
【図５】［００１６］  ロボットが故障しているが、エンドエフェクタの使用により対象者が安全なままである暴走状態を示す。
【図６】［００１７］  物理的障壁の代わりに光カーテンを使用する代替的な実施形態を示す。
【図７Ａ】［００１８］  まつ毛エクステンションをよりよく支持するエンドエフェクタのための代替的な先端部を示す。
【図７Ｂ】［００１９］  代替的な先端部の側面図である。
【図７Ｃ】［００２０］  代替的な先端部と共に使用するための湾曲チューブを示す。
【図８Ａ】［００２１］  まつ毛エクステンションの向きを変えることを可能にするエンドエフェクタ先端部の別の変形例を示す。
【図８Ｂ】［００２２］  図８Ａのエンドエフェクタ先端部の側面図である。
【図８Ｃ】［００２３］  まつ毛エクステンションを掴んでいる図８Ａおよび図８Ｂのエンドエフェクタ先端部を示す図である。
【図８Ｄ】［００２４］  まつ毛エクステンションを掴んでいる図７Ａおよび図７Ｂのエンドエフェクタ先端部を示す図である。
【図９Ａ】［００２５］  まつ毛エクステンションの向きをより良く固定するためにエンドエフェクタ先端部を変更した別の実施形態を示す。
【図９Ｂ】［００２６］  まつ毛エクステンションの向きをより良く固定するためにエンドエフェクタ先端部を変更した別の実施形態を示す。
【図９Ｃ】［００２７］  まつ毛エクステンションの向きをより良く固定するためにエンドエフェクタ先端部を変更した別の実施形態を示す。
【図１０Ａ】［００２８］  エルボーエンドエフェクタを示し、これは遠位に９０度右回転を可能にし、まつ毛エクステンションをさらに方向転換させる。
【図１０Ｂ】［００２９］  図１０Ａのエルボーエンドエフェクタに関連する摩擦制限を克服する、ばね付エルボーエンドエフェクタを示す。
【図１１Ａ】［００３０］  ばね付エルボーエンドエフェクタをより詳細に示す。
【図１１Ｂ】［００３１］  コードから張力が解放されたばね付エルボーエンドエフェクタを示す。
【図１１Ｃ】［００３２］  ばね付エルボーエンドエフェクタのループ状コードの部分正面図である。
【図１２】［００３３］  さらに別の配向の選択肢を提供する、ばね付エルボーエンドエフェクタの変形例を示す。
【図１３】［００３４］  図３Ａ〜図３Ｃのエンドエフェクタと同じ角度配向で減少した円柱強度を提供する二重エルボーエンドエフェクタを示す。
【図１４】［００３５］  図１２のばね付エルボーエンドエフェクタの変形例である直接ばね付エルボーエンドエフェクタを示す。
【図１５】［００３６］  図１３の二重エルボーエンドエフェクタと同様であるがやや小さい直接エルボーエンドエフェクタを示す。
【図１６】［００３７］  小径エンドエフェクタを示す。
【図１７】［００３８］  上述のエンドエフェクタに適用可能な非常に単純な作動構成を示す。
【図１８】［００３９］  全体的に異なる種類のエンドエフェクタ、すなわちまつ毛のエクステンションを掴むために静電荷を使用する電気付着エンドエフェクタを示す。
【図１９Ａ】［００４０］  美容室でロボットと共に使用するための別の本質的に安全なエンドエフェクタを示す。
【図１９Ｂ】［００４１］  美容室でロボットと共に使用するための追加の本質的に安全なエンドエフェクタを示す。
【図１９Ｃ】［００４２］  美容室でロボットと共に使用するためのさらなる本質的に安全なエンドエフェクタを示す。
【図２０】［００４３］  美容室で使用するためにロボットに接続された本質的に安全なエアブラシシステムを示している。
【図２１】［００４４］  使用中でロボットによって制御される本質的に安全なマニキュアアプリケータを示す。
【図２２】［００４５］  別の本質的に安全な構成でブラシと共に使用されているスカラロボットを示しています。
【図２３】［００４６］  図２２の装置の代替的な実施形態であるが、エンクロージャ内のロボットと共に使用される、実施形態を示す。
【図２４】［００４７］  上述のものに類似の構成がレーザーとどのように使用されて、レーザーを使用して美容処理を提供するかを示す。
【図２５】［００４８］  皮膚治療を提供するためにＬＥＤモジュールが使用される図２４の代替的な実施形態を示す。
【図２６】［００４９］  入れ墨に使用することができる変形例を示す。
【図２７】［００５０］  ４０Ｎ／ｃｍ２を超える許容圧力を有する人体の領域を示す。
【図２８Ａ】［００５１］  対象者のための本質的に安全なまつ毛エクステンションを提供するためにまつ毛分離プローブと協働して作用するばね付エルボーエンドエフェクタの比喩的な実施形態の側面図である。
【図２８Ｂ】［００５２］  図２８Ａの実施形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［００５３］  本発明のいくつかの実施形態がある。説明は、比較のための背景と、まつ毛エクステンションのためのかなり単純な実施形態から始める。次に、まつ毛エクステンションエンドエフェクタに対する様々な改良について説明し、続いて静電把持を用いた変形例について説明する。次に、他の決定用途に同じ基本的な安全システムを使用するいくつかの実施形態を提示する。最後に、まつ毛エクステンションと共に使用するための例示的な実施形態が与えられる。
【００１２】
［００５４］  以下の説明は、多数の特定の構成、パラメータなどを説明している。しかしながら、そのような説明は本発明の範囲に対する限定として意図されているのではなく、代わりに例示的な実施形態の説明として提供されていることが認識されるべきである。
【００１３】
［００５５］  以下の説明において、用語「まつ毛」が使用される場合、それは人の一つ以上の天然まつ毛繊維を指すことを意味する。「まつ毛エクステンション」または「エクステンション」という用語が使用されている、それは人工まつ毛エクステンションを指すことを意味する。
【００１４】
背景および最も単純な実施形態
［００５６］  最初に、現在のまつ毛エクステンションの方法を示すかなり単純な図である図１を検討する。この処置において、美容技術者（図示せず）は、まつ毛エクステンション５０２を操るためにピンセット５００を使用する。まつ毛エクステンション５０２に接着剤を塗布した後、美容技術者はまつ毛エクステンション５０２を対象者３０１のまつ毛５０５の天然まつ毛に位置合わせし、接着剤が硬化するまで待つ。この作業の安全性は、専用のマネキンにエクステンションを取り付けるための学習に何時間も費やした美容技術者の訓練によって保証される。それでも、対象者３０１の目の近くでピンセット５００を操ることに関連する危険性は明らかであり、まつ毛エクステンションにおいて使用されるかみそりのように鋭いピンセットを用いたわずかに目をかすめることさえも重大な傷害を引き起こし得る。
【００１５】
［００５７］  ロボット工学およびコンピュータビジョンの進歩により、まつ毛エクステンションを自動化することを検討することが可能になりました。特に本発明の目的ではないが、そのようなシステムの主な特徴の簡単な説明は有用であり、そしてシステムは図２に図示されている。ここでは、ロボット５３０は、人間の腕におおよそ近似する６つのアクチュエータからなる。このような構成はロボット工学の分野では一般的であり、しばしば６軸ロボットアームと呼ばれる。ロボット５３０は、ピンセット５００をロボット５３０に取り付けて作動させるピンセットマウント５３１で終端する。この設計では、ピンセット５００は、美容技術者によって使用されるものと単純に同じである。ピンセット５００はまつ毛エクステンション５０２を握り、そしてロボット５３０はまつ毛５０５のうちのつのまつ毛に沿ってまつ毛エクステンション５０２を整列させる。コンピュータビジョンシステム５０４はまつ毛５０５の正確な位置を提供する。
【００１６】
［００５８］  この設計のための安全性を提供することは、ロボット５３０が、ピンセット５００を誤って対象者３０１の頭の中に、特に目の中に、押し込まないようにすることを確実にすることを含んでいる。そのようなロボットが存在する。例えば、外科用ロボットは近年ますます一般的になっており、患者の体内で鋭利な外科用器具と共に使用されている。しかし、そのような設計にはいくつかの困難がある。まず、ハードウェアシステムに大きな冗長性を組み込む必要があり、典型的には、検知および計算における冗長性は最低限提供される。これはロボットにコストと複雑さとを増加させる。次に、ソフトウェアには細心の注意を払う必要があり、安全性が重要なソフトウェアを作成するプロセスはよく理解されていますが、たくさんの時間がかかり、開発コストが非常に高くなる。第三に、そのようなシステムの多くは人間によって直接操作され、自律的に動作せず、人間のオペレータがロボットの動作をチェックできるので安全性の層を増やす。最後に、そのようなプロセスは一般に、コンピュータビジョンでよく使用されるまさに洗練された技術である、機械学習や人工知能などのより洗練されたコンピューティング技術を除外する。これは、そのような手法が正しく機能し、あらゆる状況下で正しく機能し続けることを証明するのが難しい場合があるためである。
【００１７】
［００５９］  これらの理由から、安全性を犠牲にすることなくより安価でより慣用的なロボットを使用して軽い決定タイプの作業を実行する方法があれば望ましいであろう。つまり、これらの追加の問題を招かない本質的に安全なロボットを設計されることがあるだろうか？結局のところ、まつ毛エクステンションなどの作業を行うことができる産業用に構築された非常に多くの比較的安価で小型のロボットが存在するが、それらの用途における制限は人間の周りで使用するための十分な安全性に対する要望である。本明細書に開示される発明は、決定用途に必要とされる小型で軽量な積載物についてこの問題を解決する装置である。当然のことながら、単独で、または本明細書に開示された実施形態と組み合わせて、対象者に望ましいレベルの安全性を提供するために使用されることができる安全性への多くのアプローチがあることに留意されたい。
【００１８】
［００６０］  本発明のかなり単純な実施形態を示す図３Ａ〜Ｃを考察する。エンドエフェクタ５０６は、チューブ５１１とコード５１０とからなる。コード５１０は、きつい曲がりを維持することができる任意の中程度の引張強度のコードを含んでいる。例えば、合成糸、モノフィラメント釣り糸、およびより釣り糸は全て、制限なしに、そのようなコードの例である。図３Ｂに示すように、コード５１０の頂部にループを形成し、このループをまつ毛エクステンション５０２上に通し、次に図３Ｃに示すようにまつ毛エクステンション５０２上でコード５１０を強く引っ張ることによって、まつ毛エクステンション５０２をエンドエフェクタ５０６で掴むことができる。エンドエフェクタ５０６はまつ毛エクステンション５０２を拾うことだけを意図しているので、それは大きな構造的剛性を有する必要はない。実際、まつ毛エクステンション５０２の重量は非常に小さいので、エンドエフェクタ５０６の重量と比較して無視できるほど小さい。エンドエフェクタ５０６の主要構造構成要素、すなわちチューブ５１１は、薄いポリマー製であることが好ましい。例えば、わずかに硬い低密度ポリエチレンチューブまたはポリプロピレンチューブは両方とも良い選択肢である。実際に、ポリプロピレン製の一般的なカクテルストローが優れた選択肢であるが、チューブ５１１がそれ自体の重量にまつ毛エクステンション５０２の重量を加えたときにのみ剛性を有するように十分に小さな部分に使用される任意の弾性材料で十分である。チューブ５１１の直径は、コード５１０を通過させるのに十分に大きく、まつ毛エクステンション５０２がチューブ５１１の直径を横切って静止するのに十分に小さくなければならない。実際には、約０．１インチ（約２．５ｍｍ）の直径が非常に効果的であるが、これは例示的な例として意図されており、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。さらに、チューブ５１１は、非円形または非閉断面とすることができ、実際、任意の種類の支柱となるように意図されており、例えば、正方形のチューブまたは「Ｃ」断面も一般に同様に機能する。
【００１９】
［００６１］  図４に、使用中のエンドエフェクタ５０６が示されている。ここで、ロボット５３０には、エンドエフェクタ５０６をロボット５３０に接続するチューブマウント５３２が組み込まれている。エンドエフェクタ５０６は、ギャップ５１７で物理的障壁５１５を通って突き出ているが、チューブマウント５３２もロボット５３０もギャップ５１７を通り抜けることはできない。したがって、対象者３１０がエンドエフェクタ５０６を除くロボット５３０の全ての部分から保護されていることを理解するのは簡単である。物理的障壁５１５は安全障壁の第１の例であり、ロボット５３０の最大衝撃に耐えるのに十分強い任意の材料から作ることができ、金属やポリカーボネートのような耐衝撃プラスチックが非常に適している。いくつかの実施形態では、ギャップ５１７が十分に大きくない場合、それは単にロボット５３０上またはチューブマウント５３２上により大きなフィーチャーを作成し、ギャップ５１７を対応する量だけ拡大させるだけのことである。いくつかの実施形態では、対象者３０１が物理的障壁５１５に近づきすぎないようにするために、人間リミッタ５１６が設けられている。たとえロボット５３０が間隙５１７に完全に嵌ることができなくても、ロボット５３０の角が間隙５１７を通って到達することが可能であり得るので、間隙５１７が拡大される場合、これは望ましい可能性がある。したがって、ロボット５３０は、それ自体は人間の使用に対して本質的に安全ではないが、ロボット５３０、エンドエフェクタ５０６、物理的障壁５１５、および人間リミッタ５１６は本質的に安全なロボットシステムを構成する。将来の実施形態では、これらの構成要素のいくつかを具体的な実施形態において省略することができるが、一般に、適切なエンドエフェクタおよび障壁を用いて本質的に安全になるようにロボットを組み込むことが可能である。
【００２０】
［００６２］  図５は、ロボット５３０が誤って接触点５２０でエンドエフェクタ５０６と対象者３０１とを接触させた状況における結果を示す。ロボット設計における良い習慣はそのような発生を制限するべきであるが、例えば、ロボット手術装置において、取られる極端な予防策がない場合には、エンドエフェクタ５０６がある時点で対象者３０１に接触するかもしれないことは当業者にはよく理解されている。しかしながら、エンドエフェクタ５０６は軽くて可撓性のあるプラスチックから作られているので、エンドエフェクタ５０６は単に曲がって、対象３０１にささいな傷害しか与えない。さらに、ロボット５３０は物理的障壁５１５と接触しているので、それ以上の動きは妨げられる。したがって、図５の実施形態は、冗長的で厳密なソフトウェア制御よりもむしろ機械的手段によって提供される、対象者に隣接して使用するための本質的に安全なロボットシステムを示す。
【００２１】
［００６３］  図６に示す別の実施形態では、物理的障壁５１５は、２つ目の種類の安全障壁である光カーテン５２１によって置き換えられている。光カーテンは、受光器と対になった一連の発光器を含む自動装置の技術分野においてよく理解されている。図６において、光カーテン５２１内の各円は、端部から見た一対の発光器および受光器を表す。典型的な動作では、光カーテン５２１は、一対のライトが遮られたときに電力を遮断する（または他の安全システムを作動させる）。しかし、この実施形態では、エンドエフェクタ５０６は、光カーテン５２１を始動させることなく光カーテン５２１を通過し、ロボット５３０およびチューブマウント５３２は通過しないことが望ましい。これは、せいぜい１対の発光器と受光器との間の光路（または他の所定数の発光器および受光器）を遮ることを可能にすることによって達成することができる。このようにして、ロボット５３０が物理的な障壁を必要とせずにその許可された動作領域から出ようと試みる場合、電力を遮断する（または安全システムを作動させる）ことが可能である。そのような光カーテンは、ハードウェア、または、ソフトウェア自体が安全上重要な規格を満たしていればソフトウェア回路を使用して、遮断された経路の数を数えることによって構築することができる。いくつかの実施形態では、図５のような物理的障壁と図６のような光カーテンとの混成アプローチが使用される。いくつかの実施形態では、光カーテン５２１は、コンピュータビジョンシステム５０４を妨害しないので好ましい。
【００２２】
［００６４］  一般に、ロボット５３０はコントローラ５２９を備えている。ロボット機構用のコントローラは当技術分野ではよく理解されているので、コントローラ５２９は様々なロボットを示す他の図から省略されている。しかし、コントローラ５２９は、一般性を失うことなく、ロボット５３０の制御に使用される電子機器および計算機器を表すことを理解されたい。これは、ロボットのさまざまなモータやアクチュエータを制御するために使用されるパワーエレクトロニクスを含んでいる。さらに、コントローラ５２９は、コンピュータビジョンシステム５０４によって使用されるカメラおよびロボット５３０によって使用される任意のセンサと通信するように構成されている。コントローラ５２９は、限定ではなく、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、のうちの１つまたは複数から構成されることができるコンピューティングシステムをさらに含んでいる。コントローラ５２９は、ロボット５３０の動きをコンピュータビジョンシステム５０４から受信したデータと調整し、次に、まつ毛エクステンションおよび後述する他の様々な美容処置中に行われる動きを実行するために使用されるソフトウェアを含んでいる。本明細書に記載の様々な光カーテンは、コントローラ５２９と通信することができ、または安全性を確保するために別個のシステムを備えることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５２９はコンピュータビジョンシステム５０４の一部である。別の実施形態では、コンピュータビジョンシステム５０４はそれ自体の処理を含んでいる。通常は、ここでのコンピュータビジョンシステム５０４は、２Ｄまたは３Ｄで環境を撮像するように構成された任意のセンサまたはセンサ群を含むことを意図している。ロボットおよび／またはエンドエフェクタの動きを視覚的に調整するためのコンピュータビジョンシステムの使用は、しばしば視覚サーボと呼ばれる。このような視覚サーボシステムでは、ロボット５３０はコンピュータビジョンシステム５０４からの情報を使用してその内部位置モデルを修正し、そうでなければ通常は関節位置センサを通して作成される。その利点は、コンピュータビジョンシステム５０４が出力位置の絶対測定値である場合に、関節位置センサが各関節に誤差を追加し、ロボットの各追加関節に累積誤差が累積することである。いくつかの実施形態では、コントローラ５２９をコンピュータビジョンシステム５０４およびロボット５３０に使用することができ、または通信中の専用コンピューティングシステムをそれぞれに使用することができる。
【００２３】
エンドエフェクタの改善
［００６５］  エンドエフェクタ５０６に加えることができる様々な改良がある。第１に、コード５１０を引っ張りすぎると、まつ毛エクステンション５０２を誤ってチューブ５１１内に引き込むことが比較的容易であることに留意すべきである（図３を参照）。まつ毛エクステンション５０２は非常に柔軟であるので、これを行うのに非常に小さな力で済む。したがって、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態では、平らなアンビルエンドエフェクタ５２５は、コード５１０の通過を可能にするために２つの孔を有する平らな頂部を含んでいる。このようにして、まつ毛エクステンション５０２を引っ張り過ぎることはできず、実際、コード５１０を引っ張るためにより大きな力が加えられると、より大きな締め付け力をまつ毛エクステンション５０２に加えることが可能になる。図７Ｂにおいて、平らなアンビルエンドエフェクタ５２５の側面図は、内部の隠れ線および空洞５２６を示す。キャビティ５２６を設ける目的は、平らなアンビルエンドエフェクタ５２５が低質量のままであり、チューブ５１１がそれを安全にする低い座屈強度を有することを単に可能にすることである。しかし、キャビティ５２６は、まつ毛エクステンション５０２を離すためにコード５１０が押されたときにコード５１０が座屈しないように十分に小さくあるべきである。空洞５２６の直径が十分に小さく、コード５１０が十分に硬い場合、コード５１０を非常にわずかに押すことはコード５１０と平らなアンビルエンドエフェクタ５２５の先端の小さな孔との間の摩擦を破壊することが分かった。これはまつ毛エクステンション５０２を離し、ひもを押すことが有用である非常にまれな場合である。
【００２４】
［００６６］  別の実施形態では、図７Ｃに示すように、チューブ５１１を曲げて曲げチューブ５２４を作り出すことができる。曲がったチューブ５２４の利点は、わずかな事前の曲げが曲げチューブ５２４を潰すのに必要な力（時にはこの力をチューブの「円柱強度」と呼ばれる）、曲げチューブ５２４が対象者３０１に衝撃を与える力、を劇的に減らすことである。もちろん、まつ毛エクステンション５０２を離すことは、コード５１０が平らなアンビルエンドエフェクタ５２５の孔を通過するときにコード５１０にわずかな摩擦が与えられるため、わずかにより困難である。
【００２５】
［００６７］  図８Ａ〜図８Ｃは別の変形例を示す。いくつかの実施形態では、まつ毛エクステンション５０２を斜めにすることが好ましい。これは、図８Ａおよび図８Ｂの正面図および側面図に示す角度付きアンビルエンドエフェクタ５５０を用いて達成することができる。まつ毛エクステンション５０２は、コード５１０がまつ毛エクステンション５０２を横切る角度付きアンビル表面５５１に接する（図８Ｃ参照）ため、角度付きアンビルエンドエフェクタ５５０は、平らなアンビル表面５２７を有する平らなアンビルエンドエフェクタ５２５（図８Ｄ参照）と比べて、まつ毛エクステンション５０２をある角度で保持する。
【００２６】
［００６８］  図９Ａ〜図９Ｃに示すさらに別の３つの実施形態では、別のアンビルトポロジーは他の利点を有している。これらの図において、まつ毛エクステンション５０２は破線で示されており、明瞭さを保つためにコード５１０は延長されて示されている。図９Ａでは、溝付きアンビルエンドエフェクタ５３５は、まつ毛エクステンション５０２を位置決めする溝５３６を含んでいる。試験は、溝付きアンビルエンドエフェクタ５３５はまつ毛エクステンション５０２の特に信頼できる配向を生み出すことを示している。図９Ｂはサドルアンビルエンドエフェクタ５４０を示し、サドルアンビルエンドエフェクタ５４０は、まつ毛エクステンション５０２のための滑らかな静止場所を提供するサドル面５４１を含み、一方、ノッチ５４２はまつ毛エクステンション５０２を配置している。図９Ｃは、ノッチ付きアンビルエンドエフェクタ５４５を示し、これは、図８Ａ〜図８Ｃの実施形態と同様の角度付きアンビルと、まつ毛エクステンション５０２の配置を助ける湾曲したノッチ５４６の形態の溝との両方を含んでいる。ノッチ付きアンビルエンドエフェクタ５４５はまた、動作面へのより接近したアクセスを可能にする面取り部５４７を含んでいる。これらの実施形態は全て直径が約２．５４ｍｍ（約０．１インチ）であることに留意されたい。通常は、様々な溝は、断面が鋭いか湾曲しているかにかかわらず、まつ毛エクステンションのそれよりおおよそ小さい断面寸法を有するべきであることが分かった。溝がはるかに小さくなるにつれて、溝はもはやまつ毛エクステンションを「掴む」ことがなくなり、それが大きくなるにつれて、コードはもはやまつ毛エクステンションを固定しない。まつ毛エクステンションは直径が５０から２００ミクロンまで変化するので、直径５から１５０ミクロンの範囲が好ましい。
【００２７】
［００６９］  いくつかの実施形態では、まつ毛エクステンション５０２をさらに大きな角度にすることが望ましい。これは、図１０Ａに示すように、エンドエフェクタの端部に肘部を設けることによって達成することができる。エルボーエンドエフェクタ５５５は、端部近くのチューブ５１９に９０度の屈曲部を含む（ここで説明する様々な先端の実施形態は、たとえこれらのチューブが各図において部分的にしか示されていなくてもエンドエフェクタ５０６のようなより長いチューブを含むことができる）。しかしながら、この設計は問題がある。そのような大きな角度では、コード５１０に使用されるほとんどの材料は、コード５１０が押されたときに屈曲部に結合してまつ毛エクステンション５０２を離さない傾向がある。
【００２８】
［００７０］  この欠点は、代替的な実施形態であるばね付エルボーエンドエフェクタ５５６で対処されており、これは図１０Ｂにばね無しで示されている。ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６は、チューブ５２０内に含まれる内壁５５７を含んでいる。より詳細が図１１Ａの断面図に含まれており、これはばね付エルボーエンドエフェクタ５５６を通る断面を示している。この図は、ループ状コード５６１を伸ばすのにちょうど十分な、非常に小さな力を生み出すばね５５８を含んでいる。ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６の直径は、直径２．５４から５．０８ｍｍ（０．１から０．２インチ）のオーダーであるので、ばね５５８を実現するために非常に小さい圧縮ばねが使用されることに留意されたい。しかしながら、そのようなスプリングは、カリフォルニアのＣｅｎｔｕｒｙ  Ｓｐｒｉｎｇ（登録商標）  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｍｍｅｒｃｅのような製造業者から容易に入手可能であり、そして実際、そのようなスプリングはほとんどのノック式ボールペンの中で見つけることができる。図１１Ａでは、ループ状コード５６１が張力を受けた状態で示されており、図の左側に引っ張られ、まつ毛エクステンション５０２を固定している。ばね５５８は接続部５５９でループ状コード５６１に接続されており、この場合、ばね５５８はわずかに圧縮されている。まつ毛エクステンション５０２を固定することに加えて、ばね５５８からの力を打ち消すために、ループ状コード５６１に追加の張力が必要とされる。図１１Ｂでは、ループ状コード５６１から張力が解放されており、緩んでいる。これはまた、ばね５５８がわずかに伸びることを可能にし、接続５５９を矢印５５４の方向に押し、まつ毛エクステンション５０２を離す。ループ状コード５６１のトポロジーは側面図では見るのが難しいので、ループ状コード５６１の構成を示す図１１Ｃの部分正面図を提供する。
【００２９】
［００７１］  いくつかの実施形態では、まつ毛エクステンション５０２を第２の軸の周りでさらに９０度回転させることによって異なるエンドエフェクタの向きを提供して、ばね付エルボーエンドエフェクタの異形５６９を生成することがさらに有利である。このような構成は、図１１Ａ〜図１１Ｃの実施形態においてループ状コード５６１を半径方向に回転させることによって達成することができる。横方向ばねエルボーエンドエフェクタ５６９の正確な実施形態を図１２に示す。この実施形態は、接続点５６７で互いに結び付けられているコード５６５およびばね５６６を使用する。これらの要素はチューブ５２２内に収容されている。上記に提示された様々なアンビル配置は必ずしも相互に排他的ではないことに留意されたい。例えば、上に提示された角度付きまたは切欠き付きアンビルは、任意のエルボーエンドエフェクタと共に使用することができる。
【００３０】
［００７２］  前述の実施形態のいくつかは、チューブ５１１の中心軸に対してある角度でまつ毛エクステンション５０２を保持する方法を提供する。これは有用である。なぜなら、典型的にはチューブ５１１をどのように方向付けることができるかの範囲内の動きの制限のために、まつ毛エクステンション５０２を特定の角度で掴むか配置することが望ましい場合があるからである。これは直感的に明らかであり、チューブ５１１はその低い質量のために配向するのが容易であるが、全ての可能な配向に達することはロボットの可動域に過度の負担をかける。また、多くの実施形態では、コンピュータビジョンシステム５０４も使用され、コンピュータビジョンシステム５０４をエンドエフェクタに隣接して取り付けることが有利である。しかしながら、エンドエフェクタ５０６のような真っ直ぐなエンドエフェクタは、コンピュータビジョンシステム５０４の観点からまつ毛エクステンション５０２を不明瞭にする可能性がある。これは、ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６などの様々なエルボーエンドエフェクタが有用な場合であり、チューブのシャフトはエンドエフェクタの先端からオフセットされており、見やすくなっている。
【００３１】
［００７３］  まつ毛エクステンション５０２を保持するための他の変形例は、対象者３０１の目の方を向いているエンドエフェクタの端部が鋭い先端を有さないことを確実にするために使用され得る。そのような一実施形態が図１３に示されており、二重エルボーエンドエフェクタ７４４が図示されている。ここで、チューブ７４６は、接続点７４８でコード７４７に接続されたばね７４５で２回曲げられている。この構成は、追加の屈曲部７４９を除いてエンドエフェクタ５５６と同様である。二重エルボーエンドエフェクタ７４４は、平らなアンビルエンドエフェクタ５２５によって生成されたものと同様のまつ毛エクステンション５０２の把持方向が望ましい場合に有用である。しかし、二重エルボーエンドエフェクタ７４４は、二重曲げが全円柱強度を低下させ、チューブ７４６を曲げるのに必要な対象者３０１との接触力を減少させるという追加の利点を有している。
【００３２】
［００７４］  エルボーエンドエフェクタのもう一つのバリエーションは、図１４に示す、直接スプリングエルボーエンドエフェクタ７２０である。ここで、チューブ７２２は、先の実施形態におけるように圧縮ばねであるばね７２３を含むばね空洞７２４を含んでいる（当業者は、張力ばねを使用するようにこの実施形態を再構成することが可能であることに気付くであろうが）。ばね７２３は、接続点７２７でコード７２１に接合されたプランジャ７２５を押す。結果として、コード７２１は、先の実施形態のように、コード７２１が緊張状態に維持されていない限り、チューブ７２２から押し出されてまつ毛エクステンション５０２を離すように付勢されている。内壁７２６が設けられているので、コード７２１は、張力状態にあるときに、プランジャ７２５を固定できるように、プランジャ７２５の軸に対して直角に引っ張る代わりにプランジャ７２５のシャフトにほぼ沿って引っ張る。この実施形態は、ばねのわずかに滑らかな動きを生み出すことができ、それは、先の実施形態における湾曲部の周りではなく直線的に作用する。
【００３３】
［００７５］  別の実施形態において、図１５は、コード７３１の周りのチューブ７３３からなる直接エルボーエンドエフェクタ７３０を示す。前の実施形態と同様に、ばね７３４が接続点７３６でコード７３１を押し、通常はコード７３１を付勢してまつ毛エクステンション５０２を離す。直接エルボーエンドエフェクタ７３０は、二重エルボーエンドエフェクタ７４４と同様の全体形状を有するが、図１３の第２の湾曲部７５０ではなく先端部７３２で第２の湾曲部が達成されることが分かる。
【００３４】
［００７６］  図１６の別のかなり単純な実施形態では、小径エンドエフェクタ７２４は、コード７４１を通過させるのに丁度十分な大きさの非常に小さな内部通路を有している。これは単にチューブ７４０の内径を非常に小さくすることによって達成されるが、チューブ７４０の外径を有する１つのチューブとチューブ７４０の内径を有する第２の内側チューブとである２つの入れ子になったチューブを使用することによっても達成されることができ、これによりチューブ７４０に比べて全体の重量を減らすことができる。構造構成にかかわらず、この実施形態の利点は、コード７４１が、上述の実施形態の場合よりも小さな内部通路内でそれ自体でループバックする可能性が少ないことである。これにより、ばねを省略することができ、設計が簡単にすることができる。それでもなお、この設計は、まつ毛エクステンション５０２を離すことが望まれるときに、より固まりやすい傾向がある。いくつかの実施形態では、この固まりを減らすのを助けるためにチューブ７４０内で潤滑剤が使用される。
【００３５】
［００７７］  上記の全ての実施形態について、張力（および場合によっては圧縮）が様々なコードに発生する。コードに緊張（およびわずかな圧縮）を生じさせるには多くの方法がある。さらに、まつ毛エクステンション５０２を保持するために小さな力が使用されることを考えると、使用される張力は小さく、１ニュートン程度である。これは、上述の様々なばねを有する実施形態において生成されたばね力に打ち勝つのにも十分であることに留意されたい。図１７に示すかなり単純な例示的実施形態では、ステータ５７２、ロータ５７１、および電気ワイヤ５７３を有するリニアモータ５７０がコード５１０に所望の張力を生み出す。ステータ５７２は、ベースプレート５７５を用いてエンドエフェクタ５０６の近位端に取り付けられている。次に、ベースプレート５７５はロボット５７６の端部に接続される。もちろん、リニアブラシレスモータ、ボイスコイルモータ、リニアブラシ付きモータ、ソレノイド、空気圧シリンダ等のような直線運動を生み出す様々な装置を含む、そのような張力を発生させるための当該技術分野において知られた多くの方法がある。リール、機構、またはレバーと組み合わせて電気モータ等の回転装置を使用して、回転モータの動きをコード５１０を引っ張るための直線運動に変換することも可能である。当然ながら、ここではかなり単純なエンドエフェクタ５０６が示されているが、そのようなモータ構成は、上述の他の実施形態にも同様によく当てはまる。コードの選択的な張力を可能にする部品のこの集まりは、本明細書ではしばしばアクチュエータ５７４と呼ばれる。ループコードアクチュエータのこの全集合の利点の１つは、それらがまつ毛エクステンション５０２の重量に対して大きな力で引っ張ることができることである（単一ニュートンはまつ毛エクステンション５０２の重量よりかなり大きい）。まつ毛エクステンション５０２は供給プレートに接着されていることがあり、除去するためにかなりの力を必要とすることがあるので、これは有用である。
【００３６】
［００７８］  いくつかの実施形態では、追加のアクチュエータがロボット５７６とベースプレート５７５との間に設けられている。これらのアクチュエータは、エンドエフェクタ５０６の向きを微調整するために使用されることができる。通常、これらのアクチュエータは、Ｙ軸５７７、Ｘ軸５７８、およびＺ軸５７９のうちの１つまたは複数の周りの角度方向を調整するために使用されることになる。これは、ロボットがエンドエフェクタ５０６を任意に方向付けるのに十分な自由度を有さない実施形態において特に有用である。いくつかの実施形態では、これらのアクチュエータは、Ｘ軸５７７、Ｙ軸５７８、およびＺ軸５７９のうちの１つまたは複数に沿った並進でさえ調整することができる。これらのアクチュエータは通常はアクチュエータ５７４のようにエンドエフェクタ５０６に近接しており、本質的に安全なロボットシステムを設計する観点からはそれらが対象者と接触すると対象者を傷つける可能性があるのでロボットの一部であると考えるべきである。
【００３７】
静電把持
［００７９］  別の実施形態では、エンドエフェクタはまつ毛を保持するためにコードを使用せず、代わりに静電力を使用する。静電気力が髪を保持することができるということは、乾燥した気候の中で長い髪を持つ人には自明であり、人間の髪の毛は衣服や物にくっついて乾いたときに静電気を帯びる。この特性は電気付着と呼ばれることがある。図１８は、電気付着エンドエフェクタ６０１の簡単な実施形態を示し、ここで、非導電性チューブ６１１は、グラウンド６０２に対して静電気発生装置６００Ａによって意図的に静電的に帯電されている。電気作動式スイッチ６０４を閉じると、チューブ先端電極６０９が静電気発生装置６００Ａに接続される。ロボット制御装置から電気作動式スイッチ６０４を駆動することによって、ロボットはまつ毛エクステンション５０２を非導電性チューブ６１１に選択的に引き寄せることができる。先端電極６０９によって貯められた静電荷がロボット６０７を介して急速に消散しないように、非導電性チューブ６１１は非導電性であるべきである。さらに、電気作動式バイパススイッチ６０５がグラウンドチューブ先端電極６０９に設けられており、したがってまつ毛エクステンション５０２を離す。いくつかの実施形態では、チューブ先端電極６０９を逆極性静電気発生装置６００Ｂに接続し、まつ毛エクステンション５０２を能動的に反発させてそれを離すことを助けるために、電気作動式反転スイッチ６０６が設けられている。もちろん、静電気発生装置が短絡されないように、いつでも１つのスイッチだけを閉じるべきであることを理解すべきである。
【００３８】
［００８０］  いくつかの実施形態では、帯電エクステンションベース６０８および逆極性静電気発生装置６００ｂからなる帯電エクステンション供給部６０３のように、まつ毛エクステンションの供給は帯電されていてもよい。エクステンションを予め帯電させることは、ピックアップ時にまつ毛エクステンション５０２と非導電性チューブ６１１との間の引力を増大させることができる。もちろん、帯電まつ毛エクステンション供給部６０３内のまつ毛エクステンションは、一度に１つだけのまつ毛エクステンションを引き付けることを可能にするのに十分な間隔で配置されることを確実にするように注意するべきである。いくつかの実施形態では、各まつ毛エクステンションの電荷を独立して制御することができるように帯電エクステンション供給部６０３は個々の配線を含み、したがって、一度に１つのまつ毛のみがチューブ６１１に引き寄せられる。
【００３９】
［００８１］  実際には、そのような静電把持器は、対象者３０１の相対電荷も制御することによって拡張することができる。すなわち、非導電性チューブ６１１が近づくときにまつ毛エクステンション５０２が乱されないように、まつ毛エクステンション５０２の電荷とほぼ等しい電位の人間のまつ毛上の電荷を維持することが望ましい場合がある。次に、円滑な移動に作用するように、人間のまつ毛の電荷を非導電性チューブ６１１の電荷と同期して反転させる。同様の技術を使用して接着剤をまつ毛エクステンションに移すことができる。通常、この方法の利点はまつ毛をつかむのに可動部品が必要ないことであり、機械の複雑さが軽減される。主な欠点は、把持力が先に提示されたループ状コードの実施形態と比較して非常に小さく、そして環境湿度によって影響され得ることである。最後に、実用化のためには、帯電（そしてもっと重要なことには、電流）は安全な人間の許容範囲内になるように制御されるべきである。しかしもちろん、一般的な経験では、静電気の帯電と放電は不快であり得るが、通常は危険ではない。
【００４０】
まつ毛エクステンションの外側の用途
［００８２］  いくつかの実施形態では、他の装置がロボットと共に使用される。これらのエンドエフェクタはチューブマウント５３２でロボット５３０に取り付けることができる。例えば、図１９Ａでは、ブラシエンドエフェクタ５８０が示されている。好ましい実施形態では、ブラシエンドエフェクタ５８０は、対象者の爪をペイントするのに使用されるネイルブラシであるが、例えばマスカラブラシであってもよい。上記のように、それは、対象者３０１の身体に衝撃を与えると座屈する軽量の可撓性チューブで作られるべきである。図１９Ｂでは、空気圧縮機５８３が空気をタンク５８４に圧縮し、次に空気ホース５８６を通って分配される。単純なチューブ５８１は、ロボット５３０によって保持され、空気を分配するために使用されるチューブに過ぎない。これは、美容処置中に濡れた、髪の毛や皮膚などの対象者３０１の身体上の濡れた表面を乾燥させるのに望ましい場合がある。エアブラシ５９１も圧縮機５８３に接続されており、一般的な市販のエアブラシと同種である。エアブラシ５９１の先端の質量を最小にするために、ロボット５３０への接続点またはその後方に、エアブラシ５９１の近位端に塗料リザーバ５９０が設けられている。エアブラシノズル５９２は、唯一の実質的な遠位質量であり、塗料スプレー５９４を生成する。圧縮機５８３に接続された両方の実施形態において、弁５９３が設けられている。弁５９３は、ロボット５３０によって制御されるように意図されているので、塗料または空気の分配は、ロボットの動きと連動して生じる。いくつかの実施形態において、エアブラシ５９１は、塗料の代わりに水をスプレーし、人体の一部の選択的な濡れを可能にする。いくつかの実施形態では、この水のスプレーは、まつ毛エクステンションのプロセス中にシアノアクリレート接着剤の硬化を促進するために使用されている。いくつかの実施形態では、塗料はスプレー日焼け溶液を含むことができ、スプレー日焼けを施すのに使用することができる。
【００４１】
［００８３］  図１９Ｃの最後の実施形態では、プローブ５９５が示されている。プローブ５９５は、整った先端を有するチューブを単純に備えただけであり、まつ毛の分離を助けるために使用することができる。それは鋭い端部を有してもよいが、プローブ５９５が対象者３０１に向けて適切に使用されるときに有利である非常に低い座屈強度を有している。
【００４２】
［００８４］  図１９Ｂに示す実施形態の変形例を示す図２０を検討する。ここで、エアブラシ７０５は、上記のように、部分的にしか示されていないロボット７０９によってバルブ５９３が制御されることを除いて、従来のエアブラシを表している。ここで、従来のエアブラシ７０５はコヒーレントストリーム７０３を生成し、これは距離を置いて適用することができる。したがって、ある意味では、先の実施形態ではエンドエフェクタが主にチューブから構成されていたのと同じように、コヒーレントストリーム７０３がエンドエフェクタ自体である。これは、ロボット７０９が対象６５０に近づかないようにすることができ、これにより対象者６５０がロボット７０９の空間内に到達しない限り、安全性が維持される。これは、対象者６５０が光カーテン７０１を遮った場合にロボット７０９を無効にする光カーテン７０１を設けることによって確実にすることができる。これが実用的であるためには、コヒーレントストリーム７０３の密度は、光カーテン７０１を遮るように閾値より下に維持されるべきである。いくつかの実施形態において、コヒーレントストリーム７０３は、塗料が帯電によって対象者６５０に能動的に付着するように、塗料を帯電させて対象者６５０を接地することによって維持されることができる。この実施形態では、多くの種類の決定の場合のように、塗料が塗料よりもむしろ人間の皮膚に付着する粉末であることが望ましいことがあり得る。当業者は、ロボット７０９の速度およびその非常停止回路の速度に応じて、図４または図２１に示すような、「デッドスペース」または「安全区域」によって分離された、２つの障壁が十分な安全性を提供するために使用されることぎあり得ることに気付くであろう。
【００４３】
［００８５］  図２１に示す実施形態では、ロボット５３０は、ブラシエンドエフェクタ５８０と同様のマニキュアアプリケータ６６０を使用して、マニキュアを対象者６５０に塗布するように構成されている。また、マニキュアアプリケータ６６０は非常に弱く作られているので、それが対象者６５０に危害を加えることなく対象者６５０と接触すると曲がる。この実施形態では、安全性を確実にするために２つの光カーテンが使用されており、それらは両方とも一種の安全障壁である。ロボット５３０にが２つ以上の光路を同時に遮断する場合、ロボットの光カーテン６９１はロボット５３０を無効にする。同様に、対象物６５０（または他の任意の対象物）が同時に２つ以上の光路を遮断する場合、対象物光カーテン６９６はロボット５３０を無効にする。いくつかの実施形態では、１つの光カーテンのみを使用して対象光カーテン６９６を排除することで十分である。しかしながら、通常、２つの光カーテンは、対象者６５０に触れる前にロボット５３０が減速でき、ロボット５３０と対象者６５０とがロボット光カーテン６９１にて接触できないように、対象者の手６５０とロボット５３０との間に「デッドスペース」または「安全領域」を提供するので好ましい。また、いくつかの実施形態では、ロボット光カーテン６９１の使用は、図４に示す物理的障壁５１５と交換可能であることに留意されたい。
【００４４】
［００８６］  いくつかの実施形態では、安全性を提供するためにロボットの可動範囲の制限を使用することが可能である。すなわち、本質的に、対象者がロボットによって到達することができないがロボットに接続された本質的に安全なエンドエフェクタによって到達することができる領域に制限される場合、結果物であるシステムは本質的に安全になる。これまでに示した６軸ロボットのようないくつかのロボットでは、ロボットの関節の多くがロボット工学の技術分野における問題として知られている特異点に近づくので、その動作範囲の限界近くで動作することは困難である。しかしながら、デカルトおよびスカラ型ロボットなどのいくつかのロボットシステムは、垂直（通常「Ｚ」と呼ばれる）軸を制御する単一のアクチュエータを有している。これにより、垂直空間内でのロボットの可動範囲を確立し、垂直空間内での移動の終わり近くでロボットを操作することが非常に簡単になる。したがって、人をロボットの身体が入ることができない垂直方向の空間に制限することは簡単である。
【００４５】
［００８７］  そのような実施形態は図２２に示されている。最初に、スカラロボット６５２に注目する。スカラロボットに典型的であるように、スカラロボット６５２は、水平面に配置された３つの作動回転自由度と、最終回転自由度と同軸に配置された第４の垂直（「Ｚ」）軸とからなる。したがって、スカラ出力リンク６５４に連結された任意のエンドエフェクタの垂直方向の変位は、その垂直方向の動きが第４の垂直軸のみによって制御されることを理解するのは容易である。ハードストップ６５５が矢印６５７の方向に沿って出力リンク６５４の最大変位を設定するので、スカラ出力リンク６５４もコンピュータビジョンシステム５０４も破線６５３より下に変位することができないことは容易に分かる。したがって、対象者６５０の安全性は、対象者６５０がスカラロボット６５２の動作領域に到達することができないように、対象者光カーテン６９６のみを設けることによって確実にすることができる。もちろん、ブラシエンドエフェクタ５８０は、それが対象６５０に接触すると容易に曲がるという点で本質的に安全であるべきである。対象者６５０がロボットアクセスのいくつかの領域に入るのを阻止するために物理的障壁６６５をさらに含むことが望ましい場合がある。これは、ここで光カーテンを使用するのではなく、ブラシエンドエフェクタ５８０が到達する必要がない領域に物理的な障壁を設ける方が安価であり得るためである。そのような領域へのアクセスを制限することはまた、ネイルペイント供給装置６６３のような供給装置の配置を可能にし得る。
【００４６】
［００８８］  この実施形態の別の変形例が図２３に示されており、これはロボット機構（図示せず）を囲むエンクロージャ２０１の左側を示している。ここで、この実施形態ではドアを必要としないアクセス窓２４９があることが分かる。アクセス窓２４９は、それを通して対象者の手が置かれて彼または彼女の爪を塗装させることができる窓である。アクセス窓２４９は、エンクロージャフロア２０７から突き出して示されているサブエンクロージャ２５０へのアクセスを与える。サブエンクロージャ２５０はそれ自身の床２５１を有している。サブエンクロージャ２５０は、ロボット機構の作業領域の下方（図２３では見えないがエンクロージャ２０１内にある）で、ロボットがマニキュアアプリケータのようなツールをピンセット２５４に保持している場合、マニキュアアプリケータは、床２５１に横たわっている対象者の手に触れることができるが、ピンセット２５４は手に触れることができない。これは、柔軟なマニキュアアプリケータがぶつかって人が怪我をする可能性は低いので、ロボット機構が故障した場合に対象者の安全性を確実にする。システムは、サブエンクロージャー２５０とメインエンクロージャ２０１との間の開口部２５３に取り付けられた光カーテン装置２５２を用いて、対象者が自分の手をロボット機構の作業領域内に動かしていないことを確認する。光カーテン２５２は、ピンセット２５４によって保持されたマニキュアアプリケータが、装置を停止させる光カーテン２５２を遮ることなく対象者の指の爪にアクセスできるように開口部２５３の長さ全体にわたって延びていない。しかしながら、光カーテン２５２を遮って装置を停止させることなく、対象者が自分の手でメインエンクロージャ２０１にアクセスすることは極めて困難であることが分かる。実際には、使用者は、ピンセット２５４によって掴むことができるように、アプリケータキャップを緩めた状態で標準的なアプリケータ型の蓋を有する標準のボトルにマニキュアを入れることができる（ピンセット２５４はこれを容易にする特別な構造で作成されていてもよい）。次に、使用者は、自分の爪をロボット機構のためのアクセス可能な領域に入れて、サブエンクロージャ２５０の床２５１に自分の手を置くように対象者に指示することができる。その後、ロボットはマニキュアボトルからアプリケータを引き込み、人がそうするようにマニキュアボトルの開口部の端を越えて塗布することによってアプリケータ上の液体の量を調整し、開口部２５３に進み、対象者の指の爪にマニキュアを塗布し始める。当業者は、ロボットがマニキュアの上にマニキュアトップコートを塗布し、（ネイルをタッチアップするために）マニキュアリムーバーを塗布することができることに気付くであろう。マニキュアリムーバーをネイル全体に塗布した後にマニキュアを除去することができるように、織物パッドをロボット機構に設けることも可能である。しかしながら、マニキュアを除去することはマニキュアを塗布することよりも人間にとってはるかに容易であるので、ロボットがこのタスクを実行することは意味がないかもしれない。
【００４７】
［００８９］  図２４に示すさらに別の実施形態では、レーザーユニット６７０はカプラ６７２を介してロボット５３０に結合されている。レーザーユニット６７０は、脱毛、皮膚の若返り、入れ墨除去、または他の美容用もしくは医療用の皮膚治療用のレーザーを含むことができる。これらの目的のために使用される様々な種類のレーザーがあるが、使用されるレーザーの正確な種類は、これらのレーザーのいずれもロボット５３０での使用に適合させることができるので、この実施形態にとって重要ではない。ここでは、レーザーユニット６７０がかなり鈍く、レーザーユニット６７０との偶発的な接触によって対象者６５０にもたらされる危険性がかなり小さいので、ロボット光カーテン６９１のみが提供されている（ロボット光カーテン６９１が遮られるとロボット５３０を停止させるので、それは一時的でしかない）。また、この実施形態では  、レーザー光６７３がロボット光カーテン６９１のビームを遮断しないので、上述の単一ビームとは異なり、ロボット光カーテン６９１の個々のビームを遮らないことが可能であることも注目に値する。レーザー光６７３は、レーザーユニット６７０（したがってロボット５３０）の向きによって方向付けられ、対象６５０から不適切な入れ墨６７４を取り除くのを助けることが分かる。ある意味で、この実施形態は、レーザー光６７３がエンドエフェクタとして作用し、人を機械的に傷つけるこのぎできないので有効である。この実施形態の制限に注意することもまた重要である。第１に、対象者６５０の目および近隣の他の人の目は、レーザー光６７３がそれらに到達できるように向けられるべきではない。これは、暗いめがねまたは覆いを使用して達成できる。第２に、そしてさらに重要なことに、レーザー線量を監視する監視システムが提供されるべきである。これは、ロボット５３０が安全でない時間に単一の場所に存在しないことを確実にするのに必要とされる極めて安全な等級を有するようにロボット５３０が構築されていないためである。そのような監視システムは、特定の皮膚領域に送達されたレーザー放射線の線量を監視し、線量が規定量を超えた場合にレーザーユニット６７０を遮断するべきである。
【００４８】
［００９０］  いくつかの実施形態では、レーザーユニット６７０は、図２５に示されるように、皮膚治療に使用されるＬＥＤモジュール６６６と交換することができる。バクテリアを特定の波長の光で殺すために（例えば、ニキビを治療するために）使用し、他の波長を皮膚の治癒および引き締めを促進すると考えているので、ＬＥＤ皮膚治療はより普及している。現在のＬＥＤ皮膚治療モジュールは、かなり広い範囲を提供するか、または広範囲の手動の適用を必要とする。しかしながら、本発明はより標的を絞った治療を可能にすることができる。コンピュータビジョンシステム５０４は、ロボット５３０がロボットアダプタ６６７を介してＬＥＤモジュール６６６の向きを指示することにより、標的領域を自動的に識別するために使用されることができる。次に、ＬＥＤ光６６８が対象者３０１の特定の領域に照射される。ここで、ロボット光カーテン６６９は、ＬＥＤライト６６８の特定のスタンドオフ要件に合わせて調整されているが、通常は同様の安全障壁を備えている。ＬＥＤモジュール６６６は、市販のＬＥＤ皮膚治療システムと類似しているか、または同じであり得るが、ＬＥＤ光６６８がよりよく向けられるように、より集束されるように改良されていてもよい。いくつかの実施形態では、先のレーザーの実施形態のように監視システムが設けられているが、これは、ＬＥＤ光６６８の狙いが外れても対象者３０１を傷つけないように十分に低い強度である場合には求められない。
【００４９】
［００９１］  図２６に示す別の実施形態では、入れ墨機６８０は、ビーム６８４（上記の様々なチューブのように、支柱の一種である）を通してロボット６８９に接続されている。入れ墨機６８０はまつ毛エクステンションまたはマニキュアよりはるかに重いので（入れ墨機はしばしば１００グラム単位の重さである）、以前に使用された非常に弱いチューブは入れ墨機６８０を保持することができない。しかしながら、入れ墨機は一般的には目の近くでは動作せず、ビーム６８４は、低加速度で動作するときに入れ墨機６８０を正確に位置決めするが、ロボット６８９が入れ墨機６８０を対象者６５０の方に移動させようとすると安全な量の負荷で曲がるように設計されていてもよい。代替的に、ビーム６８４は、ロボット６８９が入れ墨機６８０を対象者６５０の方に移動させようとした場合に壊れるように、堅いが脆いように設計されていてもよい。図２６に示すように、ビーム６８４は曲げられ（ビーム６８４が過度に堅くならないように）、ばねプランジャ６９２（ロボット端部リンク５９５の前面はこれらの詳細を示すために省略されている）によって適所に押圧されるボール戻り止め６９３によってロボット端部リンク６９５内の適所に保持される。ビーム６８４に沿って過度の負荷がある場合、ボール戻り止め６９３はばねプランジャ６９２を押し下げ、ビーム６８４が矢印６９７の方向に沿って動くことを可能にし、それによって負荷を減少させる（すなわち、この機構は分離接続を提供する）。いくつかの実施形態では、スイッチ６９４がさらに設けられている。ビーム６８４がスイッチ６９４を通過して変位した場合にスイッチ６９４が切り替えられ、これはロボット６８９を無効にするように構成されている。いくつかの実施形態では、スイッチ６９４は、機械的スイッチ、フォトダイオードおよび光、またはホール効果スイッチ、または当技術分野で知られている任意の他の同様のスイッチであってもよい。
【００５０】
［００９２］  前述のように、光カーテン６８８は、ロボット６８９またはコンピュータビジョンシステム５０４の構成要素が対象者６５０に触れるのを防ぐ。特に入れ墨機６８０から突き出ている入れ墨針６８６を考慮すると、入れ墨機自体はいくぶん困難である可能性がある。第１の変形例では、この問題は、針止め６８１を入れ墨機６８０に取り付けることによって部分的に軽減されることができる。説明を明確にするために、入れ墨機６８０と針止め６８１との両方が単独で再現されている。針止め６８１は、鋭利な先端６８３を除く全てが対象者６５０の皮膚を貫通するのを防止し、これは手動使用におけるタトゥーアーティストの技術によって達成されるものである。いくつかの実施形態では、針止め６８１を入れ墨機６８０に組み込むことができる。針止め６８１の主な有用性は、ロボット６８９の暴走状態が対象者６５０を入れ墨針６８６で刺してしまう可能性を排除することである。もちろん、そのような状態では、鋭い先端６８３は依然として対象者６５０の皮膚を貫通する可能性があるが、これは入れ墨プロセスの意図された結果であるので、鋭い先端６８３は既に滅菌されており、負傷は無視することができる。次に、通常の動作は、ロボット６８９に与えられた指示に従って所望のタトゥー６８７を適用する入れ墨機を含んでいる。ロボット６８９はさらに、コンピュータビジョンシステム５０４を介して進捗を監視することができる。
【００５１】
［００９３］  それにもかかわらず、入れ墨針６８６を単に覆っているだけでは、所望の程度の安全性を提供するには不十分である。入れ墨機６８０はかなりの質量のものとなる可能性があり、またビーム６８４は幾分堅いので、暴走状態は人体のいくつかの部分（例えば目など）を傷付ける可能性がある。ただし、腕や脚など、体の他の部分は怪我しないように安全である。ロボットの適用範囲を体のそのような範囲に（障壁または制限されたロボット可動域により）適切に制限することは、本質的な安全性を提供することができる。
【００５２】
［００９４］  前述の説明は重要な点を提起しており、それは、どのようなものが本質的に安全であるのかという疑問は議論中の人体の部位によるということである。これは直感的に明らかであり、目は前腕よりはるかに小さな力（または力が面積で正規化されている場合は圧力）にしかダメージを受けることなく耐えることができない。好都合なことに、この概念は、本明細書に記載されているような共同ロボットシステムの設計に広く採用されている。例えば、ドイツ社会福祉保険の労働安全衛生学会によって発行された機械指令（２００９年版、改訂２０１１）によるＢＧ／ＢＧＩＡリスク評価の推奨から再現された以下の表１を検討されたい。
【００５３】
［００９５］  表１：ボディモデルのボディ領域に応じた、力、圧力、ボディ変形定数の制限値：
【００５４】
【表１】
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【００５５】
［００９６］  表１での最小許容圧力は１０Ｎ／ｃｍ２で首の前にあり、大腿部／膝および臀部への許容圧力のわずか１／８である。この表は目球表面の許容圧力を示していないが、非常に低いと推定される場合があります。しかしながら、追加の保護を提供するためにまぶたの上にゴムの薄層を使用する内部試験は、１〜２ｍｍの厚さのゴムの層が許容できるレベルまで面圧を低下させるのに十分な力の分配を提供できることを示した。得られた面圧は、２Ｎ／ｃｍ２〜１０Ｎ／ｃｍ２であると推定された。下限を取ることは、２〜８０Ｎ／ｃｍ２の（保護の薄層が目の上に提供されると仮定して）人体に対して許容可能な圧力の範囲を示唆する。
【００５６】
［００９７］  したがって、ピーク加速度が使用中に制限され、ビーム６８４が妥当な荷重の下で崩壊するかまたはそうでなければ潰れる場合、光カーテン６８８がロボットを対象者から離した状態を維持し、ロボットは、より高い許容範囲を有する人体の領域への適用に限定され、図２６に示されるように入れ墨を施すための本質的に安全なロボットシステムを設計することが可能である。例えば、図２７は、体前部７１０および体後部７１１上の陰影を付けた領域として、４０Ｎ／ｃｍ２より大きい許容範囲を有する体の領域（すなわち、報告された最大許容誤差の５０％以上１００％以下の領域）を概略的に示している。体のほとんどの部分、特に概ね入れ墨されている体のほとんどの部分がこれらの陰影のある領域内にあることは明らかである（ただし、これらのデータにはおそらく膝の裏や生殖器などの場所は含まれておらず、そのような領域は合理的に除外されるべきである）。したがって、図２６の装置が安全であると判断するプロセスは、可能な限り最悪の衝突が４０Ｎ／ｃｍ２以下の表面圧力を生じることを保証することに過ぎない。
【００５７】
［００９８］  また、許容される目球表面圧に関する内部で収集されたデータに基づく同様の戦略を使用して、前述のまつ毛エクステンション機構の安全性を確実にすることができることに留意されたい。最も広範な実施形態では、対象者のまぶたを覆い、局所的に許容される目の面圧を高めるマスクを提供することができる。
【００５８】
最後の実施形態
［００９９］  本発明の実施形態の最後の例では、前述のばね付エルボーエンドエフェクタ５５６を使用することによって本質的に安全であるまつ毛エクステンションロボットの正面図および側面図を示す図２８Ａおよび図２８Ｂを検討する。ロボット６１７は、図の上部に部分的に視認可能であり、遠位に取り付けられた要素の操作を提供するのに十分な自由度を有すると理解されるべきである。例えば、６軸アームやスカラ型ロボットで十分である。ロボット６１７の遠位側には、ロボット６１７に堅固に取り付けられており、物理的障壁６１０の隙間にどのような向きにも嵌め込むことができない大きな構造６１８がある。物理的障壁５１５と同様に、物理的障壁６１０は安全障壁の別の例である。大きな構造６１８の遠位側に（または代替的にロボット６１７に直接取り付けられたいくつかの実施形態では）取り付けられているのは、コンピュータビジョンシステム６１２およびアクチュエータクラスタ６２３である。コンピュータビジョンシステム６１２は通常、それが人間のまつ毛領域６１６を撮像できるように向けられており、破線６１４はおおよそこの視野の中心を示している。もちろん、ロボット６１７は、大きな構造６１８にもかかわらず、この視野を適切に整列させるためにコンピュータビジョンシステム６１２の向きを変えることができる。アクチュエータクラスタ６２３は、プローブ５９５と類似しているがより複雑な形状を有する一対のまつ毛分離プローブ６２５に接続されている。形状は、２つの主曲線、すなわち側面図で見える先端曲線６１３と正面図で見える本体曲線６２６を有する。先端曲線６１３は、まつ毛分離プローブ６２５の鋭い先端がまつ毛分離プローブ６２５の本体が接触する前に対象者３０１に接触することができないように設けられている。これにより、たとえ誤って対象者３０１に接触したとしても、細いチューブまたは比較的柔軟な材料で作られたまつ毛分離プローブ６２５が対象者３０１に損傷を与える前に曲がることが可能になる。しかし、まつ毛分離プローブ３０１は、人間のまつ毛を押すのにほとんど力を要しないので、対象者３０１のまつ毛を分離するというその目的を果たすことができる。ボディカーブ６２６は、プロセス中にコンピュータビジョンシステム６１２がまつ毛エクステンション５０２および人間のまつ毛を見ることができるように設けられ、そうでなければ視界は不明瞭になる。
【００５９】
［０１００］  ばねエルボーエンドエフェクタ５５６もまた、アクチュエータクラスタ６２３に接続されている。ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６はその先端付近に肘部を有するので、まつ毛エクステンション５０２を観察するとき、例えば、以下の場合にそうであるように、エンドエフェクタ５０６が代わりに使用されたときに、ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６はまつ毛分離プローブ６２５のようにビジョンシステム６１２の視界を不明瞭にしない。ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６はまた、その先端が対象者の目の方を向かないように設計されている。これは図２８Ｂの正面図の検討から明らかである。ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６は細いチューブで作られているので、ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６は、たとえ誤って対象者３０１の顔または目に接触したとしても、対象者３０１を傷つけずに曲がる。ロボット６１７が粗い位置および場合によっては配向を提供した後に所望される任意の微調整を提供するために、ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６およびまつ毛分離プローブ６２５の両方をアクチュエータ群６２３によってさらに並進および／または配向することができる。しかしながら、そのような微調整は、アクチュエータ群６２３の形状および配向を実質的に変えない。すなわち、ばね付エルボーエンドエフェクタ５５６およびまつ毛分離プローブ６２５を考慮に入れることなく、アクチュエータクラスタ６２３の本体は、対象者３０１からのその離隔距離を実質的に減少させるのに十分なほど移動しない。これは、アクチュエータ群６２３は物理的障壁６１０の外側に嵌ることができるので重要である。
【００６０】
［０１０１］  図２８Ａおよび図２８Ｂにさらに提供されるのは、人間のリミッタ、すなわち、対象者３０１の頭部の上方に設けられた人間リミッタ６２１Ａ、および対象者３０１の少し手前に設けられた人間リミッタ６２１Ｂおよび６２１Ｃである。人間リミッタ６２１Ａ〜Ｃは、対象者３０１がアクチュエータ群６２３の本体およびコンピュータビジョンシステム６１２が物理的障壁６１０を越えて突出する領域に入るのを防ぐ。このようにして、ロボット６１７が物理的障壁６１０内に引き込まれ、その後ロボット６１７がアクチュエータ群６２３および／またはコンピュータビジョンシステム６１２を対象者３０１の頭に向けて本体を押すようにさせるとき、対象者３０１は自分の頭を物理的障壁６１０の間隙のすぐ近くで動かすことができないことを確実にする。破線６２４は、概ねアクチュエータ群６２３の本体およびコンピュータビジョンシステム６１２の移動制限を表し、したがって、これより上の領域は、人間リミッタ６２１Ａ〜Ｃによって強制される対象者３０１のための大まかな進入禁止区域である。いくつかの実施形態では、人間リミッタ６２１Ａ〜Ｃは、より完全に顔を保護するシールドを含むことができ、いくつかの実施形態では、対象者３０１が自分の手がロボット６１７に届かないように対象者３０１の目の周りを除いて、対象者３０１とロボット６１７との間のほぼ完全な囲いを含むことができる。たとえばね付エルボーエンドエフェクタ５５６およびまつ毛分離プローブ６２５が人間の相互作用に対して安全であっても、ロボット６１７が人間の相互作用に対して完全に安全であることを保証できないので、これが望ましいことを強調しておくべきである。前述の実施形態と同様に、これは、本質的に安全になり、決定用途に安全に使用されるように、人の周囲での使用に対して評価されていないロボットを組み込むことがどのように可能であるかを示している。
【００６１】
［０１０２］  いくつかの実施形態では、眉毛はまつ毛とかなり類似した特性を有するので、まつ毛ではなく眉毛を伸ばすために上記と同じ装置を使用することができる。
［０１０３］  上記に基づいて、本発明がまつ毛エクステンションの取り付けなどの美容処置をより効果的に実施する方法を提供し、それによってそうする時間と費用との両方を削減することは容易に明らかであるはずである。本発明のシステムおよび方法は、対象者が処置を信頼できるように、明らかに安全である。好ましい実施形態を参照して説明したが、本発明の精神から逸脱することなく本発明に様々な変更または改良を加えることができることを容易に理解されたい。一般に、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ−３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ−８Ｂ】
2019535929.tif 000014
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ−１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2019535929.tif 000027
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
2019535929.tif 000032
【図１９Ｃ】
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【図２０】
2019535929.tif 000034
【図２１】
2019535929.tif 000035
【図２２】
2019535929.tif 000036
【図２３】
2019535929.tif 000037
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ−２８Ｂ】
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【国際調査報告】
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