(57)【要約】【課題】周辺機器の迅速接続のための再構成可能なモジュール式作業セルを提供する。【解決手段】１つの例では、再構成可能な作業セルが、既定の幾何学的構成での１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けを支持するモジュール式ドッキングベイを表面上に備え、それぞれのモジュール式ドッキングベイは、取り付けられるドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含む。作業セルは、モジュール式ドッキングベイ間に通信バスを結合してモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供する電気サブシステムと、ドッキングモジュールを既定の幾何学的構成で挿入できるようにする、モジュール式ドッキングベイ内の構造的特徴部とをさらに含む。作業セルは、モジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応するドッキングモジュールの位置及び配向と、取り付けられた周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサも含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再構成可能なモジュール式作業セルであって、
既定の幾何学的構成での１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けを支持する、前記作業セルの表面上の１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイを備え、それぞれのモジュール式ドッキングベイは、取り付けられる前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含み、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と前記作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供し、
前記再構成可能なモジュール式作業セルは、
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイ間に前記通信バスを結合し、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供する電気サブシステムと、
前記作業セルに対する前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの配向が一意に定められるように前記１又はそれ以上のドッキングモジュールを前記既定の幾何学的構成で挿入できるようにする、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイにおける構造的特徴部と、
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び前記配向と、前記対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた前記周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサと、
をさらに備えることを特徴とする再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項２】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールをさらに備え、該１又はそれ以上のドッキングモジュールは、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに結合する電気的接続部を含み、該電気的接続部は、１又はそれ以上のばね付勢されたピンコネクタ及び金属ブレードコネクタを含む、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項３】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールをさらに備え、該１又はそれ以上のドッキングモジュールは、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイにおける前記１又はそれ以上の構造的特徴部に係合して前記１又はそれ以上のドッキングモジュールと前記作業セルとの間に強固な接続部を形成する１又はそれ以上のレバーアームを含む、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項４】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは、前記電気サブシステムを通じ、プリント基板（ＰＣＢ）カードエッジコネクタ又はワイヤハーネスを介して前記１又はそれ以上のドッキングモジュールに結合する、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項５】
前記複数の電気的接続部は、イーサネット及びＵＳＢ接続部を含む、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項６】
所与の周辺機器は、ロボットアーム、カメラ、グリッパ、自由度（ＤＯＦ）７のカメラ付きアーム、試験中の装置の機能を評価する装置、試験中の装置の位置を測定するセンサ、及び外部装置にインターフェイス接続する入力／出力（Ｉ／Ｏ）周辺機器のうちの１つ又はそれ以上を含むことができる、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項７】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは、Ｍ×Ｎアレイの形で配置され、前記電源回路及び前記プロセッサは、前記モジュール式ドッキングベイの行間に配置される、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項８】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは、１×Ｍアレイの形で配置され、前記電源回路及び前記プロセッサは、前記モジュール式ドッキングベイの行の下部に配置される、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項９】
対応するドッキングモジュールを有していない所与のモジュール式ドッキングベイを覆って固定されたカバーをさらに備える、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１０】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは同じである、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１１】
前記プロセッサは、それぞれの取り付けられた周辺機器の対応するドッキングモジュールが前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた時に、前記それぞれの取り付けられた周辺機器から、該取り付けられた周辺機器の幾何学的特徴を含む該それぞれの取り付けられた周辺機器の記述をさらに受け取る、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの互いに対する位置に基づいて前記幾何学的較正をさらに決定する、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１３】
電源と、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールと前記電源との間、並びに前記１又はそれ以上のドッキングモジュールと前記プロセッサとの間に電気的相互接続部を提供する中央バックプレーン回路基板とをさらに備える、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１４】
エンクロージャをさらに備え、該エンクロージャは、
前記作業セルの前記表面を通じてアクセス可能な前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイと、
前記電気サブシステムと、
前記プロセッサと、
を含み、前記エンクロージャは外側環境に対して密封される、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１５】
前記作業セルに生じる加速度及び前記作業セルの配向の一方又は両方を判定する慣性測定ユニット（ＩＭＵ）をさらに備え、
前記プロセッサは、前記ＩＭＵに結合され、前記作業セルの前記加速度及び前記配向の一方又は両方を受け取って、周辺機器の誤動作又は周辺機器と別の要素との接触の指標を決定する、請求項１に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１６】
再構成可能なモジュール式作業セルであって、
既定の幾何学的構成でのドッキングモジュールの取り付けを支持する、前記作業セルの表面上の１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイを備え、それぞれのモジュール式ドッキングベイは、取り付けられる前記ドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含み、
前記再構成可能なモジュール式作業セルは、
それぞれの周辺機器と前記作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールと、
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び配向と、前記対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた前記周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサと、をさらに備えることを特徴とする再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１７】
前記１又はそれ以上のドッキングモジュールは、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイにおける１又はそれ以上の構造的特徴部に係合して前記１又はそれ以上のドッキングモジュールと前記作業セルとの間に強固な接続部を形成する１又はそれ以上のレバーアームを含む、請求項１６に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１８】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは、Ｍ×Ｎアレイの形で配置され、前記電源回路及び前記プロセッサは、前記モジュール式ドッキングベイの行間に配置される、請求項１６に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項１９】
再構成可能なモジュール式作業セルであって、
エンクロージャを備え、該エンクロージャは、
既定の幾何学的構成でのドッキングモジュールの取り付けを支持する、前記エンクロージャの表面上の１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイを含み、それぞれのモジュール式ドッキングベイは、取り付けられる前記ドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含み、前記エンクロージャは、
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイ間に前記通信バスを結合し、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供する電気サブシステムをさらに含み、前記再構成可能なモジュール式作業セルは、
それぞれの周辺機器と前記作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールをさらに備える、
ことを特徴とする再構成可能なモジュール式作業セル。
【請求項２０】
前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び配向と、前記対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた前記周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの互いに対する位置に基づいて前記幾何学的較正をさらに決定する、請求項１９に記載の再構成可能なモジュール式作業セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１３年６月２４日に出願された米国特許出願第６１／８３８，６９８号に対する優先権を主張するものであり、この特許出願はその内容全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において別途指示しない限り、本節に記載する内容は、本出願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、また本節に含めることによって先行技術であると認めるものでもない。
【０００３】
作業セルは、センサ、アクチュエータ、アーム、コンピュータ及び電源などのロボット周辺機器を取り付けるための取り付け構造を提供する。通常、技術者は、これらの周辺機器を統合して、特定のタスクを解決するためのカスタム作業セルソリューションを創出する。この統合努力は、ロボット周辺機器を作業セル内に機械的に設置し、これらの機器を互いに配線で結び、これらの構成をオートメーションコントローラ内で記述し、これらの機器の幾何学的位置を互いに対して及び外界に対して較正することを含む。
【０００４】
この統合過程には、時間及びコストが掛かることがある。作業セルの機能性を修正することが望ましい場合、この統合努力の大部分が繰り返される。また、作業セルは、通常は特定のタスク又は要件に合わせてカスタマイズされているので、再構成できないことが多い。修正コストが高いので、古い又は傷んだ機器を交換することも望ましくない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの例では、再構成可能なモジュール式作業セルであって、既定の幾何学的構成での１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けを支持する、作業セルの表面上の１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイを含み、それぞれのモジュール式ドッキングベイが、取り付けられる１又はそれ以上のドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含む、再構成可能なモジュール式作業セルを提供する。１又はそれ以上のドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する。作業セルは、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイ間に通信バスを結合し、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供するバックプレーンと、作業セルに対する１又はそれ以上のドッキングモジュールの配向が一意に定められるように１又はそれ以上のドッキングモジュールを既定の幾何学的構成で挿入できるようにする、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイ内の構造的特徴部と、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び配向と、対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサとをさらに含む。
【０００６】
別の例では、再構成可能なモジュール式作業セルであって、既定の幾何学的構成でのドッキングモジュールの取り付けを支持する、作業セルの表面上の１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイを含み、それぞれのモジュール式ドッキングベイが、取り付けられるドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含む、再構成可能なモジュール式作業セルを提供する。作業セルは、それぞれの周辺機器と作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールも含む。作業セルは、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び配向と、対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサも含む。
【０００７】
別の例では、エンクロージャを含む再構成可能なモジュール式作業セルであって、エンクロージャが、既定の幾何学的構成でのドッキングモジュールの取り付けを支持する、エンクロージャの表面上の１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイを含み、それぞれのモジュール式ドッキングベイが、取り付けられるドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含む再構成可能なモジュール式作業セルを提供する。エンクロージャは、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイ間に通信バスを結合し、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供するバックプレーンをさらに含む。作業セルは、それぞれの周辺機器と作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールをさらに含む。
【０００８】
さらに他の例では、方法と、装置或いは１又はそれ以上のプロセッサによって方法の機能を実施するように実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品とを提供する。この方法は、作業セルを動作させるように、或いは作業セルに取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するように実行可能とすることができる。
【０００９】
必要に応じて添付図を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、当業者には上記の及びその他の態様、利点及び代替例が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】再構成可能なモジュール式作業セルの例を示す図である。
【図２Ａ】エンクロージャの内部構造例を示す分解図である。
【図２Ｂ】サブシステムを取り付けたバックプレーンの例を示す図である。
【図２Ｃ】バックプレーンからの電気信号をドッキングモジュールにインターフェイス接続するドッキングステーションＰＣＢの例を示す図である。
【図２Ｄ】エンクロージャ内に設置されたドックステーションＰＣＢの詳細図である。
【図３】再構成可能なモジュール式作業セルの例を示す図である。
【図４】別の再構成可能なモジュール式作業セルの例を示す図である。
【図５】１×３アレイのドッキングベイ及び同様の構成を支持する２層構造エンクロージャの例を示す図である。
【図６Ａ】ドッキングモジュール６００の例の上面図である。
【図６Ｂ】ドッキングモジュール６００の例の断面図である。
【図７Ａ】ドッキングモジュール例の挿入を示す図である。
【図７Ｂ】ドッキングモジュール例の挿入を示す図である。
【図８】ドッキングモジュール例の底面図である。
【図９】別のドッキングモジュール例の底面図である。
【図１０】作業セルのコンポーネントの機能構築例を示すブロック図である。
【図１１】コンピュータ装置例の概略図である。
【図１２】作業セルを動作させる方法例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、開示するシステム及び方法の様々な特徴及び機能について添付図を参照しながら説明する。図では、文脈において別途示していない限り、同様のコンポーネントを同様の符号によって識別する。本明細書で説明する例示的なシステム及び方法の実施形態は、限定を意図するものではない。開示するシステム及び方法のいくつかの態様は、様々な異なる構成での配置及び組み合わせが可能であり、これらの全てが本明細書で想定されていると容易に理解することができる。
【００１２】
いくつかの例では、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングステーションを収容するエンクロージャを含む再構成可能な作業セルを提供する。エンクロージャは、外部環境に対して密封することができ、取り付けられたロボットアーム又はその他の周辺機器によってもたらされる作業力を強固に支持することができる。エンクロージャは、例えば、作業台、床、壁又は天井を含むいずれかの表面に取り付けられるように構成することができる。エンクロージャは、コンピュータ及び所要電力、並びに作業セルの機能性に必要な関連装置を含み、エンクロージャの表面を特定のタスクの作業面として利用することができる。
【００１３】
いくつかの例では、ロボット周辺機器のプラグアンドプレイ取り付けを支持する１又はそれ以上のモジュール式ドッキングステーションをエンクロージャの上面上に露出させ、ツールを使用せずに周辺機器が取り付けられるように、ツールレスな迅速接続を可能にすることができる。モジュール式ドッキングステーションは、誤った配向での周辺機器の設置を防ぐ機能と、エンクロージャに対する周辺機器の反復可能かつ正確な位置合わせを確実にする機能とを含む。モジュール式ドッキングステーションは、取り付けられた周辺機器に、ツール又は手動電気コネクタを使用せずに１又はそれ以上の電力及び通信バスを電気的に接続できるようにする機能を含むこともできる。
【００１４】
ここで図を参照すると、図１に、再構成可能なモジュール式作業セル１００の例を示している。作業セル１００は、２×３アレイの形で配置された６つのモジュール式ドッキングベイ１０４ａ〜ｆを有するエンクロージャ１０２を含む。モジュール式ドッキングベイ１０４ａ〜ｆは、エンクロージャ１０２の表面上に存在し、既定の幾何学的構成での１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けを支持する。モジュール式ドッキングベイ１０４ａ〜ｆは、ドッキングモジュールの様々な電源及び通信バスが取り付けられる複数の電気的接続部を含み、これらのドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と作業セル１００との間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する。図１に示すように、２つのモジュール式ドッキングベイ１０４ｄ及び１０４ｆは、ロボットアーム周辺機器１０６及びカメラ周辺機器１０８を含む２つの周辺機器モジュールが挿入されて構成されたドッキングモジュールを含むが、あらゆる種類及び構成の周辺機器を実現することができる。他の周辺機器の例としては、組み立て中の装置を配置するための固定具、及び検査中の装置を測定するための測定ツールが挙げられる。また、その他の数及び構成のドッキングステーションを選択することもできる。
【００１５】
各モジュール式ドッキングベイ１０４ａ〜ｆは、周辺機器モジュールを挿入できる場所である。エンクロージャ１０２の頂部は、ドッキングステーションが存在しない、自動化タスクの作業面１１０を提供する領域を含むこともできる。作業面１１０は、エンクロージャ自体の上に存在するので、作業対象物及び較正の場所を実現することができる。ドッキングベイが存在しない領域を含むことにより、エンクロージャ１０２の内部には、ドッキングベイのハードウェアによって占有されない容積も形成される。この容積は、内部サブシステムのために使用することができる。
【００１６】
図１に示すように、モジュール式ドッキングベイ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｅなどの、ドッキングモジュールが挿入されていないモジュール式ドッキングベイの各々は、周辺機器が存在しない場合にドッキングベイを密封するように設置されるカバーを含む。
【００１７】
図２Ａは、エンクロージャの内部構造例を示す分解図である。エンクロージャは、周辺機器を機械的に取り付ける機能を含むことができる底板２０２を含む。底板２０２は、機械的に取り付けられた周辺機器からエンクロージャの取り付け面に負荷が伝わるようにする構造要素として機能することができる。底板２０２は、電気サブシステム又はバックプレーン２０４を取り付ける機能を提供することもできる。バックプレーン２０４の電気サブシステムは、コンピュータ、電源、及び取り付けられた周辺機器をコンピュータにインターフェイス接続する電子部品を含むことができる。バックプレーン２０４は、モジュール式ドッキングベイ間に通信バスを結合し、モジュール式ドッキングベイに電源回路を提供することができる。バックプレーン２０４は、電気サブシステムと見なすことができ、ワイヤハーネスを含み、又はワイヤハーネスとすることができる。
【００１８】
エンクロージャは、底板２０２に取り付けた時にエンクロージャを形成する側板２０６及び天板２０８も含む。エンクロージャは、望ましくない粉塵、液体又はその他の環境要素の侵入を防ぐように密封することができる。天板２０８には、各ドッキングベイを収容するための同一の穴が切り込まれる。
【００１９】
バックパネル２１０は、バックプレーン電気サブシステム２０４と外部電源との間に電力及び通信のための電気的接続部を提供する。各ドッキングベイには、ドッキングモジュール２１２などのドッキングモジュールを挿入することができる。ドッキングモジュール２１２は、ロボットアーム２１４などの様々な周辺機器をエンクロージャに一体化するための電気的及び機械的インターフェイスを提供する。
【００２０】
図２Ｂに、サブシステムを取り付けたバックプレーン電気サブシステム２０４の例を示す。サブシステムは、作業セルにとって必要な機能を提供する。サブシステムは、電源２２０と、ロボットアーム周辺機器のリアルタイム制御を処理するための制御プロセッサ２２２と、非リアルタイムタスクを処理するためのタスクプロセッサ２２４と、１又はそれ以上のドッキングステーションＰＣＢ２２８ａ〜ｂとプロセッサ２２２及び２２４との間の電気的相互接続部を提供する中央バックプレーンプリント基板（ＰＣＢ）２２６とを含む。
【００２１】
バックプレーンＰＣＢ２２６は、多重化通信バス、バスハブ又はスイッチ、電源管理回路、或いはコンピュータリソースのための機能を含むことができる。各モジュール式ドッキングベイは、同じフォームファクタを有する。ドックステーションＰＣＢ２２８ａ〜ｂは、カードエッジコネクタ又はワイヤハーネスによって、或いはバックプレーン自体の一部とすることによってバックプレーンＰＣＢ２２６に取り付けることができる。バックプレーン２０４は、ドッキングモジュールの取り付け及び位置合わせのための機能をさらに含むことができる。例えば、テーパ状ポスト２３０、ラッチフック２３２、又はねじ押出機能のうちの１つ又はそれ以上が、バックプレーン２０４の底板２３４とドッキングモジュールとの間の機械的インターフェイスとして機能することができる。
【００２２】
バックプレーン２０４は、例えば作業セルに生じる加速度を測定するための慣性測定ユニット（ＩＭＵ）２３６をさらに含むことができる。ＩＭＵ２３６は、バックプレーン２０４に伝わる異常な加速度をモニタすることができる。異常な加速度は、アーム周辺機器の誤動作、及び人物又は他の機械との予想外の接触の指標とすることができる。いくつかの例では、異常な加速度の検出時に、作業セルが安全故障モードで動作することができる。また、ＩＭＵ２３６は、重力に対するバックプレーン２０４の配向を行うこともできる。ロボットアームなどの一部の周辺機器は、重力ベクトルを把握して重力補償に基づく制御を行うことから恩恵を受けることができる。ＩＭＵ２３６は、制御プロセッサ２３６に出力を行い、制御プロセッサ２３６は、加速度を受け取って、周辺機器の誤動作、及び人物又は他の機械との接触の指標を決定することができる。
【００２３】
図２Ｃに、バックプレーン２０４からの電気信号をドッキングモジュールにインターフェイス接続するドッキングステーションＰＣＢ２５０の例を示す。ドッキングステーションＰＣＢ２５０は、周辺機器の挿入時にドッキングモジュール上の対応するコネクタに電気的に接続するように配置される迅速電気接続レセプタクル２５４、２５６、２５８及び２６０のための１又はそれ以上の場所を有するＰＣＢ２５２を含む。これらのレセプタクルは、レセプタクル２５４、２５６及び２５８などの露出したホイルパッド、レセプタクル２６０などのブレードコネクタ、又は関連するばね式迅速電気接続機能とすることができる。ドッキングステーションＰＣＢ２５０は、エンクロージャ内部における正確かつ反復的な設置を確実にするための位置合わせ機能を含む。ドッキングステーションＰＣＢ２５０は、電力バスのための電力バスバー２６２を含むことができる。ＰＣＢエッジコネクタ２６４は、ドッキングステーションＰＣＢ２５０を中央バックプレーンＰＣＢ２０４上の対応するコネクタ２６６に接続するために使用することができる。
【００２４】
図２Ｄは、エンクロージャ内に設置されたドックステーションＰＣＢ２７０の詳細図である。ドックステーションＰＣＢ２７０は、中央バックプレーンＰＣＢ２０４に付着するカードエッジコネクタ２７２を含む。周辺機器の設置中における位置合わせを確実にするための機械的接続フック２７４及びテーパ状ポスト２７６も示している。バックプレーンＰＣＢ２０４は、取り付けられたコンピュータ２７８に電力を供給して通信することもできる。
【００２５】
従って、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、作業セルは、エンクロージャ内のプロセッサと、バックプレーンを通じ、プリント基板（ＰＣＢ）のカードエッジコネクタ又はワイヤハーネスを介して１又はそれ以上のドッキングモジュールに結合された１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイとを含む。モジュール式ドッキングベイは、イーサネット（登録商標）、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、ＣＡＮＢＵＳ及びＵＳＢ接続部などの、ドッキングモジュールに結合するための様々な電気的接続部を含む。エンクロージャは、電源と、１又はそれ以上のドッキングモジュールと電源との間、及び１又はそれ以上のドッキングモジュールとプロセッサとの間の電気的相互接続部を提供する中央バックプレーン回路基板とをさらに含む。このエンクロージャは、作業セルの表面を通じた１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイへのアクセスを可能にするとともに、これらのモジュール式ドッキングベイを外部環境に対して密封することができる。
【００２６】
いくつかの例では、図２Ａ〜図２Ｄに示す作業セルが、１つのエンクロージャ内で周辺機器と電力及び制御システムとを同一位置に配置できるようにして接続配線用ハーネスの必要性を回避する。
【００２７】
図３に、再構成可能なモジュール式作業セル３００の例を示す。作業セル３００は、自由度（ＤＯＦ）７のグリッパ付きアーム周辺機器３０２と、自由度（ＤＯＦ）７のカメラ付きアーム周辺機器３０４と、試験中の装置の機能を評価するための試験装置周辺機器３０６と、組み立て中の装置の位置を測定するための三次元センサ周辺機器３０８と、ドッキングベイカバー３１０と、試験機械、ＰＬＣ及び安全ガードなどの外部装置にインターフェイス接続するための拡張入力／出力（Ｉ／Ｏ）周辺機器３１２とを含む、各ドッキングベイに設置された異なる周辺機器を含む。これらの周辺機器のいずれかをいずれかのドッキングベイに挿入し、必要に応じて特定の用途又はタスクに合わせて構成することができる。いくつかの例では、各モジュール式ドッキングベイが同じものであり、ドッキングモジュールと周辺機器とが挿入されていないドッキングベイは、均一な加工面を提供して電気サブシステムを保護するようにモジュール式ドッキングベイを覆って固定されたカバー３１０を含む。
【００２８】
図４に、再構成可能なモジュール式作業セル４００の例を示す。この作業セルは、１×３アレイのドッキングベイを含むように構成される。この構成では、作業セル４００が、内部コンピュータ、電源及び電子部品を各ドッキングベイの下部に配置できるような２つの内部層を有するエンクロージャ４０２を含む。この例では、中間プレートを用いて周辺機器４０４、４０６及び４０８をドッキングすることができる。この結果、内部支持構造は、例えば底板に負荷を伝えることができる。
【００２９】
従って、いくつかの例では、Ｍ×Ｎアレイ（例えば、図１に示すような２×３）の形で配置されたモジュール式ドッキングベイを含む作業セルを提供し、モジュール式ドッキングベイの行間に電源回路及び他のコンピュータを配置することができる。他の例では、１×Ｍアレイ（例えば、図４に示すような１×３）の形で配置されたモジュール式ドッキングベイを含む作業セルを提供し、モジュール式ドッキングベイの行の下部に電源回路及びコンピュータを配置することができる。
【００３０】
さらなる例では、追加の周辺機器が、２つのドッキングモジュール間を結合するスライド機構を含むことができ、別の周辺機器をスライドに取り付けて１つのドッキングベイから別のドッキングベイに移動させることができる。このようにして、作業セルをコンベヤベルトの隣に配置し、周辺機器をコンベヤベルトと共に移動させることができる。従って、スライドを用いて複数のモジュールを互いに結合して２つのモジュールを組み合わせ、１又はそれ以上の周辺機器の到達範囲を広げることができる。例えば、モジュールは、互いに、及びスライドとの間で幾何学情報を交換して較正を行うことができる。
【００３１】
図５に、１×３配置のドッキングベイ及び同様の配置を支持する２層構造のエンクロージャの例を示す。図５では、内部電子部品５０２を下層内に設け、強固な金属フレーム５０４内で組み立てている。金属フレーム５０４の頂部には、ドッキングモジュール取付板５０６を取り付け、ボルト５０８又は同様の機構を用いてドッキングモジュール取付板５０６にドッキングモジュールが取り付けられるようにする。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｂは、ドッキングモジュール６００の例の上面図及び断面図である。ドッキングモジュール６００は、周辺機器とエンクロージャとの間の電気的及び機械的インターフェイスとして機能する。ドッキングモジュール６００は、周辺機器からの負荷をエンクロージャの底板６０４に伝えるハウジング６０２を含む。周辺機器によって生じる負荷がロボットアームなどの大きなものになり得る場合、ハウジング６０２は、強固な金属とすることができる。周辺機器によって生じる負荷がカメラなどの小さなものである場合、ハウジング６０２は、射出成形プラスチックとすることができる。或いは、エンクロージャのシェルを通じて周辺機器の負荷を取付面に伝えることもできる。この例では、エンクロージャの側板を、押出成形金属、機械加工金属、鋳造金属、又は金属板とすることができる。
【００３３】
ドッキングモジュール６００は、作業セルの基部の頂部を通じて単一方向に沿って挿入することができる。ドッキングモジュール６００は、底板６０４のねじ機構にねじ留めされる１又はそれ以上のボルト６０６を用いて取り付けることができる。各ねじ機構は、ドッキングモジュール６００を底板６０４に正確に位置合わせし、ドッキングモジュール６００と底板６０４との間に負荷を伝える役割を果たす延長ボス６０８を含むことができる。ボス６０８は、初期位置合わせを可能にするテーパ部を含むことができる。
【００３４】
図６Ｂに示すように、底板６０４上のねじ機構は、ハウジング６０２上のレセプタクル６１０とともに正確な滑り嵌めを形成して、ドッキングモジュール６００を正確に位置合わせすることができる。いくつかの例では、これらの機構の非対称的な間隔が、１つの挿入方向しか実現できないことを確実にする。
【００３５】
レセプタクル６１０などの、エンクロージャ６００の取り付け及び位置合わせ機構は、底板６０４に対するドッキングモジュール６００の姿勢及び配向が正確かつ一意に定められるように掌性をもたらす役割を果たす。これにより、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を設計時に製造工程精度まで指定できるようになる。従って、レセプタクル６１０は、作業セルに対するドッキングモジュール６００の配向が一意に定められるようにドッキングモジュール６００を既定の幾何学的構成で挿入できるようにするための、モジュール式ドッキングベイのボス６０８と整合するドッキングモジュール６００内の構造的機構とすることができる。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｂに、ドッキングモジュール７００の挿入例を示す。ドッキングモジュール７００は、例えばツールレス法を用いて挿入することができる。この例では、ドッキングモジュール７００のハウジング７０４上の１又はそれ以上のレバーアーム７０２が、取付板７０８に取り付けられたフック７０６に係合する。レバーアーム７０２がフック７０６に係合すると、ドッキングモジュール７００と取付板７０８との間に一定のクランプ力が生じる。この力は、ばね７１０、又はレバーアーム７０２内の中心ずれしたカム輪郭７１２を用いて生じさせることができる。ドッキングモジュール７００を取り外すと、レバーアームがばね７１０によって上方位置に押し上げられるようになる。他の機構を用いて、一定の圧力によってドッキングモジュール７００と取付板７０８との間の強固な接続部を形成する同じ効果を生み出すこともできる。
【００３７】
図８は、ドッキングモジュール８００の例の底面図である。ドッキングモジュール８００は、周辺機器の電子部品とエンクロージャの電子部品との間の迅速的な電気接続を可能にする。迅速電気接続を達成するために、ばね付勢されたピンコネクタ８０２及び８０４（例えば、ポゴピン）を用いて、強固なＰＣＢのホイルに接触することができる。或いは、嵌合レセプタクルに挿入された金属ブレードコネクタ８０６を使用することもできる。モジュール挿入中の位置ずれに対する適当な公差を可能にする他の同様の迅速接続技術を使用することもできる。
【００３８】
ハウジング８０８を含むドッキングモジュール８００は、迅速接続コネクタ８０２、８０４、８０６及び８１０を提供するＰＣＢを含む。各コネクタは、ＰＣＢ又は配線ハーネス上で周辺機器の内部電子部品に導かれる。各コネクタの位置及び機能は、電気的インターフェイスの仕様に従って定めることができる。これにより、電気的インターフェイスの仕様に準拠する様々な周辺機器のモジュール接続が可能になる。
【００３９】
図８に示すように、コネクタ８０２は９ピンバスであり、コネクタ８０４は８ピンバスであり、コネクタ８０６は５ブレード電力バスである。周辺機器が特定のコネクタ機能をサポートしていない場合には、コネクタ位置８１０によって示すようにコネクタの位置を空けたままにしておくことができる。ドッキングモジュールには、当該の特定のモジュールに必要な通信及び電力バス用のピンを装着しさえすればよい。幾何学的配置は、コネクタのばねピンが存在しなければ、当該の特定のバスの周辺機器に電気的接続が行われないようになっている。
【００４０】
また、図示のドッキングモジュール８００は、レバーアーム８１２ａ〜ｂ及び位置合わせレセプタクル８１４ａ〜ｃなどの、底板に結合する機構も含む。位置合わせレセプタクル８１４ａ〜８１４ｃは、例えばねじを挿入してドッキングモジュールを底板に固定できる延長ボスと位置合わせすることができる。
【００４１】
図９は、別のドッキングモジュール９００の例の底面図である。図９では、ドッキングモジュール９００に別のばねコネクタ構成が設けられている。この構成では、周辺機器が、９ピンバス９０２及び８ピンバス９０４、並びに電源バスをサポートする。別のバス位置９０６はサポートされておらず、空いたままになっている。従って、ドッキングモジュールは、異なるタイプのバスを提供することができ、ドッキングモジュールの異なるコンポーネントの位置を定めることにより、特定の周辺機器用にカスタマイズされた接続を実装することができる。
【００４２】
図１０は、作業セル１０００のコンポーネントの機能構築例を示すブロック図である。作業セルは、モバイルクライアント１００４及びデスクトップクライアント１００６などのクライアントに結合するバックプレーン電気サブシステム１００２、又はユーザによる作業セル１０００の設定及びプログラムを可能にするグラフィカルユーザインターフェイスを提供するその他の統合ディスプレイ及び入力装置を含む。例えば、モバイルクライアント１００４は、作業セル１０００と無線で通信するタブレット装置とすることができる。
【００４３】
バックプレーン１００２は、モジュールベイドックインターフェイス１００８、電源モジュール１０１０、通信モジュール１０１２、制御プロセッサ１０１４、タスクプロセッサ１０１６、電源１０１８、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）インターフェイス１０２０、及び安全インターフェイス１０２２を含む。
【００４４】
バックプレーン１００２は、ドックインターフェイス１００８、電源モジュール１０１０、通信モジュール１０１２、並びにＣＰＵ１０１４及び１０１６の電気的相互接続を提供する。バックプレーン１００２は、１又はそれ以上の相互接続されたＰＣＢを含むことができる。モジュールベイドックインターフェイス１００８は、ドッキングモジュールを作業セル１０００に結合できるようにする。例えば、ドックインターフェイス１００８は、取り付けられた周辺機器へのデジタル通信、電力及び機械的取り付けを提供し、全ての互換周辺機器に必要な電気規格、機械規格及びソフトウェア規格を定めることができる。
【００４５】
電源モジュール１０１０は、各ドックインターフェイス１００８、並びにプロセッサ１０１４及び１０１６に電源１０１８からの電力を分配する。電源モジュール１０１０は、電力モニタ機構、ソフト始動機構、安全停止機構及び無停電電源機構を含むことができる。電源１０１８は、接続された周辺機器及び搭載コンピュータに給電するために必要な１又はそれ以上の供給電圧を生成するようにバッテリ電力又はライン（ＡＣ）電力を変換することができる。
【００４６】
通信モジュール１０１２は、各ドックインターフェイス１００８からＣＰＵ及びＬＡＮのネットワークインターフェイスに通信バス信号を導くことができる。通信モジュール１０１２は、１又はそれ以上のＵＳＢ、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、イーサネット（登録商標）ハブ、スイッチ、又はクロスオーバーパススルー、及びその他の共通バスタイプを含むことができる。ＬＡＮインターフェイス１０２０は、バックプレーン１００２から他の装置への有線又は無線ネットワーク接続を提供する。
【００４７】
制御プロセッサ１０１４は、１又はそれ以上の作動した装置の決定論的リアルタイム制御を提供し、（ＥｔｈｅｒＣＡＴなどの）リアルタイム制御バス上で各ドックインターフェイス１００８と通信する。タスクプロセッサ１０１６は、タスク実行サービス、感知及び認識計算、データ管理及び分析サービス、作動した装置の非リアルタイム制御、外部装置へのネットワークインターフェイス（ＵＳＢ、イーサネット（登録商標））を提供する。タスクプロセッサ１０１６及び制御プロセッサ１０１４は、要望に応じて、１つのＣＰＵ上の別個のコア、単一コア、又は別個のコンピュータ上の別個のコアとすることができる。
【００４８】
安全インターフェイス１０２２は、（非常停止部などの）外部安全装置１０２４からバックプレーン１００２への電気的及び機械的接続を提供する。
【００４９】
作業セル１０００は、エンクロージャ内に設けることができ、エンクロージャの天板は、自動タスクのための較正作業面として機能する。この作業面は、タスクを可能にするように組み立て治具などの固定アイテムを取り付けるための取付点を含むことができる。
【００５０】
ドッキングモジュールをエンクロージャに運動学的に位置合わせするには、あらゆる数の方法を使用することができる。１つの方法として、バックプレーン１００２の底板の３つのピンをドッキングモジュールハウジングの３つのスロットに係合させる方法が挙げられる。これにより、モジュール設置時における底板に対するモジュールの配向が一意に厳密に制約される。
【００５１】
作業セル１０００は、周辺機器を設置した時にエンクロージャを密封する機構を含むことができる。例えば、周辺機器ドッキングモジュールの下側にガスケット又はゴム製Ｏ−リングを取り付けることができる。エンクロージャの天板は、嵌合リップ機構を有する。モジュールを設置すると、エンクロージャの底板に対するモジュールのクランプ力により、ガスケットが周辺機器と天板との間にシールを形成するようになる。
【００５２】
作業セル１０００は、テーブル、壁又は天井などの平面に取り付けることができる。天板は、上方からのボルトによって底板を表面に取り付けられるような貫通孔機構を含むことができる。取り付け機構には、取り外し可能なプラグシールを用いてアクセスし、エンクロージャをなおも密封状態に保持しておくことができる。逆に、底板は、下方からのボルトによって底板を表面内に引き寄せるようなねじ穴機構を含むことができる。
【００５３】
作業セル１０００は、動作中及び構成中にユーザにフィードバックを提供するように照明（ＬＥＤ）及びスピーカを含むことができる。これらの様式は、誤動作又は作業セル１０００が動作中であることをユーザに知らせるために使用することができる。これらの様式は、ユーザ体験を向上させるために使用することもできる。例えば、周辺機器が差し込まれて正常に識別された時には常に可聴「クリック」音を発生させることができる。
【００５４】
作業セル１０００の多くのコンポーネントは、コンピュータ装置１１００の例の概略図を示す図１１に示すようなコンピュータ装置の形を取ることができる。いくつかの例では、図１１に示すいくつかのコンポーネントが複数のコンピュータ装置にわたって分散することができる。しかしながら、これらのコンポーネントについては、例示を目的として１つの装置例１１００の部品として図示し説明する。装置１１００は、モバイル装置、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、又は本明細書で説明した機能を実行するように構成できる同様の装置とすることができ、又はこれらの装置を含むことができる。
【００５５】
装置１１００は、インターフェイス１１０２、（単複の）センサ１１０４、データストレージ１１０６及びプロセッサ１１０８を含むことができる。図１１に示すコンポーネントは、通信リンク１１１０によって互いに結合することができる。通信リンク１１１０は、有線接続として示しているが、無線接続を使用することもできる。装置１１００は、装置１１００内の通信、及び装置１１００とサーバエンティティなどの別のコンピュータ装置（図示せず）との間の通信を可能にするハードウェアを含むこともできる。このハードウェアは、例えば、送信機、受信機及びアンテナを含むことができる。
【００５６】
インターフェイス１１０２は、装置１１００とサーバなどの別のコンピュータ装置（図示しない）との通信を可能にするように構成することができる。従って、インターフェイス１１０２は、１又はそれ以上のコンピュータ装置から入力データを受け取るように構成することも、或いは１又はそれ以上のコンピュータ装置に出力データを送信するように構成することもできる。インターフェイス１１０２は、例えばトルク制御されたアクチュエータ、ロボットアームのモジュールリンク、又はドッキングモジュールの他の周辺機器から入力を受け取ってこれらに出力を提供するように構成することもできる。インターフェイス１１０２は、データの送受信を行うための受信機及び送信機を含むことができる。他の例では、インターフェイス１１０２が、入力を受け取るためのキーボード、マイク、タッチスクリーンなどのユーザインターフェイスを含むこともできる。
【００５７】
センサ１１０４は、１又はそれ以上のセンサを含むことができ、或いは装置１１００に含まれる１又はそれ以上のセンサを表すこともできる。センサの例としては、加速度計、ジャイロスコープ、歩数計、光センサ、マイク、カメラ、又は周辺機器のデータ（例えば、アームの動き）を収集してこれらのデータをデータストレージ１１０６又はプロセッサ１１０８に提供する、他の場所及び／又は状況を認識するセンサを挙げることができる。
【００５８】
プロセッサ１１０８は、インターフェイス１１０２、センサ１１０４及びデータストレージ１１０６からデータを受け取るように構成することができる。データストレージ１３１６は、ロボットアームの動作に関する命令を決定するように実行可能な機能を実施するためにプロセッサ１１０８がアクセスして実行できるプログラムロジック１１１２を記憶することができる。機能例としては、取り付けられた周辺機器の較正、取り付けられた周辺機器の動作、安全検出機能又はその他の用途固有の機能が挙げられる。本明細書で説明したあらゆる機能、又は作業セルのためのその他の機能例は、データストレージ１１０６に記憶された命令の実行を通じて装置１１００又は機器のプロセッサ１１０８によって実施することができる。
【００５９】
図示の装置１１００は、追加プロセッサ１１１４を含む。プロセッサ１１１４は、装置１１００の表示又は出力を含む装置１１００の他の側面を制御するように構成することができる（例えば、プロセッサ１１１４をＧＰＵとすることができる）。本明細書で説明した方法例は、装置１１００のコンポーネントによって個別に実施することも、或いは装置１１００のコンポーネントの１つ又は全てを組み合わせて実施することもできる。１つの例では、例えば装置１１００の一部がデータを処理して内部的にプロセッサ１１１４に出力を提供することができる。他の例では、装置１１００の一部がデータを処理して外部的に他のコンピュータ装置に出力を提供することができる。
【００６０】
コンピュータ装置１１００は、例えば、作業セルに取り付けられた周辺機器の較正を決定するように構成することができる。作業セルの作業面の幾何形状は、全てのドッキングベイ、取付点及びドッキングモジュールの相対的姿勢であると認識される。この認識により、周辺機器の取り付け時における較正が可能になる。作業面の一部は、ドッキングステーションカバーによって形成することもできる。１つの例では、プロセッサ１１０８が、モジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応するドッキングモジュールの位置及び配向と、対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定することができる。
【００６１】
取り付けられた周辺機器の識別は、いくつかの方法で受け取ることができる。一例として、電気的接続部を用いて（例えば、図８〜図９に示すようなモジュールを通じて）周辺機器を作業セルに取り付けることができる。この例では、周辺機器の情報を示すデータを電気的に提供することができる。
【００６２】
別の例では、ドッキングベイに機械的に結合したモジュールに周辺機器を取り付けることができる。周辺機器の挿入によって一連のピン又はノブを作動又は加圧することができ、或いは作動したピン又はノブの特定の組み合わせを周辺機器の識別に関連付けることができる。例えば、プロセッサ１１０８は、一連の作動したピンを特定し、周辺機器又はモジュールとの電気的通信を使用せずに周辺機器を機械的に識別するように、ルックアップテーブルにアクセスしてどの周辺機器がこれらの作動したピンに関連するかを判断することができる。従って、機械的インターフェイスの特性によって周辺機器を一意に識別することができ、作業セルは、ユーザが更新できるデータベースから幾何情報を検索することができる。これにより、現場における特注周辺機器の３Ｄ印刷及び作業セルのさらなる動的拡張を可能にすることができる。
【００６３】
さらなる例では、取り付けられた周辺機器を、機械的接続及び通信と電気的接続及び通信との組み合わせを用いて識別することができる。
【００６４】
プロセッサ１１０８は、それぞれの取り付けられた周辺機器の対応するドッキングモジュールをモジュール式ドッキングベイに取り付けた時に、それぞれの取り付けられた周辺機器から、取り付けられた周辺機器の幾何学的特徴を含むそれぞれの取り付けられた周辺機器の記述を受け取ることができる。プロセッサ１１０８は、１又はそれ以上のドッキングモジュールの互いに対する位置、及び所与の空いているモジュール式ドッキングベイに基づいて幾何学的較正を決定することができる。従って、プロセッサ１１０８は、周辺機器の記述、モジュールベイに挿入された周辺機器の位置、及びドッキングモジュールの配向を所与として作業セルの較正パラメータを決定することができる。
【００６５】
較正パラメータは、それぞれの周辺機器が互いに相互作用できるように、それぞれの周辺機器間の距離、並びにそれぞれの周辺機器間の配向及び姿勢を含むことができる。作業セル及びモジュール式ドッキングベイの構成は、取り付けられた周辺機器の特定の配向を限られた数の方法で強制する。この強制された制約を用いて、メモリに記憶された既知の一連の較正パラメータから較正パラメータを決定又は識別することができる。一例として、パラメータの構成例のあらゆる数の順列に合わせて既知の較正パラメータを予め決定しておき、取り付けられた周辺機器が識別されて各々の位置が特定された時点で、記憶されているパラメータファイルにアクセスして、現在の作業セルの構成に一致する対応するパラメータを決定することができる。
【００６６】
本明細書におけるいくつかの例では、機能を実施するための方法として動作を説明することができ、機能を実施するように実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品（例えば、有形コンピュータ可読記憶媒体又は非一時的コンピュータ可読媒体）上に方法を具体化することができる。
【００６７】
図１２は、作業セルを動作させる方法１２００の例を示すフローチャートである。方法１２００は、ブロック１２０２において、１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられたドッキングモジュールの位置及び配向を特定するステップを含む。方法１２００は、ブロック１２０４において、対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた周辺機器の識別を特定するステップを含む。方法１２００は、ブロック１２０６において、これらのドッキングモジュールの位置及び配向と、取り付けられた周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するステップを含む。
【００６８】
様々なコンポーネントを含む多くの再構成可能なモジュール式作業セルの例について説明した。１つの作業セルの例は、既定の幾何学的構成での複数のドッキングモジュールの取り付けを支持する複数のモジュール式ドッキングベイを表面上に含む。モジュール式ドッキングベイは、取り付けられるドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含み、ドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する。この作業セルの例は、モジュール式ドッキングベイ間に通信バスを結合するとともにモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供するバックプレーンと、作業セルに対するドッキングモジュールの配向が一意に定められるように既定の幾何学的構成でドッキングモジュールを挿入できるようにするモジュール式ドッキングベイ内の構造的特徴部とをさらに含む。この作業セルの例は、モジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応するドッキングモジュールの位置及び配向と、対応するドッキングモジュールに取り付けられた周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサをさらに含む。
【００６９】
別の再構成可能なモジュール式作業セルの例は、既定の幾何学的構成でのドッキングモジュールの取り付けを支持する複数のモジュール式ドッキングベイを表面上に含むことができ、それぞれのモジュール式ドッキングベイは、取り付けられるドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含む。この作業セルの例は、モジュール式ドッキングベイに挿入されたドッキングモジュールを含み、これらのドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する。この作業セルの例は、モジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応するドッキングモジュールの位置及び配向と、対応するドッキングモジュールに取り付けられた周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定するプロセッサも含む。
【００７０】
別の再構成可能なモジュール式作業セルの例は、既定の幾何学的構成でのドッキングモジュールの取り付けを支持するモジュール式ドッキングベイを表面上に含むエンクロージャを含むことができ、それぞれのモジュール式ドッキングベイは、取り付けられるドッキングモジュールの様々な電力及び通信バスのための複数の電気的接続部を含む。エンクロージャは、モジュール式ドッキングベイ間に通信バスを結合するとともにモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供するバックプレーンも含む。この作業セルの例は、モジュール式ドッキングベイに挿入されたドッキングモジュールを含み、これらのドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と作業セルとの間の電気的及び機械的インターフェイスを提供する。
【００７１】
本明細書で説明したいずれかのコンポーネントをいずれかの組み合わせで用いて、他の多くの異なる作業セル構成例を提供することもできる。いくつかの例では、作業セルが、必要に応じて新たな周辺機器の追加又は構成の変更を行うためのプラグアンドプレイ環境を提供する。例えば、あるアームが必要な範囲に届かない場合には、このアームを別の空いているモジュールベイに移動させることができる。周辺機器は、周辺機器の既知の幾何学的モデルを較正のために決定できるように、バス上でこれらの周辺機器自体を表現する（例えば寸法、形状、実施する機能、周辺機器名などを提供する）ことができる。
【００７２】
本明細書で説明した構成は例示目的にすぎないと理解されたい。従って、当業者であれば、代わりに他の構成及び他の要素（例えば、機械、インターフェイス、機能、順序及び機能分類など）を使用することもでき、また望ましい結果に応じて一部の要素を完全に省略することもできると理解するであろう。さらに、説明した要素の多くは、いずれかの好適な組み合わせ及び位置において個別コンポーネント又は分散コンポーネントとして、或いは他のコンポーネントと組み合わせて実装できる機能エンティティであり、或いは独立構造として説明した他のコンポーネントを組み合わせることもできる。
【００７３】
本明細書では様々な態様及び実施形態を開示したが、当業者には他の態様及び実施形態が明らかであろう。本明細書に開示した様々な態様及び実施形態は、限定を意図するものではなく例示を目的とするものであり、以下の特許請求の範囲、並びにこのような特許請求の範囲が権利を有する全ての範囲の同等物によって真の範囲が示される。また、本明細書で使用した用語は、特定の実施態様の説明を目的とするものであり、限定を意図するものではないと理解されたい。
【符号の説明】
【００７４】
３００  作業セル
３０２  グリッパ付きアーム周辺機器
３０４  カメラ付きアーム周辺機器
３０６  試験装置周辺機器
３０８  三次元センサ周辺機器
３１０  ドッキングベイカバー
３１２  拡張入力／出力（Ｉ／Ｏ）周辺機器
【図１】
2018027615.tif 000003
【図２Ａ】
2018027615.tif 000004
【図２Ｂ】
2018027615.tif 000005
【図２Ｃ】
2018027615.tif 000006
【図２Ｄ】
2018027615.tif 000007
【図３】
2018027615.tif 000008
【図４】
2018027615.tif 000009
【図５】
2018027615.tif 000010
【図６Ａ】
2018027615.tif 000011
【図６Ｂ】
2018027615.tif 000012
【図７Ａ】
2018027615.tif 000013
【図７Ｂ】
2018027615.tif 000014
【図８】
2018027615.tif 000015
【図９】
2018027615.tif 000016
【図１０】
2018027615.tif 000017
【図１１】
2018027615.tif 000018
【図１２】
2018027615.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月17日(2017.10.17)
【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】
作業セルの１又はそれ以上モジュール式ドッキングベイに取り付けられた１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び配向を決定することであって、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは、前記作業セルの表面上に提供され、かつ既定の幾何学的構成での前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けを支持し、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と前記作業セルとの間の電気的および機械的インターフェイスを提供することと、
前記作業セルの１又はそれ以上のプロセッサにより、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた周辺機器の識別を決定することであって、前記識別は、前記取り付けられた周辺機器間の距離を決定するために有用な、前記１又はそれ以上のドッキングモジュール上の前記取り付けられた周辺機器の幾何学的情報を示すことと、
前記ドッキングモジュールの前記位置及び前記配向と、前記取り付けられた周辺機器の前記識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定することであって、前記幾何学的較正は、前記取り付けられた周辺機器が互いに相互作用することを可能にする前記取り付けられた周辺機器間の前記距離および前記取り付けられた周辺機器の姿勢を示すことと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記作業セルの前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの前記配向が、Ｍ×Ｎアレイの形で配置されていることを決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記作業セルの前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの前記配向が、１×Ｍアレイの形で配置されていることを決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
それぞれの取り付けられた周辺機器の対応するドッキングモジュールが前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた時に、前記それぞれの取り付けられた周辺機器から、該取り付けられた周辺機器の幾何学的特徴を含む該それぞれの取り付けられた周辺機器の記述を受け取ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの互いに対する前記位置に基づいて前記幾何学的較正を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記作業セルは電源及び中央バックプレーン回路基板を備え、前記方法は、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールと前記電源との間、並びに前記１又はそれ以上のドッキングモジュールと前記１又はそれ以上のプロセッサとの間に電気的相互接続部を提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
慣性測定ユニット（ＩＭＵ）によって、前記作業セルに生じる加速度および前記作業セルの配向の一方または両方を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１又はそれ以上のプロセッサが、前記作業セルの前記加速度および前記配向の一方または両方を受け取ることと、
誤動作する周辺機器の指標を決定することと、をさらに含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記１又はそれ以上のプロセッサが、前記作業セルの前記加速度および前記配向の一方または両方を受け取ることと、
周辺機器と別の要素との接触の指標を決定することと、をさらに含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
それぞれの取り付けられた周辺機器から、寸法および該取り付けられた周辺機器により実施される機能を示す情報を含む該それぞれの取り付けられた周辺機器の記述を受け取ることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれの取り付けられた周辺機器の対応するドッキングモジュールが前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた時に、前記それぞれの取り付けられた周辺機器から、該取り付けられた周辺機器の幾何学的特徴を含む該それぞれの取り付けられた周辺機器の記述を受け取ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記１又はそれ以上のプロセッサが、所与の空いているモジュール式ドッキングベイに基づいて前記幾何学的較正を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
作業セルの１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び配向を決定することであって、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは、前記作業セルの表面上に提供され、かつ既定の幾何学的構成での前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けを支持し、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と前記作業セルとの間の電気的および機械的インターフェイスを提供することと、
前記作業セルの１又はそれ以上のプロセッサにより、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けられた周辺機器の識別を決定することであって、前記識別は、前記１又はそれ以上のドッキングモジュール上の前記取り付けられた周辺機器の幾何学的情報を示すことと、
前記ドッキングモジュールの前記位置及び前記配向と、前記取り付けられた周辺機器の前記識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定することであって、前記幾何学的較正は、前記取り付けられた周辺機器が互いに相互作用することを可能にする前記取り付けられた周辺機器間の前記距離および前記取り付けられた周辺機器の姿勢を示すことと、を含む、
方法。
【請求項１４】
前記１又はそれ以上のプロセッサが、所与の空いているモジュール式ドッキングベイに基づいて前記幾何学的較正を決定することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
作業セルの１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに挿入された１又はそれ以上のドッキングモジュールの位置及び配向を決定することであって、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイは、前記作業セルの表面上に提供され、既定の幾何学的構成での前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの取り付けを支持し、かつ前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの挿入用のエンクロージャの容積を形成し、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールは、それぞれの周辺機器と前記作業セルとの間の電気的および機械的インターフェイスを提供することと、
前記作業セルの電気サブシステムにより、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイ間に通信バスを結合し、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに電源回路を提供することと、を含む、
方法。
【請求項１６】
プロセッサが、前記取り付けられた周辺機器間の距離を決定することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
プロセッサが、前記取り付けられた周辺機器が互いに相互作用することを可能にする前記取り付けられた周辺機器の姿勢を決定することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
プロセッサが、前記１又はそれ以上のモジュール式ドッキングベイに取り付けられた対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールの前記位置及び前記配向と、前記対応する１又はそれ以上のドッキングモジュールに取り付けられた前記周辺機器の識別とに基づいて、取り付けられた周辺機器の幾何学的較正を決定することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記プロセッサが、前記１又はそれ以上のドッキングモジュールの互いに対する前記位置に基づいて前記幾何学的較正を決定することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記プロセッサが、所与の空いているモジュール式ドッキングベイに基づいて前記幾何学的較正を決定することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【外国語明細書】
2018027615000001.pdf