(57)【要約】例示的実施形態は、ロボットのアームの端部ツール（ＥＯＡＴ）のためのユニークな構造に関する。いくつかの実施形態によると、２つ以上のフィンガまたはアクチュエータが、ＥＯＡＴ上に存在し得、アクチュエータは、枢軸部間の距離が変動されることを可能にする連結部に取り付けられる、枢軸部の１つ以上のセットを通してハブに接続され得る。従来のＥＯＡＴと比較されると、例示的実施形態は、アクチュエータの運動範囲を向上させ、把持姿勢を改良し、把持力を増加させ、アクチュエータ上の負荷を平衡させる。
2021502263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を握持するためのソフトロボット握持システムであって、
軸方向中心線を中心として軸方向中心領域を有するグリッパハブであって、前記グリッパハブは、前記軸方向中心線から側方方向に延在する、グリッパハブと、
前記ハブによって支持されるソフトロボットフィンガであって、前記ソフトロボットフィンガは、内部空隙を囲繞するエラストマ外面を含み、圧力変化が前記内部空隙内で生じると、丸まるように構成される、ソフトロボットフィンガと、
前記ソフトロボットフィンガの近位端から前記グリッパハブまで延在する連結部と、
前記連結部が前記グリッパハブに回転可能に接続される枢軸点と、
線形アクチュエータであって、前記線形アクチュエータは、前記枢軸点と前記ソフトロボットフィンガの近位端との間に配置され、前記側方方向に移動するように構成される、線形アクチュエータと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記線形アクチュエータを作動させ、前記線形アクチュエータを前記側方方向に移動させるように構成される、コントローラと
を備える、ソフトロボット握持システム。
【請求項２】
前記連結部は、摺動枢軸部を介して前記線形アクチュエータに接続され、前記摺動枢軸部は、前記線形アクチュエータに接続される、請求項１に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項３】
前記摺動枢軸部は、レールに接続され、前記摺動枢軸部は、前記レールに沿って摺動するように構成される、請求項２に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項４】
前記ソフトロボットフィンガから前記軸方向中心線を横断して提供される第２のソフトロボットフィンガをさらに備え、前記第２のソフトロボットフィンガは、第２の連結部を介して第２の線形アクチュエータに取り付けられる、請求項１に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項５】
前記線形アクチュエータおよび前記第２の線形アクチュエータは、相互から独立して移動するように構成される、請求項４に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項６】
前記線形アクチュエータおよび前記第２の線形アクチュエータは、相互と協調して前記軸方向中心線に対して移動するように構成される、請求項４に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記グリッパハブが握持されるべき標的物体に接近するにつれて、前記線形アクチュエータおよび前記第２の線形アクチュエータを最も狭小な構成に設置するように構成される、請求項４に記載のソフトロボット握持器システム。
【請求項８】
前記線形アクチュエータは、下側線形アクチュエータであり、前記枢軸点に位置し、かつ前記枢軸点を前記側方方向に移動させるように構成される上側線形アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載のソフトロボット握持器システム。
【請求項９】
前記下側線形アクチュエータおよび前記上側線形アクチュエータは、前記コントローラによって制御され、前記連結部上の力を平衡させる、請求項８に記載のソフトロボット握持器システム。
【請求項１０】
前記下側線形アクチュエータおよび前記上側線形アクチュエータは、前記コントローラによって制御され、前記ソフトロボットフィンガの遠位端によって印加される力を増幅させる、請求項９に記載のソフトロボット握持器システム。
【請求項１１】
方法であって、
請求項１に記載のソフトロボット握持システムを提供することと、
前記コントローラを適用し、前記線形アクチュエータを前記側方方向に移動させることと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記連結部は、摺動枢軸部を介して前記線形アクチュエータに接続され、前記摺動枢軸部は、前記線形アクチュエータに接続され、さらに、前記線形アクチュエータを作動させることによって前記摺動枢軸部を摺動させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記摺動枢軸部は、それに沿って前記摺動枢軸部が摺動するように構成されるレールに接続され、さらに、前記レールに沿って前記摺動枢軸部を摺動させることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソフトロボットフィンガから前記軸方向中心線を横断して提供される第２のソフトロボットフィンガをさらに備え、前記第２のソフトロボットフィンガは、第２の連結部を介して第２の線形アクチュエータに取り付けられ、さらに、前記線形アクチュエータおよび前記第２の線形アクチュエータを移動させ、前記第１の連結部と前記第２の連結部との間の角度を改変することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記線形アクチュエータおよび前記第２の線形アクチュエータを相互から独立して移動させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記線形アクチュエータおよび前記第２の線形アクチュエータを相互と協調して前記軸方向中心線に対して移動させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記グリッパハブが握持されるべき標的物体に接近するにつれて、前記線形アクチュエータおよび前記第２の線形アクチュエータを最も狭小な構成に設置することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記線形アクチュエータは、下側線形アクチュエータであり、さらに、前記枢軸点に位置する上側線形アクチュエータを備え、さらに、前記枢軸点を前記上側線形アクチュエータの動作によって前記側方方向に移動させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記下側線形アクチュエータおよび前記上側線形アクチュエータを移動させることによって、前記連結部上の力を平衡させることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記下側線形アクチュエータおよび前記上側線形アクチュエータを移動させることによって、ソフトロボットフィンガの遠位端によって印加される力を増幅させることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２０１７年１１月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／５８４，３９９号の優先権を主張する。前述の出願の内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、ロボット工学の分野に関し、特に、ロボットのアームの端部ツールの新規の構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
ロボットグラスパが、倉庫からのアイテムの回収を自動化するために、ますます使用されている。典型的には、倉庫は、アイテム（例えば、販売に出されるアイテム）を貯蔵する、いくつかの容器または運搬箱をそれぞれ含有する、複数の棚を含む。アイテムの注文が受信されると、適切なアイテムが、容器または運搬箱から回収され、発送のためにともに梱包される。
【０００４】
運搬箱または容器のサイズおよび形状、運搬箱または容器内のアイテムのサイズ、重量、および形状、運搬箱または容器内のアイテムのサイズ、重量、および形状の変動性に応じて、かつ倉庫または個々の運搬箱または容器内の比較的に厳密な貯蔵制約に起因して、運搬箱または容器のうちの１つからアイテムを回収することは、従来のロボットシステムにとって困難であり得る。多くの場合、ロボットアームは、限定された空間をナビゲートすることを困難にする、嵩張る構成要素またはロボットアームの本体から側方に延在するシステムを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的実施形態は、標的物品を握持するためのソフトロボット握持システムを提供するための装置および方法に関する。本システムは、枢軸部間の距離が調節されることを可能にする、線形アクチュエータによって接続される、連結部と、枢軸部とを含み得る。
【０００６】
ソフトロボット握持システムは、軸方向中心線を中心として軸方向中心領域を有する、グリッパハブを含んでもよい。グリッパハブは、軸方向中心線から側方方向に延在してもよい。
【０００７】
ソフトロボット握持システムはさらに、ハブによって支持される、ソフトロボットフィンガを含んでもよい。ソフトロボットフィンガは、内部空隙を囲繞するエラストマ外面を含んでもよく、圧力変化が内部空隙内で生じると、丸まるように構成されてもよい。
【０００８】
ソフトロボット握持システムは、ソフトロボットフィンガの近位端からグリッパハブまで延在する、連結部を含んでもよい。連結部は、枢軸点において、グリッパハブに回転可能に接続されてもよい。枢軸点とソフトロボットフィンガの近位端との間に配置される、線形アクチュエータは、コントローラの制御下で側方方向に移動してもよい。
【０００９】
いくつかの実施形態では、連結部は、線形アクチュエータに接続される摺動枢軸部を介して線形アクチュエータに接続されてもよい。摺動枢軸部は、それに沿って枢軸部が摺動し得る、レールに接続されてもよい。
【００１０】
いくつかの実施形態では、２つ以上の他のソフトロボットフィンガ、連結部、アクチュエータ等が、グリッパまたアームの端部ツールを形成するために、アセンブリで提供されてもよい。第１のアセンブリの線形アクチュエータは、第１のアセンブリの線形アクチュエータから独立して移動するように構成されてもよい、または相互と協調してハブの軸方向中心線に対して移動する（例えば、ハブに向かって、またはそれから同一の距離だけ離れるように移動する）ように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、コントローラは、グリッパハブが握持されるべき標的物体に接近するにつれて、２つのアセンブリを最も狭小な可能性として考えられる構成に設置するように構成されてもよい。
【００１１】
いくつかの実施形態によると、線形アクチュエータは、下側線形アクチュエータであってもよく、枢軸点に位置する、上側線形アクチュエータもまた、提供されてもよい。上側線形アクチュエータは、枢軸点を側方方向に移動させるように構成されてもよい。下側線形アクチュエータおよび上側線形アクチュエータは、コントローラによって制御され、連結部上の力を平衡させる、またはソフトロボットフィンガの遠位端において印加される力を増幅させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａ−１Ｇは、ソフトロボットアクチュエータの種々の実施例を描写する。
【図１Ｂ】図１Ａ−１Ｇは、ソフトロボットアクチュエータの種々の実施例を描写する。
【図１Ｃ】図１Ａ−１Ｇは、ソフトロボットアクチュエータの種々の実施例を描写する。
【図１Ｄ】図１Ａ−１Ｇは、ソフトロボットアクチュエータの種々の実施例を描写する。
【図１Ｅ】図１Ａ−１Ｇは、ソフトロボットアクチュエータの種々の実施例を描写する。
【図１Ｆ】図１Ａ−１Ｇは、ソフトロボットアクチュエータの種々の実施例を描写する。
【図１Ｇ】図１Ａ−１Ｇは、ソフトロボットアクチュエータの種々の実施例を描写する。
【００１３】
【図２】図２、３Ａ、および３Ｂは、ロボットのアームの端部ツール（ＥＯＡＴ）の側面図を描写する。
【図３Ａ】図２、３Ａ、および３Ｂは、ロボットのアームの端部ツール（ＥＯＡＴ）の側面図を描写する。
【図３Ｂ】図２、３Ａ、および３Ｂは、ロボットのアームの端部ツール（ＥＯＡＴ）の側面図を描写する。
【００１４】
【図４】図４は、第１の実施形態による、例示的ＥＯＡＴを描写する。
【００１５】
【図５】図５は、第２の実施形態による、例示的ＥＯＡＴを描写する。
【００１６】
【図６】図６Ａ−６Ｂは、それぞれ、閉鎖および開放構成における例示的ＥＯＡＴを描写する。
【００１７】
【図７】図７Ａ−７Ｃは、例示的握持手技を描写する。
【００１８】
【図８】図８は、例示的自己平衡技法を描写する。
【００１９】
【図９】図９は、例示的実施形態による、例示的握持技法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ここで、本発明の好ましい実施形態が示される、付随の図面を参照してさらに説明されるであろう。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化され得、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全となり、本発明の範囲を当業者に完全に伝達するであろうように提供される。図面では、同一の番号は、全体を通して同一の要素を指す。
【００２１】
（ソフトロボットグリッパに関する背景技術）
従来のロボットアクチュエータは、高価であり、取り扱われている物体の重量、サイズ、および形状の不確実性および多様性が、これまで自動解決策が機能することを妨げていた、ある環境で動作することが不可能であり得る。本願は、適応的、安価、軽量、カスタマイズ可能、かつ使用することが単純である、新規のソフトロボットアクチュエータの用途を説明する。
【００２２】
ソフトロボットアクチュエータは、ゴム、コーティングされたファブリック、または圧力下で広がる、伸張する、捻転する、屈曲する、延在する、および／または収縮するように構成される、アコーディオン構造に配列されるプラスチックの薄い壁等のエラストマ材料、または他の好適な比較的に軟質の材料から形成されてもよい。アコーディオン構造の代替として、またはそれに加えて、エラストマ材料を採用するソフトアクチュエータの他のタイプまたは構成が、利用されてもよい。それらは、例えば、エラストマ材料の１つ以上の部片を所望の形状に成型または接合することによって作成されてもよい。代替として、または加えて、エラストマ材料の異なる部片が、熱的に接合または縫着されてもよい。ソフトロボットアクチュエータは、アクチュエータを加圧する、膨張させる、および／または作動させるように、空気、水、または生理食塩水等の流体で充填され得る、中空内部を含んでもよい。作動に応じて、アクチュエータの形状または外形は、変化する。アコーディオン式アクチュエータ（下記でより詳細に説明される）の場合、作動は、アクチュエータを所定の標的形状に湾曲または直線化させてもよい。完全な未作動形状と完全な作動形状との間の１つ以上の中間標的形状は、アクチュエータを部分的に膨張させることによって達成され得る。代替として、または加えて、アクチュエータは、アクチュエータから膨張流体を除去し、それによって、アクチュエータが屈曲、捻転、および／または延在する程度を変化させるように、真空を使用して作動されてもよい。
【００２３】
作動はまた、アクチュエータが握持または押動されている物体等の物体に力を及ぼすことも可能にし得る。しかしながら、従来のハードロボットアクチュエータと異なり、ソフトアクチュエータは、ソフトアクチュエータが握持されている物体の形状に部分的または完全に共形化し得るように作動されると、適応性質を維持する。それらはまた、アクチュエータが握持標的ではない積み重ねの中の隣接物体または容器の側面と衝突する可能性が高いため、積み重ねから物体を取り上げる、または容器から物体を取り出すときに特に関連性があり得る、物体との衝突に応じて偏向し得る。さらに、印加される力の量は、材料が容易に変形し得るため、制御された様式でより広い表面積にわたって拡散されることができる。このようにして、ソフトロボットアクチュエータは、物体を損傷することなく、それらを把持することができる。
【００２４】
なおもさらに、ソフトアクチュエータは、適応的であり、故に、単一の固定具が、複数の種類の物体を把持することができる。ソフトアクチュエータの外面は、比較的に繊細であるため、容易に傷つけられる、または損傷されるアイテム（例えば、トマト）用のリダイレクタ等の役割を果たすことができる一方で、硬質固定具が、より頑丈なアイテム（例えば、真鍮弁）を操作することに限定され得る。
【００２５】
さらに、ソフトアクチュエータは、典型的には、把持されている表面に跡を付けないであろう。典型的には、容易に跡を付けられる表面（例えば、ベニヤ）が硬質固定具によって把持されるであろうときに、保護コーティングまたはフィルムが、部品が跡を付けられることを防止するために適用され得、これは、製造の費用を増加させる。ソフトアクチュエータを用いると、本ステップは、省略され得、部品は、特殊コーティングまたはフィルムを用いずに保護され得る。
【００２６】
また、ソフトロボットアクチュエータは、従来のハードロボットアクチュエータを用いて達成することが困難であり得る、運動のタイプまたは運動の組み合わせ（屈曲、捻転、延在、および収縮を含む）を可能にする。
【００２７】
従来のロボットグリッパまたはアクチュエータは、高価であり、取り扱われている物体の重量、サイズ、および形状の不確実性および多様性が、これまで自動解決策が機能することを妨げていた、ある環境で動作することが不可能であり得る。本願は、適応的、安価、軽量、カスタマイズ可能、かつ使用することが単純である、新規のソフトロボットアクチュエータの用途を説明する。
【００２８】
ソフトロボットアクチュエータは、ゴム、または圧力下で広がる、伸張する、および／または屈曲するように構成される、アコーディオン構造に配列されるプラスチックの薄い壁等のエラストマ材料、または他の好適な比較的に軟質の材料から形成されてもよい。それらは、例えば、エラストマ材料の１つ以上の部片を所望の形状に成型することによって作成されてもよい。ソフトロボットアクチュエータは、アクチュエータを加圧する、膨張させる、および／または作動させるように、空気、水、または生理食塩水等の流体で充填され得る、中空内部を含んでもよい。作動に応じて、アクチュエータの形状または外形は、変化する。アコーディオン式アクチュエータ（下記でより詳細に説明される）の場合、作動は、アクチュエータを所定の標的形状に湾曲または直線化させてもよい。完全な未作動形状と完全な作動形状との間の１つ以上の中間標的形状が、アクチュエータを部分的に膨張させることによって達成され得る。代替として、または加えて、アクチュエータは、アクチュエータから膨張流体を除去し、それによって、アクチュエータが屈曲、捻転、および／または延在する程度を変化させるように、真空を使用して作動されてもよい。
【００２９】
作動はまた、アクチュエータが握持または押動されている物体等の物体に力を及ぼすことも可能にし得る。しかしながら、従来のハードロボットアクチュエータと異なり、ソフトアクチュエータは、ソフトアクチュエータが握持されている物体の形状に部分的または完全に共形化し得るように作動されると、適応性質を維持する。それらはまた、アクチュエータが握持標的ではない積み重ねの中の隣接物体または容器の側面と衝突する可能性が高いため、積み重ねから物体を取り上げる、または容器から物体を取り出すときに特に関連性があり得る、物体との衝突に応じて偏向し得る。さらに、印加される力の量は、材料が容易に変形し得るため、制御された様式でより広い表面積にわたって拡散されることができる。このようにして、ソフトロボットアクチュエータは、物体を損傷することなく、それらを把持することができる。
【００３０】
なおもさらに、ソフトアクチュエータは、適応的であり、故に、単一の固定具が、複数の種類の物体を把持することができる。ソフトアクチュエータの外面は、比較的に繊細であるため、容易に傷つけられる、または損傷されるアイテム（例えば、トマト）用のリダイレクタ等の役割を果たすことができる一方で、硬質固定具が、より頑丈なアイテム（例えば、真鍮弁）を操作することに限定され得る。
【００３１】
さらに、ソフトアクチュエータは、典型的には、把持されている表面に跡を付けないであろう。典型的には、容易に跡を付けられる表面（例えば、ベニヤ）が硬質固定具によって把持されるであろうときに、保護コーティングまたはフィルムが、部品が跡を付けられることを防止するために適用され得、これは、製造の費用を増加させる。ソフトアクチュエータを用いると、本ステップは、省略され得、部品は、特殊コーティングまたはフィルムを用いずに保護され得る。
【００３２】
また、ソフトロボットアクチュエータは、従来のハードロボットアクチュエータを用いて達成することが困難であり得る、運動のタイプまたは運動の組み合わせ（屈曲、捻転、延在、および収縮を含む）を可能にする。
【００３３】
図１Ａ−１Ｄは、例示的ソフトロボットアクチュエータを描写する。より具体的には、図１Ａは、ソフトロボットアクチュエータの一部の側面図を描写する。図１Ｂは、上部から図１Ａからの一部を描写する。図１Ｃは、ユーザによって操作され得るポンプを含む、ソフトロボットアクチュエータの一部の側面図を描写する。図１Ｄは、図１Ｃに描写される一部の代替実施形態を描写する。
【００３４】
アクチュエータは、空気、水、生理食塩水、または任意の好適な液体、ガス、ゲル、発泡体等の膨張流体を用いて膨張可能である、図１Ａに描写されるようなソフトロボットアクチュエータ１００であってもよい。膨張流体は、流体接続１１８を通して膨張デバイス１２０を介して提供されてもよい。
【００３５】
アクチュエータ１００は、膨張流体の限定された量が周囲環境と実質的に同一の圧力においてアクチュエータ１００の中に存在する、未膨張状態であってもよい。アクチュエータ１００はまた、所定量の膨張流体がアクチュエータ１００の中に存在する、完全膨張状態であってもよい（所定量は、アクチュエータ１００によって印加される所定の最大力、または膨張流体によってアクチュエータ１００上に印加される所定の最大圧力に対応する）。アクチュエータ１００はまた、全ての流体がアクチュエータ１００から除去される、完全真空状態、またはある程度の流体がアクチュエータ１００の中に存在するが、周囲圧力未満である圧力にある、部分真空状態であってもよい。さらに、アクチュエータ１００は、アクチュエータ１００が完全膨張状態で存在する所定量の膨張流体未満であるが、ゼロの（または非常に限定された）膨張流体を上回る量を含有する、部分膨張状態であってもよい。
【００３６】
膨張状態では、アクチュエータ１００は、図１Ａに示されるように中心軸の周囲で湾曲する傾向を呈し得る。議論を容易にするために、いくつかの方向が、本明細書に定義される。軸方向は、図１Ｂに示されるように、その周囲でアクチュエータ１００が湾曲する、中心軸を通過する。半径方向は、膨張したアクチュエータ１００によって形成される部分的な円の半径の方向に、軸方向に対して垂直な方向に延在する。円周方向は、膨張したアクチュエータ１００の円周に沿って延在する。
【００３７】
膨張状態では、アクチュエータ１００は、アクチュエータ１００の内側円周縁に沿って半径方向に力を及ぼし得る。例えば、アクチュエータ１００の遠位先端の内側は、中心軸に向かって内向きに力を及ぼし、これは、アクチュエータ１００が（潜在的に１つ以上の付加的アクチュエータ１００と併せて）物体を握持することを可能にするために活用されてもよい。ソフトロボットアクチュエータ１００は、使用される材料およびアクチュエータ１００の一般的構造に起因して、膨張されると、比較的に共形性のままであり得る。
【００３８】
アクチュエータ１００は、比較的に軟質または共形構造を可能にする、１つ以上のエラストマ材料から作製されてもよい。用途に応じて、エラストマ材料は、食品安全性、生体適合性、または医学的に安全な、ＦＤＡ承認材料の群から選択されてもよい。アクチュエータ１００は、適正製造プロセス（「ＧＭＰ」）対応設備で製造されてもよい。
【００３９】
アクチュエータ１００は、略扁平である基部１０２を含んでもよい（但し、種々の修正または付属器が、アクチュエータの把持および／または屈曲能力を改良するために基部１０２に追加されてもよい）。基部１０２は、標的物体を握持する、把持表面を形成してもよい。
【００４０】
アクチュエータ１００は、１つ以上のアコーディオン延在部１０４を含んでもよい。アコーディオン延在部１０４は、アクチュエータ１００が膨張または収縮されると屈曲または撓曲することを可能にし、膨張または収縮状態であるときにアクチュエータ１００の形状を画定することに役立つ。アコーディオン延在部１０４は、一連の隆起１０６と、溝１０８とを含む。アコーディオン延在部１０４のサイズおよび隆起１０６および溝１０８の設置は、異なる形状または延在外形を取得するために変動されることができる。
【００４１】
図１Ａ−１Ｄの例示的アクチュエータは、展開されたときの「Ｃ」字または卵形で描写されるが、当業者は、本発明がそのように限定されないことを認識するであろう。アクチュエータ１００の本体の形状、またはアコーディオン延在部１０４のサイズ、位置、または構成を変化させることによって、異なるサイズ、形状、および構成が、達成され得る。また、アクチュエータ１００に提供される膨張流体の量を変動させることは、アクチュエータ１００が、未膨張状態と膨張状態との間の１つ以上の中間サイズまたは形状をとることを可能にする。したがって、個々のアクチュエータ１００は、膨張量を変動させることによってサイズおよび形状が拡張可能であり得、アクチュエータは、１つのアクチュエータ１００を、異なるサイズ、形状、または構成を有する別のアクチュエータ１００と置換することによって、サイズおよび形状がさらに拡張可能であり得る。
【００４２】
アクチュエータ１００は、近位端１１２から遠位端１１０まで延在する。近位端１１２は、インターフェース１１４に接続する。インターフェース１１４は、アクチュエータ１００が他の部品に解放可能に結合されることを可能にする。インターフェース１１４は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（「ＡＢＳ」）、またはアセタールホモポリマー等の食品安全性または医学的に安全な材料から作製されてもよい。インターフェース１１４は、アクチュエータ１００および可撓性管類１１８の一方または両方に解放可能に結合されてもよい。インターフェース１１４は、アクチュエータ１００に接続するためのポートを有してもよい。異なるインターフェース１１４が、より大型またはより小型のアクチュエータ、異なる数のアクチュエータ、または異なる構成におけるアクチュエータに適応するために、アクチュエータポートの異なるサイズ、数、または構成を有してもよい。
【００４３】
アクチュエータ１００は、可撓性管類１１８等の流体接続を通して膨張デバイス１２０から供給される膨張流体で膨張されてもよい。インターフェース１１４は、流体がアクチュエータ１００に進入することを可能にするが、（弁が開放されない限り）流体がアクチュエータから退出することを防止するための弁１１６を含んでもよい、またはそれに取り付けられてもよい。可撓性管類１１８はまた、または代替として、膨張デバイス１２０の場所における膨張流体の供給を調整するための膨張デバイス１２０におけるインフレータ弁１２４に取り付けられてもよい。
【００４４】
可撓性管類１１８はまた、一方の端部においてインターフェース１１４に、かつ他方の端部において膨張デバイス１２０に解放可能に接続するためのアクチュエータ接続インターフェース１２２を含んでもよい。アクチュエータ接続インターフェース１２２の２つの部品を分離することによって、異なる膨張デバイス１２０が、異なるインターフェース１１４および／またはアクチュエータ１００に接続されてもよい。
【００４５】
膨張流体は、例えば、空気または生理食塩水であってもよい。空気の場合、膨張デバイス１２０は、周囲空気を供給するための手動バルブまたは蛇腹部を含んでもよい。生理食塩水の場合、膨張デバイス１２０は、シリンジまたは他の適切な流体送達システムを含んでもよい。代替として、または加えて、膨張デバイス１２０は、膨張流体を供給するための圧縮器またはポンプを含んでもよい。
【００４６】
膨張デバイス１２０は、膨張流体を供給するための流体供給源１２６を含んでもよい。例えば、流体供給源１２６は、圧縮空気、液化または圧縮二酸化炭素、液化または圧縮窒素または生理食塩水を貯蔵するためのリザーバであってもよい、または周囲空気を可撓性管類１１８に供給するための通気孔であってもよい。
【００４７】
膨張デバイス１２０はさらに、可撓性管類１１８を通して流体供給源１２６からアクチュエータ１００に膨張流体を供給するためのポンプまたは圧縮器等の流体送達デバイス１２８を含む。流体送達デバイス１２８は、流体をアクチュエータ１００に供給すること、またはアクチュエータ１００から流体を引き出すことが可能であり得る。流体送達デバイス１２８は、電気によって動力供給されてもよい。電気を供給するために、膨張デバイス１２０は、バッテリまたは電気コンセントへのインターフェース等の電力供給源１３０を含んでもよい。
【００４８】
電力供給源１３０はまた、電力を制御デバイス１３２に供給してもよい。制御デバイス１３２は、ユーザが、例えば、１つ以上の作動ボタン１３４（またはスイッチ、インターフェース、タッチディスプレイ等の代替デバイス）を通して、アクチュエータの膨張または収縮を制御することを可能にし得る。制御デバイス１３２は、制御信号を流体送達デバイス１２８に送信し、流体送達デバイス１２８に膨張流体を供給させる、またはアクチュエータ１００から膨張流体を引き出させるためのコントローラ１３６を含んでもよい。
【００４９】
ソフトロボットアクチュエータは、ハードアクチュエータが望ましくない、多くの事例で有用であり得る。例えば、限定ではないが、ソフトアクチュエータは、包装ブランクまたはプリフォームを取り上げ、それをブロー成型機に提供してもよく、その後、ブロー成型機は、金型に基づいて、ブランクを所望の形態に再成形してもよい。成形された後、成型された部品は、典型的には、非常に熱く、変形可能であろう。成型された部品は、成型された部品を損傷または変形させることなく、ソフトアクチュエータによって回収されてもよい。アクチュエータは、次いで、洗浄、標識、充填、および／または冠着されている間に、成型された部品を保持してもよい。他のソフトアクチュエータは、予防接種、分析、または手術のため等に、生きた動物を優しく保持してもよい。
【００５０】
従来のブロー成型動作における１つの問題は、握持されている物体が、ブロー成型の前および後に異なる形状を有する（包装ブランクから最終形成製品に遷移する）ことである。ハードグリッパが、変化する形状に適応する困難を有し得る（したがって、おそらく、単一のブロー成型動作のために２つの異なるタイプのグリッパを要求する）一方で、ソフトアクチュエータは、同一のグリッパを使用して、両方の物体形状を握持するために十分に適応可能であり得る。
【００５１】
ソフトロボットアクチュエータは、所定量の膨張流体で（または所定の圧力まで）膨張されてもよく、アクチュエータの流入／流出量および／またはアクチュエータの内圧が、測定されてもよい。物体と接触することに応じて、アクチュエータは、偏向されてもよく、結果として、膨張流体は、アクチュエータから流出（またはそれに流入）してもよい。本膨張流体流は、ある位置における、または、概してアクチュエータと接触している、物体の存在を示す、検出器としての役割を果たしてもよい。代替として、アクチュエータは、タッチセンサ、屈曲センサ、または物体との接触を位置合わせするための他のタイプの検出デバイスを含んでもよい。
【００５２】
図１Ｅは、グリッパハブ２０２がロボットアームＲＡに取り付けられ、作動のための流体供給源が外部流体ライン１１８を介して提供される、複数のフィンガを伴うソフトロボットアクチュエータ１００を描写する。フィンガ１００は、逆に丸められた位置で、方向６０４に丸められて示される。
【００５３】
図１Ｆおよび１Ｇは、本明細書に議論される任意の実施形態と併用され得る、ソフトロボットアクチュエータフィンガ１００を描写する。各フィンガ１００またはアクチュエータ１００は、内部空隙３００４を囲繞するエラストマ外面３００５を含み、膨張流体が内部空隙３００４に供給されるときに丸まるように構成される。歪み限定側２００３が、延在に抵抗する一方、拡張側３００１は、流体圧力の変化に応じて、延在および収縮を助長するための蛇腹特徴を含み、延在または収縮のいずれかは、１つまたは別の方向に丸まることを引き起こす。補強リブ３００３が、主に丸まる方向に沿って生じるように拡張および収縮を制約し、また、握持のためのいくつかのテクスチャ加工または隆起も提供する。
【００５４】
図１Ａ−１Ｇは、時として、アコーディオン式ソフトアクチュエータと称される、特定のタイプのソフトロボットアクチュエータを描写する。しかしながら、多数の他のタイプのソフトアクチュエータも、存在し、そのうちのいくつかは、下記の特定の実施形態に関連して説明される。ソフトアクチュエータは、軟質または応柔性材料から部分的または完全に形成されるアクチュエータを含み、より従来のハードアクチュエータ材料を組み込む、または囲繞してもよい。
【００５５】
ソフトアクチュエータは、種々の方法で移動してもよい。例えば、ソフトアクチュエータは、上記に示されるように屈曲してもよい、または「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」と題され、２０１４年９月８日に出願された、米国特許出願第１４／４８０，１０６号に説明される、ソフト触手アクチュエータの実施例におけるように捻転してもよい。別の実施例では、ソフトアクチュエータは、「Ｓｏｆｔ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｓｏｆｔ  Ａｃｔｕａｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題され、２０１５年７月１７日に出願された、米国特許出願第１４／８０１，９６１号に説明されるような線形アクチュエータであってもよい。なおもさらに、ソフトアクチュエータは、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」と題され、２０１４年７月１１日に出願された、米国特許出願第１４／３２９，５０６号におけるように、シート材料から形成されてもよい。さらに別の実施例では、ソフトアクチュエータは、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ，  Ｓｙｓｔｅｍ，  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｆａｂｒｉｃ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  ａｓ  Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」と題され、２０１４年８月２５日に出願された、米国特許出願第１４／４６７，７５８号におけるように、複雑な形状を形成するように組み込み繊維構造を伴う複合材料で構成されてもよい。
【００５６】
当業者は、ソフトアクチュエータの他の構成および設計もまた、可能として考えられ、本明細書に説明される例示的実施形態とともに採用され得ることを認識するであろう。
【００５７】
（エンドエフェクタ）
エンドエフェクタは、環境と相互作用するように設計される、ロボットアームの端部におけるデバイスであってもよい、および／またはロボットの最後のリンク（または終点）であってもよい。終点において、ツールが、取り付けられてもよい、またはエンドエフェクタは、それ自体がツールとして作用してもよい。エンドエフェクタは、グリッパまたはツールの一方または両方を含んでもよい。グリッパは、物体を保持する、持ち上げる、輸送する、および／または操作する傾向があるが、ツール機能は、多くの場合、収縮機能を有し、作業物体を把持または保持するのではなく、その特性を変化させてもよい。ツール機能は、溶接または融合、噴霧、分注、フライス、ねじまたはナットの駆動、平坦化、切断、およびこれらの組み合わせを含んでもよい。
【００５８】
エンドエフェクタの少なくとも４つのカテゴリは、衝突型（例えば、保持摩擦を含む直接衝突によって作業物体を握持する、ジョー、爪）、進入型（例えば、針、ピン、ハックルを用いて作業物体を貫通する）、収斂型（例えば、ベルヌーイ揚力、吸引力、真空力、磁気、静電、ファン・デル・ワールス力、定在超音波、レーザピンセット等の本質的に引力または場の力）、および連続型（例えば、毛管作用、糊、表面張力、凍結、化学反応を介した本質的に接着力）を含む。
【００５９】
ハードロボットでは、把持は、把持表面（例えば、丸い物体を持ち上げるための凹面状カップ）で形態に従う静的形状を使用することによって、またはハードフィンガ、ジョー、または爪を閉鎖することによって増加される摩擦力によって実施され得る。ソフトロボットエンドエフェクタは、グリッパ機能性を含んでもよく、また、または代替として、あるツール機能性を含んでもよい。ソフトロボットグリッパは、衝突型であってもよく、加えて、特定のグリッパ／作動形態または構成を介して、またはソフトロボットグリッパ内に、またはそれに沿って、またはその反対に付属ツールを追加することによって、進入型、収斂型、および／または連続型にされてもよい。
【００６０】
ソフトロボットグリッパは、長さおよび作動アプローチに応じて、フィンガ、アーム、テール、または主要部の器質的な掴むのに適した役割を担い得る、１つ以上のソフトロボット部材を含んでもよい。ソフトロボット部材を膨張および／または収縮させる場合において、２つ以上の部材が、ハブから延在してもよく、ハブは、流体（ガスまたは液体）をグリッパ部材に分散するためのマニホールド、および／またはマニホールドおよび／またはグリッパ部材への流体圧力を安定させるためのプレナムを含んでもよい。部材は、ソフトロボット部材が、丸められたときに、それに対して物体が指部によって保持される、「パーム」に面する指部として作用するように、手のように配列されてもよい、および／または部材はまた、ソフトロボット部材が付加的中心ハブアクチュエータを囲繞するアームとして作用する（吸引、把持、または同等物）ように、頭足動物のように配列されてもよい。概して、排他的ではないが、本明細書で使用されるように、用語「基部プレート」、「パームプレート」、「バンパプレート」、または「ハブプレート」は、２つ以上のソフトロボット部材に隣接する基準表面を指し得、それに対して、例えば、「閉鎖」方向に丸められたときに、ソフトロボット部材が作業物体を保持してもよく、そこから、作業物体上のソフトロボット部材の把持が、例えば、ソフトロボット部材が「開放」方向に丸められる、または再び丸められるときに解放されてもよい。「プレート」の使用は、部材が完全に平面状であることを示唆せず、「プレート」は、別様に説明されない限り、表面起伏、輪郭、湾曲、頂点および谷部、テクスチャ加工、または同等物を有し得る、または「プレート」は、別様に説明されない限り、プレート様エンベロープまたは縦横比内に適合する部材を説明する。
【００６１】
ソフトロボットグリッパ部材は、ゴム、および／または圧力下で広がる、伸張する、および／または屈曲するように構成される、アコーディオン構造に配列されるプラスチックの薄い壁等のエラストマ材料、または他の好適な比較的に軟質の材料から形成されてもよい。ソフトロボットグリッパ部材は、グリッパ部材を加圧する、膨張させる、および／または作動させるように、空気、水、または生理食塩水等の流体で充填され得る、チャネルおよび／または中空内部を含んでもよい。作動に応じて、グリッパ部材の形状または外形は、例えば、可変的に湾曲する、（反対方向も含めて）丸まる、または直線化することによって変化する。代替として、または加えて、グリッパ部材は、グリッパ部材から膨張流体を除去し、それによって、グリッパ部材が屈曲、捻転、および／または延在する程度を変化させるように、真空を使用して作動されてもよい。
【００６２】
作動はまた、グリッパ部材が、握持または押動されているワークピース等のワークピースに力を及ぼし、かつ握持されているワークピースの形状に部分的または完全に共形化することも可能にし得る。ソフトロボットグリッパ部材はまた、ワークピースまたは作業環境との衝突に応じて、無害に偏向することもできる。
【００６３】
（例示的なアームの端部ツール）
本明細書に説明される例示的実施形態は、種々の調節可能な構成要素を有する、アームの端部ツール（ＥＯＡＴ）に関する。１つ以上のアクチュエータが、１つ以上の枢軸点においてハブおよび／またはレールシステムに接続される、連結部に搭載されてもよい。枢軸点は、枢軸点間の距離を調節するために、（例えば、線形に）移動することが可能であってもよい。枢軸点を移動させることによって、ＥＯＡＴは、アクチュエータの運動範囲を調節する、異なるサイズ、形状、または性質の標的を握持することが可能であるようにアクチュエータの把持姿勢を改良する、アクチュエータにおける把持力を増加させる、および／またはアクチュエータ上の負荷を平衡させることができる。
【００６４】
例えば、図２および３Ａ−３Ｂは、２０１８年１０月１５日に出願された、米国特許出願第１６／１６０／５８０号に説明されるものに原理において類似する、例示的ＥＯＡＴ２００を描写する。ＥＯＡＴ２００は、それぞれが、ＥＯＡＴ２００のハブ２０８の内側の機械的アクチュエータ２０６に接続される、ジョー２０２に搭載される、２つのソフトアクチュエータ１００を含む。
【００６５】
機械的アクチュエータ２０６は、１つ以上のレール２０８に搭載され得る、モータを含んでもよい。レール上のギヤ付き機構が、モータの対応するギヤと噛合してもよい。モータが、１つの方向に駆動されると、ギヤの運動は、ギヤ付きレール２０８を離れるように移動させ、ジョー２０４を相互から矢印Ａの方向に離れるように押動させてもよい（例えば、ジョー２０４が第１の距離ｄ１だけ相互から分離される、図３Ａを参照）。モータが、異なる方向に駆動されると、ギヤの運動は、ギヤ付きレールをともにより近接するように移動させ、ジョー２０４を離れるように押動させてもよい（例えば、ジョー２０４が、第１の距離ｄ１より長い第２の距離ｄ２に位置付けられるように、それらがアクチュエータ２０６によって離れるように駆動されている、図３Ｂを参照）。
【００６６】
図２−３Ｂに描写される実施形態では、ジョー２０４間の距離が、調節されるとき、アクチュエータ１００は、相互に対して平行のままである。これは、いくつかの用途に関して望ましくあり得るが、他のものに関しては、アクチュエータ１００が非平行位置に調節されることを可能にすることが役立ち得る。
【００６７】
例えば、図４は、各アクチュエータ１００が、枢軸ピン４０２によってハブに添着される連結部４０４に接続される、例示的実施形態を描写する。枢軸ピン４０２は、連結部４０４がピン４０２を中心として回転することを可能にする。図４は、連結部４０４によって枢軸ピン４０２に接続される各アクチュエータ１００を描写するが、いくつかの実施形態では、１つ以上のアクチュエータ１００は、枢軸ピン４０２を介して搭載されてもよく、他のものが、それらが枢動し得ないように、固定された構成においてハブに保持されてもよい。
【００６８】
連結部４０４はまた、それぞれ、摺動枢軸部４０６に接続されてもよい（またはいくつかの実施形態では、連結部のうちのいくつかのみが、摺動枢軸部４０６に接続されてもよい）。摺動枢軸部４０６は、（上記で説明されるアクチュエータ２０６に類似する）アクチュエータ４１４によって駆動され、（上記で説明されるレール２０８に類似する）レール４０８に接続されてもよい。摺動枢軸部のアクチュエータ４１４は、モータおよびレールを使用することに限定されず、任意の好適な技法によって作動されてもよい。例えば、一実施形態では、空気圧式線形アクチュエータ等の空気圧式システムが、摺動枢軸部４０６がガイドレール４０８に沿って誘導されるにつれて、それらを離れるように駆動するために、空気等の空気圧流体を受容するように、または摺動枢軸部４０６がガイドレール４０８に沿って誘導されるにつれて、それらをともに駆動するために、流体を排出するように動作可能である。空気圧流体供給管が、空気圧流体をアクチュエータに、またはそこから送達してもよい。異なる弁システムが、空気圧式システムの運動を制御するために使用され得ることに留意されたい。代替として、または空気圧式システムに加えて、グリッパは、油圧流体を介して、油圧によって調節可能であってもよい。
【００６９】
別の実施形態では、各摺動枢軸部４０６は、摺動枢軸部４０６が独立して調節され得るように、独立して制御可能である、アクチュエータ４１４に接続されてもよい。いずれの実施形態においても、摺動枢軸部４０６は、アクチュエータ４１４の運動（例えば、図４の両方の摺動枢軸部４０６を左または右に同一量だけ移動させる）に応じて同一の方向に移動するように構成されてもよい。なおもさらに、摺動枢軸部４０６は、同一または異なる方向であるが、異なる程度に移動する（例えば、一方の摺動枢軸部４０６が、他方より多く移動する、または一方の摺動枢軸部４０６が、移動する一方、他方が、静止したままである）ように構成されてもよい。
【００７０】
図４に描写される構成では、摺動枢軸部４０６間の距離は、枢軸部のアクチュエータ４１４を、レール４０８に沿って矢印４１０の方向に駆動することによって調節されることができる。連結部４０４は、枢軸ピン４０２に接続されているため、連結部４０４間の角度αもまた、調節され、これは、アクチュエータ１００を矢印４１２の方向に移動させる。
【００７１】
本構成は、アクチュエータ１００が、アクチュエータ１００が平行なままであった場合、可能性として考えられるであろうものより比較的に広い握持姿勢に調節されることを可能にする。さらに、握持されるべき物体の形状に応じて、アクチュエータ１００のために非平行角度を提供することは、アクチュエータ１００の内部側上に提供される把持表面のより多くの部分が握持されている物体に暴露されることを可能にし（したがって、把持強度を改良し）得る。
【００７２】
物体を握持することではなく、枢軸部４０６は、アクチュエータ１００に物体を離れた所に駆動させるため（例えば、満杯の容器の中で握持されるべき標的物体の周囲の空間を空けるため）の掃引運動を実施させるために、離れるように駆動されてもよい。本動作は、アクチュエータ１００を外向きに屈曲させるようなアクチュエータ１００の逆作動を伴ってもよい。
【００７３】
さらに、摺動枢軸部４０６は、別個に、またはアクチュエータ１００を作動させるステップと連動して駆動され、標的物体を握持してもよい。アクチュエータ１００の作動と別個に駆動されると、摺動枢軸部４０６の運動は、握持されるべき物体の中に直接アクチュエータ１００を押動し得る一方、アクチュエータは、中立位置に留まる（これは、再び、アクチュエータ１００の把持表面のより多くの部分を暴露させる役割を果たし得る）。アクチュエータの作動と連動して駆動されると、摺動枢軸部４０６の運動は、丸められたアクチュエータ１００の先端に握持されるべき物体とより強力に接触させ、したがって、向上された力が（握持力がアクチュエータ１００の内面にわたって拡散される状況と比較して）比較的に小さい面積に及ぼされることを可能にし得る。
【００７４】
別の実施形態では、図５に描写されるように、枢軸ピン４０２はまた、（アクチュエータ４１４に類似する）アクチュエータ５０６に取り付けられ、レールシステム４０８に搭載され、連結部４１４の上側部分が、（矢印５０２によって示されるように）ともにより近接するように、またはさらに離れるように移動されることを可能にしてもよい。本運動は、（矢印５０４によって示されるように）下側アクチュエータ４１４の運動と連動して、またはそれと別個に実施されてもよい。
【００７５】
本構成では、アクチュエータ１００の運動の範囲および把持姿勢は、図４に関連して上記で説明される構成と同様に、変化されることができる（但し、上側アクチュエータ５０６の包含は、図４の実施形態と比較してより大きい運動範囲および／またはより細かい制御を可能にし得る）。
【００７６】
加えて、本構成は、アクチュエータ１００が、所望に応じて平行または非平行位置に維持され得る、２つの動作モードを可能にする。下側アクチュエータ４１４または上側アクチュエータ５０６のみを駆動することによって、またはアクチュエータ４１４、５０６を異なる程度に駆動することによって、アクチュエータ１００は、非平行位置に移動されることができる。他方では、上側および下側アクチュエータ５０６、４１４が、（図６Ａ−６Ｂに示されるように）ともに移動される場合、アクチュエータ１００は、平行構成に移動されることができる。これは、アクチュエータ１００を握持標的までもたらすステップにおいて付加的な可撓性を提供し、これは、より広い範囲のサイズ、重量、テクスチャ加工、または位置の標的物体が握持されることを可能にし得る。
【００７７】
図４に関連して上記に記載されるように、摺動枢軸部４０６は、アクチュエータ１００を相互に向かって駆動し、物体上でのアクチュエータの把持を改良するために使用されてもよい。本技法はまた、アクチュエータ１００が、把持力制御を調節または維持するために正に膨張されるときにも使用されることができる。例えば、ＥＯＡＴが、標的物体上の握持が緩くなっていることを検出する場合、ＥＯＡＴは、付加的膨張流体をアクチュエータ１００に供給し得るが、また、または代替として、摺動枢軸部４０６をともより近接するように移動させ得る。同様に、物体が過剰に堅性に保持されていると考えられる（例えば、これが損傷され得るかのように考えられる）場合、ＥＯＡＴは、アクチュエータ１００を収縮させる、および／または摺動枢軸部４０６をさらに離れるように移動させることができる。
【００７８】
本例示的ステップをさらに進めるために、摺動枢軸部４０６の存在はまた、他のタイプのユニークな制御方式も可能にする。例えば、図７Ａ−７Ｃは、摺動枢軸部４０６間の距離が標的物体７０２上での最適化された把持を維持するように調節される、実施形態を描写する。
【００７９】
図７Ａでは、アクチュエータ１００は、それらが標的物体７０２に接近するにつれて平行位置に保持される。平行位置は、上側アクチュエータ５０６を下側アクチュエータ４１４と整合させることによって達成され得る。また、上側および下側アクチュエータ５０６、４１４は、可能な限り近接するようにともに移動されてもよい。本構成は、ＥＯＡＴが、可能性として考えられる最も狭小な外形を標的物体７０２にもたらすことを可能にし得、これは、ＥＯＡＴが、より広いＥＯＡＴ（例えば、非平行構成におけるアクチュエータ１００を伴うＥＯＡＴ）が接近することが不可能であり得る、比較的に限局された空間の中に接近することを可能にする。
【００８０】
標的物体７０２にわたって好適な位置まで移動することに応じて、図７Ｂに示されるように、下側アクチュエータ４１４は、離れるように移動されてもよい、および／または上側アクチュエータ５０６は、ともに移動されてもよい。本動作は、アクチュエータ１００を非平行構成から、およびそれまで押動し、アクチュエータの把持を拡張させ、ＥＯＡＴが比較的に広い標的物体７０２を握持することを可能にする。アクチュエータ１００は、次いで、上側アクチュエータ５０６を外向きに押動する（鋏動運動を生じさせる）ことによって、および／または下側アクチュエータ４１４を内向きに押動することによってともに駆動されてもよい。アクチュエータ１００はまた、それらを内向きに丸めるために作動され、アクチュエータ１００先端に標的物体１００と初期接触させてもよい。
【００８１】
本状態で、アクチュエータ１００は、標的物体に力Ｆａを及ぼし、これは、連結部４０４上に対向する外向きの力Ｆｏをもたらす。同時に、上側および／または下側アクチュエータ５０６、４１４は、連結部４０４上で内向きの力Ｆｊを維持するように構成されてもよい。アクチュエータ１００が、標的物体７０２上でより強力な把持を維持するために実質的により膨張されるにつれて、連結部４０４は、さらに離れるように押動され、下側アクチュエータ４１４は、内向きに移動することによって対抗し、より強力な力Ｆｊを発生させる（逆も同様である）。力Ｆｊはまた、上側アクチュエータ５０６の移動によっても影響を及ぼされ得る（これは、上側アクチュエータ５０６が、連結部４０４の回転中心から比較的にさらに離れるように位置するという事実に起因して、下側アクチュエータ４１４によって可能性として考えられるものより細かい制御を提供し得る）。コントローラは、上側アクチュエータ５０６を移動させることによってＦｊ≧Ｆａとなるように力Ｆｊを維持するように試みてもよく、随意に、下側アクチュエータ４１４もまた、より強力な補正量が必要とされる場合、コントローラによって制御されてもよい。故に、ＥＯＡＴは、平衡状態が、アクチュエータ５０６、４１４の間隔と物体７０２上でのアクチュエータ１００把持姿勢との間で達成されるにつれて、物体７０２上での自己平準化または自己最適化把持を提供する。
【００８２】
別の実施形態では、アクチュエータ５０６、４１４は、標的物体７０２に印加される握持力を向上させるように駆動されてもよい。例えば、図８は、上側アクチュエータ５０６が離れるように駆動される一方、下側アクチュエータ４１４がともに駆動される状況を描写する。これは、アクチュエータ１００の遠位先端において印加される力の量を増加させる。
【００８３】
（握持方法）
図９は、上記で説明されるようなエンドエフェクタを展開および使用するための手順を説明する。図９では、破線によって囲繞されたブロックが、随意のステップを表す。
【００８４】
ブロック９０２では、ロボットエンドエフェクタが、提供され、ロボットシステム（例えば、ロボットアーム）に添着されてもよい。ロボットエンドエフェクタは、本明細書に描写および説明されるようなロボットエンドエフェクタであってもよい。
【００８５】
ブロック９０４では、本システムは、握持されるべき標的物体の特性を判断してもよい。これらの特性は、標的物体までの距離、標的物体のサイズ、形状、または構成、（例えば、上記で説明されるような物体認識によって検出されるような）標的物体のタイプ、（例えば、上記で説明されるような物体ライブラリまたはデータベースから受信されるような）標的物体の性質等を含んでもよい。
【００８６】
ブロック１９０６では、本システムは、ブロック１９０４において識別される特性に基づいて、標的物体のための握持モードを選択してもよい。握持モードは、例えば、アクチュエータが標的物体を平行構成で握持する、第１の握持モードと、アクチュエータが標的物体を非平行構成で握持する、第２の握持モードとを含んでもよい。これらの握持モードは、例えば、物体の形状または表面テクスチャ加工に基づいて選択されてもよい。別個に、または第１または第２の握持モードと連動して使用され得る、第３の握持モードは、上記で説明されるような力の平衡を提供するステップを伴ってもよい。本握持モードは、比較的に繊細または脆性な物体のために有用であり得る。別個に、または第１または第２の握持モードと連動して使用され得る、第４の握持モードは、上記で説明されるような力の増幅を提供するステップを伴ってもよい。そのような握持モードは、物体が比較的に硬質、剛性、または重いことが決定される場合に使用されてもよい。
【００８７】
ブロック９０８では、ＥＯＡＴは、標的物体と近接するように移動されてもよい。いくつかの実施形態では、これは、標的物体と接触することを伴ってもよい一方、他では、ＥＯＡＴは、標的物体の所定の距離の範囲内まで移動されてもよい。選択される距離は、ブロック９０６において選択される握持モードに依存し得る。ＥＯＡＴの移動は、接近センサ、カメラ、タッチセンサ等の種々のセンサによって誘導されてもよい。いくつかの実施形態では、ＥＯＡＴは、標的物体の軸にわたって相対的に中心合わせされるように、本ブロック内に位置付けられてもよい。標的物体の軸は、それに沿ってアクチュエータが配列され得る（例えば、物体が握持されるときにバンパプレートの長軸に沿った）握持軸を表し得る。
【００８８】
ブロック９１０では、線形アクチュエータおよび／またはフィンガアクチュエータは、ブロック９０６において選択される握持モードに依存し得る、初期位置まで移動されてもよい。例えば、上側および／または下側線形アクチュエータは、ＥＯＡＴが標的物体の近傍の位置まで移動されるにつれて、連結部およびフィンガアクチュエータを最も狭小な可能性として考えられる構成の中に位置付ける、初期位置まで移動されてもよい。いくつかの実施形態では、線形アクチュエータ４１４、５０６の位置および／またはフィンガアクチュエータ１００の膨張状態は、ＥＯＡＴが環境を通して移動するにつれて操作されてもよい（例えば、ジョーおよび／またはアクチュエータを延在させる前に、比較的にタイトな空間に嵌入するようにＥＯＡＴの外形を狭める）。ブロック９１０は、状況による要求に応じてブロック９０８と連動して、またはその前に実施されてもよい。
【００８９】
ブロック９１２では、本システムは、線形アクチュエータ４１４、５０６を最終握持位置まで移動させてもよい。最終握持位置は、標的物体が握持される際の連結部の位置であってもよく、ブロック９０６において選択される握持モードに依存し得る。例えば、本システムは、上側線形アクチュエータをともに比較的に近接するように位置付ける、および／または下側線形アクチュエータを比較的に遠くに離れるように位置付け、より広い範囲の運動または比較的に広い把持姿勢を提供してもよい。別の実施形態では、本システムは、上側線形アクチュエータを比較的に遠くに離れるように位置付ける、および／または下側線形アクチュエータをともに比較的に近接するように位置付け、把持姿勢を狭める、またはより限定された範囲の運動を提供してもよい。
【００９０】
ブロック９１４では、本システムは、随意に、アクチュエータ１００を作動させ、それらを丸まらせ、標的物体を握持させてもよい。選択された握持モードに応じて、丸まりの程度は、アクチュエータ１００により多いまたはより少ない膨張流体を追加または減ずることによって、コントローラによって制御されてもよい（例えば、より多い丸まりは、比較的に硬質の物体のためのよりしっかりとした握持をもたらす、またはより少ない丸まりは、比較的に脆性な物体のためのより緩い握持をもたらす）。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１００は、中立、またはさらに負に膨張された位置内に維持されてもよく、線形アクチュエータの動作を通して標的物体の中に押動されてもよい。
【００９１】
ブロック９１６では、本システムは、随意に、線形アクチュエータを制御し、線形アクチュエータによって印加される力を増幅させる、および／または連結部上の力を平衡させ、グリッパ強度を最適化してもよい。
【００９２】
このようにしてＥＯＡＴの把持で標的物体を固着すると、ブロック９１８では、ＥＯＡＴは、標的物体を所望の目的地または構成まで移動させるように平行移動および／または回転されてもよい。
【００９３】
上記で説明される方法は、非一過性のコンピュータ可読媒体上に記憶された命令または論理として具現化されてもよい。実行されると、命令または論理は、プロセッサ回路に、ロボットシステムを使用して上記で説明される方法を実施させてもよい。
【００９４】
（用語についての一般的注記）
いくつかの実施形態は、それらの派生語とともに、表現「一実施形態」または「ある実施形態」を使用して説明され得る。これらの用語は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の中の種々の場所における語句「一実施形態では」の表出は、必ずしも全て同一の実施形態を指しているわけではない。また、別様に注記されない限り、上記で説明される特徴は、任意の組み合わせにおいてともに使用可能であると認識される。したがって、別個に議論される任意の特徴は、特徴が相互と非互換性であると注記されない限り、相互と組み合わせて採用され得る。
【００９５】
本明細書で使用される表記および専門用語を全般的に参照して、本明細書における詳細な説明は、コンピュータまたはコンピュータネットワーク上で実行されるプログラムプロシージャの観点から提示され得る。これらのプロシージャの記述および表現は、それらの研究の内容を他の当業者に最も効果的に伝達するために、当業者によって使用される。
【００９６】
プロシージャは、ここでは、概して、所望の結果につながる、動作の首尾一貫したシーケンスであると考えられる。これらの動作は、物理的数量の物理的操作を要求するものである。通常、必ずしもではないが、これらの数量は、貯蔵、転送、組み合わせ、比較、および別様に操作されることが可能な電気、磁気、または光学信号の形態をとる。時として、主に、一般的使用の理由のために、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、番号、または同等物として参照することが、便宜的であることが証明されている。しかしながら、これらおよび類似の用語の全ては、適切な物理的数量と関連付けられるべきであり、それらの数量に適用される便宜的な標識にすぎないことに留意されたい。
【００９７】
さらに、実施される操作は、多くの場合、一般に人間オペレータによって実施される知的動作と関連付けられる、追加する、または比較する等の用語で称される。人間のオペレータのそのような能力は、１つ以上の実施形態の一部を形成する、本明細書に説明される動作のうちのいずれかにおいて、必要ではない、または殆どの場合において望ましくない。むしろ、動作は、機械動作である。種々の実施形態の動作を実施するための有用な機械は、汎用デジタルコンピュータまたは類似デバイスを含む。
【００９８】
いくつかの実施形態は、それらの派生語とともに、表現「結合される」および「接続される」を使用して説明され得る。これらの用語は、必ずしも相互の同義語として意図されていない。例えば、いくつかの実施形態は、２つ以上の要素が相互と直接物理的または電気的に接触していることを示すために、用語「接続される」および／または「結合される」を使用して説明され得る。しかしながら、用語「結合される」はまた、２つ以上の要素が相互と直接接触していないが、なおもさらに、相互と協働または相互作用することも意味し得る。
【００９９】
種々の実施形態はまた、これらの動作を実施するための装置またはシステムに関する。本装置は、要求される目的のために特別に構築されてもよい、またはコンピュータの中に記憶されたコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ化または再構成されるような汎用コンピュータを備えてもよい。本明細書に提示されるプロシージャは、本質的に特定のコンピュータまたは他の装置に関連していない。種々の汎用機械が、本明細書の教示に従って書き込まれるプログラムと併用されてもよい、または要求される方法ステップを実施するように、より特殊な装置を構築することが便宜的であることが証明され得る。種々のこれらの機械のために要求される構造は、所与の説明から表出するであろう。
【０１００】
前述の説明では、種々の特徴は、本開示を簡潔にする目的のために単一の実施形態の中でともに群化されることが理解され得る。本開示の方法は、請求される実施形態が各請求項に明示的に列挙されるものより多くの特徴を要求するという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、本発明の主題は、単一の開示される実施形態の全ての特徴より少ない特徴にある。したがって、以下の請求項は、本明細書では詳細な説明の中に組み込まれ、各請求項は、それ自体で別個の実施形態としての役割を果たす。添付の請求項では、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」および「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ（その中で）」は、それぞれ、個別の用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を備える）」および「ｗｈｅｒｅｉｎ（その中で）」の平易な英語の均等物として使用される。また、用語「第１の」、「第２の」、「第３の」等は、標識として使用されているにすぎず、それらの物体に数値的要件を課することを意図するものではない。
【０１０１】
上記で説明されているものは、開示されるアーキテクチャの実施例を含む。当然ながら、構成要素および／または方法論のあらゆる想定可能な組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、多くのさらなる組み合わせおよび順列が可能性として考えられることを認識し得る。故に、新規のアーキテクチャは、添付の請求項の精神および範囲内にある、全てのそのような改変、修正、および変形例を包含することが意図される。
【０１０２】
上記で説明される技法のうちのいずれかまたは全ては、空気圧、油圧、機械、電気、磁気等のハードウェアを含む、好適なハードウェアによって実装されてもよい。いくつかの実施形態は、非一過性コンピュータ可読媒体上に記憶された論理を利用してもよい。１つ以上のプロセッサによって実行されると、論理は、プロセッサに、上記に識別される技法を実施させてもよい。論理は、完全または部分的にハードウェア内で実装されてもよい。論理は、グリッパ配列の中で１つ以上のアクチュエータを採用する、ソフトロボットアクチュエータおよび／またはソフトロボットシステムの作動、作動解除、移動、位置付け等を制御するためのコントローラの一部として含まれてもよい。
【０１０３】
本明細書で使用されるように、構造、作用、ステップ、および機能は、種々の名称または標識を与えられる。本段落は、代替として、ある場合には、同義的に、ある場合には、同等に使用される、用語を説明する。概して、当業者は、平易な技術的意味を有する代替専門用語および／または言葉の間の同一性、同等性、および類似性、および差異を認識および理解するであろう。本明細書で使用されるように、エンドエフェクタは、ＥＯＡＴ２０２および同等物を含む、ツールまたはツールが搭載され得るものを含む、エフェクタを含んでもよい。屈曲可能部材は、ソフトロボットアクチュエータ１００等のソフトロボット部材を含んでもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ−６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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