(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
力制御ロボット（１２）のための分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，１１０，２１０）であって、
前記力制御ロボット（１２）のアーム（１４）に操作可能に取り付けられるエンドエフェクタ（２２，１２２，２２２）であって、ユーザーの手によって把持されるように構成された把持部分（３６，１３６，２３６）を備えるエンドエフェクタ（２２，１２２，２２２）と、
前記把持部分（３６，１３６，２３６）と前記ロボット（１２）の前記アーム（１４）との間に配置される力／トルクセンサ（４２，１４２，２４２）であって、前記ロボット（１２）の前記アーム（１４）に固定される高力エンドエフェクタインターフェイス（４４，１４４，２４４）と、前記把持部分（３６，１３６，２３６）に操作可能に取り付けられ、前記高力エンドエフェクタインターフェイス（４４，１４４，２４４）に対して移動可能になっている低力エンドエフェクタインターフェイス（４８，１４８，２４８）と、外科用工具のユーザー制御による位置決めのために前記低力エンドエフェクタインターフェイス（４８，１４８，２４８）に加えられた負荷に反応し、対応する出力信号を生成するために、前記高力エンドエフェクタインターフェイス（４４，１４４，２４４）と前記低力エンドエフェクタインターフェイス（４８，１４８，２４８）との間に配置された変換器（４５，１４５，２４５）とを有する力／トルクセンサ（４２，１４２，２４２）と、
を備えている、分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，１１０，２１０）であって、
前記エンドエフェクタ（２２、１２２、２２２）は、ガイドを更に備え、該ガイドはこのガイドを通って軸方向に延び、外科用工具を受け入れるための開口（２８、１２８、２３８）を有し、前記ガイドは、前記変換器（４５、１４５、２４５）が外科用工具に加えられる高負荷に対して迂回されるように、前記高力エンドエフェクタインターフェイス（４４、１４４、２４４）に接続されるか、または該高力エンドエフェクタインターフェイスと一体となっている、
分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，１１０，２１０）。
【請求項２】
前記把持部分（３６，１３６，２３６）は、略円筒状である、請求項１に記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，１１０，２１０）。
【請求項３】
前記低力エンドエフェクタインターフェイス（１４８）は、前記把持部分（１３６）の一端に取り付けられている、請求項１または２のいずれか１つに記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０ｌ）。
【請求項４】
前記把持部分（３６，２３６）から延在し、前記低力エンドエフェクタインターフェイス（４８，２４８）に取り付けられたシャフト部分（４０，２４０）を備えている、請求項１または２のいずれか１つに記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，２１０）。
【請求項５】
前記把持部分（３６，２３６）、前記シャフト部分（４０，２４０）、および前記低力エンドエフェクタインターフェイス（４８，２４８）は、一体化された単一品である、請求項４に記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，２１０）。
【請求項６】
前記高力エンドエフェクタインターフェイス（４４，１４４，２４４）は、前記ロボット（１２）の前記アーム（１４）に機械的に間接接続されるように構成されている、請求項１または２のいずれか１つに記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，１１０，２１０）。
【請求項７】
前記低力エンドエフェクタインターフェイス（２４８）と前記高力エンドエフェクタインターフェイス（２４４）との間に延在する複数のビーム（２５２）を備えている、請求項１または２のいずれか１つに記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（２１０）。
【請求項８】
前記ビーム（２５２）は、柔軟である、請求項７に記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（２１０）。
【請求項９】
前記把持部分（１３６）は、前記低力エンドエフェクタインターフェイス（１４８）と共に浮遊している、請求項１または２のいずれか１つに記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（２１０）。
【請求項１０】
前記シャフト部分（４０，２４０）が前記把持部分（３６，２３６）から半径方向に延在している、請求項４に記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（１０，２１０）。
【請求項１１】
前記ガイドが前記把持部分（１３６）を貫通している、請求項１に記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（１１０）。
【請求項１２】
前記複数のビーム（２５２）が、前記高力エンドエフェクタインターフェイス（２４４）から離れて配置されており、前記力／トルクセンサ（２４２）における所定の力よりも大きな負荷に反応して、高力エンドエフェクタインターフェイス（２４４）に対するストッパとして作用する、請求項７に記載の分離式力／トルクセンサアセンブリ（２１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本発明は、２０１５年１月９日に出願された同時継続中の米国仮特許出願第６２／１０１，６４７号および２０１６年１月７日に出願された米国非仮特許出願第１４／９９０，５１３号の利得を主張するものであり、この開示内容の全てが、参照することによってここに含まれるものとする。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、一般的に、力制御ロボットのための力／トルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００３】
医療従事者は、外科手術の実施を助長するためにロボットシステムを用いることが有用であることを見出している。このようなロボットシステムは、可動アームおよびアームの端のエンドエフェクタを有する力制御ロボットを備えていることがある。典型的には、外科用工具は、エンドエフェクタに取り付けられる。工具は、外科部位に適用されるように設計されている。一般的に、制御装置は、アームの運動を調整し、工具を高精度で外科部位に位置決めするようになっている。力制御ロボットの最適な制御は、ユーザーがロボットと相互作用する箇所においてユーザーによって加えられる力を直接感知することによって達成される。この箇所は、典型的には、エンドエフェクタとロボットアームとのインターフェイスまたはそのエンドエフェクタの一部である。
【０００４】
多くのロボットシステムの一構成要素は、力／トルクセンサである。力／トルクセンサは、典型的には、アームの自由端と工具との間に取り付けられる。力／トルクセンサは、工具に加えられる力およびトルクを監視する。これらは、工具を組織に押し付ける結果として工具に加えられる力およびトルクを含んでいる。また、これらは、工具の位置および／または方位を設定するためにユーザーが加える力およびトルクも含んでいる。力／トルクセンサから出力された信号は、制御装置によって受信される。制御装置は、これらの信号を用いて、工具の目標位置を決定する。決定された目標位置に基づき、制御装置は、工具が目標位置に移動するようにアームを前進させるために、アームを作動させることになる。
【０００５】
工具に加えられた全ての力およびトルクを確実に測定するために、６成分力／トルクセンサを設けることが一般的に行われている。この種の力／トルクセンサは、３軸に沿って工具に加えられた力および３軸を中心として工具に加えられたトルクを測定するようになっている。
【０００６】
６成分力／トルクセンサの１つのタイプは、力／トルク変換器としても知られている。典型的な力／トルク変換器は、１対のセンサ部材、具体的には、ロボットアームに取り付けられるセンサ部材およびエンドエフェクタに取り付けられるセンサ部材を備えている。複数のビームがこれらのセンサ部材間に柔軟に取り付けられており、１つまたは複数の歪ゲージが各ビームに付随的に設けられている。各歪ゲージは、該歪ゲージが付随的に設けられたビームの撓みに比例する電気信号を生成する。歪ゲージからの出力信号は、アルゴリズム内に変数として入力され、該アルゴリズムが測定された力およびトルクをもたらすようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の力制御ロボットの１つの欠点は、力／トルクセンサがユーザーによって加えられる力に加えて工具に与えられる他の力の全てを受けることである。これらの他の力は、力／トルクセンサの操作範囲を超えることがあり、または力／トルクセンサを損傷させるのに十分に高いことがある。これは、力制御ロボットが、全人工股間節置換術における寛骨臼の移植のような高衝撃処置のための手動位置決め装置として用いられるとき、特に当てはまる。この用途では、ユーザーは、ロボットを正確な位置に案内し、従来の力制御装置を用いてインパクターを保持し、次いで、手で掴んだハンマーによって工具を叩き、これによって、力／トルクセンサに衝撃力を与えるようになっている。それ故、当技術分野において、衝撃力が力／トルクセンサに与えられないように力／トルクセンサを分離する、力制御ロボットのための力／トルクセンサを提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、一実施形態では、本発明は、力制御ロボットのための分離式力／トルクセンサアセンブリであって、力制御ロボットのアームに操作可能に取り付けられるエンドエフェクタを備える分離式力／トルクセンサアセンブリを提供する。エンドエフェクタは、ユーザーの手によって把持されるように構成された把持部分を有している。分離式力／トルクセンサアセンブリは、把持部分とロボットのアームとの間に配置される力／トルクセンサも備えている。力／トルクセンサは、ロボットのアームに取り付けられる高力エンドエフェクタインターフェイスと、把持部分に操作可能に取り付けられた低力エンドエフェクタインターフェイスと、外科用工具のユーザー制御による位置決めのために低力エンドエフェクタインターフェイスに加えられた負荷に反応し、対応する出力信号を生成するために、高力エンドエフェクタインターフェイスと低力エンドエフェクタインターフェイスとの間に配置された変換器であって、高負荷に対して迂回されるようになっている変換器と、を有している。
【０００９】
他の実施形態では、本発明は、力制御ロボットのための分離式力／トルクセンサアセンブリであって、力制御ロボットのアームに操作可能に取り付けられるエンドエフェクタを備える分離式力／トルクセンサアセンブリを提供する。エンドエフェクタは、ユーザーの手によって把持されるように構成された把持部分および把持部分から延在するシャフト部分を有している。力／トルクセンサは、ロボットのアームに取り付けられる高力エンドエフェクタインターフェイスと、シャフト部分に取り付けられる低力エンドエフェクタインターフェイスと、前記低力エンドエフェクタインターフェイスに加えられた負荷に反応し、対応する出力信号を生成するために高力エンドエフェクタインターフェイスと低力エンドエフェクタインターフェイスとの間に配置された変換器と、を有している。
【００１０】
他の実施形態では、本発明は、力制御ロボットのための分離式力／トルクセンサアセンブリであって、力制御ロボットのアームに操作可能に取り付けられるエンドエフェクタを備える、分離式力／トルクセンサアセンブリを提供する。エンドエフェクタは、ユーザーの手によって把持されるように構成された把持部分を有している。力／トルクセンサは、ロボットのアームに取り付けられる高力エンドエフェクタインターフェイス、および把持部分の一端に取り付けられた低力エンドエフェクタインターフェイスを備えている。把持部分は、低力エンドエフェクタインターフェイスと共に浮遊するようになっている。力／トルクセンサは、低力エンドエフェクタインターフェイスに加えられた負荷に反応し、対応する出力信号を生成するために高力エンドエフェクタインターフェイスと低力エンドエフェクタインターフェイスとの間に配置された変換器も備えている。
【００１１】
他の実施形態では、本発明は、力制御ロボットのための分離式力／トルクセンサアセンブリであって、力制御ロボットのアームに操作可能に取り付けられるエンドエフェクタを備える、分離式力／トルクセンサアセンブリを提供する。エンドエフェクタは、ユーザーの手によって把持されるように構成された把持部分および把持部分から延在するシャフト部分を有している。力／トルクセンサは、ロボットのアームに取り付けられる高力エンドエフェクタインターフェイスと、シャフト部分に取り付けられた低力エンドエフェクタインターフェイスと、低力エンドエフェクタインターフェイスと高力エンドエフェクタインターフェイスとの間に延在する複数のビームと、低力エンドエフェクタインターフェイスに加えられた負荷に反応し、対応する出力信号を生成するために高力エンドエフェクタインターフェイスと低力エンドエフェクタインターフェイスとの間に配置された変換器と、を有している。
【００１２】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面と併せて後述の実施形態の説明を読むことによって本発明がさらに理解されれば、容易に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】力制御ロボットに対して使用可能な関係にある状態で示されている本発明による分離式力／トルクセンサアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図２】力制御ロボットに対して使用可能な関係にある状態で示されている本発明による分離式力／トルクセンサアセンブリの他の実施形態の斜視図である。
【図３】力制御ロボットに対して使用可能な関係にある状態で示されている本発明による分離式力／トルクセンサアセンブリのさらに他の実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面、特に、図１を参照すると、総称的に１２で示されているロボットに対して使用可能な関係にある状態で示されている、本発明による分離式トルク／力センサアセンブリ１０の一実施形態が示されている。一実施形態では、ロボット１２は、力制御式であり、ロボット１２の（図示されない）本体から延在するロボットアーム１４を備えている。ロボット１２は、ロボットアームの端に取り付けられた総称的に１６で示されている手首ジョイント１６も備えている。この実施形態では、手首ジョイント１６は、ロボットアーム１４に取り付けられたブラケット１８を備えている。ブラケット１８は、略Ｕ字状である。手首ジョイント１６は、ブラケット１８に旋回可能に接続されたフランジ２０も備えている。フランジ２０は、略矩形状であるが、どのような適切な形状であってもよい。フランジ２０は、ブラケット１８の開口内に配置されており、（図示されない）ピンのような適切な機構によって、ブラケット１８に旋回可能に接続されている。フランジ２０がブラケット１８に対して旋回または回転することを理解されたい。フランジ２０は、フランジ２０を旋回させるためにブラケット１８に間接接続されたエンコーダ、モータ、およびギアボックスのようなアクチュエータ（図示せず）によって、制御されることも理解されたい。
【００１５】
一実施形態では、ロボット１２は、総称的に２２で示されている（破線によって囲まれた）エンドエフェクタをさらに備えている。エンドエフェクタ２２は、手首ジョイント１６に取り付けられている。エンドエフェクタ２２は、工具ホルダーまたはガイド２４を備えている。ガイド２４は、軸方向に延在するガイド部分２６を備えている。ガイド部分２６は、略円筒状である。ガイド部分２６は、該ガイド部分を軸方向に貫通する開口２８を備えており、これによって、リーマまたはインパクタのような工具（Ｉ）が該ガイド部分を貫通することが可能になる。ガイド２４は、ガイド部分２６から半径方向に延在する支持部分３０も備えている。一実施形態では、支持部分３０は、ガイド部分２６の上端から延在している。ガイド２４は、手首ジョイント１６のフランジ２０に取り付けるために支持部分３０から延在する取付部分３２をさらに備えている。取付部分３２は、（図示されない）固定具のような適切な機構によって、フランジ２０に取り付けられるとよい。ガイド２４は、一体になっており、単一化されており、および／または１つに繋がれており、これによって、単一の剛性体を形成している。ガイド２４は、股間節置換手術中にリーマまたはインパクタのような工具を挿入するために、（図示されない）ユーザーによって用いられることを理解されたい。
【００１６】
図１に示されているように、分離式力／トルクセンサアセンブリ１０は、総称的に３４で示されているユーザーインターフェイスを備えている。ユーザーインターフェイス３４は、ガイド２４と操作可能に協働するようになっている。一実施形態では、ユーザーインターフェイス３４は、ユーザーの手がユーザーインターフェイス３４を把持することを可能にするために軸方向に延在する把持部分３６を備えている。把持部分３６は、略円筒状である。把持部分３６は、該把持部分を軸方向に貫通する開口３８を備えており、これによって、ガイド２４のガイド部分２６が該把持部分を貫通することが可能になる。ユーザーインターフェイス３４は、把持部分３６から半径方向に延在するシャフト部分４０を備えている。ユーザーインターフェイス３４は、一体になっており、単一化されており、および／または１つに繋がれており、これによって、単一の剛性体を形成している。把持部分３６は、ガイド２４のガイド部分２６の周りに１００％のクリアランスを有していることを理解されたい。ユーザーインターフェイス３４は、ユーザーの手によって把持されるように形作られていることも理解されたい。
【００１７】
図１を参照すると、分離式力／トルクセンサアセンブリ１０は、総称的に４２で示されている（破線によって囲まれた）力／トルクセンサを備えている。図示されているように、力／トルクセンサ４２は、ユーザーインターフェイス３４に加えられた負荷に反応するために設けられている。負荷は、ユーザーがガイド２４の位置および／または方位を設定することを望んだとき、ユーザーによってユーザーインターフェイス３４に加えられる力およびトルクを含んでいる。（図示されない）ロボット制御装置が、力／トルクセンサ４２によって測定された力およびトルクに基いて、ロボットアーム１４および手首ジョイント１６、従って、ガイド２４の位置を設定することを理解されたい。
【００１８】
図１に示されているように、力／トルクセンサ４２は、ロボットアーム１４とユーザーインターフェイス３４との間で作用する。力／トルクセンサ４２は、高力エンドエフェクタインターフェイス４４、変換器４５、および低力エンドエフェクタインターフェイス４８を備えている。インターフェイス４４，４８は、ロボットアーム１４とユーザーインターフェイス３４との間において力／トルクセンサ４２を操作可能に支持している。高力エンドエフェクタインターフェイス４４は、ガイド２４の一部であってもよいし、またはエンドエフェクタ２２の一部であってもよい。低力エンドエフェクタインターフェイス４８は、ユーザーインターフェイス３４の一部であってもよい。力／トルクセンサ４２は、６軸力変換器式であることを理解されたい。高力エンドエフェクタインターフェイス４４は、ガイド２４の取付部分３２に接続されていてもよいし、または該取付部分と一体であってもよいことも理解されたい。
【００１９】
図１に示されているように、高力エンドエフェクタインターフェイス４４は、（図示されない）固定具のような適切な機構によってロボット１２のフランジ２０に取り付けられたプレートである。低力エンドエフェクタインターフェイス４８は、ユーザーインターフェイス３４に取り付けられていてもよいし、または該ユーザーインターフェイスと一体であってもよい。変換器４５は、インターフェイス４４，４８間に配置されている。
【００２０】
変換器４５は、（図示されない）固定具のような適切な機構によって高力エンドエフェクタインターフェイス４４に固定された第１のセンサプレートのような第１のセンサ部材４６を備えている。変換器４４は、（図示されない）固定具のような適切な機構によって低力エンドエフェクタインターフェイス４８に固定された第２のセンサプレートのような第２のセンサ部材４７も備えている。（図示されない）複数のビームが、第１のセンサ部材４６と第２のセンサ部材４７との間に柔軟に取り付けられている。（図示されない）１つまたは複数の歪ゲージが、各ビームに付随的に設けられている。各歪ゲージは、歪ゲージが付随的に設けられているビームの撓みに比例する電気信号を生成する。変換器４５は、シリコン歪ゲージ式であるとよい。このような変換器４５は、ノースカロライナ州のATI Industrial Automation of Apex から市販されている。変換器４５は、（図示されない）力／トルク制御装置またはロボット制御装置にケーブルによって接続されている。
【００２１】
高力エンドエフェクタインターフェイス４４は、ロボットアーム１４に機械的に間接接続されており、任意の力および／またはトルクがガイド２４に加えられたとき、力／トルクセンサ４２の変換器４５を迂回するようになっていることを理解されたい。低力エンドエフェクタインターフェイス４８は、微動制御のために力／トルクセンサ４２に機械的に取り付けられていることを理解されたい。第１のセンサ部材４６が高力エフェクタインターフェイス４４に一体化され、第２のセンサ部材４７が低力エンドエフェクタインターフェイスに一体化されていてもよいことを理解されたい。力／トルクセンサ４２が、エンドエフェクタ２２ではなく、ロボット１２に一体化されていてもよいことをさらに理解されたい。
【００２２】
加えて、分離式力／トルクセンサアセンブリ１０は、他の力を測定するためにガイド２４に配置された（図示されない）第２の力／トルクセンサを備え、該他の力を第１の力／トルク４２の手の力に加え、全力を計算するようになっていてもよい。同じように、第２の力／トルクセンサが、全力を測定するためにフランジ２０の端に直接配置され、第１の力／トルクセンサ４２の手の力を全力から減算することによって、工具力を計算するようになっていてもよい。
【００２３】
分離式力／トルクセンサアセンブリ１０は、負荷がユーザーインターフェイス３４に加えられたとき、負荷状態にあると考えられる。負荷（例えば、力および／またはトルク）が分離式力／トルクセンサアセンブリ１０に加えられたとき、インターフェイス４４，４８は、互いに対して６成分が変位した形態で係合することができる。これらの運動の３つは、ｘ軸、任意選択的にインターフェイス４４，４８を通る水平軸、ｙ軸、任意選択的にインターフェイス４４，４８の垂直軸、およびｚ軸、任意選択的に図１の面を横断するインターフェイス４４，４８の中心を通る軸に沿った並進運動である。低力エンドエフェクタインターフェイス４０は、前述の軸の各々を中心とする少なくともいくつかの回転運動に係合することもできる。典型的には、分離式力／トルクセンサアセンブリ１０に対する力およびトルクの付加の結果として、低力／トルクエフェクタインターフェイス４８は、これらの運動のいくつかに係合する。
【００２４】
１つの用途では、（図示されない）ユーザーは、（図示されない）寛骨臼カップ移植片のために（図示されない）患者の（図示されない）寛骨臼の（図示されない）骨をリーマ加工によって除去するために、（図示されない）リーマをガイド２４のガイド部分２６の開口２８を通して配置させる。リーマ加工が終了したなら、ユーザーは、寛骨臼カップ移植片を寛骨臼内に配置する。ユーザーは、インパクタ（Ｉ）のような工具をガイド２４のガイド部分２６の開口２８を通して配置し、該インパクタ（Ｉ）を（図示されない）ハンマで叩く。次いで、ユーザーは、振動モードにあるロボット１２を用いて、寛骨臼カップ移植片を適所に設置する。インパクタ（Ｉ）をハンマーで叩くとき、高力がガイド２４に与えられる。これらの高力は、高力エンドエフェクタインターフェイス４４に伝達される。これらの力は、ガイド部分２６と把持部分３６との間のクリアランスによって、変換器４５を迂回することになる。
【００２５】
図２を参照すると、本発明による分離式力／トルクセンサアセンブリ１０の他の実施形態が示されている。分離式力／トルクセンサアセンブリ１０の部品と同様の部品は、１００が追加された同様の参照番号を有している。この実施形態では、分離式力／トルクセンサアセンブリ１１０は、ユーザーインターフェイス１３４内に一体化された力／トルクセンサ１４２を備えている。エンドエフェクタ１２２は、開口１２８を有するガイド部分１２６、支持部分１３０、および取付部分１３２を有するガイド１２４を備えている。ユーザーインターフェイス１３４は、ガイド１２４のガイド部分１２６の周りに配置された把持部分１３６を備えている。ガイド部分１２６と把持部分１３６との間に１００%のクリアランスが設けられている。力／トルクセンサ１４２は、高力エンドエフェクタインターフェイス１４４、変換器１４５、および低力エンドエフェクタインターフェイス１４８を備えている。この実施形態では、ガイド１２４は、フランジ２０に取り付けられた高力エンドエフェクタインターフェイス１４４の一部であり、低力エンドエフェクタインターフェイス１４８は、把持部分１３６の端に位置している。変換器１４５は、略円形状であり、該変換器を貫通する開口１５０を有しており、これによって、ガイド１２４のガイド部分１２６が該変換器を貫通することが可能になる。変換器１４５は、適切な機構によってガイド部分１２６に固定された第１のセンサプレートのような第１のセンサ部分１４６と、適切な機構によって把持部分１３６に固定された第２のセンサプレートのような第２のセンサ部材１４７とを備えている。（図示されない）複数のビームが、第１のセンサ部材１４６と第２のセンサ部材１４７との間に柔軟に取り付けられている。（図示されない）１つまたは複数の歪ゲージが、各ビームに付随的に設けられている。各歪ゲージは、該歪みゲージに付随的に設けられたビームの撓みに比例する電気信号を生成する。力／トルクセンサ１４２の低力エンドエフェクタインターフェイス１４８は、ガイド１２４のガイド部分１２６の周りに配置されている。変換器１４５は、（図示されない）力／トルク制御装置またはロボット制御装置にケーブルによって接続されている。高力エンドエフェクタインターフェイス１４４は、ロボットアーム１４に機械的に間接接続されており、任意の力およびトルクがガイド１２４に加えられたとき、力／トルクセンサ１４２の変換器１４５を迂回することになる。把持部分１３６は、力／トルクセンサ１４２の変換器１４５に接続されたとき、ガイド部分１２６の周りに浮遊することを理解されたい。
【００２６】
高力エンドエフェクタインターフェイス１４４は、ロボットアーム１４に機械的に間接接続されていることを理解されたい。低力エンドエフェクタインターフェイス１４８は、把持部分１３６に機械的に固定され、微動制御のために変換器１４５によって高力エンドエフェクタインターフェイス１４４に接続されていることを理解されたい。分離式力／トルクセンサアセンブリ１１０の操作は、分離式力／トルクセンサアセンブリ１０と同様であることをさらに理解されたい。
【００２７】
図３を参照すると、本発明による分離式力／トルクセンサアセンブリ１０のさらに他の実施形態が示されている。分離式力／トルクセンサアセンブリ１０の部品と同様の部品は、２００が追加された同様の参照番号を有している。この実施形態では、分離式力／トルクセンサアセンブリ２１０は、力／トルクセンサ２４２を横切って橋掛けされたユーザーインターフェイス２３４を備えている。一実施形態では、ユーザーインターフェイス２３４は、ユーザーの手がユーザーインターフェイス２３４を把持することを可能にするために軸方向に延在する把持部分２３６を備えている。把持部分２３６は、略円筒状である。把持部分２３６は、リーマーまたはインパクター（Ｉ）のような工具を受け入れるために，該把持部分を軸方向に延在する開口２３８を備えている。ユーザーインターフェイス２３４は、把持部分２３６から半径方向に延在するシャフト部分２４０も備えているとよい。ユーザーインターフェイス２３４は、一体になっており、単一化されており、および／または１つに繋がれており、これによって、単一の剛性体を形成している。この実施形態では、エンドエフェクタ２３２は、ユーザーインターフェイス２３４のみであってもよく、または互いに組み合されたユーザーインターフェイス２３４および力／トルクセンサ２４２であってもよいことを理解されたい。
【００２８】
図３に示されているように、力／トルクセンサ２４２は、高力エンドエフェクタインターフェイス２４４、変化器２４５、および低力エンドエフェクタインターフェイス２４８を備えている。低力エンドエフェクタインターフェイス２４８は、高力に対して作用する柔軟ビーム２５２のような取付具を有している。柔軟ビーム２５２は、鋭敏な変換器２４５を超えて橋掛けされ、分離式力／トルクセンサアセンブリ２１０の過負荷能力を増大させながら、力／トルク信号の生成を可能にするものである。ビーム２５２は、略矩形状であるが、どのような適切な形状であってもよい。ビーム２５２は、低力エンドエフェクタインターフェイス２４８の周りに周方向に配置されており、溶接のような適切な機構によって低力エンドエフェクタインターフェイス２４８に接続された一端を有している。
【００２９】
ビーム２５２は、高力エンドエフェクタインターフェイス２４４から所定距離を隔てて配置された他端を有している。ビーム２５２は、変換器２４５の過負荷を阻止するために、大きい負荷が加えられたときに高力エンドエフェクタインターフェイス２４４に接触するように機械加工されてもいてもよいし、またはそれ以外の方法によって構成されてもよい。ビーム２５２は、該ビーム２５２が所定負荷時に高力エンドエフェクタインターフェイス２４４に接触するように、較正されているとよい。従って、ビーム２５２は、該所定負荷のような大きな負荷がユーザーインターフェイス２３２に加えられたとき、高力エンドエフェクタインターフェイス２４４に接触するストッパとして作用するようになっているとよい。一実施形態では、歪ゲージ２４６が、ビーム２５２に配置されていてもよい。これによって、ビーム２５２が高力エンドエフェクタインターフェイス２４４に接触したなら、たとえ低感度／低解像度であっても、力および／またはトルク測定が継続して行われることになる。分離式力／トルクセンサアセンブリ２１０の操作は、分離式力／トルクセンサアセンブリ１０の操作と同様であることをさらに理解されたい。
【００３０】
本発明の以上の説明は、例示的なものである。従って、専門用語は、記載の便宜上用いたものであり、本発明を制限することを意図するものではないことを理解されたい。前述の示唆に照らして、本発明の多くの修正および変更が可能である。それ故、本発明は、具体的に記載されている以外の方法によって実施されてもよい。
【図１】
0006728177.tif 000002
【図２】
0006728177.tif 000003
【図３】
0006728177.tif 000004