(57)【要約】      （修正有）【課題】省電力で耐久性のある電動ハンドを提供すること。【解決手段】保持装置（ハンド）に保持ストロークと解放ストロークの少なくとも一方を遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュールを含む。保持ストロークは、保持装置の把持要素を第１位置へ移行して物体を把持することを含む。解放ストロークは、把持要素を第２位置へ移行して物体を解放することを含む。保持装置は逆駆動不可能である。ストール検出モジュールは、（ｉ）保持装置の電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて電気モータの第１ストール状態を検出するように構成されている。シャットオフモジュールは、解放ストローク中又は解放ストロークの最後に第１ストール状態の検出に基づいて電気モータへの電流をシャットオフするように構成されている。【選択図】図１
2013010176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記モジュール：
保持装置に保持ストロークと解放ストロークの少なくとも一方を遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュール（ここで、前記保持ストロークは、前記保持装置の把持要素を第１位置へ移行して物体を把持することを含み、前記解放ストロークは、前記把持要素を第２位置へ移行して前記物体を解放することを含み、かつ前記保持装置は逆駆動不可能である）；
（ｉ）前記保持装置の電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて電気モータの第１ストール状態を検出するように構成されたストール検出モジュール；及び
前記解放ストローク中又は前記解放ストロークの最後に前記第１ストール状態の検出に基づいて前記電気モータへの電流をシャットオフするように構成されたシャットオフモジュール
を含んでなる保持システム。
【請求項２】
前記ストール検出モジュールが、（ｉ）前記センサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて前記電気モータの第２ストール状態を検出するように構成され；かつ
前記シャットオフモジュールが、前記保持ストローク中又は前記保持ストロークの最後に前記第２ストール状態の検出に基づいて前記電気モータへの電流をシャットオフするように構成されている、
請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記把持要素を前記第１位置へ移行するように構成されたモータ制御モジュールをさらに含み、
前記ストール検出モジュールが、前記把持要素の前記第１位置への移行後に第２ストール状態を検出するように構成され；
前記シャットオフモジュールが、前記第２ストール状態の検出に応答してカウンタを開始するように構成され；かつ
前記シャットオフモジュールが、前記カウンタが所定の閾値を超えたときに前記電気モータへの電流をシャットオフするように構成されている、
請求項１に記載の保持装置。
【請求項４】
前記把持要素を前記第１位置へ移行するように構成されたモータ制御モジュールをさらに含み、
前記保持装置が、前記物体の把持後に第１場所から第２場所へ移動し；かつ
前記モータ制御モジュールが、前記把持要素を保持状態から解放状態へ移行するように構成されている、
請求項１に記載の保持装置。
【請求項５】
前記ストール検出モジュールが、前記把持要素の前記保持状態から前記解放状態への移行後に前記第１ストール状態を検出するように構成され；
前記シャットオフモジュールが、前記第１ストール状態の検出に応答してカウンタを開始するように構成され；かつ
前記シャットオフモジュールが、前記カウンタが所定の閾値を超えたときに前記電気モータへの電流をシャットオフするように構成されている、
請求項４に記載の保持装置。
【請求項６】
下記モジュール：
保持装置に保持ストロークと解放ストロークの少なくとも一方を遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュール；
（ｉ）電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて電気モータのストール状態を検出するように構成されたストール検出モジュール；及び
前記電気モータへの電流をブースト電流レベルまで上昇させ、かつ前記電気モータアセンブリの親ねじの結合を解除するように構成されたブースティングモジュール（ここで、前記ブースト電流レベルは、適用電流レベルより大きく、この適用電流レベルを用いて、前記保持装置の把持要素を保持状態と解放状態の間で移行する）
を含み、かつ
前記ブースティングモジュールが、前記電流をブーストするとき、前記電気モータの行程の方向及び前記センサ信号に基づいて前記力信号を調整するように構成されている、
保持システム。
【請求項７】
前記保持装置が逆駆動可能である、請求項６に記載の保持システム。
【請求項８】
前記保持装置が逆駆動不可能である、請求項６に記載の保持システム。
【請求項９】
前記ストール検出モジュールが、前記保持装置の前記親ねじが結合状態にあってハードストップに接しているときを検出するように構成され；かつ
前記ブースティングモジュールが、前記電気モータへの前記電流をブーストして前記親ねじの前記結合状態に打ち勝つように構成されている、
請求項６に記載の保持システム。
【請求項１０】
前記ブースティングモジュールが、所定の期間、前記電気モータへの前記電流をブーストするように構成されている、
請求項６に記載の保持システム。
【請求項１１】
前記力制御モジュールが、前記所定の期間が満了したときに前記電流を前記ブースト電流レベルから適用電流レベルに減少させるように構成されている、
請求項１０に記載の保持システム。
【請求項１２】
下記モジュール：
保持装置に解放ストロークを遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュール（ここで、前記解放ストロークが遂行されると、前記保持装置の把持要素が作動して物体を解放する）；
（ｉ）電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて電気モータのストール状態を検出するように構成されたストール検出モジュール；及び
前記ストール状態の検出に基づいて前記力信号を調整することを含め、前記保持装置の前記把持要素をハードストップから所定距離遠ざけるように構成された行程終了モジュール
を含んでなる保持システム。
【請求項１３】
前記把持要素が、前記解放ストローク中に閉状態から開状態へ移行する、
請求項１２に記載の保持システム。
【請求項１４】
前記把持要素が、前記解放ストローク中に開状態から閉状態へ移行する、
請求項１２に記載の保持システム。
【請求項１５】
前記把持要素が移動して別の物体をつかむまで、前記把持要素を前記ハードストップから前記所定距離に維持するように構成されたモータ制御モジュールをさらに含む、
請求項１２に記載の保持システム。
【請求項１６】
前記把持要素が前記ハードストップから前記所定距離にあるときに前記電気モータへの電力をシャットオフするように構成されたモータ制御モジュールをさらに含む、
請求項１２に記載の保持システム。
【請求項１７】
前記行程終了モジュールが、前記ストール状態の検出に基づいて前記把持要素を第１位置から第２位置へ移動するように構成され；かつ
前記保持システムが、前記把持要素が前記第２位置にあるときに前記電気モータへの電力をシャットオフするように構成されたモータ制御モジュールをさらに含む、
請求項１２に記載の保持システム。
【請求項１８】
前記モータ制御モジュールが、前記電気モータをオンにして、前記把持要素を前記第２位置から第３位置へ移動して別の物体をつかむように構成されている、
請求項１７に記載の保持システム。
【請求項１９】
下記モジュール：
保持装置に保持ストロークと解放ストロークの少なくとも一方を遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュール；及び
（ｉ）電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）前記保持ストローク又は前記解放ストロークの最後に前記センサ信号に基づいて電気モータのストール状態を検出するように構成されたストール検出モジュール
を含んでなり、
前記力制御モジュールが、前記ストール状態の検出に基づいて、かつ前記保持装置が物体を保持している間に前記力信号を調整して前記電気モータへの電流を第１電流レベルから第２電流レベルに減少させるように構成されている（ここで、前記第２電流レベルは、前記物体を保持するための最小電流レベルよい大きい）、
保持システム。
【請求項２０】
前記力制御モジュールが、
適用トルクモード及び保持モードで作動し；
前記適用トルクモード中に前記第１電流レベルを与えて前記保持装置の把持要素を開くか又は閉じ；かつ
前記保持モード中に前記第２電流レベルを与えて前記物体を保持する
ように構成されている、
請求項１９に記載の保持システム。
【請求項２１】
前記力制御モジュールが、
移動モード、適用トルクモード及び保持モードで作動し；
前記移動モード中に前記第１電流レベルを与えて前記保持装置の把持要素を開くか又は閉じ；
前記保持モード中に前記第２電流レベルを与えて前記物体を保持し；かつ
前記適用トルクモード中に前記第３電流レベルを与えて前記物体又は第２物体を圧迫する（ここで、前記第３電流レベルは、前記第１電流レベル及び前記第２電流レベルより大きい）
ように構成されている、
請求項１９に記載の保持システム。
【請求項２２】
前記第１電流レベルが、前記電気モータの３０％のトルク出力レベルに相当し；
前記第２電流レベルが、前記電気モータの５０〜１００％のトルク出力レベルに相当し；かつ
前記第３電流レベルが、前記電気モータの４０％のトルク出力レベルに相当する、
請求項２１に記載の保持システム。
【請求項２３】
前記電気モータへの電流を第３電流レベルにブーストして、前記保持装置の構成要素の結合を解除し、かつ前記構成要素をハードストップから遠ざけるように構成されたブースティングモジュールをさらに含む（ここで、前記第３電流レベルは、前記第１電流レベルより大きい）
請求項１９に記載の保持システム。
【請求項２４】
前記第３電流レベルが、前記電気モータの１００％のトルク出力レベルに相当し；
前記第２電流レベルが、前記電気モータの８０％のトルク出力レベルに相当し；かつ
前記第３電流レベルが、前記電気モータの４０％のトルク出力レベルに相当する、
請求項２３に記載の保持システム。
【請求項２５】
前記保持装置が逆駆動可能である、請求項１９に記載の保持システム。
【請求項２６】
前記保持装置が逆駆動不可能である、請求項１９に記載の保持システム。
【請求項２７】
保持装置のトルク方法であって、下記ステップ：
前記保持装置のモータの最小出力トルクと最大出力トルクを決定するステップ；
前記最小出力トルクに最大電圧を割り当てるステップ；
前記最大出力トルクに最小電圧を割り当てるステップ；
前記最小電圧と前記最大電圧に基づいて前記最小出力トルクと前記最大出力トルクの間の出力トルクを補間するステップ；
これらの補間された出力トルクに基づいて適用トルクモードで前記保持装置を作動させるステップ（ここで、前記適用トルクモードのとき前記保持装置は保持ストロークと解放ストロークの一方を遂行している）；及び
保持モードで作動しているときに前記モータに前記最小電圧を与えるステップ（ここで、前記保持モード中、前記保持装置はストール状態にある）
を含んでなる方法。
【請求項２８】
さらに下記ステップ：
前記保持ストローク中に前記保持装置の把持要素を移行して物体をつかむステップ；及び
前記解放ストローク中に前記把持要素を移行して前記物体を解放するステップ
を含む、
請求項２７に記載のトルク方法。
【請求項２９】
さらに下記ステップ：
前記最小電圧に基づいて、かつ前記保持モード中に前記保持装置の把持要素を用いて物体をつかむステップ；及び
前記モータで受けた解放電圧に基づいて前記物体を解放するステップ（ここで、前記解放電圧は、前記最小電圧より大きい）
を含む、
請求項２７に記載のトルク方法。
【請求項３０】
さらに下記ステップ：
前記最小電圧と前記最大電圧の一方を含む力信号を発生させるステップ；
前記力信号を前記モータに与えるステップ；及び
前記力信号に基づいて電流と電圧の少なくとも一方を前記モータに供給するステップ
を含む、
請求項２７に記載のトルク方法。
【請求項３１】
下記：
（ｉ）電力出力を与え、かつ（ｉｉ）オープン信号、クローズ信号、及び力信号を発生させるように構成された保持装置制御モジュール（ここで、前記力信号は、電気モータの要求出力トルクを示す）；
前記保持装置のストール状態を示すフィードバック信号を発生させるように構成されたモータ制御モジュール（ここで、前記フィードバック信号は、前記電気モータのハウジング内に搭載されたセンサによって発生される）；及び
ケーブルアセンブリであって、
ケーブルを介して前記保持装置制御モジュールに接続されるように構成された第１コネクタ（ここで、前記ケーブルは、前記保持装置制御モジュールと前記ケーブルアセンブリの間に接続される）と、
前記モータ制御モジュールに接続され、かつ前記保持装置制御モジュールからの前記オープン信号及びクローズ信号を前記モータ制御モジュールに与える第２コネクタ（ここで、前記第２コネクタは、前記モータ制御モジュールからの前記フィードバック信号を前記保持装置制御モジュールに与える）と、
前記モータ制御モジュールに接続され、かつ前記保持装置制御モジュールからの前記電力出力又は前記力信号を前記モータ制御モジュールに与える第３コネクタと、
前記ケーブルとは別に、かつ（ｉ）前記第１コネクタと、（ｉｉ）前記第２コネクタと前記第３コネクタの少なくとも１つとの間に接続された信号線と
を含むケーブルアセンブリ
を含んでなる保持システム。
【請求項３２】
前記信号線が、
前記第１コネクタと前記第２コネクタの間に接続された第１セットの線；及び
前記第１コネクタと前記第３コネクタの間に接続された第２セットの線
を含む、請求項３１に記載の保持システム。
【請求項３３】
前記ストール状態のときは前記保持装置の把持要素が動いていない、請求項３１に記載の保持システム。
【請求項３４】
前記ストール状態のときは前記保持装置の構成要素がハードストップに接しており、かつ動いていない、請求項３１に記載の保持システム。
【請求項３５】
前記第２コネクタが、前記モータ制御モジュールからの第１信号及び第２信号を前記保持装置制御モジュールに与える（ここで、前記第１信号は、前記保持装置が開状態の間にハードストップに達したときを示し、前記第２信号は、前記保持装置が閉状態の間にハードストップに達したときを示す）、請求項３１に記載の保持システム。
【請求項３６】
前記第２コネクタが、前記保持装置制御モジュールからの電力信号を前記モータ制御モジュールに与え；
第１電圧のときに前記電力出力があり；
第２電圧のときに前記電力信号があり；
前記第２電圧は前記第１電圧未満であり；
前記第２コネクタが、前記電力出力を前記モータ制御モジュールに与えて前記電気モータに電力を供給し；かつ
前記第２コネクタが、前記電力信号を与えて前記モータ制御モジュールに電力を供給する、
請求項３１に記載の保持システム。
【請求項３７】
前記第２コネクタが、前記保持装置制御モジュールからの前記電力出力を前記モータ制御モジュールに与える、
請求項３１に記載の保持システム。
【請求項３８】
前記第２コネクタが、前記第１コネクタから前記電力出力の第１部分を受け、前記保持装置制御モジュールからの前記電力出力の前記第１部分を前記モータ制御モジュールに与えて前記電気モータに電力を供給し；かつ
前記第３コネクタが、前記第１コネクタから前記電力出力の第２部分を受け、前記保持装置制御モジュールからの前記電力出力の前記第２部分を前記モータ制御モジュールに与えて前記モータ制御モジュールに電力を供給する、
請求項３１に記載の保持システム。
【請求項３９】
前記第３コネクタが、前記保持装置制御モジュールからの前記力信号を前記モータ制御モジュールに与える、
請求項３１に記載の保持システム。
【請求項４０】
前記第１コネクタが、前記電力出力の第１部分を前記第２コネクタの第１ピンに与え；
前記第１コネクタが、前記電力出力の第２部分を前記第２コネクタの第２ピンに与え；
前記第２コネクタが、前記電力出力の前記第１部分を前記モータ制御モジュールに与えて前記電気モータに電力を供給し；かつ
前記第２コネクタが、前記電力出力の前記第１部分を前記モータ制御モジュールに与えて前記モータ制御モジュールに電力を供給する、
請求項３１に記載の保持システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（分野）
本開示は、保持制御システム、さらに詳細にはグリッパ及びクランプ等の電気作動型保持装置用の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
本明細書で提供する背景の記述は、本開示の文脈を一般的に示すためのものである。この背景セクションに記載されている程度までの、現在名前を挙げた発明者らの研究、並びに出願時に先行技術の資格もない記述の態様は、明示又は黙示を問わず本開示に対する先行技術として認められない。
【０００３】
製造においては種々の保持システムを用いて場所間で物体を保持及び／又は移動する。保持システム例は、グリッパシステム及び工作物保持システム又はクランプを含むシステムである。グリッパシステムは典型的に場所間で物体を把持及び／又は移動するために使用される。把持手順は４つのステップを含み得る。第１ステップ中に、第１場所でグリッパが閉じて物体を把持する。第２ステップ中に、外部装置（又はアクチュエータ）が第１場所から第２場所へグリッパを移動する。第３ステップ中に、第２場所で物体がグリッパから解放される。第４ステップ中に、外部装置がグリッパを第１場所に戻して別の物体を持ち上げる。
【０００４】
工作物保持システムは典型的に１つ以上のクランプを含み、これが作動して部品を保持する。各クランプは、例えば保持状態と解放状態を有し得る。保持状態中にクランプは部品保持位置へ作動され、その位置で保持される。これにより固定具に対して部品が動くのを防止する。解放状態中にクランプはバックオフ（又は非保持）位置へ作動される。これにより固定具から部品を除去することができる。
【０００５】
保持システムは空気圧式又は電気式であり得る。空気圧式保持システムは空気圧回路を含む。空気圧回路は本体及び空気圧作動弁を含み得る。弁が開閉して本体のシリンダ内の圧力を調整する。シリンダ内の圧力に基づいてピストンがシリンダ内で平行移動する。ピストンの移動が保持要素（例えば、グリッパフィンガ又はクランプアーム）に物体を保持又は解放させる。グリッパ実装では、グリッパフィンガが閉（把持）状態又は開（解放）状態になり得る。クランプ実装では、クランプアームが保持状態又は解放状態になり得る。センサを用いてシリンダ内のピストンの位置を監視することによって及び／又は保持要素の位置を直接検出することによって保持要素の状態を検出することができる。
【０００６】
第１例として、ピストンが磁石を含み、この磁石が本体の外側に搭載されたセンサによって検出される。本体は、ピストンの運動方向に平行に伸長する溝を含んでよい。磁気抵抗センサを溝上方の本体に搭載して磁石の動き（すなわち、ピストンの動き）を検出することができる。これらのセンサを用いて、例えば、自動制御用のＯＰＥＮ及びＣＬＯＳＥ信号又はＨＯＬＤ及びＲＥＬＥＡＳＥ信号を発生させ得る。信号は、保持要素が開状態、閉状態、保持状態及び／又は解放状態にあるかどうかを示す。別の例として、外部に搭載された誘導センサを用いて保持要素の動き（例えば、グリッパのジョー及び／又はフィンガの動き）を感知することができる。
【０００７】
外部搭載センサの使用は不利益を伴う。センサと関連ケーブルのコストに加えて、ケーブルは例えば、グリッパ手順を通じた反復サイクルのため劣化する恐れがある。グリッパは場所間を繰り返し移動するので、ケーブルの特定点が摩耗し、ひいてはグリッパの使用を妨げる可能性がある。さらに、異なるサイズの物体に適応させるため保持システム上のセンサを交換するためには手動調整が必要なことがある。各物体にそれぞれのセットの関連センサが必要かもしれない。
【０００８】
電気式保持システムは、本体に搭載した１つ以上の電気モータを含むことができる。電気モータを用いて保持要素を作動させる。本体にセンサを搭載して保持装置の状態を検出することができる。これらのセンサでは、空気圧式保持システムのセンサと同様の問題が起こる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
さらに、保持要素が閉状態又は保持状態にあるとき物体にかかる所望の圧力を維持するためには、電気モータに供給される電流を維持又は調整する必要があり得る。典型的なステッピングモータは、保持要素の場所又は動きに関係なく、（全力を引き出す）状態を維持する必要があり得る。この結果、電気モータを高温で長時間作動させることとなり、電気モータの最大出力トルクレベルを制限し、及び／又は電気モータの構成要素を劣化させ、その作動寿命を縮める可能性がある。また、電流を維持するので、電力消費が増加する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（概要）
保持システムが提供され、この保持システムは、保持装置に保持ストロークと解放ストロークの少なくとも一方を遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュールを含む。保持ストロークは、保持装置の把持要素を第１位置へ移行して物体を把持することを含む。解放ストロークは、把持要素を第２位置へ移行して物体を解放することを含む。保持装置は逆駆動不可能（non-backdrivable）である。ストール（stall）検出モジュールが、（ｉ）保持装置の電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて電気モータの第１ストール状態を検出するように構成されている。シャットオフモジュールが、解放ストローク中又は解放ストロークの最後に第１ストール状態の検出に基づいて電気モータへの電流をシャットオフするように構成されている。
【００１１】
他の特徴では、保持システムが提供され、この保持システムは、保持装置に保持ストロークと解放ストロークの少なくとも一方を遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュールを含む。ストール検出モジュールが、（ｉ）電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて電気モータのストール状態を検出するように構成されている。ブースティングモジュールが、電気モータへの電流をブースト電流レベルまで上昇させ、かつ電気モータアセンブリの親ねじの結合を解除する（unbind）ように構成されている。ブースト電流レベルは、適用電流レベルより大きい。適用電流レベルを用いて、保持装置の把持要素を保持状態と解放状態の間で移行する。ブースティングモジュールは、電流をブーストするとき、電気モータの行程の方向及びセンサ信号に基づいて力信号を調整するように構成されている。
【００１２】
他の特徴では、保持システムが提供され、この保持システムは、保持装置に解放ストロークを遂行させるための力信号を発生させるように構成された力制御モジュールを含む。解放ストロークが遂行されるときに保持装置の把持要素が作動されて物体を解放する。ストール検出モジュールが、（ｉ）電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）このセンサ信号に基づいて電気モータのストール状態を検出するように構成されている。行程終了モジュールが、ストール状態の検出に基づいて力信号を調整することを含め、保持装置の把持要素をハードストップから所定距離遠ざけるように構成されている。
【００１３】
他の特徴では、保持システムが提供され、この保持システムは、保持装置に保持ストロークと解放ストロークの少なくとも一方を遂行させるための第１の力信号を発生させるように構成された力制御モジュールを含む。ストール検出モジュールが、（ｉ）電気モータアセンブリのセンサから受けるセンサ信号を監視し、かつ（ｉｉ）保持ストローク又は解放ストロークの最後にこのセンサ信号に基づいて電気モータのストール状態を検出するように構成されている。力制御モジュールは、ストール状態の検出に基づいて、かつ保持装置が物体を保持している間、力信号を調整して電気モータへの電流を第１電流レベルから第２電流レベルに減少させるように構成されている。第２電流レベルは、物体を保持するための最小電流レベルより大きい。
【００１４】
他の特徴では、保持装置のトルク方法が提供される。この方法は下記ステップ、すなわち、保持装置のモータの最小出力トルクと最大出力トルクを決定するステップ、最小出力トルクに最大電圧を割り当てるステップ、最大出力トルクに最小電圧を割り当てるステップ、最小電圧と最大電圧に基づいて最小出力トルクと最大出力トルクの間の出力トルクを補間するステップ、これらの補間された出力トルクに基づいて適用トルクモードで保持装置を作動させるステップ（ここで、適用トルクモードのときは、保持装置は保持ストロークと解放ストロークの一方を遂行している）、及び保持モードで作動しているときにモータに最小電圧を供給するステップ（ここで、保持モード中、保持装置はストール状態にある）、を含む。
【００１５】
他の特徴では、保持システムが提供され、この保持システムは、（ｉ）電力出力を与え、かつ（ｉｉ）オープン信号、クローズ信号、及び力信号を発生させるように構成された保持装置制御モジュールを含む。力信号は、電気モータの要求出力トルクを示す。モータ制御モジュールが、保持装置のストール状態を示すフィードバック信号を発生させるように構成されている。フィードバック信号は、電気モータのハウジング内に搭載されたセンサによって発生される。保持システムはさらにケーブルアセンブリを含む。ケーブルシステムは、保持装置制御モジュールにケーブルを介して接続されるように構成された第１コネクタを含む。このケーブルは保持装置制御モジュールとケーブルアセンブリの間に接続される。第２コネクタがモータ制御モジュールに接続され、保持装置制御モジュールからのオープン信号とクローズ信号をモータ制御モジュールに与える。第２コネクタはモータ制御モジュールからのフィードバック信号を保持装置制御モジュールに与える。第３のコネクタがモータ制御モジュールに接続され、保持装置制御モジュールからの電力出力又は力信号をモータ制御モジュールに与える。ケーブルとは別の信号線が、（ｉ）第１コネクタと、（ｉｉ）第２コネクタと第３のコネクタの少なくとも１つとの間に接続される。
【００１６】
本開示の適用性のさらなる領域は、詳細な説明、特許請求の範囲及び図面から明らかになるであろう。詳細な説明及び具体例は説明の目的を意図しているだけであり、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【００１７】
本開示は、詳細な説明及び添付図面からさらに完全に理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の電気式保持システムの機能ブロック図である。
【図２】本開示のグリッパの断面図である。
【図３】本開示のモータシャットオフ方法を示す。
【図４】本開示のブースティング方法を示す。
【図５】本開示のブーストモードを示すトルクプロットである。
【図６】本開示の行程終了ルーチン及び対応するグリッパフィンガ状態を示す図である。
【図７】本開示の行程終了方法を示す。
【図８】本開示の保持モードを示すトルクプロットである。
【図９】本開示の把持方法を示す。
【図１０】本開示の伝達関数の力と電圧の関係を示すグラフである。
【図１１】本開示のトルク方法示す。
【図１２Ａ】本開示のケーブルアセンブリの斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａのケーブルアセンブリのコネクタの斜視図とピン配列を含む。
【図１２Ｃ】図１２Ａのケーブルアセンブリの正面図とピン配列である。
【図１３】本開示の解放状態のクランプの断面図である。
【図１４】保持状態の図１３のクランプの断面図である。
【図１５】本開示の移動モードを示すトルクプロットである。
【図１６】本開示の複数の適用モードを示すトルクプロットである。
【図１７】本開示の別の把持方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（詳細な説明）
以下の説明では、閉状態のときに物体を把持し、閉状態から開状態に移行するときに物体を解放するグリッパについて主に述べる。特定のグリッパ用途では、グリッパが開状態のときに物体を把持し、開状態から閉状態に移行するときに物体を解放することがある。従って、開状態のときに物体を把持するグリッパに以下に記載の実装を適用してもよい。
【００２０】
図１には、電気式保持システム（「保持システム」）１０が示され、これは保持装置制御モジュール１２と、モータ制御モジュール１４及び電気モータ１５を備えるモータアセンブリ１３と、保持装置１６とを含む。保持システム１０は、例えば、グリッパシステム又はクランプシステムと呼ぶことができる。保持装置１６は、例えば、１つ以上の把持要素を有するグリッパ又はクランプであってよい。保持装置制御モジュール１２は、フレックスケーブル１７を介してモータアセンブリ１３に接続されている。フレックスケーブル１７は第１コネクタ１８を含み、これがモータアセンブリ１３の第２コネクタ１９に接続されている。第２コネクタ１９は、モータアセンブリ１３の内部にあるケーブルアセンブリ２０の一部である。ケーブルアセンブリ２０は、保持装置制御モジュール１２とモータ制御モジュール１４のインターフェースを簡略化する。フレックスケーブル１７とケーブルアセンブリ２０の構成が、保持装置制御モジュール１２のモータ制御モジュール１４への接続を容易にしている。
【００２１】
フレックスケーブル１７は高度にフレキシブルであり得る。例として、フレックスケーブル１７は、フレックスケーブル１７の外径（ＯＤ）の１５倍（つまり１５×ＯＤ）以下の曲げ半径を有し得る。ある実装では、フレックスケーブル１７の曲げ半径が１０×ＯＤである。ケーブルに沿ったいずれの点で曲げ半径を決定してもよい。フレックスケーブル１７の高いフレキシブル性が使用中のケーブル１４９の破壊を防止する。フレックスケーブル１７は、例えば、２０００万サイクル以上の曲げサイクル寿命を有し得る。図１２Ａ〜１２Ｃに示していないが、フレックスケーブル１７は、中心コア、コード、シース、接地シールド等を含み得る。フレックスケーブル１７は、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び／又はナイロンを含むことにより、フレキシブル性、耐摩耗性、並びに作動流体（hydraulic fluid）への抵抗性、及び炭化水素への抵抗性を有する。フレックスケーブル１７の導体は、例えば、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、黄銅、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及び／又は他の導電性材料から形成し得る。
【００２２】
保持装置制御モジュール１２は、プログラム可能論理制御装置（ＰＬＣ）であってよく、保持装置１６の開（ＯＰＥＮ）状態及び閉（ＣＬＯＳＥ）状態、又は保持（ＨＯＬＤ）及び解放（ＲＥＬＥＡＳＥ）状態を支配する。モータ制御モジュール１４は、保持装置制御モジュール１２からの電力制御信号並びに個別の入力及び出力（Ｉ／Ｏ）制御信号に基づいて電気モータの作動を制御する。モータ制御モジュール１４はプログラム可能であり、シャットオフモジュール２１、ブースティングモジュール２２、行程終了モジュール２３、保持モジュール２４、ストール検出モジュール２６及び力制御モジュール２８を含み得る。モジュール２１〜２８は例として与えてあり、モジュール２１〜２８の１つ以上を組み合わせて単一モジュールとしてもよく、或いはモータ制御モジュール１４から除いてもよい。例えば、力制御モジュール２８がシャットオフモジュール２１、ブースティングモジュール２２及び／又は保持モジュール２４を含んでもよい。モータ制御モジュール１４は、以下に開示する種々のソフトウェアアルゴリズム及びルーチン、所定値、閾値、設定点、電圧、電流値などを格納するためのメモリ２９を含んでもよい。
【００２３】
ケーブルアセンブリ２０は、第２コネクタ１９、第１セットの電線３０、第２セットの電線３１、第３コネクタ３２及び第４コネクタ３３とを含む。第１セットの電線３０は、第２コネクタ１９と第３コネクタ３２の間に接続されている。第２セットの電線３１は、第２コネクタ１９と第４コネクタ３３の間に接続されている。第３コネクタ３２は、モータ制御モジュール１４の第５コネクタ３４に接続されている。図示するように、第５コネクタ３４をモータ制御モジュール１４に接続してもよく、或いは第５コネクタ３４を電気モータ１５に直接接続してもよい。第４コネクタ３３は、モータ制御モジュール１４の第６コネクタ３５に接続されている。
【００２４】
各モジュール１４及び２１〜２８の作動については、図２〜１４に関して詳細に後述する。保持装置１６の例を図２、１３及び１４に示し、ケーブルアセンブリ２０の例を図１２Ａ〜１２Ｃに示す。図２〜１１の以下の実装については、主にグリッパに関して述べるが、これらの実装を修正し、及び／又は他の保持装置に適用することができる。別の保持装置の例を図１３及び１４で提供する。
【００２５】
次に図２をも参照すると、保持装置１６’が示してある。保持装置１６’はグリッパであり、モータスタンド３６と、グリッパ本体３７と、フィンガ（又は把持要素）３８とを含む。電気モータアセンブリ（「モータ」）３９がモータスタンド３６に搭載されており、これは継ぎ手４１を駆動してグリッパ本体３７のウェッジ４２を動かす。モータ３９は、モータ３９のハウジング５２内に搭載されているモータ制御モジュール１４と電気モータ１５を含む。モータ３９とグリッパ本体３７の組合せをリニアアクチュエータと呼ぶこともある。ウェッジ４２の平行移動が、開閉状態間でフィンガ３８を動かす。モータ３９は親ねじ５０を含み、この親ねじ５０は、ロータ（又はモータ）ナット５４を介してモータ３９のハウジング５２の内外に駆動される。親ねじ５０は回転せず、ロータナット５４は、ハウジング５２に対して固定位置で回転する。
【００２６】
親ねじ５０の行程方向は、ロータナット５４の回転方向に基づいている。親ねじ５０をハウジング５２内に駆動すると、継ぎ手４１にウェッジ４２を内側方向かつ電気モータ１５の方に引かせ、それによって、図のように、フィンガ３８を閉状態に移動させる。フィンガ３８は、親ねじ５０がハウジング５２から外に駆動されると、完全な開状態になり得る。
【００２７】
モータ３９は、フィンガ３８の位置を示す親ねじ５０の位置を検出するための１つ以上の内部センサ（図示せず）を含むことができる。例として、モータ３９は、親ねじ５０の位置を検出するエンコーダ又は他のセンサ（図示せず）を含むことができる。ストール検出モジュール２６によってエンコーダ及び／又は内部センサを監視することができ、エンコーダ及び／又は内部センサは、フィンガ３８が開状態又は閉状態にあるかどうかを示すフィードバック（例えば、位置情報）を与える。モータ制御モジュール１４及び／又はストール検出モジュール２６は、ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号を発生させることができ、これらは開状態及び閉状態を示し、ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ線及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ線に与えられる（その例を図１２Ａ〜１２Ｃに示してある）。開状態及び閉状態並びにＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号線及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号線は、保持状態及び開放状態並びに／或いはＨＯＬＤ  ＳＥＮＳＥ信号線及びＲＥＬＥＡＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号線を指すことがある。開状態及び閉状態は、親ねじ５０がハードストップにあるかどうかに基づいている。ハードストップは、フィンガ３８が物体に接触してもはや動いていないとき及び／又は、例えば、モータ３９の構成要素（例えば、親ねじ５０、継ぎ手４１及び／又はウェッジ４２）が行程限界に達したときを指す。これは、例えば、フィンガ３８が閉か又は開いて物体を把持したとき或いはフィンガ３８が行程終了限界まで移動したときに起こり得る。
【００２８】
モジュール１４及び２１〜２８に関してここで述べた実装は様々なタイプの電気モータに適用可能である。従って、電気モータ１５は様々なタイプのものであってよい。一対の例として、電気モータ１５は、ロータリモータ又はリニアモータであってよい。電気モータ１５は、ステッピングモータ、ブラッシュモータ、ブラッシュレスモータ等であってよい。さらなる例として、電気モータ１５は、アンチストールステッピングモータであってよい。
【００２９】
（内部センサのシミュレーション）
伝統的な空気圧式及び／又は電気式グリッパは典型的に、グリッパの開閉位置を検出するための外部搭載センサを含む。外部搭載センサは、モータ及び／又はモータハウジングの外側のグリッパシステム本体に搭載されたセンサを意味する。外部搭載センサの使用は不利益を伴う。本明細書に記載のストール検出方法を用いて、外部搭載センサを使用せずにグリッパの開閉状態を検出することができる。
【００３０】
ストール状態は、親ねじ５０がハードストップに達したときに起こり得る。ストール状態は、親ねじ５０を平行移動するために力が与えられているが、さらなる移動を防ぐハードストップのために親ねじ５０が動いていないときを指す。モータ制御モジュール１４及び／又はストール検出モジュール２６は、ストール化状態を検出し、これをＯＰＥＮ及びＣＬＯＳＥ（又はＨＯＬＤ及びＲＥＬＥＡＳＥ）ＳＥＮＳＥ信号線を介して示すことができる。ある実装では、ストール検出モジュール２６は、ストール化状態を検出してストール信号を発生させることができ、及び／又はストールフラッグを設定し、これらをメモリ２９に格納することができる。モータ制御モジュール１４は、ストール信号及び／又はストールフラッグに基づいてＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号を発生させることができる。
【００３１】
ストール化状態は、電気モータ１５に適用された電流及び／又は電圧、フィンガ３８の行程方向、エンコーダからの信号、並びに／或いは内部センサからの信号に基づいて検出され得る。内部センサは、モータハウジング５２内に配置し得る。例として、モータハウジング５２内部に搭載されたエンコーダの位置及び／又は回転をセンサで感知することによってストール化状態を検出することができる。ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号線及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号線は、保持装置１６’がストール化しているか、また開状態又は閉状態であるかを示すデジタル及び／又はＨＩＧＨ／ＬＯＷセンサ信号を与え得る。
【００３２】
ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号は第２コネクタ１９の出力ピンに与えられ、保持装置制御モジュール１２によって検出される。ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号を用いて、典型的には正常に開いたか又は正常に閉じた外部搭載センサ（例えば、ＰＮＰ又はＮＰＮトランジスタベースセンサ）によって与えられる情報をシミュレート及び／又は与えることができる。このことが外部センサの必要性を取り除き、それに伴う問題を解決する。
【００３３】
（逆駆動可能（backdrivable）と逆駆動不可能の関係）
リニアアクチュエータ、保持装置１６及び／又は親ねじ５０は、親ねじ５０のピッチに基づいて逆駆動可能又は逆駆動不可能であり得る。リニアアクチュエータ、保持装置１６及び／又は親ねじ５０は、電気モータ１５への電力がシャットオフ（又は除去）され、かつ親ねじ５０がフィンガ３８間の圧力及びフィンガ３８によって保持されている物体に起因して動くときは逆駆動可能である。親ねじ５０のピッチは、グリッパの用途に基づいて決まる。親ねじ５０のピッチは、親ねじ５０の所定長毎のねじ山の数を指す。微細な親ねじは、粗い親ねじより所定長毎のねじ山が多い。微細な親ねじは、例えば、親ねじとロータナット５４の間の摩擦に打ち勝つ（overcome）ために必要な力のせいで逆駆動可能にならないかもしれない。粗い親ねじは、摩擦に打ち勝つために必要な力が小さいので、逆駆動可能になるかもしれない。
【００３４】
（モータのシャットオフ）
微細な親ねじの使用を含むグリッパの用途では、シャットオフモジュール２１が電気モータ１５への電力をシャットオフしてエネルギーを節約することができる。例えば、保持装置１６’が物体を把持し、及び／又はハードストップに達したとき、電気モータ１５への電力を除去することができる。
【００３５】
微細な親ねじは逆駆動不可能なので、物体に対する所望の把持力（又は保持）を維持しながら電力を除去することができる。定格力レベルに基づいて、所望ピッチを備える親ねじを選択することができる。定格力レベルは、物体を保持するための力に安全マージンを加えた力レベルを指す。結果として、摩擦に打ち勝ち、選択した親ねじを逆駆動するための力は、物体を保持するための力より大きい。このことは、電力が除去されたときに物体が落下するのを防止するフェイルセーフ操作を可能にする。電気モータ１５への電力を除去することに加えて、保持装置制御モジュール１２及び／又はモータ制御モジュール１４から部分的又は完全に電力を除去することもできる。
【００３６】
例として、シャットオフモジュール２１は、モータ３９がオープン、クローズ、ホールド及び／又はリリース移行動作（又はストローク）を完了すると、保持装置制御モジュール１２、電気モータ１５、及び／又はモータ制御モジュール１４への電力をシャットオフする。選択された親ねじは逆駆動不可能なので、把持力が維持される。シャットオフモジュール２１は、ストール検出ルーチンを実施して、電力をシャットオフするときを検出することができる。シャットオフモジュール２１は、ＯＰＥＮ及びＣＬＯＳＥＤ状態間を移行するようにコマンドが出されたときにモータ３９（又はエンコーダ及び／又は他の内部センサ）からのＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号、ＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号及び／又は他の信号を受け、連続して監視することができる。ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号は、ストローク位置（すなわちフィンガ３８の位置）とは無関係に発生される。
【００３７】
シャットオフモジュール２１は、ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号に基づいてストール状態を検出し、カウンタを開始することができる。カウンタが所定の閾値に達すると、モータシャットオフルーチンの実行を有効にするフラグが設定される。モータシャットオフルーチンは、電気モータ１５及び／又は保持システム１０の他の要素への電流及び／又は電圧をシャットオフすることができる。シャットオフモジュール２１は、モータ３９のＰＯＷＥＲピン及び／又はＰＯＷＥＲ  Ｉ／Ｏピンへの電力を除去することによって、モータ３９及び／又は電気モータ１５への電力をシャットオフすることができる。これらのピンは図１２Ｂ〜１２Ｃに示してある。逆駆動可能な親ねじは、電力がオフのときにフィンガ３８の力と位置を維持する。
【００３８】
把持プロセスは４つのステップを含み得る。４ステップは以下、１）第１場所で物体を把持するステップ（すなわち、グリッパフィンガを閉じるか又は開くステップ）、２）グリッパが第１場所から第２場所へ移動するステップ、３）物体を解放するステップ（すなわちグリッパフィンガを用いて、２）のようなグリッパの動きに対して反対に移動する動きを遂行するステップ）、及び４）グリッパを第１場所へ戻して次の物体を持ち上げるステップ、を含む。モータシャットオフルーチンが可能ならば、シャットオフモジュール２１は、第２ステップ及び第４ステップの持続時間に電気モータ１５及び／又は保持システム１０の他の要素への電力をシャットオフすることができる。これにより、４ステップがそれぞれ等しい長さの持続時間のときは５０％も（モータシャットオフ制御のない電気式グリッパシステムに比べて）エネルギー消費及び熱の発生を減らすことができる。結果として、把持プロセスの各サイクル中のエネルギー消費を減らしながら、熱の発生を減らす。熱の発生の減少により、モータをよりハードに駆動させる（長時間にわたってより大きいトルクレベルを出力するように支配する）ことができる。消費電力が少なければ、保持システム１０は従来の保持システムに比べて安価に作動し、高い出力トルク（又は把持力）を作り出すことが可能になる。
【００３９】
保持システム１０は多数の方法を用いて作動することができ、実例方法を図３、５、７、９、１１及び１７の方法によって提供する。図３、５、７、９、１１及び１７の後述するタスクは、説明に役立つ実例であることを意味する。これらのタスクは、用途に応じて、重複する時間中又は異なる順序で、逐次的に、同調して、同時に、連続的に遂行し得る。また、いずれのタスクも事象の実装及び／又は順序によっては遂行されないか又はスキップされることもある。
【００４０】
図３には、モータのシャットオフ方法を示してある。以下のタスクについて主に図１〜２の実装に関して述べるが、本開示の他の実装に適用するためにこれらのタスクを容易に修正することができる。タスクを繰り返し遂行することができる。この方法は６０で始まり得る。
【００４１】
６２では、モータ制御モジュール１４がグリッパの把持要素を開状態又は閉状態に移行して第１場所で物体を把持する。これは保持ストロークを遂行することを含む。６４では、シャットオフモジュール２１がＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号を監視し、保持ストロークの最後にストール状態を検出する。
【００４２】
６６では、シャットオフモジュール２１がカウンタを開始する。６７では、シャットオフモジュール２１が、カウンタが所定の閾値に達したかどうかを判定する。閾値に達すると、タスク６８が遂行される。６８では、シャットオフモジュール２１が電気モータ１５への電流及び／又は電圧をシャットオフする。
【００４３】
７０では、モータアセンブリ１３を備えるグリッパを第１場所から第２場所へ移動する。これはシャットオフモジュール２１をオンにすること及び／又は電気モータ１５をオンにできるようにすることを含む。７２では、モータ制御モジュール１４が、解放ストロークを遂行することによって、把持要素を保持状態から解放状態に移行する。
【００４４】
７４では、シャットオフモジュール２１がＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号を監視し、解放ストロークの最後にストール状態を検出する。
【００４５】
７６では、シャットオフモジュール２１は、カウンタをリセットして再開する。７８では、シャットオフモジュール２１は、カウンタが所定の閾値に達したかどうかを判定する。閾値に達すると、タスク８０が遂行される。８０では、シャットオフモジュール２１が、電気モータ１５への電流及び／又は電圧をシャットオフする。
【００４６】
８２では、モータアセンブリ１３を備えるグリッパが第２場所から第１場所へ移動する。この方法は８３で終了するか又はタスク６０に戻り得る。
【００４７】
（モータのブースティング）
逆駆動不可能な親ねじを使用すると、特定条件下で結合状況が生じる可能性がある。結合は、親ねじ（例えば、親ねじ５０）が電気モータのナット（例えば、ロータナット５４）と結合している（くっついてしまって外れなくなる）ときを指す。これは、リニアアクチュエータがハードストップに追い込まれるとき、すなわち、電気モータ１５がストール状態になったときに起こる。この状況では、トルクモードアルゴリズムを用いてストール化モータを感知し、所定量の出力トルクを発生させるためのモータ制御信号を適用する。トルクモードアルゴリズムは、例えば、力制御モジュール２８によって実行し得る。出力トルクが生成されて、フィンガ３８による十分なレベルの押圧力を物体にもたらし、それによってハードストップにあるときに物体を保持する。このことが、モータ３９を、物体を位置づけるために使用することに加えて、ハードストップにあるときに物体を保持するためにも使用できるようにする。
【００４８】
モータ制御モジュール１４（又は力制御モジュール２８）が出力トルクにハードストップを押し続けるように命令するときは、モータ３９のロータは静的（すなわち、定常的）である。力信号ＦＯＲＣＥは、最初は保持装置制御モジュール１２からモータ制御モジュール１４に供給され得る。モータ制御モジュール１４は、力信号ＦＯＲＣＥに基づいて電気モータ１５によって受ける電流を調整することができる。継続押圧動作は、親ねじ５０とロータナット５４をハードストップに押し込ませるか又は接触させる。結果として、親ねじ５０がロータナット５４と結合する。
【００４９】
親ねじ５０とロータナット５４が長く結合状態にあるほど、親ねじ５０及び／又はロータナット５４を自由にするために必要な力が大きくなる。親ねじ５０とロータナット５４は、例えば、組立て中に保持装置１６’を完全な閉状態の位置又は完全な開状態の位置にさせるときは長時間結合状態のままであってよく、顧客が使用するまでその状態のままである。保持装置１６’を結合（又は押込み）状態にさせた直後に保持装置１６’を作動させる場合、親ねじ５０とロータナット５４が結合したままでいる傾向は事実上存在しない。
【００５０】
次に図４をも参照すると、ブースティング方法を示してある。ブースティングモジュール２２は、ブーストモード中に電気モータ１５の出力トルクをブーストして親ねじ５０及び／又はロータナット５４の結合を解除することができる。以下のタスクについて主に図１〜２の実装に関して述べるが、本開示の他の実装に適用するためにこれらのタスクを容易に修正することができる。これらのタスクを繰り返し遂行することができる。この方法は９０で始まる。
【００５１】
９２では、ストール検出モジュール２６は、ここで述べたように、親ねじ５０がハードストップに接触して結合状態にあるかどうかを判定する。９４では、ブースティングモジュール２２は、フィンガ３８（又は把持要素）をハードストップと関連するハードストップ位置から移動するように電気モータ１５に初めに信号を送るときに、ブーストルーチンを開始する。
【００５２】
９６では、ブーストルーチンを実行中にモータ制御モジュール１４及び／又はブースティングモジュール２２は、ブーストされた出力トルクを与える増加レベル又は所定レベルの電流（ブースト電流レベル）で電気モータ１５を開始する。
【００５３】
９８では、ブースティングモジュール２２はカウンタを開始し得る。１００では、ブースティングモジュールはカウンタが満了した（すなわち所定の閾値を超えた）かどうかを判定する。カウンタが満了したときにタスク１０２が遂行される。タスク９２〜１０２は、短い所定期間（ブースト期間）ブースト電流を適用して親ねじ５０及び／又はロータナット５４を自由にするために遂行される。所定の閾値及び／又はブースト期間は、親ねじ５０及び／又はロータナット５４が結合状態にあった時間量に基づいて設定可能である。所定の閾値及び／又はブースト期間は結合状態に対して確実に打ち勝つように設定される。
【００５４】
１０２では、力制御モジュール２８は、電気モータ１５に供給される電流を、ブーストされた出力トルク未満の出力トルクを与える適用電流レベルに下げる。この適用電流レベルは、物体を把持（又は保持）するのに用いられる電流レベルである。ブースティング方法は１０４で終了する。
【００５５】
ブーストモードを示すトルクプロットの例を図５に示す。図５中、最初のトルクレベルはブースト電流が供給されるときを示し、適用トルクは適用トルクレベルが供給されるときを示している。例えば、電気モータ１５の１００％出力トルクレベルに相当する１００％出力電流レベルにブースト電流レベルを設定することができ、及び／又は適用電流レベルに基づいて設定することができる。ブースト期間は、最悪の状況において結合に対して確実に打ち勝つために十分な時間に設定することができる。結合を効率的に排除するために、適用される電流レベルより大きい所定量の電流となるようブースト電流レベルを設定することができる。この構成は、適用トルクモード中に適用される力（適用力）が、適用力に基づいてもたらされた結合がブーストモード中に打ち負かされる現象を防ぐのに大き過ぎないようにすること、を確実にする。
【００５６】
ブーストモードはモータの結合状態に打ち勝つが、結合を明らかにしてブーストモードの使用を組み入れると、モータの使用可能な力及びストロークを効率的に減らすことができる。適用力の使用によってもたらされた結合状態に打ち勝つためには高レベルの力が必要なので、適用力はモータの最大出力レベル未満のレベルに設定される。
【００５７】
ブーストモードは、ハードストップにあるとき及び開状態又は閉状態から最初に移行するときに用いられる。フィンガ３８はハードストップ位置から非結合位置へ移動する。結果として、ブーストモード中にフィンガ３８がハードストップ位置から移動するので、適用モードに関連するストロークが減少する。使用可能ストロークは減少するが、フィンガ３８又は他のグリッパ構成要素がハードストップを去るときに結合状態が打ち負かされるため、減少量は最小限である。
【００５８】
フィンガ３８を閉じて物体を把持（又は保持）しながらブーストモードをアクティブにすると、最大力で物体が把持され、ブーストモードから適用電流モードに切り替えるときにこの力は減少しないかもしれない。物体に適用される力が最大力なので、このことは、物体に大き過ぎる力を適用するのみならず、最悪の結合状態をも生じさせる。従って、電気モータ１５の使用可能ストロークを減らすブーストモード中には物体は把持されない。
【００５９】
（行程終了移動）
次に図６をも参照して、行程終了ルーチンを説明する。オープンストローク中、完全な開状態でハードストップにあるとき（ストール状態）、及びクローズストローク中のフィンガ３８を示してある。行程終了モジュール２３は、保持装置１６’のフィンガ３８及び／又は他の構成要素をハードストップから遠ざけて結合するのを防止することができる。行程終了モジュール２３は、確実に親ねじ５０がハードストップ位置にとどまらないようにすることによって、結合を防止する。例として、フィンガを閉じて物体を把持するときに把持（又は保持）力を加える外径（ＯＤ）型グリッパは、フィンガを開くときにハードストップにとどまる必要がない。従って、行程終了モジュール２３は、オープンストロークの最後にハードストップを検出し、フィンガ３８及び／又は保持装置１６’の他の構成要素をハードストップから遠ざけることができる。行程終了モジュール２３は、例えば、ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号に基づいてハードストップを検出することができる。
【００６０】
ハードストップを検出したらすぐにハードストップから離れる動きを行えば、結合は起こらず、及び／又は最小限に抑えられる。行程終了モジュール２３は、フィンガ３８及び／又は保持装置１６’の他の構成要素をハードストップから所定距離（０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ））離して、結合を防止し、使用可能ストローク減少量を最小限にすることができる。
【００６１】
行程終了ルーチンは、物体を把持しているときに遂行するのではなく、把持又は保持（例えば、閉）状態から解放（例えば、開）状態への移行の終了時に利用する。物体から離れるフィンガ３８の移動（例えば、０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ））は、ゼロ把持力という結果になる。
【００６２】
行程終了ルーチンは、ユニット移動が外部のハードストップに基づき、かつハードストップで物体を把持するために押圧力が必要ない時に使用可能である。これらの時には、保持装置１６’は、単に非結合位置に打ち勝つために十分な力を与えるだけである。実例用途は、物体を把持するのとは対照的に、物体を押すための保持装置１６’の使用を含み得る。これらの状況で、ハードストップからの行程終了移動を開動作にも閉動作にも使用し得る。
【００６３】
図７に、行程終了方法を示す。行程終了方法は、逆駆動可能な親ねじ又は逆駆動不可能な親ねじを有する把持システムで遂行可能である。以下のタスクについて主に図１〜２及び６の実装に関して述べるが、本開示の他の実装に適用するためにこれらのタスクを容易に修正することができる。タスクを繰り返し遂行することができる。この方法は１１０で始まり得る。
【００６４】
１１２では、行程終了モジュール２３及び／又はモータ制御モジュール１４は、把持要素を保持（又は把持）状態から解放状態に移動することができる。
【００６５】
１１４では、ストール検出モジュール２６及び／又は行程終了モジュール２３は、ここで述べたように、解放ストロークの最後かつ物体の解放の後にハードストップを検出することができる。
【００６６】
１１６では、行程終了モジュール２３は、ハードストップを検出するとすぐに現在（又は第１）位置から、ハードストップから離れた第２位置へ把持要素を移動することができる。第２位置は、第１位置（又はハードストップ位置）から所定の距離であってよい。
【００６７】
１１７では、モータ制御モジュール１４は第２位置で把持要素を維持する。親ねじが逆駆動不可能であれば、モータ制御モジュール１４は電気モータ１５をシャットオフしてよい。
【００６８】
１１８では、保持装置制御モジュール１２及び／又はモータ制御モジュール１４は、つかむべき別の物体があるかどうかを判定し、及び／又は次の物体をつかむべき要求を受けることができる。つかむべき別の物体があるときはタスク１１９が遂行され、そうでなければこの方法は１２０で終了し得る。
【００６９】
１１９では、モータ制御モジュール１４は、第２位置から、次の物体を把持すべき第３位置へ把持要素を移動する。これは、モータアセンブリ１３及び保持装置１６が現在位置からピックアップ位置へ移動された後に起こり得る。タスク１１９の後に、タスク１１２が遂行され得る。タスク１１２は、モータアセンブリ１３及び保持装置１６が現在（又はピックアップ）位置から結果としての（又は降ろす）位置へ移動された後に遂行され得る。
【００７０】
（保持モード）
逆駆動不可能な親ねじの使用に代わる手段として、逆駆動可能な親ねじを使用することができる。逆駆動可能な親ねじには、逆駆動不可能な親ねじに関連する結合問題はないが、電力が除去されたときに動く可能性がある。このため、逆駆動可能な親ねじを使用するときは電力を除去しないで物体に及ぼす把持力を維持する。この把持力は、保持装置１６’がハードストップにあるときに維持される。
【００７１】
長期間高い（把持）レベルでモータ電流を維持すると、即座にモータ３９内の熱の問題につながる可能性がある。モータ３９は、モータ３９の温度が所定の内部温度（例えば、８５℃）を超えると自動的にシャットオフし得る。室温又は周囲温度で作動して長期間所定のトルクレベル以上（例えば、８０％の出力トルク以上）の出力トルクを生じさせると、モータ３９の温度が所定の内部温度を超えることになる恐れがある。この結果、モータのシャットオフとなり得る。
【００７２】
次に図８をも参照すると、保持モードを説明するトルクプロットが示されている。図１の保持モジュール２４は、モータ３９への電流を減少させて、モータ３９の温度が所定の内部温度を超えないようにすることができる。保持モジュール２４は、モータ３９への電流を適用トルクモード中の適用力電流から保持モード中の保持電流に減少させることができる。保持電流は、物体を落とさずに物体に対する把持を維持するのに必要な出力トルクを与えることができる。親ねじ５０の保持位置に必要とされる電流は、フィンガ３８を閉位置又は把持位置へ移動するための電流量より少ない。従って、モータ３９の温度を最小限に抑え、かつエネルギーを節約するため、物体に対する十分な把持力を維持しながら、物体が把持された後は、モータ３９への電流を減少させてよい。
【００７３】
図８のトルクプロットは、ブーストモード、適用トルクモード及び保持モードを示している。上述したようにブーストモードを用いて、グリッパのフィンガ３８及び／又は他の構成要素をハードストップから離すことができる。所定期間後及び／又はフィンガ３８が所定距離移動した後に、適用トルクモードを用いてフィンガ３８を把持位置へ移動し、物体を把持することができる。保持装置制御モジュール１２からの力信号ＦＯＲＣＥは、適用トルクモード中に使われる力、出力トルク及び／又は電流量を指示することができる。
【００７４】
保持モジュール２４は、ストール状態を検出するとすぐに、電気モータ１５への電流を減少させて、物体に保持出力トルク、ひいては保持力を与えることができる。保持電流、保持出力トルク及び／又は保持力は、メモリ２９に格納された所定の格納値であってよい。保持モジュール２４は、力信号ＦＯＲＣＥを調整することによって、及び／又は保持モード中に使用すべき第２力信号を発生させることによって、電気モータ１５への電流を減少させることができる。保持モード中に使われる力、出力トルク、及び／又は電流は、予め定められ、適用トルクモード中に使われる力、出力トルク、及び／又は電流とは無関係のものであってよい。上述したように、ストール状態を検出することができる。
【００７５】
保持モジュール２４によって支配される電流を予め定めることができ、保持モード中に物体の落下を防ぐために最小限の力が物体に対して確実に維持されるように設定することができる。モータ電流を保持モードに調整し、かつ保持モード中モータ３９を把持位置で維持する。保持モード中の電流レベルは、フィンガ３８及び／又は親ねじ５０の位置並びに把持力が維持されている間は、例えば、適用トルクモード中の電流レベルの半分であってよい。電気モータ１５への電流は減少しているが、保持モード中の把持力は、適用トルクモード中の把持力に等しい。
【００７６】
図９には、把持方法を示してある。以下のタスクについて主に図１〜２及び８の実装に関して述べるが、本開示の他の実装に適用するためにこれらのタスクを容易に修正することができる。タスクを繰り返し遂行することができる。この方法は１３０で始まり得る。
【００７７】
１３２では、ブースティング方法を遂行して、把持要素をハードストップから移動し、物体を把持かつ保持する。ブースト電流レベルを用いて把持要素をハードストップから移動することができる。適用電流レベルを用いて把持要素を把持位置へ移動することができる。ブースト電流レベルは、例えば、電気モータ１５の１００％のトルクレベルに相当し得る。適用電流レベルは、例えば、電気モータ１５の８０％の電流レベルのトルクレベルに相当し得る。１３４では、ここで述べたように、ストール検出モジュール２６がストール状態を検出する。
【００７８】
１３６では、保持モジュール２４又は力制御モジュール２８は、電流を適用電流レベルから、保持力を与えるための保持電流レベルに減少させる。保持電流レベルは、例えば、電気モータ１５の４０％のトルクレベルに相当し得る。保持力は、物体を保持するための最小限の力より大きい。この方法は１３８で終了し得る。
【００７９】
代替手段として、空気圧制御型保持又は（把持）システムを用いてブースト力レベル、適用力レベル、及び保持力レベルを与えるときに、電気モータの電流を調整する代わりにレギュレータの圧力を調整するように上記タスクを修正することができる。
【００８０】
（力調整）
空気圧式グリッパシステムは、圧力レギュレータを用いてグリッパの出力を減らす。圧力レギュレータは、グリッパ内の圧力を調節してグリッパ構成要素への損傷を防止する。圧力レギュレータを使用する代わりに、モータ制御モジュール１４及び／又は力制御モジュール２８は、力調整ルーチンを介して力信号ＦＯＲＣＥをモータ３９に与えて、物体に適用される力を制御する。
【００８１】
モータ３９は、力信号ＦＯＲＣＥを受けるアナログ入力を有し得る。力信号ＦＯＲＣＥは、例えば、０と所定の電圧レベル及び／又は電流レベルとの間で変動する制御信号、アナログ電圧信号及び／又はアナログ電流信号であってよい。変動電圧範囲例は、０〜５ボルト（Ｖ）及び０〜１０Ｖである。電流変動範囲例は、０〜２０ミリアンペア（ｍＡ）及び４〜２０ｍＡである。電気モータ１５に供給される実際の電圧及び／又は電流は、力信号ＦＯＲＣＥの電圧及び／又は電流レベルと異なってよい。力信号ＦＯＲＣＥは、電気モータ１５に供給される電流及び／又は電圧レベルが最大電圧及び／又は電流レベルであるときに最小電圧及び／又は電流レベルであってよい。力信号ＦＯＲＣＥは、電気モータ１５に供給される電流及び／又は電圧レベルが最小電圧及び／又は電流レベルであるときに最大電圧及び／又は電流レベルであってよい。
【００８２】
次に図１０をも参照すると、力と電圧の伝達関数のグラフ例を示してある。モータ３９は、力信号ＦＯＲＣＥの電圧が０であるときに最大出力（例えば、９０．７２ｋｇ（２００ｌｂｓ））を与え、力信号ＦＯＲＣＥの電圧が最大（例えば、１０Ｖ）であるときに最小出力（例えば、４５．３６ｋｇ（１００ｌｂｓ））を与える。図示した例では、最小力は最大力の５０％である。力信号ＦＯＲＣＥが０Ｖから１０Ｖに上昇するにつれて、モータ３９の出力が最大力から最小力に直線的に減少し得る。上記最大値及び最小値は例として提供するものであり、機械的実装、ソフトウェア実装、グリッパの用途、グリッパのモータ、並びに／或いは保持装置制御モジュール１２及び／又はモータ制御モジュール１４の電圧及び／又は電流の設定値に基づいて異なってよい。
【００８３】
力信号ＦＯＲＣＥの電圧範囲及び／又は電流範囲と関連する出力は、保持装置１６’のオープンストロークにもクローズストロークにも独立して適用可能である。最初に最小トルク（又は力）値ＭＩＮ及び最大トルク（又は力）値ＭＡＸを割り当てることによって、セットアップ手順中に電圧範囲及び電流範囲を予め定めることができる。最小トルク値ＭＩＮ及び最大トルク値ＭＡＸをモータ制御モジュール１４のメモリ２９に格納することができる。その結果、モータ制御モジュール１４は線形方程式を用いて電圧及び／又は電流の変動範囲に基づいて最小トルク値ＭＩＮと最大トルク値ＭＡＸの間のトルク値を補間及び／又は決定することができる。電圧及び／又は電流の変動範囲は、保持システム１０及び／又は保持装置１６’をセットアップするときに決定可能であり、及び／又は保持装置１６’の使用中にリアルタイムに決定可能である。把持手順のサイクルのいずれの時点で電圧及び／又は電流の変動範囲を決定してもよい。
【００８４】
操作中、保持装置制御モジュール１２は、セットアップ手順中に設定かつ決定されたトルク値に基づいて力信号ＦＯＲＣＥを調整することができる。最大トルク値ＭＡＸ及び／又は最大トルク値ＭＡＸの所定範囲内の値は、ブーストモード中に使用される。最小トルク値ＭＩＮと最大トルク値ＭＡＸの間のトルク値は、適用トルクモード中に使用される。最小トルク値ＭＩＮは、保持モード中に使用される。保持装置制御モジュール１２及び／又はモータ制御モジュール１４は、力信号ＦＯＲＣＥを調整することによって把持力を制御する。代替手段として、保持装置制御モジュール１２のユーザインタフェースの一部として提供し得る外部電位差計によって把持力を制御してもよい。
【００８５】
モータ３９の内部のセンサ（例えば、エンコーダ）を使用することによって、かつ当該センサからのフィードバックをモータ制御モジュール１４に与えることによって、上記実装はフレキシブルなグリッパシステムを提供する。グリッパのモータ、ケーブル、センサ等を変更せずに、モータ制御モジュール１４を介してグリッパシステムを調整して、異なる用途及び物品に適応させることができる。用途に基づいてモータ制御モジュール１４をプログラム及び再プログラムすることができる。モータ制御モジュール１２のユーザインタフェースを介して電圧、電流及び／又は出力トルクの設定値を調整して、異なるサイズの物体及び適用力に適応させることができる。
【００８６】
図１１には、トルク方法を示してある。以下のタスクについて主に図１〜２及び１０のの実装に関して述べるが、本開示の他の実装に適用するためにこれらのタスクを容易に修正することができる。タスクを繰り返し遂行することができる。この方法は１４０で始まり得る。
【００８７】
１４１では、保持装置制御モジュール１２、力制御モジュール２８又は他の制御モジュールは、電気モータ１５の最小出力トルク及び最大出力トルクを決定する。これらのトルク値をメモリ２９に格納することができる。
【００８８】
１４２では、保持装置制御モジュール１２、力制御モジュール２８又は他の制御モジュールは、最大電圧及び／又は最大電流を力信号ＦＯＲＣＥ用の最小出力トルクに割り当てる。１４３では、保持装置制御モジュール１２、力制御モジュール２８又は他の制御モジュールは、最小電圧及び／又は最小電流を力信号ＦＯＲＣＥ用の最大出力トルクに割り当てる。
【００８９】
１４４では、モータ制御モジュール１４は、最小電圧及び／又は最小電流並びに最大電圧及び／又は最大電流に基づいて最小出力トルクと最大出力トルクの間の出力トルクを補間する。
【００９０】
１４５では、力制御モジュール２８は、補間された出力トルクに基づいて適用トルクモードで保持装置１６を作動させる。適用トルクモード状態のときに物体を保持するための保持ストローク又は物体を解放するための解放ストロークを遂行するように保持装置１６を作動させることができる。
【００９１】
１４５では、保持モジュール２４は、保持モード中に力信号ＦＯＲＣＥの最小電圧及び／又は最小電流を与えることによって、物体を保持するように保持装置１６を作動させることができる。保持装置１６がストール状態にあるときは最小電圧及び／又は最小電流が与えられる。１４６では、力制御モジュールは、最小電圧及び／又は最小電流より大きい力信号ＦＯＲＣＥの電圧及び／又は電流（解放電圧及び／又は解放電流）を与えることによって、物体を解放するように保持装置１６を作動させることができる。解放電圧及び／又は解放電流は、最大電圧及び／又は最大電流と同じ大きさであってよい。この方法は１４７で終了し得る。
【００９２】
（ケーブルアセンブリ）
次に図１２Ａ〜１２Ｃをも参照すると、ケーブルアセンブリ２０の斜視図及びピン配列を示してある。ケーブルアセンブリ２０は、保持装置制御モジュール１２にフレックスケーブル１７を介して接続されている第２コネクタ１９を含む。ケーブルアセンブリ２０は、第３コネクタ３２及び第４コネクタ３３をも含む。第３コネクタ３２及び第４コネクタ３３は、モータ３９に直接又は間接的に接続することができる。第３コネクタ３２及び第４コネクタ３３は、ケーブル１４９を介して第２コネクタ１９に接続されている。ケーブル１４９は、電線３０、３１を含む。ケーブルアセンブリ２０は、モータ制御モジュール１４に供給される電源とモータ制御モジュール１４から受ける信号を単一ケーブル（すなわち、フレックスケーブル１７）を介して与えられるようにし、このことが保持装置制御モジュール１２とモータ制御モジュール１４の間のインタフェースを最小限にする。
【００９３】
種々のピン割当を使用し得るが、ピン割当例を示す。各コネクタ１９、３２、３３は、いずれの数のコネクタピンを含んでもよく、ケーブル１４９に含まれるいずれの数の関連電線又は信号線をも有し得る。第２コネクタ１９のピンの数は、第３コネクタ３２と第４コネクタ３３のピンの数の合計に等しくてよい。第３コネクタ３２及び／又は第４コネクタ３３のピンの数は、モータ３９側の対応するコネクタのピンの数以下であってよい。モータ３９及び／又は保持装置制御モジュール１２のメモリ内で出力ピンの割当を調整することができる。各コネクタ１９、３２、３３のピン配列例を示してある。
【００９４】
第２コネクタ１９は、ＰＯＷＥＲ、ＧＲＯＵＮＤ、ＯＰＥＮ、ＣＬＯＳＥ、ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ、ＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ、ＡＮＡＬＯＧ  ＦＯＲＣＥ及びＩ／Ｏ  ＰＯＷＥＲピンを含むことができる。ＰＯＷＥＲピン及びＧＲＯＵＮＤピンは、それぞれの電圧及び接地リファレンスに接続される。ＯＰＥＮ、ＣＬＯＳＥ、ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ、及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥピンに関する信号は、個別のＩ／Ｏ信号であってよい。ＯＰＥＮピン及びＣＬＯＳＥピンは、開状態と閉状態を移行する（すなわち、保持装置１６’を作動させる）ようにモータ３９を支配するためのオープン命令信号及びクローズ命令信号を受ける。別々のＯＰＥＮピンとＣＬＯＳＥピンの使用及びこれらの信号を分ける対応信号は、何の信号も適用されない「無為（do-nothing）」の状態を可能にする。ＯＰＥＮピン及びＣＬＯＳＥピンをＨＯＬＤピン及びＲＥＬＥＡＳＥピンと呼ぶこともできる。
【００９５】
ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥピン及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥピンを用いて、モータから保持装置制御モジュール１２にＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号がフィードバックされる。ＯＰＥＮ  ＳＥＮＳＥ信号及びＣＬＯＳＥ  ＳＥＮＳＥ信号は、開状態又は閉状態の間に保持装置１６’がハードストップに達したときを示す。ＡＮＡＬＯＧ  ＦＯＲＣＥピンは力信号ＦＯＲＣＥを受け、モータ３９の出力トルクを支配するために用いられる。このピン配列は、例えば、直流（ＤＣ）用途で使用し得る。
【００９６】
Ｉ／Ｏ  ＰＯＷＥＲピンを用いてモータ３９内のモータ制御モジュール１４及び／又は論理装置（例えば、ＰＮＰトランジスタ）に電力を供給することができる。モータ３９は、２つの電力供給電圧を受けることができる。すなわち、一方は電気モータ１５に電力を与えるため、他方はモータ制御モジュール１４及び／又は論理装置に電力を与えるためのものである。このことは、電気モータ１５をモータ制御モジュール１４及び／又は論理装置より高い電圧で作動できるようにする。電気モータ１５に供給される高い電圧は、電気モータ１５を高い出力速度で作動できるようにし、及び／又は高い出力トルクレベルを与えるのを可能にする。例として、ＰＯＷＥＲピンは４８Ｖを与えられ、Ｉ／Ｏ  ＰＯＷＥＲは２４Ｖを与えられる。第３コネクタ３２は、ＡＮＡＬＯＧ  ＦＯＲＣＥピンを含むように示してあるが、第３コネクタ３２は、その代わりにＰＯＷＥＲピンを含んでもよい。
【００９７】
代替実装では、Ｉ／Ｏ  ＰＯＷＥＲピンは含められず、電気モータ１５は、モータ制御モジュール１４及び／又は論理装置と同じ電圧供給に基づいて作動する。Ｉ／Ｏ  ＰＯＷＥＲを使用しない場合、ＰＯＷＥＲピンに与えられる電力をスプライスして第３コネクタ３２及び第４コネクタ３３の対応するＰＯＷＥＲピン及び／又はＩ／Ｏ  ＰＯＷＥＲピンに与えることができる。このことは、第１コネクタを８ピンコネクタから７ピンコネクタに縮小する。電力を第２コネクタ１９から第３コネクタ３２及び第４コネクタ３３にスプライスすることの代替手段として、第２コネクタ１９が８ピンコネクタであり、かつ保持装置制御モジュール１２が第２コネクタ１９のＰＯＷＥＲピンとＩ／Ｏ  ＰＯＷＥＲピンの両方に同電力を与えることができる。
【００９８】
ケーブル１４９は、「Ｙ」形状であってよい。ケーブル１４９の導体は、例えば、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、黄銅、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及び／又は他の導電性材料から形成可能である。ケーブル１４９は、図に示すように電線を含んでよく、接地シールド及び／又はシースを含まなくてよい。
【００９９】
図１２Ｂ〜１２Ｃに示すピン配列は、ポイント・ツー・ポイント（ハードストップ・ツー・ハードストップ）用途の機能性要件を満たす。ハードストップ・ツー・ハードストップ用途は、グリッパがハードストップ間を繰り返し移行する場合の用途を指し、グリッパはハードストップにあるときに物体をつかむための力を与える。
【０１００】
上記グリッパの実装は、グリッパが未知の（予め定められていないか又はメモリに格納されていない）ハードストップ位置へ移行することを可能にし、さらにこのハードストップ位置で出力を適用することを可能する。グリッパのモータ制御モジュールは、製造業者及び／又はユーザが本明細書で開示される種々の設定値を調整できるようにプログラム可能である。１つ以上のいずれかの上記特徴を与えるようにモータ制御モジュールをプログラムすることができる。
【０１０１】
次に図１３及び１４を参照すると、保持装置１６”が示されている。保持装置１６”はクランプであり、モータ３９に類似するものであってよいモータ３９’に取り付けられている。モータ３９’は、親ねじ５０’を直線的に作動させるモータ制御モジュール１４’を含む。保持装置１６”は、作動アーム１５０と、リンク１５２と、クランクアーム１５４と、クランク軸１５６とを含み、これらはクランプハウジング１５７内にある。クランク軸１５６は、クランプアーム１５８（又は他の工具要素若しくは把持要素）に連結される。
【０１０２】
操作中、親ねじ５０’は直線的に作動し、作動アーム１５０がこれを受ける。作動アーム１５０は、直線的に作動してリンク１５２を動かし、クランク軸１５６を中心にクランクアーム１５４を回転させる。クランク軸１５６の回転運動は、クランプアーム１５８を回転させて固定具１６２上の部品１６０に圧力を加え、及び／又は部品１６０を保持する。クランプアーム１５８をトグル機構及び／又はリンクに取り付けて部品１６０を固定してもよい。電力がモータ３９’から除去されたときに、モータ３９’及び／又は保持装置１６”は、固定状態でクランプアーム１５８を保持することができる。クランプアーム１５８は、部品１６０と接触しているときは保持状態であり、部品１６０と接触していないときは開放状態である。図１３は開放状態のクランプアーム１５８を示し、図１４は保持状態のクランプアーム１５８を示している。
【０１０３】
フィンガ３８を作動させる際のモータ制御モジュール１４及びモータ３９の操作について並びに図２〜１１の実装に関して上述したように、モータ制御モジュール１４’は、モータ３９’を操作してクランプアーム１５８を作動させ得る。これには、ストール状態の検出、モータ３９’への電力のシャットオフ、モータ３９’の出力トルクのブースティング、クランプアーム１５８をハードストップから遠ざけること、保持モード中に電力を減少させること、モータ３９’の出力の調整などが含まれる。
【０１０４】
図１５〜１７には、移動モード及び多様な適用モードを模式化するトルクプロット（又はプロファイル）並びに把持方法を示してある。図１のモータ制御モジュールは、さらに移動モジュール２００を含むことができる。移動モジュールは移動モードを実装することができ、その例を図１５〜１７に模式化してある。
【０１０５】
以下のタスクについて主に図１〜２及び図１５〜１６の実装に関して述べるが、本開示の他の実装に適用するためにこれらのタスクを容易に修正することができる。タスクを繰り返し遂行することができ、把持システム又はクランプシステム等の保持システムで実装することができる。この方法は２０８で始まり得る。
【０１０６】
２１０では、ブースティング方法が遂行され（ブーストトルクモードがアクティブにされて）把持要素をハードストップから移動し、物体を把持かつ保持する。所定のブースト電流レベルを用いて把持要素をハードストップから移動することができる。所定のブースト電流レベルは、例えば、電気モータ１５の１００％のトルクレベルに相当し得る。タスク２１０の後に、保持システムは、ブーストトルクモードから移動トルクモードに移行する。
【０１０７】
２１２では、移動トルクモードが、例えば、移動モジュール２００によってアクティブにされる。移動モジュール２００は、モータが加熱するのを最小限に抑えるように電気モータ１５の所定の移動電流レベルを設定し、こうして電気モータ１５の寿命を延ばす。所定の移動電流レベルを所定の期間用いてよい。移動モード中の許容トルクは、把持要素及び／又はクランプアームを確実に把持位置へ回帰又は移動させるレベルである。所定の移動電流レベルは、例えば、図２及び６におけるように、把持要素が動いているときの電気モータ１５の３０％のトルクレベルに相当し得る。
【０１０８】
所定の移動電流レベルは、例えば、図１３及び１４におけるように、クランプアームを動かしているときの６０％のトルクレベルであってもよい。クランプ用途では、動いているアームに工具の重さがかかると想定される。また、移動電流レベルを低く（すなわち、所定レベル未満に）保つことによって、ストロークの最後に受ける衝撃が最小限に抑えられるであろう。この衝撃及びモータ全体の発熱を少なくすることが電気モータ１５の寿命を最大にする。
【０１０９】
２１４では、行程終了モジュールは、ストロークの終了（行程終了）状態を検出したかどうかを判定する。ストロークの終了が検出されたときにタスク２１６が遂行される。２１６では、ストロークの終了が検出されると適用トルクモードがアクティブにされ、移動トルクモードが非アクティブにされる。所定の適用電流レベルを用いて、保持システム、グリッパ、クランプ、並びに／或いは保持されるシステム及び／又は物体内にある、物理的コンプライアンスを有する材料、構成要素、及び／又は物体を圧迫することができる。
物体を十分に把持又は保持するように圧迫を与えることができる。圧迫を与えて、保持システム、グリッパ、クランプ、並びに／或いは保持されるシステム及び物体内の間隙を除去することもできる。所定の適用電流レベルは、例えば、電気モータ１５の１００％のトルクレベルに相当し得る。
【０１１０】
所定長さの適用トルクモードが設定される。例として、上記例のうち、グリッパ用途では、適用トルクモードの所定長さを５０ミリ秒（ｍｓ）に設定することができる。別の例として、上記例のうち、クランプ用途では、適用トルクモードの所定長さを１７５ｍｓに設定することができる。
【０１１１】
図１５には、適用トルクモードを所定の適用電流レベルの１００％を与えるとして示してある。他の実装では、所定の適用電流レベルの振幅は、図１０に関して述べたように、力調整ルーチンに基づいてよい。図１６は、０〜５Ｖのアナログ入力を用いたときに結果として生じる適用トルクレベルを示す。適用トルクモードの後に、トルク（又は電流）制御アルゴリズムは次に保持トルクモードの操作に移行し得る。
【０１１２】
２１６では、保持モジュール２４又は力制御モジュール２８は、電流を所定の適用電流レベルから、保持力を与えるための所定の保持電流レベルに減少させる。所定の保持電流レベルは、例えば、電気モータ１５の４０％のトルクレベルに相当してよい。保持力は、物体を保持するための最小力より大きい。この方法は２２０で終了し得る。
【０１１３】
本明細書では、第１、第２、第３などの用語を用いて、種々の電圧、電流、要素、モジュール、信号、及び／又はコネクタを記述しているが、これらの項目はこれらの用語によって限定されるものではない。これらの用語は、ある項目を別の項目と区別するためにのみ使用するものである。本明細書で使用する場合、「第１」、「第２」、及び他の数的用語は、文脈によって明白に示されない限り、順序又は順番を示唆するものではない。従って、本明細書に記載の第１項目は、実装例の教示から逸脱することなく、第２項目と称することも可能である。
【０１１４】
前述の記載は単に説明に役立つ性質のものであり、決して本開示、その用途、又は使用を制限することを意図したものではない。本開示の広範な教示は、種々の形態で実装することができる。従って、この開示は特定例を含むが、図面、明細書、及び以下の特許請求の範囲を研究すると他の変更形態が明らかになるであろうことから本開示の真の範囲をそのように限定すべきでない。明瞭さの目的で、同様の要素を同一に扱うため図では同一の参照番号を使用している。本明細書では、Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを用いて論理（Ａ又はＢ又はＣ）を意味するものと解釈すべきである。方法内の１つ以上のステップは、本開示の原理を変えることなく、異なる順序で（又は同時に）実行可能であることが理解されよう。
【０１１５】
本明細書では、用語「モジュール」は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、組合せ論理回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ（共有、専用、又はグループ）、本明細書で記載する機能性を与える他の適切なハードウェア構成要素、又は上記のいくつか又は全ての組合せ、例えばシステム・オン・チップ等を指し、或いはその一部であり、或いはそれを含み得る。用語「モジュール」は、プロセッサによって実行されるコードを格納するメモリ（共有、専用、又はグループ）を含むことができる。
【０１１６】
上で用いた用語「コード」は、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はマイクロコードを含み、かつプログラム、ルーチン、関数、クラス、及び／又はオブジェクトを指すことがある。上で用いた用語「共有」は、単一の（共有）プロセッサを用いて複数のモジュールからいくつか又は全てを実行できることを意味する。さらに、複数のモジュールからいくつか又は全てを単一の（共有）メモリに格納することができる。上で用いた用語「グループ」は、１グループのプロセッサを用いて単一のモジュールからいくつか又は全てのコードを実行できることを意味する。さらに、１グループのメモリを用いて単一のモジュールからいくつか又は全てのコードを格納することができる。
【０１１７】
本開示の広範な教示は、種々の形態で実装することができる。従って、この開示は特定例を含むが、図面、明細書、及び以下の特許請求の範囲を研究すると当業者には他の変更形態が明らかになるであろうことから本開示の真の範囲をそのように限定すべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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