(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）のための特有の構造に関する。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、（ともに、または別個に）移動し、アクチュエータの間の間隔を調節するように構成され得る。いくつかの側面は、ＥＯＡＴ上に存在する真空カップを延在および／または後退させるための技法を伴う。別個に、または前述で説明された実施形態と併せて使用され得る、さらなる実施形態は、二次内側把持パッドを適用し、ＥＯＡＴのための二次把持モードを提供する。これらの実施形態は、アクチュエータがソフトロボットアクチュエータであり、内側把持パッドがアクチュエータよりも比較的に剛性の構造であるときに、特に有利であり得る。
2020536757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットエンドエフェクタであって、
ハブと、
複数のソフトロボットアクチュエータであって、前記ソフトロボットアクチュエータは、内部空隙を包囲するエラストマ外面を備え、前記ソフトロボットアクチュエータは、膨張流体が前記内部空隙に供給されるときに丸くなるように構成される、複数のソフトロボットアクチュエータと、
前記複数のソフトロボットアクチュエータを前記ハブに固着するための複数の可動ジョーと、
機械的アクチュエータであって、前記機械的アクチュエータは、相互に対して前記可動ジョーを移動させ、前記ソフトロボットアクチュエータの間の距離を調節するように構成される、機械的アクチュエータと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記機械的アクチュエータをアクティブ化し、前記可動ジョーを移動させ、握持標的に対して前記ソフトロボットアクチュエータを位置付けるように構成される、コントローラと
を備える、ロボットエンドエフェクタ。
【請求項２】
対応する可動ジョーを通して前記ソフトロボットアクチュエータのうちの１つの内部空隙を膨張流体供給ラインに接続する可動流体通路をさらに備える、請求項１に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項３】
前記複数の可動ジョーの内面に搭載される内側把持パッドをさらに備え、前記コントローラは、前記内側把持パッドを使用し、前記可動ジョーを移動させることによって標的物体上で握持を確保するように構成される、請求項１に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記可動ジョーを標的物体から離間される位置まで駆動することと、
前記位置で前記可動ジョーを維持することと、
膨張流体を前記ソフトロボットアクチュエータに適用し、前記アクチュエータを丸まらせ、前記標的物体上で把持を確保することと
を行うように構成される、請求項１に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記可動ジョーを標的物体から離間される位置まで駆動することと、
前記ソフトロボットアクチュエータが直線構成であるように、前記ソフトロボットアクチュエータを中立的に膨張させることと、
前記標的物体に向かって前記可動ジョーを移動させ、前記ソフトロボットアクチュエータを前記標的物体へと駆動し、前記標的物体上で把持を確保することと
を行うように構成される、請求項１に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記ソフトロボットアクチュエータによって前記可動ジョーに適用される力を推定することと、
前記機械的アクチュエータによって前記可動ジョーに適用される力を推定することと、
前記機械的アクチュエータの移動または前記ソフトロボットアクチュエータに供給される膨張流体の量のうちの少なくとも１つを制御することによって、前記適用された力を平衡状態で維持することと
を行うように構成される、請求項１に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項７】
真空力を前記標的物体に適用するように構成される吸引カップをさらに備える、請求項１に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記吸引カップは、前記標的物体に向かってまたは前記標的物体から離れるように前記吸引カップを移動させるように構成されるアクチュエータに搭載される、請求項７に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項９】
前記吸引カップは、空気圧の適用によって真空を生成し、前記コントローラは、前記標的物体との接触に応じて、駆動可能アクチュエータを介して前記吸引カップを引き出させるように適用される空気圧の量を制御する、請求項７に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項１０】
前記吸引カップは、空気圧式管類を通した空気圧の適用によって真空を生成し、
前記空気圧式管類は、選択された剛性を有し、前記エンドエフェクタの筐体は、前記空気圧式管類を前記筐体へと自動的に引き込ませるためのサイズ、形状、および構成を有する、請求項７に記載のロボットエンドエフェクタ。
【請求項１１】
方法であって、
請求項１に記載のロボットエンドエフェクタを提供することと、
前記コントローラを用いて前記機械的アクチュエータをアクティブ化し、前記可動ジョーを移動させ、前記握持標的に対して前記ソフトロボットアクチュエータを位置付けることと
を含む、方法。
【請求項１２】
対応する可動ジョーを通して前記ソフトロボットアクチュエータのうちの１つの内部空隙を膨張流体供給ラインに接続する可動流体通路を通して、膨張流体を前記複数のソフトロボットアクチュエータに供給することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エンドエフェクタはさらに、前記複数の可動ジョーの内面に搭載される内側把持パッドを備え、前記内側把持パッドを使用し、前記可動ジョーを移動させることによって標的物体上で握持を確保することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記可動ジョーを標的物体から離間される位置まで駆動することと、
前記位置で前記可動ジョーを維持することと、
膨張流体を前記ソフトロボットアクチュエータに適用し、前記アクチュエータを丸まらせ、前記標的物体上で把持を確保することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記可動ジョーを標的物体から離間される位置まで駆動することと、
前記ソフトロボットアクチュエータが直線構成であるように、前記ソフトロボットアクチュエータを中立的に膨張させることと、
前記標的物体に向かって前記可動ジョーを移動させ、前記ソフトロボットアクチュエータを前記標的物体へと駆動し、前記標的物体上で把持を確保することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ソフトロボットアクチュエータによって前記可動ジョーに適用される力を推定することと、
前記機械的アクチュエータによって前記可動ジョーに適用される力を推定することと、
前記機械的アクチュエータの移動または前記ソフトロボットアクチュエータに供給される膨張流体の量のうちの少なくとも１つを制御することによって、前記適用された力を平衡状態で維持することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
吸引カップを使用して、真空力を前記標的物体に適用することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
吸引カップアクチュエータを用いて、前記標的物体に向かってまたは前記標的物体から離れるように前記吸引カップを移動させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記吸引カップは、空気圧の適用によって真空を生成し、前記標的物体との接触に応じて、駆動可能アクチュエータを介して前記吸引カップを引き出させるように適用される空気圧の量を制御することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
空気圧式管類を通した空気圧の適用によって真空を生成することをさらに含み、前記空気圧式管類は、選択された剛性を有し、前記エンドエフェクタの筐体は、前記空気圧式管類を前記筐体へと自動的に引き込ませるためのサイズ、形状、および構成を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
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、
グリッパハブと、
第１の圧力変化を適用するフィンガアクチュエータと、
複数のソフトロボットフィンガであって、各ソフトロボットフィンガは、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含み、各ソフトロボットフィンガは、前記フィンガアクチュエータが前記内部空隙内で前記圧力変化を適用するときに、第１の自由度で丸くなるように構成される、複数のソフトロボットフィンガと、
複数のリンケージであって、各リンケージはそれぞれ、ソフトロボットフィンガを前記ハブに接続し、各リンケージは、第２の自由度で誘導し、前記ハブに対する前記接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるように構成される、複数のリンケージと、
前記リンケージを移動させるように構成される複数のリンケージアクチュエータであって、各リンケージアクチュエータはそれぞれ、前記リンケージのうちの１つに接続される、複数のリンケージアクチュエータと、
流体を前記ソフトロボットフィンガに提供するための複数の流体通路管であって、各流体通路管は、前記リンケージが移動させられるときに前記リンケージに従って移動するように形成され、前記流体通路管は、前記圧力変化を、前記第１および第２の自由度に従って前記複数のソフトロボットフィンガによって到達される任意の位置で前記内部空隙に提供するように構成される、複数の流体通路管と
を備える、ソフトロボット握持システム。
【請求項２２】
リンケージを中心とする複数のリンケージ流体シールをさらに備え、前記リンケージ流体シールは、前記流体通路管への流体流をシールしながら、前記リンケージが移動することを可能にする、請求項２１に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項２３】
内部流体圧力を維持する前記ハブを中心とする流体シールをさらに備え、前記フィンガアクチュエータは、前記圧力変化を前記ハブの内部に適用し、前記圧力変化は、前記リンケージ流体シールおよび流体通路管を介して前記ソフトロボットフィンガに伝達される、請求項２２に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項２４】
第２の圧力変化を適用する吸引アクチュエータと、
前記第２の圧力変化に従って吸引力を適用するように構成される吸引カップと、
前記吸引カップおよび前記ハブを接続する延在リンケージであって、前記延在リンケージは、延在および後退し、前記ハブへの前記吸引カップの姿勢を変化させるように構成される、延在リンケージと
をさらに備える、請求項２１に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項２５】
コントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記吸引カップおよび延在アクチュエータをアクティブ化し、前記吸引カップを前記物品に接触させ、前記吸引力によって前記物品を持ち上げ、前記ハブに向かって前記物品を後退させるように構成され、かつ、前記フィンガアクチュエータをアクティブ化し、前記ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を前記物品に適用するように構成される、請求項２４に記載のソフトロボット握持システム。
【請求項２６】
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、
グリッパハブと、
圧力変化を適用するフィンガアクチュエータと、
少なくとも１つのソフトロボットフィンガであって、各ソフトロボットフィンガは、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含み、各ソフトロボットフィンガは、前記フィンガアクチュエータが前記内部空隙内で前記圧力変化を適用するときに丸くなるように構成される、少なくとも１つのソフトロボットフィンガと、
各ソフトロボットフィンガを前記ハブに接続する少なくとも１つのリンケージであって、各リンケージは、第１の自由度で移動し、前記ハブに対する前記接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるように構成される、少なくとも１つのリンケージと、
前記リンケージを移動させるように構成されるリンケージアクチュエータであって、前記少なくとも１つのソフトロボットフィンガは、移動し、組み合わせられた丸くなることおよび第１の自由度に従って握持する、リンケージアクチュエータと
を備える、ソフトロボット握持システム。
【請求項２７】
前記第１の自由度は、平行移動または回転のうちの１つである、請求項２６に記載の物品を握持するためのソフトロボットシステム。
【請求項２８】
収斂力を適用するように構成される収斂型エフェクタと、
前記収斂型エフェクタおよび前記ハブを接続する延在リンケージであって、前記延在リンケージは、延在および後退し、前記ハブに対する前記収斂型エフェクタの姿勢を変化させるように構成される、延在リンケージと
をさらに備える、請求項２６に記載のソフトロボットシステム。
【請求項２９】
前記第１の自由度は、圧着力を適用し、前記丸くなることは、握持力を適用し、
コントローラであって、前記コントローラは、前記収斂型エフェクタ、前記フィンガアクチュエータ、および前記リンケージアクチュエータのそれぞれに動作可能に接続され、所定の順序で前記収斂力、前記圧着力、および前記握持力をアクティブ化するように構成される、コントローラ
をさらに備える、請求項２８に記載のソフトロボットシステム。
【請求項３０】
前記第１の自由度は、圧着力を適用し、前記丸くなることは、握持力を適用し、
コントローラであって、前記コントローラは、前記フィンガアクチュエータおよび前記リンケージアクチュエータのそれぞれに動作可能に接続され、相互に対する所定の関係で前記握持力および圧着力を維持するように構成される、コントローラ
をさらに備える、請求項２６に記載のソフトロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２０１７年１０月１３日に出願された米国仮特許出願第６２，５７１，９１６号の優先権を主張する。本願はまた、２０１６年１月２０日に出願された米国仮特許出願第６２，２８０，８０２号の優先権を主張する、２０１７年１月２０日に出願された米国特許出願第１５／４１１，２１２号にも関連し、その一部継続出願である。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、いくつかの在庫置場またはトート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、在庫置場またはトートから回収され、出荷のためにともに梱包される。
【０００４】
トートまたは在庫置場のサイズおよび形状、トートまたは在庫置場内のアイテムのサイズ、重量、および形状、トートまたは在庫置場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、そして倉庫または個々のトートまたは在庫置場内の比較的にタイトな貯蔵制約に起因して、トートまたは在庫置場のうちの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】
本発明の実施形態の一側面によると、物品を握持するためのソフトロボット握持システムが、グリッパハブと、第１の圧力変化を適用するフィンガアクチュエータとを含む。複数のソフトロボットフィンガはそれぞれ、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含み、それぞれは、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、第１の自由度で丸くなるように構成される。リンケージが、それぞれ、各ソフトロボットフィンガをハブに接続し、それぞれは、第２の自由度で誘導し、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるように構成される。リンケージアクチュエータが、リンケージを移動させるように構成され、それぞれ、リンケージのうちの１つにそれぞれ接続される。流体通路管が、流体をソフトロボットフィンガに提供し、それぞれ、リンケージが移動させられるときにリンケージに従って移動するように形成され、圧力変化を、第１および第２の自由度に従って複数のソフトロボットフィンガによって到達される任意の位置で内部空隙に提供するように構成される。
【０００６】
随意に、リンケージ流体シールが、リンケージを中心として形成され、流体通路管への流体流をシールしながら、リンケージが移動することを可能にする。さらに随意に、ハブを中心とする流体シールが、内部流体圧力を維持する。フィンガアクチュエータは、圧力変化をハブの内部に適用し、圧力変化は、リンケージ流体シールおよび流体通路管を介してソフトロボットフィンガに伝達される。代替として、または加えて、本システムは、第２の圧力変化を適用する、吸引アクチュエータと、第２の圧力変化に従って吸引力を適用するように構成される、吸引カップとを含む。この場合、延在リンケージが、吸引カップおよびハブを接続し、延在および後退し、ハブへの吸引カップの姿勢を変化させるように構成される。随意に、コントローラが、吸引カップおよび延在アクチュエータをアクティブ化し、吸引カップを物品に接触させ、吸引力によって物品を持ち上げ、ハブに向かって物品を後退させるように構成される。コントローラは、フィンガアクチュエータをアクティブ化し、ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を物品に適用してもよい。
【０００７】
本発明の実施形態の別の側面によると、ソフトロボット握持システムが、グリッパハブと、圧力変化を適用するフィンガアクチュエータとを含む。１つ以上のソフトロボットフィンガが、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含み、各１つは、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに丸くなるように構成される。リンケージが、各ソフトロボットフィンガをハブに接続し、第１の自由度で移動し、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるようにそれぞれ構成される。リンケージアクチュエータが、リンケージを移動させ、１つ以上のソフトロボットフィンガが、組み合わせられた丸くなるステップおよび第１の自由度に従って移動する。第１の自由度は、平行移動または回転のうちの１つであってもよい。代替として、または加えて、収斂型エフェクタが、収斂力を適用し、延在リンケージは、収斂型エフェクタおよびハブを接続し、延在および後退し、ハブに対する収斂型エフェクタの姿勢を変化させるように構成される。
【０００８】
一変形例では、第１の自由度は、圧着力を適用し、丸くなるステップは、握持力を適用する。コントローラが、所定の順序で収斂力、圧着力、および握持力をアクティブ化するように、収斂型エフェクタ、フィンガアクチュエータ、およびリンケージアクチュエータのそれぞれに接続されてもよい。代替として、コントローラは、相互に対する所定の関係で握持力および圧着力を維持するように構成されてもよい。
【０００９】
本発明の実施形態の一側面によると、ソフトロボット握持システムが、グリッパハブと、圧力変化を適用するフィンガアクチュエータとを含む。ソフトロボットフィンガが、ハブによって支持され、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含み、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに丸くなるように構成される。カメラが、未握持、物品握持、および空虚握持状態のうちのいずれかでソフトロボットフィンガを観察するように構成される視野（および例えば、焦点）を有する。カメラおよびフィンガアクチュエータに接続されるコントローラが、ソフトロボットフィンガの観察を基準状態と比較し、ソフトロボットフィンガの未握持、物品握持、および空虚握持状態を決定してもよい。コントローラはさらに、空虚握持状態が決定された後に、圧力を適用して空虚握持状態から未握持状態に変化するようにフィンガアクチュエータに命令してもよい。
【００１０】
随意に、グリッパハブは、軸方向中心線を中心とした軸方向中心領域を有してもよく、カメラは、軸方向中心領域内に位置付けられ、軸方向中心線に沿ってカメラの光軸を指向するように構成されてもよい。代替として、または加えて、収斂型エフェクタは、収斂力を適用するように構成されてもよい。延在リンケージが、収斂型エフェクタおよびハブを接続し、握持方向と垂直な方向に沿って収斂エフェクタを延在および後退させるように構成されてもよい。コントローラは、ソフトロボットフィンガおよび／または延在リンケージの観察を少なくとも１つの基準状態と比較し、物品が正常に握持されているかどうかを決定してもよい。
【００１１】
随意に、各ソフトロボットフィンガをハブに接続する、１つ以上のリンケージがそれぞれ、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させる。この場合、カメラの視野および焦点は、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの複数の姿勢でソフトロボットフィンガを観察するように構成されてもよい。さらに随意に、基準状態は、空虚握持状態時のソフトロボットフィンガの認識された特性（例えば、色、面積）に対応する、所定の割合の視野を含んでもよい。
【００１２】
本発明の実施形態の別の側面によると、物品を握持するためのソフトロボット握持システムが、グリッパハブと、圧力変化を適用するフィンガアクチュエータと、それぞれ握持方向に沿って配列され、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含む、ソフトロボットフィンガとを含んでもよい。各ソフトロボットフィンガは、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、握持方向に沿って第１の自由度で丸くなるように構成されてもよい。収斂型エフェクタが、収斂力を適用してもよく、延在リンケージが、収斂型エフェクタおよびハブを接続してもよい。延在リンケージは、握持方向と垂直な方向に沿って収斂型エフェクタを延在および後退させてもよい。カメラが、未握持、物品握持、および空虚握持状態のうちのいずれかでソフトロボットフィンガ、および未延在および延在状態で延在リンケージを観察するように構成される、視野および焦点を有してもよい。カメラに接続されるコントローラが、ソフトロボットフィンガおよび／または延在リンケージの観察を少なくとも１つの基準状態と比較し、物品が正常に握持されている（および／または収斂型エフェクタによって正常に取り上げられているか）かどうかを決定してもよい。
【００１３】
随意に、グリッパハブは、軸方向中心線を中心とした軸方向中心領域を有し、カメラは、軸方向中心領域内に位置付けられ、軸方向中心線に沿って光軸を指向するように構成される。この場合、収斂型エフェクタおよび延在リンケージは、軸方向中心領域に隣接して位置付けられ、軸方向中心線と平行に収斂型エフェクタの延在部を指向するように構成されてもよい。さらに随意に、リンケージが、それぞれ、ソフトロボットフィンガをハブに接続し、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの姿勢をそれぞれ変化させてもよく、リンケージアクチュエータが、リンケージを移動させるように構成されてもよく、各リンケージアクチュエータは、それぞれ、リンケージのうちの１つに接続される。
【００１４】
本発明の実施形態のさらなる側面によると、ソフトロボット握持システムが、軸方向中心線を中心とした軸方向中心領域を有する、グリッパハブを含んでもよい。複数の握持方向が、軸方向中心線を中心として放射対称に画定されてもよく、複数の付属物方向が、隣接する握持方向の間で画定されてもよい。フィンガアクチュエータが、圧力変化を適用してもよく、ソフトロボットフィンガが、握持方向に沿って配列されてもよい。各フィンガは、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含んでもよく、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、握持方向に沿って第１の自由度で丸くなってもよい。第１の付属物が、軸方向中心領域内に位置付けられている軸方向中心線に沿って作用してもよい。第２の付属物が、軸方向中心線と平行に作用してもよい。第２の付属物は、軸方向中心領域に隣接して付属物方向に沿って位置付けられてもよい。第１および第２の付属物は、軸方向中心線と平行な方向に延在可能な真空チャック、軸方向中心線と平行な方向に延在する光軸を有するカメラ、および軸方向中心線と平行な方向に延在する測距軸を有するレンジファインダから選択されてもよい。視野を照明する照明器もまた、第１および第２の付属物のうちの１つであってもよい。
【００１５】
随意に、カメラは、軸方向中心領域内に位置付けられ、軸方向中心線に沿って光軸を指向するように構成されてもよい。この場合、真空チャックは、軸方向中心領域に隣接して位置付けられ、軸方向中心線と平行な方向に延在するように構成されてもよい。代替として、または加えて、リンケージが、それぞれ、ソフトロボットフィンガをハブに接続してもよく、握持方向に沿って接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるようにそれぞれ構成される。さらに随意に、リンケージアクチュエータが、リンケージを移動させてもよく、各リンケージアクチュエータは、それぞれ、リンケージのうちの１つに接続される。
【００１６】
本発明の実施形態の付加的側面によると、物品を握持するためのソフトロボット握持システムが、ロボットフィンガを有するグリッパハブを含んでもよい。各ソフトロボットフィンガは、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含んでもよく、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、第１の自由度で丸くなってもよい。リンケージが、それぞれ、各ソフトロボットフィンガをハブに接続してもよく、第２の自由度で誘導し、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるようにそれぞれ構成される。リンケージアクチュエータが、リンケージを移動させてもよく、それぞれ、リンケージのうちの１つにそれぞれ接続される。視野を有するカメラが、未握持、物品握持、および空虚握持状態のうちのいずれかでソフトロボットフィンガを観察するように構成されてもよい。カメラに接続されるコントローラが、ソフトロボットフィンガの観察を少なくとも１つの基準状態と比較し、物品が正常に握持されているかどうかを決定するように構成されてもよい。
【００１７】
随意に、収斂型エフェクタが、収斂力を適用するように構成されてもよく、延在リンケージが、収斂型エフェクタおよびハブを接続してもよく、握持方向と垂直な方向に沿って収斂エフェクタを延在および後退させるように構成される。カメラはさらに、未延在および延在状態時の延在リンケージを観察するように構成されてもよく、カメラに接続されるコントローラが、延在リンケージの観察を少なくとも１つの基準状態と比較するように構成されてもよい。さらに随意に、１つ以上の基準状態が、未握持、物品握持、および空虚握持状態のうちの少なくとも１つにおけるソフトロボットフィンガの認識された特性に対応する、所定の割合の視野を含んでもよい。
【００１８】
本発明の実施形態のなおも別の側面によると、物品を握持するためのソフトロボット握持システムが、圧力変化を適用するフィンガアクチュエータと、内部空隙を包囲するエラストマ外面をそれぞれ含む、ソフトロボットフィンガとを含んでもよい。各ソフトロボットフィンガは、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、第１の自由度で丸くなるように構成されてもよい。リンケージが、それぞれ、各ソフトロボットフィンガをハブに接続してもよく、第２の自由度で接続されたソフトロボットフィンガを誘導し、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるようにそれぞれ構成されてもよい。把持パッドが、それぞれ、各リンケージの平行移動部材に接続されてもよく、平行移動部材が移動されるときに圧着力を適用するようにそれぞれ構成される。リンケージアクチュエータが、リンケージを移動させてもよく、それぞれ、リンケージのうちの１つにそれぞれ接続される。コントローラが、第１のモードでは、リンケージアクチュエータをアクティブ化し、リンケージの平行移動部材を移動させ、圧着力を第１の物品に適用し、第２のモードでは、フィンガアクチュエータをアクティブ化し、ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を第２の物品に適用するように構成されてもよい。
【００１９】
随意に、コントローラはさらに、第３のモードでは、フィンガアクチュエータをアクティブ化し、ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を第２の物品に適用するように、かつリンケージアクチュエータをアクティブ化し、リンケージの平行移動部材を移動させ、ソフトロボットフィンガを介して圧着力の一部を同一の第２の物品に適用するように構成されてもよい。さらに随意に、コントローラは、第３のモードでは、連続して、リンケージアクチュエータまたはフィンガアクチュエータのうちの１つを作動させ、次いで、リンケージアクチュエータまたはフィンガアクチュエータのうちの残りの１つを作動させ、圧着力および握持力の一部を組み合わせるように構成されてもよい。なおもさらに、コントローラはさらに、第３のモードでは、リンケージアクチュエータおよびフィンガアクチュエータを同時に作動させ、圧着力および握持力の一部を組み合わせるように構成されてもよい。なおもその上さらに、コントローラは、第３のモードでは、相互に対する所定の関係で握持力および圧着力を維持するように構成されてもよい。
【００２０】
本発明の実施形態のなおもさらに別の側面によると、物品を握持するためのソフトロボット握持システムが、圧力変化を適用するフィンガアクチュエータと、内部空隙を包囲するエラストマ外面をそれぞれ含む、ソフトロボットフィンガとを含んでもよい。各ソフトロボットフィンガは、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、第１の自由度で丸くなるように構成されてもよい。それぞれ、ソフトロボットフィンガをハブにそれぞれ接続する、リンケージが、第２の自由度で接続されたソフトロボットフィンガを誘導し、ハブに対する接続されたソフトロボットフィンガの姿勢を変化させるように構成されてもよい。それぞれ、リンケージの平行移動部材にそれぞれ接続される、把持パッドが、平行移動部材が移動されるときに圧着力を適用するように構成されてもよい。リンケージアクチュエータが、リンケージを移動させてもよく、各リンケージアクチュエータは、それぞれ、リンケージのうちの１つに接続される。コントローラが、リンケージアクチュエータをアクティブ化し、リンケージの平行移動部材を移動させ、圧着力を物品に適用してもよく、リンケージアクチュエータをアクティブ化し、ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を物品に適用してもよい。コントローラは、第１のモードでは、連続して、リンケージアクチュエータまたはフィンガアクチュエータのうちの１つ、次いで、リンケージアクチュエータまたはフィンガアクチュエータのうちの残りの１つを作動させ、圧着力および握持力を組み合わせ、第２のモードでは、リンケージアクチュエータおよびフィンガアクチュエータを同時に作動させ、圧着力および握持力を組み合わせるように構成されてもよい。
【００２１】
随意に、コントローラはさらに、相互に対する所定の関係で握持力および圧着力を維持するように構成されてもよい。さらに随意に、吸引カップが、真空力を物品に適用するように構成されてもよく、吸引カップは、延在アクチュエータに搭載され、ハブに向かって、またはそこから移動するように構成される。吸引カップは、吸引カップアクチュエータが第２の圧力変化を適用するときに真空力を生成してもよく、コントローラはさらに、第３のモードでは、吸引カップアクチュエータおよび延在アクチュエータをアクティブ化し、吸引カップを物品に接触させ、真空力によって物品を持ち上げ、ハブに向かって物品を後退させるように、構成されてもよい。コントローラは、代替として、または加えて、第１または第２のモードの前に第３のモードを完了するようにさらに構成されてもよい。さらに、リンケージは、移動し、ソフトロボットフィンガを介して、圧着力および握持力の一部を同一の物品に適用してもよい。
【００２２】
本発明の実施形態のさらに別の側面によると、物品を握持するためのソフトロボット握持システムが、グリッパハブと、第１の圧力変化を適用するフィンガアクチュエータとを含んでもよい。吸引カップアクチュエータが、第２の圧力変化を適用してもよい。延在アクチュエータは、ハブから離れるように延在し、またはそれに向かって後退してもよく、ソフトロボットフィンガは、それぞれ、内部空隙を包囲するエラストマ外面を含んでもよい。各ソフトロボットフィンガは、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、第１の自由度で丸くなるように構成されてもよい。吸引カップが、真空力を物品に適用するように構成されてもよい。吸引カップは、延在アクチュエータに搭載され、ハブに向かって、またはそこから移動するように構成されてもよく、吸引カップアクチュエータが第２の圧力変化を適用するときに、真空力を生成してもよい。コントローラが、第１のモードでは、吸引カップアクチュエータおよび延在アクチュエータをアクティブ化し、吸引カップを物品に接触させ、真空力によって物品を持ち上げ、ハブに向かって物品を後退させ、第２のモードでは、フィンガアクチュエータをアクティブ化し、ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を物品に適用するように構成されてもよい。
【００２３】
随意に、コントローラはさらに、第３のモードでは、第２のモードの前に第１のモードを完了するようにさらに構成される。さらに随意に、コントローラは、第４のモードでは、第１のモードがハブに向かって物品を完全に後退させる前に、第２のモードを開始するように構成される。本システムは、代替として、または加えて、未握持、物品握持、および空虚握持状態のうちのいずれかでソフトロボットフィンガを観察するように構成される、視野を有するカメラを含んでもよい。コントローラは、ソフトロボットフィンガの観察を基準状態と比較し、ソフトロボットフィンガの未握持、物品握持、または空虚握持状態を決定するように構成されてもよい。カメラの視野はさらに、延在アクチュエータの後退および延在状態で吸引カップを観察するように構成されてもよい。コントローラはさらに、吸引カップの観察を１つ以上の基準状態と比較し、物品が正常に持ち上げられているかどうかを決定するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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。
【００２５】
【図２】図２、３Ａ、および３Ｂは、本明細書に説明される例示的実施形態による、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３】図２、３Ａ、および３Ｂは、本明細書に説明される例示的実施形態による、ロボットのアームの端部ツール（ＥＯＡＴ）の側面図を描写する。
【００２６】
【図４】図４Ａ−４Ｄは、例示的実施形態による、例示的握持技法を描写する。
【００２７】
【図５】図５Ａ−５Ｂは、ＥＯＡＴを制御し、自己最適化把持力を提供するための例示的技法を描写する。
【００２８】
【図６】図６は、センサパッケージと、真空カップとを有する、例示的ＥＯＡＴの側面図を描写する。
【００２９】
【図７】図７は、図６のＥＯＡＴの底面図を描写する。
【００３０】
【図８】図８−９は、それぞれ、広いアクチュエータ構成および狭いアクチュエータ構成で図６のＥＯＡＴの斜視図を描写する。
【図９】図８−９は、それぞれ、広いアクチュエータ構成および狭いアクチュエータ構成で図６のＥＯＡＴの斜視図を描写する。
【００３１】
【図１０】図１０−１２は、図６のＥＯＡＴの種々の斜視図を描写する。
【図１１】図１０−１２は、図６のＥＯＡＴの種々の斜視図を描写する。
【図１２】図１０−１２は、図６のＥＯＡＴの種々の斜視図を描写する。
【００３２】
【図１３】図１３−１６は、図６の例示的ＥＯＡＴの内部を示す、断面図である。
【図１４】図１３−１６は、図６の例示的ＥＯＡＴの内部を示す、断面図である。
【図１５】図１３−１６は、図６の例示的ＥＯＡＴの内部を示す、断面図である。
【図１６】図１３−１６は、図６の例示的ＥＯＡＴの内部を示す、断面図である。
【００３３】
【図１７】図１７−１８は、例示的実施形態による、ＥＯＡＴ上の吸引カップが効率的に後退されることを可能にする、種々の構造を描写する。
【図１８】図１７−１８は、例示的実施形態による、ＥＯＡＴ上の吸引カップが効率的に後退されることを可能にする、種々の構造を描写する。
【００３４】
【図１９】図１９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。
【００３５】
【図２０】図２０Ａ−２０Ｃは、ＥＯＡＴ上の吸引カップおよびカメラのための異なる場所を示す、グリッパハブの概略正面および側面図である。
【００３６】
【図２１】図２１Ａ−２１Ｃは、ＥＯＡＴのための流体経路指定および可動流体通路管を示す、グリッパハブの概略側面図である。
【００３７】
【図２２】図２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ、ロボットアームを含み、コントローラを含む流体および電気制御接続および経路指定を示す、グリッパハブシステムおよびグリッパハブシステムの概略側面図である。
【００３８】
【図２３】図２３Ａおよび２３Ｂは、ソフトロボットフィンガの異なる平行移動位置およびソフトロボットフィンガの異なる丸くなる位置および真空カップの延在位置を示す、グリッパハブシステムおよび把持されるべき物品の概略側面図である。
【００３９】
【図２４】図２４Ａおよび２４Ｂは、ソフトロボットフィンガの異なる回転位置およびソフトロボットフィンガの異なる丸くなる位置および真空カップの延在位置を示す、グリッパハブシステムおよび把持されるべき物品の概略側面図である。
【００４０】
【図２５】図２５Ａ−２５Ｃは、左右対称のグリッパハブに関して、把持方向および付属物方向に沿ったセンサおよびアクチュエータの異なる配列の概略底面図である。
【００４１】
【図２６】図２６Ａ−２６Ｃは、３辺に対称のグリッパハブに関して、把持方向および付属物方向に沿ったセンサおよびアクチュエータの異なる配列の概略底面図である。
【００４２】
【図２７Ｃ】図２７Ａ−２７Ｃは、グリッパハブ上のカメラの対応する視野とともに、把持および観察の異なる状態時のグリッパハブシステムおよび把持されるべき物品の概略側面図である。
【００４３】
【図２８】図２８Ａ−２８Ｃは、グリッパハブ上のカメラの対応する視野とともに、吸引持上および観察の異なる状態時のグリッパハブシステムおよび持ち上げられるべき物品の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明は、ここで、本発明の好ましい実施形態が示される、付随する図面を参照して、より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えるであろうように、提供される。図面では、同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。
ソフトロボットグリッパについての背景
【００４５】
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、過去に自動化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、カスタマイズ可能であり、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。
【００４６】
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つ以上の断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断片が、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。完全未作動形状と完全作動形状との間の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。
【００４７】
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、従来的な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きに、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保管場所の側面に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、または保管場所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、適用される力の量は、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。
【００４８】
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、硬質固定具は、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。
【００４９】
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伴わずに保護され得る。
【００５０】
また、ソフトロボットアクチュエータは、従来的な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。
【００５１】
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、過去に自動化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、カスタマイズ可能であり、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。
【００５２】
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つ以上の断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。完全未作動形状と完全作動形状との間の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。
【００５３】
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、従来的な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きに、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保管場所の側面に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、または保管場所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、適用される力の量は、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。
【００５４】
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、硬質固定具は、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。
【００５５】
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伴わずに保護され得る。
【００５６】
また、ソフトロボットアクチュエータは、従来的な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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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へと存在する、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へと存在する、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によって適用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に適用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へと存在するが、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（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。
【００６０】
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へ、軸方向と直角な方向に延在する。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。
【００６１】
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、膨張されたときに比較的に共形のままであり得る。
【００６２】
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、食品に使っても安全な、生体適合性の、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。
【００６３】
アクチュエータ１００は、実質的に平坦である基部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。
【００６４】
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たときに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および溝１０８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得るように変動されることができる。
【００６５】
図１Ａ−１Ｄの例示的アクチュエータは、展開されたときに「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。
【００６６】
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に使っても安全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は、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。
【００６７】
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を用いて膨張されてもよい。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。
【００６８】
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に解放可能に接続し、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は、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。
【００６９】
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ベローズを含んでもよい。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機またはポンプを含んでもよい。
【００７０】
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。
【００７１】
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機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、電気によって電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の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。
【００７２】
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。
【００７３】
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得る。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。
【００７４】
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。
【００７５】
ソフトロボットアクチュエータは、所定量の膨張流体を用いて（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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を包囲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くなるように構成される。歪み限定側面２００３が、延在に抵抗する一方で、拡張側面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ベローズ特徴を含み、延在または収縮のいずれかは、１つまたは別の方向に丸くなることを引き起こす。補強リブ３００３が、主に丸くなる方向に沿って起こ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。
【００７８】
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も呼ばれる、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、軟質または柔軟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、または包囲してもよい。
【００７９】
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のように、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号のように、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号のように、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。
【００８０】
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、可能であり、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。
エンドエフェクタ
【００８１】
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、製粉、ねじまたはナット駆動、平坦化、切断、およびこれらの組み合わせを含んでもよい。
【００８２】
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、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）、および近接型（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。
【００８３】
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、または硬質のフィンガ、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、実施されてもよい。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、衝突型であり得、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／または近接型にされてもよい。
【００８４】
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、または主要部の有機的な物を掴む役割を果たし得る、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配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（吸引、把持、または同等物）を包囲するアームとして作用するように、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は、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、部材が完全に平面的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。
【００８５】
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、丸くなる、反対方向を含む、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。
【００８６】
作動はまた、グリッパ部材が、握持および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すとともに、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。
例示的アームの端部ツール
【００８７】
本明細書に説明される例示的実施形態は、それらが異なるサイズ、形状、または性質の標的を握持することを可能にする、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。いくつかの実施形態は、特定の用途に応じて、標的がハードアクチュエータまたはソフトアクチュエータによって（同一のＥＯＡＴを使用して）握持され得る、二重把持モードを組み込む。
【００８８】
例えば、図２および３Ａ−３Ｂは、一実施形態による、例示的ＥＯＡＴ２０２を描写する。ＥＯＡＴ２０２は、ＥＯＡＴ２０２のハブの内側の機械的アクチュエータ２０６に接続されるジョー２０４にそれぞれ搭載される、２つのソフトアクチュエータ１００を含む（但し、本発明は、２つのアクチュエータ１００との併用に限定されない）。
【００８９】
機械的アクチュエータ２０６は、モータと、レールと、モータの対応するギヤと噛合するギヤ付き機構とを含んでもよい。モータが１つの方向に駆動されるとき、ギヤの運動は、ギヤ付きレールを離れさせ、ジョー２０４を相互から引き離してもよい（例えば、ジョー２０４が第１の距離ｄ１によって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き、ギヤの運動は、ギヤ付きレールをともに近づけさせ、ジョー２０４をともに引動してもよい（例えば、ジョー２０４が、第１の距離ｄ１よりも小さい第２の距離ｄ２に位置付けられるように、アクチュエータ２０６によってともに駆動されている、図３Ｂを参照）。
【００９０】
別の実施形態では、各ジョー２０４は、ジョー２０４が独立して調節され得るように、別個の機械的アクチュエータに接続されてもよい。いずれか一方の実施形態では、ジョー２０４は、機械的アクチュエータ２０６の運動に応じて、同一方向に移動するように構成されてもよい（例えば、両方のジョー２０４を同一量だけ図２では左または右に移動させる）。なおもさらに、ジョー２０４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ように構成されてもよい（例えば、一方のジョー２０４が他方よりも多く移動する、または一方のジョー２０４が移動する一方で、他方は静止したままである）。
【００９１】
アクチュエータ２０６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、ハブがガイドレールに沿って誘導されるにつれて、ハブのジョー２０４を離して駆動するために、空気等の空気圧流体を受容するように、またはガイドレールに沿って誘導されるにつれてジョー２０４をともに駆動するために、流体を放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２０６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り得る。
【００９２】
ＥＯＡＴ２０２は、随意に、二次把持表面としての役割を果たす、内側把持パッド２０８を含んでもよい。内側把持パッド２０８は、アクチュエータ１００ほど柔軟ではないこと、アクチュエータ１００と異なる表面テクスチャ加工を提示すること、アクチュエータ１００と比較して異なる表面性質を有すること等のアクチュエータ１００と比較して異なる性質を有してもよい。内側把持パッドは、ジョー２０４の搭載表面３０６に搭載されてもよい（図３Ａ参照）。内側把持パッド２０８は、図４Ａ−４Ｂに関連してより詳細に議論される。
【００９３】
いくつかの実施形態では、ＥＯＡＴ２０２は、ＬＩＤＡＲおよび／またはカメラ等の（例えば）測距センサを含み得る、センサパッケージ３０２を提供されてもよい。センサパッケージ３０２は、自動的に、または人間のオペレータの制御下で、ＥＯＡＴ２０２を握持標的に誘導し、標的上で把持を達成するために使用されてもよい。センサパッケージ３０２はまた、標的物体のサイズおよびそこまでの距離を判断するために使用されてもよく、したがって、握持されるべき物体の幅に応じて、ジョー２０４が適切な分離距離に調節されることを可能にする。
【００９４】
吸引カップグリッパが密接して充塞された環境から物体を除去することを得意とする多くのシナリオが存在する。吸引カップ３０４が、改良された握持能力を提供する役割を果たし、１つ以上のアクチュエータ１００によって保持される標的物体をより良好に固着し得る。
【００９５】
いくつかの事例では、吸引カップ３０４が得る把持は、グリッパがロボットによって再配向される、または急速に加速または減速されるにつれて、物体を保定するために十分に強力ではない場合がある。これらの事例では、吸引カップ３０４を使用し、密接して充塞された環境から物体を最初に除去し、次いで、グリッパが再配向される、または急速に加速または減速されるにつれて、物体を固着するであろう、ソフトアクチュエータ１００を用いて物体をさらに把持するとともに抱きかかえることが有用であり得る。
【００９６】
吸引カップ３０４およびアクチュエータ１００は、グリッパハブに搭載されてもよい。いくつかの実施形態では、吸引カップ３０４の遠位端は、アクチュエータ１００の遠位端を越えて延在するように延在可能であり得る。故に、グリッパが握持されるべき標的物体にわたって降下されるとき、吸引カップ３０４は、標的物体と初期接触を行う。
【００９７】
随意に、グリッパハブは、吸引カップ３０４に係合するために、真空を吸引カップ３０４に適用すること（図１７−１８に関連して詳細に説明されるように、吸引カップ３０４をグリッパハブに向かって引き出させること）が可能であり得る。より具体的には、吸引カップ３０４の端部における開口部が（例えば、握持標的によって）遮断される限り、カップ３０４に適用される吸引は、カップ３０４の１つ以上のアコーデオン褶曲を圧潰する効果を有する。加えて、本力は、下記でより詳細に説明されるように、吸引カップを後退させるために使用されてもよい。
【００９８】
いったん標的物体が環境内の他の物体がない状態で引動されると、アクチュエータ１００は、標的物体を握持し、さらに固着するために作動されてもよい。
【００９９】
いくつかの実施形態では、吸引カップ３０４は、真空を適用することに応じて、長さを実質的に変化させない。これらの場合では、アクチュエータ１００は、物体に接触し、初期握持を獲得する吸引カップ３０４の能力に干渉しないように、逆に丸められてもよい。物体が握持され、吸引カップ３０４によってそのクラッタ環境から引き離された後、ソフトアクチュエータ１００内の真空は、ソフトアクチュエータ１００が把持力を握持標的に適用することを可能にするために、正圧によって置換されてもよい。
【０１００】
図４Ａ−４Ｂは、内側把持パッド２０８の例示的使用を描写する。これらの実施例では、ＥＯＡＴは、第１に、比較的に小型の柔軟物体４０２、次いで、比較的に大型の剛性物体４０４を握持するために要求される。
【０１０１】
柔軟物体４０２を握持するとき、アクチュエータ１００は、最初に、機械的アクチュエータの作用を介して適切な距離まで移動され、標的物体４０２にわたってＥＯＡＴを移動させることによって、握持位置まで移動される。次いで、アクチュエータ１００は、標的物体４０２上で握持を確保するために作動される。
【０１０２】
しかしながら、ソフトアクチュエータ１００が大きいまたは重い物体を取り上げることは困難であり得る。また、アクチュエータ１００は、軟質または柔軟物体を損傷することなく、それらを取り上げることを得意としているが、これは、物体４０４等の剛性または硬質物体に関して懸念ではない場合がある。この場合（図４Ｂ参照）、ＥＯＡＴは、内側把持パッド２０８の範囲内に物体４０４の一部を設置するために、物体４０４にわたってさらに降下されてもよい。内側把持パッドがアクチュエータ１００ほど柔軟ではない（例えば、それよりも剛性である）ため、内側把持パッド２０８は、物体４０４上でより強力な把持を確保することが可能であり得る。この目的のために、ジョー２０４に取り付けられる内側把持パッド２０８は、物体４０４の一部の周囲で閉鎖するように機械的アクチュエータ２０６のアクションを通して移動されてもよい。本例示的技法は、瓶、缶、高密度物体、金属物体等の重い剛性物体を握持するために特に有用である。
【０１０３】
図４Ａを図４Ｂと比較することによって分かり得るように、内側把持パッド２０８の存在は、単一のＥＯＡＴが、硬質物体に１つ、軟質または容易に損傷される物体に１つ、２つの異なる把持モードを利用することを可能にする。
【０１０４】
複数の把持モードを可能にする別の方法は、ソフトアクチュエータ１００の使用を通したものである。通常把持モードでは、アクチュエータ１００は、（図４Ａに示されるように）それらを丸まらせ、物体を握持させるために、膨張される。しかしながら、別のオプションは、直線中立状態（すなわち、アクチュエータ１００を丸まらせるように正に膨張されることも、アクチュエータ１００を逆に丸まらせるように負に膨張されることもない）でアクチュエータを維持することである。本状態では、機械的アクチュエータ２０６は、図４Ｃおよび４Ｄに示されるように、相互に向かってジョー２０４を移動させ、アクチュエータの間で標的物体４０６、４０８を固着することができる。これらの実施例に示されるように、本技法は、同一のＥＯＡＴを用いて比較的に大型の物体４０６および比較的に小型の物体４０８の両方を握持するために使用されてもよい。
【０１０５】
これは、（アクチュエータ１００が丸められた構成ではなく直線構成に留まることに起因して）より大型の把持表面を提示することが重要であるときに、アクチュエータ１００を丸めることと比較して、より良好な握持をもたらし得る。例えば、アクチュエータ１００の内壁上の把持表面が、より強力な把持を助長するようにテクスチャ加工される場合、アクチュエータ１００が丸められた場合に可能であろうよりも本テクスチャ加工表面の多くを標的物体４０６、４０８に暴露することが役立ち得る。
【０１０６】
本技法はまた、アクチュエータ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、使用されることもできる。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、ジョー２０４をともに近づけ得る。同様に、物体が過剰にしっかりと保持されていると考えられる（例えば、そ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／またはジョー２０４をさらに離して移動させることができる。
【０１０７】
機械的アクチュエータ２０６の存在はまた、他のタイプの特有の制御方式も可能にする。例えば、図５Ａ−５Ｂは、ジョー２０４の間の距離が標的物体５０２上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。
【０１０８】
図５Ａでは、アクチュエータ１００は、標的物体５０２の邪魔にならないようにそれらを移動させるように、逆に丸められる。標的物体にわたって好適な位置まで移動することに応じて、アクチュエータ１００は、直線構成（図５Ｂ）に留まるように中立的に膨張される。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、ジョー２０４上に対向する外向きの力Ｆｏをもたらす。同時に、アクチュエータ２０６は、ジョー２０４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５０２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と、ジョー２０４は、さらに押し開かれ、アクチュエータ２０６は、より強力な力Ｆｊで対抗する（逆も同様である）。コントローラは、Ｆｊ≧Ｆａであるように、力Ｆｊを維持しようとしてもよい。故に、ＥＯＡＴは、平衡状態がジョー間隔と物体５０２上のアクチュエータ１００把持姿勢との間で達成されるにつれて、物体５０２上で自己平準化または自己最適化把持を提供する。
【０１０９】
図６は、ＥＯＡＴの種々の構成要素が移動し得る、異なる方法の概観を提供する。矢印６０２−１、６０２−２によって示されるように、ジョー２０４はそれぞれ、ＥＯＡＴに対して側方に（例えば、図６では左から右に、または中立構成であるときにアクチュエータ１００が延在する方向と垂直に）独立または従属移動が可能である。アクチュエータは、ＥＯＡＴに対して円周方向６０４−１、６０４−２に移動することが可能である。さらに、吸引カップ３０４は、側方方向と垂直でありかつ中立構成であるときのアクチュエータ１００の延在の方向と平行な縦方向６０６に移動することが可能である。
【０１１０】
図７は、センサパッケージ３０２が可視である、ＥＯＡＴの底面図を提供し、図８および９は、斜視図で同一のＥＯＡＴを示す（図８が、広い構成でアクチュエータ１００を伴うＥＯＡＴを描写する一方で、図９は、狭い構成でアクチュエータ１００を伴うＥＯＡＴを描写する）。
【０１１１】
本実施例では、センサパッケージ３０２は、レンジファインダ７０６と、カメラ７０４とを含むが、当業者は、他のセンサも使用され得ることを認識するであろう。センサは、標的物体にわたるＥＯＡＴのより良好な位置付けを可能にするように、アクチュエータ１００から等距離であるように構成される。
【０１１２】
カメラ７０４は、標的物体の幅を推定するために使用されてもよい、および／または標的物体の表面性質または特性（例えば、標的物体が滑りやすい可能性が高い、またはテクスチャ加工されているどうか、標的物体が柔軟または剛性であるかどうか、標的物体が脆弱であるかどうか等）を推定するために使用されてもよい。他のセンサもまた、本目的のために使用されてもよい。ある場合には、カメラ７０４は、物体認識を実施するために使用されてもよく、ＥＯＡＴは、それに対してカメラ信号が合致され得る物体のデータベースを維持する、コントローラから信号を受信してもよい。カメラによって現在視認されている物体にマップされる、データベース内の物体に応じて、コントローラは、標的に関する情報をＥＯＡＴに提供してもよい。いくつかの実施形態では、物体認識に基づいて、ＥＯＡＴは、好適な握持モード（例えば、内側グリッパパッド２０８を使用する、ジョー２０４からの支援を受けて直線中立構成でアクチュエータ１００を使用する、アクチュエータ１００を膨張させる、またはこれらの技法のある組み合わせ）を選択してもよい。
【０１１３】
レンジファインダ７０６は、ＥＯＡＴが、選択される握持モードに従って、標的物体の標的部分に係合するために降下され得るように、標的物体までの距離を推定するために使用されてもよい。例えば、握持モードが内側グリッパパッド２０８の使用を伴う場合、ＥＯＡＴは、標的物体の標的部分が、アクチュエータ１００の代わりに内側グリッパパッド２０８によって係合されるであろうように、降下されてもよい。他方では、アクチュエータが使用される場合、ＥＯＡＴは、標的物体が内側グリッパパッド２０８による干渉を伴わずにアクチュエータ１００によって接触されるであろうように、降下されてもよい。
【０１１４】
図９に示されるように、センサパッケージ３０２は、ジョー２０４がそれらの最も近い構成までともに移動されるときに、アクチュエータ１００および／または内側グリッパパッド２０８がセンサパッケージに干渉しないように、サイズ決めされ、位置付けられる。
【０１１５】
（例えば、図１０−１２に示されるような）いくつかの実施形態では、吸引カップ３０４は、アクチュエータ１００２を通して制御可能な格納式ロッドに取り付けられてもよい。これらの場合では、吸引カップ３０４は、アクチュエータ１００２によるロッドの作用によって、握持標的に向かって延在されてもよい。吸引カップ３０４は、握持標的とシールしてもよく、その時点で、ロッドは、アクチュエータ１００２を使用して、グリッパハブに向かって戻るように後退され、したがって、グリッパハブに取り付けられたアクチュエータ１００に向かって握持標的を引き戻してもよい。アクチュエータ１００は、次いで、握持標的を保持し、抱きかかえるために、作動されてもよい。
【０１１６】
図１３−１６は、ＥＯＡＴの内部構造を示す、断面図である。例えば、図１３は、アクチュエータ２０６を介してジョー２０４を移動させるために使用される、内部レール１３０２を描写する。描写される実施形態では、ＥＯＡＴの運動および種々のアクチュエータ１００、２０６、１００２の作動は、ＥＯＡＴコントローラ１３０４によって統制されてもよい。ＥＯＡＴコントローラ１３０４は、レンジファインダコントローラ１３０６およびカメラコントローラ１３０８等の種々のセンサコントローラから信号を受信し、処理してもよい。ＥＯＡＴコントローラ１３０４は、例えば、図１９に描写される手順を実施してもよい。
【０１１７】
前述で記述されたように、膨張流体が、アクチュエータ１００の内部空隙に提供されてもよい。図１５は、ソフトアクチュエータ１００のための例示的可動流体通路１５０２を描写する。動作時、流体は、ＥＯＡＴに接続される膨張流体供給ラインから提供され、ＥＯＡＴを通して可動流体通路１５０２まで、そこからアクチュエータ１００の内部空隙へと経路指定されてもよい（逆も同様である）。可動流体通路１５０２は、ジョー２０４の構成にかかわらず、流体がアクチュエータ１００に送達され得るように、ジョー２０４とともに移動するように構成されてもよい。
【０１１８】
図１７は、吸引カップ３０４を後退させるための技法を描写する。本実施例では、アクチュエータ１００２を介して吸引カップ３０４を延在位置まで押動するために使用される空気圧または力は、（図５Ｂに関連して説明されるものと同様に）最適化された力の値を提供するように調整されてもよい。この場合、本システムは、吸引カップ３０４を延在させるように適用される下向きの力を、標的物体５０２によって吸引カップ３０４に及ぼされる上向きの力と平衡させてもよい。したがって、アクチュエータ１００２は、ＥＯＡＴが物体５０２に向かって降下されるにつれて、吸引カップ３０４が自動的に後退するように、物体５０２との接触によって逆駆動されてもよい。
【０１１９】
別の後退技法が、図１８に描写される。本実施例では、吸引カップ３０４が、マニホールドバー１８０２に取り付けられ、真空が、空気圧式管類を通して流体を吸引することによって、マニホールドバー１８０２を通して適用される。空気圧式管類は、場所１８０６においてＥＯＡＴのカバー１８０４の内側に留められる。空気圧式管類およびカバー１８０４は、管類が本構成でカバー１８０４へと自己後退することを可能にする、いくつかの性質を有する。第１に、空気圧式管類の外面は、比較的に低い摩擦係数（ＣＯＦ）を有する。第２に、管類は、それがばねとして作用し得るように十分な剛性を有する。さらに、カバー１８０４は、ばね様の管類が、場所１８０６において固着されたときに、カバー１８０４が管類内でそれを拘束するよりも大きい湾曲半径を帯びようとするように、特定の拘束形状を有する。これは、管類をカバー１８０４へと上方に押動させ、これは、管類表面の低いＣＯＦによって促進される。
握持方法
【０１２０】
図１９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１９では、鎖線によって包囲されるブロックは、吸引カップが採用されるものであるときに使用されるべき随意のステップを表す。一点鎖線によって包囲されるブロックは、（内側把持パッドではなく）ソフトアクチュエータに依拠する把持モードが採用されるときに使用されるべき随意のステップを表す。
【０１２１】
ブロック１９０２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。
【０１２２】
ブロック１９０４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。
【０１２３】
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、内側把持パッドを採用する第１の握持モードを含んでもよい。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。別の握持モードは、アクチュエータが直線構成で維持され、ジョーの作用を通して標的物体へと押動される、中立作動握持モードを含んでもよい。本握持モードは、標的物体のサイズ、形状、構成、および／または性質が、さらなる把持表面が標的の強力な握持を確保することに有益であろうことを示唆する場合に、選択されてもよい。さらに別の握持モードは、ジョーの作用の有無を問わず、アクチュエータの正の作動を含んでもよい。本握持モードは、標的物体が比較的に柔軟または脆弱であることが決定される場合、または物体のサイズ、形状、または構成が内側把持パッドを用いて握持することが困難であろうことを示す場合に、選択されてもよい。
【０１２４】
ブロック１９０８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で、他では、ＥＯＡＴは、標的物体の所定の距離内まで移動されてもよい。選択される距離は、ブロック１９０６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、近接性センサ、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、本ブロックにおいて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）握持軸を表してもよい。
【０１２５】
ブロック１９１０では、ジョーおよび／またはアクチュエータは、ブロック１９０６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、ジョーは、ＥＯＡＴが定位置に移動されるにつれて、それらが標的物体に干渉しないであろう十分に離れた距離で内側把持パッドおよび／またはアクチュエータを位置付ける、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、これは、邪魔にならないようにそれらを移動させるために、真空を適用し、アクチュエータ１００を逆膨張させるステップを伴ってもよい。いくつかの実施形態では、ジョーは、標的物体が混雑した環境内にあるという（例えば、ＥＯＡＴのセンサパッケージ内のカメラからの）決定に基づいて、それらが別様に行ったであろうよりも少ない程度に移動されてもよい。コントローラが、ＥＯＡＴの一部が環境内の物体によって干渉されるであろうことを決定する場合、コントローラは、別様に求められたであろうよりも狭い位置にジョーを順序付けてもよい。いくつかの実施形態では、ジョーの位置および／またはアクチュエータ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フィットするようにＥＯＡＴの外形を狭くする）。
【０１２６】
ブロック１９１２では、本システムは、随意に、吸引カップを展開してもよい。吸引カップは、標的物体と近接するように吸引カップアクチュエータによって降下されてもよい。ブロック１９１４では、吸引カップは、標的へと押動されてもよく、これは、随意に、図１７に関連して説明されるように、吸引カップアクチュエータを後退し始めさせ得る。
【０１２７】
ブロック１９１６では、ジョーは、最終握持位置まで移動されてもよい。最終握持位置は、標的物体が握持される際のジョーの位置であってもよく、ブロック１９０６において選択される握持モードに依存し得る。例えば、内側グリッパパッドが物体を握持するために使用される場合、ジョーは、内側グリッパパッドを標的物体へと押動し、標的物体上で把持を確保するように移動されてもよい。アクチュエータ１００が使用される場合、ジョーは、アクチュエータの作動（選択された握持モードに適切である場合、ブロック１９１８において実施され得る）に応じて、遠位先端（または可能な限りアクチュエータの把持表面の多く）が標的物体の標的部分に圧入されることを可能にするように、定位置に移動されてもよい。
【０１２８】
ブロック１９１６および１９１８は、個別に、またはともに実施されてもよい。例えば、ジョーの作用は、図５Ｂに関連して説明されるように、両方が標的物体に力を及ぼすにつれてアクチュエータの作用を平衡させてもよい。
【０１２９】
ブロック１９２０では、吸引カップが、随意に、後退されてもよい。いくつかの実施形態では、後退は、図１８に示されるように、自動的に実施されてもよい。
【０１３０】
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１９２２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。
【０１３１】
上記に説明される方法は、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に説明される方法を実施させてもよい。
付加的詳細
【０１３２】
図１５および２１Ａ−２１Ｃに示されるような上記の説明に関して、ソフトロボット握持システムは、物品（４０２、４０４、４０６、４０８、５０２）を握持するために、ジョー２０４の任意の位置で流体圧力をフィンガ１００に適用してもよい。グリッパハブ２０２は、フィンガアクチュエータ１２０（膨張デバイス１２０等）のための経路指定を提供し、フィンガアクチュエータは、圧力変化、典型的には、流体圧力（ガスまたは液体）を適用し、正、中立、および負ゲージ圧の間で変化させる。経路指定は、圧力（等しい、分配された、または制御された）をソフトロボットフィンガ１００に指向する。各ソフトロボットフィンガ１００は、内部空隙３００４を包囲するエラストマ外面３００５を含み、フィンガアクチュエータ１２０が内部空隙３００４内で圧力変化を適用するときに、第１の自由度（図６の矢印６０４の方向に対応する）で丸まるように構成される。レール１３０２によって支持される基礎部材等の複数のリンケージは、フィンガ１００を支持し、移動させ、ジョー２０４等の別の作用部材を含んでもよい。本明細書に説明されるように、リンケージは、ハブとフィンガとの間の１つ以上の可動接続である。一実施例は、支持部材およびレール１３０２がともに、アクチュエータ２０６を形成するように電気的に駆動されるリニアモータを含む、線形アクチュエータであろう。リンケージの他の実施例は、アクチュエータ２０６を形成するようにモータまたは流体動力によってそれぞれ駆動される、ラックおよびピニオン、ねじまたはボールねじ、４本バーリンケージ、カム、および／または歯車列であろう。この場合、各リンケージは、それぞれ、ソフトロボットフィンガ１００をハブ２０２に接続し、第２の自由度（図６の平行移動方向矢印６０２、または図２４Ａおよび２４Ｂの枢動方向矢印２４０２に対応する）で誘導し、ハブ２０２に対する接続されたソフトロボットフィンガ１００の姿勢を変化させるように構成される。第２の自由度は、単純な平行移動または回転である必要はなく、カム、スイングアーム、溝、または同等物によって、経路に沿って誘導されてもよい。電子または流体動力駆動部等のリンケージアクチュエータは、リンケージに接続され、リンケージを移動させる。
【０１３３】
図２０Ａの正面図に示されるように、各グリッパハブ２０２は、リンケージ（ここでは、移動部材２０４およびレール１３０２を含み、アクチュエータ２０６として駆動される）を介してハブ２０２に接続されるソフトロボットフィンガ１００を有してもよい。中心軸ＣＡ領域に沿って、カメラ７０４および／または真空カップ３０４が、配列されてもよい。真空カップ３０４は、延在アーム３０４（誘導ロッド、シザーリンケージ、または他の延在リンケージであり得る）を介して延在可能であり得る。図２０Ｂに示されるように、グリッパハブ２０２の側面図では、カメラ７０４は、真空カップ３０４および延在アクチュエータ３０９が中心軸ＣＡから側面にオフセットされた状態で、２つのフィンガ１００の間でグリッパ方向に沿って中心に設置されてもよい。代替として、図２０Ｃに示されるように、代替グリッパハブ２０２の側面図では、真空カップ３０４および延在アクチュエータ３０９は、カメラ７０４が中心軸ＣＡから側面にオフセットされた（または示されるように、２つのカメラ７０４が同様にオフセットされた）状態で、グリッパ方向に沿って線を占有してもよい。
【０１３４】
図１５および２１Ａ−２１Ｃに示されるように、各ソフトロボットフィンガは、流体をソフトロボットフィンガ１００に提供するために流体通路管１５０２に接続される。流体通路管は、（リンケージが移動させられるときに）リンケージに従って移動するように形成され、第１および第２の自由度にさえも従って、任意のソフトロボットフィンガ１００によって到達される任意の位置で圧力変化を内部空隙３００４に提供するように構成される。例えば、図２１Ａが、握持されていない逆に丸められた位置（例えば、負ゲージ圧に対応する）にあり、また、ともに最も近い（潜在的に矢印６０２の方向に圧着力を適用する）フィンガ１００と配列されるリンケージを示す一方で、図２１Ｂおよび２１Ｃは、個別の中立で丸められた握持位置（例えば、それぞれ、中立および正ゲージ圧に対応する）にあり、また、矢印６０２の方向に最も遠く離れたフィンガ１００と配列されるリンケージを示す。
【０１３５】
図２２Ａおよび２２Ｂに示されるように、流体は、ハブ２０２を分配マニホールドとして扱い、ハブ２０２を介して膨張デバイス１２０から経路指定されてもよい。この場合、ハブは、ハブシール２０２Ａを介して流体圧力に対してシールされ、各リンケージは、リンケージシール１３０２Ａ（例えば、レール１３０２を介して適用される）を介して流体圧力に対してシールされる。この場合、シール１３０２Ａは、リンケージを中心としたリンケージ流体シール１３０２Ａであり、リンケージ流体シール１３０２Ａは、流体通路管１５０２への流体流をシールしながら、リンケージが移動することを可能にする。ハブシール２０２Ａは、内部流体圧力を維持する、ハブを中心とする流体シールを含み、フィンガアクチュエータ１２０は、圧力変化をハブ２０２の内部に適用し、圧力変化は、リンケージ流体シール１３０２Ａおよびハブシール２０２Ａによって含有され、流体通路管１５０２を介してソフトロボットフィンガ１００に伝達される。
【０１３６】
図２２Ｂは、グリッパハブ２０２が、その流体経路指定、カメラ、真空カップ、リンケージ、およびそれらの個別のアクチュエータ（本明細書に詳述されるような）とともに、基部ＲＡ  ＢＡＳＥから延在する３〜７（以上の）軸ロボットアームであり得る、ロボットアームに搭載される、より完全なシステムを描写する。３〜７つの軸は、本明細書に議論されるようなグリッパハブ２０２およびソフトロボットフィンガ１００のための付加的自由度である。示されるように、いくつかのアクチュエータおよび回路基板が、グリッパハブ自体内に位置付けられてもよいが、ソフトロボットグリッパシステムはまた、グリッパハブ２０２から離れるように（例えば、ロボットアームＲＡに隣接するキャビネットまたは制御パネル内に）アクチュエータ、回路基板、流体および真空供給源、およびモータドライバ、および他の構成要素を含んでもよい。図２２Ａおよび２２Ｂは、コントローラ１３６、流体送達デバイス１２８（および／または独立した第２の流体送達デバイス１２８ａ）、フィンガ１００への流体圧力を検出する圧力トランスデューサ１２９、吸引アクチュエータ３０５（真空源等）、吸引アクチュエータ３０５内の流体圧力を検出する圧力トランスデューサ３０３、リンケージを駆動し、フィンガ１００を平行移動または回転させるための駆動モータ２０７および／またはモータドライバ２０７ａ（駆動モータおよび／またはドライバ２０７ａは、電気および／または流体動力、例えば、油圧式または空気圧式であり得、グリッパハブ２０２内に、それに隣接して、またはそこから遠隔に位置してもよい）への流体の局所および遠隔経路指定、真空、感知、および制御を示す。
【０１３７】
本明細書に説明されるように、かつ図２１Ａ−２１Ｃおよび２２Ａ−２２Ｂに示されるように、真空源等の吸引アクチュエータ３０５は、吸引カップ３０４の任意の延在位置で吸引カップ３０４に経路指定される、第２の圧力変化を適用し、第２の圧力変化に従って吸引力を供給するように構成される。故に、吸引カップ３０４は、同様に移動可能であり、移動している間にシールされる、付加的流体通路管３０７を有する。ロッド、レール、および随意に、（例えば、図１０−１２に示されるように）アクチュエータ１００２を形成するリニアモータ等の延在リンケージが、吸引カップ３０４およびグリッパハブ２０２を接続し、延在リンケージ３０９は、延在および後退し、ハブへの吸引カップの姿勢を変化させるように構成される。
【０１３８】
コントローラ１３６、１３０４は、吸引カップ３０４および延在アクチュエータ３０９をアクティブ化し、吸引カップ３０４を物品（例えば、物品４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）に接触させ、吸引力によって物品を持ち上げ、グリッパハブ２０２に向かって物品を後退させるように構成されてもよい。コントローラ１３６、１３０４はまた、フィンガアクチュエータ１２０をアクティブ化し、ソフトロボットフィンガ１００を丸まらせ、握持力を物品に適用してもよい。
【０１３９】
グリッパハブ２０２と、圧力変化を介して（内側に丸くなること、中立、および外側に丸くなることの中から）丸くなるフィンガ２０２と、付加的自由度で各フィンガ１００を移動させるリンケージ（説明されるように、ハブとフィンガとの間の１つ以上の移動接続）とを含む、ソフトロボット握持システムは、丸くなるフィンガおよびリンケージアクチュエータからの力を組み合わせてもよい。この場合、リンケージアクチュエータ（例えば、リンケージを移動させる電気モータまたは流体動力）は、ソフトロボットフィンガ１００が握持力を伴って内側に丸くなっている間に、リンケージを移動させるように構成され、ソフトロボットフィンガ１００は、フィンガ１００の組み合わせられた丸くなるステップ（および例えば、丸くなる力）と第１の自由度（および例えば、圧着力）とに従って、握持するように移動される。
【０１４０】
図２３Ａ−２３Ｂおよび２４Ａ−２４Ｂに示されるように、第１の自由度は、平行移動または回転のうちの１つであってもよい。図２３Ａでは、リンケージは、レール１３０２およびアクチュエータ２０６を使用して、フィンガ１００を支持し、矢印６０２によって示される平行移動方向に（グリッパハブ２０２の中心軸方向ＣＡ領域に向かって、そしてそこから離れるように）移動し、フィンガ１００は、外向きに丸められ、強制的に物品を捕捉させる、内側または最内平行移動位置に示される。図２３Ｂでは、フィンガ１００は、リンケージによって、内向きに丸められ、物品を保持する、外側または最外平行移動位置まで平行移動されている。図２３Ａは、フィンガ１００の内側または最内平行移動位置とともにフィンガ１００の外向きに丸められた位置を示すが、リンケージの平行移動方向およびフィンガ１００の丸くなる方向は、独立しており、示されるものと反対にあり得、例えば、フィンガ１００は、外向きに丸められ、リンケージの外側または最外位置にあってもよい、および／またはフィンガ１００は、内向きに丸められ、リンケージの内側または最内平行移動位置にあってもよい。
【０１４１】
図２３Ｂでは、リンケージは、枢動部１３０５およびアクチュエータ２０６を使用してフィンガ１００を支持し、矢印２４０２によって示される回転方向に（グリッパハブ２０２の中心軸方向ＣＡ領域に向かって、そしてそこから離れるように）移動し、フィンガ１００は、外向きに丸められ、強制的に物品を捕捉させる、外側回転位置に示される。図２３Ｂでは、フィンガ１００は、リンケージによって、内向きに丸められ、物品を保持する、内側回転位置まで回転されている。
【０１４２】
図２３Ａが、フィンガ１００の内側または最内平行移動位置とともにフィンガ１００の外向きに丸められた位置を示し、図２４Ａが、フィンガ１００の外側回転位置とともにフィンガの外向きに丸められた位置を示すように、リンケージの平行移動または回転方向およびフィンガ１００の丸くなる方向は、独立し得る、または連結され得る、例えば、フィンガ１００は、代替として、外向きに丸められ、リンケージの外側平行移動位置にあり得る、および／またはフィンガ１００は、外向きに丸められ、リンケージの内側回転位置にあり得ることが分かり得る。２自由度の独立した位置付けは、例えば、２つのアクチュエータの力（リンケージの圧着およびソフトフィンガが丸くなること）を組み合わせるためだけではなく、より狭い間隙を通して、またはより狭いコンテナへとフィンガ１００をフィットするとともに、フィンガ１００を可能な限り広く開放する（外向きに平行移動または回転され、外向きに丸められる）またはそれらを可能な限り狭く閉鎖する（内向きに平行移動または回転され、内向きに丸められる）ために、使用されてもよい。
【０１４３】
少なくとも２つの対称フィンガおよび対応するリンケージ（例えば、線形アクチュエータ）が、フィンガ１００をハブ２０２に接続して各図面に示されるが、本明細書の発明は、単一のフィンガ１００および／またはリンケージから複数のフィンガ１００および／またはリンケージまで任意の数のフィンガ１００を使用し得、加えて、または代替として、剛性部材、側面プレート、へら、またはパームプレートに対して物品（例えば、物品４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）を押圧し得ることに留意されたい。
【０１４４】
再度、全体を通して、および図２３Ａ−２３Ｂおよび２４Ａ−２４Ｂに示されるように、平行移動または回転リンケージは、収斂力を適用するように構成される、吸引カップ３０４等の収斂型エフェクタによって、継合されてもよく、延在リンケージは、延在および後退し、ハブ２０２に対する収斂型エフェクタの姿勢を変化させるように構成され、収斂型エフェクタおよびグリッパハブ２０２を接続してもよい。（リンケージの）第１の自由度は、圧着力を適用してもよく、丸くなるステップは、握持力を適用してもよい。収斂型エフェクタ、フィンガアクチュエータ１００、およびリンケージアクチュエータ２０６のそれぞれおよび全てに動作可能に接続される、コントローラ１３６は、所定の順序で収斂力、圧着力、および握持力（例えば、第１に、収斂力、次いで、握持力、次いで、圧着力）をアクティブ化するように構成されてもよい。代替として、または加えて、コントローラ１３６は、相互に対する所定の関係で握持力および圧着力（および随意に、吸引力）を維持するように構成されてもよい。本目的のために、１つ以上のフィードバックセンサ（例えば、フィンガ１００内の流体圧力を測定する圧力トランスデューサ１２９、および／または吸引カップ３０４内の流体圧力および／または図２２Ａおよび２２Ｂに示されるようなリンケージアクチュエータ内の逆起電力または圧力を測定する、力または圧力トランスデューサ３０３）が、コントローラ１３６に接続されてもよい。
【０１４５】
ある場合には、図２０Ａ−２０Ｃ、２５Ａ−２５Ｃ、および２６Ａ−２６Ｃに示されるように、ハブ２０２は、軸方向中心ＣＡ線を中心とした軸方向中心領域を有してもよい。一実装では、カメラ７０４が、軸方向中心領域内に位置付けられ、軸方向中心線に沿ってカメラ７０４の光軸を指向するように構成され、収斂型エフェクタ（例えば、吸引カップ３０４）および延在リンケージ３０９は、軸方向中心領域に隣接して位置付けられ、軸方向中心線と平行に収斂型エフェクタの延在部を指向するように構成される。
【０１４６】
図２５Ａ−２５Ｃおよび２６Ａ−２６Ｃは、本明細書に議論されるような異なる組み合わせで異なる構成要素を具備するグリッパハブ２０２の底面概略図を示す。図２５Ａ−２５Ｃは、２本のフィンガ１００を伴う略左右対称のグリッパハブ２０２を示し、図２６Ａ−２６Ｃは、３本のフィンガ１００を伴う略３辺に対称のグリッパハブ２０２を示す。対称性およびフィンガ数は、より高次であってもよい。図２５Ａ−２５Ｃおよび２６Ａ−２６Ｃに示されるように、グリッパハブ２０２は、軸方向中心線を中心とした軸方向中心領域と、軸方向中心線を中心として放射対称性である複数の握持方向Ｇ−Ｄと、隣接する握持方向Ｇ−Ｄの間に画定されている複数の付属物方向Ａ−Ｄとを有してもよい。ソフトロボットフィンガ１００は、握持方向に沿って配列され、概して、本明細書に説明されるように、例えば、フィンガアクチュエータが内部空隙内で圧力変化を適用するときに、握持方向Ｇ−Ｄに沿って第１の自由度で丸まるように構成されてもよい。軸方向中心線に沿って作用する第１の付属物が、軸方向中心領域内に位置付けられてもよい。図２５Ａおよび２６Ｂでは、軸方向中心領域付属物が、カメラ７０４である一方で、図２５Ｂ−２５Ｃ、２６Ａおよび２６Ｃでは、軸方向中心領域付属物は、真空チャックまたは吸引カップ３０４（随意に、本明細書に議論されるように、軸方向中心線に沿ってハブ２０２から延在可能である）である。
【０１４７】
第２の付属物が、軸方向中心線ＣＡと平行に作用してもよく、軸方向中心領域に隣接して付属物方向Ａ−Ｄに沿って位置付けられてもよい。図２５Ａでは、付属物方向Ａ−Ｄは、照明器７０８および真空チャックまたは吸引カップ３０４を保持し、図２５Ｂでは、付属物方向Ａ−Ｄは、真空チャックまたは吸引カップ３０４を囲む、一対のカメラ２０４を保持する。図２５Ｂおよび図２６Ａおよび２６Ｃでは、一対のカメラ７０４は、重複ＦＯＶを有するように、および／またはフィンガ１００または吸引カップ３０４の視差観察を提供するように、そして代替として、または加えて、両眼測距を介して距離を測定するように、配列されてもよい。重複ＦＯＶ、視差観察、および両眼視は、図２７Ａ−２７Ｃおよび２８Ａ−２８Ｃを参照して本明細書に議論されるカメラ認識システムおよびプロセスで使用されてもよい。図２５Ｃでは、付属物方向Ａ−Ｄは、前述の一対のカメラ７０４によって、および光学、ＩＲ、および／またはレーザレンジファインダ７０６（例えば、飛行時間、位相差、三角測量）によって占有される。図２６Ａおよび図２６Ｃでは、付属物方向は、一対のカメラ７０４、照明７０８、およびレンジファインダ７０６によって占有される。照明７０８（例えば、ＬＥＤライトのアレイ）は、相互の上に、または環境上に、物品、フィンガ１００、および／または吸引カップ３０４、および延在部３０９の影を生成し得、影は、図２７Ａ−２７Ｃおよび２８Ａ−２８Ｃを参照して本明細書に議論されるカメラ認識システムおよびプロセスで採用される特性として観察され得ることに留意されたい。図２６Ｂでは、付属物方向Ａ−Ｄは、真空チャックまたは吸引カップ３０４によって、および照明７０８によって占有される。
【０１４８】
故に、握持方向Ｇ−Ｄへの丸くなる運動または圧着運動のいずれかから独立して、かつその干渉を伴わずに、付属物方向Ａ−Ｄに沿って付属物を配列することによって、吸引カップ持上および機能観察を含む、補完的機能が、一次把持機能とともに遂行されてもよい。付属物は、軸方向中心線と平行な方向に延在可能な真空チャック、軸方向中心線と平行な方向に延在する光軸を有するカメラ、軸方向中心線と平行な方向に延在する測距軸を有するレンジファインダ、およびカメラ観察と同一の面積を少なくとも部分的に照明する照明から選択されてもよい。
【０１４９】
カメラ７０４に関して、コントローラ１３６は、カメラ７０４およびフィンガアクチュエータ１２０（および／またはモータドライバ２０７ａ、アクチュエータ２０６を作動させる駆動モータ２０７）に接続され、ソフトロボットフィンガ１００の観察を基準状態と比較し、未握持状態（例えば、フィンガ１００が中立、アイドル、および／または丸められて開いている）、および／または物品握持状態（例えば、フィンガ１００が、平行移動され、回転され、および／または内向きに丸められ、物品を捕捉している）、および／または空虚握持状態（例えば、フィンガ１００が、平行移動され、回転され、および／または内向きに丸められているが、物品を捕捉していない）を決定するように構成されてもよい。空虚握持状態は、部分的握持状態（物品がしっかりと握持されていない）で認識可能な変形例を有してもよい。空虚握持状態を検出することへの１つの応答は、再度試行することとなり得、その場合、コントローラ１３６は、例えば、空虚握持状態が決定された後に、圧力を適用して空虚握持状態から未握持状態に変化するようにフィンガアクチュエータ１２０（および／またはモータドライバ２０７ａ、アクチュエータ２０６を作動させる駆動モータ２０７）に命令してもよい。
【０１５０】
実施例が、それぞれ、前述の状態のうちの１つの側面図およびカメラ７０４（この場合、中心軸領域内に搭載される）の視点からの視野（ＦＯＶ）を描写する、図２７Ａ−２７Ｃに示される。図２７Ａ−２７Ｃでは、フィンガ１００を平行移動または回転させるためのリンケージも吸引カップ３０４も示されていない（本明細書に説明されるカメラ認識は、リンケージまたは吸引カップ機能の有無を問わず稼働してもよい）。
【０１５１】
図２７Ａでは、物品（例えば、４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）は、まだ握持されておらず、フィンガ１００は、外向きに丸められた位置にあり、物品は、グリッパハブ２０２から比較的に遠く離れている。故に、視野ＦＯＶ内で、フィンガ１００によって覆い隠される、または占有される場面の割合（例えば、ピクセル、またはブロック、または面積で測定される）は、物品によって覆い隠される、または占有される場面の割合と同様に、比較的に低い。覆い隠された、または占有されたフィンガ１００面積に対応する、低いまたは比較的により低い閾値等の覆い隠される、または占有される面積または割合または形状と関連付けられる、フィンガ１００の特性（例えば、ＲＧＢセンサまたはフィルタを使用する色、テクスチャ加工、または印）を認識することによって、コントローラ１３６は、未握持状態を認識してもよい。
【０１５２】
図２７Ｂでは、物品（例えば、４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）は、握持されており、フィンガ１００は、内向きに丸められた位置にあり、物品は、グリッパハブ２０２に比較的に近い。故に、視野ＦＯＶ内で、フィンガ１００によって覆い隠される、または占有される場面の割合（例えば、ピクセル、またはブロック、または面積で測定される）は、物品によって覆い隠される、または占有される場面の割合と同様に、比較的により高い。物品は、フィンガ１００を妨害し、観察され得るフィンガ１００面積を縮小する。覆い隠された、または占有されたフィンガ１００面積に対応する、高いまたは比較的により高い閾値を下回ること等の覆い隠される、または占有される面積または割合または形状と関連付けられる、フィンガ１００の特性を認識することによって、コントローラ１３６は、物品握持状態を認識してもよい。
【０１５３】
図２７Ｃでは、物品（例えば、４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）は、正常に握持されておらず、フィンガ１００は、内向きに丸められた位置にあり、物品は、欠如している（または背後にある、または図示されていない閉鎖されたフィンガによって覆い隠され得る）。故に、視野ＦＯＶ内で、フィンガ１００によって覆い隠される、または占有される場面の割合（例えば、ピクセル、またはブロック、または面積で測定される）は、再度、比較的により高い。観察され得るフィンガ１００面積は、より大きい、または最大値でさえある。完全に観察可能な面積１００に対応する、高いまたは比較的により高い閾値を上回ること等の覆い隠される、または占有される面積または割合または形状と関連付けられる、フィンガ１００の特性を認識することによって、コントローラ１３６は、空虚握持状態を認識してもよい。
【０１５４】
図２７Ａ−２７Ｃのそれぞれでは、グリッパハブ２０２は、（図２０Ｂおよび２５Ａにも示されるような）軸方向中心線を中心とした軸方向中心領域を有し、カメラ７０４は、軸方向中心領域内に位置付けられ、軸方向中心線に沿ってカメラの光軸を指向するように構成される。基準状態は、これが「再試行」を最も必要とする状態であるため、特に、空虚握持状態で、ソフトロボットフィンガ１００の認識された特性に対応する、所定の割合の視野ＦＯＶを含んでもよい。
【０１５５】
未握持、物品握持、および空虚握持状態のカメラ認識は、吸引カップ３０４の延在状態および／または成功した吸引カップ保持状態を観察するステップとともに、またはそれから独立して稼働してもよい。例えば、吸引カップ３０４等の収斂型エフェクタが、収斂力を適用するために使用され、延在リンケージ３０９を延在および後退させるステップ（握持方向と垂直な方向に延在および後退させるステップ）が、収斂型エフェクタおよびグリッパハブ２０２を接続する場合、コントローラ１３６は、代替として、または加えて、ソフトロボットフィンガ１００および／または延在リンケージ３０９の観察を１つ以上の基準状態と比較し、物品が正常に握持されているかどうかを決定するように構成されてもよい。
【０１５６】
図２８Ａでは、物品（例えば、４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）は、吸引カップ３０４によって捕捉されており、または捕捉されてようとしており、物品は、グリッパハブ２０２から比較的に遠く離れている。故に、視野ＦＯＶ内で、吸引カップ３０４および／または延在リンケージ３０９によって覆い隠される、または占有される場面の割合（例えば、ピクセル、またはブロック、または面積で測定される）は、物品によって覆い隠される、または占有される場面の割合と同様に、比較的に低い。覆い隠された、または占有された吸引カップ３０４または延在リンケージ３０９面積に対応する、低いまたは比較的により低い閾値等の覆い隠される、または占有される面積または割合または形状と関連付けられる、吸引カップ３０４および／または延在リンケージ３０９の特性（例えば、ＲＧＢセンサまたはフィルタを使用する色、テクスチャ加工、または印）を認識することによって、コントローラ１３６は、捕捉前状態を認識してもよい（および例えば、遠隔吸引カップ３０４および／または物品に従って、期待面積または他の特性を較正する）
【０１５７】
図２８Ｂでは、物品（例えば、４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）は、捕捉されており、物品は、グリッパハブ２０２に比較的に近い。故に、視野ＦＯＶ内で、吸引カップ３０４、延在リンケージ３０９によって覆い隠される、または占有される場面の割合（例えば、ピクセル、またはブロック、または面積で測定される）は、物品によって覆い隠される、または占有される場面の割合と同様に、比較的により高い。覆い隠された、または占有された吸引カップ３０４および／または延在リンケージ３０９面積に対応する、高いまたは比較的により高い閾値を下回ること等の覆い隠される、または占有される面積または割合または形状と関連付けられる、吸引カップ３０４および／または延在リンケージ３０９の特性を認識することによって、コントローラ１３６は、成功した吸引捕捉状態を認識してもよい。
【０１５８】
図２８Ｃでは、物品（例えば、４０２、４０４、４０６、４０８、または５０２）は、正常に捕捉されておらず、物品は、欠如している（または遠く離れ得る）。故に、視野ＦＯＶ内で、吸引カップ３０４および／または延在リンケージ３０９によって覆い隠される、または占有される場面の割合（例えば、ピクセル、またはブロック、または面積で測定される）は、再度、比較的により高い。観察され得る吸引カップ３０４および／または延在リンケージ３０９は、より大きい、または最大値でさえある。完全に観察可能な面積に対応する、高いまたは比較的により高い閾値を上回ること等の覆い隠される、または占有される面積または割合または形状と関連付けられる、吸引カップ３０４および／または延在リンケージ３０９の特性を認識することによって、コントローラ１３６は、失敗した吸引捕捉状態を認識してもよい。
【０１５９】
リンケージが、各ソフトロボットフィンガ１００をグリッパハブ２０２に接続し、ハブ２０２に対する接続されたソフトロボットフィンガ２０２の姿勢を変化させる場合において、カメラ７０４は、ハブ２０２に対する接続されたソフトロボットフィンガ２０２の姿勢の範囲または複数の姿勢におけるソフトロボットフィンガ１００を観察するように構成される、視野ＦＯＶおよび／または焦点を有するように配列されてもよい。延在リンケージが、説明されるように収斂型エフェクタおよびハブを接続する場合において、カメラ７０４は、未握持、物品握持、および空虚握持状態のうちのいずれかでソフトロボットフィンガを観察するとともに、未延在および延在状態で延在リンケージ３０９を観察するように構成される視野ＦＯＶおよび／または焦点を有してもよい。
【０１６０】
図４Ａ、４Ｂの把持パッド２０８は、図２０−２８の構造のうちのいずれかを含んで採用され得ることに留意されたい。この場合、複数の把持パッド２０８が、提供され、各把持パッドは、それぞれ、リンケージの平行移動部材に接続され、各把持パッド２０８は、平行移動部材が移動されるときに圧着力を適用するように構成される。説明されるように、リンケージアクチュエータ２０６、駆動モータ、またはモータドライバ２０７ａは、リンケージを移動させるように構成されてもよい。コントローラ１３６は、第１のモードでは、リンケージアクチュエータ（例えば、２０５、２０７、２０７ａ）をアクティブ化し、リンケージの平行移動部材を移動させ、圧着力を第１の物品（例えば、物品４０４）に適用し、第２のモードでは、フィンガアクチュエータ１２０をアクティブ化し、ソフトロボットフィンガ１００を丸まらせ、握持力を第２の物品（例えば、物品４０２、４０６、および／または４０８）に適用するように構成されてもよい。これは、概して、図４Ａ、４Ｂに示される。
【０１６１】
この場合、第３のモードでは、コントローラ１３６は、フィンガアクチュエータ１２０をアクティブ化し、ソフトロボットフィンガ１００を丸まらせ、握持力を第２の物品４０４に適用し、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａをアクティブ化し、リンケージの平行移動部材を移動させ、ソフトロボットフィンガ１００を介して圧着力の一部を同一の第２の物品（例えば、物品４０２、４０６、および／または４０８）に適用してもよい。コントローラ１３６はさらに、第３のモードでは、連続して、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａまたはフィンガアクチュエータ１２０のうちの１つ、次いで、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａまたはフィンガアクチュエータ１２０のうちの残りの１つを作動させ、圧着力および握持力の一部を組み合わせるように構成されてもよい。コントローラは、代替として、または加えて、第３のモードでは、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａおよびフィンガアクチュエータ１２０を同時に作動させ、圧着力および握持力の一部を組み合わせるように構成されてもよい。
【０１６２】
（例えば、フィンガ１００を介して）圧着力および握持力を同一の物品に適用するとき、請求項１９に記載のコントローラソフトロボットでは、コントローラ１３６はさらに、相互に対する所定の関係で握持力および圧着力を維持するように構成されてもよい。
【０１６３】
本明細書に議論される構造のうちのいずれかの対応可能なものに統合されるものとして把持パッド２０８を採用する、複数のモードの別の実装では、コントローラ１３６は、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａをアクティブ化し、リンケージの平行移動部材を移動させ、圧着力を物品（例えば、物品４０２、４０６、および／または４０８）に適用するように、そしてフィンガアクチュエータをアクティブ化し、ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を同一の物品（例えば、物品４０２、４０６、および／または４０８）に適用するように構成されてもよい。コントローラ１３６は、第１のモードでは、連続して、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａまたはフィンガアクチュエータ１２０のうちの１つ、次いで、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａまたはフィンガアクチュエータ１２０のうちの残りの１つを作動させ、圧着力および握持力を組み合わせ、第２のモードでは、リンケージアクチュエータ２０６、２０７、２０７ａおよびフィンガアクチュエータ１２０を同時に作動させ、圧着力および握持力を組み合わせるように構成されてもよい。再度、コントローラ１３６はさらに、相互に対する所定の関係で握持力および圧着力を維持するように構成されてもよい。
【０１６４】
これらの構造を用いると、アクチュエータ２０６、２０７、２０７ａを介した把持パッド２０８またはリンケージ作動の有無を問わず、延在アクチュエータ上に搭載される吸引カップ３０４は、真空力を物品に適用するように構成されてもよい。吸引カップ３０４は、吸引カップアクチュエータが第２の圧力変化（フィンガ１００の圧力変化から独立している）を適用するときに、真空力を生成してもよい。この場合、コントローラ１３６はさらに、付加的モードでは、吸引カップアクチュエータおよび延在アクチュエータをアクティブ化し、吸引カップを物品に接触させ、真空力によって物品を持ち上げ、ハブ２０２に向かって物品を後退させるように構成されてもよい。この場合、コントローラ１３６はさらに、前述で説明された第１または第２のモードの前に、本吸引カップモードを完了するように構成されてもよい。
【０１６５】
代替として、または加えて、コントローラ１３６は、一次モードとして吸引カップモードを採用し、第１のモードでは、吸引カップアクチュエータおよび延在アクチュエータをアクティブ化し、吸引カップ３０４を物品に接触させ、真空力によって物品を持ち上げ、ハブに向かって物品を後退させるように、第２のモードでは、フィンガアクチュエータ１２０をアクティブ化し、ソフトロボットフィンガを丸まらせ、握持力を物品に適用するように構成されてもよい。この場合、コントローラは、第２のモードの前に第１のモードを完了してもよい。代替として、または付加的モードでは、コントローラ１３６は、第１のモードがハブに向かって物品を完全に後退させる前に、第２のモードを開始してもよい。
用語についての一般的注記
【０１６６】
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「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、別様に記述されない限り、上記に説明される特徴は、任意の組み合わせで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が、特徴は相互と互換性がないと留意されない限り、相互と組み合わせて採用され得る。
【０１６７】
本明細書で使用される表記および命名法を一般的に参照して、本明細書の詳細な説明は、コンピュータまたはコンピュータのネットワーク上で実行されるプログラム手順の観点から提示され得る。これらの手順の説明および表現は、その作業の内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために、当業者によって使用される。
【０１６８】
手順は、ここでは、概して、所望の結果につながる一連の自己矛盾のない動作であると構想される。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とするものである。必ずではないが、通常、これらの数量は、貯蔵される、移送される、組み合わせられる、比較される、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。主に一般的使用の理由により、これらの信号を、ビット、値、要素、シンボル、文字、項、数、または同等物として参照することが、随時、便宜的であることが証明される。しかしながら、これらおよび類似の用語の全てが、適切な物理量と関連付けられるものであり、こ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。
【０１６９】
さらに、実施される操作は、多くの場合、人間のオペレータによって実施される知的動作と一般的に関連付けられる、追加または比較等の観点から参照される。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、必要とされない、または殆どの場合では望ましくない。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。
【０１７０】
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または電気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、なおも依然として、相互と協働または相互作用することも意味し得る。
【０１７１】
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へと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。本明細書で提示される手順は、本質的に特定のコンピュータまたは他の装置に関連しない。種々の汎用機械が、本明細書の教示に従って書か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の要求される構造は、挙げられる説明から表出するであろう。
【０１７２】
前述の説明では、種々の特徴は、本開示を合理化する目的のために単一の実施形態の中でともにグループ化されることが分かり得る。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記載されるよりも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ものではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の主題は、単一の開示される実施形態の全てに満たない特徴にある。したがって、以下の請求項は、発明を実施するための形態へと本明細書に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態としてそれ自体で成立する。添付の請求項では、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」は、それぞれ、個別の用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」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、単に標識として使用され、それらの目的に数値的要件を課することを意図していない。
【０１７３】
上記に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／または方法の全ての考えられる組み合わせを説明することは可能ではないが、当業者は、多くのさらなる組み合わせおよび順列が可能であ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入る、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を意図している。
【０１７４】
上記に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、非一過性の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で実装されてもよい。論理は、グリッパ配列の中の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。
【０１７５】
本明細書で使用されるように、構造、行為、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】
2020536757.tif 000004
【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】
2020536757.tif 000009
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2020536757.tif 000013
【図４Ｂ】
2020536757.tif 000014
【図４Ｃ−４Ｄ】
2020536757.tif 000015
【図５Ａ−５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020536757.tif 000019
【図９】
2020536757.tif 000020
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020536757.tif 000024
【図１４】
2020536757.tif 000025
【図１５】
2020536757.tif 000026
【図１６】
2020536757.tif 000027
【図１７】
2020536757.tif 000028
【図１８】
2020536757.tif 000029
【図１９】
2020536757.tif 000030
【図２０Ａ】
2020536757.tif 000031
【図２０Ｂ】
2020536757.tif 000032
【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
2020536757.tif 000034
【図２１Ｂ】
2020536757.tif 000035
【図２１Ｃ】
2020536757.tif 000036
【図２２Ａ】
2020536757.tif 000037
【図２２Ｂ】
2020536757.tif 000038
【図２３Ａ】
2020536757.tif 000039
【図２３Ｂ】
2020536757.tif 000040
【図２４Ａ】
2020536757.tif 000041
【図２４Ｂ】
2020536757.tif 000042
【図２５Ａ】
2020536757.tif 000043
【図２５Ｂ】
2020536757.tif 000044
【図２５Ｃ】
2020536757.tif 000045
【図２６Ａ】
2020536757.tif 000046
【図２６Ｂ】
2020536757.tif 000047
【図２６Ｃ】
2020536757.tif 000048
【図２７Ａ】
2020536757.tif 000049
【図２７Ｂ】
2020536757.tif 000050
【図２７Ｃ】
2020536757.tif 000051
【図２８Ａ】
2020536757.tif 000052
【図２８Ｂ】
2020536757.tif 000053
【図２８Ｃ】
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【国際調査報告】
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2020536757.tif 000056
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