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公開番号2021182862
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211125
出願番号2021122979
出願日20210728
発明の名称脚付きロボット用のモーターおよびコントローラ一体化
出願人ボストン ダイナミクス,インコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 11/215 20160101AFI20211029BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】 ロボットの性能特性を向上させることである。
【解決手段】 例のロボット(300)は、ハウジング(1504)内で、ロボット(300)の部材(1524)の動きを制御するように構成された関節(403、403、424、800)に配置されたモーター(1502)と、ハウジング内に配置された1つまたは複数のプリント回路基板(PCB)(1510、1512、1534)を含み、1つまたは複数のPCBのPCBのモーターに面する表面上に配置された複数の電界効果トランジスタ(FET)(1540)を含むコントローラ(1508)と、コントローラ上に取り付けられた回転位置センサ(1520)と、モーターの回転子に結合され、そこからコントローラまで延びる、シャフト(1514)と、シャフト内でシャフトの端にコントローラに面して取り付けられた磁石(1518)とを含む。
【選択図】図15C
特許請求の範囲【請求項1】
ロボット(300)であって、
ハウジング(1504)内および関節(403、403、424、800)に配置されたモーター(1502)であって、前記関節(403、403、424、800)は、前記ロボット(300)の部材(1524)の動きを制御するように構成される、モーター(1502)と、
前記ハウジング(1504)内に配置された電力段プリント回路基板(PCB)(1510)であって、前記電力段PCB(1510)の、前記モーター(1502)に面する第1の表面上に配置された複数の電界効果トランジスタ(FET)(1540)を含む、電力段プリント回路基板(PCB)(1510)と、
論理段プリント回路基板(PCB)(1512)であって、(i)前記電力段PCB(1510)と通信している1つまたは複数のプロセッサ(102)と、(ii)前記論理段PCB(1512)の表面に取り付けられた回転位置センサ(1520)とを含み、前記論理段PCB(1512)の前記表面は、前記第1の表面と反対の、前記電力段PCB(1510)の第2の表面に面し、前記電力段PCB(1510)は、前記モーター(1502)と前記論理段PCB(1512)との間に配置され、前記電力段PCB(1510)および前記論理段PCB(1512)は、それぞれの軸方向に間隔を置かれた平面上に配置される、論理段プリント回路基板(PCB)(1512)と、
前記モーター(1502)の回転子に結合され、前記電力段PCB(1510)を介して延びるように構成されたシャフト(1514)と、
前記シャフト(1514)の端に前記回転位置センサ(1520)に面して取り付けられた磁石(1518)と
を含むロボット(300)。
続きを表示(約 4,900 文字)【請求項2】
前記磁石(1518)は、前記シャフト(1514)および前記磁石(1518)が回転する時に、前記回転位置センサ(1520)が前記シャフト(1514)の回転位置を示す情報を前記1つまたは複数のプロセッサ(102)に供給するように、直径方向に磁化される、請求項1に記載のロボット(300)。
【請求項3】
前記回転位置センサ(1520)は、第1の回転位置センサ(1520)であり、前記ロボット(300)は、
前記ロボットの前記部材に結合され、前記ロボット(300)の前記部材の回転位置を示すセンサ情報を供給するように構成された第2の回転位置センサ(1520)と、
前記第2の回転位置センサ(1520)からの1つまたは複数のワイヤ(1555A、1555B)を受け、前記電力段PCB(1510)に結合された対応するコネクタ(1536)と嵌合するように構成された少なくとも1つのコネクタ(1536)に1つまたは複数のそれぞれのワイヤ(1555A、1555B)を提供するように構成された柔軟なPCB(1534)と
をさらに含む、請求項1または請求項2に記載のロボット(300)。
【請求項4】
前記ハウジング(1504)に結合され、前記ロボットの前記部材に対するトルク荷重を示すトルク情報を供給するように構成されたトルク・センサ(1530)であって、前記柔軟なPCB(1534)は、前記トルク・センサ(1530)からの1つまたは複数の所与のワイヤ(1555A、1555B)を受け、前記対応するコネクタ(1536)と嵌合するように構成された前記少なくとも1つのコネクタ(1536)に前記1つまたは複数のそれぞれのワイヤ(1555A、1555B)を供給するように構成される、トルク・センサ(1530)
をさらに含む、請求項3に記載のロボット(300)。
【請求項5】
前記電力段PCB(1510)の前記第1の表面上で前記FET(1540)の間で前記モーター(1502)に面して取り付けられた熱センサ(1542)であって、前記熱センサ(1542)は、前記FET(1540)および前記モーター(1502)の温度を示す熱情報を前記1つまたは複数のプロセッサ(102)に供給するように構成される、熱センサ(1542)
をさらに含む、請求項1〜請求項4のいずれかに記載のロボット(300)。
【請求項6】
前記ハウジング(1504)は、前記電力段PCB(1510)と前記モーター(1502)との間の前記ハウジング(1504)の内側周縁部表面から半径方向に内向きに突き出す熱結合する表面を含み、前記ロボット(300)は、
(i)前記FET(1540)および前記熱センサ(1542)が取り付けられる前記電力段PCB(1510)の前記第1の表面と(ii)前記熱結合する表面との間に配置された熱界面材料(1544)であって、前記熱界面材料(1544)は、前記電力段PCB(1510)と前記ハウジング(1504)の前記熱結合する表面との間の熱伝導を提供するように構成され、前記熱結合する表面は、前記熱界面材料(1544)および前記モーター(1502)から前記ハウジング(1504)の外側表面への熱伝導を提供するように構成される、熱界面材料(1544)
をさらに含む、請求項5に記載のロボット(300)。
【請求項7】
前記ハウジング(1504)の前記外側表面の回りに円形配列で円周方向に離隔された複数のヒートシンク・フィン(1506)
をさらに含む、請求項6に記載のロボット(300)。
【請求項8】
アクティブ化された時に、前記複数のヒートシンク・フィン(1506)に向かって空気を向けるように構成されたファン(1550)と、
前記ファン(1550)を囲むシュラウド(1548)と
をさらに含む、請求項7に記載のロボット(300)。
【請求項9】
前記熱結合する表面から前記電力段PCB(1510)を分離し、前記FET(1540)と前記熱結合する表面との間に一貫した距離を提供するように構成された1つまたは複数のスタンドオフ
をさらに含む、請求項6に記載のロボット(300)。
【請求項10】
前記電力段PCB(1510)から前記論理段PCB(1512)を分離し、その間に一貫した距離を提供するように構成された1つまたは複数のスタンドオフ
をさらに含む、請求項1から請求項9のいずれかに記載のロボット(300)。
【請求項11】
前記モーター(1502)の固定子(1554)と前記電力段PCB(1510)との間に配置された移行基板(1552)であって、前記移行基板(1552)は、前記固定子(1554)からの複数のワイヤ(1555A、1555B)を受け、前記モーター(1502)の所望のタイプの巻線接続(1532)に基づいて前記電力段PCB(1510)に複数のピン(1556A、1556B)を提供するように構成され、前記複数のピン(1556A、1556B)は、前記複数のワイヤ(1555A、1555B)より少数である、移行基板(1552)
をさらに含む、請求項1から請求項9のいずれかに記載のロボット(300)。
【請求項12】
前記移行基板(1552)と前記ハウジング(1504)との間に配置された電気絶縁シート(1558)
をさらに含む、請求項11に記載のロボット(300)。
【請求項13】
ハウジング(1504)内および関節(403、403、424、800)に配置されたモーター(1502)であって、前記関節(403、403、424、800)は、ロボット(300)の部材(1524)の動きを制御するように構成される、モーター(1502)と、
(i)前記ハウジング(1504)内に配置された1つまたは複数のプリント回路基板(PCB)(1510、1512、1534)と、(ii)前記1つまたは複数のPCB(1510、1512、1534)のPCB(1510)の表面上に配置された複数の電界効果トランジスタ(FET)(1540)とを含むコントローラ(1508)であって、前記FET(1540)は、前記モーター(1502)に面する、コントローラ(1508)と、
前記コントローラ(1508)上に取り付けられた回転位置センサ(1520)と、
前記モーター(1502)の回転子に結合され、そこから前記コントローラ(1508)まで延びる、シャフト(1514)と、
前記シャフト(1514)内で前記シャフト(1514)の端に前記コントローラ(1508)に面して取り付けられた磁石(1518)と
を含むアセンブリ(1500)。
【請求項14】
前記磁石(1518)は、前記シャフト(1514)およびその中に取り付けられた前記磁石(1518)が回転する時に、前記回転位置センサ(1520)が前記シャフト(1514)の回転位置を示す情報を前記コントローラ(1508)に供給するように、直径方向に磁化される、請求項13に記載のアセンブリ(1500)。
【請求項15】
前記回転位置センサ(1520)は、第1の回転位置センサ(1520)であり、前記アセンブリは、
前記ロボット(300)の前記部材に結合され、前記ロボット(300)の前記部材の回転位置を示す情報を供給するように構成された第2の回転位置センサ(1520)と、
前記ハウジング(1504)に結合され、前記ロボット(300)の前記部材に対するトルク荷重を示すトルク情報を供給するように構成されたトルク・センサ(1530)と、
(i)前記第2の回転位置センサ(1520)および前記トルク・センサ(1530)からの1つまたは複数のワイヤ(1555A、1555B)を受け、(ii)少なくとも1つのコネクタ(1536)に1つまたは複数のそれぞれのワイヤ(1555A、1555B)を提供するように構成された柔軟なPCB(1534)であって、前記少なくとも1つのコネクタ(1536)は、前記コントローラ(1508)に結合された対応するコネクタ(1536)と嵌合するように構成される、柔軟なPCB(1534)と
をさらに含む、請求項13または請求項14に記載のアセンブリ(1500)。
【請求項16】
PCB(1510)の前記表面上で前記FET(1540)の間で前記モーター(1502)に面して取り付けられた熱センサ(1542)であって、前記熱センサ(1542)は、前記FET(1540)および前記モーター(1502)の温度を示す熱情報を前記コントローラ(1508)に供給するように構成される、熱センサ(1542)
をさらに含む、請求項13から請求項15のいずれかに記載のアセンブリ(1500)。
【請求項17】
前記ハウジング(1504)は、前記コントローラ(1508)と前記モーター(1502)との間で前記ハウジング(1504)の内側周縁部表面から半径方向に内向きに突き出す熱伝導構造を含み、前記アセンブリは、
(i)前記FET(1540)および前記熱センサ(1542)が取り付けられる前記PCB(1510)の前記表面と(ii)前記熱伝導構造との間に配置された熱界面材料(1544)であって、前記熱界面材料(1544)は、前記コントローラ(1508)と前記ハウジング(1504)の前記熱伝導構造との間の熱伝導を提供するように構成され、前記熱伝導構造は、前記熱界面材料(1544)および前記モーター(1502)から前記ハウジング(1504)の外側表面への熱伝導を提供するように構成される、熱伝導構造
をさらに含む、請求項16に記載のアセンブリ(1500)。
【請求項18】
前記ハウジング(1504)の前記外側表面の回りに円形配列で円周方向に離隔された複数のヒートシンク・フィン(1506)と、
アクティブ化された時に、前記複数のヒートシンク・フィン(1506)に向かって空気を向けるように構成されたファン(1550)と、
前記ファン(1550)を囲むシュラウド(1548)と
をさらに含む、請求項17に記載のアセンブリ(1500)。
【請求項19】
前記熱伝導構造から前記PCB(1510)を分離する1つまたは複数のスタンドオフであって、前記1つまたは複数のスタンドオフは、前記FET(1540)と前記熱伝導構造との間に一貫した距離を提供するように構成される、1つまたは複数のスタンドオフ
をさらに含む、請求項13から請求項18のいずれかに記載のアセンブリ(1500)。
【請求項20】
前記モーター(1502)の固定子(1554)と前記コントローラ(1508)との間に配置された移行基板(1552)であって、前記移行基板(1552)は、前記固定子(1554)からの複数のワイヤ(1555A、1555B)を受け、前記モーター(1502)の所望のタイプの巻線接続(1532)に基づいて前記コントローラ(1508)に複数のピン(1556A、1556B)を提供するように構成され、前記複数のピン(1556A、1556B)は、前記複数のワイヤ(1555A、1555B)より少数である、移行基板(1552)と、
前記移行基板(1552)と前記ハウジング(1504)との間に配置された電気絶縁シート(1558)と
をさらに含む、請求項13から請求項18のいずれかに記載のアセンブリ(1500)。

発明の詳細な説明【背景技術】
【0001】
[0001] 例のロボットは、ロボットの脚および腕を形成する複数の部材を有することができる。これらの部材の動きは、油圧シリンダおよびモーターなどのアクチュエータによって制御され得る。ロボットは、ロボットに結合された様々なセンサからの出力に基づいて様々なアクチュエータの動作を制御するように構成されたコントローラをも含むことができる。ワイヤの範囲およびロボット全体を通じて行われる接続に加えて、ロボットの構成要素およびセンサの量は、その信頼性に影響する。
続きを表示(約 10,000 文字)【発明の概要】
【0002】
[0002] 本開示は、脚付きロボットのモーターおよびコントローラに関する実施態様を説明する。第1の例の実施態様では、本開示は、ロボットを説明する。このロボットは、(i)ハウジング内および関節に配置されたモーターであって、関節は、ロボットの部材の動きを制御するように構成される、モーターと、(ii)ハウジング内に配置された電力段プリント回路基板(PCB)であって、電力段PCBの、モーターに面する第1の表面上に配置された複数の電界効果トランジスタ(FET)を含む、電力段プリント回路基板(PCB)と、(iii)論理段プリント回路基板(PCB)であって、(a)電力段PCBと通信している1つまたは複数のプロセッサと、(b)論理段PCBの表面に取り付けられた回転位置センサと、を含み、論理段PCBの表面は、第1の表面と反対の、電力段PCBの第2の表面に面し、電力段PCBは、モーターと論理段PCBとの間に配置され、電力段PCBおよび論理段PCBは、それぞれの軸方向に間隔を置かれた平面上に配置される、論理段プリント回路基板(PCB)と、(iv)モーターの回転子に結合され、電力段PCBを介して延びるように構成されたシャフトと、(v)シャフトの端に回転位置センサに面して取り付けられた磁石とを含む。
【0003】
[0003] 第2の例の実施態様では、本開示は、アセンブリを説明する。このアセンブリは、(i)ハウジング内および関節に配置されたモーターであって、関節は、ロボットの部材の動きを制御するように構成される、モーターと、(ii)(a)ハウジング内に配置された1つまたは複数のプリント回路基板(PCB)と、(b)1つまたは複数のPCBのPCBの表面上に配置された複数の電界効果トランジスタ(FET)とを含むコントローラであって、FETは、モーターに面する、コントローラと、(iii)コントローラ上に取り付けられた回転位置センサと、(iv)モーターの回転子に結合され、そこからコントローラまで延びる、シャフトと、(iv)シャフト内でシャフトの端にコントローラに面して取り付けられた磁石とを含む。
【0004】
[0004] 前述の要約は、例示的であるのみであって、いかなる形でも限定的であることは意図されていない。上で説明された例示的な態様、実施態様、および特徴に加えて、さらなる態様、実施態様、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明白になる。
【図面の簡単な説明】
【0005】
[0005]例の実施態様によるロボット・システムの構成を示す図である。
[0006]例の実施態様による四足ロボットを示す図である。
[0007]別の例の実施態様による二足ロボットを示す図である。
[0008]例の実施態様によるねじアクチュエータを有するロボット脚の断面を示す図である。
[0009]例の実施態様による上脚部材の断面を示す図である。
[0010]例の実施態様によるキャリアの外側表面上に配置された少なくとも1つの縦溝を有するキャリアを示す図である。
[0011]例の実施態様による回転防止要素を示す図である。
[0012]例の実施態様による、上脚部材およびこれに結合された回転防止要素の透視図を示す図である。
[0013]例の実施態様による、ローラーを結合されたキャリアを示す図である。
[0014]例の実施態様による、その中にキャリアおよびレールを受けるように構成された上脚部材を示す図である。
[0015]例の実施態様による、上脚部材およびその中に配置された構成要素の上面断面を示す図である。
[0016]例の実施態様による、圧縮力を受けるねじ軸を有する構成を示す図である。
[0017]例の実施態様による、張力を受けるねじ軸を有する構成を示す図である。
[0018]例の実施態様による、股関節に対して相対的にオフセットされた上脚部材を示す図である。
[0019]例の実施態様による、上脚部材からオフセットされたモーターを示す図である。
[0020]例の実施態様による、ロボット脚を示す図である。
[0021]例の実施態様による、ハーモニック・ドライブの動作を示す図を示す図である。
[0022]例の実施態様による、図12Aのハーモニック・ドライブの組立分解図を示す図である。
[0023]例の実施態様による、一体化された過負荷保護システムを有する例のドライブ・システムを示す図である。
[0024]例の実施態様による、図13Aのドライブ・システムの拡大図を示す図である。
[0025]例の実施態様による、図13Aのドライブ・システムの組立分解図を示す図である。
[0026]例の実施態様による、ロボット部材のドライブ・システムの代替構成を示す図である。
[0027]例の実施態様による、一体化されたモーター・コントローラー・アセンブリを示す図である。
[0028]例の実施態様による、コントローラへのトルク・センサおよび出力エンコーダの接続を示す図である。
[0029]例の実施態様による、図15Aに示されたアセンブリの温度管理を示す図である。
[0030]例の実施態様による、電力段プリント回路基板の底面図を示す図である。
[0031]例の実施態様による、モーターの固定子から発する12本のワイヤを示す図である。
[0032]例の実施態様による、固定子とインターフェースするように構成された位相板を示す図である。
[0033]例の実施態様による、図15Aに示されたアセンブリの組立分解図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
[0034] 以下の詳細な説明は、添付図面を参照して、開示されるシステムの様々な特徴および動作を説明する。本明細書で説明される例示的な実施態様は、限定的であることを意図されたものではない。開示されるシステムのある種の態様が、様々な異なる構成で配置され、組み合わされ得、そのすべてが本明細書で企図されている。
【0007】
[0035] さらに、文脈がそうではないことを暗示しない限り、図面のそれぞれに示された特徴は、お互いと組み合わせて使用され得る。したがって、図示された特徴のすべてが実施態様ごとに必要とは限らないことを理解して、図面は、全般的に1つまたは複数の全体的な実施態様の構成要素態様と見なされなければならない。
【0008】
[0036] さらに、本明細書または特許請求の範囲での要素、ブロック、またはステップのすべての列挙は、明瞭さのためのものである。したがって、そのような列挙を、これらの要素、ブロック、またはステップが特定の配置に一致することまたは特定の順序で実行されることを要求しまたは暗示すると解釈してはならない。
【0009】
[0037] 用語「実質的に」は、列挙された特性、パラメータ、または値が正確に達成される必要があるのではなく、たとえば公差、測定誤差、測定精度限界、および当業者に既知の他の要因を含む逸脱または変動が、その特性がもたらすことを意図された効果を除外しない量で発生し得ることを意味する。
【0010】
I.例のロボット・システム
[0038] 図1は、本明細書で説明される実施態様に関連して使用され得るロボット・システムの例の構成を示す。ロボット・システム100は、自律的に、半自律的に、および/またはユーザ(1つまたは複数)によって供給される指示を使用して動作するように構成され得る。ロボット・システム100は、二足ロボット、四足ロボット、またはなんらかの他の配置など、様々な形で実施され得る。さらに、ロボット・システム100は、他の指定の中で、ロボット、ロボット・デバイス、またはモバイル・ロボットと呼ばれる場合もあり、外骨格デバイスまたは人間補助デバイスの一部とされ得る。
【0011】
[0039] 図1に示されているように、ロボット・システム100は、プロセッサ(1つまたは複数)102、データ・ストレージ104、およびコントローラ(1つまたは複数)108を含むことができ、これらは、一緒に制御システム118の一部になることができる。ロボット・システム100は、センサ(1つまたは複数)112、動力源(1つまたは複数)114、機械構成要素110、および電気構成要素116をも含むことができる。それでも、ロボット・システム100は、例示のために示されており、より多数またはより少数の構成要素を含むことができる。ロボット・システム100の様々な構成要素は、有線接続または無線接続を含む任意の形で接続され得る。さらに、いくつかの例では、ロボット・システム100の構成要素は、単一の物理エンティティではなく複数の物理エンティティの間で分散され得る。ロボット・システム100の他の例の実例も存在することができる。
【0012】
[0040] プロセッサ(1つまたは複数)102は、1つまたは複数の汎用ハードウェア・プロセッサまたは特殊目的ハードウェア・プロセッサ(たとえば、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路など)として動作することができる。プロセッサ(1つまたは複数)102は、両方がデータ・ストレージ104内に記憶されるコンピュータ可読プログラム命令106と操作データ107とを実行するように構成され得る。プロセッサ(1つまたは複数)102は、センサ(1つまたは複数)112、動力源(1つまたは複数)114、機械構成要素110、および/または電気構成要素116など、ロボット・システム100の他の構成要素と直接にまたは間接に相互作用することもできる。
【0013】
[0041] データ・ストレージ104は、1つまたは複数のタイプのハードウェア・メモリとすることができる。たとえば、データ・ストレージ104は、プロセッサ(1つまたは複数)102によって読み取られまたはアクセスされ得る1つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体を含み、またはその形をとることができる。1つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体は、全体的にまたは部分的にプロセッサ(1つまたは複数)102と一体化され得る、光、磁気、有機、または別のタイプのメモリまたはストレージなど、揮発性および/または不揮発性のストレージ構成要素を含むことができる。いくつかの実施態様では、データ・ストレージ104は、単一の物理デバイスとすることができる。他の実施態様では、データ・ストレージ104は、有線通信または無線通信を介してお互いと通信することのできる2つ以上の物理デバイスを使用して実施され得る。前に言及したように、データ・ストレージ104は、コンピュータ可読プログラム命令106およびデータ107を含むことができる。データ107は、他の可能性の中で、構成データ、センサ・データ、および/または診断データなど、任意のタイプのデータとすることができる。
【0014】
[0042] コントローラ108は、(おそらくいくつかある仕事の中でも特に)機械構成要素110、センサ(1つまたは複数)112、動力源(1つまたは複数)114、電気構成要素116、制御システム118、および/またはロボット・システム100のユーザの間でインターフェースするように構成された、1つまたは複数の電気回路、デジタル論理のユニット、コンピュータ・チップ、および/またはマイクロプロセッサを含むことができる。いくつかの実施態様では、コントローラ108は、ロボット・システム100の1つまたは複数のサブシステムと共に特定の動作を実行する、専用の組込みデバイスとすることができる。
【0015】
[0043] 制御システム118は、ロボット・システム100の動作条件を監視し、物理的に変更することができる。それを行う際に、制御システム118は、機械構成要素110および/または電気構成要素116の間など、ロボット・システム100の諸部分の間のリンクとして働くことができる。いくつかの場合に、制御システム118は、ロボット・システム100と別のコンピューティング・デバイスとの間のインターフェースとして働くことができる。さらに、制御システム118は、ロボット・システム100とユーザとの間のインターフェースとして働くことができる。実例、制御システム118は、ジョイスティック、ボタン、および/またはポートなどを含む、ロボット・システム100と通信する様々な構成要素を含むことができる。上で言及した例のインターフェースおよび通信は、有線接続もしくは無線接続またはその両方を介して実施され得る。制御システム118は、ロボット・システム100の他の動作を実行することもできる。
【0016】
[0044] 動作中に、制御システム118は、有線接続または無線接続を介してロボット・システム100の他のシステムと通信することができ、ロボットの1つまたは複数のユーザと通信するようにさらに構成され得る。1つの可能な実例として、制御システム118は、特定の方向で特定の速度での特定の歩行を実行する命令を示す入力(たとえば、ユーザからまたは別のロボットからの)を受信することができる。歩行は、動物、ロボット、または他の機械構造の肢の移動のパターンである。
【0017】
[0045] この入力に基づいて、制御システム118は、ロボット・システム100に、要求された歩行に従って移動させる動作を実行することができる。別の実例として、制御システムは、特定の地理的位置に移動する命令を示す入力を受信することができる。これに応答して、制御システム118は(おそらくは他の構成要素またはシステムの援助によって)、ロボット・システム100が地理的位置への途上でそれを介して移動しつつある環境に基づいて、方向、速度、および/または歩行を判定することができる。
【0018】
[0046] 制御システム118の動作は、プロセッサ(1つまたは複数)102によって実行され得る。代替案では、これらの動作は、コントローラ108またはプロセッサ(1つまたは複数)102とコントローラ108との組合せによって実行され得る。いくつかの実施態様では、制御システム118は、ロボット・システム100以外のデバイス上に部分的にまたは完全に存在することができ、したがって、ロボット・システム100を少なくとも部分的にリモートに制御することができる。
【0019】
[0047] 機械構成要素110は、ロボット・システム100が物理的動作を実行することを可能にすることのできるロボット・システム100のハードウェアを表す。少数の例として、ロボット・システム100は、脚(1つまたは複数)、腕(1つまたは複数)、および/または車輪(1つまたは複数)などの物理的部材を含むことができる。ロボット・システム100の物理的部材または他の部分は、物理的部材をお互いに関して移動するように配置されたアクチュエータをさらに含むことができる。ロボット・システム100は、制御システム118および/または他の構成要素を収容する1つまたは複数の構造化された本体をも含むことができ、他のタイプの機械構成要素をさらに含むことができる。所与のロボット内で使用される特定の機械構成要素110は、ロボットの設計に基づいて変化することができ、ロボットが実行するように構成され得る動作および/または仕事に基づく場合もある。
【0020】
[0048] いくつかの例では、機械構成要素110は、1つまたは複数の取り外し可能な構成要素を含むことができる。ロボット・システム100は、そのような取り外し可能な構成要素を追加し、かつ/または取り外すように構成され得、これは、ユーザおよび/または別のロボットからの援助を含むことができる。たとえば、ロボット・システム100は、取り外し可能な腕、手、足、および/または脚を伴って構成され得、その結果、これらの付加物は、必要または望みに応じて交換されまたは変更され得るようになる。いくつかの実施態様では、ロボット・システム100は、1つまたは複数の取り外し可能なかつ/または交換可能なバッテリ・ユニットまたはセンサを含むことができる。他のタイプの取り外し可能構成要素が、いくつかの実施態様内に含められ得る。
【0021】
[0049] ロボット・システム100は、ロボット・システム100の諸態様を感知するように配置されたセンサ(1つまたは複数)112を含むことができる。センサ(1つまたは複数)112は、いくつかある可能性の中でも特に、1つまたは複数の力センサ、トルク・センサ、速度センサ、加速度センサ、ポジション・センサ、近接センサ、動きセンサ、ロケーション・センサ、荷重センサ、温度センサ、タッチ・センサ、奥行きセンサ、超音波距離センサ、赤外線センサ、物体センサ、および/またはカメラを含むことができる。いくつかの例において、ロボット・システム100は、ロボットから物理的に分離されたセンサ(たとえば、他のロボット上に位置決めされたセンサまたはロボットが動作している環境内に配置されたセンサ)からセンサ・データを受信するように構成され得る。
【0022】
[0050] センサ(1つまたは複数)112は、その環境とのロボット・システム100の相互作用ならびにロボット・システム100の動作の監視を可能にするために、プロセッサ(1つまたは複数)102にセンサ・データを供給することができる(おそらくはデータ107によって)。センサ・データは、制御システム118による機械構成要素110および電気構成要素116のアクティブ化、移動、および非アクティブ化に関する様々な要因の評価の際に使用され得る。たとえば、センサ(1つまたは複数)112は、環境の認識およびナビゲーションを手助けすることのできる、環境の地形または近くの物体の位置に対応するデータを取り込むことができる。例の構成では、センサ(1つまたは複数)112は、レーダー(たとえば、長距離物体検出、距離判定、および/または速度判定用)、ライダ(たとえば、短距離物体検出、距離判定、および/または速度判定用)、ソナー(たとえば、水中物体検出、距離判定、および/または速度判定用)、VICON(登録商標)(たとえば、動き取込用)、1つまたは複数のカメラ(たとえば、3Dビジョン用の立体カメラ)、全地球測位システム(GPS)トランシーバ、および/またはロボット・システム100が動作している環境の情報を取り込むための他のセンサを含むことができる。センサ(1つまたは複数)112は、環境をリアル・タイムで監視し、障害物、地形の要素、気象条件、温度、および/または環境の他の態様を検出することができる。
【0023】
[0051] さらに、ロボット・システム100は、ロボット・システム100の様々な構成要素の状態を監視することのできるセンサ(1つまたは複数)112を含む、ロボット・システム100の状態を示す情報を受信するように構成されたセンサ(1つまたは複数)112を含むことができる。センサ(1つまたは複数)112は、ロボット・システム100のシステムのアクティビティを測定し、ロボット・システム100の様々な特徴の動作、伸長可能な脚、腕、またはロボット・システム100の他の機械的特徴および/もしくは電気的特徴のそのような動作に基づく情報を受信することができる。センサ(1つまたは複数)112によって供給されるデータは、制御システム118が、動作の誤差を判定すると同時に、ロボット・システム100の構成要素の全体的な動作を監視することを可能にすることができる。
【0024】
[0052] 一例として、ロボット・システム100は、ロボット・システム100の様々な構成要素への荷重を測定するのに力センサを使用することができる。いくつかの実施態様では、ロボット・システム100は、腕または脚の1つまたは複数の部材を移動するアクチュエータに対する荷重を測定するために、腕または脚上の1つまたは複数の力センサを含むことができる。別の例として、ロボット・システム100は、ロボット・システムのアクチュエータの位置を感知するのに1つまたは複数のポジション・センサを使用することができる。たとえば、そのようなポジション・センサは、腕または脚上のアクチュエータの伸長、収縮、または回転の状態を感知することができる。
【0025】
[0053] 別の例として、センサ(1つまたは複数)112は、1つまたは複数の速度センサおよび/または加速度センサを含むことができる。たとえば、センサ(1つまたは複数)112は、慣性計測装置(IMU)を含むことができる。IMUは、重力ベクタに関する、ワールド・フレーム内の速度および加速度を感知することができる。IMUによって感知された速度および加速度は、その後、ロボット・システム100内のIMUの位置およびロボット・システム100の運動学に基づいてロボット・システム100の速度および加速度に変換され得る。
【0026】
[0054] ロボット・システム100は、本明細書で明示的には議論されない他のタイプのセンサを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、ロボット・システムは、本明細書では列挙されない目的のために特定のセンサを使用することができる。
【0027】
[0055] ロボット・システム100は、ロボット・システム100の様々な構成要素に動力を供給するように構成された1つまたは複数の動力源114をも含むことができる。いくつかある可能な動力系統の中でも特に、ロボット・システム100は、油圧系統、電気系統、バッテリ、および/または他のタイプの動力系統を含むことができる。例の実例として、ロボット・システム100は、ロボット・システム100の構成要素に電荷を供給するように構成された1つまたは複数のバッテリを含むことができる。機械構成要素110および/または電気構成要素116の一部は、それぞれ、異なる動力源に接続することができ、同一の動力源によって動力を供給され得、または複数の動力源によって動力を供給され得る。
【0028】
[0056] 電力またはガソリン・エンジンなど、任意のタイプの動力源が、ロボット・システム100に動力を供給するのに使用され得る。それに加えてまたはその代わりに、ロボット・システム100は、流体動力を使用して機械構成要素110に動力を供給するように構成された油圧系統を含むことができる。動力源(1つまたは複数)114は、外部電源への有線接続、無線充電、燃焼、または他の例など、様々なタイプの充電を使用して充電することができる。
【0029】
[0057] 電気構成要素116は、電荷または電気信号の処理、伝達、および/または供給が可能な様々な機構を含むことができる。可能な例の中で、電気構成要素116は、ロボット・システム100の動作を可能にするために電気ワイヤ、回路網、ならびに/または無線通信送信器および受信器を含むことができる。電気構成要素116は、ロボット・システム100が様々な動作を実行することを可能にするために、機械構成要素110と相互に作用することができる。電気構成要素116は、たとえば動力源(1つまたは複数)114から様々な機械構成要素110に動力を供給するように構成され得る。さらに、ロボット・システム100は、電気モーターを含むことができる。電気構成要素116の他の例も、存在することができる。
【0030】
[0058] 図1には図示されていないが、ロボット・システム100は、ロボット・システムの付加物および構成要素に接続しまたはこれを収容することのできる本体を含むことができる。したがって、本体の構造は、例の中で変化する可能性があり、さらに、所与のロボットが実行するように設計された可能性がある特定の動作に依存する可能性がある。たとえば、重い荷重を保持するために開発されるロボットは、荷重の配置を可能にする幅広い本体を有する場合がある。同様に、高速に達するように設計されるロボットは、かなりの重量を有しない狭く小さい本体を有する場合がある。さらに、本体および/または他の構成要素は、金属またはプラスティックなど、様々なタイプの材料を使用して開発され得る。他の例の中で、ロボットは、異なる構造を有する本体または様々なタイプの材料から作られた本体を有する場合がある。
(【0031】以降は省略されています)

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