遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，該遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括主控制臂、從屬臂和可動平臺。在使用中，用戶操縱主控制臂以控制從屬臂的運(yùn)動。遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括兩個主控制臂和兩個從屬臂。主控制臂和從屬臂可以安裝在平臺上。平臺可以為主控制臂并且為機(jī)器人系統(tǒng)的遙控操作者或用戶提供支撐。因此，可動平臺可以允許機(jī)器人系統(tǒng)到處移動以將從屬臂定位在適當(dāng)位置以便使用。另外，用戶可以被布置在平臺上，使得用戶可以直接看到且聽到從屬臂和從屬臂在其中操作的工作空間。
【專利說明】遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)
[0001]優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)
[0002]本申請要求2011年12月20日提交的美國申請N0.13/332，165的權(quán)益，該美國申請通過引用整體并入這里。本申請還要求2011年4月29日提交的美國臨時申請N0.61/481, HO的權(quán)益，該美國臨時申請通過引用整體并入這里。本申請還要求以下美國臨時申請的權(quán)益:2011年4月29日提交的N0.61/481，103 ;2011年4月29日提交的 N0.61/481,089 ；2011 年 4 月 29 日提交的 N0.61/481,099 ；2011 年 4 月 29 日提交的N0.61/481,095 ;和2011年4月29日提交的N0.61/481，091，這些美國臨時申請的每一個通過引用整體并入這里。
【背景技術(shù)】
[0003]由于不是安全的、高效的且/或節(jié)省成本的，從一個部位到另一部位升降和運(yùn)輸物體和物體通常具有相當(dāng)大的問題。這些問題在一些行業(yè)和環(huán)境(例如，造船廠，倉庫，軍事部署場所等等)中可以被加重，其中，由于升降或運(yùn)輸輔助系統(tǒng)的不可用，需要手動完成物體或物體的所有的升降和/或運(yùn)輸，或者其中，通過至少一些輔助而完成物體的一部分升降和/或運(yùn)輸，但通過功能有限的可用的升降或運(yùn)輸輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該輔助，因此使得其使用對于某些任務(wù)來說不實(shí)際或無效。
[0004]當(dāng)需要將物體從一個部位升降和/或運(yùn)輸?shù)搅硪徊课粫r將物體從一個部位升降和/或運(yùn)輸?shù)搅硪徊课坏睦щy或者甚至沒有能力這么做通常稱為“升降間隙”，該學(xué)科被稱為“間隙物流”。目前，存在數(shù)種與達(dá)到400磅的有效載荷關(guān)聯(lián)的所謂的“升降間隙”，在公共、私人和軍事環(huán)境中，該升降間隙具有相當(dāng)大的問題和挑戰(zhàn)。在許多情況中，經(jīng)常需要物流人員以任何可能方式，有時借助笨拙的且無效的且/或低效率的輔助系統(tǒng)，并且有時在沒有輔助的情況下手動地升降、運(yùn)輸或以其它方式操縱重的或大塊的有效載荷。
[0005]一種說明性例子在物流(例如，軍事或其它類型的物流環(huán)境)中，該物流可以包括執(zhí)行各種物體的移動、維護(hù)和支撐的學(xué)科。簡而言之，物流可以包括材料和設(shè)備的獲得、存儲、分布、運(yùn)輸、維護(hù)、排空和準(zhǔn)備的方面。無論什么環(huán)境，物流支撐人員經(jīng)常面臨升降和運(yùn)輸可能重達(dá)數(shù)百磅或更重的設(shè)備的挑戰(zhàn)，因此引起重要的物流問題。就物流人員而言，移動這些可能需要巨大的努力，即使借助他們可用的有限功能輔助系統(tǒng)。當(dāng)存在大量需要被升降和運(yùn)輸?shù)奈矬w時(特別地，每天)，存在另外挑戰(zhàn)或問題，即使這些物體重量小于相對較重的物體。實(shí)際上，物流人員通常每天各升降和運(yùn)輸數(shù)百磅，有時在困難的地形上。此外，許多這些被手動地完成，不幸地導(dǎo)致多種骨科和其它損傷，以及人員流轉(zhuǎn)的高速率。
[0006]因此，需要一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以被用戶直觀地操作，并且執(zhí)行與將重的且/或大量的物體從一個部位升降和移動到另一部位關(guān)聯(lián)的大多數(shù)(如果不是全部)工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]結(jié)合附圖，根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明將變得更加明了。應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅僅描繪本發(fā)明的示例性實(shí)施例，因此它們不被認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。將容易地理解，如這里在圖中概括描述且示出的本發(fā)明的部件可以以很多種不同構(gòu)造被布置和設(shè)計。然而，將通過使用附圖借助另外的特性和細(xì)節(jié)描述和說明本發(fā)明。
[0008]圖1是根據(jù)本公開的例子的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的透視圖。
[0009]圖2A是根據(jù)本公開的例子的主控制臂的透視圖。
[0010]圖2B是圖2A的主控制臂的另一透視圖。
[0011]圖2C是根據(jù)本公開的另一例子的主控制臂的透視圖。
[0012]圖3A是圖2A和2B的主控制臂的基座、第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件的透視圖。
[0013]圖3B是圖3A的基座、第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件的另一透視圖。
[0014]圖4A是圖2A和2B的主控制臂的第二支撐構(gòu)件、第三支撐構(gòu)件和第四支撐構(gòu)件的透視圖。
[0015]圖4B是圖4A的第二支撐構(gòu)件、第三支撐構(gòu)件和第四支撐構(gòu)件的另一透視圖。
[0016]圖5A是圖2A和2B的主控制臂的腕單元的透視圖。
[0017]圖5B是圖5A的腕單元的另一透視圖。
[0018]圖5C是圖5A和5B的腕單元的致動器、位置傳感器和載荷傳感器布置的透視圖。
[0019]圖是圖5C的致動器、位置傳感器和載荷傳感器布置的另一透視圖。
[0020]圖6A是根據(jù)本公開的例子的從屬臂的透視圖。
[0021]圖6B是圖6A的從屬臂的另一透視圖。
[0022]圖7A是圖6A和6B的從屬臂的基座、第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件的透視圖。
[0023]圖7B是圖7A的基座、第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件的另一透視圖。
[0024]圖7C是根據(jù)本公開的例子的用來使致動器與伺服閥隔離的夾緊閥的液壓示意圖。
[0025]圖8A是圖6A和6B的從屬臂的第二支撐構(gòu)件、第三支撐構(gòu)件和第四支撐構(gòu)件的透視圖。
[0026]圖SB是圖8A的第二支撐構(gòu)件、第三支撐構(gòu)件和第四支撐構(gòu)件的另一透視圖。
[0027]圖9A是圖6A和6B的從屬臂的第四支撐構(gòu)件、第五支撐構(gòu)件、第六支撐構(gòu)件和第七支撐構(gòu)件的透視圖。
[0028]圖9B是圖9A的第四支撐構(gòu)件、第五支撐構(gòu)件、第六支撐構(gòu)件和第七支撐構(gòu)件的另一透視圖。
[0029]圖9C是圖9A的第五支撐構(gòu)件、第六支撐構(gòu)件和第七支撐構(gòu)件的透視圖。
[0030]圖9D是與圖9A的第四支撐構(gòu)件和第五支撐構(gòu)件之間的接頭關(guān)聯(lián)的致動器和連桿的剖視圖。
[0031]圖1OA是根據(jù)本公開的例子的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的控制系統(tǒng)信號流的示意圖。
[0032]圖1OB是圖1OA的控制信號流的一個方面的示意圖。
[0033]圖1OC是圖1OA的控制信號流的另一方面的示意圖。
[0034]圖1OD是圖1OA的控制信號流的又一方面的示意圖。
[0035]圖11是根據(jù)本公開的例子的動力系統(tǒng)的示意圖。
[0036]圖12是根據(jù)本公開的例子的可動平臺的透視圖。
[0037]圖13是根據(jù)本公開的例子的主控制臂和從屬臂連接到其上的圖12的可動平臺的透視圖。
[0038]圖14是根據(jù)本公開的另一例子的可動平臺的透視圖。
[0039]圖15A示出根據(jù)本公開的例子的圖14的可動平臺的多方向輪轉(zhuǎn)向控制裝置。
[0040]圖15B示出根據(jù)本公開的另一例子的圖14的可動平臺的多方向輪轉(zhuǎn)向控制裝置。
[0041]圖15C示出根據(jù)本公開的又一例子的圖14的可動平臺的多方向輪轉(zhuǎn)向控制裝置。
[0042]圖1?示出根據(jù)本公開的又一例子的圖14的可動平臺的多方向輪轉(zhuǎn)向控制裝置。
[0043]圖15E示出根據(jù)本公開的例子的用于使遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)能夠克服障礙物的可動系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0044]圖15F示出圖15E的可動系統(tǒng)的后視圖。
[0045]圖16是根 據(jù)本公開的另外例子的可動平臺的側(cè)視圖。
[0046]圖17A是根據(jù)本公開的例子的具有第一平臺和第二平臺的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的透視圖。
[0047]圖17B是圖17A的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0048]圖17C是圖17A的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的一部分的剖視側(cè)視圖。
[0049]圖18示出根據(jù)本公開的例子的相對于從屬臂遠(yuǎn)程定位的位于卡機(jī)上的主控制臂。
[0050]圖19A示出根據(jù)本公開的例子的肩帶與平臺分開的可分離主控制臂。
[0051]圖19B示出根據(jù)本公開的例子的肩帶連接到平臺的可分離主控制臂。
[0052]圖19C示出根據(jù)本公開的例子的具有可分離主控制臂的平臺的側(cè)視圖。
[0053]圖19D示出根據(jù)本公開的例子的具有可分離主控制臂的平臺的后視圖。
[0054]圖19E示出根據(jù)本公開的例子的腰帶與平臺分開的可分離主控制臂。
[0055]圖19F示出根據(jù)本公開的例子的具有三個從屬臂和兩個主控制臂的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)。
[0056]圖20示出根據(jù)本公開的例子的可聯(lián)接到從屬臂的可分離且可互換的端部執(zhí)行器。
[0057]圖21示出根據(jù)本公開的例子的端部執(zhí)行器控制單元。
[0058]圖22示出根據(jù)本公開的例子的線性自由度端部執(zhí)行器。
[0059]圖23是說明圖，示出根據(jù)本公開的例子的在機(jī)器人臂上具有掃描裝置的平臺。
[0060]圖24是說明性頂視圖，示出根據(jù)本公開的例子的具有保持物品的機(jī)器人臂的平臺。
[0061]圖25是根據(jù)本公開的例子的機(jī)器人臂庫存系統(tǒng)的說明性方框圖。
[0062]圖26是流程圖，示出根據(jù)本公開的例子的使用機(jī)器人臂用來清點(diǎn)物體的方法。
[0063]圖27A是說明圖，示出根據(jù)本公開的例子的升降裝置在降低的位置中的平臺。
[0064]圖27B是說明圖，示出根據(jù)本公開的例子的在升高的位置中以便平臺使用的升降
>J-U ρ?α裝直。
[0065]圖28Α是說明性部分切去側(cè)視圖，示出根據(jù)本公開的例子的在降低的位置中的升
降裝置。
[0066]圖28Β是根據(jù)本公開的例子的在升高的位置中的升降裝置的說明性部分切去側(cè)視圖。[0067]圖29是說明性透視圖，示出根據(jù)本公開的例子的升降裝置帶有鍵的滑架。
[0068]圖30A是說明性側(cè)視圖，示出根據(jù)本公開的例子的具有豎直位置中的柱和降低的滑架的折疊升降裝置。
[0069]圖30B是說明性側(cè)視圖，示出根據(jù)本公開的例子的具有豎直位置中的柱和升高的滑架的折疊升降裝置。
[0070]圖30C是說明性側(cè)視圖，示出根據(jù)本公開的例子的具有折疊位置中的柱和延伸的滑架臂的折疊升降裝置。
[0071]圖30D是說明性側(cè)視圖，示出根據(jù)本公開的例子的具有折疊位置中的柱和折疊的滑架臂的折疊升降裝置。
[0072]圖31A是說明性側(cè)視圖，示出根據(jù)本公開的例子的具有折疊位置中的柱的折疊升降裝置上的機(jī)器人臂。
[0073]圖31B是說明性側(cè)視圖，示出根據(jù)本公開的例子的具有豎直位置中的柱的折疊升降裝置上的機(jī)器人臂。
【具體實(shí)施方式】
[0074]本發(fā)明涉及以下共同待決的非臨時美國專利申請:2011年12月20日提交的并且題為 “System and Method for Controlling a Tele-Operated Robotic Agile LiftSystem” 的 N0.13/332，152 (代理人案號 2865-20110418.2.NP) ；2011 年 12 月 20 日提交的并且題為 “Platform Perturbation Compensation，，的 N0.13/332，138 (代理人案號2865-20110418.3.NP) ;2011 年 12 月 20 日提交的并且題為 “Robotic Agile Lift Systemwith Extremity Control” 的 N0.13/332，146 (代理人案號 2865-20110418.4.NP);2011 年12 月 20 日提交的并且題為“Mult1-degree of Freedom Torso Support for TeleoperatedRobotic Agile” 的 N0.13/332，129 (代理人案號 2865-20110418.5.NP) ；2011 年 12 月 20日提交的并且題為 “Variable Strength Magnetic End Effector for Lift Systems” 的N0.13/332，160 (代理人案號2865-20110418.6.NP),上述文獻(xiàn)的每一個通過引用整體并入這里。
[0075]如這里使用的，單數(shù)形式“一”和“該”包括復(fù)數(shù)所指對象，除非上下文清除地指示相反。因此，例如，提及“機(jī)器人臂”包括一個或更多個這種機(jī)器人臂，并且提及“自由度”(DOF)包括提及一個或更多個這種DOF (自由度)。
[0076]如這里使用的，術(shù)語“基本上”指的是作用、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項目或結(jié)果的完全或幾乎完全的范圍或程度。例如，“基本上”封閉的物體將意味著該物體是完全封閉的或近乎完全封閉的。從絕對完全性的精確的容許偏離度在一些情況中可能取決于具體情況。然而，一般來說，完全的接近度將使得具有相同的總結(jié)果，如同獲得絕對的且總的完全。當(dāng)用于否定含義時，“基本上”的使用同樣適用，以便表示作用、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項目或結(jié)果的完全或幾乎完全的缺乏。換句話說，“基本上沒有”成分或要素的復(fù)合句可以實(shí)際上仍然包含這種項目，只要沒有其可測量的效果。
[0077]如這里使用的，術(shù)語“大約”通過假定給定值可以“稍微大于”或“稍微小于”端點(diǎn)用于為數(shù)值范圍端點(diǎn)提供靈活性。
[0078]如這里使用的，為了方便，可以在共同的清單中提供多個項目、結(jié)構(gòu)元件、組成元件和/或材料。然而，這些清單應(yīng)當(dāng)被解釋為仿佛該清單的每一個構(gòu)件被單獨(dú)地標(biāo)識為分離的且唯一的構(gòu)件。因此，僅僅基于共同的組中的它們的描述而沒有相反的指示的情況下，沒有這種清單的單個構(gòu)件應(yīng)當(dāng)被解釋為相同清單的任何其它構(gòu)件的事實(shí)上的等同物。
[0079]在這里可以以范圍格式表達(dá)或提供數(shù)值數(shù)據(jù)。除非另外指示，應(yīng)當(dāng)理解，這種范圍格式僅僅為了方便和簡潔而被使用，并且因此應(yīng)當(dāng)被靈活地解釋成不僅包括作為該范圍的界限的明確列舉的數(shù)值，而且包括那個范圍內(nèi)包括的所有單個數(shù)值或子范圍，如同每一個數(shù)值和子范圍被明確地列舉。作為例證，“大約I到大約5”的數(shù)值范圍應(yīng)當(dāng)被解釋為不僅包括大約I到大約5的明確列舉的值，而且包括表示的范圍內(nèi)的單個值和子范圍。因此，被包括在這個數(shù)值范圍中的是諸如2、3和4的各個值，和子范圍(諸如從I到3、從2到4和從3到5等等)，以及單獨(dú)地是1、2、3、4和5。
[0080]現(xiàn)在將參考某些例子，并且特別的語言在這里將用于描述該例子。這里討論的例子闡述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，該遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以由用戶直觀地操作，并且能夠執(zhí)行大多數(shù)(如果不是全部)與升降和操縱重的物體，或者具有不同重量的大量物體有關(guān)的工作。在特別的例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括主控制臂和可以由主控制臂控制的從屬臂。
[0081]在一個例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:主控制臂，該主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度；從屬臂，該從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于主控制臂的自由度的自由度；和可動平臺，該可動平臺可以在地面處和在操作環(huán)境內(nèi)移動，可動平臺適合于在操作區(qū)域內(nèi)提供用戶的機(jī)上支撐，這促進(jìn)主控制臂和可動平臺中的至少一個的選擇性操作，其中主控制臂和從屬臂被共同地支撐在可動平臺處以提供可動遙控操作功能。
[0082]在另一例子中，可操作用于遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的平臺可以包括:基座:支撐系統(tǒng)，該支撐系統(tǒng)用來促進(jìn)主控制臂和從屬臂的至少一個的支撐；動力系統(tǒng)，該動力系統(tǒng)促進(jìn)至少一個主控制臂和從屬臂的動力供應(yīng)；和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)促進(jìn)至少一個主控制臂和從屬臂的操作。
[0083]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的用來控制從屬臂的運(yùn)動的主控制臂可以包括:至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以提供對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度；與該接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，該位置傳感器測量在該自由度下的該至少兩個支撐構(gòu)件的位置值；與該接頭關(guān)聯(lián)的第一載荷傳感器，該第一載荷傳感器測量該自由度中的第一載荷值，其中基于位置值和第一載荷值的至少一個操縱從屬臂的對應(yīng)接頭；與該自由度關(guān)聯(lián)的第二載荷傳感器，該第二載荷傳感器測量用戶施加的載荷的第二載荷值；和致動器，該致動器聯(lián)接到該至少兩個支撐構(gòu)件以至少部分地基于第二載荷值施加載荷到該至少兩個支撐構(gòu)件。
[0084]在另一例子中，具有多個自由度并且可在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)中操作以控制從屬臂的運(yùn)動的主控制臂可以包括:多個支撐構(gòu)件，該多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起，具有至少一個自由度；與該接頭中的每一個關(guān)聯(lián)的位置傳感器，該位置傳感器檢測在每一個自由度下的主控制臂的位置改變；與該接頭中的每一個關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，該載荷傳感器測量至少一個自由度中的載荷，并且提供至少一個自由度的載荷數(shù)據(jù)；用戶接口裝置，該用戶接口裝置具有從接頭偏置的至少一個載荷傳感器，該至少一個載荷傳感器測量由用戶施加到用戶接口裝置的載荷，并且除了來自與至少一個自由度關(guān)聯(lián)的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)外，提供至少一個自由度的載荷數(shù)據(jù)；和扭矩輔助功能，該扭矩輔助功能利用來自用戶接口裝置的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)以響應(yīng)于由用戶施加到主控制臂的載荷促進(jìn)主控制臂的被致動的運(yùn)動，并且該扭矩輔助功能減小移動主控制臂所必要的力。
[0085]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:平臺；從屬臂；和主控制系統(tǒng)，該主控制系統(tǒng)包括框架構(gòu)件，和被支撐在框架構(gòu)件處的至少一個主控制臂，其中主控制系統(tǒng)以可移除的方式聯(lián)接到平臺以促進(jìn)相對于平臺的從屬臂的選擇性機(jī)上機(jī)下用戶控制。
[0086]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:三個從屬臂；第一主控制臂，該第一主控制臂被構(gòu)造用來控制三個從屬臂的至少一個；第二主控制臂，該第二主控制臂被構(gòu)造用來控制三個從屬臂的至少一個；和控制模塊，該控制模塊促進(jìn)用戶確定至少三個從屬臂的哪個要由第一和第二主控制臂控制。
[0087]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:可動平臺，該可動平臺包括相對于支撐表面可動的第一平臺，和聯(lián)接到第一平臺并且相對于第一平臺可動的第二平臺，其中第二平臺操作用于支撐可由主控制臂控制的機(jī)器人從屬臂。
[0088]在另一例子中，升降裝置可以包括:平臺；固定臂，該固定臂在第一端部上具有鈍齒，該固定臂在第二端部處連接到該平臺；支架，該支架具有第一端部和第二端部，第一端部在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)處以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到固定臂的第一端部；致動器，該致動器聯(lián)接到平臺和支架以便使支架繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)；升降齒輪，該升降齒輪聯(lián)接到支架的第二端部；中心齒輪，該中心齒輪將升降齒輪聯(lián)接到固定臂的第一端部上的鈍齒；和聯(lián)接到升降齒輪的帶鍵的升降滑架，其中當(dāng)升降齒輪旋轉(zhuǎn)時，帶鍵的升降滑架維持水平位置。
[0089]在另一例子中，折疊升降裝置可以包括:平臺；以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到平臺的柱，其中該柱可以從豎直位置旋轉(zhuǎn)到平臺上的折疊位置；以可滑動的方式連接到柱的滑架，其中該滑架可以沿該柱滑動；和致動器，該致動器聯(lián)接到平臺和柱以在豎直位置和折疊位置之間旋轉(zhuǎn)該柱。
[0090]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:主控制臂，所述主控制臂具有:至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度；與該接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，該位置傳感器測量在該自由度下的該至少兩個支撐構(gòu)件的位置值；與該接頭關(guān)聯(lián)的第一載荷傳感器，該第一載荷傳感器測量該自由度中的第一載荷值，其中基于位置值和第一載荷值的至少一個操縱從屬臂的對應(yīng)接頭；與該自由度關(guān)聯(lián)的第二載荷傳感器，該第二載荷傳感器測量用戶施加的載荷的第二載荷值；和致動器，該致動器聯(lián)接到該至少兩個支撐構(gòu)件以至少部分地基于第二載荷值施加載荷到該至少兩個支撐構(gòu)件；和可以由主控制臂控制的從屬臂，該從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于主控制臂的自由度的自由度。
[0091]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:主控制臂，所述主控制臂具有:多個支撐構(gòu)件，所述多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起，從而具有至少一個自由度；與該接頭的每一個關(guān)聯(lián)的位置傳感器，該位置傳感器檢測在每一個自由度下的主控制臂的位置改變；與該接頭的每一個關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，該載荷傳感器測量至少一個自由度中的載荷，并且提供至少一個自由度的載荷數(shù)據(jù)；用戶接口裝置，該用戶接口裝置具有從接頭偏置的至少一個載荷傳感器，該至少一個載荷傳感器測量由用戶施加到用戶接口裝置的載荷，并且除了來自與至少一個自由度關(guān)聯(lián)的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)外，提供至少一個自由度的載荷數(shù)據(jù)；和扭矩輔助功能，該扭矩輔助功能利用來自用戶接口裝置的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)以響應(yīng)于由用戶施加到主控制臂的載荷促進(jìn)主控制臂的被致動的運(yùn)動，并且該扭矩輔助功能減小移動主控制臂所必要的力；和可以由主控制臂控制的從屬臂，該從屬臂具有多個支撐構(gòu)件，該多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于主控制臂的至少一個自由度的至少一個自由度。
[0092]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:主控制臂，該主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度；從屬臂，該從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于主控制臂的自由度的自由度；和可動平臺，該可動平臺可以在地面處和在操作環(huán)境內(nèi)移動，該可動平臺適合于提供用戶的機(jī)上支撐，其中主控制臂和從屬臂被共同地支撐在可動平臺處以提供可動遙控操作功能，并且其中主/從關(guān)系濾波功能元件對主控制臂和從屬臂的至少一個的感應(yīng)運(yùn)動引起的頻率進(jìn)行濾波，以減少傳播通過可動平臺的運(yùn)動反饋。
[0093]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:多個主控制臂，每一個主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度；和從屬臂，該從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于多個主控制臂的自由度的自由度；和控制模塊，該控制模塊通過多個主控制臂的任何一個促進(jìn)從屬臂的交替的和選擇性的控制和操作。
[0094]在另一例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括:主控制臂，該主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度；和多個從屬臂，每一個從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，該至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起以形成對應(yīng)于多個主控制臂的自由度的自由度；和控制模塊，該控制模塊通過主控制臂促進(jìn)多個從屬臂的任何一個的交替的和選擇性的單獨(dú)控制和操作。
[0095]在另一例子中，可用在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)中以便控制從屬臂的運(yùn)動的主控制臂可以包括:第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，該第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，從而具有對應(yīng)于人臂的腕的自由度的自由度，其中第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件的至少一個被構(gòu)造用來將該接頭的自由度定位成與用戶的腕的對應(yīng)自由度基本上一致；與該接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，該位置傳感器檢測主控制臂在該接頭的自由度下的位置改變；與該接頭關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，該載荷傳感器測量在該接頭的自由度下的載荷；和致動器，該致動器聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件以響應(yīng)于外部載荷促進(jìn)在該接頭的自由度下的被致動的載荷。
[0096]在另一例子中，可用在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)中以響應(yīng)于主控制臂的運(yùn)動的從屬臂可以包括:第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，該第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，具有對應(yīng)于主控制臂的自由度的自由度，其中第一支撐構(gòu)件的側(cè)邊緣重疊第二支撐構(gòu)件的側(cè)邊緣以促進(jìn)第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)，使得第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件繞與從屬臂自由度相關(guān)的軸線相對彼此擺動；第一連桿，該第一連桿以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件并且被構(gòu)造用來在平面中運(yùn)動；和第二連桿，該第二連桿以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到第一連桿和第二支撐構(gòu)件，其中該平面中的第一連桿的運(yùn)動引起第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件繞與從屬臂自由度相關(guān)的軸線的離開平面的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0097]在另一例子中，可在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)中操作以響應(yīng)主控制臂的運(yùn)動的從屬臂可以包括:第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，該第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，從而具有對應(yīng)于主控制臂的自由度的自由度；致動器，該致動器連接到第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件以施加關(guān)于從屬臂的自由度的載荷，該致動器被構(gòu)造用來接收用來操作該致動器的流體壓力；伺服閥，該伺服閥流體聯(lián)接到致動器以控制到致動器的流體壓力；和夾緊閥，該夾緊閥使致動器與伺服閥流體隔離，以鎖定致動器并且防止相關(guān)自由度的運(yùn)動。
[0098]在另一例子中，可在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)中操作以響應(yīng)主控制臂的運(yùn)動的從屬臂可以包括:第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，該第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，具有對應(yīng)于主控制臂的自由度的自由度；致動器，該致動器聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件以施加關(guān)于從屬臂的自由度的載荷，該致動器具有第一側(cè)和第二側(cè)以接收用來操作該致動器的流體壓力；伺服閥，該伺服閥流體聯(lián)接到致動器的第一側(cè)和致動器的第二側(cè)以控制到該致動器的流體壓力；和夾緊閥，該夾緊閥用來使致動器與伺服閥流體隔離，以鎖定致動器并且防止相關(guān)自由度的運(yùn)動，該夾緊閥包括:第一止回閥和第二止回閥，每一個流體聯(lián)接在致動器的第一側(cè)和伺服閥之間，其中，當(dāng)關(guān)閉時，第一止回閥限制從致動器到伺服閥的流動，并且第二止回閥限制從伺服閥到致動器的流動；第三止回閥和第四止回閥，每一個流體聯(lián)接在致動器的第二側(cè)和伺服閥之間，其中，當(dāng)關(guān)閉時，第三止回閥限制從致動器到伺服閥的流動，并且第四止回閥限制從伺服閥到致動器的流動；和導(dǎo)向閥，該導(dǎo)向閥流體聯(lián)接到第一止回閥、第二止回閥、第三止回閥和第四止回閥以通過導(dǎo)向壓力打開止回閥并且允許伺服閥控制到致動器的流體壓力，其中導(dǎo)向壓力的移除允許止回閥關(guān)閉使得流體被防止從伺服閥流到致動器和從致動器流到伺服閥。
[0099]在另一例子中，可在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)中操作以響應(yīng)主控制臂的運(yùn)動并且穩(wěn)定有效載荷的從屬臂系統(tǒng)可以包括:從屬臂，該從屬臂具有多個支撐構(gòu)件和與多個支撐構(gòu)件之一關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，該多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起，該載荷傳感器測量至少一個自由度中的有效載荷施加的載荷并且提供有效載荷的載荷數(shù)據(jù)；和有效載荷穩(wěn)定功能，該有效載荷穩(wěn)定功能響應(yīng)于由有效載荷施加到載荷傳感器的載荷利用有效載荷的載荷數(shù)據(jù)來促進(jìn)從屬臂的被致動的運(yùn)動，并且引起從屬臂響應(yīng)于施加到有效載荷的載荷以穩(wěn)定有效載荷。
[0100]在另一例子中，機(jī)器人臂庫存系統(tǒng)可以包括:平臺；聯(lián)接到平臺的機(jī)器人臂；聯(lián)接到機(jī)器人臂的端部的端部執(zhí)行器；和掃描裝置，該掃描裝置聯(lián)接到機(jī)器人臂以掃描物件標(biāo)簽，該物件標(biāo)簽固定到由機(jī)器人臂操縱的物件。
[0101]在另一例子中，升降裝置可以包括:平臺；固定臂，該固定臂在第一端部上具有鈍齒并且在固定臂的第二端部上聯(lián)接到該平臺；以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到固定臂的第一端部的支架的第一端部上的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)；致動器，該致動器聯(lián)接到平臺和支架以便使支架繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)；升降齒輪，該升降齒輪聯(lián)接到支架的第二端部；中心齒輪，該中心齒輪將升降齒輪聯(lián)接到固定臂的第一端部上的鈍齒；和聯(lián)接到升降齒輪的帶鍵的升降滑架，其中當(dāng)升降齒輪旋轉(zhuǎn)時，帶鍵的升降滑架維持水平位置。
[0102]在另一例子中，升降裝置可以包括:平臺；右固定臂，該右固定臂在第一端部上具有鈍齒并且在右固定臂的第二端部上聯(lián)接到該平臺；左固定臂，該左固定臂在第一端部上具有鈍齒并且在左固定臂的第二端部上聯(lián)接到該平臺；以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到右固定臂的第一端部的右支架的第一端部上的右樞轉(zhuǎn)點(diǎn)；以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到左固定臂的第一端部的左支架的第一端部上的左樞轉(zhuǎn)點(diǎn)；致動器，該致動器聯(lián)接到平臺和至少右或左支架以便繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)該至少右或左支架；右升降齒輪，該右升降齒輪聯(lián)接到右支架的第二端部；左升降齒輪，該左升降齒輪聯(lián)接到左支架的第二端部；右中心齒輪，該右中心齒輪將右升降齒輪聯(lián)接到右固定臂的第一端部上的鈍齒；左中心齒輪，該左中心齒輪將左升降齒輪聯(lián)接到左固定臂的第一端部上的鈍齒；和聯(lián)接到右升降齒輪和左升降齒輪的右支架和左支架之間的帶鍵的升降滑架，其中，當(dāng)升降齒輪旋轉(zhuǎn)時，帶鍵的升降滑架相對于固定臂維持恒定的角位置。
[0103]在另一例子中，折疊升降裝置可以包括:平臺；以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到平臺的柱，其中該柱可以從豎直位置旋轉(zhuǎn)到平臺上的折疊位置；以可滑動的方式連接到柱的滑架，其中該滑架可以沿該柱滑動；和致動器，該致動器聯(lián)接到平臺和柱以在豎直位置和折疊位置之間旋轉(zhuǎn)該柱。
[0104]通過上面闡述的這些常見例子，在本公開中注意到，當(dāng)描述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)或相關(guān)裝置或方法的各種示例性實(shí)施例時，在適當(dāng)?shù)那闆r下，這些描述的每一個可以被認(rèn)為適用于其它描述，不管它們是否在那個例子的情況中被明確地討論。例如，在討論遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)本身中，裝置和/或方法例子也被包括在這種討論中，并且反之亦然。
[0105]此外，從本公開和示例可以獲得各種改進(jìn)和組合，并且因此，以下公開內(nèi)容和討論的圖不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制性的。
[0106]圖1中示出的是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)100(例如，升降系統(tǒng))。系統(tǒng)100可以包括:主控制臂200A、200B，從屬臂300A、300B和平臺400。在操作中，用戶操縱主控制臂以控制從屬臂的運(yùn)動。如示出的，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括兩個主控制臂和兩個從屬臂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)在主控制臂和從屬臂的數(shù)量或組合中不受限制，并且僅可由預(yù)期使用或其它實(shí)際考慮限制。在特別的方面，按照這里公開的方式的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括單個主控制臂和單個從屬臂。同樣，在另一方面，按照這里公開的方式的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括多個主控制臂和多個從屬臂，該多個主控制臂和多個從屬臂在數(shù)量上可以是相同的或不同的(例如，兩個主控制臂和由兩個主控制臂控制的三個從屬臂)。
[0107]主控制臂200A和200B可以在構(gòu)造和操作上相似，或者可以共享其它屬性，諸如DOF的數(shù)量。如圖中所示，一個差異可能是，主控制臂200A被構(gòu)造用于用戶的右側(cè)，并且主控制臂200B被構(gòu)造用于用戶的左側(cè)。對于從屬臂300A和300B，也可以這么說。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，兩個或更多個主控制臂(或從屬臂)不需要被相似地構(gòu)造并且可以在DOF的數(shù)量或其它屬性方面不同。
[0108]在一些示例性實(shí)施例中，主控制臂和從屬臂可以被安裝或以其它方式被支撐在平臺400上或附近。平臺400可以包括，例如，如圖中所示的可動平臺，或固定在永久部位的平臺。在一個方面，可動平臺可以為從屬臂提供支撐。在另一方面，平臺可以為機(jī)器人系統(tǒng)的從屬臂以及主控制臂和遙控操作者或用戶提供同時的或共同的支撐，因此允許這些是提供可動遙控操作功能的總的可動機(jī)器人系統(tǒng)的一部分，其中可動機(jī)器人系統(tǒng)也支撐用戶以促進(jìn)可動遙控操作機(jī)器人結(jié)構(gòu)中的機(jī)上控制能力?？蓜悠脚_可以適合于在操作區(qū)域(接收用戶并且允許用戶執(zhí)行操作功能的可動平臺附近的區(qū)域)內(nèi)提供用戶的機(jī)上支撐，該操作區(qū)域促進(jìn)主控制臂和可動平臺的選擇性操作?？蓜舆b控操作功能還促進(jìn)從屬臂在其中操作的動態(tài)的且可動的操作區(qū)域，以及主控制臂在其中操作的可動操作區(qū)域。
[0109]不管從屬臂是否結(jié)合主控制臂被支撐在可動平臺處或者不管主控制臂是否遠(yuǎn)程地定位，如果構(gòu)造為可動平臺，則該平臺可以允許遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的至少一部分到處移動以將從屬臂定位在不同位置中以便使用。在主控制臂和從屬臂被支撐在相同可動平臺處的實(shí)施例中，用戶可以有利地被布置在平臺(即，包括操作區(qū)域的可動平臺，其中用戶被支撐在可動平臺處并且能夠從操作區(qū)域操作遙控操作的機(jī)器人裝置)上，使得用戶接近操作區(qū)域，其中用戶可以直接看和聽從屬臂和從屬臂在其中操作的工作空間。視覺和/或音頻信息可以使用戶能夠更好地操縱主控制臂以控制從屬臂的運(yùn)動。
[0110]如下面討論的，在另一方面，用戶和主控制臂可以相對于從屬臂遠(yuǎn)程地定位。在這種情況中，支撐從屬臂的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括各種傳感器(例如，相機(jī)，麥克風(fēng)，或其它感測儀器)以將信息(例如，視覺和/或音頻信息)從工作空間傳送到遠(yuǎn)程用戶。通過從從屬臂工作空間再現(xiàn)的接收的信息，用戶可以操縱主控制臂以控制在工作空間中的從屬臂的運(yùn)動。
[0111]主控制臂可以構(gòu)造成由用戶操縱以控制從屬臂的運(yùn)動，其中用戶的運(yùn)動導(dǎo)致從屬臂的對應(yīng)運(yùn)動。例如，用戶可以抓住位于主控制臂200A的遠(yuǎn)端部的把手202以操縱主控制臂。通常，主控制臂可以包括接頭和連桿，該接頭和連桿對應(yīng)于用戶的臂，使得用戶的臂的運(yùn)動引起主控制臂以類似于用戶的運(yùn)動的方式運(yùn)動。從屬臂可以包括接頭和連桿，該接頭和連桿對應(yīng)于主控制臂，并且因此也對應(yīng)于用戶的臂。主控制臂的運(yùn)動然后可以引起從屬臂以類似于主控制臂的運(yùn)動的方式運(yùn)動，因此允許用戶控制從屬臂的運(yùn)動。
[0112]參考圖2A和2B，示出的是主控制臂200A。為了簡單，主控制臂200A被示出為獨(dú)立于機(jī)器人系統(tǒng)的其它部件，諸如主控制臂200B、從屬臂300A、300B和平臺400。在一個實(shí)施例中，諸如本公開教導(dǎo)的那些，主控制臂200A可以被安裝、安置或以其它方式與任何平臺關(guān)聯(lián)，使得該平臺支撐主控制臂。在另一實(shí)施例中，主控制臂可以與平臺分離，使得與該平臺關(guān)聯(lián)的從屬臂可以由主控制臂從遠(yuǎn)處控制。
[0113]如這里使用的，術(shù)語“運(yùn)動學(xué)地等效的”或“運(yùn)動學(xué)等效”指的是剛性本體的兩個或更多個分離的系統(tǒng)之間的關(guān)系，其中每一個系統(tǒng)的剛性本體通過旋轉(zhuǎn)接頭被連接以提供旋轉(zhuǎn)自由度(D0F)。運(yùn)動學(xué)地等效的系統(tǒng)具有相似的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)D0F，由類似的對應(yīng)連桿連接，該類似的對應(yīng)連桿在該系統(tǒng)之間在長度上成比例。注意，“等效的”或“等效”不是指該系統(tǒng)之間的運(yùn)動學(xué)等同。實(shí)際上，“運(yùn)動學(xué)地等效的”或“運(yùn)動學(xué)等效”可以包括與真實(shí)運(yùn)動學(xué)特性的一些程度的偏差，如在下面并且貫穿本公開進(jìn)一步示出的。
[0114]在一個方面中，主控制臂200A可以運(yùn)動學(xué)地等效于從肩到腕的用戶的臂。人臂從肩到腕包括七個自由度。具體地，人肩包括三個D0F:外展/內(nèi)收、彎曲/伸展和肱骨旋轉(zhuǎn)。人肘包括一個D0F。人腕可以被概括為包括三個DOF:腕旋轉(zhuǎn)、外展/內(nèi)收和彎曲/伸展。上臂從肩延伸并且通過肘連接到下臂。腕處于下臂的相對的端部。從肩到腕的人臂因此可以被概括為一種運(yùn)動學(xué)系統(tǒng)，該運(yùn)動學(xué)系統(tǒng)包括具有三個旋轉(zhuǎn)DOF的第一接頭，該第一接頭通過第一連桿連接到具有一個DOF的第二接頭，該第一連桿通過第二連桿連接到具有三個DOF的第三接頭。
[0115]主控制臂200A可以被構(gòu)造為運(yùn)動學(xué)系統(tǒng)以包括DOF和連桿，該DOF和連桿對應(yīng)于從肩到腕的人臂的DOF和連桿。例如，第一支撐構(gòu)件211在接頭231處聯(lián)接到基座210，這實(shí)現(xiàn)繞軸線221的旋轉(zhuǎn)。關(guān)于軸線221的DOF代表對應(yīng)于人肩的外展/內(nèi)收的旋轉(zhuǎn)D0F。如圖2中所示，軸線221相對于水平平面處于大約45度角度。軸線221可以布置成相對于水平平面從大約O度到大約90度。軸線221的45度角度可以允許基座210布置在用戶后面，這可能有利于定位支撐設(shè)備以便主控制臂在主控制臂的使用期間允許用戶的不受限制的運(yùn)動。軸線221可以從用戶的肩偏置(例如，達(dá)到數(shù)英尺)并且仍然形成運(yùn)動學(xué)地等效于用戶的臂的系統(tǒng)的一部分。在一個方面，關(guān)于軸線221的DOF是建立與用戶的臂的運(yùn)動學(xué)等效中的最不敏感的D0F。換句話說，與主控制臂和用戶的臂之間的其它對應(yīng)DOF之間的偏差相比，這里可以容忍更多偏差。
[0116]第一支撐構(gòu)件211可以從基座210延伸以將接頭232布置在用戶的肩部。接頭232聯(lián)接到或連接第二支撐構(gòu)件212并且形成軸線222。關(guān)于軸線222的DOF代表對應(yīng)于人肩的彎曲/伸展的旋轉(zhuǎn)D0F。在一些方面，接頭232可以布置到用戶的肩的側(cè)部。在其它方面，接頭232可以在用戶的肩的上方或下方。在又一些其它方面，接頭232可以在用戶的肩的前方或后方。接頭232可以從用戶的肩偏置(例如，達(dá)到數(shù)英尺)并且仍然形成運(yùn)動學(xué)地等效于用戶的臂的系統(tǒng)的一部分。在一個方面，關(guān)于軸線222的DOF是建立與用戶的臂的運(yùn)動學(xué)等效中的第二最不敏感的D0F。
[0117]第二支撐構(gòu)件212從接頭232延伸并且通過接頭233聯(lián)接到或連接第三支撐構(gòu)件231，該接頭233形成軸線223。關(guān)于軸線223的DOF代表對應(yīng)于人肩的肱骨旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)D0F。接頭233可以從用戶的肩偏置(例如，達(dá)到數(shù)英尺)并且仍然形成運(yùn)動學(xué)地等效于用戶的臂的系統(tǒng)的一部分。在一個方面，關(guān)于軸線223的DOF是建立與用戶的臂的運(yùn)動學(xué)等效中的第三最不敏感的DOF。
[0118]因此，在運(yùn)動學(xué)地等效的系統(tǒng)中，主控制臂20A的三個分離的接頭可以對應(yīng)于人肩的單個關(guān)節(jié)。通常，對應(yīng)于人肩的主控制臂的DOF是建立主控制臂和用戶的臂之間的運(yùn)動學(xué)等效中最不敏感的D0F。換句話說，對應(yīng)于人肩的主控制臂的DOF的部位和取向可以容忍離開對應(yīng)的用戶的臂的最大的偏差或偏置距離并且仍然被認(rèn)為提供與用戶的臂的運(yùn)動學(xué)等效。在這種情況中，各種支撐構(gòu)件將包括各種長度以提供相應(yīng)接頭的這種偏置距離。在特別的方面中，按照建立主控制臂和人肩之間的運(yùn)動學(xué)等效的遞增的敏感度，對應(yīng)于人肩的主控制臂的DOF可以排序?yàn)橥庹?內(nèi)收，彎曲/伸展，和肱骨旋轉(zhuǎn)。
[0119]第二支撐構(gòu)件212和第三支撐構(gòu)件213組合以形成對應(yīng)于人上臂的軸線222和軸線224之間的連桿。第三支撐構(gòu)件213通過接頭234聯(lián)接到第四支撐構(gòu)件214，從而形成軸線224。關(guān)于軸線224的DOF代表對應(yīng)于人肘的旋轉(zhuǎn)D0F。通常，由第二支撐構(gòu)件212和第三支撐構(gòu)件213形成的連桿可以將接頭234布置在用戶的肘附近，諸如布置到用戶的肘的側(cè)部。接頭234可以離開用戶的肘達(dá)到數(shù)英尺并且仍然形成運(yùn)動學(xué)地等效于用戶的臂的系統(tǒng)的一部分。在一個方面，關(guān)于軸線224的DOF與對應(yīng)于用戶的肩的DOF相比不太能容忍偏差，并且因此是建立與用戶的臂的運(yùn)動學(xué)等效中更敏感的DOF。
[0120]第四支撐構(gòu)件214在接頭235連接到第五支撐構(gòu)件215，從而形成軸線225。關(guān)于軸線225的DOF代表對應(yīng)于人腕旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)D0F。第五支撐構(gòu)件215在接頭236聯(lián)接到第六支撐構(gòu)件216，該接頭236形成軸線226。關(guān)于軸線226的DOF代表對應(yīng)于人腕外展/內(nèi)收的旋轉(zhuǎn)D0F。第六支撐構(gòu)件216在接頭237聯(lián)接到第七支撐構(gòu)件217，該接頭237形成軸線227。關(guān)于軸線227的DOF代表對應(yīng)于人腕彎曲/伸展的旋轉(zhuǎn)D0F。因此，主控制臂的三個分離的接頭可以對應(yīng)于人腕。將認(rèn)識到，對應(yīng)于用戶的腕的DOF的主控制臂的DOF在建立與從肩到腕的用戶的臂的運(yùn)動學(xué)等效中可能是最敏感的并且具有最小容忍偏差。因此，在一個方面中，運(yùn)動學(xué)等效的系統(tǒng)之間的容許偏差的程度可以沿該系統(tǒng)中的一個的長度不同，因此提供不同的運(yùn)動學(xué)構(gòu)造。例如，在另一示例性實(shí)施例中，主控制臂可以構(gòu)造成包括長于或短于圖1和2A-2B中示出的支撐構(gòu)件的任何一個或更多個支撐構(gòu)件(例如，提供對應(yīng)于人肩中的那些DOF的DOF的那些支撐構(gòu)件)，因此促進(jìn)諸如可能需要或希望的多種不同部位或位置中的相應(yīng)接頭的部位。
[0121]在一個方面中，關(guān)于軸線227的DOF對運(yùn)動學(xué)等效的偏差最敏感，關(guān)于軸線226的DOF為第二最敏感，并且關(guān)于軸線225的DOF為第三最敏感。因此，軸線225、226、227與用戶的腕DOF的部位緊密對應(yīng)。在一個方面中，軸線225、226、227可以位于用戶的腕的大約六英寸內(nèi)。在更特別的方面中，軸線225、226、227可以位于用戶的腕的大約2英寸內(nèi)。在更特別的方面中，軸線225、226、227可以位于用戶的腕的大約I英寸內(nèi)。
[0122]在某些方面中，主控制臂可以包括少于七個DOF并且仍然被認(rèn)為在人臂的對應(yīng)DOF方面運(yùn)動學(xué)地等效于人臂。在某些其它方面中，主控制臂可以包括多于七個DOF并且仍然被認(rèn)為在人臂的對應(yīng)DOF方面運(yùn)動學(xué)地等效于人臂。在這種情況中，不對應(yīng)于人臂的過多的DOF可能不是運(yùn)動學(xué)地等效于人臂。
[0123]主控制臂和從屬臂可以具有數(shù)個操作模式。一個操作模式是位置控制。通過位置控制，主控制臂的各種DOF的位置用于控制從屬臂的各種DOF的位置。主控制臂和從屬臂之間的位置關(guān)系可以是成比例的關(guān)系。在一個方面中，主控制臂和從屬臂之間的成比例的位置關(guān)系可以是一對一關(guān)系，其中主控制臂的一定量的運(yùn)動導(dǎo)致從屬臂的相同量的運(yùn)動。這可能是有用的通用控制設(shè)置。在另一方面中，主控制臂和從屬臂之間的成比例的位置關(guān)系可以包括不同于一對一的情況。例如，可以存在一種關(guān)系，其中大的主控制臂運(yùn)動導(dǎo)致相對小的從屬臂運(yùn)動。當(dāng)用戶希望從屬臂的精確的運(yùn)動或較精細(xì)的控制時，這可以是有用的。在又一方面中，主控制臂和從屬臂之間的成比例的位置關(guān)系可以包括小的主控制臂運(yùn)動導(dǎo)致相對大的從屬臂運(yùn)動的關(guān)系。當(dāng)用戶希望粗大的運(yùn)動以快速移動從屬臂而沒有用戶的過多或不必要的運(yùn)動時，這可以是有用的。
[0124]在一個方面中，成比例的關(guān)系可以是一致的或者它們可以在主控制臂和從屬臂的對應(yīng)DOF之中變化。在另一方面中，成比例的關(guān)系可以被修改。例如，該系統(tǒng)可以被構(gòu)造成允許用戶在機(jī)器人系統(tǒng)的操作期間自由改變主控制臂和從屬臂DOF之間的成比例的位置關(guān)系。在一個方面中，在用戶操作主控制臂時，用戶可以使用可接近的手動控制裝置改變成比例的關(guān)系。在具體的方面中，手動控制裝置可以包括轉(zhuǎn)盤或按鈕(例如，在把手202上或附近安裝在主控制臂上的轉(zhuǎn)盤或按鈕)，該轉(zhuǎn)盤或按鈕允許用戶撥入或選擇希望的成比例的關(guān)系。在其它例子中，手動控制裝置可以是通過在用戶附近或在其它地方安裝在該系統(tǒng)上的觸摸屏，或者可以是通過與該系統(tǒng)無線通信的用戶的智能電話或其它PDA裝置上的應(yīng)用程序。手動控制裝置可以構(gòu)造成與各種控制系統(tǒng)通信以便操縱主和從之間的輸入/輸出關(guān)系。
[0125]在另一方面，用戶可以控制工作空間的位置邊界，例如，以便將工作空間限制到略微小于從屬臂的實(shí)際全伸展范圍，諸如通過將禁止從屬臂延伸超過強(qiáng)加的極限的一系列運(yùn)動限制。這種限制可以由用戶使用用戶接口啟動，該用戶接口可采用各種控制系統(tǒng)操作。用戶接口可以位于主控制臂上或位于另一用戶可接近部位，諸如控制臺。
[0126]另一操作模式包括從從屬臂到主控制臂的力反饋。通過力反饋，用戶配備有另外的感覺輸入以便操作從屬臂。與位置控制(其中從屬臂將操作以執(zhí)行來自主控制臂的位置命令而不顧可能處于從屬臂的路徑中的障礙物)不同，力反饋通過主控制臂向用戶提供成比例的力反饋以指示從屬臂經(jīng)受的載荷。例如，如果從屬臂在執(zhí)行來自主控制臂的位置命令時遭遇障礙物，則從屬臂上的載荷傳感器可以提供載荷信息，該載荷信息被傳遞到主控制臂，并且可操作用于主控制臂的致動器可以基于載荷信息施加成比例的載荷到用戶，該成比例的載荷可以取決于特別的操作環(huán)境和可能希望被施加到用戶的內(nèi)容變化或不同。通過這種力反饋，在操作環(huán)境中用戶可以更直觀地控制從屬臂，因?yàn)樗艿叵笤谌粘Ｉ钪胁僮饔脩糇陨淼挠脩舻捏w驗(yàn)。
[0127]在一個方面中，該系統(tǒng)可以構(gòu)造成施加力或載荷到用戶，該力或載荷與被從屬臂拾取的物體的重量成比例。例如，如果物體重500磅，則用戶經(jīng)受的成比例的力反饋載荷可以是10磅。在另一方面，力反饋功能可以實(shí)施成當(dāng)從屬臂遭遇物體時施加力或載荷到用戶，其中用戶通過主控制臂感覺物體的阻力并且可以采取行動以避免或最小化有害影響。因此，力反饋可以是機(jī)器人系統(tǒng)的安全特征。
[0128]在某些方面，力反饋實(shí)施可以包括當(dāng)從屬臂經(jīng)受撞擊事件時由主控制臂在用戶上產(chǎn)生的增加的載荷。換句話說，由載荷傳感器感測的撞擊可以作為瞬時載荷峰值通過主控制臂被反饋到用戶，該瞬時載荷峰值與力反饋的正常的成比例的設(shè)置不成比例。例如，當(dāng)從屬臂與墻壁碰撞時，從屬臂的載荷傳感器感測該撞擊。為了警示用戶撞擊已經(jīng)發(fā)生，主控制臂可以在用戶上產(chǎn)生載荷，該載荷相對于目前成比例的力反饋設(shè)置不成比例地大并且持續(xù)短的時間段，這可以有效地向用戶表示撞擊。例如，在撞擊時產(chǎn)生的用戶上的力可以不成比例地大，使得用戶將不能進(jìn)一步移動主控制臂，有效地產(chǎn)生主控制臂的硬停止而不顧用戶的力量或任何已存在力矩。
[0129]在某些方面中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括用來提高主控制臂對從屬臂的控制的部件。例如，主控制臂可以包括扭矩輔助功能或部件以減小移動主控制臂所必要的力和力矩。通過扭矩輔助，該系統(tǒng)容忍較低的扭矩增益和不精確的質(zhì)量性質(zhì)。主控制臂處的扭矩輔助控制可以幫助操作者克服該系統(tǒng)中的摩擦力，諸如主控制臂的以及一定程度上從屬臂的接頭摩擦、軸承摩擦、致動器摩擦和靜摩擦，以及粘性阻尼和動態(tài)慣性效應(yīng)。扭矩輔助也可以輔助用戶克服由于從從屬臂的力反饋的主控制臂中的載荷，該載荷可能阻礙用戶控制從屬臂的能力。用戶可以在沒有這個部件的情況下克服這種載荷，但重復(fù)這么做可以使用戶疲勞。因此，雖然存在力反饋的許多積極方面(例如，增強(qiáng)的感覺反饋)，但遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括扭矩輔助部件以最小化主控制臂中的力反饋的不希望的效果(例如，當(dāng)啟動主控制臂的運(yùn)動時特別地可注意到的用戶上的增加的阻力)，以提高用戶的操作主控制臂以控制從屬臂的能力。
[0130]在一個方面中，載荷傳感器可以在策略接口部位聯(lián)接到主控制臂以促進(jìn)與用戶的相互作用或接合。如這里使用的，“載荷”可以包括力和/或力矩。因此，載荷傳感器可以感測力和/或力矩。載荷傳感器可以被構(gòu)造用來感測多個DOF中的載荷，并且促進(jìn)載荷值的輸出。載荷傳感器能夠檢測作用在主控制臂上的線性的和/或旋轉(zhuǎn)的載荷。例如，多軸線載荷傳感器(諸如，六DOF載荷傳感器)可以測量沿傳感器的x、y和z軸線的三個力分量以及繞該軸線起作用的三個力矩分量。因此，載荷傳感器可以檢測用戶是否有力地接觸主控制臂。如果如此，該系統(tǒng)可以構(gòu)造成沿希望方向推動主控制臂以操縱主控制臂，并且至少減小來自有力接觸的載荷。使用載荷傳感器數(shù)據(jù)，諸如力值或力矩值，主控制臂可以響應(yīng)于用戶施加到主控制臂的載荷而運(yùn)動，諸如，與施加的載荷沿相同的方向。
[0131]例如，當(dāng)主控制臂靜止時，用戶的前臂可能不有力接觸主控制臂。在特別的方面
中，從用戶施加到主控制臂的載荷可以被載荷傳感器檢測，該載荷傳感器位于用戶接口裝
置上，該用戶接口裝置接近用戶的前臂聯(lián)接到主控制臂。在另一特別的方面中，如這里討論
的，這可以被與主控制臂的一個或更多個DOF關(guān)聯(lián)的載荷傳感器檢測。為了沿希望的方向
移動接近用戶的前臂的主控制臂，用戶可以施加載荷到用戶接口裝置和主控制臂，諸如通
過降低前臂或?qū)⑶氨弁葡騻?cè)部。由用戶的運(yùn)動引起的用戶接口裝置和主控制臂上的這個載
荷引起主控制臂施加扭矩到致動器，該致動器可以被構(gòu)造用來引起主控制臂運(yùn)動(例如，沿
用戶施加的載荷的方向)。主控制臂的這種響應(yīng)可能順序地重復(fù)許多次直到用戶的前臂的
運(yùn)動完成并且用戶停止施加載荷到主控制臂(即，在用戶接口裝置上的載荷傳感器的部位
不再存在與主控制臂的有力接觸)。如上面指示的，這個部件可以被聯(lián)接或?qū)嵤┯辛Ψ答伖?br> 能，或者可以被實(shí)施為獨(dú)立的系統(tǒng)。在任何情況中，主控制臂可以感測用戶施加的載荷并且
可以啟動扭矩輔助以輔助用戶克服主控制臂中的扭矩或力，該扭矩或力將阻礙用戶的希望
運(yùn)動方向的運(yùn)動。在一個方面中，扭矩輔助的程度可以是可調(diào)節(jié)的，諸如，具有可調(diào)節(jié)的增.、
Mo
[0132]因此，扭矩輔助或扭矩輔助功能可以并入到主控制臂中以提高由用戶執(zhí)行的主控制臂的操作。換句話說，通過力反饋，從屬臂可以在主控制臂上施加一些量的控制。這種增強(qiáng)的操作模式可以限制由于主控制臂中的阻力和/或主控制臂上的來自從屬臂的力反饋對用戶的消極影響，因此維持主控制臂和從屬臂之間的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系。例如，由于來自從屬臂的主控制臂中的力反饋，主控制臂可以構(gòu)造成抵抗用戶引起的運(yùn)動。使用與主控制臂中的一個或更多個DOF關(guān)聯(lián)的主控制臂上的載荷傳感器來檢測用戶施加的載荷并且施加扭矩到主控制臂以引起主控制臂運(yùn)動，可以輔助用戶克服主控制臂中的用戶感覺到的阻力。扭矩輔助功能雖然不被要求但典型地構(gòu)造成引起沿用戶施加的載荷的方向的主控制臂的運(yùn)動。在一個方面中，提供的扭矩輔助的量可以被調(diào)整以在操作期間提高主控制臂的“感覺”。在一些情況中，扭矩輔助的量可以相對小，并且可能不足以克服主控制臂中的反饋力。
[0133]在扭矩輔助功能中，感測用戶施加的載荷并且被支撐在主控制臂附近并且與主控制臂中的一個或更多個DOF關(guān)聯(lián)的載荷傳感器意味著該載荷傳感器可以感測載荷數(shù)據(jù)并且提供載荷值，該載荷值可以用于各種一個或更多個DOF以引起主控制臂響應(yīng)于用戶施加的載荷而運(yùn)動。在一個示例性實(shí)施例中，從用戶接收施加的載荷的載荷傳感器可以與用戶接口裝置關(guān)聯(lián)并且位于從該接頭處的其它載荷傳感器的部位偏置的位置。在另一示例性實(shí)施例中，扭矩輔助功能可以被構(gòu)造成利用該接頭處的已存在的載荷元件而不是需要用戶接口裝置內(nèi)的分離的載荷傳感器。
[0134]通過扭矩輔助功能，至少部分地基于這個載荷值，引起主控制臂(例如，在接頭處連接的至少兩個支撐構(gòu)件)運(yùn)動。扭矩輔助功能可以減少用戶疲勞并且改善由用戶執(zhí)行的主控制臂的操作的容易性。在一個方面中，扭矩輔助可能足以至少輔助用戶克服主控制臂中的力反饋?zhàn)枇d荷。在另一方面中，該增益可以被設(shè)置成使得扭矩輔助可以超過主控制臂中的力反饋?zhàn)枇d荷。
[0135]在一個方面中，主控制臂和/或從屬臂(以及任何有效載荷)可以是重力補(bǔ)償?shù)?。補(bǔ)償重力可以提高用戶感覺出現(xiàn)在從屬臂的載荷(諸如被從屬臂升降的有效載荷的重量)的能力，這使用戶能夠以自然的方式對這種載荷作出反應(yīng)。通過使用從屬臂的重力補(bǔ)償，提供從從屬臂到主控制臂的力反饋的能力可以顯著提高。相對長的從屬臂(諸如，4到10英尺長)可能重數(shù)百磅。由于重力，復(fù)雜的、運(yùn)動學(xué)等效的主控制臂也可能添加相當(dāng)大的重量。重力補(bǔ)償可以在每一個DOF軸線上提供補(bǔ)償扭矩以補(bǔ)償從屬臂和/或主控制臂的重力影響。
[0136]重力補(bǔ)償涉及測量對每一個支撐構(gòu)件的重力影響并且調(diào)節(jié)在每一個DOF下的扭矩以補(bǔ)償重力影響。在一個例子中，主控制臂和/或從屬臂的一個或更多個支撐構(gòu)件可以包括分離的測量裝置，該分離的測量裝置用于確定相對于支撐構(gòu)件的重心的重力牽引(即，重力矢量)的方向。替代地，可以相對于臂的固定參考框架(諸如臂位于其上的基座)進(jìn)行多軸線系統(tǒng)中的單個測量。然后，可以為每一個支撐構(gòu)件計算參考框架的變換，并且可以確定在每一個DOF所需的扭矩水平以補(bǔ)償基于該位置、支撐構(gòu)件的重心和質(zhì)量的重力牽引。
[0137]例如，可以使用迭代牛頓歐拉動態(tài)公式確定在支撐構(gòu)件的每一個接頭處由重力引起的扭矩。從第一段(諸如對應(yīng)于肩軸線的第一支撐構(gòu)件)到最后一段(諸如對應(yīng)于腕軸線的第七支撐構(gòu)件)，每一個支撐構(gòu)件的速度和加速度可以被迭代地計算并且應(yīng)用于每一個連桿。雖然迭代牛頓歐拉動態(tài)公式已經(jīng)被提供作為實(shí)現(xiàn)重力補(bǔ)償功能的一個例子，但可以使用在機(jī)器人系統(tǒng)中包括重力補(bǔ)償?shù)脑S多不同方式。一旦在每一個接頭計算由測量的重力矢量引起的扭矩的量，就可以通過施加相反的扭矩而補(bǔ)償扭矩以有效地補(bǔ)償重力。如前所述，使用連接到每一個接頭的電動機(jī)，或者通過使用連接到致動器的液壓或氣動閥，可以施加相反的扭矩。
[0138]升降主控制臂的重量以控制從屬臂會使用戶快速地疲勞。補(bǔ)償主控制臂的重力可以允許用戶使用主控制臂持續(xù)延長的時間段而不疲勞。在一個方面中，為了使用戶能夠控制從屬臂持續(xù)延長的時間段，主控制臂可以被構(gòu)造用來支撐用戶的臂的重量。這可以允許用戶操縱從屬臂，同時最小化伸展和移動用戶的臂所需的肌肉的使用。因此，除了主控制臂夕卜，用戶的臂還可以被重力補(bǔ)償。
[0139]重力地補(bǔ)償主控制臂可以增加從從屬臂發(fā)出的主控制臂處的力反饋的靈敏度。例如，從屬臂可以被設(shè)置成具有40到I的載荷增益。當(dāng)用戶命令從屬臂拾取100磅物體時，力反饋將在主控制臂中的每一個接頭處增加向下壓力以模擬拾取近似2.5磅(B卩，用戶感覺到的重量)。然而，主控制臂自身可能相當(dāng)重(例如，25磅)。因此，主控制臂中的相對小的重量改變可能難以被用戶檢測。然而，通過重力補(bǔ)償，由于主控制臂的所有或部分固有重量可以被重力補(bǔ)償，用戶將可以容易地檢測2.5磅變化。因此，主控制臂的重力補(bǔ)償使用戶能夠更精確地檢測來自從屬臂的力反饋。相同的或相同類型的電動機(jī)和/或致動器可以用于提供主控制臂中的重力補(bǔ)償以及力反饋。
[0140]在某些方面中，除了從屬臂外，由從屬臂升降的有效載荷可以被重力補(bǔ)償。例如，如果希望，用戶可以“歸零”(或者一定程度上歸零)有效載荷的重量，這將有效地引起用戶感覺不到從屬臂和有效載荷的重量。換句話說，用戶將感覺不到通過主控制臂反饋到用戶的有效載荷的成比例的載荷。因此，該系統(tǒng)還可以在主控制臂上或附近包括用戶接口裝置或系統(tǒng)，該用戶接口裝置或系統(tǒng)促進(jìn)從屬臂的重力補(bǔ)償水平的用戶操縱。
[0141]進(jìn)一步參考圖2A和2B，主控制臂200A可以包括位置傳感器，該位置傳感器與主控制臂的DOF關(guān)聯(lián)。在一個方面中，對于每一個D0F，存在一個位置傳感器。位置傳感器可以位于例如接頭231、232、233、234、235、236和237的每一個處。因?yàn)檫@些接頭處的主控制臂的DOF是旋轉(zhuǎn)的，因此位置傳感器可以被構(gòu)造用來測量角位置。在一個方面中，位置傳感器可以檢測在每一個DOF下的主控制臂的位置變化，并且促進(jìn)位置閥的輸出。這個位置變化可以用于引起從屬臂的對應(yīng)DOF的成比例的位置變化。
[0142]位置傳感器可以是絕對位置傳感器，該絕對位置傳感器使每一個接頭的絕對位置能夠在任何時間被確定。替代地，位置傳感器可以是相對位置傳感器。位置傳感器可以包括用來測量每一個接頭的旋轉(zhuǎn)的任何類型的合適位置傳感器，包括但不限于編碼器、旋轉(zhuǎn)電位計和其它類型的旋轉(zhuǎn)位置傳感器?？梢允褂玫奈恢脗鞲衅鞯囊粋€例子是由GurleyPrecision Instrument (制造商型號N0.P/N AX09178)生產(chǎn)的編碼器盤。編碼器盤可以聯(lián)接到主控制臂中的每一個接頭231-237。由Gurley Precision Instrument生產(chǎn)的編碼器讀取器(型號N0.P/N7700A01024R12U0130N)可以用于讀取編碼器盤以提供每一個接頭處的絕對位置讀數(shù)。
[0143]另外，主控制臂可以包括致動器，該致動器與主控制臂的DOF關(guān)聯(lián)。致動器可以用于實(shí)現(xiàn)從從屬臂到主控制臂的力反饋。當(dāng)用戶移動主控制臂(諸如通過扭矩輔助)時，通過克服被從屬臂反饋到主控制臂的載荷的至少一部分，致動器也可以用于提高主控制臂的操作。另外，致動器可以用于實(shí)現(xiàn)主控制臂的重力補(bǔ)償。
[0144]在一個方面中，對于主控制臂的每一個D0F，存在一個致動器。致動器可以是線性致動器、旋轉(zhuǎn)致動器等等。致動器可以由電、液壓裝置、氣動裝置等等操作。圖2A和2B中描述的主控制臂200A中的致動器例如是液壓線性致動器。可以通過使用液壓泵操作致動器，該液壓泵諸如由Parker制造的液壓泵(P/N PVP1630B2RMP)。
[0145]可以使用電動機(jī)控制每一個致動器。替代地，液壓或氣動伺服閥可以打開或關(guān)閉以使選定量的液壓或氣動流體能夠施加希望水平的力到致動器以施加扭矩到對應(yīng)的接頭。在一個例子中，伺服閥可以與每一個致動器關(guān)聯(lián)，使端口能夠打開以引起希望的力沿選定方向被致動器施加。另一端口可以打開以沿相反方向施加力。可以使用的一種類型的伺服閥以零件號SM4-10(5) 19-200/20-10S39由Vickers制造?？梢允褂玫牧硪活愋偷乃欧y由Moog制造，型號30-400A?；谠O(shè)計考慮可以使用另外類型的伺服閥，該設(shè)計考慮包括閥的類型、閥處的壓力等等。
[0146]主控制臂200A可以包括液壓地或氣動地聯(lián)接到致動器的伺服閥。例如，連接管路470可以聯(lián)接到控制閥端口 472和致動器端口 474以流體連接控制閥和致動器。這種聯(lián)接是可以遍及主控制臂和從屬臂用于流體連接伺服閥和致動器的其它這種連接件的示例。
[0147]主控制臂也可以包括載荷傳感器，該載荷傳感器與主控制臂的DOF關(guān)聯(lián)。載荷傳感器可以用于測量主控制臂中的載荷，該載荷可以用于實(shí)現(xiàn)從從屬臂到主控制臂的力反饋。載荷傳感器也可以用于測量用戶施加到主控制臂的載荷以實(shí)現(xiàn)控制臂的增強(qiáng)的操作(諸如，通過扭矩輔助)。此外，載荷傳感器可以用于實(shí)現(xiàn)主控制臂的重力補(bǔ)償。載荷傳感器可以包括任何類型的合適載荷傳感器，該合適載荷傳感器包括但不限于應(yīng)變計、薄膜傳感器、壓電傳感器、阻力載荷傳感器等等。例如，可以使用的載荷傳感器包括由Sensotec生產(chǎn)的載荷元件，P/N AL311CR或P/N AL31DR-1A-2U-6E-15C, Futek, P/N LCM375-FSSH00675，或P/N LCM325-FSH00672。
[0148]在一個實(shí)施例中，對于主控制臂的每一個D0F，存在一個載荷傳感器。主控制臂上的每一個DOF可以包括至少一個獨(dú)特的輸入，該至少一個獨(dú)特的輸入描述DOF應(yīng)當(dāng)如何跟蹤用戶的運(yùn)動。通過多DOF載荷傳感器，可以說明主控制臂的數(shù)個D0F。例如，能夠測量六個DOF中的載荷的多DOF載荷傳感器可以與對應(yīng)于用戶的腕DOF的軸線225、226、227和對應(yīng)于用戶的肩DOF的軸線221、222、223關(guān)聯(lián)。單個DOF載荷傳感器可以與對應(yīng)于用戶的肘DOF的軸線224關(guān)聯(lián)。因此，總計七個DOF的載荷元件足以跟蹤具有七個DOF的主控制臂的運(yùn)動。來自多DOF載荷傳感器的數(shù)據(jù)可以用于計算載荷傳感器部位和基座210之間的DOF處的載荷。載荷傳感器可以位于例如主控制臂的每一個支撐構(gòu)件處。在一個方面中，如下面更詳細(xì)地討論的，載荷傳感器可以與致動器關(guān)聯(lián)。
[0149]另外，載荷傳感器可以位于主控制臂上的其它部位處。例如，主控制臂200A可以包括呈把手202的形式的用戶接口裝置以提供與用戶的接口并且允許用戶操作主控制臂。把手可以聯(lián)接到支撐構(gòu)件，諸如第七支撐構(gòu)件217。在這個實(shí)施例中，用戶沒有被物理地固定或捆住到該系統(tǒng)，而是能夠通過僅僅抓住把手進(jìn)入操作位置，其中通過施加各種方向力到把手(由于與一個或更多個載荷傳感器關(guān)聯(lián))實(shí)現(xiàn)主控制臂的運(yùn)動和操縱。這種操作條件允許用戶經(jīng)歷和執(zhí)行更多自然的且不受約束的運(yùn)動，以及能夠?qū)崿F(xiàn)更多靈巧的運(yùn)動。
[0150]把手202也可以聯(lián)接到載荷傳感器268。載荷傳感器268可以被構(gòu)造用來測量至少一個DOF中的載荷，并且在一個方面中，是多DOF載荷傳感器。因此，載荷傳感器268可以被構(gòu)造用來測量由用戶施加到把手202的載荷。在把手202處獲得的載荷數(shù)據(jù)可以用于輔助用戶操縱和操作主控制臂200A，諸如通過扭矩輔助。除了在主控制臂的DOF通過另一載荷傳感器獲得的載荷數(shù)據(jù)外，把手202處的載荷傳感器268可以為主控制臂的DOF提供載荷數(shù)據(jù)。如這里討論的，來自載荷傳感器268的載荷數(shù)據(jù)可以用于提高用戶操縱和移動主控制臂的能力。
[0151]在本公開中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，對圖中的具體傳感器(諸如載荷傳感器和位置傳感器)的引用可以指圖中的傳感器的部位和/或傳感器它們自身。例如，載荷傳感器268可以在圖2A和2B中標(biāo)識的部位處布置在外殼內(nèi)。類似地，位置傳感器可以布置在外殼內(nèi)或者以其它方式與圖中標(biāo)識的部位處的各種DOF關(guān)聯(lián)。
[0152]如圖2B和2C中所示，主控制臂可以包括或支撐用戶接口裝置以為用戶提供另一部位，從該另一部位與主控制臂接口并且控制主控制臂。例如，用戶接口裝置可以呈臂支撐件(諸如支架)的形式。圖2B示出呈支架的形式的臂支撐件的一個示例性實(shí)施例，即支撐件206。圖2C示出呈支架的形式的臂支撐件的另一示例性實(shí)施例，即臂支撐件207。如示出的，圖2B的臂支撐件206可以被構(gòu)造成允許用戶的臂擱置在支架的表面或一部分上。圖2C的臂支撐件207可以構(gòu)造成包括鉤或彎曲件，該鉤或彎曲件限定用來接收用戶的臂的一部分的通道。在這個實(shí)施例中，用戶的臂的豎直運(yùn)動可以相對不受約束，而用戶的橫向運(yùn)動可以促進(jìn)通過與臂支撐件207形成的接觸施加載荷到主控制臂。如下面討論的，當(dāng)支架聯(lián)接到載荷傳感器時，利用扭矩輔助，這種臂支撐件構(gòu)造可以提高用戶控制主控制臂的能力。在又一實(shí)施例(雖然未示出，但該實(shí)施例將被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到)中，臂支撐件可以構(gòu)造成以懸掛的方式支撐用戶的臂，諸如通過帶子或吊索。通常，臂支撐件可以連接到主控制臂的任何合適部分，諸如連接到支撐構(gòu)件214。在圖2B和2C中示出的實(shí)施例中，臂支撐件206和207分別在被構(gòu)造用來支撐用戶的前臂的部位處被支撐在主控制臂200A處。
[0153]臂支撐件也可以聯(lián)接到載荷傳感器。在圖2B和2C中示出的實(shí)施例中，臂支撐件206和207分別聯(lián)接到載荷傳感器269并且可通過該載荷傳感器進(jìn)行操作。實(shí)際上，載荷傳感器269可以被構(gòu)造用來測量至少一個DOF中的載荷，并且在一個方面中，是多DOF載荷傳感器。因此，載荷傳感器269可以被構(gòu)造用來測量由用戶施加到臂支撐件的載荷。在臂支撐件獲得的載荷數(shù)據(jù)可以用于輔助用戶操縱和操作主控制臂，諸如通過扭矩輔助。用戶接口裝置可以包括從接頭偏置的至少一個載荷傳感器，該至少一個載荷傳感器測量由用戶施加到用戶接口裝置和主控制臂的載荷。除了來自與自由度關(guān)聯(lián)的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)夕卜，載荷傳感器為至少一個自由度提供載荷數(shù)據(jù)。扭矩輔助功能利用來自用戶接口裝置的載荷傳感器的這種載荷數(shù)據(jù)以響應(yīng)于由用戶施加到主控制臂的載荷促進(jìn)主控制臂的被致動的運(yùn)動，并且該扭矩輔助功能減小移動主控制臂所必須的力。除了在主控制臂的DOF處通過另一載荷傳感器獲得的載荷數(shù)據(jù)外，臂支撐件處的載荷傳感器269可以為主控制臂的DOF提供載荷數(shù)據(jù)。來自載荷傳感器269的載荷數(shù)據(jù)可以分離地使用或與來自把手202處的載荷傳感器268的載荷數(shù)據(jù)組合以提高用戶操縱和移動主控制臂的能力。在一個方面中，臂支撐件和/或載荷傳感器269可以布置在主控制臂上的任何合適部位，諸如布置在構(gòu)造成接近用戶的上臂的部位處。
[0154]基本上將施加到主控制臂的力限制到垂直于主控制臂施加的那些力的支架式臂支撐件構(gòu)造(諸如圖2C的支架207)可以最小化過多量的控制從用戶輸入到主控制臂的可能性。換句話說，在主控制臂在所有自由度中聯(lián)接到用戶的情況下在腕和肘部位處到主控制臂的用戶輸入可以導(dǎo)致來自腕載荷傳感器268和肘載荷傳感器269的沖突的命令，引起主控制臂被過度約束。因此，接收垂直于主控制臂的載荷可以提高主控制臂的操作，同時最小化沖突的命令的可能性。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，用戶的肘處或附近的合適的用戶接口裝置不需要呈支架式臂支撐件的形式。實(shí)際上，其它用戶接口裝置構(gòu)造被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且在這里被預(yù)期。然而，在大多數(shù)情況中，將希望將施加到主控制臂的力限制到垂直于主控制臂施加的那些力，但這不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為以任何方式具有限制性。
[0155]使用載荷傳感器268、269來輔助用戶移動主控制臂促進(jìn)或提供主控制臂的更流暢的且高效的控制。例如，可以基于從載荷傳感器268，269收集的數(shù)據(jù)提供扭矩輔助，當(dāng)在主控制臂處接收力反饋時，該扭矩輔助可以用于輔助用戶移動主控制臂。當(dāng)加速和減速主控制臂時，扭矩輔助也可以幫助用戶克服慣性力。如可以構(gòu)想的，慣性力可以促成用戶隨著時間過去而疲勞，通過使用載荷傳感器268、269成為可能的實(shí)現(xiàn)扭矩輔助功能將使用戶能夠提供沿希望方向的小量的力，該小量的力將輔助用戶移動和操縱主控制臂，而不顧慣性力、反饋力、摩擦力和可以引起臂的運(yùn)動被抵制的其它載荷。如這里指示的，扭矩輔助的量可以被限制使得從從屬臂的力反饋可以仍然被用戶感覺到。[0156]主控制臂200A也可以包括與每一個DOF關(guān)聯(lián)的總的DOF控制器(⑶C)271。在一個例子中，分離的⑶C271、272、273、274、275、276和277可繞主控制臂200A中的每一個軸線操作。⑶C可以與位于每一個接頭處的傳感器(諸如載荷傳感器和位置傳感器)通信。⑶C也可以與每一個接頭處的致動器和/或伺服閥通信。每一個GDC用于監(jiān)視和調(diào)節(jié)主控制臂200A上的選定接頭處的位置和扭矩。在⑶C也可以接收信息，該信息關(guān)于從屬臂300A上的相關(guān)或?qū)?yīng)接頭的位置和扭矩。關(guān)于從屬臂中的每一個接頭處的扭矩測量的信息可以被傳遞到用于主控制臂中的相關(guān)或?qū)?yīng)接頭的GDC。也可以接收來自其它類型的傳感器的另外輸入。GDC然后可以輸出命令到致動器或伺服閥以調(diào)節(jié)主控制臂上的相關(guān)接頭處的扭矩以提供力反饋，該力反饋關(guān)于從屬臂與其環(huán)境且/或由從屬臂升降的載荷的相互作用。每一個軸線處的GDC可以與用于相關(guān)接頭的致動器251或伺服閥相互作用以調(diào)節(jié)該接頭處的扭矩且/或移動DOF預(yù)定量。
[0157]在一個例子中，用于主控制臂上的每一個DOF的GDC可以是計算機(jī)插件，該計算機(jī)插件包含一個或更多個微處理器，該微處理器構(gòu)造成與希望的傳感器和閥通信并且執(zhí)行計算，該計算用于控制從屬臂關(guān)于從屬臂上的相關(guān)或?qū)?yīng)軸線的運(yùn)動。例如，GDC可以包括通用中央處理單元(CPU)，諸如ARM處理器、英特爾處理器等等。替代地，可以使用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)或其它類型的處理器。GDC可以使用有線或無線技術(shù)或裝置與傳感器通信。這里討論有線和無線通信裝置的各種例子。
[0158]在本公開中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，對圖中的具體的GDC和伺服閥的提及可能主要指圖中的GDC和伺服閥的部位，不一定指GDC和伺服閥它們自身。例如，GDC276可以在圖2A和2B中標(biāo)識的部位處布置在外殼內(nèi)。類似地，伺服閥281可以在圖2A和2B中標(biāo)識的部位處布置在外殼內(nèi)。
[0159]主控制臂200A也可以包括用于確定重力矢量的重力傳感器204，該重力傳感器可以用于實(shí)現(xiàn)主控制臂的重力補(bǔ)償，在下面進(jìn)一步討論。重力傳感器可以與主控制臂關(guān)聯(lián)，使得重力傳感器和主控制臂的基座相對彼此固定。例如，重力傳感器可以位于主控制臂的基座210上或用于主控制臂的基座的支撐件上。在某些方面中，重力傳感器可以位于主控制臂的每一個連桿或支撐構(gòu)件上，諸如在連桿或支撐構(gòu)件的重心。重力傳感器可以包括任何類型的合適重力傳感器，該合適重力傳感器包括但不限于傾斜傳感器、加速計、回轉(zhuǎn)儀、慣性測量單元的至少一個或這些的組合。例如,可以使用由Microstrain, Inc.生產(chǎn)的重力傳感器 P/N3DM-GX1 - SK。
[0160]參考圖3A和3B并且另外參考圖2A和2B，圖中示出的是主控制臂200A的基座210、在接頭231處聯(lián)接到基座210的第一支撐構(gòu)件211和在接頭232處聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件211的第二支撐構(gòu)件212的一部分的詳細(xì)視圖。在圖3A和3B中已經(jīng)省略主控制臂200A的一些部件以示出否則被遮蔽的主控制臂的某些方面。位置傳感器241與接頭231關(guān)聯(lián)以感測基座210和第一支撐構(gòu)件211之間的相對位置變化。致動器251可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭231形成的軸線221關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器251關(guān)聯(lián)的載荷傳感器261可以測量作用于與接頭231形成的軸線221關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0161]致動器251在一個端部處聯(lián)接到基座210并且在相對的端部處聯(lián)接到扭矩構(gòu)件451。扭矩構(gòu)件451聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件211使得扭矩構(gòu)件451的旋轉(zhuǎn)引起第一支撐構(gòu)件211的旋轉(zhuǎn)。扭矩構(gòu)件451繞軸線221旋轉(zhuǎn)并且延伸離開軸線221以提供杠桿臂和與致動器251的聯(lián)接接口。因此，致動器251的運(yùn)動引起扭矩構(gòu)件451的運(yùn)動，扭矩構(gòu)件的運(yùn)動引起第一支撐構(gòu)件211相對于基座210繞軸線221的運(yùn)動。
[0162]致動器251流體聯(lián)接到伺服閥281，該伺服閥控制作用在線性致動器的活塞的兩側(cè)上的液壓流體壓力。因此，伺服閥控制可以引起活塞來回運(yùn)動以引起第一支撐構(gòu)件繞軸線221的雙向旋轉(zhuǎn)。伺服閥281電聯(lián)接到GDC271，該GDC通過到伺服閥的控制信號控制致動器251的致動。如上所述，⑶C271可以從傳感器(諸如位置傳感器241和載荷傳感器261)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以便操作致動器251。位置傳感器241位于接頭231的一個端部以測量基座210和第一支撐構(gòu)件211之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器261聯(lián)接到扭矩構(gòu)件451以測量作用在扭矩構(gòu)件上的載荷。
[0163]圖3A和3B還顯示，位置傳感器242與接頭232關(guān)聯(lián)以感測第一支撐構(gòu)件211和第二支撐構(gòu)件212之間的相對位置變化。致動器252可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭232形成的軸線222關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器252關(guān)聯(lián)的載荷傳感器262可以測量作用于與接頭232形成的軸線222關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0164]致動器252在一個端部處聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件211并且在相對的端部處聯(lián)接到第一連桿452。第一連桿452在樞軸420連接到第一支撐構(gòu)件211并且在樞軸422處聯(lián)接到第二連桿462。第二連桿462在樞軸424處聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件212。第一連桿452和第二連桿462相對于第一支撐構(gòu)件211的旋轉(zhuǎn)引起第二支撐構(gòu)件212繞軸線222的旋轉(zhuǎn)。因此，致動器252的運(yùn)動引起第一連桿452和第二連桿462的運(yùn)動，第一連桿和第二連桿的運(yùn)動引起第二支撐構(gòu)件212繞軸線222的運(yùn)動。在圖3A和3B中示出的位置中，樞軸424位于接頭232的與致動器252相對的側(cè)。在致動器252縮回時，第一連桿452繞樞軸420旋轉(zhuǎn)并且從軸線222拉開樞軸422，第二連桿462拉動樞軸424以引起第二支撐構(gòu)件212的順時針運(yùn)動。因此，這種構(gòu)造可以產(chǎn)生第二支撐構(gòu)件212相對于第一支撐構(gòu)件211的充分的旋轉(zhuǎn)范圍以復(fù)制人的彎曲/伸展肩運(yùn)動。
[0165]致動器252流體聯(lián)接到伺服閥282，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C272并且可以從傳感器(諸如位置傳感器242和載荷傳感器262)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器252。位置傳感器242位于接頭232的一個端部以測量第一支撐構(gòu)件211和第二支撐構(gòu)件212之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器262聯(lián)接到第二連桿462以測量作用在第二連桿462上的載荷。
[0166]在一個方面中，可以包括運(yùn)動范圍限制器以物理地干涉基座或支撐構(gòu)件相對于相鄰的聯(lián)接的支撐構(gòu)件的運(yùn)動。例如，限制器476是物理限制器或止動件的例示并且聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件211。在第二支撐構(gòu)件相對于第一支撐構(gòu)件211旋轉(zhuǎn)時，限制器476可以被定位并且構(gòu)造成接觸第二支撐構(gòu)件212的一部分。物理限制器或止動件可以防止過度運(yùn)動，該過度運(yùn)動可能損壞主控制臂或危及用戶。在另一方面中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)另外的運(yùn)動范圍控制(諸如被編程的極限)，并且在主控制臂接近物理極限時可以減速主控制臂以防止與物理限制器碰撞?？梢员榧爸骺刂票酆?或從屬臂使用這種限制器。
[0167]參考圖4A和4B并且另外參考圖2A和2B，圖中示出的是主控制臂200A的部件的詳細(xì)視圖，該部件即第二支撐構(gòu)件212、在接頭233處聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件212的第三支撐構(gòu)件213和在接頭234處聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件213的第四支撐構(gòu)件214的一部分。在圖4A和4B中已經(jīng)省略主控制臂的一些部件以示出否則被遮蔽的主控制臂的某些方面。位置傳感器243與接頭233關(guān)聯(lián)以感測第二支撐構(gòu)件212和第三支撐構(gòu)件213之間的相對位置變化。致動器253可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭233形成的軸線223關(guān)聯(lián)的DOF。與致動器253關(guān)聯(lián)的載荷傳感器263可以測量作用于與接頭233形成的軸線223關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0168]致動器253在一個端部處聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件213并且在相對的端部處聯(lián)接到扭矩構(gòu)件453。扭矩構(gòu)件453聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件212使得扭矩構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)引起第二支撐構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。扭矩構(gòu)件453繞軸線223旋轉(zhuǎn)并且延伸離開該軸線以提供杠桿臂和與致動器253的聯(lián)接接口。因此，致動器的運(yùn)動引起扭矩構(gòu)件453的運(yùn)動，該扭矩構(gòu)件的運(yùn)動引起第三支撐構(gòu)件213相對于第二支撐構(gòu)件212繞軸線223的運(yùn)動。致動器253流體聯(lián)接到伺服閥283，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C273并且可以從傳感器(諸如位置傳感器243和載荷傳感器263)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器253。位置傳感器243位于接頭233的一個端部處以測量第二支撐構(gòu)件212和第三支撐構(gòu)件213之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器263聯(lián)接到扭矩構(gòu)件453以測量作用在扭矩構(gòu)件上的載荷。
[0169]圖4A和4B還顯示，位置傳感器244與接頭234關(guān)聯(lián)以感測第三支撐構(gòu)件213和第四支撐構(gòu)件214之間的相對位置變化。致動器254可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭234形成的軸線224關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器254關(guān)聯(lián)的載荷傳感器264可以測量作用于與接頭234形成的軸線224關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0170]致動器254在一個端部處聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件213并且在相對的端部處聯(lián)接到第一連桿454。第一連桿454在樞軸426處聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件213并且在樞軸428處聯(lián)接到第二連桿464。第二連桿464在樞軸430處聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件212。第一連桿454和第二連桿464相對于第三支撐構(gòu)件213的旋轉(zhuǎn)引起第四支撐構(gòu)件214繞軸線224的旋轉(zhuǎn)。因此，致動器254的運(yùn)動引起第一連桿454和第二連桿464的運(yùn)動，第一連桿和第二連桿的運(yùn)動引起第四支撐構(gòu)件214繞軸線224的運(yùn)動。第一連桿454和第二連桿464的構(gòu)造類似于圖3A和3B中示出的第一連桿452和第二連桿462的構(gòu)造。因此，這種構(gòu)造可以產(chǎn)生第四支撐構(gòu)件214相對于第三支撐構(gòu)件213的充分的旋轉(zhuǎn)范圍以復(fù)制人的肘運(yùn)動。
[0171]致動器254流體聯(lián)接到伺服閥284，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C274并且可以從傳感器(諸如位置傳感器244和載荷傳感器264)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器254。在圖中，⑶C273和⑶C274處于第三支撐構(gòu)件213上的相同的部位。另外，伺服閥283和伺服閥284處于第三支撐構(gòu)件213上的相同的部位處。
[0172]位置傳感器244位于接頭234的一個端部處以測量第三支撐構(gòu)件213和第四支撐構(gòu)件214之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器264聯(lián)接到第二連桿464以測量作用在第二連桿上的載荷。
[0173]參考圖5A和5B，并且繼續(xù)參考圖2A和2B，主控制臂200A可以包括將用戶的腕DOF布置成與關(guān)于軸線225、226和227的主控制臂的對應(yīng)DOF充分一致的結(jié)構(gòu)，使得可以產(chǎn)生運(yùn)動學(xué)等效。腕定位結(jié)構(gòu)或腕單元201被構(gòu)造用來支撐把手202，使得當(dāng)用戶抓住把手以操縱主控制臂時，用戶的腕相對于對應(yīng)于用戶的腕的DOF的主控制臂的DOF適當(dāng)定位。
[0174]腕定位結(jié)構(gòu)可以包括延伸構(gòu)件218。延伸構(gòu)件218可以與第四支撐構(gòu)件214成一體或連接到第四支撐構(gòu)件214。在一個方面中，延伸構(gòu)件218可以構(gòu)造成延伸超過把手202以將接頭235布置在用戶的手的前方。延伸構(gòu)件218也可以提供軸線225相對于第四支撐構(gòu)件214的偏置。延伸構(gòu)件218可以構(gòu)造成將軸線225布置成與用戶的腕的對應(yīng)DOF充分一致。第五支撐構(gòu)件215可以將接頭236偏置到用戶的腕的側(cè)部上，并且可以構(gòu)造成將接頭236布置在把手202后面，使得用戶的腕將與軸線226充分一致。第六支撐構(gòu)件216可以將接頭237偏置到腕的另一側(cè)上。把手202從接頭237向前偏置，使得當(dāng)用戶抓住把手時，用戶的腕將與軸線227充分一致。第七支撐構(gòu)件217可以構(gòu)造成將把手202布置成超過軸線226、227或在軸線226、227前方。在一個方面中，軸線225、226、227可以彼此垂直并且可以構(gòu)造成與用戶的腕的DOF充分一致。
[0175]在某些方面中，延伸構(gòu)件218可以提供軸線225相對于第四支撐構(gòu)件214、第二支撐構(gòu)件212和/或第三支撐構(gòu)件213的偏置。這個偏置可以為用戶的臂提供空間，并且可以將第四支撐構(gòu)件214、第二支撐構(gòu)件212和/或第三支撐構(gòu)件213布置到用戶的臂的側(cè)部。例如，延伸構(gòu)件218可以布置軸線225使得當(dāng)用戶抓住把手202時它與用戶的對應(yīng)腕DOF充分一致，并且為緊鄰主控制臂的用戶的臂提供足夠的空間。
[0176]在其它方面中，第四支撐構(gòu)件214、延伸構(gòu)件218、第五支撐構(gòu)件215、第六支撐構(gòu)件216和第七支撐構(gòu)件217可以構(gòu)造成在把手周圍提供充分的空間以容納按鈕、開關(guān)、杠桿或其它控制結(jié)構(gòu)或用戶接口裝置以允許用戶控制機(jī)器人系統(tǒng)100。
[0177]腕單元201的結(jié)構(gòu)可以提供主控制臂，該主控制臂具有對應(yīng)于三個人腕DOF的三個垂直軸線，該三個垂直軸線與系統(tǒng)操作者的實(shí)際腕DOF基本上一致。另外，腕單元201結(jié)構(gòu)可以容納用于腕單元的每一個DOF的位置傳感器、載荷傳感器和/或致動器。因此，腕單元201可以適合于從屬臂的位置控制，從屬臂的載荷控制，從從屬臂的力反饋反饋，腕單元的重力補(bǔ)償，腕單元的扭矩輔助，及其組合。
[0178]參考圖5C和圖中示出腕單元的位置傳感器245、致動器255和載荷傳感器265的布置。這種布置可以結(jié)合與接頭235、236、237中的任何接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器、致動器和載荷傳感器被使用。例如，致動器255在致動器的一個端部處聯(lián)接到扭矩構(gòu)件455并且在致動器的相對端部可以聯(lián)接到連桿或支撐構(gòu)件(諸如延伸構(gòu)件218)。扭矩構(gòu)件455通過接口 432可以聯(lián)接到主控制臂的連桿或支撐構(gòu)件(諸如第五支撐構(gòu)件215)，使得扭矩構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)引起連桿或支撐構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。扭矩構(gòu)件455可以繞軸線(諸如軸線225)旋轉(zhuǎn)并且延伸離開該軸線以提供杠桿臂和與致動器255的聯(lián)接接口。因此，致動器255的運(yùn)動引起扭矩構(gòu)件455的運(yùn)動，該扭矩構(gòu)件的運(yùn)動引起聯(lián)接到扭矩構(gòu)件的支撐構(gòu)件繞軸線的運(yùn)動。這種運(yùn)動可以由位置傳感器245測量。載荷傳感器265與致動器255關(guān)聯(lián)以測量致動器中的載荷。
[0179]繼續(xù)參考圖5A和5B，位置傳感器245與接頭235關(guān)聯(lián)以感測第五支撐構(gòu)件215和延伸構(gòu)件218之間的相對位置變化。致動器255可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭235形成的軸線225關(guān)聯(lián)的D0F。載荷傳感器265可以測量作用于與接頭235形成的軸線225關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。致動器255流體聯(lián)接到伺服閥285，該伺服閥電聯(lián)接到GDC275并且可以從傳感器(諸如位置傳感器245和載荷傳感器265)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器 255。
[0180]此外，位置傳感器246與接頭236關(guān)聯(lián)以感測第六支撐構(gòu)件216和第五支撐構(gòu)件215之間的相對位置變化。致動器256可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭236形成的軸線226關(guān)聯(lián)的D0F。載荷傳感器266可以測量作用于與接頭236形成的軸線226關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。致動器256流體聯(lián)接到伺服閥286，該伺服閥電聯(lián)接到GDC276并且可以從傳感器(諸如位置傳感器246和載荷傳感器266)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器256。
[0181]此外，位置傳感器247與接頭237關(guān)聯(lián)以感測第七支撐構(gòu)件217和第六支撐構(gòu)件216之間的相對位置變化。致動器257可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭237形成的軸線227關(guān)聯(lián)的D0F。載荷傳感器267可以測量作用于與接頭237形成的軸線227關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。致動器257流體聯(lián)接到伺服閥287，該伺服閥電聯(lián)接到GDC277并且可以從傳感器(諸如位置傳感器247和載荷傳感器267)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器257。
[0182]參考圖6A和6B，圖中示出的是機(jī)器人從屬臂300A。為了簡單，從屬臂200A被示出為獨(dú)立于機(jī)器人系統(tǒng)的其它部件，諸如主控制臂200A、200B、從屬臂300B和平臺400。從屬臂300A可以安裝、安置或以其它方式與任何固定的或可動的平臺或其它結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)使得平臺或其它結(jié)構(gòu)通過支撐結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)支撐從屬臂。典型地，從屬臂按以下方式被平臺支撐:允許從屬臂與遙控操作的機(jī)器人的工作空間或操作環(huán)境中的物體相互作用。從屬臂至少部分地限定“操作區(qū)域”，從屬臂在該操作區(qū)域中操作。
[0183]如上所述，主控制臂可以運(yùn)動學(xué)地等效于從肩到腕的用戶的臂。以類似的方式，從屬臂可以運(yùn)動學(xué)地等效于主控制臂。因此，主控制臂和從屬臂可以運(yùn)動學(xué)地等效于從肩到腕的用戶的臂。
[0184]從屬臂300A可以被構(gòu)造為運(yùn)動學(xué)系統(tǒng)以包括DOF和連桿，該DOF和連桿對應(yīng)于主控制臂200A和從肩到腕的人臂的DOF和連桿。在一個實(shí)施例中，雖然不被認(rèn)為是限制性的，但從屬臂的連桿的長度可以與主控制臂的對應(yīng)連桿長度成比例。
[0185]通常，主控制臂構(gòu)造成與人用戶相接，因此某些結(jié)構(gòu)部件和特性可能是這個目標(biāo)的結(jié)果。在一些情況中，這些結(jié)構(gòu)部件和特性的剩余可以被轉(zhuǎn)移并且并入到從屬臂中，以便維持或提高運(yùn)動學(xué)等效。例如，如圖6A中所示，通過聯(lián)接到基座310的第一支撐構(gòu)件311，可以引起軸線321相對于水平平面處于大約45度角度。這種構(gòu)造對于功能從屬臂可能不是必然的，但它類似于主控制臂的構(gòu)造并且促成主控制臂和從屬臂之間的運(yùn)動學(xué)等效。在其它情況中，促進(jìn)人接口的主控制臂的一些結(jié)構(gòu)部件和特性可以不并入到從屬臂中。例如，從屬臂可以作為功能從屬臂并且作為主控制臂的運(yùn)動學(xué)等效有效地操作，而不包括對應(yīng)于用戶的腕DOF的主控制臂的結(jié)構(gòu)。因此，在一些情況中，與主控制臂的對應(yīng)結(jié)構(gòu)相比，從屬臂的結(jié)構(gòu)和設(shè)備可以被更加簡化或被引起更精密地復(fù)制人臂。
[0186]在某些方面中，從屬臂可以包括少于七個DOF并且仍然被認(rèn)為在人臂或主控制臂的對應(yīng)DOF方面運(yùn)動學(xué)地等效于人臂或主控制臂。在某些其它方面中，從屬臂可以包括多于七個DOF并且仍然被認(rèn)為在人臂或主控制臂的對應(yīng)DOF方面運(yùn)動學(xué)地等效于人臂或主控制臂。在這種情況中，不對應(yīng)于人臂或主控制臂的過多的DOF可以不運(yùn)動學(xué)地等效于人臂或主控制臂。
[0187]如圖6A和6B中示出的，第一支撐構(gòu)件311在接頭331處聯(lián)接到基座310，這實(shí)現(xiàn)繞軸線321的旋轉(zhuǎn)。關(guān)于軸線321的DOF代表旋轉(zhuǎn)D0F，該旋轉(zhuǎn)DOF對應(yīng)于關(guān)于主控制臂的軸線221的DOF和人肩的外展/內(nèi)收。如上所述，第一支撐構(gòu)件311可以從基座310延伸到定位接頭332，與主控制臂的對應(yīng)部件成比例。接頭332聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件312并且形成軸線322。關(guān)于軸線322的DOF代表旋轉(zhuǎn)D0F，該旋轉(zhuǎn)DOF對應(yīng)于關(guān)于主控制臂的軸線222的DOF和人肩的彎曲/伸展。
[0188]第二支撐構(gòu)件312從接頭332延伸并且聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件313以形成接頭333，該接頭333形成軸線323。關(guān)于軸線323的DOF代表旋轉(zhuǎn)D0F，該旋轉(zhuǎn)DOF對應(yīng)于關(guān)于主控制臂的軸線223的DOF和人肩的肱骨旋轉(zhuǎn)。因此，從屬臂可以包括三個分離的接頭，該三個分離的接頭對應(yīng)于主控制臂的三個分離的接頭，該主控制臂的三個分離的接頭在運(yùn)動學(xué)地等效的系統(tǒng)中對應(yīng)于人肩的單個接頭。
[0189]第二支撐構(gòu)件312和第三支撐構(gòu)件313組合以形成布置在接頭332和接頭334之間的連桿，該連桿對應(yīng)于由主控制臂的第二支撐構(gòu)件212和第三支撐構(gòu)件213形成的連桿并且對應(yīng)于肩和肘之間的人上臂。第三支撐構(gòu)件313通過接頭334連接到第四支撐構(gòu)件314，該接頭234形成軸線324。關(guān)于軸線324的DOF代表旋轉(zhuǎn)D0F，該旋轉(zhuǎn)DOF對應(yīng)于關(guān)于主控制臂的軸線224的DOF和人肘。
[0190]第四支撐構(gòu)件314在接頭335處聯(lián)接到第五支撐構(gòu)件315，該接頭235形成軸線325。關(guān)于軸線325的DOF代表旋轉(zhuǎn)D0F，該旋轉(zhuǎn)DOF對應(yīng)于關(guān)于主控制臂的軸線225的DOF和人腕旋轉(zhuǎn)。第五支撐構(gòu)件315在接頭336處聯(lián)接到第六支撐構(gòu)件316，該接頭236形成軸線326。關(guān)于軸線326的DOF代表旋轉(zhuǎn)D0F，該旋轉(zhuǎn)DOF對應(yīng)于關(guān)于主控制臂的軸線226的DOF和人腕外展/內(nèi)收。第六支撐構(gòu)件316在接頭337處聯(lián)接到第七支撐構(gòu)件317，該接頭237形成軸線327。關(guān)于軸線327的DOF代表旋轉(zhuǎn)D0F，該旋轉(zhuǎn)DOF對應(yīng)于關(guān)于主控制臂的軸線227的DOF和人腕彎曲/伸展。
[0191]在一個方面中，從屬臂的DOF結(jié)構(gòu)更精密地象人腕的D0F。例如，關(guān)于軸線325的DOF類似于人腕之處在于，該DOF結(jié)構(gòu)位于從屬臂的“前臂”中。同樣，關(guān)于從屬臂的軸線326,327的DOF類似于人腕之處在于，該DOF結(jié)構(gòu)位于從屬臂的“腕”中。因此，從屬臂的結(jié)構(gòu)形成軸線325、326、327比主控制臂的對應(yīng)結(jié)構(gòu)更精密地象人腕。盡管各種相似性和差異，運(yùn)動學(xué)等效可以跨越三個系統(tǒng)存在。
[0192]從屬臂也可以包括致動器，該致動器與從屬臂的DOF關(guān)聯(lián)。該致動器可以用于基于主控制臂的位置變化引起繞從屬臂的給定DOF軸線的旋轉(zhuǎn)，在下面進(jìn)一步討論。致動器也可以用于實(shí)現(xiàn)從屬臂的重力補(bǔ)償。在一個方面中，對于從屬臂的每一個D0F，存在一個致動器。致動器可以是線性致動器、旋轉(zhuǎn)致動器等等。致動器可以由電、液壓裝置、氣動裝置等等操作。圖6A和6B中描述的從屬臂中的致動器例如是液壓線性致動器。
[0193]從屬臂也可以包括位置傳感器，該位置傳感器與從屬臂的DOF關(guān)聯(lián)。在一個方面中，對于每一個D0F,存在一個位置傳感器。位置傳感器可以位于例如接頭331、332、333、334、335、336和337中的每一個接頭處。因?yàn)檫@些接頭處的從屬臂臂的DOF是旋轉(zhuǎn)的，因此位置傳感器可以被構(gòu)造用來測量角位置。
[0194]在一個方面中，位置傳感器可以檢測在每一個DOF下的從屬臂的位置變化，諸如當(dāng)致動器引起繞DOF軸線的旋轉(zhuǎn)時。當(dāng)關(guān)于從屬臂DOF軸線的從屬臂的位置達(dá)到與在對應(yīng)DOF軸線的主控制臂的位置成比例的位置時，致動器停止引起從屬臂的運(yùn)動。以這種方式，主控制臂的位置可以被從屬臂成比例地匹配。與主控制臂的情況一樣，從屬臂的位置傳感器可以包括任何類型的合適的位置傳感器。
[0195]從屬臂也可以包括載荷傳感器，該載荷傳感器與從屬臂的DOF關(guān)聯(lián)。載荷傳感器可以用于測量從屬臂中的載荷，該載荷可以被主控制臂的致動器成比例地再現(xiàn)。換句話說，從屬臂中的載荷可以引起對應(yīng)的載荷被施加在主控制臂內(nèi)。以這種方式，在從屬臂處“感覺到的”載荷可以被傳遞到主控制臂，并且因此以相同的程度或一些成比例的量被用戶感覺至IJ。這個力反饋方面因此包括通過扭矩命令至少略微控制主控制臂的從屬臂。載荷傳感器也可以用于實(shí)現(xiàn)從屬臂的重力補(bǔ)償。此外，載荷傳感器可以用于測量由用戶施加到從屬臂的載荷。
[0196]在一個方面中，對于從屬臂的每一個D0F，存在一個載荷傳感器。在另一方面中，通過多DOF載荷傳感器，可以說明從屬臂的數(shù)個D0F。例如，能夠測量六個DOF中的載荷的多DOF載荷傳感器可以與對應(yīng)于用戶的腕DOF的軸線325、326、327和對應(yīng)于用戶的肩DOF的軸線321、322、323關(guān)聯(lián)。單個DOF載荷傳感器可以與對應(yīng)于用戶的肘DOF的軸線324關(guān)聯(lián)。來自多DOF載荷傳感器的數(shù)據(jù)可以用于計算載荷傳感器部位和基座310之間的DOF處的載荷。
[0197]載荷傳感器可以位于例如從屬臂的每一個支撐構(gòu)件處。在一個方面中，如下面更詳細(xì)地討論的，載荷傳感器可以與致動器關(guān)聯(lián)。與主控制臂的情況一樣，從屬臂的載荷傳感器可以包括任何類型的合適的載荷傳感器。
[0198]另外，載荷傳感器可以位于從屬臂上的其它部位處。例如，載荷傳感器368可以位于第七支撐構(gòu)件317上。載荷傳感器368可以被構(gòu)造用來測量通過端部執(zhí)行器390作用在第七支撐構(gòu)件317上的載荷。載荷傳感器368可以被構(gòu)造用來測量至少一個DOF中的載荷，并且在一個方面中，是多DOF載荷傳感器。
[0199]如下面討論的，端部執(zhí)行器390可以位于從屬臂的末端，并且可以被構(gòu)造用來提供多種用途。例如，端部執(zhí)行器可以被構(gòu)造用來升降和固定有效載荷以便由從屬臂操縱。因此，載荷傳感器368可以測量由有效載荷和端部執(zhí)行器施加在第七支撐構(gòu)件317上的載荷。在端部執(zhí)行器處獲得的載荷數(shù)據(jù)可以用于提高從屬臂支撐和操縱端部執(zhí)行器和有效載荷的能力。
[0200]從屬臂300A也可以包括與每一個DOF關(guān)聯(lián)的⑶C371。在一個例子中，分離的⑶C371、372、373、374、375、376和377可以用于從屬臂300A中的每一個軸線。從屬臂的⑶C可以類似于主控制臂的⑶C，并且與主控制臂的⑶C用于相同的目的。
[0201 ] 從屬臂300A也可以包括伺服閥381、382、383、384、385、386、387。伺服閥可以流體地聯(lián)接到從屬臂的致動器(諸如液壓致動器)，并且可以從GDC接收命令以操作致動器。從屬臂的伺服閥可以類似于主控制臂的伺服閥。
[0202]從屬臂300A也可以包括用于確定重力矢量的重力傳感器304，該重力傳感器可以用于實(shí)現(xiàn)從屬臂的重力補(bǔ)償，在下面進(jìn)一步討論。重力傳感器可以與從屬臂關(guān)聯(lián)，使得重力傳感器和從屬臂的基座相對彼此固定。例如，重力傳感器可以位于從屬臂的基座310上或位于用于從屬臂的基座的支撐件上。從屬臂的重力傳感器可以類似于主控制臂的重力傳感器，并且與主控制臂的重力傳感器執(zhí)行相同的功能。在某些方面中，如圖1中，當(dāng)主控制臂和從屬臂固定到共同的平臺時，僅僅可以使用單個重力傳感器。在某些其它方面中，如圖18中，當(dāng)主控制臂和從屬臂在分離的平臺上時，主控制臂和從屬臂可以分別具有重力傳感器。在又一些其它方面中，重力傳感器可以位于從屬臂的每一個連桿或支撐構(gòu)件上，諸如在連桿或支撐構(gòu)件的重心。
[0203]參考圖7A和7B并且還參考圖6A和6B，圖中示出的是通過支撐構(gòu)件或系統(tǒng)聯(lián)接到平臺的基座310，在接頭331處聯(lián)接到基座310的第一支撐構(gòu)件311，和在接頭332處聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件311的第二支撐構(gòu)件312的一部分的詳細(xì)視圖。在圖7A和7B中已經(jīng)省略從屬臂的一些部件以示出否則被遮蔽的從屬臂的某些方面。位置傳感器341與接頭331關(guān)聯(lián)以感測基座310和第一支撐構(gòu)件311之間的相對位置變化。致動器351可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭331形成的軸線321關(guān)聯(lián)的DOF。與致動器351關(guān)聯(lián)的載荷傳感器361可以測量作用于與接頭331形成的軸線321關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0204]致動器351在一個端部處聯(lián)接到基座310并且在相對的端部處聯(lián)接到扭矩構(gòu)件551。扭矩構(gòu)件551聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件311使得扭矩構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)引起第一支撐構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。扭矩構(gòu)件551繞軸線321旋轉(zhuǎn)并且延伸離開該軸線以提供杠桿臂和與致動器351的聯(lián)接接口。因此，致動器的運(yùn)動引起扭矩構(gòu)件351的運(yùn)動，扭矩構(gòu)件的運(yùn)動引起第一支撐構(gòu)件311相對于基座310繞軸線321的運(yùn)動。
[0205]致動器351流體聯(lián)接到伺服閥381，該伺服閥控制作用在線性致動器的活塞的兩側(cè)上的液壓流體壓力。因此，伺服閥控制可以引起活塞來回運(yùn)動以引起第一支撐構(gòu)件繞軸線321的雙向旋轉(zhuǎn)。伺服閥381電聯(lián)接到GDC371，該GDC通過到伺服閥的控制信號控制致動器351的致動。如上所述，該GDC可以從傳感器(諸如位置傳感器341和載荷傳感器361)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以便操作該致動器。位置傳感器341位于接頭331的一個端部以測量基座310和第一支撐構(gòu)件311之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器361聯(lián)接到致動器351以測量致動器中的載荷。
[0206]圖7A和7B還顯示，位置傳感器342與接頭332關(guān)聯(lián)以感測第一支撐構(gòu)件311和第二支撐構(gòu)件312之間的相對位置變化。致動器352可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭332形成的軸線322關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器352關(guān)聯(lián)的載荷傳感器362可以測量作用于與接頭332形成的軸線322關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0207]夾緊閥481可以用于將致動器351與致動器351關(guān)聯(lián)的伺服閥381流體隔離。換句話說，由于安全和其它原因，夾緊閥481可以用于鎖定致動器351以防止相關(guān)DOF的運(yùn)動。因此，在一個方面中，在液壓或電系統(tǒng)故障的情況下，夾緊閥可以用作安全措施。在另一方面中，夾緊閥可以用于將從屬臂鎖定在適當(dāng)位置中，同時支撐有效載荷。例如，從屬臂可以升降和操縱物體到希望的位置中。一旦該物體已經(jīng)被從屬臂適當(dāng)?shù)夭贾?，夾緊閥就可以無限期地將從屬臂鎖定在那個位置中以執(zhí)行預(yù)期的任務(wù)。一旦希望的任務(wù)已經(jīng)完成，就可以引起夾緊閥允許從屬臂再次移動，如在伺服閥控制下被致動的。夾緊閥可以被自動控制，諸如在當(dāng)已經(jīng)滿足預(yù)設(shè)條件時鎖定從屬臂的安全部件中，或者當(dāng)用戶希望鎖定從屬臂以焊接或執(zhí)行一些其它任務(wù)時諸如通過開關(guān)或其它裝置被用戶控制?？梢砸匀魏螐膶俦跠OF和以任何從屬臂DOF組合利用夾緊閥。當(dāng)然，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，夾緊閥也可以用在主控制臂上。
[0208]如圖7C中示意性地示出的，伺服閥381可以流體地連接到致動器351的“A”和“B”偵U。夾緊閥481可以操作以打開或關(guān)閉“A”和“B”連接。夾緊閥481可以包括方向閥482，該方向閥具有三個端口和兩個離散的位置。如示出的，方向閥處于正常關(guān)閉位置并且被螺線管控制，通過彈簧返回到關(guān)閉位置。方向閥482充當(dāng)用于止回閥483、484、485、486的導(dǎo)向閥。止回閥需要導(dǎo)向壓力來打開。止回閥483、485聯(lián)接到“A”連接并且止回閥484、486聯(lián)接到“B”連接。也可以包括正常關(guān)閉位置中的減壓閥487。
[0209]在操作中，從伺服閥381通過“A”連接件的壓力被止回閥485阻塞，除非方向閥482的螺線管已經(jīng)被致動而提供導(dǎo)向壓力以打開止回閥485。一旦止回閥485已經(jīng)被打開，壓力就可以被輸送到致動器351的“A”側(cè)以引起致動器移動。類似地，止回閥486阻塞伺服閥381“B”連接件，除非方向閥482已經(jīng)被致動而提供導(dǎo)向壓力以打開止回閥486。方向閥482必須被致動以為止回閥485、486提供導(dǎo)向壓力，以便伺服閥381控制致動器351。同樣，止回閥483、484分別阻塞通過“A”和“B”連接件從致動器351到伺服閥381的流動，除非方向閥482的螺線管已經(jīng)被致動而提供導(dǎo)向壓力以打開止回閥483、484。當(dāng)止回閥483、484被關(guān)閉時，致動器351被鎖定在適當(dāng)位置。方向閥482連接到止回閥483、484、485、486使得所有止回閥同時被打開或關(guān)閉。因此，當(dāng)方向閥的螺線管被致動而提供導(dǎo)向壓力以打開止回閥時，“A”和“B”連接件打開并且伺服閥381可以控制致動器351的運(yùn)動。在另一方面，當(dāng)螺線管沒有被致動并且止回閥被關(guān)閉時，“A”和“B”連接件被阻塞并且伺服閥381不能控制致動器351的運(yùn)動并且該致動器被鎖定在適當(dāng)位置中。因此，夾緊閥481可以使致動器351與伺服閥381流體地隔離。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這個例子中的夾緊閥可以與這里討論的從屬臂或主控制臂的任何伺服閥和致動器聯(lián)接。另外，減壓閥487可以被設(shè)置成在預(yù)定壓力打開以防止損壞致動器、夾緊閥部件和/或其間的連接管路。
[0210]致動器352在一個端部處聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件311并且在該致動器的相對的端部處聯(lián)接到第一連桿552。第一連桿552在樞軸520處聯(lián)接到第一支撐構(gòu)件311并且在樞軸522處聯(lián)接到第二連桿562。第二連桿562在樞軸524處聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件312。第一連桿552和第二連桿562相對于第一支撐構(gòu)件311的旋轉(zhuǎn)引起第二支撐構(gòu)件312繞軸線322的旋轉(zhuǎn)。因此，致動器352的運(yùn)動引起第一連桿552和第二連桿562的運(yùn)動，第一連桿和第二連桿的運(yùn)動引起第二支撐構(gòu)件312繞軸線322的運(yùn)動。由第一支撐構(gòu)件311、第一連桿552、第二連桿562和第二支撐構(gòu)件312形成的連桿構(gòu)造形成四桿連桿。這種構(gòu)造可以用于增加第二支撐構(gòu)件312繞軸線222相對于第一支撐構(gòu)件311的旋轉(zhuǎn)范圍。
[0211]致動器352流體聯(lián)接到伺服閥382，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C372并且可以從傳感器(諸如位置傳感器342和載荷傳感器362)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器352。位置傳感器342位于接頭332處以測量第一支撐構(gòu)件311和第二支撐構(gòu)件312之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器362聯(lián)接到致動器352以測量致動器中的載荷。
[0212]參考圖8A和8B并且另外參考圖6A和6B，圖中示出的是第二支撐構(gòu)件312、在接頭333處聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件312的第三支撐構(gòu)件313、和在接頭334處聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件313的第四支撐構(gòu)件314的一部分的詳細(xì)視圖。在圖8A和8B中已經(jīng)省略從屬臂的一些部件以示出否則被遮蔽的從屬臂的某些方面。位置傳感器343與接頭333關(guān)聯(lián)以感測第二支撐構(gòu)件312和第三支撐構(gòu)件313之間的相對位置變化。致動器353可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭333形成的軸線323關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器353關(guān)聯(lián)的載荷傳感器363可以測量作用于與接頭333形成的軸線323關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0213]在示出的實(shí)施例中，第二支撐構(gòu)件312和第三支撐構(gòu)件313分別包括彼此重疊的側(cè)邊緣392和393。側(cè)邊緣392、393定位成靠近接頭333。支撐構(gòu)件312和313分別連接到側(cè)邊緣392和393，促進(jìn)這些支撐構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)，使得支撐構(gòu)件繞軸線323相對彼此“擺動”。致動器353在一個端部處聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件312并且在該致動器的相對的端部處聯(lián)接到第一連桿553。第一連桿553在樞軸526處以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件312。在一個方面中，第一連桿可以被構(gòu)造用來在平面中運(yùn)動，諸如通過繞單個自由度樞軸聯(lián)接旋轉(zhuǎn)。單個自由度樞軸聯(lián)接可以基本上垂直于軸線323。第一連桿553也以可旋轉(zhuǎn)的方式在樞軸528處聯(lián)接到第二連桿563。第二連桿563在樞軸530連接到第三支撐構(gòu)件313。在該平面中的第一連桿553的運(yùn)動可以引起第二支撐構(gòu)件312和第三支撐構(gòu)件313繞軸線323的離開平面相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在一個方面中，連桿、致動器和/或支撐構(gòu)件之間的樞軸或聯(lián)接件可以包括銷式連接件或球式連接件。銷式連接件允許單個自由度的旋轉(zhuǎn)。球式連接件可以允許多個自由度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。例如，致動器353通過球式連接件聯(lián)接到第二支撐構(gòu)件312和第一連桿553。此外，第二連桿563在樞軸530處通過球式連接件聯(lián)接到第一連桿553和支撐構(gòu)件313。在第二支撐構(gòu)件312和第三支撐構(gòu)件313繞軸線323相對彼此旋轉(zhuǎn)時，第二連桿563的球式連接件允許第二連桿在三個自由度中同時旋轉(zhuǎn)。在支撐構(gòu)件相對彼此旋轉(zhuǎn)時在該接頭處的扭轉(zhuǎn)的自由可以最小化接頭處和第二支撐構(gòu)件中的應(yīng)力，這可以提高接頭333處的運(yùn)動的操作。
[0214]第一連桿553相對于第二支撐構(gòu)件312的旋轉(zhuǎn)引起第二連桿563通過樞軸530作用在第三支撐構(gòu)件313上，這引起第二支撐構(gòu)件312和第三支撐構(gòu)件313繞接頭333的相對旋轉(zhuǎn)。因此，致動器353的運(yùn)動引起第一連桿553和第二連桿563的運(yùn)動，第一連桿和第二連桿的運(yùn)動引起第三支撐構(gòu)件313繞軸線323的運(yùn)動。通過使接近接頭333的側(cè)邊緣392、393重疊，由第二支撐構(gòu)件312、第一連桿553、第二連桿563和第三支撐構(gòu)件313形成的連桿構(gòu)造可以將一個平面中的線性運(yùn)動轉(zhuǎn)化為離開平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。這種構(gòu)造允許支撐結(jié)構(gòu)由一系列板構(gòu)造，因此減小系統(tǒng)的成本和重量(優(yōu)于具有以端部到端部構(gòu)造相對彼此旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)元件的系統(tǒng))。
[0215]致動器353流體聯(lián)接到伺服閥383，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C373并且可以從傳感器(諸如位置傳感器343和載荷傳感器363)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器353。位置傳感器343位于接頭333的一個端部以測量第二支撐構(gòu)件312和第三支撐構(gòu)件313之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器363聯(lián)接到致動器353以測量致動器中的載荷。
[0216]圖8A和SB還顯示，位置傳感器344與接頭334關(guān)聯(lián)以感測第三支撐構(gòu)件313和第四支撐構(gòu)件314之間的相對位置變化。致動器354可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭334形成的軸線324關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器354關(guān)聯(lián)的載荷傳感器364可以測量作用于與接頭334形成的軸線324關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0217]致動器354在一個端部聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件313并且在相對的端部聯(lián)接到第一連桿554。第一連桿554在樞軸532聯(lián)接到第三支撐構(gòu)件313并且在樞軸534聯(lián)接到第二連桿564。第二連桿564在樞軸536聯(lián)接到第四支撐構(gòu)件314。第一連桿554相對于第三支撐構(gòu)件313的旋轉(zhuǎn)和第二連桿564的運(yùn)動引起第四支撐構(gòu)件314繞接頭334的旋轉(zhuǎn)。因此，致動器354的運(yùn)動引起第一連桿554和第二連桿564的運(yùn)動，第一連桿和第二連桿的運(yùn)動引起第四支撐構(gòu)件314繞軸線324的運(yùn)動。
[0218]由第三支撐構(gòu)件313、第一連桿554、第二連桿564和第四支撐構(gòu)件314形成的連桿構(gòu)造形成四桿連桿。這種構(gòu)造可以用于增加第四支撐構(gòu)件314繞軸線224相對于第三支撐構(gòu)件313的旋轉(zhuǎn)范圍。
[0219]致動器354流體聯(lián)接到伺服閥384，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C374并且可以從傳感器(諸如位置傳感器344和載荷傳感器364)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器354。位置傳感器344位于接頭334處以測量第三支撐構(gòu)件313和第四支撐構(gòu)件314之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器364聯(lián)接到第二連桿564以測量作用在第二連桿上的載荷。[0220]參考圖9A、9B和9C，并且還參考圖6A和6B，圖中示出的是在接頭335處聯(lián)接到第四支撐構(gòu)件314的第五支撐構(gòu)件315、在接頭336處聯(lián)接到第五支撐構(gòu)件315的第六支撐構(gòu)件316和在接頭337處聯(lián)接到第六支撐構(gòu)件316的第七支撐構(gòu)件317的詳細(xì)視圖。在圖9A、9B和9C中已經(jīng)省略從屬臂的一些部件以示出否則被遮蔽的從屬臂的某些方面。
[0221]位置傳感器345與接頭335關(guān)聯(lián)以感測第四支撐構(gòu)件314和第五支撐構(gòu)件315之間的相對位置變化。致動器355可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭335形成的軸線325關(guān)聯(lián)的D0F。載荷傳感器365可以測量作用于與軸線325關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。載荷傳感器365與致動器354關(guān)聯(lián)。
[0222]參考圖9D，致動器355在一個端部處聯(lián)接到第四支撐構(gòu)件314并且在致動器的相對的端部處聯(lián)接到第一扭矩構(gòu)件555。第一扭矩構(gòu)件555在樞軸536處聯(lián)接到第四支撐構(gòu)件314。第一扭矩構(gòu)件555繞樞軸536旋轉(zhuǎn)并且延伸離開該樞軸以提供杠桿臂和與致動器355的聯(lián)接接口。因此，致動器355的運(yùn)動引起第一扭矩構(gòu)件555的運(yùn)動。第一扭矩構(gòu)件555剛性聯(lián)接到第一連桿565，該第一連桿也繞樞軸536旋轉(zhuǎn)。因此，第一扭矩構(gòu)件555的運(yùn)動引起第一連桿565的運(yùn)動。第一連桿565在樞軸538處聯(lián)接到第二連桿566。第二連桿566在樞軸540處聯(lián)接到第二扭矩構(gòu)件556。第二扭矩構(gòu)件556聯(lián)接到第五支撐構(gòu)件315，該第五支撐構(gòu)件繞軸線325旋轉(zhuǎn)。第二扭矩構(gòu)件556延伸離開軸線325以提供杠桿臂并且與第二連桿566聯(lián)接。因此，第二連桿566的運(yùn)動引起第二扭矩構(gòu)件556繞軸線325的運(yùn)動，該第二扭矩構(gòu)件繞軸線的運(yùn)動引起第五支撐構(gòu)件315繞軸線325的運(yùn)動。在一個方面中，第一連桿565構(gòu)造成在相對于軸線325與樞軸536相對的部位與第二連桿566聯(lián)接，這可以使第一和第二連桿繞軸線325 “卷起”。在這種情況中，致動器355可以引起第一和第二連桿當(dāng)沿一個方向運(yùn)動時“展開”并且當(dāng)沿相反方向運(yùn)動時“卷起”?！熬砥稹焙汀罢归_”的這種能力可以增加通過線性致動器的給定行程可獲得的運(yùn)動的角范圍。
[0223]致動器355流體聯(lián)接到伺服閥385，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C375并且可以從傳感器(諸如位置傳感器345和載荷傳感器365)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器355。位置傳感器345位于接頭335的一個端部以測量第四支撐構(gòu)件314和第五支撐構(gòu)件315之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器365聯(lián)接到第二連桿566并且可以測量作用于與軸線325關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0224]繼續(xù)參考圖9A、9B和9C，位置傳感器346與接頭336關(guān)聯(lián)以感測第五支撐構(gòu)件315和第六支撐構(gòu)件316之間的相對位置變化。致動器356可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭336形成的軸線326關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器356關(guān)聯(lián)的載荷傳感器366可以測量作用于與軸線326關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0225]致動器356在一個端部處聯(lián)接到第五支撐構(gòu)件315并且在該致動器的相對的端部處聯(lián)接到第一連桿557。第一連桿557在樞軸542處聯(lián)接到第五支撐構(gòu)件315。第一連桿557在樞軸544處聯(lián)接到第二連桿558。第二連桿558在樞軸546處聯(lián)接到扭矩構(gòu)件559。扭矩構(gòu)件559聯(lián)接到第六支撐構(gòu)件316，該第六支撐構(gòu)件繞軸線326旋轉(zhuǎn)。扭矩構(gòu)件559延伸離開軸線326以提供杠桿臂并且與第二連桿558聯(lián)接。因此，第一連桿的旋轉(zhuǎn)可以引起第二連桿558的運(yùn)動，該第二連桿的運(yùn)動繞軸線326作用在扭矩構(gòu)件559上以引起第六支撐構(gòu)件316繞軸線326的運(yùn)動。在一個方面中，如上所述，第一連桿557構(gòu)造成在相對于軸線326與樞軸536相對的部位與第二連桿558聯(lián)接，這可以允許第一連桿和第二連桿繞軸線325 “卷起”和“展開”。
[0226]致動器356流體聯(lián)接到伺服閥386，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C376并且可以從傳感器(諸如位置傳感器346和載荷傳感器366)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器356。位置傳感器346位于接頭336的一個端部以測量第五支撐構(gòu)件315和第六支撐構(gòu)件316之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器366聯(lián)接到致動器356并且可以測量致動器中的載荷。
[0227]圖9A、9B和9C還顯示，位置傳感器347與接頭337關(guān)聯(lián)以感測第六支撐構(gòu)件316和第七支撐構(gòu)件317之間的相對位置變化。致動器357可以提供扭矩，該扭矩作用于與接頭337形成的軸線327關(guān)聯(lián)的D0F。與致動器357關(guān)聯(lián)的載荷傳感器367可以測量作用于與軸線327關(guān)聯(lián)的DOF的載荷。
[0228]致動器357在一個端部處聯(lián)接到第七支撐構(gòu)件317并且在相對的端部處聯(lián)接到扭矩構(gòu)件560。扭矩構(gòu)件560延伸離開軸線327并且提供杠桿臂和用于第六支撐構(gòu)件316的聯(lián)接。第七支撐構(gòu)件317和扭矩構(gòu)件560之間的聯(lián)接偏離軸線327。因此，致動器的運(yùn)動施加扭矩到扭矩構(gòu)件560，這引起第七支撐構(gòu)件317相對于第六支撐構(gòu)件316繞軸線327的運(yùn)動。
[0229]致動器357流體聯(lián)接到伺服閥387，該伺服閥電聯(lián)接到⑶C377并且可以從傳感器(諸如位置傳感器347和載荷傳感器367)接收位置和/或載荷數(shù)據(jù)以操作致動器357。位置傳感器347位于接頭337的一個端部以測量第六支撐構(gòu)件316和第七支撐構(gòu)件317之間的相對旋轉(zhuǎn)。載荷傳感器367聯(lián)接到致動器357并且可以測量致動器中的載荷。在圖中，⑶C376和⑶C377處于第五支撐構(gòu)件315上的相同的部位。另外，伺服閥285、伺服閥286和伺服閥287處于第五支撐構(gòu)件215上的相同的部位。
[0230]下面參考前述圖中示出的機(jī)器人系統(tǒng)的例子提供遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的控制系統(tǒng)信號流的說明。參考圖10A-10D，并且特別地參考圖10A，對于被控制的每一個D0F，每一個主控制臂致動器251-257和從屬臂致動器351-357可以分別由主控制臂⑶C271-277和從屬臂⑶C371-377控制。如上所述，用于從屬臂300A和運(yùn)動學(xué)地等效的主控制臂200A的每一個DOF可以具有致動器。具有七個DOF的機(jī)器人臂因此可以至少具有主控制臂上的七個致動器和從屬臂上的七個致動器。致動器的伺服閥可以沿向前方向和相反方向操作致動器。每一個致動器可以具有對應(yīng)的位置傳感器和載荷傳感器，該位置傳感器和載荷傳感器可以確定作用在主控制臂接頭231-237和從屬臂接頭331-337上的力(或扭矩)和位置，該主控制臂接頭和從屬臂接頭的每一個可以包括D0F。
[0231]⑶C可以使用來自分別與每一個接頭231-237和331-337關(guān)聯(lián)的位置傳感器241-247和341-347和載荷傳感器261-267和361-367的輸入來計算力，該力可以被轉(zhuǎn)化為信號以通過指定的力將該致動器致動到指定的位置，或者換句話說，在DOF施加指定的扭矩。例如，正信號可以沿向前方向移動致動器并且負(fù)信號可以沿相反方向移動致動器，或者反過來。信號的量值可以表示致動器產(chǎn)生的力的強(qiáng)度。中央控制裝置610可以協(xié)調(diào)用于DOF的主控制臂的GDC和從屬臂的GDC之間的信號。中央控制裝置也可以執(zhí)行濾波和放大以便信號在主控制臂和從屬臂之間傳遞。在中央控制裝置的協(xié)調(diào)、濾波和放大在圖1OA中被描繪為命令濾波器611到617。力反饋信號可以從從屬臂的GDC通過命令濾波器返回到主控制臂的⑶C。
[0232]每一個GDC被構(gòu)造用來提供控制方案，該控制方案用于控制主控制臂200A上的接頭以及從屬臂300A上的對應(yīng)接頭的位置和扭矩。GDC使用若干不同的閉環(huán)控制方案。每一種方案被設(shè)計成提供希望水平的精度、速度和穩(wěn)定性以提供敏捷的、快速的且精確的遙控操作的機(jī)器人升降系統(tǒng)。用于主控制臂200A的每一個支撐構(gòu)件211-217和從屬臂300A的每一個支撐構(gòu)件311-317的控制方案與命令濾波器611-617 —起被設(shè)計成限制或消除每一段以可能在相應(yīng)的臂200A、300A中的另一支撐構(gòu)件上引起自然共振諧波的頻率操作。輸出信號和反饋信號的濾波被執(zhí)行以去除高頻信號，該高頻信號可能引起支撐構(gòu)件中的共振或其它類型的不穩(wěn)定性能。
[0233]參考圖10A-10D，并且特別參考圖10B，每一個命令濾波器611-617可以被進(jìn)一步細(xì)分以為主控制臂DOF和從屬臂DOF的位置和扭矩提供交叉增益和濾波。為聯(lián)接到接頭231的單個主控制臂致動器251和聯(lián)接到接頭331的匹配的從屬臂致動器351 (具有它們的伴隨的傳感器、GDC和命令電路)示出控制信號流。用于其它接頭的其它致動器可以以類似的方式運(yùn)行。
[0234]參考該例子，用戶可以沿希望的方向移動主控制臂。主控制臂200A接頭231上的位置傳感器241可以感測與DOF相關(guān)的位置變化。位置傳感器信號在傳遞到從屬臂⑶C之前可以從位置傳感器241傳輸?shù)街骺刂票跥DC271中的主位置控制裝置641和用于交叉增益和濾波輸入的主位置命令621。在位置傳感器測量位置變化時，載荷傳感器261感測施加在接頭231上的力或扭矩。載荷傳感器信號在傳遞到從屬臂GDC之前可以被傳輸?shù)街骺刂票邰荂中的主扭矩控制裝置661和用于交叉增益和濾波的主扭矩命令631。主控制臂⑶C中的主閥控制裝置651組合來自主位置控制裝置和主扭矩控制裝置的輸入以產(chǎn)生信號以致動致動器251。主位置控制裝置可以使用來自位置傳感器的信號和來自從屬臂的GDC的從屬位置命令721的信號。同樣，主扭矩控制裝置可以使用來自載荷傳感器的信號和來自從屬臂的GDC的從屬扭矩命令731的信號。
[0235]主位置命令621可以提供主控制臂200A處的用戶的運(yùn)動的希望水平的放大或縮放。例如，對于用戶移動主控制臂中的接頭231-237的每一度，主位置命令621可以被設(shè)置成以希望的比率提供從屬臂中的對應(yīng)運(yùn)動。典型的比率可以是1:1，使得從屬臂能夠與主控制臂以相同的速率運(yùn)動。然而，可以選擇2:1、3:1或更高的比率使用戶能夠在主控制臂作出相對小的運(yùn)動，同時指揮從屬臂移動2到3倍遠(yuǎn)。當(dāng)執(zhí)行重復(fù)的運(yùn)動時，這可能通過限制用戶的運(yùn)動量以減少用戶疲勞而有助于用戶。相反，當(dāng)用戶執(zhí)行精細(xì)任務(wù)時，該比率可以設(shè)置成1: 2、1:3或更低。通過減小比率，并且要求用戶比從屬臂的對應(yīng)運(yùn)動移動更遠(yuǎn)，它使用戶能夠具有對精細(xì)任務(wù)的更細(xì)致的馬達(dá)控制?；谙到y(tǒng)和系統(tǒng)操作者的需要和用途通過調(diào)節(jié)主位置命令621可以設(shè)置實(shí)際比率。
[0236]主位置命令621可以為工作空間的從屬臂提供位置邊界，例如，用來將工作空間限制到略微小于從屬臂的實(shí)際全伸展范圍。例如，如果該系統(tǒng)在具有低的天花板的區(qū)域中操作，則該系統(tǒng)可以被用戶配置成使得從屬臂不達(dá)到高于低的天花板的高度以避免與該天花板接觸。高度限制或其它運(yùn)動范圍限制將禁止從屬臂延伸超過強(qiáng)加的極限。基于系統(tǒng)和系統(tǒng)操作者的需要和用途通過調(diào)節(jié)主位置命令621可以設(shè)置這種邊界或運(yùn)動范圍限制。
[0237]在另一方面中，主位置命令621可以被選擇用來提供主控制臂200A處的用戶的運(yùn)動的希望水平的偏置。例如，主控制臂中的接頭231-237的位置可以偏置預(yù)定值以將從屬臂布置在從主控制臂偏置的位置。當(dāng)從屬臂處于否則將需要用戶處于不合適的或不舒適的位置的位置時，這可以使用戶能夠在更舒適的位置中操作。例如，用戶可以執(zhí)行要求從屬臂被抬高持續(xù)延長的時間段的任務(wù)。在沒有偏置水平實(shí)施的情況下，用戶將需要將主控制臂也布置在抬高的位置中。然而，通過利用位置偏置，用戶可以相對于主控制臂偏置從屬臂的位置以允許用戶在用戶的臂處于降低的位置的情況下操作主控制臂，同時從屬臂在抬高的位置中保持可操作。這可以增加舒適性并提高生產(chǎn)率，同時減小疲勞和操作者錯誤的可能性。在操作主控制臂時，位置偏置可以是可變的并且可以由用戶控制(例如，通過可結(jié)合機(jī)器人裝置的控制系統(tǒng)操作的用戶接口裝置)。
[0238]參考圖10A-10D，并且特別地參考圖10C，主位置命令621將被放大的且被濾波的信號提供到從屬臂GDC371以將從屬臂300A中的接頭331移動到對應(yīng)于主控制臂200A中的接頭321的位置。從屬位置控制裝置741使用由從屬臂位置傳感器341感測到的當(dāng)前位置和主位置命令621提供的主控制臂的新的位置產(chǎn)生閥控制裝置751輸入。從屬扭矩控制裝置761使用由從屬臂載荷傳感器361感測到的當(dāng)前扭矩和主扭矩命令631提供的主控制臂上的扭矩產(chǎn)生另一閥控制裝置輸入。從屬臂致動器由閥控制裝置控制。位置傳感器通過從屬位置命令721提供反饋到從屬位置控制裝置且提供反饋位置反饋到主控制臂。載荷傳感器通過從屬扭矩命令731提供反饋到從屬扭矩控制裝置且提供力反饋扭矩反饋到主控制臂。以這種方式，通過提供適當(dāng)?shù)男盘柕介y控制裝置751以致動接頭331，主控制臂處的接頭231的位置和扭矩在從屬臂處的接頭331上基本上被復(fù)制。
[0239]主位置控制裝置641和主扭矩控制裝置661可以分別使用滯后超前補(bǔ)償器來確定到主閥控制裝置651的輸出。滯后超前補(bǔ)償器被選擇用來改善控制系統(tǒng)的反饋中的不希望的頻率響應(yīng)。主位置控制裝置641使用來自位置傳感器241的位置反饋。主扭矩控制裝置661使用來自致動器251上的載荷傳感器261的扭矩反饋。
[0240]滯后超前補(bǔ)償器的相位滯后部分可以被設(shè)計成維持低的頻率增益，同時實(shí)現(xiàn)增益余量的一部分。然后，該補(bǔ)償器的相位超前部分可以實(shí)現(xiàn)相位余量的剩余，同時增加系統(tǒng)帶寬以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)。
[0241]在一些情況中，折衷可能是必要的。如果指定的相位余量或補(bǔ)償器增益可以減小，則補(bǔ)償器的高頻增益也可以減小。如果這些技術(shù)參數(shù)不能減小，則可能有必要使用與相位超前補(bǔ)償?shù)囊徊糠旨壜?lián)的相位滯后補(bǔ)償?shù)囊徊糠帧?br> [0242]通過實(shí)現(xiàn)高的增益，位置增益可以被設(shè)置成使得從屬臂可靠地跟隨主控制臂的位置。主控制臂可以構(gòu)造成不具有高的位置增益，這可能有助于最小化用戶工作強(qiáng)度。在工作時存在略微平衡作用。如果主控制臂增益太低，則操作者可能失去從屬臂經(jīng)歷的運(yùn)動的本體感受。例如，從屬臂增益可以增加到可接受的穩(wěn)定性極限，而主控制臂增益可以被設(shè)置用來優(yōu)化用戶通過主控制臂感測從屬臂經(jīng)歷的運(yùn)動的需要，同時最小化用戶疲勞。
[0243]低的扭矩增益可以允許提高的穩(wěn)定性余量，特別地當(dāng)從屬臂接觸剛性本體時和當(dāng)兩個從屬臂通過“雙手”升降機(jī)被聯(lián)接時。
[0244]用于每一個從屬臂DOF的位置和扭矩增益的調(diào)整取決于任何特別的DOF經(jīng)歷的剛度，質(zhì)量和慣性。機(jī)器人臂DOF的位置隨著接頭運(yùn)動而改變，因此，貫穿機(jī)器人臂的運(yùn)動，特別的DOF經(jīng)歷的慣性可能顯著地改變。由于從屬臂可以被構(gòu)造用來拾取有效載荷，因此有效載荷的額外的質(zhì)量也可以引起DOF經(jīng)歷的慣性顯著地改變。因此，可以通過靜態(tài)增益調(diào)整給定DOF使得它在所有接頭角度和有效載荷上是穩(wěn)定的。然而，這可能在一些情況下導(dǎo)致遲鈍的性能并且在其它情況下導(dǎo)致振蕩的性能。通過考慮各種接頭角度下的慣性變化和由于各種有效載荷的慣性變化，可以動態(tài)地改變增益以在整個操作范圍上優(yōu)化性能。因此，可以實(shí)現(xiàn)增益調(diào)度以動態(tài)地優(yōu)化性能。增益調(diào)度可以包括表中提及的離散的預(yù)定值和/或可以從公式計算的值。可以根據(jù)測得的重量、估計的值或其它計算確定慣性變化。
[0245]在一些示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的遙控操作的機(jī)器人裝置還可以包括主/從關(guān)系濾波功能元件，或關(guān)系濾波功能元件，該功能解決涉及機(jī)器人系統(tǒng)，并且特別地主控制臂中的不需要的運(yùn)動(例如，意外引起的運(yùn)動)的問題，諸如可動平臺引入的那些問題。例如，主/從關(guān)系濾波功能元件解決以下問題:引起主控制臂不同于操作者的希望輸入地運(yùn)動，而這可以引起從屬臂以不希望的方式運(yùn)動。
[0246]在用戶、主控制臂和從屬臂被共同地支撐在相同可動平臺處的特別情況中，主/從關(guān)系濾波功能元件可用于識別和濾波由主控制臂和從屬臂的不希望的運(yùn)動引起的頻率(例如，由除了用戶外的一些東西導(dǎo)致或引起的那些)以減少運(yùn)動反饋。主/從關(guān)系濾波功能元件處理該系統(tǒng)中產(chǎn)生的不希望的反饋回路。如果保持不受抑制，則該系統(tǒng)中的振蕩可以繼續(xù)并且幅度增大。通過檢測不需要的反饋回路發(fā)生的頻率，反饋回路可以基本上被破壞并且其對機(jī)器人系統(tǒng)的總體性能的影響可以被減小或消除。
[0247]存在引起從屬臂以不希望的方式運(yùn)動的主控制臂中的不需要的運(yùn)動(B卩，不同于由用戶的希望輸入產(chǎn)生的那些運(yùn)動的運(yùn)動)的問題可能出現(xiàn)的各種方式。在一個例子中，用戶移動主控制臂并且主控制臂以主結(jié)構(gòu)模式振蕩。在另一例子中，用戶移動主控制臂并且用戶以用戶站在其上的平臺的操作者支撐結(jié)構(gòu)模式振蕩。在另一例子中，從屬臂運(yùn)動或振蕩，這引起可動平臺的共振振蕩，而該共振振蕩導(dǎo)致用戶平臺和/或主架子的振蕩，并且因此導(dǎo)致主控制臂的振蕩。在又一例子中，從屬臂與引起可動平臺的共振振蕩的環(huán)境相互作用，而這導(dǎo)致用戶平臺和/或主架子的振蕩。
[0248]在一些示例性實(shí)施例中，可動平臺、從屬臂和環(huán)境的結(jié)構(gòu)模式振蕩可以發(fā)生在希望的機(jī)器人操作范圍內(nèi)。
[0249]為了減小運(yùn)動反饋并且減小或消除不需要的反饋回路的影響，交叉命令可以被濾波以最小化如通過可動平臺通信的主支撐模式和從屬支撐和環(huán)境模式之間的關(guān)聯(lián)引起的振蕩。關(guān)系濾波功能元件通過減小那些頻率下的命令的增益并且最小化該系統(tǒng)的能力的總延時而減弱掉識別的結(jié)構(gòu)模式頻率下的振蕩以通過引入那些頻率下的相位超前而阻止這些振蕩，該相位超前減小滯后并且增加穩(wěn)定性余量。以類似的方式，在實(shí)現(xiàn)扭矩輔助功能的實(shí)施例中，扭矩輔助命令可以被濾波以最小化操作者模式和主模式之間的關(guān)聯(lián)引起的振蕩。
[0250]應(yīng)用主/從關(guān)系濾波功能元件可以在低于結(jié)構(gòu)模式為目標(biāo)的情況的頻率引起延時，在一些性能范圍上導(dǎo)致暫時降低的性能以便維持穩(wěn)定性并且實(shí)現(xiàn)較高的位置精度。
[0251]參考圖10A-10D，并且特別地參考圖10D，當(dāng)使用重力補(bǔ)償時，用于主控制臂的重力補(bǔ)償器681和用于從屬臂的重力補(bǔ)償器781可以使用。用于主控制臂的重力補(bǔ)償器681可以使用來自主控制臂位置傳感器241和重力傳感器的輸入來計算重力矢量并且確定每一個支撐構(gòu)件的位置。支撐構(gòu)件的位置可以用于確定構(gòu)件的重心。支撐構(gòu)件的質(zhì)量、重心和位置可以用于計算沿測量的重力矢量的方向的重力的影響引起的用于主控制臂中的支撐構(gòu)件的接頭的扭矩并且在重力補(bǔ)償器681產(chǎn)生信號以發(fā)送到主扭矩命令631，該主扭矩命令可以被主扭矩控制裝置661利用以提供相反的扭矩值到與接頭231關(guān)聯(lián)的致動器251，以抵消該接頭處的重力的影響。類似地，剩余的接頭232-237的每一個上的重力的影響可以被確定并且抵消。
[0252]用于從屬臂的重力補(bǔ)償器781可以使用來自從屬臂位置傳感器341和重力傳感器的輸入來計算重力矢量并且確定支撐構(gòu)件311的位置。支撐構(gòu)件的位置可以用于確定構(gòu)件的重心。支撐構(gòu)件的質(zhì)量、重心和位置可以用于計算沿測量的重力矢量的方向的重力的影響引起的用于從屬臂中的支撐構(gòu)件的接頭331的扭矩。重力補(bǔ)償器781可以輸出信號以發(fā)送到從屬扭矩命令731，該從屬扭矩命令可以被從屬扭矩控制裝置761利用以提供相反的扭矩值到與接頭331關(guān)聯(lián)的致動器351，以抵消該接頭處的重力的影響。類似地，剩余的接頭332-337的每一個上的重力的影響可以被確定且抵消以補(bǔ)償從屬臂上的重力的影響。
[0253]在一個方面，由從屬臂支撐的有效載荷，諸如連接到端部執(zhí)行器390的有效載荷，可以被重力補(bǔ)償使得用戶在操作主控制臂時不感覺到有效載荷的重量。有效載荷重力補(bǔ)償可以使用聯(lián)接到端部執(zhí)行器和從屬臂的載荷傳感器368來確定要被補(bǔ)償?shù)挠行лd荷的重量。
[0254]主扭矩輔助控制裝置691可以提供另外的輸入到主扭矩控制裝置661。主控制臂200A上的至少一個用戶載荷元件接口 268可以與用戶的臂接觸。載荷元件可以被構(gòu)造用來輸出信號到與用戶的臂的運(yùn)動相關(guān)的載荷元件插件693。載荷元件插件693可以將該信號傳輸?shù)街髋ぞ剌o助控制裝置691。另外的扭矩可以被傳遞到用于主控制臂中的接頭231-237的致動器251-257，以引起主控制臂運(yùn)動以輔助用戶移動主控制臂200A。
[0255]聯(lián)接到端部執(zhí)行器390的有效載荷可以通過使用載荷傳感器368被穩(wěn)定，該載荷傳感器與從屬臂的端部處的端部執(zhí)行器關(guān)聯(lián)。載荷傳感器368可以測量由有效載荷產(chǎn)生的并且作用在載荷傳感器368上的力和力矩。使用從屬載荷控制裝置791，有效載荷穩(wěn)定化可以被應(yīng)用于數(shù)種不同的有效載荷情況，包括擺動有效載荷、聯(lián)接到“雙手”升降機(jī)中的一對磁性端部執(zhí)行器的剛性有效載荷和易碎有效載荷或操作環(huán)境。
[0256]在擺動有效載荷的情況中，希望快速地減小擺動以最小化不穩(wěn)定的有效載荷的消極影響?；趤碜暂d荷傳感器368的測量的信息，在從屬臂DOF施加扭矩以最小化有效載荷施加的垂直于重力的力分量。這具有的效果是，移動端部執(zhí)行器使得有效載荷重心在端部執(zhí)行器下面。有效載荷的擺動被從屬臂的相反運(yùn)動快速吸收且消除。
[0257]在聯(lián)接到“雙手”升降機(jī)中的一對端部執(zhí)行器(例如，磁性的)的剛性有效載荷的情況中，操作者控制的從屬臂可以彼此對抗使得磁性端部執(zhí)行器的一個或兩個離開剛性有效載荷扭轉(zhuǎn)。這種扭轉(zhuǎn)可以減小保持在有效載荷上的磁性，潛在地導(dǎo)致有效載荷的落下。通過有效載荷穩(wěn)定化，載荷傳感器368檢測威脅相對于有效載荷扭轉(zhuǎn)端部執(zhí)行器的力和力矩。在檢測時，引起從屬臂移動以減輕或最小化威脅離開有效載荷扭轉(zhuǎn)磁性端部執(zhí)行器的力和力矩。在一個方面中，從屬臂的端部處的載荷可以被限制到預(yù)定值并且從屬臂可以移動以將施加的載荷維持在該預(yù)定值或之下。
[0258]在易碎有效載荷或操作環(huán)境的情況中，可能希望限制端部執(zhí)行器可以施加到有效載荷或其它物體的力的量(如由載荷傳感器368檢測的)。通過有效載荷穩(wěn)定化，從屬臂當(dāng)力和力矩超過預(yù)定值時可以減小或消除力和力矩以將力和力矩維持在預(yù)定值或之下。
[0259]類似地，從屬載荷控制裝置791可以提供另外的輸入到從屬扭矩控制裝置761。從屬臂300A可以包括至少一個從屬載荷元件接口 368。例如,從屬臂300A上的從屬載荷元件接口 368可以包括:被構(gòu)造且設(shè)計成與用戶接觸的部件；和載荷元件，該載荷元件與這種部件關(guān)聯(lián)或者另外可以與這種部件協(xié)作。例如，用戶可以抓住載荷元件與其關(guān)聯(lián)的從屬臂上的把手并且沿選定方向施加載荷。從屬載荷元件接口 368可以檢測施加的載荷和施加的載荷的方向，并且傳輸信號到從屬載荷元件插件793。載荷元件插件793可以將該信號傳輸?shù)綇膶佥d荷控制裝置791。另外的扭矩可以被傳遞到用于從屬臂中的接頭331-337的致動器351-357以輔助用戶沿施加的載荷的方向移動從屬臂300A。在另一方面，從屬載荷元件接口 368可以包括載荷元件，該載荷元件聯(lián)接到端部執(zhí)行器和從屬臂或者另外可以與端部執(zhí)行器和從屬臂協(xié)作以測量由端部執(zhí)行器施加在從屬臂上的載荷和由端部執(zhí)行器支撐的任何有效載荷。在這種情況中，從屬載荷控制裝置791可以用于施加有效載荷穩(wěn)定化、有效載荷重力補(bǔ)償或利用來自載荷元件接口 368的載荷的其它系統(tǒng)部件。
[0260]遙控操作的機(jī)器人裝置還可以包括“輕拍響應(yīng)”功能，該“輕拍響應(yīng)”功能被構(gòu)造用來當(dāng)從屬臂接觸物體時通過主控制臂提供增強(qiáng)的力反饋到操作者以使操作者能夠更精確地感測從屬臂接觸物體的程度。輕拍響應(yīng)可以隨從屬載荷衍生的量值(例如，如載荷傳感器檢測到的扭矩的變化速率)而變化，因此用“輕拍”模擬接觸，給予操作者從屬臂處的碰撞事件的量值的感覺。從屬載荷衍生值響應(yīng)可能持續(xù)時間太短，因此人不能感測且/或超越該系統(tǒng)的能力而為操作者精確地再現(xiàn)。因此，從屬載荷衍生值可以通過濾波器(諸如增益的兩極兩零濾波器)以將從屬載荷衍生值轉(zhuǎn)變?yōu)槿丝梢愿杏X并且該系統(tǒng)可以再現(xiàn)的較慢的響應(yīng)。濾波器輸出可以作為扭矩命令被施加到主控制臂D0F，在那里它被用戶感測。這個部件可以提高從屬臂遇到的阻力的主控制臂處的“感覺”的精度并且可以幫助操作者更好地認(rèn)識到從屬臂已經(jīng)接觸物體。在一個方面中，輕拍響應(yīng)可以應(yīng)用于主控制臂的任何自由度。在特定的方面中，輕拍響應(yīng)僅應(yīng)用于主控制臂的腕自由度。
[0261]遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括動力源，該動力源用來為主控制臂、從屬臂和用于操作該臂的任何子系統(tǒng)提供動力。例如，如圖11的示意性動力系統(tǒng)圖中示出的，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)700可以包括動力單元702和用于該動力單元的燃料供應(yīng)裝置701。在一個方面中，燃料供應(yīng)裝置701可以包括化石燃料，并且動力單元702可以是內(nèi)燃機(jī)。在這種情況中，動力單元702可以為發(fā)電機(jī)705提供動力，該發(fā)電機(jī)可以通過電母線706為中央控制器707、主控制臂和從屬臂的GDC708以及主控制臂和從屬臂的伺服閥709提供動力。
[0262]動力單元702也可以為液壓泵703提供動力，該液壓泵用于右主控制臂704A、左主控制臂704B、右從屬臂704C和左從屬臂704D的致動器。在一個方面中，液壓泵可以由從發(fā)電機(jī)705接收的電提供動力。在某些方面中，動力單元702也可以為可以被包括在本公開的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)中的子系統(tǒng)提供動力，該子系統(tǒng)諸如用于可動平臺的可動部件、諸如照明設(shè)備的電系統(tǒng)、相機(jī)、麥克風(fēng)等等。動力單元可以與主控制臂和從屬臂一起共同地被支撐在可動平臺處。
[0263]可選地，諸如電池的能量存儲裝置可以被構(gòu)造用來輸送電力到電母線706和/或液壓泵703。能量存儲裝置可以用作主力源或用作備用動力源。
[0264]在一個實(shí)施例中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以位于固定的位置，諸如在靜止的或固定的平臺上。該平臺可以支撐遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的各種部件，諸如從屬臂和主控制臂。在特別的方面中，該平臺可以單獨(dú)地或以任何組合地支撐動力源、泵、發(fā)電機(jī)、燃料供應(yīng)裝置和中央控制器。
[0265]在另一方面中，該平臺可以是可動平臺。在特別的方面中，除主控制臂和從屬臂之夕卜，可動平臺還可以在基座或其它基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)處支撐電源、泵、發(fā)電機(jī)、燃料供應(yīng)裝置和中央控制器。因此，根據(jù)本公開的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以是可動的自包含系統(tǒng)，該系統(tǒng)也能夠支撐用戶以操作該系統(tǒng)，并且提供可以稱為可動遙控操作的操作。
[0266]圖12和13中示出的是根據(jù)本公開的一個示例性實(shí)施例的可動平臺810。如示出的，可動平臺810為主控制臂、從屬臂和用于這些的操作的所有其它必要部件(例如，電源、泵、控制裝置、控制系統(tǒng)、用戶接口裝置等等)提供共同的支撐件。該平臺810包括:基座，該基座的一區(qū)域被設(shè)計用來接收和支撐機(jī)器人裝置的各種部件；各種驅(qū)動系統(tǒng)，該各種驅(qū)動系統(tǒng)用來提供和促進(jìn)可動平臺的運(yùn)動和轉(zhuǎn)向，以及用于用戶的支撐件，其中用戶可以控制諸如主控制臂、從屬臂、端部執(zhí)行器、平臺的可動等等的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)800的各種部件的一個或更多個。圖12中示出，平臺810可以包括控制面板812，并且可選地包括座位814。實(shí)際上，可動平臺810可以被構(gòu)造成包括或支撐所有必要的元件、部件、系統(tǒng)和/或子系統(tǒng)以組成充分的或自包含系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以被用戶根據(jù)需要操作并且到處移動。
[0267]在一個例子中，座位814可以是可折疊的座位構(gòu)造，因此使用戶能夠在操作遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)800時選擇站立或坐下。在一個非限制性例子中，座位814包括一個或更多個可折疊的支撐構(gòu)件，該可折疊的支撐構(gòu)件可以一起延伸到直立位置中并縮回，為站立位置提供空間?？蛇x地，該座位可以被固定在適當(dāng)位置或者該座位可以旋轉(zhuǎn)且/或在高度上可調(diào)節(jié)從而為用戶提供各種就座位置。
[0268]圖12和13中示出，該平臺可以包括從屬臂接納通道816，該從屬臂接納通道被構(gòu)造用來以套接位置或布置接收從屬臂的一部分，諸如從屬臂803的一部分。在至少一個方面中，當(dāng)從屬臂不處于操作中時，從屬臂接納通道816可以有助于接收從屬臂803的至少一部分。當(dāng)不使用時，從屬臂803可以以存放構(gòu)造向著平臺810向內(nèi)折疊，因此將遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)800構(gòu)造成緊湊的且可以容易地運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)。從屬臂接納通道816可以另外用于防止平臺的輪或軌道接觸從屬臂803。可以包括墊子817以提供相對軟的相接，諸如橡膠、密集泡沫或塑料，從而保護(hù)從屬臂免受破壞性接觸。墊子817可以與接納通道816成一體或者與接納通道816分離。簡而言之，本發(fā)明的遙控操作的機(jī)器人裝置可以包括操作模式和存儲模式，在存儲模式中，從屬臂和可選地主控制臂通過將各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件折疊或坍縮在它們自身附近可以被布置成便于存儲。在存放位置中，從屬臂可以至少部分地折疊到臂接納通道816中以將遙控操作的機(jī)器人裝置放置成緊湊的構(gòu)造。
[0269]圖13中示出，平臺810包括一個或更多個從屬臂支撐系統(tǒng)818、820，該從屬臂支撐系統(tǒng)被構(gòu)造用來支撐一個或更多個從屬臂803和從屬臂可能攜帶的任何載荷的重量。支撐系統(tǒng)818和820被示出為包括被支撐在平臺處的支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件分別連接到從屬臂的基座(例如，見圖7A和7B的基座310)以在平臺810處為從屬臂提供支撐。支撐系統(tǒng)818的一對第一支撐構(gòu)件可以基本上鄰近用于從屬臂803的連接點(diǎn)822沿平臺810的長度彼此平行地延伸。支撐系統(tǒng)820的第二支撐構(gòu)件可以在該對第一支撐構(gòu)件之間橫向延伸(例如，基本上垂直于該對第一支撐構(gòu)件)。在至少一個方面中，第二支撐構(gòu)件用于支撐從屬臂連接點(diǎn)822和平臺810?？梢詷?gòu)想，第一和第二支撐構(gòu)件可以包括能夠支撐重的載荷的任何類型的材料，諸如鋼、碳纖維、鈦、鋼合金和/或鈦合金等等。[0270]如前面討論的和圖13中示出的，平臺810包括一個或更多個從屬臂連接點(diǎn)822。一個或更多個從屬臂連接點(diǎn)822可以在平臺810的長度的相對側(cè)布置在平臺810上并且可以聯(lián)接到壁824或以其它方式位于壁824處?？梢詷?gòu)想，從屬臂803通過能夠經(jīng)受和支撐大的張力和載荷的聯(lián)接裝置或系統(tǒng)(例如但不限于諸如鋼、鎳等等的材料的工業(yè)等級緊固件)或通過焊接連接到壁824。
[0271]圖13中也示出，平臺810也包括一個或更多個主控制臂支撐系統(tǒng)826。一個或更多個主控制臂支撐系統(tǒng)826包括多個支撐構(gòu)件，該多個支撐構(gòu)件從平臺的基座延伸，并且被構(gòu)造用來聯(lián)接且支撐主控制臂802，以及將這些布置在適合于用戶操作的部位中。在示出的實(shí)施例中，主控制臂支撐構(gòu)件被構(gòu)造用來將主控制臂布置在平臺上方且鄰近用戶操作區(qū)域以便使用戶能夠從希望的位置操作主控制臂。支撐系統(tǒng)826用作主控制臂802的連接點(diǎn)并且還用于支撐主控制臂802的重量?？梢詷?gòu)想，主控制臂支撐系統(tǒng)826可以包括能夠支撐重的載荷的任何類型的材料，諸如鋼、鈦、鎳和/或這種材料的合金、碳纖維等等。
[0272]圖13示出主控制臂802的例子構(gòu)造和連接。如示出的和前面討論的，主控制臂802被連接在平臺810的端部并且被構(gòu)造用來適當(dāng)?shù)夭贾靡员銓?shí)現(xiàn)位于平臺810上的操作區(qū)域中的用戶的操作。在示出的示例性實(shí)施例中，主控制臂支撐系統(tǒng)826聯(lián)接到平臺810并且離開平臺810向上且向外延伸。主控制臂支撐系統(tǒng)826的支撐構(gòu)件在連接點(diǎn)830支撐主控制臂802，該主控制臂然后部分地弧形彎曲回到平臺810上方，并且隨后朝著平臺810向下延伸。主控制臂支撐系統(tǒng)826、主控制臂802和主控制臂連接點(diǎn)830產(chǎn)生并且限定用戶操作室828，該用戶操作室鄰近并且對應(yīng)于平臺的操作區(qū)域。可以構(gòu)想，主控制臂802通過能夠經(jīng)受且支撐這個部位處的載荷的聯(lián)接緊固件或裝置聯(lián)接到主控制臂支撐系統(tǒng)826 (并且支撐系統(tǒng)826聯(lián)接到平臺810)，該連接緊固件或裝置例如但不限于合適材料(諸如鋼等等)的工業(yè)等級螺栓、鉚釘?shù)鹊取?br> [0273]圖13中示出，一個或更多個主控制臂支撐系統(tǒng)826和主控制臂802在離從屬臂803 一定距離處聯(lián)接到平臺端部以允許用戶位于從屬臂803的路徑外，或操作區(qū)域外部，因此增加用戶的安全。另外，主控制臂(并且因此用戶)的這種定位可以用于幫助抗衡從屬臂和由從屬臂升降的任何載荷。
[0274]圖12、13和14中示出，如這里指示的，平臺810可以是可動平臺。因此，可以構(gòu)想，該平臺可以包括具有對應(yīng)驅(qū)動元件的多種類型的驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動元件例如但不限于輪、軌道、軌或促進(jìn)可動平臺和機(jī)器人系統(tǒng)從一個部位移動到另一個部位的其它可動部件。當(dāng)機(jī)器人系統(tǒng)是靜止的或者在運(yùn)送中時，可動部件也可以提供與支撐表面的穩(wěn)定接口。因此，可以基于操作環(huán)境的支撐表面選擇所用的可動部件的類型。
[0275]圖12中示出，可以從平臺810通過包括平臺控制元件的控制模塊或系統(tǒng)(諸如具有手控制裝置和/或一個或更多個腳踏板831的控制面板812)控制平臺810的可動部件。在一個例子中，腳踏板830可以控制該平臺的任何數(shù)量的或所有的可動控制部件，例如但不限于平臺810的向前運(yùn)動、向后運(yùn)動、橫向運(yùn)動、轉(zhuǎn)向等等。在至少一個方面中，能夠從腳踏板831控制平臺810的可動可以有利地消除以下需要:用戶從主控制臂802移除用戶的臂以便將平臺810移動到不同的部位。因此，用戶可以拾取物體并且通過從屬臂803操縱該物體，而同時移動且/或操縱平臺810到希望的部位。在圖12和13中示出的一個示例性實(shí)施例中，平臺810包括可動軌道系統(tǒng)832，該可動軌道系統(tǒng)適合用于具有支撐表面的操作環(huán)境，該支撐表面包括地面，諸如泥土、沙子、巖石等等。
[0276]在圖14和15A到15D中示出的另一示例性實(shí)施例中，平臺910可以包括驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)包括呈輪932的形式的驅(qū)動元件，該驅(qū)動元件至少部分地實(shí)現(xiàn)平臺的可動，并且促進(jìn)可動平臺的移動和轉(zhuǎn)向。例如，該輪可以用于具有支撐表面的操作環(huán)境，該支撐表面包括硬的、相對光滑的表面，諸如浙青、混凝土、木材、鋼等等。
[0277]圖15A到15D是平臺910的底部的平面圖，示出平臺910的可動的多方向系統(tǒng)950，該多方向系統(tǒng)促進(jìn)在更有限的輪和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(例如，一組轉(zhuǎn)向輪和一組非轉(zhuǎn)向輪)上的遙控操作的機(jī)器人裝置(特別是可動平臺)的操作中的高度靈敏性。多方向系統(tǒng)950可以為平臺910提供沿多個方向、角度、轉(zhuǎn)向等等移動的能力。換句話說，多方向系統(tǒng)950為用戶提供多個DOF以在工作空間環(huán)境中操縱和移動平臺。在一個示例性實(shí)施例中，多方向系統(tǒng)950，并且特別地，每一個輪932可以被構(gòu)造成能夠獨(dú)立于其它輪932的每一個的定向取向的定向取向或旋轉(zhuǎn)。換句話說，該輪的每一個可以被構(gòu)造用來彼此獨(dú)立地相對于平臺旋轉(zhuǎn)，使得每一個能夠獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)向。在相同的或另外的實(shí)施例中，輪932可以被構(gòu)造用來一致地一起旋轉(zhuǎn)到相同的方向角或轉(zhuǎn)向點(diǎn)。在一個方面中，用戶可以手動地協(xié)調(diào)多方向系統(tǒng)950。在另一方面中，可以構(gòu)想，多方向系統(tǒng)950可以被自動地控制并且具有一個或更多個用戶可選擇的操作模式，如下面更詳細(xì)地描述的。
[0278]在圖15A和15B中示出的一個例子中，多方向系統(tǒng)950可以引起輪932旋轉(zhuǎn)到所有的輪932具有相同的方向角952的位置。在圖15B中示出的非限制性例子中，輪932的每一個指向相對于圖15A中示出的向前角度近似45度的相同的角度952。類似地，在圖15C中，每一個輪932指向相對于圖15A中示出的向前角度952近似90度的相同的角度952。輪932可以旋轉(zhuǎn)到所有的輪932具有相同的方向角的位置使得所有的輪能夠沿相同的方向954移動，并且因此可動平臺能夠沿相同的方向954移動。有利地，所有的輪的相同方向的運(yùn)動使得用戶的觀察角度/方向956能夠維持恒定，即使在平臺910運(yùn)動時。例如，在圖15B中，在輪932沿基本上向前或向后方向954運(yùn)動時，用戶的觀察角度956維持恒定。類似地，在圖15C中，輪932的相同的近似90度的方向角952使得用戶的觀察角度956能夠維持恒定，同時仍然提供可動平臺910的橫向運(yùn)動960。
[0279]在圖15D中示出的另一例子中，多方向系統(tǒng)950可以使輪932能夠旋轉(zhuǎn)到所有的輪932具有彼此以近似90度相對的角度的位置。因此，如圖15D中概念性地示出的，當(dāng)平臺910運(yùn)動時，由于單個輪沿方向962的運(yùn)動或驅(qū)動，該平臺停留在相同的部位中而用戶的觀察角度964可以隨著平臺910旋轉(zhuǎn)而從O度旋轉(zhuǎn)到360度。在一個方面中，實(shí)現(xiàn)平臺910的旋轉(zhuǎn)使用戶能夠快速且高效地使平臺910從緊湊工作空間中的一個部位旋轉(zhuǎn)到另一部位。與典型的固定的可旋轉(zhuǎn)平臺(諸如起重機(jī)等等)的操作不同，如這里描述的示出的平臺910可以允許用戶快速且容易地并且敏捷地使平臺移動到所需工作空間中的另一部位。
[0280]參考圖15E和15F，圖中示出的是具有不同構(gòu)造和功能的可動平臺。在這個示例性實(shí)施例中，可動平臺可以包括可動系統(tǒng)980，該可動系統(tǒng)可以使遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)970能夠越過障礙物972且/或通過窄的通路974。一些操作環(huán)境(諸如在船上)可以包括機(jī)器人系統(tǒng)970可能需要穿過的門或通路。一些門或通路可能具有隆起部分972，該隆起部分將只是防止“滾動”通過該門或通路。另外，一些門或通路可能比可動系統(tǒng)的寬度(例如，在輪在與地面接觸的正常操作位置中的情況下)窄，這將防止機(jī)器人系統(tǒng)通過該門或通路。[0281]為了克服這種障礙，可動系統(tǒng)980可以包括多個輪，該多個輪布置成與機(jī)器人系統(tǒng)970的行進(jìn)方向基本上一致。例如，輪981A-984A可以從機(jī)器人系統(tǒng)的前部到后部布置在機(jī)器人系統(tǒng)910的底部上?？蓜酉到y(tǒng)980也可以包括傳感器桿985，該傳感器桿具有至少一個傳感器986、987。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的，傳感器可以包括多種類型。傳感器可以被構(gòu)造用來感測輪附近的障礙物。作為響應(yīng)，該輪可以被構(gòu)造用來向上且/或向內(nèi)移動以避免該障礙物。例如，在機(jī)器人系統(tǒng)970沿方向978移動以前進(jìn)通過具有障礙物972、974的通路時，傳感器986可以感測隆起的障礙物972和窄的通路974。響應(yīng)于這種信息，輪982A可以適時地升高且/或縮回以允許形成空隙，以便在機(jī)器人系統(tǒng)向前移動時輪移動越過該障礙物。在一個方面中，傳感器可以與每一個輪關(guān)聯(lián)。在另一方面中，傳感器可以與前輪關(guān)聯(lián)，并且可以基于車輛的位置和速度引起所有后續(xù)的后輪升高/縮回。如圖15E中所示，前輪981A已經(jīng)以這種方式越過障礙物并且已經(jīng)降低/延伸回到正常操作位置，并且輪982A在克服該障礙物的過程中。輪983A是升高/縮回以便移動越過障礙物的按順序的下一個輪。
[0282]圖15F是機(jī)器人系統(tǒng)970的后視圖并且示出升高/縮回以便提供空隙以便輪移動越過障礙物872、974的輪984B的運(yùn)動。例如，輪984B可以在伸展位置975中以便正常操作。當(dāng)傳感器987感測到障礙物時，輪984B可以沿方向976移動到縮回位置977。一旦越過障礙物，輪984B就可以移動回到伸展位置975。用來升高/縮回該輪的機(jī)構(gòu)被示出為包括帶有動力的連桿臂，該帶有動力的連桿臂聯(lián)接到在被致動時樞轉(zhuǎn)的輪。在替代實(shí)施例中，連桿臂可以被構(gòu)造成線性地縮回而不是樞轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以任何組合的任何數(shù)量的輪可以在任何給定時間處于縮回位置，只要延伸位置中的輪足以維持機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另夕卜，當(dāng)使用多個傳感器時，來自兩個或更多個傳感器的數(shù)據(jù)可以用于確定給定的輪應(yīng)當(dāng)處于延伸位置還是處于縮回位置且/或協(xié)調(diào)多個輪的位置。
[0283]在圖16中示出的又一例子中，如這里描述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)1000可以包括拖車平臺1010，如這里描述的，該拖車平臺具有一個或更多個主控制臂1020，該一個或更多個主控制臂通信地連接到一個或更多個從屬臂1030。至少在一個方面中，拖車平臺遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)1000是有利的，這是由于該系統(tǒng)1000可以在拖載車輛(諸如承載大的且/或重的載荷的那些車輛)后面被拉動。一旦達(dá)到目的地，就可以使用機(jī)器人系統(tǒng)更快速且容易地卸載大的且/或重的載荷，該機(jī)器人系統(tǒng)被支撐在拖車平臺1010附近。拖車平臺1010可以包括穩(wěn)定器1040，當(dāng)拖車平臺與車輛分離時，該穩(wěn)定器用于為拖車平臺提供穩(wěn)定化支撐。該穩(wěn)定器可以降低到與地面接觸，并且如果必要，可以延伸不同的長度以便放平拖車平臺。穩(wěn)定器1040可以伸縮以延伸到地面并且可以在機(jī)器或人力下延伸并且可以利用齒輪或液壓裝置。
[0284]參考圖17A-17B，圖中示出另一示例性遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)1100，該遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括主控制臂1135和聯(lián)接到第一平臺1105的從屬臂1140。圖17A示出該系統(tǒng)的透視圖并且圖17B示出該系統(tǒng)的側(cè)視圖。在這個例子中，第一平臺包括車輛式可動平臺，諸如卡車。根據(jù)這個例子的方面，也可以使用其它類型的車輛或可動平臺。這個例子中的系統(tǒng)也包括第二平臺1110。第二平臺相對于第一平臺可動并且第一平臺相對于支撐第一平臺的表面(諸如地面)可動。
[0285]第一平臺1105可以包括軌或軌系統(tǒng)1115，第二平臺1110可以沿該軌或軌系統(tǒng)移動。圖中示出的例子包括軌，該軌安裝在卡車車廂內(nèi)并且沿著卡車車廂的一側(cè)。該軌可以包括直的軌，或者它也可以是彎曲的并且沿任何合適長度或沿第一平臺沿任何希望方向延伸。替代地，可以使用多個軌1116、1117。多個軌可以由軌支撐構(gòu)件1118互連，該軌支撐構(gòu)件用來在多個軌之間提供另外的強(qiáng)度和支撐。該軌可以由任何合適地堅固的材料制成。鋼、鐵、金屬合金等等僅僅是可以形成該軌的數(shù)種示例材料。
[0286]第二平臺1110可以包括基座1120，該基座是可滑動的或以其它方式沿軌1115可動?；梢园ㄟ\(yùn)轉(zhuǎn)輪、齒輪或用來實(shí)現(xiàn)基座沿軌的運(yùn)動的其它合適裝置?；€可以包括動力源1122。動力源可以供應(yīng)動力到驅(qū)動鏈以便引起基座沿軌的運(yùn)動。動力源也可以供應(yīng)動力到主控制臂1135、從屬臂1140和用戶可用的其它控制裝置。動力源可以是電池、燃燒發(fā)動機(jī)等等。在一個方面中，動力源可以是與第一平臺1105共享的共享動力源。
[0287]基座1120可以支撐用于用戶的座位1125和臂支撐構(gòu)件1160。座位和臂支撐構(gòu)件可以由共同的支撐構(gòu)件聯(lián)接在一起且/或由共同的支撐構(gòu)件支撐。支點(diǎn)1112可以以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐座位和臂支撐構(gòu)件。支點(diǎn)可以提供樞轉(zhuǎn)點(diǎn)以便從一側(cè)到另一側(cè)旋轉(zhuǎn)。坐在座位上的用戶可以使用控制桿1130或任何合適控制機(jī)構(gòu)使座位和臂支撐構(gòu)件繞基座樞軸。用戶還可以使用控制桿沿軌移動第二平臺到希望的位置。例如，通過推、拉、扭轉(zhuǎn)等等可以操縱控制桿以分離地并且獨(dú)立地控制繞支點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和沿軌的運(yùn)動。在一個方面中，繞支點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和沿軌的運(yùn)動可以為從屬臂1140提供運(yùn)動的至少兩個D0F。從屬臂可以包括任何希望數(shù)量的D0F。例如，從屬臂可以在從屬臂自身內(nèi)包括七個D0F，并且支點(diǎn)和軌部件可以實(shí)現(xiàn)從屬臂的另外的可動或D0F。作為另一例子，從屬臂可以在從屬臂自身內(nèi)包括五個D0F,并且另外的兩個DOF可以由支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)和軌移動提供。
[0288]臂支撐構(gòu)件1160可以支撐主控制臂1135和從屬臂1140。在一個方面中，主控制臂可以替代地由座位1125支撐。在一個方面中，如上面已經(jīng)描述的，主控制臂和/或從屬臂可以運(yùn)動學(xué)地等效于人臂。在另一方面中，由于支點(diǎn)1112和軌1115實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于主控制臂或從屬臂運(yùn)動的至少兩個自由度，主控制臂和/或從屬臂可以包括少于七個D0F。主控制臂1135可以包括接頭、傳感器、致動器等等以操縱包括接頭、致動器、端部執(zhí)行器1150等等的從屬臂1140以執(zhí)行各種任務(wù)，諸如升降載荷1155。在一個方面中，主控制臂可以包括至少一個接頭1136，該接頭沿與對應(yīng)的人關(guān)節(jié)不同或相反的方向彎曲。如圖中所示，主控制臂的肘接頭1136和從屬臂的肘接頭1137可以在類似的或?qū)?yīng)的位置中移動/彎曲，這對用戶來說可能是運(yùn)動學(xué)地不方便的。然而，由于第二平臺1110位于第一平臺1105上方，如果實(shí)現(xiàn)運(yùn)動學(xué)等效，則對用戶來說移動物體或載荷可能是困難的或不舒適的。因此，可以允許主控制臂肘接頭沿用戶的肘關(guān)節(jié)1138的基本上相反的方向移動以實(shí)現(xiàn)向下旋轉(zhuǎn)的從屬臂的方便且舒適的操作。
[0289]在一個例子中，從屬臂1140可以包括線性D0F，諸如伸縮臂(如在1145總體指示的)。使用主控制臂1135上的控制裝置或使用控制桿1130，可以實(shí)現(xiàn)從屬臂的伸縮。
[0290]現(xiàn)在參考圖17C，示出根據(jù)例子的系統(tǒng)1100的一部分的詳細(xì)剖視側(cè)視圖?；?120被示出為以可滑動的方式由軌1116、1117支撐。軌支撐構(gòu)件1118在軌之間延伸?；梢允褂眠\(yùn)轉(zhuǎn)輪1166、1167、1168、1169沿軌滑動。運(yùn)轉(zhuǎn)輪1166、1167可以由連桿1170連接在一起并且運(yùn)轉(zhuǎn)輪1168和1169可以由連桿1171聯(lián)接在一起。該連桿可以連接到基座1120。提供上運(yùn)轉(zhuǎn)輪1166、1168和下運(yùn)轉(zhuǎn)輪1167、1169可以實(shí)現(xiàn)基座沿軌的滾動，并且防止基座脫離或以其它方式變得離開該軌。運(yùn)轉(zhuǎn)輪的一個或更多個可以通過驅(qū)動軸1180連接到馬達(dá)1175。沿不同方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸可以沿驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的方向從側(cè)部到側(cè)部沿軌移動基座?？刂凭€路1185可以將控制桿電連接到馬達(dá)以使用戶能夠控制該馬達(dá)。
[0291]在一個方面中，第一平臺1110可以布置在固定的部位。在另一方面中，與相對于第一平臺可動相反，第二平臺的基座可以固定地布置在第一平臺上，諸如在卡機(jī)上。
[0292]通常，主控制臂和從屬臂可以相對彼此處于任何部位。例如，再參考圖1，主控制臂被示出為與從屬臂成緊鄰關(guān)系。在這種情況中，主控制臂在離開從屬臂的操作區(qū)域的位置中安裝在從屬臂后面。在一個方面中，主控制臂可以位于從屬臂的操作區(qū)域內(nèi)。然而，在用戶位于從屬臂的操作區(qū)域外部的情況下，保護(hù)用戶免于與從屬臂的不需要的接觸。在具體的方面中，主控制臂可以與平臺分離并且用戶可以將主控制臂布置在從屬臂的運(yùn)動范圍內(nèi)的或操作區(qū)域中的從屬臂的前方。在另一具體方面，用戶可以將主控制臂布置成向著從屬臂的前方但在從屬臂的運(yùn)動范圍或操作區(qū)域外部。用戶可以發(fā)現(xiàn)，與位于其它地方(諸如，在從屬臂的后面)相比，這種位置提供用來觀察從屬臂的操作的更好的有利位置。
[0293]在某些方面，主控制臂可以相對于從屬臂遠(yuǎn)程地定位。例如，在危險的操作環(huán)境中，諸如在放射災(zāi)區(qū)中，主控制臂與操作者一起可以位于安全的部位和離開從屬臂的任何距離。通過可動平臺，從屬臂可以在危險區(qū)域內(nèi)遠(yuǎn)程地操作。
[0294]平臺和/或從屬臂可以包括提供信息的設(shè)備或部件，該信息可以輔助用戶在遠(yuǎn)程環(huán)境中操作平臺和/或從屬臂。例如，可動平臺和/或從屬臂可以包括感測設(shè)備，該感測設(shè)備可以輔助用戶檢測可動平臺和/或從屬臂周圍的障礙物，并且收集關(guān)于這種障礙物和操作環(huán)境的信息。這種設(shè)備可以包括激光測距儀、雷達(dá)、位置傳感器、聲納陣列、相機(jī)、燈、麥克風(fēng)和這些的組合。當(dāng)然，這些不意圖以任何方式限制性的，由于如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，可以使用其它類型的傳感器和設(shè)備。這種儀器可以為用戶提供關(guān)于遠(yuǎn)程工作空間的信息以使用戶能夠有效地操作可動平臺和/或從屬臂而不物理上出現(xiàn)在從屬臂附近或緊鄰從屬臂。
[0295]在一個方面中，兩個或更多個相機(jī)可以被指向用來從不同的有利位置俘獲圖像以傳送圖像信息到用戶以便在遠(yuǎn)程環(huán)境中操作。例如，通過前相機(jī)和后相機(jī)，當(dāng)用戶切換到后(或前)相機(jī)視野時，可動平臺驅(qū)動命令可以被自動重新映射，并且可以因此顯示用于該視野的適當(dāng)信息。因此，用戶可以將可動平臺驅(qū)動到窄的界限中而不必退出。用戶可以僅僅選擇不同的相機(jī)視野并且正常地驅(qū)動出。與必須退回或物理地回轉(zhuǎn)可動平臺相比，這可以提供更安全更高效的方式使可動平臺離開緊密的空間。
[0296]為了提高用戶控制可動平臺和/或從屬臂的能力，兩個相機(jī)可以用于向用戶提供立體視覺。該兩個相機(jī)可以間隔開與相對于用戶的肩的間隔的用戶的眼的間隔成比例，用戶的肩的間隔對應(yīng)于兩個從屬臂的間隔。在另一方面中，氣體或氣味檢測設(shè)備也可以用于檢測和分析可動平臺和/或從屬臂附近的氣體成分。
[0297]數(shù)據(jù)或信息可以通過任何合適裝置在遠(yuǎn)程可動平臺和用戶的部位之間傳送。例如，可以使用任何有線或無線通信格式或網(wǎng)絡(luò)，諸如無線電、衛(wèi)星、光傳輸、因特網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、地上通信線、電纜等等。
[0298]從遠(yuǎn)程可動平臺和/或從屬臂接收的信息可以通過任何合適裝置傳送到用戶。例如，可以通過視覺顯示裝置向用戶提供視覺信息，該視覺顯示裝置諸如用戶可穿戴護(hù)目鏡、電視、計算機(jī)屏幕、監(jiān)視器、手機(jī)、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)等等?？梢酝ㄟ^揚(yáng)聲器、頭戴式耳機(jī)等等向用戶提供音頻信息。另外，用戶可以從可動平臺和/或從屬臂接收觸覺信息。例如，用戶可以接收從從屬臂到主控制臂的力反饋。如這里描述的，主控制臂可以在用戶上產(chǎn)生載荷，該載荷與作用在從屬臂上的載荷成比例。這種觸覺感覺信息單獨(dú)可以大大提高用戶在遠(yuǎn)程部位操作從屬臂的能力。當(dāng)力反饋與其它感覺輸入(諸如視頻和/或音頻)組合時，用戶可以利用三種最重要的感覺來在空間中到處移動。在遠(yuǎn)程操作情況中，如這里描述的，主控制臂可以包括位置傳感器、載荷傳感器、致動器和任何其它元件或輔助部件以便具有完善的功能并且為用戶提供力反饋。因此，用戶的部位可以配備有充分的動力、數(shù)據(jù)傳輸能力等等以支撐遠(yuǎn)程操作可動平臺、從屬臂和/或端部執(zhí)行器所必須的主控制臂和數(shù)據(jù)展示工具。
[0299]用戶可以通過任何合適裝置控制可動平臺、從屬臂和/或端部執(zhí)行器。例如，用戶可以使用手控制裝置(諸如轉(zhuǎn)盤、杠桿、開關(guān)、鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、視頻游戲控制器等等)、腳控制裝置或可以由用戶的手腳操縱的任何其它裝置來操作和控制可動平臺、從屬臂和/或端部執(zhí)行器的功能。可動平臺和/或從屬臂的遠(yuǎn)程控制或操作可以是通過安裝在用戶附近或可見部位中的其它地方的觸摸屏，或者可以是通過與該系統(tǒng)無線地通信的用戶的智能電話或其它PDA裝置上的應(yīng)用程序。在另一例子中，遙控操作的可動平臺、從屬臂和/或端部執(zhí)行器可以響應(yīng)于用戶的語音命令。用戶可以在遠(yuǎn)處使用語音命令控制多種可動平臺功能或數(shù)據(jù)收集設(shè)備，包括控制照明設(shè)備、相機(jī)的位置、麥克風(fēng)、傳感器等等。用戶也可以使用語音命令控制各種端部執(zhí)行器功能元件，諸如動力開/關(guān)或端部執(zhí)行器的任何其它可控制部件。
[0300]在本發(fā)明的另一方面中，多個主控制臂可以分別遠(yuǎn)程地控制多個相應(yīng)的從屬臂。例如，如圖18中示出的，多個主控制臂1220可以位于卡車1200上，每一個主控制臂1220被構(gòu)造用來控制遠(yuǎn)程從屬臂1230。該卡車可以配備有主控制臂，且/或主控制臂可以是便攜式的，該主控制臂暫時位于卡機(jī)上。在這個例子中，多個用戶可以使用多個主控制臂來遠(yuǎn)程地控制多個從屬臂。另外，該卡車可以配備有顯示裝置和/或揚(yáng)聲器以輔助用戶控制從屬臂。在一個方面中，顯示裝置和/或揚(yáng)聲器可以是通過主控制臂可動的且可運(yùn)輸?shù)摹＠?，頭飾或肩帶可以為用戶支撐顯示裝置和/或揚(yáng)聲器。在特別的方面中，顯示裝置和/或揚(yáng)聲器可以是可連接的或連接到主控制臂。例如，主控制臂可以包括系帶或其它用戶可穿戴設(shè)備，并且顯示裝置和/或揚(yáng)聲器可以聯(lián)接到系帶或可穿戴設(shè)備。
[0301]不管相對彼此緊鄰地還是遠(yuǎn)程地定位，主控制臂和從屬臂可以由信號連接，該信號通過有線或無線數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)通信。無線傳輸可以是通過無線電、衛(wèi)星、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)或任何其它類型的無線通信。
[0302]在一個方面中，主控制臂可以是主控制系統(tǒng)的一部分，該主控制系統(tǒng)包括主控制臂和被構(gòu)造用來支撐主控制臂的框架構(gòu)件。主控制系統(tǒng)可以以可移除的方式連接到平臺以允許用戶相對于平臺和/或從屬臂再定位主控制臂，如圖19A-19E中所示，并且促進(jìn)從屬臂相對于平臺的選擇性機(jī)上機(jī)下用戶控制。
[0303]主控制臂200A和200B可以在臂聯(lián)接墊1320A和1320B處聯(lián)接到主控制臂框架構(gòu)件1318和1310。例如，主控制臂可以在臂聯(lián)接墊處螺栓連接到框架構(gòu)件。臂連接墊可以是用來支撐主控制臂的加強(qiáng)構(gòu)件。通過框架聯(lián)接點(diǎn)1312A和1312B接合平臺上的連接支座的相匹配的連接點(diǎn)1332A和1332B，框架構(gòu)件可以被固定且以可移除的方式連接到平臺，諸如圖1中的平臺400。例如，框架聯(lián)接點(diǎn)可以是凹形連接器或插槽，并且聯(lián)接支座的聯(lián)接點(diǎn)可以是相配的凸形聯(lián)接器或插槽。聯(lián)接支座也可以包括聯(lián)接短柱1330A和1330B。聯(lián)接支座的聯(lián)接點(diǎn)可以布置在聯(lián)接短柱1330A和1330B上或連接到聯(lián)接短柱1330A和1330B。當(dāng)框架聯(lián)接到平臺時，該連接器可以提供框架的物理約束。該聯(lián)接器可以提供動力連接、數(shù)據(jù)連接、流體連接(例如，液壓聯(lián)接)、氣體連接(例如，氣動聯(lián)接)或者這些連接的任何組合?？蚣苈?lián)接點(diǎn)和平臺聯(lián)接點(diǎn)的可移除可連接元件可以包括鉤、按扣、棘爪、夾子、插入件、狹槽或用戶主控制臂到平臺的其它合適可分離聯(lián)接。當(dāng)聯(lián)接到平臺時，在主控制臂的使用期間，可分離聯(lián)接可以被構(gòu)造用來可靠地支撐且維持聯(lián)接布置。
[0304]在由圖19A-19B中的可分離主控制臂框架1300和1302示出的具體的方面中，框架構(gòu)件可以包括系帶或其它用戶可穿戴設(shè)備，諸如肩帶1314A和1314B和/或腰帶(或帶)1316。因此，用戶可以“穿上”和“穿戴”主控制臂并且從平臺分離主控制臂。當(dāng)離開該平臺時，主控制臂的可穿戴性質(zhì)可以提高用戶使用主控制臂的能力。
[0305]參考圖19A，示例可分離主控制臂框架1300示出主控制臂到平臺的柔性系繩1340。該系繩可以是軟管、繩索和/或用來提供氣體、流體、動力和/或數(shù)據(jù)的總線。
[0306]在由圖19B中的示例可分離主控制臂框架1302示出的另一方面中，主控制臂框架可以包括具有電存儲裝置1343的模塊1342、存儲隔室(未示出)和/或無線通信模塊1345。當(dāng)框架與平臺分離時，諸如電池組的電存儲裝置可以提供動力到主控制臂。當(dāng)框架聯(lián)接到平臺時，電存儲裝置可以自動地被充電。當(dāng)框架與平臺分離時，無線通信模塊可以允許主控制臂與從屬臂和/或平臺無線通信?？蚣芸梢园ò咽?未示出)以提高主控制臂的便攜性?？蚣芸梢酝ㄟ^與平臺分離的平臺連接點(diǎn)安裝在分離的固定裝置或托架(未示出)上。當(dāng)框架不聯(lián)接到平臺時，分離的固定裝置可以允許框架被支撐，并且可選地允許電池被再充電。手控制器(未示出)也可以物理地聯(lián)接或無線地連接到框架。手控制器可以提供控制以操作平臺和連接到平臺的設(shè)備。例如，當(dāng)用戶不在可動平臺上時，通過手控制器，用戶可以遠(yuǎn)程地控制與遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的可動平臺，并且將可動平臺驅(qū)動到希望部位。
[0307]在另一示例性實(shí)施例中，主控制臂框架可以包括抗衡重物1344，該抗衡重物用來平衡用戶的肩或腰上的控制臂的重量。平衡的載荷可以減少用戶的疲勞并且允許用戶的延長的使用。在另一實(shí)施例中，框架的臂聯(lián)接墊1320A和1320B可以布置在用戶后面以實(shí)現(xiàn)主控制臂在用戶上的更平衡的重量分布，使得抗衡重物可以被減小或消除。
[0308]圖19C-19D示出聯(lián)接到可分離的主控制臂框架1300的主控制臂200A和200B，該可分離的主控制臂框架連接到平臺400。在一個方面中，該框架和主控制臂可以由輕重量材料構(gòu)成，該輕重量材料可以由用戶承載?？梢灾沃骺刂票鄣妮d荷的輕重量材料可以包括諸如鋁、鈦、塑料、碳纖維的材料或這些材料與其它堅固的輕重量材料的組合。鋼也可以用于該框架和/或主控制臂?？蚣芸梢詷?gòu)造成符合用戶的背以便舒適并且由肩帶和腰帶支撐。
[0309]在圖19E中的示例可分離主控制臂框架1304示出的另一方面中，主控制臂框架可以允許主控制臂在腰水平附近或肩下面聯(lián)接到框架。聯(lián)接到水平構(gòu)件1318的豎直構(gòu)件1350可以較短或者被消除以提供與主控制臂的希望聯(lián)接部位。例如，水平構(gòu)件可以直接聯(lián)接到腰帶。在一個方面中，腰帶或水平構(gòu)件可以被支撐到用戶的腿以提供用戶上的可分離的框架的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。在另一方面中，可分離的主控制臂框架1304可以包括肩帶1314A、1314B以當(dāng)由用戶穿戴時提供穩(wěn)定性。
[0310]在某些方面中，單個主控制臂可以控制多個從屬臂。例如，單個主控制臂可以操作性地聯(lián)接到多個從屬臂并且可以順序地控制從屬臂，諸如通過切換有效控制到給定的從屬臂。在另一例子中，單個主控制臂可以同時控制多個從屬臂，其中每一個從屬臂執(zhí)行主控制臂的命令。
[0311]在某些其它方面中，單個從屬臂可以由多個主控制臂控制。換句話說，多個主控制臂可以能夠傳遞命令到單個從屬臂。在任何給定時間，主控制臂的一個可以操作性地聯(lián)接到從屬臂并且有效地控制從屬臂。例如，多個主控制臂和多個從屬臂可以是一群遙控操作的機(jī)器人裝置的一部分。用戶可以選擇主控制臂，該主控制臂可以與可用的從屬臂配對。該配對可以通過無線網(wǎng)絡(luò)上的通信被實(shí)現(xiàn)，該無線網(wǎng)絡(luò)與主控制臂和從屬臂通信以更新和管理當(dāng)前的配對。在另一方面中，主控制臂可以直接地與多個從屬臂的一個同步并且配對，諸如當(dāng)彼此緊鄰時。
[0312]根據(jù)本公開，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括以任何組合的主控制臂和從屬臂。在一個方面中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括單個主控制臂和單個從屬臂。在另一方面中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括多個主控制臂和多個從屬臂。在不相等數(shù)量的主控制臂和從屬臂的情況下，機(jī)器人系統(tǒng)還可以包括控制模塊，該控制模塊促進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的多種主控制臂和從屬臂的交替的和選擇性的控制和操作，諸如用戶接口元件、處理元件、信號接收和指揮元件、濾波元件等等?？刂颇K可以被構(gòu)造用來便于用戶確定哪個主控制臂控制哪個從屬臂。
[0313]在圖19F中示出的特別的例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)1360可以包括三個從屬臂1362、1364、1366和兩個主控制臂1372、1374。三個從屬臂可以在相同的平臺1361上。兩個主控制臂的每一個可以有效地構(gòu)造用來控制一個、兩個或所有三個從屬臂以執(zhí)行任務(wù)，諸如將鋼梁升降到適當(dāng)位置中以便焊接。采用控制模塊或系統(tǒng)，用戶可以切換該主控制臂的一個的控制以選擇性地控制不同從屬臂中任何一個。例如，在具有兩個主控制臂和三個從屬臂的系統(tǒng)中，第一主控制臂可以被構(gòu)造用來選擇性地控制三個從屬臂的一個，第二主控制臂也被構(gòu)造用來選擇性地控制三個從屬臂的一個。在一個或更多個從屬臂可以維持穩(wěn)定而又一個其它從屬臂執(zhí)行預(yù)期功能的應(yīng)用中，這種類型的系統(tǒng)可能是有利的。例如，用戶可以在任何給定時間使用兩個主控制臂來控制三個從屬臂的兩個，并且引起它們將物體保持在特別部位中的適當(dāng)位置中。一旦在適當(dāng)位置中，用戶就可以使用控制模塊來切換主控制臂的一個的控制到第三從屬臂，其中主控制臂操縱第三從屬臂以執(zhí)行相對于該物體的次要功能(例如，將該物體焊接在適當(dāng)位置中)。
[0314]在另一特別的例子中，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括三個從屬臂和三個主控制臂。如在前述例子中，三個從屬臂可以在相同的平臺上。然而，在這個例子中，每一個從屬臂可以由三個主控制臂的一個控制。因此，主控制臂的兩個可以有效地控制兩個從屬臂，諸如用來將鋼梁升降到適當(dāng)位置中以便焊接。然后，用戶可以操作第三主控制臂以控制第三從屬臂以將鋼梁焊接在適當(dāng)位置，同時前兩個從屬臂將該梁保持在適當(dāng)位置。
[0315]圖20和21中示出，遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)可以包括一個或更多個端部執(zhí)行器1410、1420、430，該端部執(zhí)行器可以聯(lián)接到從屬臂1403的端部以與工作空間中的物體相接。當(dāng)聯(lián)接時，端部執(zhí)行器可以與主控制臂通信并且可以由主控制臂控制。在更具體的例子中，聯(lián)接的端部執(zhí)行器可以與端部執(zhí)行器控制單元1450通信，該端部執(zhí)行器控制單元聯(lián)接到主控制臂。可選地，端部執(zhí)行器控制單元與諸如用戶可接近的操縱臺或控制面板上的主控制臂分離。
[0316]如圖21中所示，端部執(zhí)行器控制單元1450布置在主控制手柄1440上，因此使已經(jīng)抓住主控制手柄1440的用戶的手能夠更快速地接近端部執(zhí)行器控制單元1450并且按需要調(diào)節(jié)端部執(zhí)行器。在一個方面中，端部執(zhí)行器控制單元1450包括控制開關(guān)，諸如按鈕1452和按鈕1454，該按鈕可以用于按需要調(diào)節(jié)和管理端部執(zhí)行器。例如，一個或更多個調(diào)節(jié)按鈕可以用于控制磁性端部執(zhí)行器的磁性力的強(qiáng)度，端部執(zhí)行器焊接炬的火焰，端部執(zhí)行器鋸的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，或聯(lián)接到從屬臂的端部執(zhí)行器的其它這種控制。端部執(zhí)行器控制單元1450可以包括一個或更多個傳感器、電路和開關(guān)，這使用戶能夠接通或切斷動力，且/或調(diào)節(jié)取決于聯(lián)接到遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)的端部執(zhí)行器工具的類型的設(shè)置。
[0317]如圖20中所示，端部執(zhí)行器可以包括多種工具和其它有用裝置，例如但不限于可調(diào)節(jié)的夾具，具有一個或更多個指狀延伸部的爪，可變的和不可變的電磁體，等等。端部執(zhí)行器可以另外包括檢查裝置或工具，諸如條形碼掃描器、紅外掃描器、坐標(biāo)測量工具以及其它類型的工具，諸如焊接炬和器械、鋸、錘子等等。還可以構(gòu)想，端部執(zhí)行器可以包括用于有害物質(zhì)(諸如放射物、化學(xué)物質(zhì)等等)的檢測器和分析器，因此實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的檢測和分析。在特別的方面中，端部執(zhí)行器可以被構(gòu)造用來抓住人手工具。在這種情況中，端部執(zhí)行器控制單元不僅可以使用戶能夠控制用來抓住手工具的端部執(zhí)行器，而且為用戶提供操作該手工具的能力。通過“手狀”或“指狀”多DOF主控制裝置，或者僅通過按鈕、轉(zhuǎn)盤、杠桿等等(它們可以操縱端部執(zhí)行器以操作手工具)，可以實(shí)現(xiàn)這種控制。
[0318]在也在圖20中示出的另一例子中，端部執(zhí)行器1410、1420、1430可以以可移除的方式聯(lián)接到從屬臂1403 (例如，通過快速釋放系統(tǒng))，使得一個端部執(zhí)行器可以快速脫離從屬臂并且與另一端部執(zhí)行器互換?？梢詷?gòu)想，端部執(zhí)行器可以以多種方式以可移除的方式聯(lián)接到從屬臂。在示出的例子中，端部執(zhí)行器1410、1420、1430包括連接端部1406，該連接端部被構(gòu)造且設(shè)計尺寸以便聯(lián)接到從屬臂1403的接收端部1408。相反，從屬臂1403的接收端部1408被設(shè)計尺寸以便接收連接端部。一旦聯(lián)接到從屬臂1403，保持構(gòu)件就可以用于將連接端部1406可靠地保持到從屬臂1403的接收端部1408?？煞蛛x的聯(lián)接可以被構(gòu)造用來在從屬臂和端部執(zhí)行器的使用期間可靠地支撐且保持端部執(zhí)行器。從屬臂和端部執(zhí)行器之間的聯(lián)接件可以包括相配的連接器或插槽。當(dāng)連接到從屬臂時該聯(lián)接件可以為端部執(zhí)行器提供物理約束，使得該聯(lián)接件可以承受放置在端部執(zhí)行器上的載荷。另外，該聯(lián)接件可以提供動力連接、數(shù)據(jù)連接、流體連接(例如，液壓連接)、氣體連接(例如，氣動連接)或者這些連接的組合。該連接可以包括鉤、按扣、棘爪、夾子、插入件、狹槽或用于端部執(zhí)行器到從屬臂的其它合適的可分離聯(lián)接。
[0319]圖22中示出，端部執(zhí)行器1460可以包括一個或更多個可延伸的段1462、1464以延伸裝置或工具，該裝置或工具布置在端部執(zhí)行器1460的端部并且聯(lián)接到最遠(yuǎn)離從屬臂1403的可延伸的段1464。一個或更多個可延伸的段1462、1464被構(gòu)造用來為端部執(zhí)行器1460提供線性DOF以便更大的伸展范圍，如在延伸位置1466處示出的。如示出的，一個或更多個可延伸的段以可伸縮的結(jié)構(gòu)被構(gòu)造，第一可延伸的段1462被連接且設(shè)計尺寸以縮回到端部執(zhí)行器1460的內(nèi)部中，并且第二可延伸的段1464聯(lián)接到第一可延伸的段1462并且被設(shè)計尺寸以縮回到第一可延伸的段1462中。一個或更多個可延伸的段1462、1464可以與主控制臂1403和/或主控制手柄1450通信使得用戶可以向外延伸該一個或更多個可延伸的段，因此增加端部執(zhí)行器1460的伸展范圍?？梢詷?gòu)想，一個或更多個可延伸的段1462、1464可以以多種方式被提供動力，諸如通過液壓、電、或氣動系統(tǒng)。
[0320]如圖23中所示，聯(lián)接到平臺1510的機(jī)器人從屬臂1520可以用于庫存系統(tǒng)。該平臺可以是可動的并且可以包括軌道1512或輪(未示出)以促進(jìn)移動。端部執(zhí)行器1530可以聯(lián)接到機(jī)器人從屬臂的端部。該端部執(zhí)行器可以包括用來升降或獲取物體的機(jī)構(gòu)。該物體可以指普通庫存物體，例如，諸如鋼板、板條箱或軍需品。端部執(zhí)行器可以包括用來升降鐵磁物體的電磁體1540或夾持機(jī)構(gòu)(未不出)。端部執(zhí)行器可以包括掃描裝置1550A或1550B,該掃描裝置聯(lián)接到端部執(zhí)行器、機(jī)器人臂、或平臺。掃描裝置可以包括條形碼讀取器、矩陣碼掃描器、無線射頻識別(RFID)掃描器、用來讀取或感測識別標(biāo)簽的裝置或這些掃描裝置的組合。掃描裝置可以在端部執(zhí)行器、機(jī)器人從屬臂或平臺的任何面上。掃描裝置可以與端部執(zhí)行器、機(jī)器人從屬臂或平臺成一體。
[0321]圖23示出端部執(zhí)行器的前面上的前掃描裝置1550B和端部執(zhí)行器的后面上的后掃描裝置1550A。前掃描裝置可以具有在端部執(zhí)行器前方的掃描范圍1552B。后掃描裝置可以具有在端部執(zhí)行器后方的掃描范圍1552A。在另一例子中，端部執(zhí)行器可以僅使用單個掃描裝置。在其它例子(未示出)中，掃描裝置可以聯(lián)接到機(jī)器人從屬臂或平臺，在掃描裝置附近具有掃描半徑。在一個方面中，掃描裝置可以直接聯(lián)接到電磁體1540或夾持機(jī)構(gòu)。
[0322]物體或物品可以具有連接或固定到其上的物件標(biāo)簽。當(dāng)端部執(zhí)行器1530獲取物品時，掃描裝置1550A和1550B可以掃描物品物件標(biāo)簽。掃描裝置可以連續(xù)掃描附近的各種物品的物件標(biāo)簽。掃描裝置可以在端部執(zhí)行器獲取物品之前、期間或之后掃描物件標(biāo)簽。物件標(biāo)簽可以是條形碼、矩陣碼或RFID標(biāo)簽。當(dāng)端部執(zhí)行器獲取或釋放物品時，掃描裝置可以記錄或登記物件標(biāo)簽。當(dāng)讀取物件標(biāo)簽時，掃描裝置可以登記物體基準(zhǔn)。掃描裝置可以在獲取或釋放物體之前記錄或傳輸最后的物件標(biāo)簽讀數(shù)，該最后的物件標(biāo)簽讀數(shù)可以是與機(jī)器人臂操縱的物品關(guān)聯(lián)的物件標(biāo)簽。
[0323]平臺可以包括聯(lián)接到平臺的記錄裝置，該記錄裝置用來記錄與物品和物件標(biāo)簽關(guān)聯(lián)的物件記錄。掃描裝置可以將物體基準(zhǔn)傳輸?shù)接涗浹b置。在一個例子中，記錄裝置可以包括用來存儲物件記錄的聯(lián)接到平臺的數(shù)據(jù)存儲裝置。在另一例子中，平臺可以包括平臺收發(fā)器1570，該平臺收發(fā)器通過無線通信將物體基準(zhǔn)從掃描裝置傳輸?shù)街行馁Y料庫。
[0324]中心資料庫可以在計算機(jī)化的存儲裝置內(nèi)或者根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中操作的多個計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操作。中心資料庫可以包括數(shù)據(jù)庫。計算機(jī)化的存儲裝置可以包括計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，該計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括通過任何技術(shù)實(shí)現(xiàn)的易失的和非易失的(暫時的或非暫時的)、可移除的和非可移除的介質(zhì)以便存儲信息，該信息諸如計算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以包括但不限于RAM、ROM、EEPR0M、閃速存儲器或其它存儲器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(DVD)或其它光學(xué)存儲裝置、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可以用于存儲希望信息的任何其它計算機(jī)存儲介質(zhì)。
[0325]在又一例子中，平臺收發(fā)器1570可以通過有線或無線通信將物體基準(zhǔn)從掃描裝置傳輸?shù)接脩艚涌?。用戶接口也可以用于控制平臺和機(jī)器人臂。[0326]在例子中，定位裝置1560可以聯(lián)接到機(jī)器人從屬臂或平臺。定位裝置可以包括全球衛(wèi)星定位(GPS)裝置或接收器。當(dāng)端部執(zhí)行器獲取物體、運(yùn)輸物體或釋放物體時，定位裝置可以用于確定機(jī)器人從屬臂的位置。當(dāng)獲取、運(yùn)輸或釋放物體時，物體部位可以與物體關(guān)聯(lián)?？梢栽谌蛭恢米鴺?biāo)、細(xì)分分區(qū)或空間、或區(qū)段中提供物體部位。物體部位可以與物體基準(zhǔn)關(guān)聯(lián)并且與物體記錄一起被存儲在中心資料庫中。
[0327]圖24示出平臺1510，該平臺支撐至少一個機(jī)器人從屬臂并且運(yùn)輸物體1620。物件標(biāo)簽1622可以與物體連接或成一體。在圖24的圖示中，平臺處于具有多個物體1630A-1630Q的庫存區(qū)域。物件標(biāo)簽1632A可以固定到每一個物體。平臺1510可以由騎在平臺上的用戶控制(例如，如這里教導(dǎo)的)，或由在平臺處行走的用戶控制(未示出)。在另一例子中，用戶可以使用用戶接口 1690控制平臺和機(jī)器人從屬臂。用戶接口可以通過無線通信與平臺通信。機(jī)器人從屬臂上的掃描裝置可以在平臺將物體從開始部位運(yùn)輸?shù)浇Y(jié)束部位的任何時間掃描物體的物件標(biāo)簽。機(jī)器人從屬臂可以用于清點(diǎn)物體。機(jī)器人從屬臂可以用于審計庫存。
[0328]在清點(diǎn)過程中，機(jī)器人從屬臂可以在開始部位獲取物體。當(dāng)電磁體聯(lián)接到端部執(zhí)行器或機(jī)器人從屬臂時，當(dāng)電磁體被磁化時可以獲取物體。當(dāng)電磁體被消磁時，可以釋放該物體。當(dāng)使用夾持機(jī)構(gòu)時，當(dāng)夾持機(jī)構(gòu)夾持該物體時可以獲取該物體。當(dāng)獲取物體時，掃描裝置可以掃描該物體。該平臺可以將物體移動到結(jié)束部位。端部執(zhí)行器可以在結(jié)束部位釋放該物體。記錄裝置可以記錄物體基準(zhǔn)，該物體基準(zhǔn)以結(jié)束部位代表該物體。當(dāng)端部執(zhí)行器擁有該物體時，記錄裝置可以自動跟蹤物體的部位。記錄裝置可以將物體基準(zhǔn)從記錄裝置傳輸?shù)街行馁Y料庫1640。
[0329]平臺1510可以通過平臺收發(fā)器無線地傳輸數(shù)據(jù)到中心資料庫1640，該數(shù)據(jù)可以包括物體基準(zhǔn)和物體部位。如圖25中所示，中心資料庫可以包括數(shù)據(jù)庫1642。中心資料庫可以連接到網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)。在一個方面中，中心資料庫可以根據(jù)一大群進(jìn)行操作。該數(shù)據(jù)庫可以包括多個物體記錄。當(dāng)端部執(zhí)行器釋放物體時，物體基準(zhǔn)可以被記錄在物體記錄1644中或者被傳輸。當(dāng)端部執(zhí)行器釋放物體時機(jī)器人從屬臂的登記部位可以提供物體部位或結(jié)束部位。在數(shù)據(jù)庫中，結(jié)束部位可以取代為物體存儲的前述部位。中心資料庫可以包括中心資料庫收發(fā)器1672，該中心資料庫收發(fā)器可以與平臺收發(fā)器1570和/或連接到用戶接口 1690的用戶接口收發(fā)器1692通信。平臺收發(fā)器可以傳輸物體基準(zhǔn)和物體部位到中心資料庫。
[0330]該平臺可以包括用來記錄被掃描的物體基準(zhǔn)和物體部位的數(shù)據(jù)存儲記錄裝置1574。數(shù)據(jù)存儲記錄裝置可以周期性地傳輸用于多個物體的被掃描的物體基準(zhǔn)和物體部位。數(shù)據(jù)存儲記錄裝置可以是存儲器，該存儲器存儲在平臺上并且周期性地從平臺物理地移除并且通過資料庫端口或接口或無線連接輸出到中心資料庫。
[0331]在另一例子中，相機(jī)1580可以聯(lián)接到平臺1510或機(jī)器人臂1520。當(dāng)用戶使用用戶接口遠(yuǎn)程地操作平臺時，相機(jī)可以用于引導(dǎo)平臺。相機(jī)可以用于觀察物體和/或環(huán)境。該相機(jī)可以是靜物相機(jī)或動態(tài)視頻相機(jī)。該相機(jī)可以捕捉物體圖像。物體圖像可以被數(shù)字地處理以確定物體尺寸。物體尺寸可以是高度、寬度、長度或直徑。物體圖像可以被聯(lián)接到平臺的處理器處理，或者在中心資料庫使用的處理器處被處理。物體圖像可以被存儲在物體記錄中或者與物體基準(zhǔn)一起被存儲。可以從中心資料庫檢索物體圖像并且向用戶顯示物體圖像。
[0332]在一個例子中，稱重天平1582可以聯(lián)接到機(jī)器人臂1520或集成在機(jī)器人從屬臂中。稱重天平可以用于稱重該物體。物體重量可以與物體基準(zhǔn)一起被傳輸并且可以被存儲在物體記錄1644中。
[0333]數(shù)據(jù)庫中的物體記錄1644可以包括物體特性1646。物體特性可以包括物體部位、物體重量、物體尺寸或與該物體關(guān)聯(lián)的其它信息。物體特性可以由連接到平臺1510的信息收集裝置確定，該信息收集裝置諸如定位裝置1560、相機(jī)1580、掃描裝置1550和/或稱重天平1582。物體特性可以是與前面獲取或輸入的物件標(biāo)簽或物體基準(zhǔn)相關(guān)的信息。
[0334]在另一例子中，可以使用庫存系統(tǒng)和具有機(jī)器人裝置的平臺定位和獲取物體。可以通過用戶接口提供物體基準(zhǔn)或物體描述。物體描述可以提供在數(shù)據(jù)庫中可以查找的物體的特性或品質(zhì)。用戶接口可以聯(lián)接到平臺并且直接有線連接到平臺，或者用戶接口可以通過無線通信與中心資料庫和平臺通信。用戶接口可以傳輸物體基準(zhǔn)到中心資料庫。可以通過物體基準(zhǔn)查詢中心資料庫。中心資料庫中的數(shù)據(jù)庫可以檢索或返回具有物體部位的物體記錄或物體部位，其中物體記錄與物體基準(zhǔn)關(guān)聯(lián)。物體部位可以從中心資料庫傳輸?shù)接脩艚涌诨蚱脚_。用戶可以通過用戶接口移動平臺到物體部位。平臺可以通過聯(lián)接到平臺的機(jī)器人臂在該部位獲得物體。在另一例子中，平臺可以自動地行駛過具有其它物體的區(qū)域以到達(dá)被查詢物體的部位。平臺可以使用接近傳感器來避免撞上其它物體。
[0335]平臺或用戶接口 1690可以使用映射裝置1694來映射被查詢的物體和指定區(qū)域中的其它物體。映射裝置可以聯(lián)接或集成到用戶接口中。映射裝置可以是映射應(yīng)用程序，該映射應(yīng)用程序通過處理器和顯示裝置在用戶計算機(jī)系統(tǒng)上操作。該平臺可以使用映射裝置產(chǎn)生的地圖避開其它物體。在另一例子中，可以向用戶顯示該地圖。映射裝置可以定位平臺或機(jī)器人從屬臂的當(dāng)前位置和被查詢的物體部位。在平臺接近或離開被查詢的物體時，映射裝置可以更新該部位?；谄脚_和被查詢的物體之間的距離或用戶的輸入，映射裝置可以具有各種等級的細(xì)節(jié)。映射裝置可以提供從平臺位置到被查詢的物體位置的路線。該路線可以使用存儲在中心資料庫中的其它物體的尺寸和位置來產(chǎn)生地圖并且提供繞過其它物體到被查詢的物體的高效的路線。
[0336]在另一例子中，物體基準(zhǔn)或物體特性可以顯示在映射裝置上的地圖上以便用戶觀察。用戶可以從地圖選擇物體基準(zhǔn)以檢索或獲取。選定的物體可以在顯示裝置上被突顯。用戶可以使用地圖來驅(qū)動平臺到物體部位。
[0337]在另一例子中，平臺可以掃描物體而不升降或獲取該物體。當(dāng)掃描物體而不升降或移動物體時，當(dāng)掃描物體時機(jī)器人臂的部位可以提供物體部位，該物體部位可以存儲在中心資料庫中。掃描物體而不移動物體可以在平臺移動穿過一區(qū)域時允許前面未清點(diǎn)的區(qū)域被清點(diǎn)，只要掃描裝置可以讀取平臺所經(jīng)過的物體的物件標(biāo)簽。
[0338]另一例子提供使用機(jī)器人臂來清點(diǎn)物體的方法1700，如圖26中的流程圖中所示。該方法包括通過聯(lián)接到平臺的機(jī)器人臂在開始部位獲取物體的操作，如方框1710中。此后是當(dāng)獲取物體時通過聯(lián)接端部執(zhí)行器(該端部執(zhí)行器連接到機(jī)器人臂的端部)的掃描器掃描物體的操作，如方框1720中。該方法的下一個操作可以是通過平臺將物體移動到結(jié)束位置,如方框1730中。該方法還包括在結(jié)束部位釋放物體，如方框1740中。該方法的下一個操作可以是將利用結(jié)束部位代表物體的物體基準(zhǔn)記錄在記錄裝置中，如方框1750中。[0339]公開的該系統(tǒng)和方法可以提供與物體的部位的記錄一起的庫存物體的自動記錄，該庫存物體不必具有固定的部位或隔室。例如，該庫存系統(tǒng)可以用于造船廠，在該造船廠中，材料、鋼板和其它物體可以覆蓋許多英畝。用于移動重的物體的相同裝置可以通過運(yùn)輸物體的過程掃描和記錄與物體關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0340]遙控操作的機(jī)器人裝置還可以包括與平臺關(guān)聯(lián)的各種升降裝置。在一個示例性實(shí)施例中，如圖27A中所示，升降裝置1800可以聯(lián)接到平臺1810。升降裝置可以以類似于叉車的方式被構(gòu)造。平臺可以是可動的并且使用軌道1812或輪被運(yùn)輸。其它裝置和設(shè)備可以由平臺聯(lián)接或支撐。例如，如這里討論的，機(jī)器人臂1880可以聯(lián)接到平臺。升降裝置可以被構(gòu)造用來結(jié)合機(jī)器人臂工作以超過或者比這些的任一個可以單獨(dú)執(zhí)行的工作更高效地執(zhí)行另外的升降功能。升降裝置可以構(gòu)造成具有或沒有下面討論的升降柱。升降裝置可以具有不引人注目的外形并且布置在平臺的前方或后方(未示出)。
[0341]升降裝置可以包括:支架1910 ;臂1920 (例如，固定臂)，該臂具有樞轉(zhuǎn)點(diǎn)1926，該樞轉(zhuǎn)點(diǎn)促進(jìn)支架的旋轉(zhuǎn)；致動器1950，該致動器用來繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)支架；和聯(lián)接到支架的升降滑架(在圖28A和28B中被示出為附圖標(biāo)記1944)。在某些方面中，臂1920不需要是固定的并且可以是相對于平臺可動。例如，臂1920可以從平臺延伸/縮回。在另一例子中，臂1920可以相對于平臺升高/降低。臂的端部1928可以聯(lián)接到平臺1810。臂到平臺的剛性支撐或聯(lián)接可以由焊接、螺栓、銷、鉚釘?shù)鹊忍峁?。致動?950的端部1956可以聯(lián)接到平臺1810。在一個方面中，致動器到平臺的聯(lián)接點(diǎn)可以是銷連接，當(dāng)致動器活塞從一個位置移動到另一位置時，該銷連接允許致動器旋轉(zhuǎn)。
[0342]致動器1950可以包括外殼和活塞，其中活塞在外殼內(nèi)移動。致動器可以通過電、液壓流體壓力或氣動壓力進(jìn)行操作。致動器可以將電能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動。控制信號可以用于致動該致動器。致動器可以將支架從降低的位置(如圖27A中所示)旋轉(zhuǎn)到升高的位置(如圖27B中所示)。
[0343]臂或支架1920可以在端部1922上包括靜止的鈍齒或齒1924，其中靜止的鈍齒可以旋轉(zhuǎn)齒輪1930，如圖28A所示。臂的端部1928可以聯(lián)接到平臺1810。支架1910可以通過樞軸1926以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到臂1920的端部1922。樞轉(zhuǎn)點(diǎn)1926可以是固定臂銷、螺栓、輪軸等等。樞轉(zhuǎn)點(diǎn)1926可以包括軸承以減小樞轉(zhuǎn)點(diǎn)中的摩擦。軸承可以用于其它旋轉(zhuǎn)接頭。螺栓可以被螺母和/或墊圈約束。用于將齒輪聯(lián)接到支架或其它構(gòu)件的固定臂銷和其它銷可以包括橫向約束，因此該銷不滑出旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。例如，橫向約束可以是開口銷。
[0344]支架1910可以由金屬或另一剛性材料形成。齒輪和部件可以由鋼和其它類似金屬構(gòu)造。支架可以具有多邊形的形狀。在一個方面中，支架可以具有基本上三角形的形狀。臂1920可以通過固定臂銷聯(lián)接到支架的第一點(diǎn)1926，升降齒輪1940可以通過升降齒輪銷聯(lián)接到支架的第二點(diǎn)1942，并且致動器1950可以聯(lián)接到支架的第三點(diǎn)1954。致動器活塞1952可以通過銷、螺栓或輪軸1954聯(lián)接到支架。升降齒輪1940可以聯(lián)接到支架1910和升降滑架1944。在支架繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)1926旋轉(zhuǎn)時，升降滑架可以在高度上升高和降低。中心齒輪1930可以通過中心齒輪銷1932聯(lián)接到支架。因此，中心齒輪1930可以將臂1920上的鈍齒1924聯(lián)接到升降齒輪1940。
[0345]在一個方面中，可以計算臂1920的鈍齒1924、中心齒輪1930和升降齒輪1940之間的齒輪比，使得聯(lián)接到升降齒輪的升降滑架可以旋轉(zhuǎn)而相對于地面維持一定取向。齒輪比可以是嚙合的兩個齒輪或通過共同的滾子鏈連接的兩個鏈輪上的齒數(shù)之間的關(guān)系。在另一例子中，可以使用鏈而不是中心齒輪。
[0346]在使用中，當(dāng)致動該致動器時，致動器活塞引起支架1910繞樞軸1926旋轉(zhuǎn)。當(dāng)致動致動器1950以升高升降機(jī)時，支架1910繞樞軸1926的旋轉(zhuǎn)引起升降滑架旋轉(zhuǎn)離開地面。而且，在支架1910旋轉(zhuǎn)時，中心齒輪1930與臂1920上的鈍齒1924接合，引起中心齒輪1930逆時針旋轉(zhuǎn)，如圖28B中所示。中心齒輪1930也接合升降齒輪1940，由于中心齒輪1930的逆時針旋轉(zhuǎn)，這引起升降齒輪1940的順時針旋轉(zhuǎn)。因?yàn)辇X輪通過支架1910彼此剛性聯(lián)接，在支架繞樞軸1926旋轉(zhuǎn)時，齒輪的這個動作引起升降滑架1944相對于地面維持一定取向。升降裝置沿相反方向類似地操作以降低升降機(jī)。
[0347]在一個方面中，升降臂I960可以聯(lián)接到升降滑架1944。升降臂可以包括載荷靠背1964 (圖27A)和水平臂1962 (圖27A)。水平臂(或水平構(gòu)件)可以用于升降載荷，并且豎直構(gòu)件可以提供載荷止動件。水平臂可以與載荷靠背成一體并且從水平構(gòu)件(水平臂)過渡到豎直構(gòu)件(載荷靠背)。水平臂和豎直構(gòu)件之間的過渡件或接頭可以是成角度的或者被加強(qiáng)以保持該過渡件或接頭剛性。
[0348]升降臂1960可以具有帶鍵的凹槽1966，該帶鍵的凹槽可以與升降滑架中的帶鍵的凹口 1944配合。帶鍵的凹槽或帶鍵的鉤可以聯(lián)接到豎直構(gòu)件或載荷靠背1964并且用于將升降臂安裝到升降滑架。帶鍵的凹口和對應(yīng)的帶鍵的凹槽可以允許升降臂在升降滑架上的一些橫向運(yùn)動并且限制升降滑架的前后軸線上的運(yùn)動。當(dāng)升降齒輪旋轉(zhuǎn)時，帶鍵的升降滑架和/或帶鍵的臂可以相對于平臺在其上的表面維持水平位置。帶鍵的臂可以被容易地移除并且可以滑過升降滑架，這可以提供與載荷(諸如，貨盤或板條箱)的橫向?qū)R。帶鍵的臂可以利用重力或摩擦配合。升降滑架和/或帶鍵的臂可以在配合表面的一些部分上包括凹槽2044，一旦帶鍵的臂在橫向位置(圖29中示出)中被調(diào)節(jié)，該凹槽就用來減小帶鍵的臂的橫向運(yùn)動。該臂可以在該臂的延伸的端部上部分地升降以使該臂在升降滑架上橫向滑動以調(diào)節(jié)該位置。該臂可以降低以使帶鍵的升降滑架的凹槽與帶鍵的臂的凹槽接合。
[0349]在另一例子中，升降齒輪、升降滑架或升降齒輪和升降滑架之間的聯(lián)接件可以包括旋轉(zhuǎn)致動器以便放平升降滑架。旋轉(zhuǎn)升降齒輪可以相對于升降齒輪旋轉(zhuǎn)升降滑架。當(dāng)平臺處于不平坦的地形、斜坡或斜面上時，旋轉(zhuǎn)致動器可以提供升降滑架角度的微小調(diào)節(jié)，其中升降滑架中的水平齒輪連接位置可以在升降臂中產(chǎn)生斜面或斜坡。
[0350]致動器、固定臂、樞轉(zhuǎn)點(diǎn)、升降齒輪和中心齒輪可以被設(shè)置用于圖29中示出的右支架2010和左支架2012。升降滑架2044可以連接在右升降齒輪和左升降齒輪之間。多個帶鍵的臂I960和2062可以安裝在帶鍵的升降滑架上。
[0351]在另一例子中，折疊升降裝置可以聯(lián)接到如圖30A中所示的平臺2110，該平臺類似于圖27-29的平臺，并且也可以支撐如這里討論的一個或更多個機(jī)器人臂。折疊升降裝置可以允許滑架達(dá)到高的平臺，例如卡車，火車和/或庫房貨價的平臺。允許柱和滑架折疊可以允許升降裝置當(dāng)不使用時存放起來。折疊升降裝置可以被折疊以允許安裝在平臺上的設(shè)備和裝置(諸如機(jī)器人臂和起重機(jī))的完全可動。
[0352]折疊升降裝置可以具有從平臺2110延伸的臂2140和以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到平臺的柱2120。平臺和柱可以在柱樞轉(zhuǎn)點(diǎn)2114處連接。該柱可以繞柱樞軸從幾乎豎直位置旋轉(zhuǎn)到平臺上的折疊位置?；?130可以以可滑動的方式連接到該柱，其中該滑架可以沿該柱上下滑動。致動器2122可以聯(lián)接到平臺和柱并且用于使柱在豎直位置和折疊位置之間旋轉(zhuǎn)。致動器可以通過平臺銷2124聯(lián)接到平臺并且通過柱銷2126聯(lián)接到柱，當(dāng)柱旋轉(zhuǎn)時該柱銷允許致動器的構(gòu)件移動或旋轉(zhuǎn)。在該柱在豎直或幾乎豎直的位置中的情況下，滑架可以升高(如圖30B中所示)或降低(如圖30A中所示)。
[0353]滑架可以包括臂2140和載荷靠背2131。如圖30A-30B中所示，當(dāng)該柱處于豎直位置時該臂可以水平地延伸。該臂可以用于升降載荷。例如，載荷可以是板條箱、貨盤或一件設(shè)備。載荷靠背可以提供柱和滑架之間的連接，并且當(dāng)平臺獲取載荷并且推擠載荷時為載荷提供止動件。臂可以通過滑架樞軸銷2134以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到載荷靠背。臂可以在如圖30C中所示的與載荷靠背的垂直位置(打開位置)和如圖30D中所示的與載荷靠背的平行位置(折疊位置)之間旋轉(zhuǎn)90度。
[0354]臂止動件2132可以與載荷靠背2131成一體或聯(lián)接到載荷靠背2131。當(dāng)臂處于打開固定位置(與載荷靠背垂直)時，臂止動件可以為臂2140提供止動件。臂止動件可以為臂和該臂承載的載荷提供支撐。在另一例子中，滑架樞轉(zhuǎn)點(diǎn)可以是旋轉(zhuǎn)致動器，該旋轉(zhuǎn)致動器用來從載荷靠背延伸該臂(與載荷靠背垂直)，且/或用來將該臂折疊在載荷靠背上(該載荷靠背平行)。
[0355]柱2120和滑架2130可以向著平臺2110折疊并且在一些情況中折疊到平臺2110上，如圖30C-30D中所示。該柱可以從豎直位置向著平臺旋轉(zhuǎn)至少20度。當(dāng)柱折疊到平臺上時，該柱可以被支撐在柱架(未示出)上，該柱架與平臺成一體或聯(lián)接到平臺。當(dāng)該柱打開到豎直位置時，柱止動件可以用于阻止該柱旋轉(zhuǎn)超過指定位置，諸如該指定位置在離開豎直位置5度角度。柱止動件可以與平臺或柱成一體，或者聯(lián)接到平臺或柱。升降鏈和其它部件可以聯(lián)接到該柱和滑架以移動和升降該滑架?？刂蒲b置可以用于致動聯(lián)接到該柱的致動器和聯(lián)接到滑架的旋轉(zhuǎn)致動器。
[0356]升降裝置可以聯(lián)接到平臺，機(jī)器人臂2220安裝在該平臺上，如圖31A-31B中示出的例子中所示。輪2212可以聯(lián)接到平臺。在一個方面中，該柱可以是分叉的以便為機(jī)器人臂提供空隙，使得柱的豎直構(gòu)件干涉機(jī)器人臂的運(yùn)動的可能性被最小化。在另一方面，柱構(gòu)件可以具有寬的分離，因此柱的豎直構(gòu)件與機(jī)器人臂的運(yùn)動的干涉被最小化。在又一方面中，該柱可以是可伸縮的，因此當(dāng)滑架處于較低位置時該柱具有低的豎直高度(小的外形)。平臺、升降裝置和/或機(jī)器人臂可以由遠(yuǎn)程控制裝置遠(yuǎn)程控制。當(dāng)升降裝置不使用時，折疊升降裝置可以折疊到平臺上。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的，也可以使用其它升降裝置構(gòu)造。
[0357]雖然前述例子說明這里討論的原理和構(gòu)思，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，可以作出形式、使用和實(shí)施細(xì)節(jié)的許多修改而不運(yùn)用創(chuàng)造性能力，并且不偏離那些原理和構(gòu)思。因此，除了由下面闡明的權(quán)利要求限制外，不意圖該原理和構(gòu)思被限制。
【權(quán)利要求】
1.一種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 主控制臂，所述主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的的自由度的自由度； 從屬臂，所述從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述從屬臂的至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于所述主控制臂的自由度的自由度；和 可動平臺，所述可動平臺能夠在地面處并在操作環(huán)境內(nèi)操縱，所述可動平臺適合于在操作區(qū)域內(nèi)提供用戶的機(jī)上支撐，從而便于所述主控制臂和所述可動平臺中的至少一個的選擇性操作，其中所述主控制臂和所述從屬臂被共同地支撐在所述可動平臺處，以提供可動遙控操作功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括主/從關(guān)系濾波功能元件，所述主/從關(guān)系濾波功能元件對所述主控制臂和從屬臂中的至少一個的感應(yīng)運(yùn)動引起的頻率進(jìn)行濾波，并且減少傳播通過所述可動平臺的運(yùn)動反饋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述主/從關(guān)系濾波功能元件對交叉命令進(jìn)行濾波，以使由主支撐模式與從屬支撐模式和環(huán)境模式中的至少一個之間的關(guān)聯(lián)引起的振蕩最小化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述主/從關(guān)系濾波功能元件通過減小所識別的結(jié)構(gòu)模式頻率下出現(xiàn)的命令的增益、并且引入所識別的結(jié)構(gòu)模式頻率下的相位超前而減弱所識別的結(jié)構(gòu)模式頻率下的振蕩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述可動遙控操作功能還便于實(shí)現(xiàn)所述從屬臂在其中操作的動態(tài)的且可動的操作區(qū)域以及所述主控制臂在其中操作的可動操作區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述主控制臂包括由多個支撐構(gòu)件形成的多個接頭，以便于至少五個自由度中的運(yùn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述從屬臂包括由多個支撐構(gòu)件形成的多個接頭，以便于至少五個自由度中的運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述從屬臂成比例地匹配所述主控制臂的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述從屬臂中的載荷被所述主控制臂的致動器成比例地再現(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，操作區(qū)域的位置邊界被設(shè)定并且可由用 戶調(diào)節(jié)，以將所述操作區(qū)域限制到小于所述從屬臂可抵達(dá)的區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述從屬臂的運(yùn)動范圍被選擇性地限制，以禁止所述從屬臂延伸超過極限。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括力反饋功能，其中所述從屬臂上的載荷傳感器提供載荷信息，所述載荷信息被傳遞到所述主控制臂，其中所述主控制臂還包括至少一個致動器，并且其中所述致動器致動所述主控制臂以施加成比例的載荷到所述用戶。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括輕拍響應(yīng)功能，其中當(dāng)所述從屬臂接觸物體時力反饋通過所述主控制臂被提供到所述操作者，以使所述操作者能夠感測所述從屬臂何時接觸所述物體，所述輕拍響應(yīng)功能基于從屬載荷值的衍生值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括重力補(bǔ)償功能元件，其中在所述主控制臂的自由度處設(shè)置補(bǔ)償扭矩，所述重力補(bǔ)償功能元件補(bǔ)償重力在所述主控制臂上的影響。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括重力補(bǔ)償功能元件，其中在所述從屬臂的自由度處設(shè)置補(bǔ)償扭矩，所述重力補(bǔ)償功能元件補(bǔ)償重力在所述從屬臂上的影響。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括動力源，所述動力源被支撐在所述可動平臺處，以便為所述主控制臂和所述從屬臂中的至少一個提供動力。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括座位，所述座位位于操作區(qū)域內(nèi)以支撐就座位置中的用戶。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述可動平臺還包括從屬臂接納通道，其中當(dāng)不操作時所述從屬臂的至少一部分被接納在所述從屬臂接納通道中。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述從屬臂可折疊在所述平臺處，以將所述機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)造成緊湊的且可運(yùn)輸?shù)臉?gòu)造。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述可動平臺還包括多方向系統(tǒng)，所述多方向系統(tǒng)用來為用戶提供多個自由度，以在所述地面處操縱和移動所述可動平臺，所述多方向系統(tǒng)包括至少三個輪，所述至少三個輪提供彼此獨(dú)立的方向取向。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述可動平臺包括可連接到拖載車輛的拖車平臺。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括感測設(shè)備，所述感測設(shè)備被支撐在所述主控制臂、所述從屬臂和所述可動平臺中的任何一個處，以輔助用戶收集關(guān)于操作環(huán)境和所述操作區(qū)域內(nèi)的信息。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括端部執(zhí)行器，所述端部執(zhí)行器聯(lián)接到所述從屬臂，并且被構(gòu)造用來與物體相接，并且操縱所述物體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述端部執(zhí)行器以可移除的方式聯(lián)接到所述從屬臂，并且其中所述端部執(zhí)行器能夠與另一端部執(zhí)行器互換。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述主控制臂還包括用戶可接近的端部執(zhí)行器控制單元，所述端部執(zhí)行器控制單元用于操作和控制所述端部執(zhí)行器。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述從屬臂的支撐構(gòu)件由基于板的結(jié)構(gòu)元件構(gòu)造。
27.—種在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)可操作的平臺，所述平臺包括: 基座； 支撐系統(tǒng)，所述支撐系統(tǒng)用于便于支撐主控制臂和從屬臂中的至少一個； 動力系統(tǒng)，所述動力系統(tǒng)便于為所述主控制臂和從屬臂中的至少一個提供動力； 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制所述主控制臂和從屬臂中的至少一個的操作。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的平臺，其中，所述平臺包括可動平臺，所述可動平臺包括: 驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)能夠與所述基座一起操作，以便于在地面處的運(yùn)動， 其中，所述動力系統(tǒng)包括用于為所述平臺提供動力的機(jī)上動力系統(tǒng)，并且其中，所述控制系統(tǒng)包括便于所述平臺的操作的機(jī)上控制系統(tǒng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的平臺，還包括將用戶支撐在所述可動平臺上的操作區(qū)域，所述操作區(qū)域便于所述主控制臂和所述可動平臺中的至少一個的操作。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的平臺，其中，所述支撐系統(tǒng)包括主控制臂支撐系統(tǒng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的平臺，其中，所述主控制臂支撐系統(tǒng)包括: 被支撐在所述平臺處并且從所述平臺延伸的至少一個支撐構(gòu)件，所述支撐構(gòu)件適合于支撐且定位所述主控制臂，以便于所述主控制臂的用戶操作；和 聯(lián)接裝置，所述聯(lián)接裝置用于將所述支撐構(gòu)件固定到所述平臺，并且將所述主控制臂固定到所述支撐構(gòu)件。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的平臺，其中，所述支撐系統(tǒng)包括從屬臂支撐系統(tǒng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的平臺，其中，所述支撐系統(tǒng)包括: 至少一個支撐構(gòu)件，所述至少一個支撐構(gòu)件固定到所述平臺的基座；和 聯(lián)接裝置，所述聯(lián)接裝置用于將所述至少一個支撐構(gòu)件固定到所述平臺的基座，并且將所述從屬臂固定到所述至少一個支撐構(gòu)件。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的平臺，還包括從屬臂接納通道，所述從屬臂接納通道被構(gòu)造用來當(dāng)所述從屬臂不使用時以套接布置接納所述從屬臂的至少一部分，所述從屬臂被操縱成位于所述平臺處的存放構(gòu)造。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所 述的平臺，其中，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動元件，所述驅(qū)動元件選自由軌道、輪、軌和這些部件的任意組合組成的組。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的平臺，還包括多方向系統(tǒng)，所述多方向系統(tǒng)便于所述平臺在多個自由度中的運(yùn)動，所述多方向系統(tǒng)包括: 驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)具有呈輪的形式的多個驅(qū)動元件， 其中，所述輪中的每一個輪彼此獨(dú)立地相對于所述平臺旋轉(zhuǎn)。
37.一種在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)用來控制從屬臂的運(yùn)動的主控制臂，所述主控制臂包括: 至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以提供對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度； 與所述接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，所述位置傳感器測量所述至少兩個支撐構(gòu)件在所述自由度下的位置值； 與所述接頭關(guān)聯(lián)的第一載荷傳感器，所述第一載荷傳感器測量所述自由度中的第一載荷值，其中基于所述位置值和所述第一載荷值中的至少一個操縱所述從屬臂的對應(yīng)接頭； 與所述自由度關(guān)聯(lián)的第二載荷傳感器，所述第二載荷傳感器測量用戶施加的載荷的第二載荷值；和 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述至少兩個支撐構(gòu)件，以至少部分地基于所述第二載荷值施加載荷到所述至少兩個支撐構(gòu)件。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的主控制臂，其中，所述第二載荷傳感器位于用戶接口裝置處，所述用戶接口裝置操作性地聯(lián)接到所述主控制臂。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的主控制臂，其中，基于所述位置值和所述第一載荷值中的至少一個借助于所述從屬臂以1:1的比率操縱所述從屬臂的接頭。
40.一種主控制臂，所述主控制臂具有多個自由度，并且能夠在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)操作，以控制從屬臂的運(yùn)動，所述主控制臂包括: 多個支撐構(gòu)件，所述多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起，從而具有至少一個自由度； 與所述接頭中的每一個接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，所述位置傳感器檢測所述主控制臂在每一個自由度下的位置改變； 與所述接頭中的每一個接頭關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，所述載荷傳感器測量所述至少一個自由度中的載荷，并且提供所述至少一個自由度的載荷數(shù)據(jù)； 用戶接口裝置，所述用戶接口裝置具有從所述接頭偏置的至少一個載荷傳感器，所述至少一個載荷傳感器測量由用戶施加到所述用戶接口裝置的載荷，并且提供所述至少一個自由度的、除了來自與所述至少一個自由度關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)外的載荷數(shù)據(jù)；和 扭矩輔助功能元件，所述扭矩輔助功能元件利用來自所述用戶接口裝置的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)，以便于響應(yīng)于由用戶施加到所述主控制臂的載荷而促進(jìn)所述主控制臂的被致動的運(yùn)動，并且所述扭矩輔助功能元件減小移動所述主控制臂所必須的力。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的主控制臂，其中，所述用戶接口裝置包括聯(lián)接到所述主控制臂的臂支撐件，所述 臂支撐件將與所述用戶接口裝置關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器定位成接近用戶的前臂。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的主控制臂，其中，所述用戶接口裝置包括連接到所述主控制臂的把手，所述把手將與所述用戶接口裝置關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器定位成接近用戶的手和腕。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的主控制臂，其中，來自與所述用戶接口裝置關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)與來自與所述至少一個自由度關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)結(jié)合，以提高用戶操縱和操控所述主控制臂的能力。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的主控制臂，其中，所述扭矩輔助功能元件不足以克服所述主控制臂中的反饋力。
45.根據(jù)權(quán)利要求40所述的主控制臂，其中，所述扭矩輔助功能元件便于所述主控制臂沿用戶施加到所述主控制臂的載荷的方向的被致動的運(yùn)動。
46.一種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 平臺； 從屬臂；和 主控制系統(tǒng)，所述主控制系統(tǒng)包括框架構(gòu)件和被支撐在所述框架構(gòu)件處的至少一個主控制臂，其中所述主控制系統(tǒng)以可移除的方式聯(lián)接到所述平臺，以便于相對于所述平臺對所述從屬臂進(jìn)行選擇性機(jī)上機(jī)下用戶控制。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括可穿戴設(shè)備，所述可穿戴設(shè)備可結(jié)合所述框架構(gòu)件操作，用于將所述框架構(gòu)件和所述主控制臂固定在用戶附近的功能位置中。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，用于所述主控制臂的所述平臺同時支撐所述主控制臂和所述從屬臂。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述平臺包括可動平臺，所述可動平臺能夠在地面處并在操作環(huán)境內(nèi)操縱，其中所述主控制臂和所述從屬臂分別被支撐在所述可動平臺處以提供可動遙控操作功能。
50.一種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 三個從屬臂； 第一主控制臂，所述第一主控制臂被構(gòu)造用來控制所述三個從屬臂中的至少一個；第二主控制臂，所述第二主控制臂被構(gòu)造用來控制三個從屬臂中的至少一個；和控制模塊，所述控制模塊便于用戶確定至少三個從屬臂中的哪些要由所述第一主控制臂和第二主控制臂控制。
51.一種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 可動平臺，所述可動平臺包括:相對于支撐表面可動的第一平臺，和聯(lián)接到所述第一平臺并且相對于所述第一平臺可動的第二平臺， 其中所述第二平臺操作以支撐能由主控制臂控制的機(jī)器人從屬臂。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括被支撐在所述第二平臺處的主控制臂，由此實(shí)現(xiàn)可動遙控操作功能。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述第一平臺包括車輛式可動平臺。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述第一平臺包括軌系統(tǒng)，所述軌系統(tǒng)支撐并且便于所述第二平臺在所述第一平臺處上的運(yùn)動。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述第二平臺包括基座，所述基座接合所述第一平臺的軌并且沿所述第一平臺的軌移動，所述基座能夠由用戶控制。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述主控制臂和所述從屬臂被支撐在所述基座處，每一個能夠隨著所述第一平臺在所述第二平臺上移動。
57.一種升降裝置，所述升降裝置包括: 平臺； 固定臂，所述固定臂在第一端部上具有鈍齒，所述固定臂在第二端部處聯(lián)接到所述平臺； 支架，所述支架具有第一端部和第二端部，所述支架的第一端部圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到所述固定臂的第一端部； 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述平臺和所述支架，以便使所述支架繞所述樞轉(zhuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)； 升降齒輪，所述升降齒輪聯(lián)接到所述支架的第二端部； 中心齒輪，所述中心齒輪將所述升降齒輪聯(lián)接到所述固定臂的第一端部上的鈍齒；和聯(lián)接到所述升降齒輪的帶鍵的升降滑架，其中，當(dāng)所述升降齒輪旋轉(zhuǎn)時，所述帶鍵的升降滑架維持水平位置。
58.一種折疊升降裝置，所述折疊升降裝置包括: 平臺； 以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述平臺的柱，其中所述柱能夠從豎直位置旋轉(zhuǎn)到所述平臺上的折疊位置；以可滑動的方式連接到所述柱的滑架，其中所述滑架能夠沿所述柱滑動；和致動器，所述致動器聯(lián)接到所述平臺和所述柱以使所述柱在豎直位置和折疊位置之間旋轉(zhuǎn)。
59.一種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 主控制臂，所述主控制臂具有: 至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度； 與所述接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，所述位置傳感器測量所述至少兩個支撐構(gòu)件在所述自由度下的位置值； 與所述接頭關(guān)聯(lián)的第一載荷傳感器，所述第一載荷傳感器測量所述自由度中的第一載荷值，其中基于所述位置值和所述第一載荷值中的至少一個操縱從屬臂的對應(yīng)接頭； 與所述自由度關(guān)聯(lián)的第二載荷傳感器，所述第二載荷傳感器測量由用戶施加的載荷的第二載荷值；和 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述至少兩個支撐構(gòu)件，以至少部分地基于所述第二載荷值施加載荷到所述至少兩個支撐構(gòu)件；和 能夠由所述主控制臂控制的從屬臂，所述從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述所述從屬臂的至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于所述主控制臂的自由度的自由度。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述第二載荷傳感器位于用戶接口裝置處，所述用戶接口裝置操作性地聯(lián)接到所述主控制臂。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括可動平臺，所述可動平臺能夠在地面處并在操作環(huán)境內(nèi)操縱，所述可動平臺適合于提供用戶的機(jī)上支撐，其中所述主控制臂和所述從屬臂被共同地支撐在所述可動平臺處，以提供可動遙控操作功能。
62.根據(jù)權(quán)利要求59所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述從屬臂離開所述主控制臂遠(yuǎn)程地定位。
63.一種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 主控制臂，所述主控制臂具有: 多個支撐構(gòu)件，所述多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起，從而具有至少一個自由度； 與所述接頭中的每一個接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，所述位置傳感器檢測所述主控制臂在每一個自由度下的位置改變； 與所述接頭中的每一個接頭關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，所述載荷傳感器測量所述至少一個自由度中的載荷，并且提供所述至少一個自由度的載荷數(shù)據(jù)； 用戶接口裝置，所述用戶接口裝置具有從所述接頭偏置的至少一個載荷傳感器，所述至少一個載荷傳感器測量由用戶施加到所述用戶接口裝置的載荷，并且提供所述至少一個自由度的、除了來自與所述至少一個自由度關(guān)聯(lián)的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)外的載荷數(shù)據(jù)；和 扭矩輔助功能元件，所述扭矩輔助功能元件利用來自所述用戶接口裝置的載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)，以便于響應(yīng)于由用戶施加到所述主控制臂的載荷進(jìn)行所述主控制臂的被致動的運(yùn)動，并且所述扭矩輔助功能元件減小移動所述主控制臂所必須的力；和 能夠由所述主控制臂控制的從屬臂，所述從屬臂具有多個支撐構(gòu)件，所述從屬臂的多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于所述主控制臂的至少一個自由度的至少一個自由度。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述用戶接口裝置包括接近用戶的前臂聯(lián)接到所述主控制臂的臂支撐件，所述臂支撐件和與所述用戶接口裝置關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器關(guān)聯(lián)，使得該載荷傳感器定位成接近所述用戶的前臂。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述用戶接口裝置包括聯(lián)接到所述主控制臂的把手，所述把手將與所述用戶接口裝置關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器定位成接近用戶的手和腕。
66.根據(jù)權(quán)利要求63所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，來自與所述用戶接口裝置關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)與來自與所述至少一個自由度關(guān)聯(lián)的所述載荷傳感器的載荷數(shù)據(jù)結(jié)合，以提高用戶操縱和操控所述主控制臂的能力。
67.根據(jù)權(quán)利要求63所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述扭矩輔助功能元件不足以克服所述主控制臂中的反饋力。
68.根據(jù)權(quán)利要求63所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述扭矩輔助功能元件便于所述主控制臂沿由用戶施加到所述主控制臂的載荷的方向的被致動的運(yùn)動。
69.根據(jù)權(quán)利要求63所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括可動平臺，所述可動平臺能夠在地面處并在操作環(huán)境內(nèi)操縱，所述可動平臺適合于提供用戶的機(jī)上支撐，其中所述主控制臂和所述從屬臂被共同地支撐在所述可動平臺處以提供可動遙控操作功能。
70.根據(jù)權(quán)利要求63所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括可動平臺，所述可動平臺可以在地面處并在操作環(huán)境內(nèi)移動，其中所述從屬臂被支撐在所述可動平臺處以在遠(yuǎn)離所述主控制臂的部位提供所述從屬臂的遙控操作。
71.—種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 主控制臂，所述主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度； 從屬臂，所述從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于所述主控制臂的自由度的自由度；和 可動平臺，所述可動平臺可以在地面處并在操作環(huán)境內(nèi)操縱，所述可動平臺適合于提供用戶的機(jī)上支撐，其中所述主控制臂和所述從屬臂被共同地支撐在所述可動平臺處，以提供可動的遙控操作功能，并且其中主/從關(guān)系濾波功能元件對所述主控制臂和從屬臂中的至少一個的感應(yīng)運(yùn)動引起的頻率進(jìn)行濾波，以減少傳播通過所述可動平臺的運(yùn)動反饋。
72.—種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 多個主控制臂，每一個主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕中之一的自由度的自由度；和 從屬臂，所述從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述從屬臂的至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于所述多個主控制臂的自由度的自由度；和 控制模塊，所述控制模塊便于借助于所述多個主控制臂中的任何一個來交替地和選擇性地控制和操作所述從屬臂。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括第二從屬臂，所述第二從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述第二從屬臂的至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于所述多個主控制臂的自由度的自由度，其中所述第一從屬臂和所述第二從屬臂能夠選擇性地且交替地被所述多個主控制臂中的一個控制。
74.—種遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，所述遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)包括: 主控制臂，所述主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度；和 多個從屬臂，每一個從屬臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述多個從屬臂的至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于所述多個主控制臂的自由度的自由度；和 控制模塊，所述控制模塊便于借助于所述主控制臂來交替地并選擇性地單獨(dú)控制和操作所述多個從屬臂中的任何一個。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)，還包括第二主控制臂，所述第二主控制臂具有至少兩個支撐構(gòu)件，所述所述第二主控制臂的至少兩個支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，以形成對應(yīng)于人臂的肩、肘和腕之一的自由度的自由度，其中所述多個從屬臂中的至少兩個從屬臂能夠選擇性地且交替地被所述第一主控制臂和所述第二主控制臂中的至少一個控制。
76.—種能夠在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)操作以控制從屬臂的運(yùn)動的主控制臂，所述主控制臂包括: 第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，所述第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，從而具有對應(yīng)于人臂的腕的自由度的自由度，其中所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件中的至少一個被構(gòu)造用來將所述接頭的自由度定位成與用戶的腕的對應(yīng)自由度基本上一致； 與所述接頭關(guān)聯(lián)的位置傳感器，所述位置傳感器檢測所述主控制臂在所述接頭的自由度下的位置改變； 與所述接頭關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，所述載荷傳感器測量在所述接頭的自由度下的載荷；和 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件，以便于響應(yīng)于外部載荷而產(chǎn)生在所述接頭的自由度下的被致動的載荷。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的主控制臂，其中，所述外部載荷包括由于重力而作用在所述主控制臂上的載荷。
78.根據(jù)權(quán)利要求76所述的主控制臂，其中，所述外部載荷包括作用在所述從屬臂上的載荷。
79.根據(jù)權(quán)利要求76所述的主控制臂，還包括把手，所述把手聯(lián)接到所述第二支撐構(gòu)件以便于用戶的手抓持。
80.根據(jù)權(quán)利要求76所述的主控制臂，其中，所述接頭的自由度與所述用戶的腕旋轉(zhuǎn)自由度基本上一致。
81.根據(jù)權(quán)利要求76所述的主控制臂，還包括第三支撐構(gòu)件，所述第三支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接到所述第二支撐構(gòu)件，從而具有對應(yīng)于人臂的腕的自由度的自由度，其中所述第二支撐構(gòu)件和所述第三支撐構(gòu)件中的至少一個被構(gòu)造用來將所述接頭的自由度定位成與用戶的人腕外展/內(nèi)收自由度基本上一致。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的主控制臂，還包括第四支撐構(gòu)件，所述第四支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接到所述第三支撐構(gòu)件，具有對應(yīng)于人臂的腕的自由度的自由度，其中所述第三支撐構(gòu)件和所述第四支撐構(gòu)件中的至少一個被構(gòu)造用來將所述接頭的自由度定位成與用戶的人腕彎曲/伸展自由度基本上一致。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的主控制臂，還包括把手，所述把手聯(lián)接到所述第四支撐構(gòu)件，以便于所述用戶的手抓持。
84.—種能夠在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)操作以響應(yīng)主控制臂的運(yùn)動的從屬臂，所述從屬臂包括: 第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，所述第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，從而具有對應(yīng)于所述主控制臂的自由度的自由度，其中所述第一支撐構(gòu)件的側(cè)邊緣重疊所述第二支撐構(gòu)件的側(cè)邊緣，以便于所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件相對旋轉(zhuǎn)，使得所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件繞與從屬臂自由度相關(guān)的軸線相對彼此擺動； 第一連桿，所述第一連桿以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到所述第一支撐構(gòu)件并且被構(gòu)造用來在平面中運(yùn)動；和 第二連桿，所述第二連桿以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到所述第一連桿和所述第二支撐構(gòu)件，其中所述第一連桿在所述平面中的運(yùn)動引起所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件繞與所述從屬臂自由度相關(guān)的軸線的離開平面的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的從屬臂，其中所述第一連桿繞基本上垂直于與所述接頭的自由度關(guān)聯(lián)的軸線的軸線以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到所述第一支撐構(gòu)件。
86.根據(jù)權(quán)利要求84所述的從屬臂，還包括致動器，所述致動器聯(lián)接到所述第一支撐構(gòu)件和所述第一連桿，以響應(yīng)于所述主控制臂的運(yùn)動引起所述第一連桿的運(yùn)動且便于所述從屬臂在所述接頭的自由度下的運(yùn)動。
87.—種能夠在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)操作以響應(yīng)主控制臂的運(yùn)動的從屬臂，所述從屬臂包括: 第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，所述第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，從而具有對應(yīng)于所述主控制臂的自由度的自由度； 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件，以施加關(guān)于所述從屬臂的自由度的載荷，所述致動器被構(gòu)造用來接收用來操作所述致動器的流體壓力； 伺服閥，所述伺服閥流體聯(lián)接到所述致動器，以控制所述致動器的流體壓力；和 夾緊閥，所述夾緊閥將所述致動器與所述伺服閥流體隔離，以鎖定所述致動器并且防止相關(guān)自由度的運(yùn)動。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的從屬臂，其中，所述夾緊閥包括: 第一止回閥和第二止回閥，每一個止回閥流體聯(lián)接在所述致動器和所述伺服閥之間，其中，當(dāng)關(guān)閉時，所述第一止回閥限制從所述致動器到所述伺服閥的流動，并且所述第二止回閥限制從所述伺服閥到所述致動器的流動；和 導(dǎo)向閥，所述導(dǎo)向閥流體聯(lián)接到所述第一止回閥和所述第二止回閥，以通過導(dǎo)向壓力打開所述第一止回閥和第二止回閥并且允許所述伺服閥控制所述致動器的流體壓力，其中所述導(dǎo)向壓力的移除允許所述第一止回閥和第二止回閥關(guān)閉使得阻止流體從所述伺服閥流到所述致動器和從所述致動器流到所述伺服閥。
89.—種能夠在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)操作以響應(yīng)主控制臂的運(yùn)動的從屬臂，所述從屬臂包括: 第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件，所述第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件在接頭處聯(lián)接在一起，從而具有對應(yīng)于所述主控制臂的自由度的自由度； 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件以施加關(guān)于所述從屬臂的自由度的載荷，所述致動器具有第一側(cè)和第二側(cè)，以接收用來操作所述致動器的流體壓力； 伺服閥，所述伺服閥流體聯(lián)接到所述致動器的第一側(cè)和所述致動器的第二側(cè)，以控制所述致動器的流體壓力；和 夾緊閥，所述夾緊閥用來使所述致動器與所述伺服閥流體隔離，以鎖定所述致動器并且防止相關(guān)自由度的運(yùn)動，所述夾緊閥包括: 第一止回閥和第二止回閥，每一個止回閥流體聯(lián)接在所述致動器的第一側(cè)和所述伺服閥之間，其中，當(dāng)關(guān)閉時，所述第一止回閥限制從所述致動器到所述伺服閥的流動，并且所述第二止回閥限制從所述伺服閥到所述致動器的流動； 第三止回閥和第四止回閥，每一個止回閥流體聯(lián)接在所述致動器的第二側(cè)和所述伺服閥之間，其中，當(dāng)關(guān)閉時，所述第三止回閥限制從所述致動器到所述伺服閥的流動，并且所述第四止回閥限制從所述伺服閥到所述致動器的流動；和 導(dǎo)向閥，所述導(dǎo)向閥流體聯(lián)接到所述第一止回閥、所述第二止回閥、所述第三止回閥和所述第四止回閥，以通過導(dǎo)向壓力打開所述第一止回閥、所述第二止回閥、所述第三止回閥和所述第四止回閥并且允許所述伺服閥控制所述致動器的流體壓力，其中所述導(dǎo)向壓力的移除允許所述第一止回閥、所述第二止回閥、所述第三止回閥和所述第四止回閥關(guān)閉，從而防止流體從所述伺服閥流到所述致動器和從所述致動器流到所述伺服閥。
90.一種能夠在遙控操作的機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)操作以響應(yīng)主控制臂的運(yùn)動和穩(wěn)定有效載荷的從屬臂系統(tǒng)，所述從屬臂系統(tǒng)包括: 從屬臂，所述從屬臂具有: 多個支撐構(gòu)件，所述多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起；和與所述多個支撐構(gòu)件中的一個支撐構(gòu)件關(guān)聯(lián)的載荷傳感器，所述載荷傳感器測量至少一個自由度下的由有效載荷施加的載荷，并且提供所述有效載荷的載荷數(shù)據(jù)；和 有效載荷穩(wěn)定功能元件，所述有效載荷穩(wěn)定功能元件響應(yīng)于由所述有效載荷施加到所述載荷傳感器的載荷、利用所述有效載荷的載荷數(shù)據(jù)來促進(jìn)所述從屬臂的被致動的運(yùn)動，并且引起所述從屬臂響應(yīng)于施加到所述有效載荷的載荷以穩(wěn)定所述有效載荷。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的從屬臂系統(tǒng)，其中，所述從屬臂運(yùn)動以最小化由所述有效載荷施加的載荷的垂直于重力的力分量，使得所述從屬臂傾向于將所述載荷傳感器布置在所述有效載荷的重心上方，以最小化所述有效載荷的擺動。
92.根據(jù)權(quán)利要求90所述的從屬臂系統(tǒng)，其中，所述從屬臂運(yùn)動以最小化所述有效載荷施加的載荷的超過預(yù)定值的分量。
93.根據(jù)權(quán)利要求90所述的從屬臂系統(tǒng)，其中，所述有效載荷施加的載荷包括從所述從屬臂的操作環(huán)境中的物體施加到所述有效載荷的外部載荷。
94.根據(jù)權(quán)利要求90所述的從屬臂系統(tǒng)，還包括第二從屬臂，所述第二從屬臂包括: 多個支撐構(gòu)件，所述多個支撐構(gòu)件在多個接頭處聯(lián)接在一起；和 第二載荷傳感器，所述第二載荷傳感器與所述第二從屬臂的多個支撐構(gòu)件中的一個支撐構(gòu)件的端部關(guān)聯(lián)，以測量至少一個自由度下的由所述有效載荷施加的載荷并且提供所述有效載荷的載荷數(shù)據(jù)，其中，當(dāng)所述第一從屬臂和所述第二從屬臂與所述有效載荷關(guān)聯(lián)時，所述第一從屬臂和所述第二從屬臂中的至少一個運(yùn)動以最小化所述有效載荷分別施加到所述第一載荷傳感器和所述第二載荷傳感器的載荷的分量。
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的從屬臂系統(tǒng)，其中，所述第一從屬臂和所述第二從屬臂均另外包括磁性端部執(zhí)行器，以聯(lián)接到所述有效載荷，并且所述第一從屬臂和所述第二從屬臂中的至少一個運(yùn)動，以最小化由所述有效載荷施加的載荷的、傾向于從所述有效載荷扭轉(zhuǎn)所述磁性端部執(zhí)行器的分 量。
【文檔編號】B25J5/00GK103648730SQ201280031812
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月29日
【發(fā)明者】S·C·雅各布森, F·M·史密斯, J·麥卡洛, 小格倫·E·科爾文, W·斯克羅吉恩, M·X·奧利維爾 申請人:雷斯昂公司