JP6805323B2 - ロボットグリッパーと構成要素との間の位置方位を較正する方法及び装置 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年７月１４日に出願された米国仮出願第６２／３６２，５２９号の優先権を主張する。この米国仮出願の内容は、引用することによってその全内容が本明細書の一部をなす。

本開示の実施の形態は、生体液体容器を搬送するシステムにおけるサンプルラック等の別の構成要素に対してロボットグリッパー等のロボット構成要素の位置方位を較正するように適合された方法及び装置に関する。

医療検査及び医療処理においては、ロボット工学を用いることによって、生体液体サンプル（別名「検体（specimens：被検物）」と呼ばれる）への曝露若しくは生体液体サンプルとの接触を最小にすることができ、及び／又は、生産性を向上させることができる。例えば、幾つかの自動化された検査システム及び処理システム（例えば、臨床分析器）では、生体液体容器（試験管、バイアル等）がサンプルラック（「カセット」とも呼ばれることがある）との間及び検査装置の検査位置又は処理装置の処理位置との間で搬送される場合がある。

そのような搬送は、生体液体容器を把持するように構成された対向する把持指（グリッパーフィンガー）を有することができる連結された把持部（グリッパー）を有するロボット等の自動化メカニズムを用いることによって行うことができる。このグリッパーは、ロボットによって２つ以上の座標方向に移動させることができる。このように、生体液体容器（検査又は処理される検体を含む）は、グリッパーによって握持することができ、その後、或る位置から、検査位置又は処理位置に関係した別の位置に移動させることができる。例えば、生体液体容器は、サンプルラックのレセプタクル（receptacles：貯蔵所）との間で移動させることができる。

ロボットの不正確な較正は、グリッパーフィンガーの不正確な位置決めを招くおそれがあり、これによって、場合によっては、グリッパーと生体液体容器との間及び／又は移動中の生体液体容器と検査システム若しくは処理システム及び／又はサンプルラックとの間で、衝突又はつっかえ（jams：ジャム）が引き起こされるおそれがある。加えて、不正確な較正は、場合によっては、グリッパーによる生体液体容器の取り上げ及び配置（ピックアンドプレース）動作を震動させることに寄与する場合があり、これは、望まれない検体のこぼれに寄与するおそれがある。

したがって、検査システム及び処理システムにおいて、サンプルラック等の物品に対するグリッパーの位置決めの正確度を改善することができる方法及び装置が望まれている。

方法の実施形態において、サンプルラックに対してグリッパーの位置を較正する方法が提供される。該方法は、前記グリッパーを備えるロボットを配準（準備）することであって、該グリッパーは、座標系において可動であり、圧潰センサー（crush sensor）及び衝突センサー（crash sensor）を備え、該圧潰センサーは、垂直圧潰事象を検知するように構成され、該衝突センサーは、水平衝突事象を検知するように構成されていることと、前記グリッパーに連結された較正ツールを配備することと、サンプルラックを配備し、この際、サンプルラックの反対側で互いに離れて位置する２つの較正孔、圧潰ゾーン（crush zone）及び複数の検体容器用のレセプタクルをサンプルラックに備えることと、前記座標系において前記グリッパーを降下させ、前記圧潰センサーによって検知される、前記較正ツールと前記サンプルラックの前記圧潰ゾーンとの間の垂直接触を検知することと、前記圧潰センサーによって検知された前記垂直接触の前記座標系における前記垂直位置を記録することと、前記座標系において前記グリッパーを移動させ、前記較正ツールを前記２つの較正孔のそれぞれ内に位置決めし、この際、前記グリッパーを前記座標系において第１の水平方向に移動させ、前記衝突センサーによって、前記較正ツールと前記位置決めの対象とされている前記較正孔の２つの第１の水平位置との間の接触を検知することと、前記グリッパーを前記座標系において第２の水平方向に移動させ、前記衝突センサーによって、前記較正ツールと前記位置決めの対象とされている前記較正孔の２つの第２の水平位置との間の接触を検知することと、前記２つの第１の水平位置及び前記２つの第２の水平位置を記録することと、前記２つの第１の水平位置及び前記２つの第２の水平位置を処理することを、前記２つの較正孔内に位置決めされた各場合について行うことで、前記２つの較正孔のそれぞれの中心の位置を求めることとを含む。

装置の実施形態において、ロボット較正装置（システム）が提供される。該ロボット較正装置は、グリッパーと、垂直方向の圧潰事象を検知するように構成された圧潰センサーと、水平方向の衝突事象を検知するように構成された衝突センサーとを備えるとともに、座標系において前記グリッパーの移動を引き起こすように構成されているロボットと、前記グリッパーに連結された較正ツールと、２つの較正孔、圧潰ゾーン及び複数の検体容器用のレセプタクルを備える座標系に位置決めされたサンプルラックであって、前記２つの較正孔は前記サンプルラックの反対側で互いに離れて位置するサンプルラックと、前記ロボットに動作可能に連結されたコントローラーであって、前記較正ツールの垂直移動を引き起こして、前記圧潰ゾーンと接触させ、前記座標系における垂直接触座標を記録することと、前記較正ツールの互いに異なる２つの水平移動を引き起こして、２つの水平移動のそれぞれにおいて前記位置決めの対象とされた前記較正孔の対向する側面と接触させることで、前記座標系における水平接触座標を４つ記録することを前記校正ツールが前記２つの較正孔のそれぞれ内に位置決めされた各場合において行うこと、前記圧潰センサーから受信され、記録された前記垂直接触座標と、前記衝突センサーから受信され、記録された前記水平接触座標とを処理して、前記座標系における前記サンプルラックの垂直特徴部の位置と、前記２つの較正孔のそれぞれの中心とを求めることとを行うように構成されかつ動作可能なコントローラーとを備える。

別の装置の実施形態において、ロボット較正装置が提供される。前記ロボット較正装置は、可動アーム及び前記可動アームのうちの１つに連結されたグリッパーと、圧潰事象を検知するように構成された圧潰センサーと、衝突事象を検知するように構成された衝突センサーとを備えるとともに、座標系において前記グリッパーの移動を引き起こすように構成されているロボットと、前記グリッパーに連結された較正ツールと、２つの較正孔、平坦面、及び特徴部を備えるとともに、前記座標系に位置決めされた構成要素であって、前記２つの較正孔は前記構成要素の反対側で互いに離れて位置する構成要素と、前記ロボットに動作可能に連結されたコントローラーであって、第１の方向における前記較正ツールの移動を引き起こして、前記平坦面と接触させ、前記圧潰センサーからの信号に基づいて前記座標系における前記第１の方向の第１の接触座標を記録することと、互いに異なる２つの水平方向における前記較正ツールの移動を引き起こして、前記２つの較正孔のうちの対象となるひとつの対向する側面と接触させることを水平方向における各移動において行い、前記衝突センサーからの信号に基づいて、前記座標系における前記互いに異なる２つの水平方向の一方に対する第２の接触座標を２つ、前記座標系における前記互いに異なる２つの水平方向の他方に対する第３の接触座標を２つ、それぞれ記録することを、前記２つの較正孔のそれぞれに対して行うことと、前記圧潰センサー及び前記衝突センサーから受信された前記第１、前記第２、及び前記第３の接触座標を処理して、前記第１の方向における前記構成要素の平坦面の位置と、前記２つの較正孔のそれぞれの中心とを求めることとを行うように構成されかつ動作可能なコントローラーとを備える。

本開示の更に他の態様、特徴、及び利点は、本発明を実施するために考えられた最良の形態を含む複数の例示の実施形態を示すことによって以下の詳細な説明から容易に明らかになり得る。本発明は、種々の実施形態に対応することもでき、その幾つかの詳細は全て、本開示の範囲から逸脱することなく様々な点で変更することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲において画定される本発明の範囲内に含まれる全ての変更形態、均等形態、及び代替形態を包含する。

１つ以上の実施形態によるロボット較正装置の概略側面図である。 １つ以上の実施形態による較正ツールの第１の側面平面図である。 １つ以上の実施形態による、図２Ａの第１の側面平面図から９０度回転された較正ツールの第２の側面平面図である。 １つ以上の実施形態によるサンプルラックを含む構成要素の平面図である。 １つ以上の実施形態による、圧潰ゾーンと、第１の方向及び第２の方向における較正ツールのスタイラスの水平方向移動を示す矢印とを示すサンプルラックの部分上面図である。 １つ以上の実施形態による、較正ツールのスタイラスの更なる方向移動と、較正ツールの位置決め穴を備える陥凹部とを示すサンプルラックの別の部分上面図である。 １つ以上の実施形態による、レセプタクルを含む陥凹部における較正ツールのスタイラスの４つの移動を示すサンプルラックの部分上面図である。 １つ以上の実施形態による、較正ツールの複数の位置決め陥凹部の位置を示す、中央部分が省略されたサンプルラックの２つの部分の部分上面図である。 １つ以上の実施形態による、撮像位置を備えるロボット較正装置及び冷蔵システムの部分上面図である。 実施形態による構成要素（例えば、サンプルラック）に対してグリッパーの位置を較正する方法を示すフローチャートである。

臨床分析器又は他の検査システム若しくは処理システムにおいてロボットによる取り上げ・配置動作を行うのに用いられるようなロボットにおいては、前述の理由によって、グリッパーの配置における精度を達成することが所望の目標である。本明細書において用いられるような「グリッパー」は、取り上げ・配置動作のように、或る位置から別の位置に物品（例えば、検体容器）を把持し及び／又は移動させるロボット動作に用いられる、ロボット（例えば、ロボットアーム）に連結された任意の部材である。そのようなロボットでは、前述の衝突、つっかえ（ジャム）、及びこぼれを防止するために、例えば、取り上げ位置又は配置位置を有する構成要素（例えば、サンプルラックのレセプタクル）に対する、検体容器を運搬及び／又は回収するグリッパーの相対的に高い位置決め精度が所望される場合がある。しかしながら、座標系において可動なグリッパーに対してそのような取り上げ位置又は配置位置の正確な位置を容易に較正することは難しく、幾つかの場合には、それを行う高度な光学システムを必要としていた。

上記に鑑み、本開示の実施形態は、１つ以上の定められた位置に対して物品（例えば、検体容器）を正確に取り上げ及び／又は配置するようにグリッパーを構成することができるように、グリッパーによってアクセス可能な構成要素に対するロボットのグリッパーの実際の位置を容易に求めることができる較正方法及びロボット較正装置を提供する。

本開示の１つ以上の実施形態のこれらの態様及び特徴並びに他の態様及び特徴は、本明細書において図１〜図５を参照して説明される。

図１に最も良く示すような第１の装置の実施形態によれば、ロボット較正装置１００と、このロボット較正装置１００を用いた較正方法とが説明される。ロボット較正装置１００は、第１の位置（例えば、ステージング位置）にある採血容器、サンプル管等のサンプル容器（図１に図示せず）を把持して、このサンプル容器を第２の位置（例えば、処理位置）に移送するのに役立つロボット１０５を備える。ロボット１０５は、臨床分析器、遠心分離機、又は他の処理システム若しくは検査システム（例えば、生体流体検体処理システム又は生体流体検体検査システム）といった自動化検査器具等の診断機において用いることができる。

ロボット１０５は、当該ロボット１０５の可動部分（例えば、ロボット１０５の第２のロボットアーム１０５Ｂ）に連結されたグリッパー１０８を備える。グリッパー１０８は、機械メカニズムによって連結することができる。この機械メカニズムは、幾つかの実施形態では、図示するように、垂直及び／又は水平に或る制限された運動を可能にすることができる。この制限された運動は、以下で説明するように、或る量の限られた変位の後にトリガー信号を生成することを可能にすることによって、センシングに対応することを提供することができる。グリッパー１０８は、２つ以上のグリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂを備えることができる。グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂは、対向し、互いに対して相対的に可動とすることができるとともに、検体容器（例えば、採血容器）等の物品を把持するように適合させることができる。

グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂは、作動メカニズム１０８Ｃによって、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面において任意の適した方向に沿って（例えば、Ｘ方向若しくはＹ方向又はそれらを組み合わせた方向に）開閉するように駆動することができる。作動メカニズム１０８Ｃは、握持能力を提供するように直線的又は枢動的（回動的）に可動とすることができるグリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂに連結された電気、空気圧、又は液圧（油圧）サーボモーター等とすることができる。グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂの握持動作をもたらす他の適したメカニズムを用いてもよい。さらに、２つのフィンガーが図示されているが、本発明は、２つのグリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂよりも多くのフィンガーを有するグリッパー１０８にも等しく適用可能である。他のグリッパータイプも同様に用いることができる。ロボット１０５は、（例えば、３次元空間において）ＸＹＺ座標系内でグリッパー１０８を移動させることが可能な任意の適したロボットとすることができる。

ロボット１０５は、例えば、図示するように、ＲθＺロボットとすることができる。ロボット１０５は、第１のロボットアーム１０５Ａを回転方向θにおける所望の角度方位に回転させるように構成された回転モーター１０５Ｒを有することができる。ロボット１０５は、図示するように、第２のロボットアーム１０５Ｂ及び連結されたグリッパー１０８を（ＸＹ平面における）±Ｒ方向に移動させるように構成することができる並進モーター１０５Ｔを備えることができる。ロボット１０５は、（例えば、図示した軸によって示されるように±Ｚ方向に沿って）垂直方向に直立部材１０５Ｕを移動させるように構成することができる垂直モーター１０５Ｖを備えることができる。ただし、Ｘ、θ、及び／又はＺの運動又は運動の他の組み合わせ（例えば、Ｘ、Ｙ、及びＺ）を与える他の適したロボットモーター及びメカニズムが設けられてもよい。位置及び／又は回転エンコーダー等からの適したフィードバックメカニズムを移動の度合いごとに設けることができる。このように、グリッパー座標系は、ＲθＺ又はＸＹＺとすることもできるし、それらの任意のサブセット又は組み合わせとすることもできる。

１つ以上の実施形態では、検体容器（図示せず）の、サンプルラック１１２のレセプタクル１１２Ｒ等の陥凹部への配置若しくは陥凹部からの取り出し、又はロボット１０５によってアクセス可能な他の位置への配置若しくは他の位置からの取り出しを行うことができるように、ロボット１０５を用いてグリッパー１０８の移動を行うことができる。

加えて、１つ以上の実施形態では、ロボット１０５は、グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂを検体容器（図示せず）に対して正確に回転させて方位付けすることができるように、グリッパー回転軸１０９の回りにグリッパー１０８の回転を行うことができる。ロボット１０５は、グリッパー回転軸１０９の回りの回転運動をグリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂに与えるように適合されたグリッパー回転モーター１０８Ｒを備えることができる。グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂの回転方位に関する情報をコントローラー１１４にフィードバックする回転エンコーダーが備えられてもよい。モーターは、ステッパーモーター、１つ以上のサーボモーター、１つ以上の空気圧若しくは液圧モーター、１つ以上の電気モーター、又はそれらの組み合わせとすることができる。

コントローラー１１４は、マイクロプロセッサと、処理回路（Ａ／Ｄ変換器、増幅器、フィルター等を含む）と、メモリと、様々なロボット構成要素（例えば、回転モーター１０５Ｒ、並進モーター１０５Ｔ、及び垂直モーター１０５Ｖ、作動メカニズム１０８Ｃ、並びにグリッパー回転モーター１０８Ｒ）の動作を制御するように構成されかつ動作可能な駆動回路及びフィードバック回路と、エンコーダー及びセンサーからのプロセス入力とを備えることができる。座標系においてグリッパー１０８の運動を与えるのに、ガントリーロボット、マルチアーム関節ロボット等の、図示したロボット１０５以外の他のタイプのロボットを用いてもよい。

ロボット１０５は、垂直接触及び／又は水平接触を検知することができるようにコントローラー１１４に結合された圧潰（crush）センサー１１６及び衝突（crash）センサー１１８を備えることができる。圧潰センサー１１６は、垂直圧潰事象を検知するように構成することができ、衝突センサー１１８は、水平衝突事象を検知するように構成することができる。圧潰センサー１１６は、幾つかの実施形態では、Ｚ方向におけるグリッパー１０８の制限された移動を可能にすることができ、したがって、グリッパー１０８がＺ方向において物品と接触した時を、ロボット１０５が検知することを可能にすることができる。この場合、トリガーの起動は、或る特定の変位が達成された後である。他の実施形態では、信号が圧潰センサー１１６及び／又は衝突センサー１１８から送信され、それぞれの信号の或る特定の大きさ（magnitude）が所定の圧潰閾値又は衝突閾値を越えているときに、接触があったと判断される。閾値を越えていることは、接触が行われたことを示す。

幾つかの実施形態では、トリガーの起動は、グリッパー１０８によって把持された検体容器と物品との間又はグリッパー１０８と物品との間の激しい接触を示している。例えば、圧潰センサー１１６は、グリッパー１０８によって握持された検体容器がレセプタクル１１２Ｒの底部に十分に挿入された時を検知することができる。衝突センサー１１８は、物品とグリッパー１０８によって把持された品物との間又はグリッパー１０８と物品との間の水平方向の衝突を検知するように構成することができる。

衝突センサー１１８は、或る所定の変位を越えると、起動してコントローラー１１４に衝突信号を提供するように動作可能とすることができる。他の実施形態では、信号をコントローラー１１４に提供することができ、信号が閾値を越えており、したがって、グリッパー１０８によって把持された品物と物品との間又はグリッパー１０８と物品との間の接触が示されると、接触があったものと判断される。例えば、グリッパー１０８によって運搬される検体容器と第２の検体容器との間の横方向接触が発生したとき、又は、サンプルラック１１２のレセプタクル１１２Ｒの予想位置が実際の位置と実質的に一致しておらず、そのため、検体容器が水平にずれていたとき、衝突センサー１１８は、衝突信号を提供することができる。

ロボット１０５及びグリッパー１０８を用いて検体容器の搬送を試みる前に、ロボット較正装置１００を用いて、別の実施形態による較正方法を実行することができる。この較正方法の間、ロボット較正装置１００は較正ツール１１０を備える。較正ツール１１０は、グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂを用いてグリッパー１０８を把持すること等によって、グリッパーに既知の方位で連結することができる。較正ツール１１０を用いると、較正を容易にすることができる。特に、較正ツール１１０は、自動化検査システム及び／又は自動化処理システム上に配置することもできるし、それらの内部に収納することもできる。例えば、較正ツール１１０は、ロボット１０５を備える自動化検査システム及び／又は自動化処理システム内又はそれらのシステム上の格納位置１２１にある壁又はフレーム１２０に取り付けることができる。格納位置１２１及び較正ツール１１０は、ロボット１０５によってアクセス可能な位置に配置することができる。それ以外に、較正ツール１１０は、作業者によってグリッパー１０８に手動で連結されてもよい。

図２Ａ及び２Ｂに最も良く示されるように、較正ツール１１０は、グリッパー１０８に連結されるように構成された本体を備えることができる。例えば、図示した実施形態では、較正ツール１１０は、グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂによって握持することができる。特に、グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂは、第１の突起部（boss：ボス）２２２及び第２の突起部２２４を把持するように構成することができる。第１の突起部２２２及び第２の突起部２２４は、１つ以上のツール位置決め特徴部２２６を備えることができる。１つ以上のツール位置決め特徴部２２６は、グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂのうちの１つ以上に形成された１つ以上のグリッパー位置決め特徴部２２８と動作可能なように係合する。幾つかの実施形態では、ツール位置決め特徴部２２６は、１つ以上のピンを備える。１つ以上のグリッパー位置決め特徴部２２８は、１つ以上のピンが収容される孔を備えることができる。

較正ツール１１０は、その下端にスタイラス２２７を備えることができる。スタイラス２２７は、既知の円筒形の寸法（例えば、直径）の円筒形端部２２７Ｃと、較正ツール１１０の中心軸２２９に垂直に方位付けられた平坦な下側表面２２７Ｆとを備えることができる。円筒形端部２２７Ｃの上部に陥凹部２２７Ｒを設けることができる。グリッパーフィンガー１０８Ａ、１０８Ｂのうちの１つ以上に形成された１つ以上のツール位置決め特徴部２２６からスタイラス２２７の平坦な下側表面２２７Ｆまでの垂直距離は既知の距離である。

次に、サンプルラック１１２に対してグリッパー１０８の位置を較正する１つの方法を説明する。図６に最も良く示されるように、この方法６００は、６０２において、グリッパー（例えば、グリッパー１０８）を備えるロボット（例えば、ロボット１０５）を準備することを含む。このグリッパーは、座標系において可動であり、圧潰センサー（例えば、圧潰センサー１１６）及び衝突センサー（例えば、衝突センサー１１８）を備える。圧潰センサーは垂直圧潰事象を検知するように構成され、衝突センサーは水平衝突事象を検知するように構成されている。

方法６００は、６０４において、上記で説明したようにグリッパー（例えば、グリッパー１０８）に連結された較正ツール（例えば、較正ツール１１０）を準備することと、６０６において、陥凹部（例えば、レセプタクル１１２Ｒ又は較正孔３３２）及び圧潰ゾーン（例えば、圧潰ゾーン３３４）を備えるサンプルラック（例えば、サンプルラック１１２）を準備することとを更に含む。

図３Ａに最も良く示されるように、サンプルラック１１２は、例えば、成型プラスチックから形成されたラック本体１１２Ｂを備えることができる。ラック本体１１２Ｂは、当該本体に形成された複数の陥凹部を備えることができる。陥凹部は、検体容器（図示せず）を収容するように構成された複数のレセプタクル１１２Ｒを含むことができる。レセプタクル１１２Ｒは、横列（例えば、図示した横列１〜１１）及び縦列（図示した縦列Ａ〜Ｅ）に配列することができる。ただし、異なる数の横列又は縦列を有するサンプルラック１１２が用いられてもよい。

各レセプタクル１１２Ｒは、１つ以上の実施形態では、レセプタクル１１２Ｒへの挿入時に検体容器を中心に位置決めするか又はレセプタクル１１２Ｒの一方の側に押動するように構成された１つ以上のばね３３０を備えることができる。レセプタクル１１２Ｒに加えて、第１の較正孔３３２Ａ及び第２の較正孔３３２Ｂ等の１つ以上の追加の陥凹部をサンプルラック１１２に設けることができる。さらに、圧潰ゾーン３３４をサンプルラック１１２に設けることができる。圧潰ゾーン３３４は、平坦面を有するゾーンとすることができる。この平坦面は、例えば、圧潰ゾーン３３４にわたって±０．５ｍｍの平坦度を有するように精密機械加工又は精密成型することができる。圧潰ゾーン３３４は、例えば、約２５０ｍｍ^２以上のエリアとすることができる。円形を有する圧潰ゾーン３３４が示されている。しかしながら、正方形、三角形、長方形等の任意の形状を用いることができる。ロボット１０５の許容誤差の蓄積を考慮して、圧潰ゾーン３３４は、較正ツール１１０と接触することができるように、十分大きく作製することができる。圧潰ゾーン３３４は、サンプルラック１１２における他の場所に設けることもできるし、複数の圧潰ゾーンを２つ以上の位置に設けることもできる。圧潰ゾーン３３４は、幾つかの実施形態では、上側表面よりも低く陥凹させることができる。圧潰ゾーン３３４は、その最上面又はそのレセプタクル１１２Ｒの底部等のサンプルラック１１２の特徴部に対して既知の位置関係で設けられる。

方法６００によれば、６０８において、グリッパー１０８は、座標系において降下され、較正ツール１１０とサンプルラック１１２の圧潰ゾーン３３４との間の垂直接触が、圧潰センサー１１６によって検知される。６１０において、垂直接触の座標系における垂直位置が、圧潰センサー１１６によって検知されたとおりに記録される。垂直接触位置は、ロボット１０５の垂直エンコーダーの読み取り値に基づいて求めることができ、垂直接触位置はメモリに記録することができる。グリッパー１０８の端部から較正ツール１１０のスタイラス２２７の平坦な下側表面２２７Ｆまでの垂直オフセット距離が、Ｚ方向におけるロボットのゼロ点から測定された垂直接触位置に加算され、圧潰ゾーン３３４までの較正された垂直距離が提供される。圧潰ゾーン３３４は、レセプタクル１１２Ｒの底部、サンプルラック１１２の最上部、又はそれらの双方からの既知の距離に設けられる。このように、圧潰センサー１１６を用いた較正は、サンプルラック１１２の最上部及び／又はレセプタクル１１２Ｒの底部までの較正された距離を求めるのに用いることができる。

さらに、方法６００は、６１２において、図３Ｂに示すように座標系においてグリッパー１０８を移動させて、較正ツール１１０（例えば、スタイラス２２７）を陥凹部（例えば、レセプタクル１１２Ｒ、較正孔３３２Ａ、又は較正孔３３２Ｂ）内で位置決めすることを含む。陥凹部に入ると、６１４において、グリッパー１０８は、座標系において第１の水平方向３３６に移動され、較正ツール１１０と陥凹部の２つの第１の水平位置との間の接触が、衝突センサーによって検知される。２つの第１の水平位置に接触することは、陥凹部の第１の側面に接触することと、これに続いて、陥凹部の対向する第２の側面に接触することとを伴う。

方法６００によれば、６１６において、グリッパーを座標系において第２の水平方向３３８に移動させることができ、衝突センサー１１８によって検知される、較正ツール１１０（例えば、スタイラス２２７）と陥凹部の２つの第２の水平位置（例えば、図示するようにレセプタクル１１２Ｒ）との間の接触を検知することができる。

方法６００によれば、６１８において、２つの第１の水平位置及び２つの第２の水平位置は、（例えば、メモリに）記録され、次に、６２０において、２つの第１の水平位置及び２つの第２の水平位置は、コントローラー１１４によって処理され、座標系における陥凹部の中心の位置が求められる。測定された２つの第１の水平位置を平均することによって、Ｘにおける位置を提供することができる一方、２つの第２の水平位置の単純平均によって、Ｙにおける位置を提供することができる。

図３Ａを参照して説明したように、座標系における第１のレセプタクル１１２Ｒの中心位置を見つけた後、図３Ｂに示すように、方法６００を進めて、第２のレセプタクル１１２Ｒ’を備える第２の陥凹部の中心位置を求めることができる。これは、第２のレセプタクル１１２Ｒ’に対して上述した方法６００を繰り返すことによって、第３の方向３４０に沿った２つの第３の水平位置と、第４の方向３４２に沿った２つの第４の水平位置とを求めることによって行うことができる。

第１の陥凹部（例えば、レセプタクル１１２Ｒ）及び第２の陥凹部（第２のレセプタクル１１２Ｒ’）の中心位置が分かると、サンプルラック１１２の他の特徴部の位置（例えば、１つ以上の他のレセプタクル１１２Ｒの位置）を、中心位置が判明したレセプタクル１１２Ｒ、１１２Ｒ’に対するサンプルラック１１２の既知の幾何形状に基づいて求めることができる。任意の２つの陥凹部を用いることができる。ただし、１つの実施形態では、互いに最も遠く離れた対角コーナーに位置する陥凹部が用いられてもよい。

図３Ｃに示すような幾つかの実施形態では、陥凹部は、較正孔３３２Ａとすることができ、中心を見つける方法は、較正孔３３２内において上記で論述した方法で実行される。較正孔３３２は、サンプルラック１１２におけるレセプタクル１１２Ｒの配置に対して既知の位置に設けられる。較正孔３３２は、スタイラスの直径の数倍のように、スタイラス２２７よりも大きな直径を有することができる。例えば、較正孔３３２は、約６ｍｍの直径を有することができるのに対して、スタイラス２２７は、例えば、約２ｍｍの直径を有することができる。他の値が用いられてもよい。

図３Ｄは、陥凹部（例えば、レセプタクル１１２Ｒ）において方向（例えば、Ｘ及びＹ）のそれぞれに沿って複数の測定を行うことができることを示している。各測定は、ばね３３０等の、レセプタクル１１２Ｒ内に存在し得るいずれの予想される構成要素との干渉も回避するように、その構成要素から遠ざかる方向に僅かに移動して行うことができる。

図４は、第１の較正孔３３２Ａとしての第１の陥凹部と、サンプルラック１１２の別の部分における第２の較正孔３３２Ｂとしての第２の陥凹部とを示している。その場合、スタイラス２２７及び実施形態による方法５００を用いて第１の較正孔３３２Ａ及び第２の較正孔３３２Ｂの中心位置を求めることは、他の特徴部のＸ、Ｙ、及びＺ位置を画定するために用いることができる。例えば、レセプタクル１１２Ｒの配置のそれぞれの中心位置は、第１の較正孔３３２Ａ及び第２の較正孔３３２Ｂの中心位置と、構成要素（例えば、サンプルラック１１２）の幾何形状とを知ることに基づいて求めることができる。このレセプタクル１１２Ｒの配列のそれぞれの中心は、Ｘ方向及びＹ方向において求めることができ、各レセプタクル１１２Ｒの底部は、既知の幾何形状及び圧潰ゾーン３３４からの深さに基づいて求めることができる。

図５は、方法５００を実行するように構成されたロボット較正装置５００の別の実施形態を示している。ロボット較正装置５００は、可動アームを備えるロボット５１０を備える。これらの可動アームは、クロスビームアーム５１０Ｂ上を前後に移動することができる可動クロスアーム５１０Ａを含むことができる。同様に、クロスビームアーム５１０Ｂは、ガントリービーム５１０Ｌ、５１０Ｒ上を前後に移動することができる。グリッパー１０８は、可動クロスアーム５１０Ａに対して垂直に可動な垂直アーム５１０Ｖ等の可動アームのうちの１つに連結することができる。したがって、ロボット５１０は、グリッパー１０８がサンプルラック１１２のレセプタクル１１２Ｒにアクセスすることができるとともに、検体容器運搬装置５４０と、冷却された検体容器５０２Ｃ（少数のものが参照符号を付けられている）を収容する冷蔵システム５４２とにもアクセスすることができるように、ＸＹＺ座標系においてグリッパー１０８を移動させることができる。したがって、ロボット５１０及びグリッパー１０８は、サンプルラック１１２及び／又は冷却されたサンプルラック５１２Ｃと検体容器運搬装置５４０との間で検体容器５０２、５０２Ｃを搬送することができる。検体容器運搬装置５４０は、トラック５４１上を、検査又は処理が検体容器５０２、５０２Ｃに含まれる検体に対して行われる１つ以上の目的地まで進む。

グリッパー１０８は、図１及び図２を参照して説明したものと同じ構造を有し、粉砕事象を検知するように構成された圧潰センサー１１６と、検体容器５０２、５０２Ｃの移動時におけるような衝突事象を検知するように構成された衝突センサー１１８とを備える。圧潰センサー１１６及び衝突センサー１１８は、検体容器１０２、１０２Ｌと別の物品との間の接触を判断し、したがって、検体容器の破壊又は他の物品との激しい接触を最小にするために、検体容器５０２、５０２Ｃの搬送中にグリッパー１０８において用いられる。較正方法を実行するために、前述したようにグリッパー１０８を較正ツール１１０に連結することができる。

ロボット較正装置５００は、座標系に位置決めされた１つ以上の構成要素を備えることができる。例えば、これらの１つ以上の構成要素は、検体容器運搬装置５４０及び／又は検体容器５０２の撮像に用いられるカメラをトラック５４１に取り付けるように構成及び適合された１つ以上のカメラマウント５４５（２つが図示されている）とすることができる。カメラマウント５４５は、トラック５４１に固定された関係で設けることができ、留め具（例えば、ボルト、ねじ等）等によってトラックに堅固に連結することができる。したがって、カメラマウント５４５の位置を求めることによって、トラック５４１の位置及び方位を求めることができる。なぜならば、これらの２つは、固定された幾何学的関係で設けられているからである。１つ以上の構成要素（例えば、カメラマウント５４５）は、陥凹部５４５Ｒ及び平坦面５４５Ｆを備える。１つ以上のカメラは、その方位を定めるために陥凹部５４５Ｒ及び平坦面５４５Ｆに位置合わせされる。カメラは、留め具（例えば、ボルト、ねじ等）等によって既知の構成及び方位でカメラマウント５４５に固定することができる。

別の実施形態では、構成要素は冷蔵システム５４２とすることができる。それぞれの場合におけるこの構成要素は、陥凹部と、圧潰ゾーンとして機能する平坦面とを備える。例えば、冷蔵システム５４２では、この平坦面は、冷却されたサンプルラック５１２Ｃの特徴部まで垂直の方向で既知の距離に位置決めされた任意の適した平坦面（例えば、１つ以上のレジストリー面（registry surface）５４２Ｓ）とすることができる。例えば、冷却されたサンプルラック５１２Ｃの最上面と圧潰ゾーンのレジストリー面５４２Ｓとの間の垂直距離は既知とすることができる。上記陥凹部は、冷却されたサンプルラック５１２Ｃにおけるレセプタクル５１２Ｒのうちの１つ以上とすることができる。

ロボット較正装置５００は、ロボット５１０に動作可能に連結されたコントローラー５１４を備えることができ、コントローラー５１４は、第１の方向（例えば、Ｚ方向）における較正ツール１１０の移動を引き起こして、圧潰ゾーンである平坦面（例えば、平坦面５４５Ｆ及び／又はレジストリー面５４２Ｓ）と接触させ、圧潰センサー１１６からの信号に基づいて座標系における第１の方向の第１の接触座標を記録するように構成されかつ動作可能である。同様に、コントローラー５１４は、第２の方向（例えば、Ｘ方向及びＹ方向）における較正ツール１１０の運動を引き起こして、陥凹部（例えば、レセプタクル５１２Ｒ及び／又は陥凹部５４５Ｒ）の対向する側面と接触させ、衝突センサー１１８からの信号に基づいて座標系における第２の方向の第２の接触座標を記録するように構成されかつ動作可能である。

コントローラー５１４は、圧潰センサー１１６及び衝突センサー１１８から受信された第１の接触座標及び第２の接触座標を処理して、第１の方向における構成要素の特徴部の位置（例えば、Ｚ方向における高さ）と、陥凹部（例えば、レセプタクル５１２Ｒ及び／又は陥凹部５４５Ｒ）の中心位置とを求めるように構成されかつ動作可能である。この情報から、グリッパーが、冷蔵システム５４２において検体容器５０２Ｃを正確に取り上げ又は配置することができるように、グリッパー１０８を構成要素（複数の場合もある）に対して容易に較正することができる。同様に、カメラマウント５４５に取り付けたカメラをトラック５４１に対して正確に較正することができる。

グリッパー１０８の既存の圧潰センサー１１６及び衝突センサー１１８を用いることによる、サンプルラック１１２を備える構成要素の位置の較正は、前述したとおりのものとすることができる。

本発明は、様々な変更及び代替形態が受け入れることができるが、具体的なシステム及び装置の実施形態並びにそれらの方法が、図面に例として示され、本明細書に詳細に説明されている。しかしながら、本発明を、開示された特定のシステムにも、装置にも、方法にも限定することは意図されておらず、それとは逆に、本発明の範囲内に含まれる全ての変更形態、均等形態、及び代替形態を包含することが意図されていることが理解されよう。

Claims (16)

1. サンプルラックに対してグリッパーの位置を較正する方法において、
   前記グリッパーを備えるロボットを配備し、この際、前記グリッパーは、座標系において移動可能であり、圧潰センサー及び衝突センサーを備え、前記圧潰センサーは、垂直方向の圧潰事象を検知するように構成され、前記衝突センサーは、水平方向の衝突事象を検知するように構成され、
   前記グリッパーに連結された較正ツールを配備し、
   サンプルラックを配備し、この際、前記サンプルラックの反対側で互いに離れて位置する２つの較正孔、圧潰ゾーン及び複数の検体容器用のレセプタクルを前記サンプルラックに備え、
   前記座標系において前記グリッパーを降下させ、前記圧潰センサーによって検知される、前記較正ツールと前記サンプルラックの前記圧潰ゾーンとの間の垂直接触を検知し、
   前記圧潰センサーによって検知された前記垂直接触の前記座標系における前記垂直位置を記録し、
   前記座標系において前記グリッパーを移動させ、前記較正ツールを前記２つの較正孔のそれぞれ内に位置決めし、この際、
   前記グリッパーを前記座標系において第１の水平方向に移動させ、前記衝突センサーによって、前記較正ツールと前記位置決めの対象とされている前記較正孔の２つの第１の水平位置との間の接触を検知し、
   前記グリッパーを前記座標系において第２の水平方向に移動させ、前記衝突センサーによって、前記較正ツールと前記位置決めの対象とされている前記較正孔の２つの第２の水平位置との間の接触を検知し、
   前記２つの第１の水平位置及び前記２つの第２の水平位置を記録し、
   前記２つの第１の水平位置及び前記２つの第２の水平位置を処理することを、前記２つの較正孔内に位置決めされた各場合について行うことで、前記２つの較正孔のそれぞれの中心の位置を求める、
   各ステップを含む、方法。
2. 前記較正ツールは、前記グリッパーのグリッパーフィンガーによって握持され、前記較正ツールは、前記グリッパーフィンガーのうちの１つ以上に形成された１つ以上のグリッパー位置決め特徴部と係合する１つ以上のツール位置決め特徴部を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記ツール位置決め特徴部は、１つ以上のピンを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の水平方向はＸ軸に沿ったものであり、前記第２の水平方向はＹ軸に沿ったものであり、又はその逆である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記較正ツールと前記サンプルラックの前記圧潰ゾーンとの接触を前記検知することは、前記較正ツールのスタイラスを前記サンプルラック上に形成された平坦面と接触させることを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. １つ以上のツール位置決め特徴部から前記スタイラスの平坦な底部表面までの垂直距離は所定の距離である、請求項５に記載の方法。
7. 前記２つの較正孔は、前記サンプルラック上で、互いに離れた対角側に位置する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. グリッパーと、垂直方向の圧潰事象を検知するように構成された圧潰センサーと、水平方向の衝突事象を検知するように構成された衝突センサーとを備えるとともに、座標系において前記グリッパーの移動を引き起こすように構成されているロボットと、
   前記グリッパーに連結された較正ツールと、
   ２つの較正孔、圧潰ゾーン及び複数の検体容器用のレセプタクルを備える前記座標系に位置決めされたサンプルラックであって、前記２つの較正孔は前記サンプルラックの反対側で互いに離れて位置するサンプルラックと、
   前記ロボットに動作可能に連結されたコントローラーであって、
   前記較正ツールの垂直移動を引き起こして、前記圧潰ゾーンと接触させ、前記座標系における垂直接触座標を記録することと、
   前記較正ツールの互いに異なる２つの水平移動を引き起こして、２つの水平移動のそれぞれにおいて前記位置決めの対象とされた前記較正孔の対向する側面と接触させることで、前記座標系における水平接触座標を４つ記録することを、前記校正ツールが前記２つの較正孔のそれぞれ内に位置決めされた各場合において行うこと、
   前記圧潰センサーから受信され、記録された前記垂直接触座標と、前記衝突センサーから受信され、記録された前記水平接触座標とを処理して、前記座標系における前記サンプルラックの垂直特徴部の位置と、前記２つの較正孔のそれぞれの中心とを求めることと、
   を行うように構成されかつ動作可能なコントローラーと、
   を備える、ロボット較正装置。
9. 平坦な端面と、所定の寸法の水平な円筒直径を有するスタイラスを前記較正ツールに備える、請求項８に記載のロボット較正装置。
10. 前記グリッパーの届く範囲内に前記較正ツールの格納位置を備える、請求項８又は９に記載のロボット較正装置。
11. 前記ロボットは可動アームを備え、前記グリッパーは、該可動アームのうちの１つに連結されている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のロボット較正装置。
12. 可動アーム及び該可動アームのうちの１つに連結されたグリッパーと、圧潰事象を検知するように構成された圧潰センサーと、衝突事象を検知するように構成された衝突センサーとを備えるとともに、座標系において前記グリッパーの移動を引き起こすように構成されているロボットと、
    前記グリッパーに連結された較正ツールと、
    ２つの較正孔、平坦面、及び特徴部を備えるとともに、前記座標系に位置決めされた構成要素であって、前記２つの較正孔は前記構成要素の反対側で互いに離れて位置する構成要素と、
    前記ロボットに動作可能に連結されたコントローラーであって、
    第１の方向における前記較正ツールの移動を引き起こして、前記平坦面と接触させ、前記圧潰センサーからの信号に基づいて前記座標系における前記第１の方向の第１の接触座標を記録することと、
    互いに異なる２つの水平方向における前記較正ツールの移動を引き起こして、前記２つの較正孔のうちの対象となるひとつの対向する側面と接触させることを水平方向における各移動において行い、前記衝突センサーからの信号に基づいて、前記座標系における前記互いに異なる２つの水平方向の一方に対する第２の接触座標を２つ、前記座標系における前記互いに異なる２つの水平方向の他方に対する第３の接触座標を２つ、それぞれ記録することを、前記２つの較正孔のそれぞれに対して行うことと、
    前記圧潰センサー及び前記衝突センサーから受信された前記第１、前記第２、及び前記第３の接触座標を処理して、前記第１の方向における前記構成要素の平坦面の位置と、
    前記２つの較正孔のそれぞれの中心とを求めることと、
    を行うように構成されかつ動作可能なコントローラーと、
    を備える、ロボット較正装置。
13. 前記構成要素はサンプルラックを含み、前記平坦面は圧潰ゾーンを含む、請求項１２に記載のロボット較正装置。
14. 前記第１の方向は垂直方向である、請求項１２又は１３に記載のロボット較正装置。
15. 前記構成要素は、生体液体検体容器用の冷蔵位置を備える、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のロボット較正装置。
16. 前記構成要素は、検体容器運搬装置の撮像を提供するように構成された視覚システムのカメラを取り付けるように構成されたカメラマウントを備える、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のロボット較正装置。