特表 2024-507145 ロボットアームを試料チューブキャリアと位置合わせする装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-16

(54)【発明の名称】ロボットアームを試料チューブキャリアと位置合わせする装置および方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023548600

(86)(22)【出願日】2022-02-10

(85)【翻訳文提出日】2023-09-13

(86)【国際出願番号】 US2022070606

(87)【国際公開番号】W WO2022174240

(87)【国際公開日】2022-08-18

(31)【優先権主張番号】63/148,533

(32)【優先日】2021-02-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508147326

【氏名又は名称】シーメンス・ヘルスケア・ダイアグノスティックス・インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100127926

【弁理士】

【氏名又は名称】結田 純次

(74)【代理人】

【識別番号】100140132

【弁理士】

【氏名又は名称】竹林 則幸

(74)【代理人】

【識別番号】100216105

【弁理士】

【氏名又は名称】守安 智

(72)【発明者】

【氏名】イャオ－ジェン・チャン

(72)【発明者】

【氏名】ラヤル・ラジュ・プラサド・ナラム・ヴェンカット

(72)【発明者】

【氏名】ベンジャミン・エス・ポラック

(72)【発明者】

【氏名】アンカー・カプール

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS06

3C707ES03

3C707ET08

3C707HS27

3C707KT02

3C707KT06

3C707LT11

3C707LW12

(57)【要約】

自動試料分析システムにおけるロボットアームの位置合わせのための装置は、ロボットアームと、試料チューブキャリアと、複数の光学構成要素（たとえば、１つまたはそれ以上のカメラを含む）と、コントローラとを含む。コントローラは、光学構成要素から受け取られる画像を処理して、試料チューブキャリアを基準とする第１のマーカの第１組の座標を判定し、ロボットアームを基準とする第２のマーカの第２組の座標を判定するように動作可能である。コントローラはさらに、第１および第２の組の座標間の過度のオフセットに応答して、ロボットアームおよび／または試料チューブキャリアの位置を調節するように動作可能である。いくつかの実施形態において、位置決めツールは、その上に第１および第２のマーカを含む。自動試料分析システムにおいてロボットアームを試料チューブキャリアと位置合わせする方法も他の態様と同様に提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動試料分析システムにおけるロボットアームの位置合わせのための装置であって：
試料チューブを保持しそれを動かすように構成されたロボットアームと；
試料チューブを保持するように構成された試料チューブキャリアと；
ロボットアームによって保持され、ロボットアームによって動かされ、試料チューブキャリアに保持されるように構成された、位置決めツールと；
複数の光学構成要素と；
ロボットアームおよび複数の光学構成要素に動作可能に接続されているコントローラとを含み、該コントローラは：
試料チューブキャリアに保持されている位置決めツールの、複数の光学構成要素から受け取られる画像を処理して、位置決めツール上の第１の点の座標を判定し；
ロボットアームによって保持されている位置決めツールの、複数の光学構成要素から受け取られる画像を処理して、位置決めツール上の第２の点の座標を判定し；
第２の点の座標が第１の点の座標からの所定の偏差を超えることに応答して、ロボットアームによって保持されているかまたは試料チューブキャリアに保持されている位置決めツールの動きを引き起こす
ように動作可能である、前記装置。

【請求項2】

複数の光学構成要素は複数のカメラを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

複数の光学構成要素は、１つまたはそれ以上のプリズムまたは鏡と、唯一のカメラとを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

位置決めツールは、筒状であり、異なる幾何形状または色のコントラストを有するセクションを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

位置決めツール上の第１の点または第２の点は、幾何形状の変化または色のコントラストの変化が起こる、２つのセクションの交差部分にある、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

位置決めツール上の第１の点と第２の点とは同じ点である、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

ロボットアームの位置合わせのための装置であって：
試料チューブを保持するように構成されており、第１のマーカをその上に有する、試料チューブキャリアと；
試料チューブを保持しそれを動かすように構成されており、第２のマーカをその上に有するグリッパを含む、ロボットアームと；
複数の光学構成要素と；
ロボットアームおよび複数の光学構成要素に動作可能に接続されているコントローラとを含み、該コントローラは：
複数の光学構成要素から受け取られる試料チューブキャリアの画像を処理して、第１のマーカの座標を判定し；
複数の光学構成要素から受け取られるグリッパの画像を処理して、第２のマーカの座標を判定し；
第２のマーカの座標が第１のマーカの座標からの所定の偏差を超えることに応答して、ロボットアームを介したグリッパの動きまたは可動トラックを介した試料チューブキャリアの動きを引き起こす
ように動作可能である、前記装置。

【請求項8】

第１のマーカは、試料チューブキャリアに取り付けられた物理的物品であるか、または第２のマーカは、グリッパに取り付けられた物理的物品である、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

物理的物品は、点光源またはステッカである、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

第１のマーカは、グリッパ上の幾何形状の変化もしくは色のコントラストの変化が起こる点にあるか、または第２のマーカは、試料チューブキャリア上の幾何形状の変化もしくは色のコントラストの変化が起こる点にある、請求項７に記載の装置。

【請求項11】

自動試料分析システムにおいてロボットアームを位置合わせする方法であって：
試料チューブキャリアを基準とする第１のマーカの箇所を識別することと；
ロボットアームを基準とする第２のマーカの箇所を識別することと；
複数の光学構成要素およびコントローラを使用して、第１のマーカの箇所の座標を判定することと；
複数の光学構成要素およびコントローラを使用して、第２のマーカの箇所の座標を判定することと；
第２のマーカの箇所の座標が第１のマーカの箇所の座標からの所定の偏差を超えることに応答して、コントローラを介してロボットアームまたは試料チューブキャリアの位置を調節することと
を含む、前記方法。

【請求項12】

複数の光学構成要素は複数のカメラを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

複数の光学構成要素は、１つのカメラと、１つまたはそれ以上のプリズムまたは鏡とを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

第１のマーカの箇所を識別することは、試料チューブキャリアに保持されている位置決めツール上の第１のマーカの箇所を識別することを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

第１のマーカの箇所を識別することは、位置決めツールが幾何形状または色のコントラストの変化を有する、試料チューブキャリアに保持されている位置決めツール上の点において第１のマーカの箇所を識別することを含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

第２のマーカの箇所を識別することは、ロボットアームによって保持されている位置決めツール上の第２のマーカの箇所を識別することを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

第２のマーカの箇所を識別することは、位置決めツールが幾何形状または色のコントラストの変化を有する、ロボットアームによって保持されている位置決めツール上の点において第２のマーカの箇所を識別することを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

ロボットアームによっておよび試料チューブキャリアに保持されるように構成された位置決めツールを用意することをさらに含み、位置決めツールは、様々な幾何形状または色のコントラストを有するセクションを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

第１のマーカの箇所を識別することは、試料チューブキャリア上の第１のマーカの箇所を識別することを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項20】

第２のマーカの箇所を識別することは、ロボットアーム上の第２のマーカの箇所を識別することを含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年２月１１日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＡＬＩＧＮＩＮＧ Ａ ＲＯＢＯＴＩＣ ＡＲＭ ＷＩＴＨ Ａ ＳＡＭＰＬＥ ＴＵＢＥ ＣＡＲＲＩＥＲ」という名称の米国特許仮出願第６３／１４８，５３３号の利益を主張するものであり、その文献の開示全体をあらゆる目的で参照によって組み入れる。

【0002】

本開示は、ロボティクスによって生物学的液体容器を輸送するシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

医療試験および処理において、ロボティクスの使用によって、生物学的液体試料（たとえば、血液、尿など）への曝露もしくはそれとの接触を最小限に抑えることができ、かつ／または生産性を向上させることができる。たとえば、一部の自動試験処理システム（本明細書では以下で「自動試料分析システム」と呼ぶ）では、生物学的液体容器（たとえば、本明細書では以下で「試料チューブ」と呼ぶ、試験チューブ、バイアルなど）を、自動試料分析システム内の試料チューブキャリアとの間でおよび試験箇所または処理箇所との間で輸送することができる。

【0004】

試料チューブを保持するように構成されたグリッパを有することができるロボットアームの位置合わせが不正確であると、ロボットアームの位置決めが不正確になる可能性があり、そのことが、グリッパと試料チューブとの間、ならびに／または試料チューブと試料チューブキャリアおよび／もしくは自動試料分析システム内の他の構造との間に衝突または詰まりを引き起こす恐れがある。さらに、ロボットアームの位置合わせ不良によって、グリッパによる試料チューブの持上げ動作および載置動作が調和しなくなる場合があり、そのことが、不要な試料こぼれの一因となり得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、自動試料分析システムにおいて試料チューブキャリアなどの物体を基準とするロボットアームの位置決めの正確さを改善する方法および装置が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

いくつかの実施形態において、試料チューブを保持しそれを動かすように構成されたロボットアームを含む自動試料分析システムにおけるロボットアームの位置合わせのための装置が提供される。本装置はまた：試料チューブを保持するように構成された試料チューブキャリアと；ロボットアームによって保持され、ロボットアームによって動かされ、試料チューブキャリアに保持されるように構成された、位置決めツールと；複数の光学構成要素と；コントローラとを含む。コントローラは、試料チューブキャリアに保持されている位置決めツールの、複数の光学構成要素から受け取られる画像を処理して、位置決めツール上の第１の点の座標を判定するように動作可能である。コントローラはやはり、ロボットアームによって保持されている位置決めツールの、複数の光学構成要素から受け取られる画像を処理して、位置決めツール上の第２の点の座標を判定するように動作可能である。コントローラはさらに、第２の点の座標が第１の点の座標からの所定の偏差を超えることに応答して、ロボットアームによって保持されているかまたは試料チューブキャリアに保持されている位置決めツールの動きを引き起こすように動作可能である。

【0007】

いくつかの実施形態において、試料チューブを保持するように構成されており、第１のマーカをその上に有する、試料チューブキャリアを含む、ロボットアームの位置合わせのための別の装置が提供される。本装置は、試料チューブを保持しそれを動かすように構成されており、第２のマーカをその上に有するグリッパを含む、ロボットアームも含む。本装置はさらに、複数の光学構成要素と、ロボットアームおよび複数の光学構成要素に動作可能に接続されているコントローラとを含む。コントローラは、複数の光学構成要素から受け取られる試料チューブキャリアの画像を処理して、第１のマーカの座標を判定するように動作可能である。コントローラはやはり、複数の光学構成要素から受け取られるグリッパの画像を処理して、第２のマーカの座標を判定するように動作可能である。コントローラはさらに、第２のマーカの座標が第１のマーカの座標からの所定の偏差を超えることに応答して、ロボットアームを介したグリッパの動きまたは可動トラックを介した試料チューブキャリアの動きを引き起こすように動作可能である。

【0008】

いくつかの実施形態において、自動試料分析システムにおいてロボットアームを位置合わせする方法が提供される。本方法は、試料チューブキャリアを基準とする第１のマーカの箇所を識別することと、ロボットアームを基準とする第２のマーカの箇所を識別することと、複数の光学構成要素およびコントローラを使用して第１のマーカの箇所の座標を判定することと、複数の光学構成要素およびコントローラを使用して第２のマーカの箇所の座標を判定することと、第２のマーカの箇所の座標が第１のマーカの箇所の座標からの所定の偏差を超えることに応答して、コントローラを介してロボットアームまたは試料チューブキャリアの位置を調節することとを含む。

【0009】

本発明を実行するために企図される最良の形態を含むいくつかの例示的な実施形態および実装形態の以下の詳細な説明および例示から、本開示のさらなる他の態様、構成、および利点が容易に明らかになるであろう。本開示は、他の様々な実施形態も可能であり、そのいくつかの詳細は、本開示の範囲からまったく逸脱することなく様々な点で修正できる。たとえば、以下の説明は自動試料分析システムに関するものであるが、本ロボットアーム位置合わせ装置および方法は、ロボティクスによって扱われる物体の高精度の載置が望まれる、ロボティクスを採用する他のシステムに容易に適用できる。本開示は、特許請求の範囲内にあるすべての修正例、等価物、および代替例を含むものである（さらに以下を参照）。

【0010】

以下で説明する図面は、例示を目的とし、必ずしも原寸に比例して描かれているとは限らない。したがって、図面および明細書は、本質的に例示であり、限定的ではないと解釈するべきである。図面は、本発明の範囲を決して限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本明細書で提供される実施形態によるロボットアーム位置合わせ装置の概略側面図を示す。

【図2】本明細書で提供される実施形態による、図１のロボットアーム位置合わせ装置において使用できる、光学構成要素機構の概略平面図を示す。

【図3】本明細書で提供される実施形態による、図１のロボットアーム位置合わせ装置において使用できる光学構成要素の様々な機構の単純化した概略図を示す。

【図4】本明細書で提供される実施形態による、図１のロボットアーム位置合わせ装置において使用できる光学構成要素の様々な機構の単純化した概略図を示す。

【図5】本明細書で提供される実施形態による、図１のロボットアーム位置合わせ装置において使用できる光学構成要素の様々な機構の単純化した概略図を示す。

【図6】本明細書で提供される実施形態による、図１のロボットアーム位置合わせ装置において使用できる光学構成要素の様々な機構の単純化した概略図を示す。

【図7】本明細書で提供される実施形態による、図１のロボットアーム位置合わせ装置において使用できる光学構成要素の様々な機構の単純化した概略図を示す。

【図8】本明細書で提供される実施形態による、図１のロボットアーム位置合わせ装置において使用できる光学構成要素の様々な機構の単純化した概略図を示す。

【図9】本明細書で提供される実施形態による、図８の光学構成要素機構によって取り込みできる画像を示す。

【図10】図１０Ａおよび図１０Ｂは、本明細書で提供される実施形態による位置決めツールの平面図および左側面図をそれぞれ示す。

【図11】本明細書で提供される実施形態による別の位置決めツールの平面図を示す。

【図12】本明細書で提供される実施形態による、異なるバックパネルを有する位置決めツールの画像をそれぞれ示す。

【図13】本明細書で提供される実施形態による、異なるバックパネルを有する位置決めツールの画像をそれぞれ示す。

【図14】本明細書で提供される実施形態による、異なるバックパネルを有する位置決めツールの画像をそれぞれ示す。

【図15】図１５Ａ、図１５Ｂ、および図１５Ｃは、本明細書で提供される実施形態による、ロボットアームによって保持された位置決めツールの異なる角度から取り込まれた画像をそれぞれ示す。

【図16】本明細書で提供される実施形態による、位置決めツールおよび２つのカメラの単純化した側面概略図を示す。

【図17】本明細書で提供される実施形態による、自動試料分析システムにおいてロボットアームを位置合わせする方法のフローチャートを示す。

【図18】本明細書で提供される実施形態による、参照マーカをそれぞれその上に有するロボットアームおよび試料チューブキャリアの画像を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本明細書に記載されている実施形態は、たとえば検査（品質チェック）、分析、および／または輸送のために、ロボットアームによって担持される試料チューブ（すなわち、生物学的液体容器、たとえば、試験チューブ、バイアルなど）を、自動試料分析システム中でおよびそれを通して、試料チューブキャリアの所定の点に高精度で載置できるように、自動試料分析システムにおいてロボットアームを試料チューブキャリアと位置合わせするための装置および方法を提供する。

【0013】

１つまたはそれ以上の実施形態に従ってロボットアームの位置合わせを行うために、光学ベースの手法が用いられる。複数の光学構成要素（たとえば、２つ以上のカメラまたは唯一のカメラ、ならびに１つまたはそれ以上の鏡および／またはプリズム）を、自動試料分析システムにおける指定の箇所（たとえば、システムの中心箇所）に配置でき、その箇所では試料チューブが試料チューブキャリアに受け入れられることが予期される。試料チューブキャリアを基準としてまたはそれに第１の参照マーカを「取り付ける」ことができ、ロボットアームを基準としてまたはそれに第２の参照マーカを「取り付ける」ことができる。

【0014】

すなわち、第１の参照マーカは、物理的マーカ（たとえば、点光源、または識別可能な形状および／もしくは色を有するステッカ）でよく、その物理的マーカは、複数の光学構成要素によって取り込まれた画像において識別可能な、試料チューブキャリアにまたは試料チューブキャリアを基準とする構造体に貼付できる。その代わりに、第１の参照マーカは、試料チューブキャリア上または試料チューブキャリアを基準とする構造体上の選択された箇所でよく、選択された箇所での幾何形状または色のコントラストの変化によって、複数の光学構成要素によって取り込まれる画像において識別可能である。

【0015】

同様に、第２の参照マーカは、物理的マーカ（たとえば、点光源または識別可能な形状および／もしくは色を有するステッカ）でよく、その物理的マーカは、複数の光学構成要素によって取り込まれる画像において識別可能な、ロボットアームにまたはロボットアームを基準とする構造体に貼付できる。その代わりに、第２の参照マーカは、ロボットアーム上またはロボットアームを基準とする構造体上の選択された箇所でよく、選択された箇所での幾何形状または色のコントラストの変化によって、複数の光学構成要素によって取り込まれる画像において識別可能である。

【0016】

いくつかの実施形態において、試料チューブキャリアにおよびロボットアームによって保持されるように構成された独自設計の位置決めツールが、第１および第２の参照マーカを含むことができる。第１および第２の参照マーカは、複数の光学構成要素および３次元（３Ｄ）座標系を使用して位置特定可能かつ追跡可能であるように構成されている。試料チューブキャリアの所定の点に試料チューブを高精度で載置するために、第１および第２の参照マーカの座標間のシステム判定される３Ｄオフセットを使用して、ロボットアームを試料チューブキャリアと位置合わせするようにロボットアームの運動および／または可動トラックに取り付けられた試料チューブキャリアの運動をガイドすることができる。

【0017】

有利なことに、光学ベースの手法は、公知の位置合わせ方法と比べて正確さおよび信頼性を高めることができる。その公知の方法とは、ロボットアームがロボットアームによって保持されたワークピースを円形穴構造に挿入しようとする動きを調節する、衝突センサフィードバックを採用した試行錯誤の機械的手法に依拠するものである。光学ベースの手法は、ロボットアームと試料チューブキャリアとの間の相対的な座標の差を直接的に推定する非接触システムである。その結果、関連するハードウェアコンポーネントの機械的公差への依存、および機械的衝突が繰り返されることによる機械的部材の劣化および交換が回避される。

【0018】

１つまたはそれ以上の実施形態によれば、図１～図１８と関連して以下でさらに詳細に説明するように、光学ベースの手法を使用して自動試料分析システムにおいてロボットアームを試料チューブキャリアと位置合わせする装置および方法が、本明細書で提供される。

【0019】

図１は、１つまたはそれ以上の実施形態によるロボットアーム位置合わせ装置１００を示す。ロボットアーム位置合わせ装置１００は、ロボット１０２と、試料チューブキャリア１０４と、コントローラ１０６と、複数の光学構成要素１０８とを含む。ロボット１０２は自動試料分析システムにおいて使用でき、その自動試料分析システムは、１つまたはそれ以上の診断機、臨床分析器、遠心分離機、または他の処理もしくは試験の機械もしくはステーションを含むことができる。ロボット１０２はロボットアーム１０３を含み、ロボットアーム１０３は、試料チューブ１１０（想像線で示されている）を保持し、それを３つの次元（たとえば、Ｘ、Ｙ、およびＺ、ここでＺは図１に示されているように紙面に垂直である）で動かすように構成されている。ロボットアーム１０３は、試料チューブ１１０を第１の箇所（たとえば、ステージング箇所）から第２の箇所（たとえば、検査箇所、試験箇所、または処理箇所）に動かすことができる。いくつかの実施形態において、ロボット１０２は回転モータ１０２Ｒを含むことができ、回転モータ１０２Ｒは、回転方向θ（換言すると、Ｘ方向およびＺ方向の組み合わせ）においてロボットアーム１０３を所望の角度方向に回転させるように構成することができる。ロボット１０２は垂直モータ１０２Ｖを含むこともでき、垂直モータ１０２Ｖは、直立材１０２Ｕを垂直方向に（たとえば、図示のように±Ｙ方向に沿って）動かすように構成することができる。いくつかの実施形態において、ロボットアーム１０３は、第１の部材１０３Ａ、第２の部材１０３Ｂ、およびグリッパ１０３Ｇを含むことができる。ロボット１０２はさらに、並進モータ１０２Ｔを含むことができ、並進モータ１０２Ｔは、第２の部材１０３Ｂおよびグリッパ１０３Ｇを水平方向に（たとえば、図示のように±Ｘ方向に沿って）動かすように構成することができる。３Ｄ運動（たとえば、Ｘ、Ｙ、θ運動；Ｘ、Ｙ、Ｚ運動；または他の組み合わせの運動）をもたらすための他の適切なロボットモータおよび機構を設けることができる。位置エンコーダおよび／または回転エンコーダ（図示せず）などによるそれぞれの運動の程度に関する適切なフィードバック機構を設けることができる。したがって、ロボット座標系は、Ｘ、Ｙ、θ、もしくはＸ、Ｙ、Ｚ、もしくは任意のサブセット、またはそれらの組み合わせを含むことができる。

【0020】

グリッパ１０３Ｇは、試料チューブなどの物体を掴むように構成可能であり、２つ以上のグリッパフィンガ１０３Ｆ１および１０３Ｆ２を含むことができ、それらのグリッパフィンガは、互いに対向し、相対的に可動でよい。グリッパフィンガ１０３Ｆ１および１０３Ｆ２は、作動機構１０３Ｍによって開閉するように駆動可能であり、作動機構１０３Ｍは電気、空気、または液圧によるサーボモータでよい。グリッパフィンガ１０３Ｆ１および１０３Ｆ２の把持動作を引き起こすための他の適切な機構を使用することができる。グリッパ１０３Ｇはグリッパ回転モータ１０３Ｒを含むこともでき、グリッパ回転モータ１０３Ｒは、必要に応じてグリッパフィンガ１０３Ｆ１および１０３Ｆ２を高精度で回転可能に方向付けするために、グリッパ１０３Ｇを、より具体的にはグリッパフィンガ１０３Ｆ１および１０３Ｆ２を、グリッパ回転軸１０３Ｘを中心に回転させるように構成されている。グリッパフィンガ１０３Ｆ１および１０３Ｆ２の回転方向に関する情報をコントローラ１０６にフィードバックするために、回転エンコーダ（図示せず）を含むことができる。他のタイプのグリッパも使用することができる。

【0021】

ロボット１０２は、試料チューブキャリア１０４の中および外に試料チューブ１１０を動かすように構成することができる。試料チューブキャリア１０４は、試料チューブキャリアベース１０４Ｂに配置された試料チューブレセプタクル１０４Ｒを含むことができる。試料チューブキャリア１０４は、可動トラック１１２上に取り付けられてよく、可動トラック１１２は、自動試料分析システム内の様々な箇所に試料チューブを輸送するように構成することができる。

【0022】

コントローラ１０６は、マイクロプロセッサ、処理回路（Ａ／Ｄコンバーター、アンプ、フィルタなどを含む）、メモリ、駆動回路、およびフィードバック回路を含むことができ、それらは、ロボット１０２およびその様々な構成要素（たとえば、回転モータ１０２Ｒ、並進モータ１０２Ｔ、垂直モータ１０２Ｖ、作動機構１０３Ｍ、およびグリッパ回転モータ１０３Ｒ）の作動方法を制御するように構成されており、そのように動作可能である。コントローラ１０６はまた、光学構成要素１０８の作動方法を制御し、光学構成要素１０８ならびに様々なエンコーダおよびセンサ（図示せず）からの入力を処理するように構成可能であり、そのように動作可能にできる。いくつかの実施形態において、コントローラ１０６は、光学構成要素１０８から受け取られる画像における第１および第２の参照マーカを識別するように訓練された機械学習アルゴリズムを含むことができる。

【0023】

光学構成要素１０８は、いくつかの実施形態において、２つのカメラ１０８Ｃ１および１０８Ｃ２を含むことができ、それらのカメラは、（試料チューブキャリア１０４上のまたはそれを基準とする）第１の参照マーカおよび（ロボットアーム１０３上のまたはそれを基準とする）第２の参照マーカの画像を様々な角度で取り込むために、システムの中心箇所１０１の周りに配置されている。カメラ１０８Ｃ１および１０８Ｃ２は、たとえば、画素化される画像を取り込むことができる従来のデジタルカメラ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、光検出器アレイ、１つまたはそれ以上のＣＭＯＳセンサなど、明確なデジタル画像を取り込むための任意の適切なデバイスでよい。コントローラ１０６は、カメラ１０８Ｃ１および１０８Ｃ２から受け取られる画像を処理して、それぞれの第１および第２の参照マーカの３Ｄ位置座標を判定し、次いで、それらの位置座標間の３Ｄオフセットに基づいて、試料チューブキャリア１０４とのロボットアーム１０３の位置合わせを行うことができ、そのため、以下でより詳細に説明するように、試料チューブ１１０を高精度で位置決めでき、ロボットアーム１０３によって試料チューブキャリア１０４から試料チューブ１１０を持ち上げることができる。他の実施形態は、２つよりも多いもしくは少ないカメラおよび／または他の光学構成要素機構を有することができ、それらは、図２～図８に関連して以下に説明するように、ロボットアーム位置合わせ装置１００において使用できる。

【0024】

図２は、１つまたはそれ以上の実施形態によるロボットアーム位置合わせ装置１００において使用できる光学構成要素機構２０８を示す。光学構成要素機構２０８は、３つのカメラ２０８Ｃ１、２０８Ｃ２、および２０８Ｃ３を含み、それらのカメラは、可動トラック１１２に取り付けられた試料チューブキャリア１０４の試料チューブレセプタクル１０４Ｒを受けるために、システムの中心箇所２０１の周りで互いからほぼ等間隔に（たとえば、約１２０度離れて）離隔配置されてよい。試料チューブレセプタクル１０４Ｒは、ロボット１０２によってアクセス可能である（図２に不図示）。カメラ２０８Ｃ１、２０８Ｃ２、および２０８Ｃ３の作動方法は、コントローラ１０６によって制御可能であり、コントローラ１０６は、カメラ２０８Ｃ１、２０８Ｃ２、および２０８Ｃ３から画像を受け取り、それらの画像を処理することもできる。

【0025】

光学構成要素機構２０８は、バックパネル２１４Ａ、２１４Ｂ、および２１４Ｃを含むこともでき、それらのバックパネルは、カメラ２０８Ｃ１、２０８Ｃ２、および２０８Ｃ３に対向するようにそれぞれ位置決めされ、試料チューブレセプタクル１０４Ｒがそれぞれの対のカメラとバックパネルとの間に位置する。いくつかの実施形態において、バックパネル２１４Ａ、２１４Ｂ、および２１４Ｃの１つまたはそれ以上は、コントローラ１０６によって制御されるアクティブ照明パネル（たとえば、白色光源）でよい。いくつかの実施形態において、バックパネル２１４Ａ、２１４Ｂ、および２１４Ｃの１つまたはそれ以上は、パッシブ反射パネルまたはフロント照明を有する単に暗いもしくは黒いバックグラウンドのパネルでよい。他の実施形態において、バックパネル２１４Ａ、２１４Ｂ、および２１４Ｃは、他の適切なタイプのバックグラウンドまたはバックライトを提供することができる。

【0026】

いくつかの実施形態において、光学構成要素機構２０８はハウジング２１６を含むことができ、ハウジング２１６は、外部からの光源の影響を最小限に抑えるために、試料チューブキャリア１０４を少なくとも部分的に囲繞するかまたはカバーすることができる。ハウジング２１６は、試料チューブキャリア１０４が可動トラック１１２を介してハウジング２１６に進入できそこから退出できるように、１つまたはそれ以上のドア２１６Ｄを含むことができる。いくつかの実施形態において、ハウジング２１６の天井（図示せず）は、ロボット１０２による試料チューブキャリア１０４へのアクセスを提供するように開口部を含むことができる。

【0027】

光学構成要素機構２０８は、カメラ２０８Ｃ１、２０８Ｃ２、および２０８Ｃ３を介して、試料チューブキャリア１０４上のまたはそれを基準とする第１の参照マーカおよびロボットアーム１０３上のまたはそれを基準とする第２の参照マーカの３つの画像を（それぞれ異なる角度から）取り込むために使用することができる。

【0028】

図３～図８は、１つまたはそれ以上の実施形態によるロボットアーム位置合わせ装置１００において使用できる他の光学構成要素機構を示す。たとえば、図３に示されているように、複数のカメラを使用する代わりに、光学構成要素機構３０８は、唯一のカメラ３０８Ｃおよび鏡３０８Ｍを含むことができ、それらを使用して、対象物３０８Ｊに取り付けられた１つまたはそれ以上のマーカの２つの画像を（それぞれ異なる角度から）取り込むことができる。同様に、図４は、やはり唯一のカメラ４０８Ｃおよび２つ折りの鏡４０８Ｍを含むことができる光学構成要素機構４０８を示し、それらを使用して、対象物４０８Ｊに取り付けられた１つまたはそれ以上のマーカの２つの画像を（それぞれ異なる角度から）取り込むことができる。図５は、唯一のカメラ５０８Ｃならびに２つの鏡５０８Ｍ１および５０８Ｍ２を含むことができる光学構成要素機構５０８を示し、それらを使用して、対象物５０８Ｊに取り付けられた１つまたはそれ以上のマーカの２つの画像を（それぞれ異なる角度から）取り込むことができる。図６は、唯一のカメラ６０８Ｃならびに４つの鏡６０８Ｍ１、６０８Ｍ２、６０８Ｍ３、および６０８Ｍ４の機構を含むことができる光学構成要素機構６０８を示し、それらを使用して、対象物６０８Ｊに取り付けられた１つまたはそれ以上のマーカの２つの画像を（それぞれ異なる角度から）取り込むことができる。図７は、唯一のカメラ７０８Ｃならびに３つの鏡７０８Ｍ１、７０８Ｍ２、および７０８Ｍ３の機構を含むことができる光学構成要素機構７０８を示し、それらを使用して、対象物７０８Ｊに取り付けられた１つまたはそれ以上のマーカの２つの画像を（それぞれ異なる角度から）取り込むことができる。さらに、図８は、プリズム８０８Ｐおよび唯一のカメラ８０８Ｃを含むことができる光学構成要素機構８０８を示し、それらを使用して、対象物８０８Ｊの１対の下位画像を（それぞれ異なる角度から）取り込むことができる。具体的には、プリズム８０８Ｐに入る光線が分岐され、カメラ８０８Ｃのレンズ８０８Ｌに入り、カメラ８０８Ｃのセンサ面８０８Ｓに２つの画像８１８－Ｌおよび８１８－Ｒを（それぞれ異なる角度から）作成する。光線Ｐ２－２およびＰ１－２によって表される光線によって画像８１８－Ｌが作成され、光線Ｐ１－１およびＰ２－１によって表される光線によって画像８１８－Ｒが作成される。さらに示されているように、図９はカメラ８０８Ｃによって取り込まれた左の画像９１８－Ｌおよび右の画像９１８－Ｒを示し、画像はそれぞれ異なる角度でプリズム８０８Ｐによって作成される。プリズム８０８Ｐがない場合は、左の画像９１８－Ｌおよび右の画像９１８－Ｒを取り込むために、２つのカメラが必要になる（１つがカメラ８０８Ｃの左側に位置決めされ、１つがカメラ８０８Ｃの右側に位置決めされる）。１つもしくはそれ以上のカメラ、１つもしくはそれ以上の鏡、および／または１つもしくはそれ以上のプリズムを用いる、他の光学構成要素機構が可能である。

【0029】

いくつかの実施形態において、ロボットアーム位置合わせ装置１００は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されている位置決めツール１０００を含むこともできる。位置決めツール１０００は、試料チューブ（たとえば、試料チューブ１１０）と類似の筒状構造を有することができ、その筒状構造は、ロボットアームグリッパ（たとえば、ロボットアームグリッパ１０３Ｇ）によって保持され、動かされ、試料チューブキャリア（たとえば、試料チューブキャリア１０４）に受け入れられ、それによって保持されることが可能である。位置決めツール１０００は、複数のセクションＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、およびＳ５を有することができ、それらのセクションはそれぞれ、隣接するセクションとは異なる幾何形状（たとえば、異なる長さおよび／または直径）を有することができる。たとえば、セクションＳ２およびＳ４はそれぞれ、セクションＳ１、Ｓ３、およびＳ５の直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２を有することができ、いくつかの実施形態において、直径Ｄ１は約１６ｍｍ（±０．２５ｍｍ）でよく、直径Ｄ２は約１２ｍｍ（±０．２５ｍｍ）でよい。いくつかの実施形態において、位置決めツール１０００は、約１１０ｍｍ（±０．５ｍｍ）の全長Ｌを有することができる。セクションＳ１およびＳ４はそれぞれ、約５．０ｍｍ（±０．５ｍｍ）のそれぞれの長さＬ１およびＬ４を有することができ、セクションＳ５は、約３２．５ｍｍ（±０．５ｍｍ）の長さＬ５を有することができる。位置決めツール１０００の他の適切な数のセクションおよび寸法が可能である。

【0030】

位置決めツール１０００には、第１の参照マーカおよび第２の参照マーカが「取り付けられ」ていてよい（たとえば、その上で識別される）。第１の参照マーカ１０２０（図１０Ａで「Ｘ」によって表されている）は、幾何形状の変化が起こるセクションＳ２とＳ３との交差部分の中心点にあってよい。第１の参照マーカ１０２０は、位置決めツール１０００の底部から長さＬ３４５の位置にあってよく、その長さＬ３４５はいくつかの実施形態において約７０．０ｍｍ（±０．５ｍｍ）である。第１の参照マーカ１０２０は、試料チューブキャリアにおける目標位置を確立するために、位置決めツール１０００が試料チューブキャリア１０４などの試料チューブキャリアに受け入れられ、それに保持されているときに使用できる。第２の参照マーカ１０２２（図１０Ａでやはり「Ｘ」によって表されている）は、幾何形状の変化が起こるセクションＳ４とＳ５との交差部分の中心点にあってよい。第２の参照マーカ１０２２は、位置決めツール１０００の底部から長さＬ５の位置にあってよい。第２の参照マーカ１０２２は、目標位置に対してロボットアーム１０３の位置を位置合わせするために位置決めツール１０００がロボットアーム１０３（およびグリッパ１０３Ｇ）によって保持されているときに使用できる。位置決めツール１０００上で第１および第２の参照マーカ１０２０および１０２２に関する他の適切な箇所が可能な場合がある。いくつかの実施形態において、位置決めツール１０００が試料チューブキャリアにおよびロボットアーム１０３によって保持されているときに、単一の参照マーカ（たとえば、参照マーカ１０２２）が視認可能である（すなわち、光学構成要素によって撮像できる）場合は、その単一の参照マーカを使用することができる。このような実施形態では、位置決めツール１０００では、セクションの幾何形状の変化を少なくすることができる。

【0031】

第１および第２の参照マーカを識別するために位置決めツール上のセクションの幾何形状の変化を用いることに加えてまたはその代わりに、いくつかの実施形態において、図１１に示されているように、第１および第２の参照マーカを識別するために位置決めツール上の色のコントラストの変化を用いることができる。

【0032】

図１１は、１つまたはそれ以上の実施形態によるロボットアーム位置合わせ装置１００において使用できる位置決めツール１１００を示す。位置決めツール１１００も、試料チューブ（たとえば、試料チューブ１１０）と類似の筒状構造を有することができ、その筒状構造は、ロボットアームグリッパ（たとえば、ロボットアームグリッパ１０３Ｇ）によって保持され、動かされ、試料チューブキャリア（たとえば、試料チューブキャリア１０４）に受け入れられ、それによって保持されることが可能である。位置決めツール１１００は、複数のセクションＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’、Ｓ４’、およびＳ５’を有することができ、それらのセクションはそれぞれ、隣接するセクションとは異なる色のコントラスト（たとえば、黒色または白色）を有することができる。「ステッカリング（ｓｔｉｃｋｅｒｉｎｇ）」（すなわち、明るい白色および／または黒色のステッカを貼付すること）を使用して、位置決めツール１１００に色のコントラストを生み出すことができる。いくつかの実施形態において、位置決めツール１１００は、場合により、位置決めツール１０００と同じ数および寸法のセクションを有するように構築することができる。他の実施形態において、第１および第２の参照マーカを識別するために色のコントラストの変化だけに依拠することで、位置決めツール１１００は、他のセクション構成を有してよく、または様々な幾何形状を有する任意のセクションを含まなくてよい。

【0033】

位置決めツール１１００には、第１の参照マーカ１１２０および第２の参照マーカ１１２２が「取り付けられ」ていてよい（たとえば、その上で識別される）。第１の参照マーカ１１２０（図１１で黒色／白色の「Ｘ」によって表されている）は、色のコントラストの変化および幾何形状の変化の両方が起こるセクションＳ２’とＳ３’との交差部分の中心点にあってよい。いくつかの実施形態において、第１の参照マーカ１１２０は、位置決めツール１１００の底部から、位置決めツール１０００の長さＬ３４５に等しいかまたは実質的に等しい長さの位置にあってよい。第１の参照マーカ１１２０は、試料チューブキャリアにおける目標位置を確立するために、位置決めツール１１００が試料チューブキャリア１０４などの試料チューブキャリアに受け入れられ、それに保持されているときに使用できる。第２の参照マーカ１１２２（図１１でやはり黒色／白色の「Ｘ」によって表されている）は、色のコントラストの変化および幾何形状の変化の両方が起こるセクションＳ３’とＳ４’との交差部分の中心点にあってよい。いくつかの実施形態において、第２の参照マーカ１１２２は、位置決めツール１１００の底部から、位置決めツール１０００の長さＬ５に等しいかまたは実質的に等しい長さの位置にあってよい。第２の参照マーカ１１２２は、目標位置に対してロボットアーム１０３の位置を位置合わせするために位置決めツール１１００がロボットアーム１０３（およびグリッパ１０３Ｇ）によって保持されているときに使用できる。位置決めツール１１００上で第１および第２の参照マーカ１１２０および１１２２に関する他の適切な箇所が可能な場合がある。いくつかの実施形態において、位置決めツール１１００が試料チューブキャリアにおよびロボットアーム１０３によって保持されているときに、単一の参照マーカ（たとえば、参照マーカ１１２２）が視認可能である（すなわち、光学構成要素によって撮像できる）場合は、その単一の参照マーカを使用することができる。このような実施形態では、位置決めツール１１００では、色のコントラストおよびセクションの幾何形状の変化を少なくすることができる。

【0034】

セクションの幾何形状の変化および色のコントラストの変化の両方を有する位置決めツール１１００は、（位置決めツール１０００のような）セクションの幾何形状の変化もしくは色のコントラストの変化、またはその両方によって、第１および第２の参照マーカ１１２０および１１２２を識別するために有利に使用できる。

【0035】

代替的な実施形態において、位置決めツールがロボットアームグリッパ（たとえば、ロボットアームグリッパ１０３Ｇなど）によって保持されているときに、ロボットアーム位置合わせ装置１００の光学構成要素機構にあるすべてのカメラで底部先端点が視認可能である場合は、位置決めツールの底部先端点（たとえば、位置決めツール１０００の底部先端点１０２４および／または位置決めツール１１００の底部先端点１１２４）を、第２の参照マーカ１０２２および／または１１２２の代わりに使用することができる。

【0036】

位置決めツール１０００および１１００はそれぞれ、図１２～図１４に示されているように、複数のバックパネルセットアップ（たとえば、アクティブ照明バックパネル、パッシブ反射バックパネル、またはフロント照明を有するかもしくは有しない単に暗いバックグラウンドのバックパネル）と共に働くように有利に構成されている。

【0037】

図１２は、１つまたはそれ以上の実施形態による、暗いバックグラウンドのバックパネル１２１４を使用して光学構成要素機構（たとえば、光学構成要素機構１０８または２０８など）のカメラを使用して取り込まれた、試料チューブレセプタクル１２０４Ｒに受け入れられている位置決めツール１１００の画像１２００を示す。代替的に、位置決めツール１０００を、暗いバックグラウンドのバックパネル１２１４と共に使用することもできる。図示のように、第１の参照マーカ１２２０は、色のコントラストの変化またはセクションの幾何形状の変化によって、画像１２００において識別可能である。

【0038】

図１３は、１つまたはそれ以上の実施形態による、パッシブ反射バックパネル１３１４を使用して光学構成要素機構（たとえば、光学構成要素機構１０８または２０８など）のカメラを使用して取り込まれた、試料チューブレセプタクル１３０４Ｒに受け入れられている位置決めツール１１００の画像１３００を示す。代替的に、位置決めツール１０００を、パッシブ反射バックパネル１３１４と共に使用することもできる。図示のように、第１の参照マーカ１３２０は、色のコントラストの変化またはセクションの幾何形状の変化によって、画像１３００において識別可能である。

【0039】

図１４は、１つまたはそれ以上の実施形態による、アクティブ照明（たとえば、白色光源）バックパネル１４１４を使用して光学構成要素機構（たとえば、光学構成要素機構１０８または２０８など）のカメラを使用して取り込まれた、試料チューブレセプタクル１４０４Ｒに受け入れられている位置決めツール１１００の画像１４００を示す。代替的に、位置決めツール１０００を、アクティブ照明バックパネル１４１４と共に使用することもできる。図示のように、第１の参照マーカ１４２０は、セクションの幾何形状の変化によって、画像１４００において識別可能である。アクティブ照明バックパネル１４１４を使用して取り込まれる画像がアクティブ照明によって位置決めツール上の色のコントラストの変化を低下させる可能性があるため、セクションの幾何形状の変化なしの位置決めツールはアクティブ照明バックパネル１４１４と共に使用するべきではないことに留意されたい。

【0040】

いくつかの実施形態において、図１のロボットアーム位置合わせ装置１００によって行われるロボットアームの位置合わせは、試料チューブキャリア１０４に位置決めツール（たとえば、位置決めツール１０００または１１００）を載置することを含むことができる。位置合わせ不良の場合にロボット１０２が高精度には載置できないが、位置決めツールを、オペレータによって手動でまたはロボット１０２によって自動で試料チューブキャリア１０４に載置できる。試料チューブキャリア１０４は、光学構成要素の視野内にある、システムの中心箇所、たとえば、図１のシステムの中心箇所１０１または図２のシステムの中心箇所２０１などに位置決めされるかまたは動かされる。光学構成要素１０８（または２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８、および８０８のうちの１つ）は、試料チューブキャリア１０４に保持された位置決めツールの複数の画像を、それぞれ異なる角度から取り込むことができる。それらの複数の画像は、コントローラ１０６によって処理されて、位置決めツール上のセクションの幾何形状の変化または色のコントラストの変化を検出することによって第１の参照マーカ（たとえば、第１の参照マーカ１０２０、１１２０、１２２０、１３２０、または１４２０）を識別することができる。次いで、コントローラ１０６は、（任意の適切な公知の方法を使用して）三角測量を行って、第１の参照マーカの３Ｄ箇所（光学構成要素座標系の３Ｄ座標によって表される）を判定することができる。判定された第１の参照マーカの３Ｄ座標は、ロボットアーム１０３を位置合わせ予定の目標位置として使用することができる。

【0041】

ロボットアームの位置合わせは、ロボットアーム１０３に位置決めツールを保持させることによって継続できる。位置決めツールは、ロボット１０２によって収納箇所で持ち上げ可能であるか、またはオペレータによって手動でグリッパ１０３Ｇに連結可能である。コントローラ１０６は、ロボットアーム１０３を目標箇所に動かすことができ、光学構成要素１０８（または２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７０８、および８０８のうちの１つ）は、ロボットアーム１０３によって保持されている位置決めツールの複数の画像をそれぞれ異なる角度から取り込むことができる。たとえば、図１５Ａ、図１５Ｂ、および図１５Ｃは複数の画像を示し、それらの画像は、図２の光学構成要素機構２０８によって取り込むことができる。画像１５００Ａはカメラ２０８Ｃ１によって取り込まれたものでよく、画像１５００Ｂはカメラ２０８Ｃ３によって取り込まれたものでよく、画像１５００Ｃはカメラ２０８Ｃ２によって取り込まれたものでよい。異なる角度で取り込まれた各画像は、グリッパ１５０３Ｇを有するロボットアームによって保持されている位置決めツール１１００を示す。画像１５００Ａ、１５００Ｂ、および１５００Ｃは、コントローラ１０６によって処理することができる。コントローラ１０６は、画像１５００Ａにおける第２の参照マーカ１５２２Ａ、画像１５００Ｂにおける第２の参照マーカ１５２２Ｂ、および画像１５００Ｃにおける第２の参照マーカ１５２２Ｃの箇所を識別することができる。次いで、コントローラ１０６は、（やはり任意の適切な公知の方法を使用して）三角測量を行って、光学構成要素座標系における第２の参照マーカの３Ｄ座標を判定することができる。次いで、コントローラ１０６は、第１および第２の参照マーカの座標間の３Ｄオフセットを判定することができる。３Ｄオフセットが所定の偏差を超える場合は、ロボットアーム１０３は、システムの中心箇所２０１（すなわち、目標箇所）における試料チューブキャリア１０４との位置合わせ不良であると見なすことができる。

【0042】

次いで、コントローラ１０６によって、ロボットアーム１０３は、判定された３Ｄオフセットの偏差に基づいて位置決めツール１１００を新たな箇所まで動かすことができる。たとえば、判定された３Ｄオフセットが所定の偏差をＸ方向に＋２ｍｍ、Ｙ方向に－３ｍｍ、Ｚ方向に－１ｍｍ超える場合に、コントローラ１０６によって、ロボットアームは、位置決めツール１１００をＸ方向に－２ｍｍ、Ｙ方向に＋３ｍｍ、Ｚ方向に＋１ｍｍ動かすことができる。いくつかの実施形態において、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向の１つにおいてロボットアームが並進運動できない可能性がある場合に、コントローラ１０６はさらに、判定されたＸ、Ｙ、およびＺ座標の偏差に基づいて、ロボットアームの（たとえば、図１に示されているような±角度方向θに沿った）角度回転運動の等価の量を計算できることに留意されたい。いくつかの実施形態において、追加的にまたは代替的に、判定された３Ｄオフセットの偏差およびロボットアームの運動能力に基づいて必要に応じて、コントローラ１０６によって可動トラック１１２が試料チューブキャリア１０４を動かすことができる。

【0043】

ロボットアーム１０３および／または試料チューブキャリア１０４の新たな位置で、再び画像を取り込み、それを処理し、新たな３Ｄオフセットが判定される。そのプロセスは、ロボットアームが試料チューブキャリアと位置合わせされたと見なされる、３Ｄオフセットが所定の偏差を超えなくなるときまで、繰り返し継続できる。

【0044】

三角測量プロセスによって位置決めツール上の参照マーカの真の中心点から高さの偏差がわずかに生じる場合があることに留意されたい。こうした偏差は、真の中心から距離Ｒの位置にある位置決めツールの表面において参照マーカを検出することで生じ、ここでＲは、参照マーカが取り付けられているセクションの半径である。図１６は、２つのカメラ光学構成要素機構によって撮像される第２の参照マーカ１６２２に生じる可能性がある高さの偏差を示す。図示のように、カメラ１６０８Ｃ１による位置決めツール１１００（下側部分だけが示されている）の画像は、第２の参照マーカ１６２２Ａを取り込むことができ、位置決めツール１１００の異なる角度からの画像は、第２の参照マーカ１６２２Ｂを取り込むことができる。第２の参照マーカ１６２２は、カメラ１６０８Ｃ１の光学的中心１６２６から測定される高さＨ’を有する真の中心点でよい（カメラ１６０８Ｃ２の光学的中心も基準点として使用できる）。しかし、カメラ１６０８Ｃ１および１６０８Ｃ２によって取り込まれた画像に基づいた、コントローラ１０６による第２の参照マーカ１６２２の三角測量は、三角測量による第２の参照マーカ１６２２Ｔに関する３Ｄ座標をもたらす可能性があり、この座標は、カメラ１６０８Ｃ１および１６０８Ｃ２の光学的中心１６２６から測定される高さＨを有する。いくつかの実施形態において、コントローラ１０６は、その高さの偏差を計算によって修正するように構成することができる：

【0045】

Ｈ’＝Ｈ×（Ｄ－Ｒ）／Ｄ

【0046】

ここで、Ｄは、三角測量による第２の参照マーカ１６２２Ｔと、カメラの視線方向１６２８に沿った光学的中心１６２６との間の距離である。

【0047】

図１７は、１つまたはそれ以上の実施形態による、自動試料分析システムにおいてロボットアームを位置合わせする方法１７００を示す。工程ブロック１７０２で、方法１７００は、試料チューブキャリアを基準とする第１のマーカの箇所を識別することによって開始できる。たとえば、第１のマーカの箇所は、図１０Ａに示されているようなセクションＳ２とＳ３との交差部分にある第１の参照マーカ１０２０、または図１１に示されているようなセクションＳ２’とＳ３’との交差部分にある第１の参照マーカ１１２０でよい。代替的に、第１のマーカの箇所は、１つまたはそれ以上の実施形態に従って、第１の参照マーカ１８２０を作成する点光源または白色ステッカを試料チューブキャリア１８０４上に施すことによって図１８の画像１８００に示されているような試料チューブキャリア１８０４上で直接的に識別可能である。

【0048】

工程ブロック１７０４で、方法１７００は、ロボットアームを基準とする第２のマーカの箇所を識別することを含むことができる。たとえば、第２のマーカの箇所は、図１０Ａに示されているようなセクションＳ４とＳ５との交差部分にある第２の参照マーカ１０２２、または図１１に示されているようなセクションＳ３’とＳ４’との交差部分にある第２の参照マーカ１１２２でよい。代替的に、第２のマーカの箇所は、１つまたはそれ以上の実施形態に従って、第２の参照マーカ１８２２を作成する点光源または白色ステッカをグリッパ１８０３Ｇに施すことによって図１８の画像１８００に示されているようなロボットアーム１８０３のグリッパ１８０３Ｇ上で直接的に識別可能である。

【0049】

工程ブロック１７０６で、方法１７００は、複数の光学構成要素およびコントローラを使用して第１のマーカの箇所の座標を判定することを含むことができ、工程ブロック１７０８で、方法１７００は、複数の光学構成要素およびコントローラを使用して第２のマーカの箇所の座標を判定することを含むことができる。たとえば、図１に示されているように、ロボットアーム位置合わせ装置１００の光学構成要素１０８およびコントローラ１０６を使用して、第１および第２のマーカの箇所それぞれの複数の画像を取り込み、それを処理し、光学構成要素座標系におけるそれぞれの座標を判定することができる。

【0050】

工程ブロック１７１０で、方法１７００は、第２のマーカの箇所の座標が第１のマーカの箇所の座標からの所定の偏差を超えることに応答して、コントローラを介してロボットアームおよび／または試料チューブキャリアの位置を調節することを含むことができる。

【0051】

いくつかの実施形態において、方法１７００はさらに、ロボットアームによっておよび試料チューブキャリアに保持されるように構成された位置決めツールを用意することを含む工程ブロック（図示せず）を含むことができ、位置決めツールは、様々な幾何形状または色のコントラストを有するセクションを含み、第１および第２のマーカの箇所は、幾何形状の変化または色のコントラストの変化が起こる、位置決めツール上のそれぞれの点においてそれぞれ識別される。

【0052】

本開示は様々な修正形態および代替形態が可能であるが、特定の方法および装置の実施形態が図面に一例として示されており、本明細書に詳細に記載されている。しかし、本明細書に開示されている特定の方法および装置は本開示も以下の特許請求の範囲も限定するものではないことを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】