JPH0413108B2 - - Google Patents
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- JPH0413108B2 JPH0413108B2 JP57055423A JP5542382A JPH0413108B2 JP H0413108 B2 JPH0413108 B2 JP H0413108B2 JP 57055423 A JP57055423 A JP 57055423A JP 5542382 A JP5542382 A JP 5542382A JP H0413108 B2 JPH0413108 B2 JP H0413108B2
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- JP
- Japan
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- hand
- speed
- robot
- tool
- pairs
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
- G05B19/25—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for continuous-path control
- G05B19/251—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for continuous-path control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
- G05B19/253—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for continuous-path control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with speed feedback only
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41177—Repetitive control, adaptive, previous error during actual positioning
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45083—Manipulators, robot
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はハンドあるいはツール(以下ハンドと
略す)を目標点までの偏差に応じた速度で駆動
し、ハンドを目標点に位置決めをするロボツトの
制御方式に関するものである。
略す)を目標点までの偏差に応じた速度で駆動
し、ハンドを目標点に位置決めをするロボツトの
制御方式に関するものである。
従来ロボツトの制御はあらかじめ定められたテ
イーチングデータに従がつて加減速を行なつてい
たが、ロボツトに応答の遅れが存在し、所望の加
減速曲線が得られなかつた。またこの遅れに対処
するため加減速曲線をゆるやかにする必要があ
り、高速の応答が得られなかつた。
イーチングデータに従がつて加減速を行なつてい
たが、ロボツトに応答の遅れが存在し、所望の加
減速曲線が得られなかつた。またこの遅れに対処
するため加減速曲線をゆるやかにする必要があ
り、高速の応答が得られなかつた。
本発明の目的は上記従来の欠点をなくし、ハン
ドまたはツールのなめらかな減速曲線を得ると共
に、ハンドまたはツールの駆動を高速応答可能に
したロボツトの制御方式を提供するにある。
ドまたはツールのなめらかな減速曲線を得ると共
に、ハンドまたはツールの駆動を高速応答可能に
したロボツトの制御方式を提供するにある。
即ち本発明は、上記目的を達成するために、そ
れぞれアクチユエータにより駆動される複数個の
対偶を有する多自由度ロボツトの制御方式におい
て、検出器で上記ロボツトの複数個の対偶あるい
はそれらの対偶を駆動するアクチユエータの変位
をそれぞれ検出し、これらの検出結果からロボツ
トのハンドあるいはツールの空間内における現在
位置を計算し、該計算されたハンドあるいはツー
ルの現在位置とハンドあるいはツールの到達すべ
き目標位置との間の偏差を求め、該求められた偏
差に応じてハンドあるいはツールの速度を定め、
この決定されたハンドあるいはツールの速度をと
らせるための上記複数個の対偶変位あるいは対偶
速度の目標値を求め、該目標値をもとに上記複数
個のアクチユエータを制御して対偶を駆動するよ
うにしたものである。
れぞれアクチユエータにより駆動される複数個の
対偶を有する多自由度ロボツトの制御方式におい
て、検出器で上記ロボツトの複数個の対偶あるい
はそれらの対偶を駆動するアクチユエータの変位
をそれぞれ検出し、これらの検出結果からロボツ
トのハンドあるいはツールの空間内における現在
位置を計算し、該計算されたハンドあるいはツー
ルの現在位置とハンドあるいはツールの到達すべ
き目標位置との間の偏差を求め、該求められた偏
差に応じてハンドあるいはツールの速度を定め、
この決定されたハンドあるいはツールの速度をと
らせるための上記複数個の対偶変位あるいは対偶
速度の目標値を求め、該目標値をもとに上記複数
個のアクチユエータを制御して対偶を駆動するよ
うにしたものである。
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて説明
する。第1図に本発明のロボツトの制御方式を実
施する装置の構成を示す。即ち、1はロボツト制
御プロセツサ、2a〜2fはD/A変換器、3a
〜3fはサーボアンプ、4a〜4fは第2図に示
す関節形ロボツトを構成する対偶9a〜9fを駆
動するアクチユエータ、5a〜5fはこのアクチ
ユエータ4a〜4fに連結されて速度を検出し、
サーボアンプに帰還させる速度検出器、6a〜6
fは上記アクチユエータ4a〜4fに連結された
エンコーダ、7a〜7fはエンコーダ6a〜6f
から出力するパルスを計数して原点からの各対偶
9a〜9fの回転角θ1〜θ6を求めるカウンタ、8
a〜8fはこのカウンタ7に記憶された各回転角
θ1〜θ6をロボツト制御プロセツサ1に入力する入
力インタフエスである。
する。第1図に本発明のロボツトの制御方式を実
施する装置の構成を示す。即ち、1はロボツト制
御プロセツサ、2a〜2fはD/A変換器、3a
〜3fはサーボアンプ、4a〜4fは第2図に示
す関節形ロボツトを構成する対偶9a〜9fを駆
動するアクチユエータ、5a〜5fはこのアクチ
ユエータ4a〜4fに連結されて速度を検出し、
サーボアンプに帰還させる速度検出器、6a〜6
fは上記アクチユエータ4a〜4fに連結された
エンコーダ、7a〜7fはエンコーダ6a〜6f
から出力するパルスを計数して原点からの各対偶
9a〜9fの回転角θ1〜θ6を求めるカウンタ、8
a〜8fはこのカウンタ7に記憶された各回転角
θ1〜θ6をロボツト制御プロセツサ1に入力する入
力インタフエスである。
ここで、対偶とは、ジヨイントの意味であり、
対偶変位とは、ジヨイントの回転角ないしは並進
量、対偶速度とは、その対偶変位の時間の微分値
である。
対偶変位とは、ジヨイントの回転角ないしは並進
量、対偶速度とは、その対偶変位の時間の微分値
である。
以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。
的に説明する。
ロボツトのハンド10の位置および姿勢はたと
えば第2図に示すように、ハンド10の位置を表
わす位置ベクトルP→と、ハンドの姿勢を表わす2
個の単位ベクトルf→およびg→で表わすことができ
る。ここにf→およびg→はハンド10に固定された
2本の軸に平行なベクトルであり、通常は互いに
直角に設定される。ハンド10の現在位置はロボ
ツトを構成する各対偶9a〜9fの変位をカウン
タ7より読み取ることにより計算できる。6自由
度ロボツトに対して説明すると、ロボツトは6個
の対偶9a〜9fで構成され、その変位θ1,θ2,
…,θ6は対偶あるいは対偶を駆動するアクチユエ
ータ4a〜4fに取り付けられたパルスエンコー
ダ等の検出器6a〜6fとカウンタ7a〜7fか
ら求まり、ハンドの現在位置はθ1〜θ6の値により
一通りに定まり p→=a→p(θ1,θ2,…,θ6) (1) f→=a→f(θ1,θ2,…,θ6) (2) g→=a→g(θ1,θ2,…,θ6) (3) の形で表わされる。
えば第2図に示すように、ハンド10の位置を表
わす位置ベクトルP→と、ハンドの姿勢を表わす2
個の単位ベクトルf→およびg→で表わすことができ
る。ここにf→およびg→はハンド10に固定された
2本の軸に平行なベクトルであり、通常は互いに
直角に設定される。ハンド10の現在位置はロボ
ツトを構成する各対偶9a〜9fの変位をカウン
タ7より読み取ることにより計算できる。6自由
度ロボツトに対して説明すると、ロボツトは6個
の対偶9a〜9fで構成され、その変位θ1,θ2,
…,θ6は対偶あるいは対偶を駆動するアクチユエ
ータ4a〜4fに取り付けられたパルスエンコー
ダ等の検出器6a〜6fとカウンタ7a〜7fか
ら求まり、ハンドの現在位置はθ1〜θ6の値により
一通りに定まり p→=a→p(θ1,θ2,…,θ6) (1) f→=a→f(θ1,θ2,…,θ6) (2) g→=a→g(θ1,θ2,…,θ6) (3) の形で表わされる。
ロボツトのハンド10を駆動する場合、ハンド
10の目標点p→f、f→f、g→fが与えられ、この目
標
点に向かつてハンド10は指定された並進速度
Vmaxで直線的に移動するよう制御される。しか
し最後まで速度Vmaxで駆動するとハンド10は
目標点を行き過ぎ、目標点に位置決めすることが
できない。そこでまずハンドの現在位置p→、f→、
g→と目標位置p→f、f→f、g→fの間の偏差をたと
えば
位置のみの偏差として e=|p→−p→f| ……(4) として求め、ハンドの速度をeの関数として第3
図あるいは第4図に示すように定める。
10の目標点p→f、f→f、g→fが与えられ、この目
標
点に向かつてハンド10は指定された並進速度
Vmaxで直線的に移動するよう制御される。しか
し最後まで速度Vmaxで駆動するとハンド10は
目標点を行き過ぎ、目標点に位置決めすることが
できない。そこでまずハンドの現在位置p→、f→、
g→と目標位置p→f、f→f、g→fの間の偏差をたと
えば
位置のみの偏差として e=|p→−p→f| ……(4) として求め、ハンドの速度をeの関数として第3
図あるいは第4図に示すように定める。
第3図では偏差がe0以下のとき、ハンドの速度
が偏差eに比例するように v=k1e ……(5) とし、e0以上のときは v=Vmax ……(6) とする。ここでk1あるいはe0の値は指定された速
度Vmaxにより定まり、たとえばk1を一定とする
と e0=Vmax/k1 (7) である。
が偏差eに比例するように v=k1e ……(5) とし、e0以上のときは v=Vmax ……(6) とする。ここでk1あるいはe0の値は指定された速
度Vmaxにより定まり、たとえばk1を一定とする
と e0=Vmax/k1 (7) である。
第4図では偏差がe0以下のときは
v=k2√ (8)
e0以上のときは
v=Vmax (9)
であり、Vmaxに関係なくk2を一定とすると、
e0=(Vmax/k2)2 (10)
である。
ハンドが時刻tにおいてθ1,θ2,〜,θ6の値か
らp→,f→,g→にあると計算されたとすると、時刻
t+Tにおける目標位置p→0,f→0,g→0は以下の
ように決定される。
らp→,f→,g→にあると計算されたとすると、時刻
t+Tにおける目標位置p→0,f→0,g→0は以下の
ように決定される。
まず偏差eを式(4)により計算し、第3図あるい
は第4図により速度Vを決定する。これにより時
間Tの間のハンドの移動量はVTとなるから、ハ
ンド10を目標点p→f、f→f、g→fに向かい直線的
に
移動させるには、時刻t+Tのときのハンドの位
置p→0は p→0=VT(p→f−p→)/e+p→ (11) となる。
は第4図により速度Vを決定する。これにより時
間Tの間のハンドの移動量はVTとなるから、ハ
ンド10を目標点p→f、f→f、g→fに向かい直線的
に
移動させるには、時刻t+Tのときのハンドの位
置p→0は p→0=VT(p→f−p→)/e+p→ (11) となる。
一方ハンド10の姿勢がf→,g→からf→f、g→f
に
変位するのは、ハンド10がベクトルd→回りに角
回転する運動であり、d→は次の値をとる。
に
変位するのは、ハンド10がベクトルd→回りに角
回転する運動であり、d→は次の値をとる。
(1) f→=f→f,g→=g→fのとき
d→=0
(2) f→≠f→f,g→=g→fのとき
d→=g→
(3) f→=f→f,g→≠g→fのとき
d→=f→
(4) f→=f→fとg→−g→fが平行のとき
d→=(f→−f→f)×(f→×g→)/|(f→
−f→f) ×(f→×g→)| (5) その他のとき d→=(f→−f→f)×(g→−g→f)/|(f→
−f→f) ×(g→×g→f)| または =2tan-1d/→・(f/→f×f/→)/ff・f−2
(d・ff)2+1 =2tan-1d/→・(g/→f×g/→)/gf・g−2
(d・gf)2+1 となる。
−f→f) ×(f→×g→)| (5) その他のとき d→=(f→−f→f)×(g→−g→f)/|(f→
−f→f) ×(g→×g→f)| または =2tan-1d/→・(f/→f×f/→)/ff・f−2
(d・ff)2+1 =2tan-1d/→・(g/→f×g/→)/gf・g−2
(d・gf)2+1 となる。
ハンド10の位置がp→fに達すると同時にハン
ド10の姿勢がf→f,g→fとなるためには、ハンド
10のd→回りの時間Tの間の回転角Δは Δ=vT/|pf−p でなければならない。したがつて時刻t+Tにお
けるハンド10のf→0、g→0は f→0=cosΔf→+(1−cosΔ)(d→・f→)
d→ +sinΔd→×f→ g→0=cosΔg→+(1−cosΔ)(d→・g→)
d→ +sinΔd→×g→ となる。
ド10の姿勢がf→f,g→fとなるためには、ハンド
10のd→回りの時間Tの間の回転角Δは Δ=vT/|pf−p でなければならない。したがつて時刻t+Tにお
けるハンド10のf→0、g→0は f→0=cosΔf→+(1−cosΔ)(d→・f→)
d→ +sinΔd→×f→ g→0=cosΔg→+(1−cosΔ)(d→・g→)
d→ +sinΔd→×g→ となる。
以上のように時刻t+Tのハンド10の位置お
よび姿勢p→0、f→0、g→0が定まると、これに対応
する対偶の変位θ0i,i=1〜6が、p→0、f→0、g
→
0の関数として θ0i=bi(p→0,f→0,g→0),i=1〜6 定まる。
よび姿勢p→0、f→0、g→0が定まると、これに対応
する対偶の変位θ0i,i=1〜6が、p→0、f→0、g
→
0の関数として θ0i=bi(p→0,f→0,g→0),i=1〜6 定まる。
このようにして対偶変位の目標値が定まると対
偶が時刻t+Tにθ0iとなるようにアクチユエー
タ4a〜4f→を制御すれば良い。
偶が時刻t+Tにθ0iとなるようにアクチユエー
タ4a〜4f→を制御すれば良い。
以上が対偶変位をもとにハンド10を駆動する
方法であるが、対偶速度の計算から同様の制御を
行なうことができる。
方法であるが、対偶速度の計算から同様の制御を
行なうことができる。
ハンド10の速度Vが第3図あるいは第4図に
より定まると、ハンド10の並進速度ベクトルv
は v=v(p/→f−p/→)/|pf−p| となる。一方回転速度ベクトルωは ω=v/|p/→f−p/→d→ となる。このようにハンド10の速度が定まると
対偶速度θ〓=(θ〓1,θ〓2,…,θ〓6)Tとの関係 v→ ω→=jθ〓 j:ヤコビアン行列 から θ〓=j-1v→ ω→ と対偶速度が定まり、これをもとにアクチユエー
タ4a〜4f→の速度制御をすれば良い。このよう
な制御は全てロボツト制御プロセツサ1で計算し
て行なわれる。
より定まると、ハンド10の並進速度ベクトルv
は v=v(p/→f−p/→)/|pf−p| となる。一方回転速度ベクトルωは ω=v/|p/→f−p/→d→ となる。このようにハンド10の速度が定まると
対偶速度θ〓=(θ〓1,θ〓2,…,θ〓6)Tとの関係 v→ ω→=jθ〓 j:ヤコビアン行列 から θ〓=j-1v→ ω→ と対偶速度が定まり、これをもとにアクチユエー
タ4a〜4f→の速度制御をすれば良い。このよう
な制御は全てロボツト制御プロセツサ1で計算し
て行なわれる。
以上説明したように本発明によれば、偏差の計
算および速度指令の計算を、ハンドの軌道を表わ
している直交座標と同じ座標内で計算し、誤差を
直接補償する効果があり、加減速時の軌道誤差が
小さくなるという効果がある。
算および速度指令の計算を、ハンドの軌道を表わ
している直交座標と同じ座標内で計算し、誤差を
直接補償する効果があり、加減速時の軌道誤差が
小さくなるという効果がある。
第1図は本発明のロボツト制御方式を実施する
制御装置の一実施例を示す図、第2図はロボツト
の概略構成を示す図、第3図及び第4図は速度と
偏差との関係を示した図、第5図及び第6図はそ
の応答関係を示した図である。 1……ロボツト制御プロセツサ、2……D/A
変換器、3……サーボアンプ、4……アクチユエ
ータ、5……速度検出器、6……エンコーダ、7
……カウンタ、8……入力インタフエイス。
制御装置の一実施例を示す図、第2図はロボツト
の概略構成を示す図、第3図及び第4図は速度と
偏差との関係を示した図、第5図及び第6図はそ
の応答関係を示した図である。 1……ロボツト制御プロセツサ、2……D/A
変換器、3……サーボアンプ、4……アクチユエ
ータ、5……速度検出器、6……エンコーダ、7
……カウンタ、8……入力インタフエイス。
Claims (1)
- 1 それぞれアクチユエータにより駆動される複
数個の対偶を有する多自由度ロボツトの制御方法
において、検出器で上記ロボツトの複数個の対偶
あるいはそれらの対偶を駆動するアクチユエータ
の変位をそれぞれ検出し、これらの検出結果から
ロボツトのハンドあるいはツールの空間内におけ
る現在位置を計算し、該計算されたハンドあるい
はツールの現在位置とハンドあるいはツールの到
達すべき目標位置との間の偏差を求め、該求めら
れた偏差に応じてハンドあるいはツールの速度を
定め、この決定されたハンドあるいはツールの速
度をとらせるための上記複数個の対偶変位あるい
は対偶速度の目標値を求め、該目標値をもとに上
記複数個のアクチユエータを制御して対偶を駆動
することを特徴とするロボツトの制御方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57055423A JPS58177287A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | ロボットの制御方法 |
US06/482,022 US4593366A (en) | 1982-04-05 | 1983-04-04 | Method of controlling robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57055423A JPS58177287A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | ロボットの制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58177287A JPS58177287A (ja) | 1983-10-17 |
JPH0413108B2 true JPH0413108B2 (ja) | 1992-03-06 |
Family
ID=12998162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57055423A Granted JPS58177287A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | ロボットの制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4593366A (ja) |
JP (1) | JPS58177287A (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4774445A (en) * | 1986-11-20 | 1988-09-27 | Unimation, Inc. | Multiaxis robot control having capability for executing timed moves |
EP0289836B1 (de) * | 1987-05-04 | 1991-11-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Positionierung eines Werkzeugs eines mehrgelenkigen Roboters |
US5444345A (en) * | 1988-03-17 | 1995-08-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Speed control apparatus for a motor |
US5047700A (en) * | 1988-03-23 | 1991-09-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Universal computer control system for motors |
JP3009457B2 (ja) * | 1988-11-04 | 2000-02-14 | クカ ロボター ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 軸の再調整方法および調整装置 |
JP2643683B2 (ja) * | 1990-10-29 | 1997-08-20 | 三菱電機株式会社 | ロボットの制御方法 |
US5602968A (en) * | 1994-05-02 | 1997-02-11 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Task space angular velocity blending for real-time trajectory generation |
JPH08211815A (ja) * | 1995-02-02 | 1996-08-20 | Canon Inc | 塗布装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
US6185480B1 (en) * | 1995-06-13 | 2001-02-06 | Toyo Kohan Co., Ltd | Interference preventing method for industrial robots |
FR2764838B1 (fr) * | 1997-06-20 | 2000-06-02 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Procede de commande d'un manipulateur |
US6493608B1 (en) * | 1999-04-07 | 2002-12-10 | Intuitive Surgical, Inc. | Aspects of a control system of a minimally invasive surgical apparatus |
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