JP2012501866A - 少なくとも1つの冗長関節を有する7つ以上の自由度ロボットマニピュレータ - Google Patents
少なくとも1つの冗長関節を有する7つ以上の自由度ロボットマニピュレータ Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】なし
Description
本出願は、2008年9月12日出願の米国仮特許出願第61/096,728号の恩恵を請求し、同仮出願の全体の内容を参照することによりここに援用する。
Claims (44)
- 装置であって、
医療器具と、
前記医療器具に連結し、前記医療器具を7つ以上の自由度(DOF)に沿って移動させる、ロボットマニピュレータと、
を含み、前記7つ以上のDOFは、少なくとも1つの冗長DOFを含む、装置。 - 前記ロボットマニピュレータが、回転運動または並進移動のいずれかを可能にする関節によって相互接続される、複数の剛体リンクを含み、前記関節の少なくとも1つは、前記ロボットマニピュレータを前記少なくとも1つの冗長DOFにおいて移動させる冗長関節である、請求項1に記載の装置。
- 前記ロボットマニピュレータがロボットアームであって、前記ロボットマニピュレータは、
前記医療器具に連結し、前記医療器具を3つのDOFにおいて移動させる、リストアセンブリと、
前記リストアセンブリに連結し、前記医療器具を4つのDOFにおいて移動させる、アームアセンブリと、
を含み、前記4つのDOFは、前記少なくとも1つの冗長DOFを含む、請求項2に記載の装置。 - 前記リストアセンブリが、
前記医療器具を支持する取り付けプレートに連結し、前記治療器具を第1回転軸に沿って回転させる、器具ヨー関節と、
前記器具ヨー関節に連結し、前記治療器具を第2回転軸に沿って回転させる、器具ピッチ関節と、
前記器具ピッチ関節に連結し、前記治療器具を第3回転軸に沿って回転させる、器具ロール関節と、
を含む、請求項3に記載の装置。 - 前記アームアセンブリが、
肘アセンブリと、
前記リストアセンブリと前記肘アセンブリとの間に連結する冗長関節アセンブリと、
前記肘アセンブリに連結する第1肩アセンブリと、
前記第1肩アセンブリに連結する第2肩アセンブリと、
を含む、請求項4に記載の装置。 - 前記冗長関節アセンブリおよび前記肘アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第4回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させるギアボックスを含む、冗長関節と、
前記肘アセンブリおよび前記第1肩アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第5回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる肘ギアボックスを含む、肘関節と、
前記第1肩アセンブリおよび前記第2肩アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第6回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる第1肩ギアボックスを含む、第1肩関節と、
前記第2肩アセンブリおよび取り付けアセンブリに連結し、前記ロボットアームの第7回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる第2肩ギアボックスを含む、第2肩関節と、
を更に含む、請求項5に記載の装置。 - 前記ロボットアームの前記第2肩アセンブリに連結するトラック取り付けアセンブリと、
前記トラック取り付けアセンブリに連結し、前記ロボットアームの第8並進軸に沿って前記トラック取り付けアセンブリを移動させるように構成された、トラックと、
を更に含む、請求項6に記載の装置。 - 前記アームアセンブリが、
前記リストアセンブリに連結する肘アセンブリと、
前記肘アセンブリに連結する第1肩アセンブリと、
前記第1肩アセンブリに連結する第2肩アセンブリと、
前記肘アセンブリおよび前記第1肩アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第4回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる肘ギアボックスを含む、肘関節と、
前記第1肩アセンブリおよび前記第2肩アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第5回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる第1肩ギアボックスを含む、第1肩関節と、
前記第2肩アセンブリおよび取り付けアセンブリに連結し、前記ロボットアームの第6回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる第2肩ギアボックスを含む、第2肩関節と、
前記第1肩アセンブリおよび前記第2肩アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第7回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる第3肩ギアボックスを含む、冗長関節と、
を含む、請求項4に記載の装置。 - 前記アームアセンブリが、
前記リストアセンブリに連結する肘アセンブリと、
前記肘アセンブリに連結する第1肩アセンブリと、
前記肘アセンブリと前記第1肩アセンブリとの間に連結する冗長関節アセンブリと、
前記第1肩アセンブリに連結する第2肩アセンブリと、
を含む、請求項4に記載の装置。 - 前記リストアセンブリおよび前記肘アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第4回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる肘ギアボックスを含む、肘関節と、
前記肘アセンブリおよび前記第1肩アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第5回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させるギアボックスを含む、冗長関節と、
前記第1肩アセンブリおよび前記第2肩アセンブリに連結し、前記ロボットアームの第6回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる第1肩ギアボックスを含む、第1肩関節と、
前記第2肩アセンブリおよび取り付けアセンブリに連結し、前記ロボットアームの第7回転軸において前記ロボットアームの回転移動を駆動させる第2肩ギアボックスを含む、第2肩関節と、
を更に含む、請求項9に記載の装置。 - 前記7つ以上のDOFの7つのDOFが、
互いに直交するx座標軸、y座標軸、およびz座標軸に沿った、前記医療器具の並進移動のための、4つの回転軸と、
x軸、y軸、およびz軸をそれぞれ中心とする、前記医療器具のロール回転、ピッチ回転、およびヨー回転のための、3つの回転軸と、
を含む、請求項1に記載の装置。 - 第8のDOFを更に含み、前記第8のDOFは、実質的に直線の軸に沿った前記医療器具の並進移動のための前記実質的に直線の軸を含む、実質的に直線のDOFである、請求項11に記載の装置。
- 前記実質的に直線のDOFが、前記8つのDOFの第1DOFであって、前記第1DOFは、前記ロボットマニピュレータの前記他の7つのDOFを移動させるように構成され、前記第1DOFは、前記ロボットアームの前記基端部に直近する前記DOFである、請求項12に記載の装置。
- 前記7つ以上のDOFの7つのDOFが、
互いに直交するx座標軸、y座標軸、およびz座標軸に沿った、前記医療器具の並進移動のための、3つの回転軸と、
x軸、y軸、およびz軸をそれぞれ中心とする、前記医療器具のロール回転、ピッチ回転、およびヨー回転のための、3つの回転軸と、
実質的に直線の軸に沿った、前記医療器具の並進移動のための、並進軸と、
を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記医療器具が線形加速器(LINAC)である、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの冗長DOFを含む前記7つ以上のDOFに沿って、前記医療器具を移動させることにより、前記ロボットマニピュレータが前記LINACの作業空間を増大させ、前記作業空間は、放射線を標的に対して照射するように前記LINACを位置決めすることができる多数のノードを含む、請求項15に記載の装置。
- 前記医療器具が、画像装置の画像形成供給源である、請求項1に記載の装置。
- 前記医療器具が、外科手術用器具である、請求項1に記載の装置。
- 前記医療器具が、移植器具である、請求項1に記載の装置。
- 前記医療器具が、治療台である、請求項1に記載の装置。
- 前記ロボットマニピュレータに連結し、前記ロボットマニピュレータおよび前記医療器具を、前記7つ以上のDOFにおいて移動させる制御装置を更に含む、請求項1に記載の装置。
- 方法であって、
7つ以上の自由度(DOF)を有するロボットマニピュレータに連結する医療器具を提供することであって、前記7つのDOFは少なくとも1つの冗長DOFを含むことと、
前記ロボットマニピュレータを使用して、前記7つ以上の自由度(DOF)に沿って前記医療器具を移動させることと、
を含む、方法。 - 前記7つ以上のDOFに沿って前記医療器具を移動させることが、
互いに直交するx座標軸、y座標軸、およびz座標軸に沿った、前記医療器具の並進移動のための、4つの回転軸において、前記医療器具を移動させることと、
x軸、y軸、およびz軸をそれぞれ中心とする、前記医療器具のロール回転、ピッチ回転、およびヨー回転のための、3つの回転軸において、前記医療器具を移動させることと、
を含む、請求項22に記載の方法。 - 前記4つの回転軸を使用して前記医療器具を移動させることにより、前記医療器具を固定位置に位置決めすることと、
前記3つの回転軸を使用して前記医療器具を移動させることにより、前記医療器具を前記固定位置で配向させることと、
を更に含む、請求項23に記載の方法。 - ロボットマニピュレータを使用して、前記医療器具を固定位置に位置決めすることと、
前記医療器具を前記固定位置に維持する一方で、前記ロボットマニピュレータを移動させることと、
を更に含む、請求項23に記載の方法。 - 前記ロボットマニピュレータおよび前記医療器具の機械的可動域内における、位置決め制限に起因する従来の妨害位置に、前記医療器具を位置決めすることを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 前記医療器具を、第1位置から第2位置へと、障害物に起因する、前記同一の第2位置への妨害経路を通らずに、第1経路を通って位置決めすることを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 前記医療器具を、第1位置から第2位置へと、第1経路を通って位置決めすることを更に含み、前記第1経路は、前記同一の第2位置への第2経路よりも、障害物と前記ロボットマニピュレータおよび医療器具との間に、より大きい距離余裕を有する、請求項23に記載の方法。
- 前記医療器具を、拘束体積内に、前記拘束体積外部の物体と衝突することなく位置決めすることを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 前記医療器具を、実質的に直線のDOFに沿って移動させることを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 方法であって、
ロボットマニピュレータを使用して、医療器具を固定位置に位置決めすることと、
前記医療器具を前記固定位置に維持する一方で、前記ロボットマニピュレータを移動させることと、
を含む、方法。 - 前記ロボットマニピュレータが、関節によって相互接続された複数の剛体リンクを含み、前記医療器具を前記固定位置に維持することは、前記ロボットマニピュレータの前記複数の剛体リンクの1つ以上を移動させる一方で、前記医療器具を前記固定位置に維持することを含む、請求項31に記載の方法。
- 装置であって、
医療器具と、
前記医療器具を7つ以上の自由度(DOF)に沿って移動させるための手段と、
を含み、前記7つ以上のDOFは、少なくとも1つの冗長DOFを含む、装置。 - 前記医療器具が線形加速器(LINAC)であって、前記少なくとも1つの冗長DOFを含む前記7つ以上のDOFに沿って、前記LINACを移動させることにより、前記LINACの作業空間を増大させるための手段を更に含み、前記作業空間は、放射線を標的に対して照射するように前記LINACを位置決めすることができる多数のノードを含む、請求項33に記載の装置。
- 前記作業空間を増大させるための前記手段が、前記LINACと障害物との間の距離余裕を増大させる一方で、放射線を標的に対して照射するように前記LINACをノードに位置決めするための手段を含む、
請求項34に記載の装置。 - 前記少なくとも1つの冗長DOFに沿って、前記医療器具を移動させるための前記手段が、前記医療器具の可動域を増大させる、請求項33に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの冗長DOFを含む前記7つ以上のDOFに沿って、前記LINACを移動させるための前記手段が、前記医療器具を、拘束体積内に、前記拘束体積外部の物体と衝突することなく位置決めすることを可能にする、請求項33に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの冗長DOFを含む前記7つ以上のDOFに沿って、前記LINACを移動させるための前記手段が、前記医療器具を、第1位置から第2位置へと、第1経路を通って位置決めすることを可能にし、前記第1経路は、前記同一の第2位置への第2経路よりも、障害物と前記LINACを移動させるための前記手段との間に、より大きい距離余裕を有する、請求項33に記載の装置。
- 前記医療器具を固定位置に位置決めするための手段と、
前記医療器具を前記固定位置に維持する一方で、前記医療器具を位置決めするための前記手段を移動させるための手段と、
を更に含む、請求項33に記載の装置。 - 前記医療器具を前記固定位置に維持するための前記手段が、前記医療器具を前記固定位置に位置決めするための経路の数を増大させる、請求項39に記載の装置。
- システム装置であって、
線形加速器(LINAC)と、
前記LINACに連結し、前記LINACを少なくとも7つの自由度(DOF)において移動させるように構成され、前記少なくとも7つのDOFは、少なくとも1つの冗長DOFを含む、ロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータに連結し、前記LINACの移動を制御して、前記LINACの放射線供給源を治療標的に位置合わせする、制御装置と、
前記治療標的の複数の画像を生成するための画像形成システムと、
を含む、システム装置。 - 前記制御装置が、前記ロボットマニピュレータおよび前記LINACの機械的可動域内における、位置決め制限に起因する従来の妨害位置内の治療標的にアクセスするべく、前記LINACを位置決めするように構成される、請求項41に記載のシステム。
- 前記ロボットマニピュレータが、少なくとも1つの冗長関節を含み、前記LINACを少なくとも1つの冗長DOFにおいて移動させる、請求項41に記載のシステム。
- 前記画像形成システムが、
1対のx線供給源と、
1対のx線画像検出器と、
を含み、各画像検出器は、対応する供給源に対向して配置される、請求項41に記載のシステム。
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