JP2015521084A5 - - Google Patents

Claims (14)

1. ロボットシステムであって、当該ロボットシステムは：
   基端ベースに対して先端部分をロボット操作で移動するように構成されたマニピュレータアームであって、該マニピュレータアームは、前記先端部分と、前記ベースに結合された基端部分との間に複数の関節を有しており、該複数の関節が十分な自由度を提供することによって、先端部分の位置についての関節状態の範囲が可能になる、マニピュレータアームと；
   前記先端部分の所望の運動で前記先端部分を移動させるような操作コマンドを受信するための入力装置と；
   前記マニピュレータアームに結合されたプロセッサと；を有しており、
   前記プロセッサは：
   前記操作コマンドに応答して前記複数の関節の先端部分の移動運動であって、前記関節の前記先端部分の移動運動を計算することは、ヤコビ行列のゼロ−垂直空間内の関節運動を計算することを含み、前記ゼロ−垂直空間は、ヤコビアンのゼロ空間と直交する、移動運動と；
   手術中に、前記マニピュレータアームの一部と患者の組織表面との間に所望のクリアランスを提供するように、前記ゼロ空間内の前記複数の関節の回避動作と；を計算するように構成されており、
   前記マニピュレータアームは、前記計算された運動に応答して駆動されるように構成される、
   ロボットシステム。
2. 前記プロセッサは、前記マニピュレータアームの回避形状と障害物表面との間の距離を計算するようにさらに構成されており、前記障害物表面は前記患者の組織表面に対応し、及び前記回避形状は前記患者の組織表面からのクリアランスが所望されるようなマニピュレータの部分に対応する、
   請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記プロセッサは、前記回避形状と障害物表面との間の距離が所望される値未満であるとのプロセッサによる判定に応答して、前記計算された回避動作に従って前記複数の関節を駆動するようにさらに構成される、
   請求項２に記載のロボットシステム。
4. 前記先端部分は、手術用エンドエフェクタに対して先端方向に延びる細長いシャフトを有する手術器具を含む又は該手術器具を着脱可能に支持するように構成されており、前記先端部分の所望の移動運動によってエンドエフェクタの所望状態がもたらされ、前記複数の関節の回避動作は、関節の駆動時に、エンドエフェクタの所望状態を維持するように計算される、
   請求項２に記載のロボットシステム。
5. 前記マニピュレータアームは、前記ツールの挿入軸線に沿って先端側エンドエフェクタに延びる中間部分を含むシャフトを有するようなツールを支持するように構成されており、前記複数の関節のうちの少なくともいくつかが、前記ベースに対する前記先端部分の移動を機械的に拘束し、それによって、前記マニピュレータアームの先端部分が、前記挿入軸線に隣接して配置された遠隔センタの回りを旋回して、外科的作業部位内の前記エンドエフェクタの移動を容易にし、前記作業部位が、挿入口を介してアクセスされる、
   請求項２に記載のロボットシステム。
6. 前記プロセッサは、前記遠隔センタと交差する表面を近似又はモデル化することによって、前記障害物表面を決定するようにさらに構成される、
   請求項５に記載のロボットシステム。
7. 前記システムは、１つ又は複数の追加のマニピュレータアームを有しており、各アームが、遠隔センタを含み、前記プロセッサは、前記遠隔センタの位置のそれぞれと交差するように、前記表面を近似又はモデル化することによって、前記障害物表面を決定するように構成される、
   請求項５に記載のロボットシステム。
8. 前記プロセッサは、１つ又は複数の関節を駆動しないようにエンドエフェクタの移動運動を計算するとともに、１つ又は複数の関節の駆動を含むように前記回避動作を計算するように構成される、
   請求項１に記載のロボットシステム。
9. 前記１つ又は複数の関節は、挿入軸線を第１関節軸線の回りを旋回させるような第１関節を含み、第１関節の軸線は、遠隔センタを通る、
   請求項８に記載のロボットシステム。
10. 中間リンクは、第１関節の基端側に配置されるとともに、それらの間に第１関節を含む前記先端部分に隣接して配置されており、第１関節は、中間リンクに対する前記先端部分の移動を、第１関節軸線の回りの回転に機械的に拘束するようなレボリュート関節を有しており、第１関節軸線は、前記遠隔センタを介して前記挿入軸線と交差するように、中間部分の軸線に向けて第２関節から先端方向に延びる、
    請求項９に記載のロボットシステム。
11. ロボットシステムであって、当該ロボットシステムは：
    エンドエフェクタをロボット操作で移動させるためのマニピュレータアームであって、前記マニピュレータアームは、運動学的に接合された複数のリンクを有しており、十分な自由度を有するリンクによって、前記エンドエフェクタの所与の状態についてヤコビアンのゼロ空間を通る移動範囲が可能になる、マニピュレータアームと；
    エンドエフェクタの所望の運動で前記エンドエフェクタを移動させるような操作コマンドを受信するための入力部であって、該入力部は、ユーザインターフェイス上に配置されている、入力部と；
    再構成入力をマニピュレータアームに結合するプロセッサと；を有しており、
    前記プロセッサは：
    前記マニピュレータアームと患者の組織表面との間に十分なクリアランスを提供するように複数のリンクの回避動作を計算して、少なくとも１つのリンクの回避動作及び前記リンクの計算された運動が、ゼロ空間内に延びる；
    前記操作コマンドに応答して前記リンクのエンドエフェクタの移動運動を計算し、ここで、前記リンクのエンドエフェクタの移動運動の計算をすることは、ヤコビアンのゼロ−垂直空間内の関節運動を計算することを含み、前記ゼロ−垂直空間は、前記ゼロ空間に直交する；
    前記エンドエフェクタの所望の運動をもたらすように、前記リンクのエンドエフェクタの計算された移動運動に従ってリンクを運動学的に結合するような１つ又は複数の関節を駆動する；
    前記エンドエフェクタの所望の状態を維持するように、前記計算された回避動作に従って前記複数のリンクを運動学的に結合するような１つ又は複数の関節を駆動する；ように構成されている、
    ロボットシステム。
12. 前記プロセッサは、前記マニピュレータアームと前記患者の組織表面との間のクリアランスが不十分であるとの前記プロセッサによる判定に応答して、前記回避動作に従って１つ又は複数の関節を駆動させ、及び前記エンドエフェクタの移動運動を計算するときに、１つ又は複数の関節を駆動するのを回避する、ようにさらに構成される、
    請求項１１に記載のロボットシステム。
13. 前記プロセッサは、前記マニピュレータアームの位置に対応する回避形状と前記患者の組織表面に対応する障害物表面との間の距離を計算することにより、前記マニピュレータアームと前記患者の組織表面との間のクリアランスを決定するように構成される、
    請求項１１に記載のロボットシステム。
14. 前記プロセッサは、
    前記マニピュレータアームの１つ又は複数の関節センサを使用して前記回避形状を決定し；
    エンドエフェクタの位置又は前記エンドエフェクタを支持するツールが旋回するような遠隔センタの位置を計算するために、前記マニピュレータアームの１つ又は複数の関節センサを使用するとともに、前記エンドエフェクタの位置又は遠隔センタを含む表面を計算することによって、前記障害物表面を決定する；ように構成される、
    請求項１３に記載のロボットシステム。