JP2015526115A5 - - Google Patents

Claims (36)

1. ロボットシステムであって、当該ロボットシステムは：
   基端側ベースに対して先端部分をロボット操作によって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、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、該関節は、前記先端部分の所与の状態について関節状態の範囲を可能にするような十分な自由度を提供する、マニピュレータアームと；
   前記複数の関節の第１セットの関節を所望の再構成動作で移動させるような再構成コマンドを受信するための入力装置と；
   前記入力装置を前記マニピュレータアームに結合するプロセッサであって、該プロセッサは、前記関節の計算された速度と一緒に第１セットの関節の命令された動きが、前記マニピュレータアームのヤコビアンのゼロ空間内にあるような再構成コマンドに応答して、前記複数の関節運動を計算するように構成されており、前記プロセッサは、再構成の動作中に、前記先端部分の所望の状態を維持するように、第１セットの関節の命令された運動中に、前記計算された運動に従って前記関節を駆動するように構成される、
   ロボットシステム。
2. 第１セットの関節は、前記マニピュレータアームの１つ又は複数の関節を含む、
   請求項１に記載のロボットシステム。
3. 先端部分の所望の動き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；をさらに有しており、
   前記プロセッサは、前記操作コマンドに応答して、前記関節の先端部分の移動運動を計算するようにさらに構成されており、前記関節の先端部分の移動運動を計算することは、ヤコビアンのゼロ−垂直空間内の関節速度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しており、
   前記プロセッサは、前記先端部分の所望の動きをもたらすように、前記関節の先端部分の計算された移動運動に従って前記関節を駆動するようにさらに構成される、
   請求項１に記載のロボットシステム。
4. 前記プロセッサは、第１セットの関節が、前記関節の先端部分の移動運動を計算する際に駆動されないように、関節運動を計算するように構成される、
   請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記プロセッサは、第１セットの関節が、前記関節の先端部分の移動運動を計算する際に、前記関節の先端部分の移動運動を行うべく駆動されないように、関節運動を計算するように構成される、
   請求項３に記載のロボットシステム。
6. 前記プロセッサは、第１セットの関節の第１関節の運動が、前記再構成コマンドの継続期間に亘って第１関節の実質的に一定の速度を提供するように、関節運動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。
7. 前記再構成コマンドを受信するための入力装置は、前記マニピュレータアームの一部に配置されており、前記入力装置を使用してコマンドを入力することが、前記入力装置が配置される前記マニピュレータアームの一部を移動させるように、隣接する関節を駆動させる、
   請求項１に記載のロボットシステム。
8. 再構成の操作コマンドを受信するための入力装置は、一群のボタンを含み、該一群のボタンは、複数のボタンを含み、各ボタンは、複数の異なる関節に対応する、
   請求項１に記載のロボットシステム。
9. 再構成の操作コマンドを受信するための入力装置は、ジョイスティックを有しており、それによって、前記複数の関節が、前記ジョイスティックの移動によって選択的に駆動可能である、
   請求項１に記載のロボットシステム。
10. ユーザインターフェイスが、外科医コンソールと、患者側カートとを含んでおり、操作入力部と再構成入力部との両方が、前記患者側カート上に配置される、或いは前記外科医コンソールに配置される、又は前記操作入力部が、前記外科医コンソール上に配置される一方、前記再構成入力部が、前記患者側カート上に配置されるように構成される、
    請求項３に記載のロボットシステム。
11. 前記マニピュレータアームの基端部分は、第１セットの関節からの第１関節によって前記ベースに結合される、
    請求項１に記載のロボットシステム。
12. 前記マニピュレータアームの基端部分は、前記複数の関節によって前記ベースに結合されており、それによって、前記マニピュレータアームの基端部分は、前記ベースに対して移動可能にされる一方、関節が、前記計算された再構成動作に従って駆動される、
    請求項１に記載のロボットシステム。
13. 前記基端部分を前記ベースに結合する関節は、前記マニピュレータアームの関節を支持するレボリュート関節であり、該レボリュート関節の関節運動によって、前記マニピュレータアームの１つ又は複数の関節を前記レボリュート関節の旋回軸線の回りに旋回させ、該旋回軸線は、前記レボリュート関節から前記先端部分を通って延びる、
    請求項１１に記載のロボットシステム。
14. 前記レボリュート関節の関節運動によって、前記マニピュレータアームの１つ又は複数の関節を、遠隔センタに向けて向き合わされた軸線の回りに旋回させる、
    請求項１３に記載のロボットシステム。
15. 前記基端部分を前記ベースに結合する関節は、弓形又は実質的に円形の経路に沿って前記ベースに対して移動可能であり、それによって、前記経路に沿った関節運動によって、前記マニピュレータアームの１つ又は複数の関節を、遠隔センタを通って延びる軸線の回りに旋回させる、
    請求項１２に記載のロボットシステム。
16. ロボットシステムであって、当該ロボットシステムは：
    基端側ベースに対して先端側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、該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、該リンクは、前記エンドエフェクタの所与の状態について、前記マニピュレータアームのヤコビアンのゼロ空間内での動きを可能にするような十分な自由度を有する、マニピュレータアームと；
    所望の再構成動作で前記複数のリンクのうちの少なくとも１つを移動させるような再構成コマンドを受信するための入力手段と；
    前記マニピュレータアームに再構成入力部を結合するプロセッサであって、該プロセッサは、少なくとも１つのリンクの再構成動作と前記リンクの計算された動きが、ヤコビアンのゼロ空間内にあるような再構成コマンドに応答して、前記複数のリンクの動きを計算するように構成される、プロセッサと；を有しており、
    前記プロセッサは、前記複数のリンクを運動学的に接合する１つ又は複数の関節を駆動して、前記エンドエフェクタの所望の状態を維持するように、前記再構成コマンドと前記計算された運動に従って前記リンクを移動するように構成される、
    ロボットシステム。
17. 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；をさらに有しており、該入力部が、ユーザインターフェイス上に配置されており、
    前記プロセッサは、前記操作コマンドに応答して、前記リンクのエンドエフェクタの移動運動を計算するようにさらに構成され、前記リンクのエンドエフェクタの移動運動を計算することは、ヤコビアンのゼロ−垂直空間内の関節速度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しており、
    前記プロセッサは、前記エンドエフェクタの所望の運動をもたらすために、前記リンクの計算されたエンドエフェクタの移動運動に従って前記リンクを運動学的に結合するような関節を駆動するようにさらに構成される、
    請求項１６に記載のロボットシステム。
18. 前記マニピュレータアームの第１リンクは、関節によって前記基端側ベースに接合されており、それによって、第１リンクは、前記基端側ベースに対して移動可能にされる一方、前記リンクは、前記再構成動作に従って移動される、
    請求項１６に記載のロボットシステム。
19. 第１リンクを前記ベースに結合する関節は、前記マニピュレータアームの関節を支持するレボリュート関節であり、該レボリュート関節の関節運動によって、前記マニピュレータアームの１つ又は複数のリンクを前記レボリュート関節の旋回軸線の回りに旋回させ、該旋回軸線は、前記レボリュート関節から前記エンドエフェクタに向けて延びる、
    請求項１８に記載のロボットシステム。
20. 手術用ロボットシステムであって、当該手術用ロボットシステムは：
    基端端部と、患者への挿入に適した先端側エンドエフェクタと、それら基端端部及び先端側エンドエフェクタの間に挿入軸線を有する中間部分とを有する手術用器具と；
    前記患者の体外から前記器具を旋回させるように、前記器具の基端端部を支持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及び器具は、複数の駆動関節を含み、該関節は、前記エンドエフェクタの所与の状態のための関節状態の範囲を可能にするような十分な自由度を提供し、マニピュレータの関節は、前記挿入軸線に沿って且つ低侵襲性開口部に隣接する遠隔センタの旋回点を中心に旋回するように先端部分の移動を機械的に拘束するように構成された遠隔センタ関節を含む、マニピュレータアームと；
    所望の再構成動作で前記複数の関節の第１セットの関節を移動するような再構成コマンドを受信するための入力ドライブと；
    前記マニピュレータアーム及び前記器具に入力部を結合するプロセッサであって、該プロセッサは、前記関節の計算された速度が、ヤコビアンのゼロ空間内にあるような再構成コマンドに応答して、関節運動を計算するように構成される、プロセッサと；を有しており、
    前記プロセッサは、前記中間部分を前記旋回点に維持するように、前記再構成コマンドと前記計算された運動に従って前記関節を駆動するようにさらに構成される、
    手術用ロボットシステム。
21. 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おり、且つ前記再構成コマンドを受信するための入力装置とは別に配置される、入力部；をさらに有しており、
    前記プロセッサは、前記操作コマンドに応答して、前記関節のエンドエフェクタの移動運動を計算するようにさらに構成されており、前記関節のエンドエフェクタの移動運動を計算することは、ヤコビアンのゼロ−垂直空間内の関節速度を計算することを含み、前記ゼロ−垂直空間は、前記ゼロ空間と直交しており、
    前記プロセッサは、前記関節のエンドエフェクタの計算された移動運動に従って前記関節を駆動して、前記エンドエフェクタの所望の運動をもたらすとともに、前記中間部分を前記旋回点に維持するようにさらに構成される、
    請求項２０に記載のロボットシステム。
22. 前記関節のエンドエフェクタの移動運動を計算するときに、第１セットの関節が駆動されないように、前記プロセッサは、関節運動を計算するように構成される、
    請求項２１に記載のロボットシステム。
23. 前記プロセッサは、第１セットの関節からの第１関節が、前記再構成コマンドの継続期間に亘って第１関節の実質的に一定の速度を提供するような関節運動を計算するように構成される、
    請求項２０に記載のロボットシステム。
24. 前記再構成コマンドを受信するための入力装置は、前記マニピュレータアームの一部に配置されており、それによって、前記入力装置を使用してコマンドを入力することが、前記入力装置が位置する前記マニピュレータアームの部分を移動させるように、隣接する関節を駆動させる、
    請求項２０に記載のロボットシステム。
25. 再構成の操作コマンドを受信するための入力装置は、一群のボタンを含んでおり、一群のボタンは、複数のボタンを含み、各ボタンは、複数の異なる関節に対応する、
    請求項２０に記載のロボットシステム。
26. 再構成の操作コマンドを受信するための入力装置は、ジョイスティックを含んでおり、前記複数の関節は、前記ジョイスティックの移動によって選択的に駆動可能である、
    請求項２０に記載のロボットシステム。
27. 前記マニピュレータアームの基端部分は、第１関節によって前記ベースに結合される、
    請求項２０に記載のロボットシステム。
28. 第１関節は、前記マニピュレータアームの関節を支持するレボリュート関節であり、該レボリュート関節の関節運動によって、前記マニピュレータアームの１つ又は複数の関節を前記レボリュート関節の旋回軸線の回りに旋回させ、該旋回軸線は、前記レボリュート関節から前記遠隔センタを通って延びる、
    請求項２７に記載のロボットシステム。
29. 手術用ロボットシステムであって、当該ロボットシステムは：
    基端端部と、患者への挿入に適した先端側エンドエフェクタと、それら基端端部及び先端側エンドエフェクタの間の挿入軸線に沿って延びる中間部分とを有する手術用器具と；
    前記中間部分が遠隔センタの周りを旋回するように、前記患者の体外から前記器具を移動させるために、前記器具の基端端部を支持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、運動学的に接合された複数のリンクを含み、前記リンクの一部は、前記遠隔センタを通って延びる前記挿入軸線を横断する第１及び第２の遠隔センタ軸線の回りの回転に対して前記挿入軸線の動きを機械的に拘束するように構成された遠隔センタ関節によって、互いに結合された遠隔センタリンクを有している、マニピュレータアームと；
    所望の再構成動作で前記複数のリンクの少なくとも１つのリンクを移動させるような再構成コマンドを受信するための入力部であって、該入力部は、マニピュレータの第１セットの関節が、前記コマンドに応答して所望の移動によって駆動されるように、マニピュレータに結合されており、第１セットの関節の駆動によって、第１セットの関節軸線の回りに前記挿入軸線を旋回可能に移動させ、第１セットの関節軸線は、前記遠隔センタを通って前記挿入軸線を横断しており、第１セットの関節軸線は、第１及び第２の遠隔センタ軸線から角度的にオフセットされている、入力部と；を有する、
    手術用ロボットシステム。
30. 前記マニピュレータアームに前記入力部を結合するプロセッサをさらに有しており、該プロセッサは、再構成コマンドに応答して、前記マニピュレータアームのヤコビアンのゼロ空間内のリンクの再構成動作を計算するように構成される、
    請求項２９に記載のロボットシステム。
31. 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おり、且つ前記再構成コマンドを受信するための入力部とは別に配置されている、入力部をさらに有しており、
    前記プロセッサは、前記操作コマンドに応答して、前記リンクのエンドエフェクタの移動運動を計算するようにさらに構成されており、前記リンクのエンドエフェクタの移動運動を計算することは、ヤコビアンのゼロ−垂直空間内の前記関節の速度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しており、
    制御装置は、前記エンドエフェクタの所望の運動をもたらすように、前記リンクを運動学的に結合する１つ又は複数の関節を駆動することによって、前記エンドエフェクタの計算された移動運動に従って前記リンクを移動させるようにさらに構成される、
    請求項３０に記載のロボットシステム。
32. 前記ユーザインターフェイスは、外科医コンソールと、患者側カートとを含んでおり、操作入力部は、前記外科医コンソールに配置され、再構成入力部は、前記患者側カート上に配置される、
    請求項３０に記載のロボットシステム。
33. 前記ユーザインターフェイスは、外科医コンソールと、患者側カートとを含んでおり、操作入力部は、前記外科医コンソールに配置され、再構成入力部は、前記外科医コンソールに配置される、
    請求項３０に記載のロボットシステム。
34. 前記ユーザインターフェイスは、外科医コンソールと、患者側カートとを含んでおり、操作入力部は、前記患者側カートに配置され、再構成入力部は、前記患者側カートに配置される、
    請求項３０に記載のロボットシステム。
35. 前記マニピュレータアームの基端部分は、前記関節によってベースに結合されており、それによって、前記リンクが前記再構成動作に従って移動するときに、前記マニピュレータアームの基端部分が、前記ベースに対して移動可能となる、
    請求項２９に記載のロボットシステム。
36. 前記基端部分を前記ベースに結合する関節は、前記マニピュレータアームのリンクを支持するレボリュート関節であり、該レボリュート関節の関節運動によって、前記マニピュレータアームの１つ又は複数のリンクを前記レボリュート関節の旋回軸線の回りに旋回させ、該旋回軸線は、前記レボリュート関節から前記遠隔センタに向けて延びる、
    請求項３５に記載のロボットシステム。