JP2019513562A - 取り外し可能なハンドルを備えたマニピュレータ - Google Patents

Abstract

ハンドル枠組（２３２、３３２）と、第１の端部（２５２、３５３）および第２の端部を有する第１のケーブル（２５０、３５０）であって、第１のケーブルの第２の端部はハンドル枠組に連結される、第１のケーブル（２５０、３５０）と、第１のケーブルの第１の端部に連結された第１の連結ブロック（２４１、３４１）と、遠隔マニピュレータリスト継手の出力シャフト（２２２、３２２）に可逆的に連結するように構成されたコネクタとを含む、遠隔マニピュレータ・コマンドハンドル（１４７、２３０、３３０）。

Description

本出願は、２０１７年３月３１日にすべての国の指定に対する出願人である、米国国籍企業のＤｅｌａｗａｒｅ Ｃａｐｉｔａｌ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．、ならびにすべての国のみの指定に対する発明者である、米国国民のＡｍｏｓ Ｅ．Ａｖｅｒｙおよび米国国民のＩｓａａｃ Ｍ．Ｇｉｅｓｅｎの名義で、ＰＣＴ国際特許出願として出願され、２０１６年４月１日に出願された米国仮特許出願第６２／３１７，０７２号の優先権を主張し、これらの内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本明細書に開示された技術は、一般にマニピュレータシステムに関し、より詳細には取り外し可能なハンドルを備えたマニピュレータに関する。

様々な産業において、通常の周囲条件から比較的隔離された環境で作業、試験、組み立てなどをすることが望ましい。例えば一部の医療および薬剤応用では、このような行為は、外部のデブリおよび細菌が清潔な環境内の条件に実質的に影響を及ぼす可能性がない、実質的により清潔な環境で行うことが好ましいことがある。別の例では、行為がホットセルまたは実験室などの実質的により汚染した環境に含有されることが好ましい可能性があるので、内部の廃物が外部の条件に実質的に影響を及ぼさない。隔離された環境の外部から隔離された環境の内部で環境自体の隔離を破壊することなく、装置、構成要素などを操縦する能力を有する必要があることがしばしばある。様々な場合に、遠隔マニピュレータがこのような行為を行うために使用される。

遠隔マニピュレータは、概してリモートアームに機械的に、電気的に、油圧的に、またはそれらの組合せで接続されたコマンドアームを有する。リモートアームは隔離された環境の内部に位置付けられ、コマンドアームは隔離された環境の外部に位置付けられる。リモートアームは、典型的にはエンドエフェクタを有し、エンドエフェクタは、例えば隔離された環境の内容物と接合するトングであることが可能である。マスターアームは、典型的にはコマンドハンドルを有する。オペレータはコマンドアームを操作することにより、またはより具体的にはコマンドハンドルを操作することにより、リモートアームの動作を引き起こして配向し、多くの場合、そのような装置の使用を通して非常に複雑な課題を行うことができる。例えばコマンドハンドルの手動操縦は、コマンドハンドルで始まり、マニピュレータを通って延在し、リモートアームのトングで終わる、機械通信鎖を介してリモートアームのトングを掴むことを引き起こすことができる。典型的にはコマンドハンドルからコマンドアームに延在する機械通信鎖の部分は、ケーブルの区分である。本明細書で使用される場合、用語「ケーブル」は、ケーブル、鎖、テープ、ロープ、紐などのあらゆる線形移動機構を指すことに留意されたい。また用語「ケーブル」は、一緒に接合した線形移動機構の区分も指す。

マニピュレータシステムにおいて、異なるハンドルと交換し、またはコマンドハンドル上で保守整備を行うために、コマンドハンドルを除去する必要があることが多い。これは典型的には、ハンドルに延在する線形移動機構が、現在のハンドルから離断し、交換するハンドルに経路の再指定をする必要があるはずであるので、コマンドハンドルを除去して交換するための遅く労力を要する工程である。

本明細書に開示された一部の実施形態は、ケーブル連結組立体に関する。ケーブル連結組立体は、第１の端部を画定する第１のケーブルを有する。またケーブル連結組立体は、第２の端部を画定する第２のケーブルも有する。ケーブル連結組立体は、第１のケーブルの第１の端部に解除可能に連結された第１の連結ブロックを有する。またケーブル連結組立体は、第２のケーブルに第２のケーブルの第２の端部に向かって解除可能に連結された第２の連結ブロックも有する。ケーブル連結組立体は、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックが固定されるように、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックを解除可能に係合するように構成された取付構造を有する。

一部の実施形態では、第１の連結ブロックは、第２の連結ブロックを受領するように構成された筐体を画定する。一部の実施形態では、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックは、それぞれが取付構造を受領するように構成されたチャネルを互いに画定する。一部の実施形態では、第１の連結ブロックは、第１のブロック部、および第１のケーブルの第１の端部を係合するように構成された第１のブロッククランプ部を含む。一部の実施形態では、第２の連結ブロックは、第２のブロック部、および第２のケーブルを第２のケーブルの第２の端部に向かって係合するように構成された第２のブロッククランプ部を含む。一部の実施形態では、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックは、実質的に同一である。一部の実施形態では、取付構造は、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックにより互いに画定された締りばめである。一部の実施形態では、取付構造は、第１の連結ブロックによって画定されたピンソケット、および第２の連結ブロックによって画定されたピンを含み、ピンソケットはピンを摩擦係合するように構成される。一部の実施形態では、取付構造は、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックを受領するように構成された筐体を含む。

本技術の一部の実施形態は、マニピュレータハンドルに関する。マニピュレータハンドルは、ハンドル枠組を有する。またマニピュレータハンドルは、第１の端部および第２の端部を画定する第１のケーブルも有する。第１のケーブルの第２の端部は、ハンドル枠組に連結される。マニピュレータハンドルは、第１のケーブルの第１の端部に連結された第１の連結ブロックを有する。またマニピュレータハンドルは、マニピュレータリスト継手の出力シャフトに可逆的に連結するように構成されたコネクタも有する。

一部の実施形態では、マニピュレータハンドルは、取付構造をさらに含み、第１の連結ブロックは、取付構造を摺動可能に受領するように構成されたチャネルを画定する。一部の実施形態では、第１の連結ブロックは、マニピュレータリスト継手の第２の連結ブロックを受領するように構成された取付構造を画定する。一部の実施形態では、取付構造は、第１の連結ブロックによって画定されたピン開口を含み、ピン開口は第２の連結ブロックのピンを摩擦係合するように構成される。一部の実施形態では、コネクタは、マニピュレータリスト継手の出力シャフトを受領するように構成された、開口を画定するクランプを含む。一部の実施形態では、マニピュレータハンドルは、ハンドル枠組に連結され、かつコネクタと機械通信する、手動で作動可能なクランプレバーをさらに含み、クランプレバーはコネクタに選択可能に係合および係脱するように構成される。

本技術の一部の実施形態は、マニピュレータシステムに関する。マニピュレータはハンドル枠組を画定するハンドルを有する。ハンドルは第１の端部および第２の端部を画定する第１のケーブルを有する。第１のケーブルの第２の端部はハンドル枠組に連結される。またマニピュレータシステムは、第１のケーブルの第１の端部に連結された第１の連結ブロックも有する。マニピュレータシステムはコネクタを有する。マニピュレータシステムはコマンドアームを有する。コマンドアームはリスト継手を有する。リスト継手は、コネクタに可逆的に連結するように構成された出力シャフトを有する。またコマンドアームは、第１の端部を画定する第２のケーブルも有する。コマンドアームは、第２のケーブルに第２のケーブルの第１の端部に向かって解除可能に連結された第２の連結ブロックをさらに有する。またマニピュレータシステムは、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックが固定されるように、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックを解除可能に係合するように構成された取付構造も含む。他の実施形態は本明細書に記載されている。

一部の実施形態では、マニピュレータシステムは、コマンドアームに連結されるように構成された貫通管をさらに含み、第２のケーブルは、貫通管に隣接して延在する機械通信鎖内の構成要素である。一部の実施形態では、マニピュレータシステムは、貫通管に連結されるように構成されたリモートアームをさらに含み、リモートアームはエンドエフェクタを有し、第２のケーブルはエンドエフェクタと機械通信する。一部の実施形態では、取付構造は、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックによって互いに画定された締りばめを含む。一部の実施形態では、取付構造は、第１の連結ブロックによって画定されたピンソケット、および第２の連結ブロックによって画定されたピンを含み、ピンソケットはピンを摩擦係合するように構成される。一部の実施形態では、取付構造は、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックを受領するように構成された筐体を含む。

他の実施形態は本明細書に記載されている。

本技術は、添付図面に関連して本技術の様々な実施形態の以下の詳述を考慮すると、より完全に理解し認識できる。

例示的遠隔マニピュレータである。 本明細書に開示された技術と一致するマスターアーム組立体の斜視図である。 異なる角度からの図２のマスターアーム組立体の斜視図である。 本明細書に開示された技術と一致する例示的ケーブル連結組立体の斜視図である。 別の例示的ケーブル連結組立体の斜視図である。 図４Ｂのケーブル連結組立体の側面図である。 図４Ｃの断面図である。 記載なし。 本明細書に開示された技術と一致する例示的リスト継手である。 本明細書に開示された技術と一致する例示的コマンドハンドルである。 別の例示的マスターアーム組立体の斜視図である。 別の例示的ケーブル連結組立体の斜視図である。

図１は、例示的遠隔マニピュレータ１００である。遠隔マニピュレータ１００は、様々な実施形態において本出願を通して開示された技術と一致する。遠隔マニピュレータ１００は、広義で３つの主要構成要素、すなわちコマンドアーム１４０、リモートアーム１６０、およびコマンドアーム１４０をリモートアーム１６０に接続する貫通管１５０を有する。リモートアーム１６０は、隔離された環境１１０内の内容物を操縦する目的で、隔離された環境１１０内に位置付けられるように構成される。コマンドアーム１４０は隔離された環境１１０の外部に、より詳細には概して使用者に接近可能な第２の環境１２０内にある。隔離された環境１１０および第２の環境１２０は壁１３０によって分離され、貫通管１５０は壁１３０を通過してリモートアーム１６０をコマンドアーム１４０に接続させる。壁１３０は窓１３５を画定し、隔離された環境１１０内の構成要素は第２の環境１２０から窓１３５を通して見ることができる。

隔離された環境１１０は、種々の実施形態において、気体、デブリなどが１つの環境から貫通管１５０および窓１３５の周囲を含む他の環境に通過できないように、第２の環境１２０から封鎖されている。他の一部の実施形態では、隔離された環境１１０は第２の環境１２０から封鎖されていない。隔離された環境１１０は、例えばホットセルであることが可能である。

様々な実施形態において、遠隔マニピュレータ１００は、使用者が第２の環境１２０において特定の手法（「方向動作」）でコマンドアーム１４０を操作するときに、リモートアーム１６０が隔離された環境１１０内で実質的に対応する動き（「応答動作」）で応答するように構成することができる。コマンドアーム１４０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、およびＺ軸方位の方向の１つまたは複数に向けることができる。Ｘ軸の動作は、Ｙ軸に平行な軸を中心としたコマンドアーム１４０の回転によって画定される。Ｙ軸の動作は、Ｘ軸に平行な軸を中心としたコマンドアーム１４０の回転によって画定される。Ｚ軸の動作は、コマンドアーム１４０の長手軸ｌ１に沿った線形動作によって画定される。コマンドアーム１４０の配向に依存して、コマンドアーム１４０のその長手軸ｌ１に沿った伸張または収縮は、空間でＺ軸と常に位置合わせされるわけではない。しかしこの適用のために、コマンドアーム１４０のその長手軸ｌ１に沿った伸張または収縮は、Ｚ方向にあると言われるべきである。Ｚ軸方位は、コマンドアーム１４０の長手軸ｌ１を中心とした回転である。リモートアーム１６０の応答動作も同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、およびＺ軸方位の方向の１つまたは複数である。

コマンドアーム１４０はコマンドリスト継手１４５およびコマンドハンドル１４７を有し、それらによってさらに方向動作を促進する。コマンドリスト継手１４５は、コマンドアーム１４０の遠位端とコマンドハンドル１４７との間に位置付けられる。それに応じてリモートアーム１６０は、一部の実施形態ではトングであるエンドエフェクタ１６７、およびリモートリスト継手１６５を有する。リモートリスト継手１６５は、リモートアーム１６０の遠位端とエンドエフェクタ１６７との間に位置付けられる。

一部の実施形態では、コマンドハンドル１４７はトリガを組み込み、トリガは係合されるとリモートアーム１６０のエンドエフェクタ１６７内に把持応答動作を生成する。コマンドハンドル１４７は、エンドエフェクタ１６７の把持部を維持できるラチェット装置を有することができる。ラチェットは係合を係止でき、または係止を解除することができる。またコマンドハンドル１４７は、様々な幅の物体を取り扱うためのエンドエフェクタ１６７の把持部の大きさを調節するために、調節ネジも有することができる。複数の実施形態において、エンドエフェクタ１６７がコマンドハンドル１４７を操作する使用者の握り感覚に比例するように、エンドエフェクタ１６７の把持部の大きさを調節することが望ましい可能性がある。

様々な実施形態において、コマンドリスト継手１４５を中心とするコマンドハンドル１４７の枢動は、コマンドアーム１４０に対してコマンドハンドル１４７をわずかに持ち上げる。これらの二重動作は、以下で集合的に「挙上および捻じり」動作と呼ばれる。コマンドハンドル１４７の挙上および捻じり動作は、リモートリスト継手１６５およびリモートアーム１６０に対してエンドエフェクタ１６７によって再現されることが可能である。

様々な実施形態において、リモートアーム１６０は、独立して遠隔で除去可能な設備であり、この設備は交換可能であり、貫通管１５０と連結する。リモートアーム１６０は、概して貫通管１５０の遠位端から延在する。一部の実施形態では、リモートアーム１６０は、隔離された環境１１０と第２の環境１２０との間の封止を破壊することなく、貫通管１５０に連結し、かつ分離する。このような実施形態では、リモートアーム１６０は、隔離された環境１１０の外側に由来する貫通管１５０にリモートアーム１６０を遠隔で連結し、または分離するための、自己整合自己係止機構を含有することができる。またエンドエフェクタ１６７も遠隔で除去でき、他の型のエンドエフェクタと交換できる可能性がある。

一部の実施形態では、コマンドアーム１４０は、隔離された環境１１０の封止を破壊することなく貫通管１５０と連結する、独立した交換でき除去できる設備であることが可能である。一部の実施形態では、コマンドアーム１４０は、コマンドアーム１４０およびリモートアーム１６０の両方に対してＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の動作に釣り合う重りを組み込む。

貫通管１５０は、第２の環境１２０から隔離された環境１１０に方向動作を伝達できる一方で、隔離された環境１１０を隔離されたままに保つ封止された設備である。貫通管は、概して近位端１５１および遠位端１５２を有する。近位端１５１は第２の環境１２０に向かって位置付けられ、一部の実施形態では、第２の環境１２０の中に延在するように構成される。遠位端１５２は隔離された環境１１０に向かって位置付けられ、一部の実施形態では、隔離された環境１１０の中に延在するように構成される。種々の実施形態において、１つまたは複数の封止は、貫通管１５０内で貫通管１５０のコマンド端部に向かって配置される。一部の例示的実施形態では、各対の封止間の空間は潤滑油で充填される。貫通管が隔離された環境１１０を封鎖する、または別法として第２の環境１２０から隔離された環境１１０を分離する実施形態では、貫通管は封管と呼ぶことができる。

少なくとも一実施形態では、貫通管１５０は壁管１５５を通して隔離された環境１１０を封鎖し、壁管１５５は第２の環境１２０から壁１３０の少なくとも一部を通って隔離された環境１１０に封止可能に延在する。種々の実施形態において、貫通管１５０は壁管１５５内に封止可能に配置される。一例として、貫通管１５０は、第２の環境１２０に向かう壁管１５５の端部に向かって封止された１つまたは複数のニトリルゴムのバネが加重されたリップシールなどの封止を備えた壁管１５５内に封止可能に配置されることが可能である。複数の封止が使用される場合、封止間の空間は潤滑油で充填することができる。このような構成により、貫通管１５０が壁管１５５内で回転できる一方で、封止で隔離された環境１１０の隔離は維持される。貫通管１５０は、特定の適用の必要性に適合するように変えることができる、種々の異なる構成を有するコマンドアームおよびリモートアームを係合するように構成することができる。

一部の実施形態では、貫通管１５０は、壁１３０の第２の環境１２０側に封止する。貫通管１５０の隔離された端部上に配置された、貫通管１５０と壁管１５５との間に汚染バリアが存在することが可能である。このような汚染バリアは当技術分野で公知の汚染バリアと一致することができる。一部の実施形態では、貫通管１５０は壁管１５５の第２の環境１２０側に向かって壁管１５５の内径に装着して封止する。このような封止は１対のネオプレン、ニトリル、および／またはバイトンのリングであることが可能であり、例えばそれらは軸方向に圧縮され、壁管１５５の内径に貫通管１５０の組立体を封止するために膨張する。

コマンドアーム１４０からの方向動作に応答して実行する動きに加えて、リモートアームはまたコマンドアーム１４０からの方向入力に応答して動きを実行するようにも構成される。マニピュレータ１００は、モータを係合することによりリモートアーム１６０に方向入力を提供する、第２の環境１２０において手動で作動された入力を通してアクセスされた、モータで駆動された動きを有する。このようなモータで駆動された動きは「索引付け」と呼ぶことができる。概してモータはリモートアーム１６０の可逆的動作に影響を及ぼすように構成される。モータは貫通管１５０の長さに沿ってリモートアーム１６０と機械通信する。モータは電気モータであることが可能だが、他の型のモータも確実に企図される。コマンドアーム１４０からの方向入力は、モータに電気入力することができる。コマンドアーム１４０は、方向入力として働くあらゆる数のコマンドに対してトリガ、トグル、ボタン、スイッチなどのユーザ入力を組み込むことができる。このようなユーザ入力は、コマンドリスト継手１４５およびコマンドハンドル１４７を含む、コマンドアーム１４０の上に配置することができる。

一部の実施形態では、リモートアーム１６０の索引付けは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に可能である。Ｘ軸の動作はＹ軸に平行な軸を中心としたリモートアーム１６０の回転によって画定される。一部の実施形態では、リモートアーム１６０はコマンドアーム１４０に対してＸ軸方向のいずれかに４５°まで索引付けすることができる。Ｙ軸の動作は、Ｘ軸に平行な軸を中心としてリモートアーム１６０の回転によって画定される。一部の実施形態では、リモートアーム１６０は、Ｘ軸およびＹ軸によって画定された平面に垂直なリモートアーム１６０の位置に対して、９０°〜−１５°まで索引付けすることができ、この場合、正の角度は壁１３０から離れる動きとして画定される。Ｚ軸の動作はリモートアーム１６０の長手軸ｌ２に沿った線形動作によって画定される。一部の実施形態では、モータはＺ軸方向に１００ポンド（４５ｋｇ）持ち上げることができる。

リモートアーム１６０の索引付けは、コマンドアーム１４０から出る方向入力をリモートアーム１６０に伝達する索引付け機械通信鎖を通ることから始まる。上記の概ね索引付けされた動きである方向入力は、コマンドアーム１４０上に配置することができ、概してこの適用のためにコマンドアーム１４０から入力されると言われる。さらにこの適用のために、コマンドアーム１４０の方向動作および方向入力に応答するリモートアーム１６０の応答動作に寄与する要素の組合せは、機械通信鎖と呼ばれる。様々な実施形態において、機械通信鎖は、電子要素を組み込むことができる実質的な機械システムである。一部の実施形態では、機械通信鎖は、機械要素を組み込む実質的な電子システムである。このような機械通信鎖は、概してコマンドアーム１４０における方向動作または方向入力に由来し、最終的にリモートアーム１６０の対応する応答動作をもたらす。機械通信鎖は、リモートアーム１６０の応答動作を引き起こすために、コマンドアーム１４０からの方向動作および方向入力を受信するように構成された、種々のギア、プーリ、鎖、ケーブル、テープ、ベルト、ドラム、モータ、結合部などを有することができる。

概して方向動作または方向入力を通してリモートアーム１６０に利用可能な動作の各軸は、それに関連した特定の機械通信鎖を有する。第１の機械通信鎖は、コマンドアーム１４０の方向入力に応答して、リモートアーム１６０を第１の軸に沿って配向するように構成される。第１の軸は複数の実施形態においてＸ軸であることが可能である。第２の機械通信鎖は、コマンドアーム１４０の方向入力に応答して、リモートアーム１６０を第２の軸に沿って配向するようにさらに構成される。様々な実施形態において、第２の軸はＹ軸である。第３の機械通信鎖は、コマンドアーム１４０の方向入力に応答して、リモートアーム１６０を第３の軸に沿って配向するように構成され、第３の軸はＺ軸であることが可能である。一部の実施形態では、コマンドアーム１４０はリモートアーム１６０と機械通信する。コマンドアーム１４０は、貫通管１５０の長さを通して、または隣接して延在する機械通信鎖を通してリモートアーム１６０と機械通信することが可能である。第４の機械通信鎖は、コマンドアーム１４０の配向に応答してリモートアーム１６０を第３の軸を中心に配向するように構成され、第３の軸はＺ軸方位の応答動作に対応することができる。

図２は、コマンドリスト継手２２０およびコマンドリスト継手２２０に連結されたコマンドハンドル２３０を有する、例示的コマンドアーム２００の斜視図である。図３は、第２の方向からの図２の例示的コマンドアーム２００の斜視図である。概してコマンドハンドル２３０は、図１を参照して上に論じたように、リモートアームの応答動作をもたらすために使用者から方向動作および方向入力を受信するように構成される。またコマンドハンドル２３０、概して使用者によりコマンドリスト継手２２０に取り外し可能に連結するようにも構成される。一部の実施形態では、コマンドハンドル２３０は、使用者がツールを使用することなくコマンドリスト継手２２０に連結し、かつ取り外すようにどちらにも構成される。

コマンドハンドル２３０は、概してコマンドハンドル２３０の一般構造を画定するハンドル枠組２３２を画定する。コマンドハンドル２３０は概して使用者が把持するように構成される。コマンドハンドル２３０は概してユーザ入力を有し、使用者はユーザ入力を通して方向動作および／または方向入力を提供することができる。例えばコマンドハンドル２３０は、使用者の指を受領するように構成された指受け部２３４を有する。例では、指受け部２３４の一方は、使用者の親指を受領するように構成され、指受け部２３４の他方は、人差し指および中指などの使用者の１本または複数の他の指を受領するように構成されている。指受け部は、概してハンドル枠組２３２上に移動可能に配置される。

またコマンドハンドル２３０は、使用者によって把持されるように構成された追加の表面および構造も有することができる。本実施形態と一致する例では、コマンドハンドル２３０は、使用者が把持するように構成された副グリップ２３６を有する。副グリップ２３６は、マニピュレータに方向動作を提供するために両手の使用からもたらされる安定性を使用者に提供することができる。またコマンドハンドル２３０は実施形態においてピストルグリップ２３８も有する。ピストルグリップ２３８は、マニピュレータに方向入力を提供し、かつ／またはコマンドハンドル２３０で利用可能な追加機能にアクセスするために、使用者によって把持されることが可能である。

マニピュレータのリモートトングによる把持動作は、概してコマンドハンドル２３０で使用者によって実行される方向動作の結果である。方向動作は、概してリモートトングに延在する機械通信鎖を通って移動するコマンドハンドル２３０の構成要素上の圧搾動作である。本実施形態では、方向動作は、コマンドハンドル２３０の指受け部２３４を互いに向かって移動させている。それに応じて、マニピュレータの隔離された側のリモートトングは把持動作を実行する。さらに指受け部２３４が使用者により互いに遠ざかって移動されると、マニピュレータの隔離された側のリモートトングは解除動作を実行する。

指受け部２３４と機械通信する機械通信鎖は、種々の特定の構成を有することができるが、概して機械通信鎖は、コマンドハンドル２３０からコマンドリスト継手２２０を通ってコマンドアーム２１０に延在するケーブル２６０を有する。一部の実施形態では、ケーブル２６０は、追加としてマニピュレータの貫通管（図１参照）を通って、または隣接して延在し、さらにエンドエフェクタにさえも延在することが可能である。マニピュレータを横切るケーブル２０６の特定の延在に関わらず、ケーブル２６０は機械通信鎖を通してマニピュレータのリモートアームのエンドエフェクタと機械通信する。ケーブル２６０は、指受け部２３４の移動に応答して線形移動するように構成され、ケーブル２６０のその線形移動は、貫通管に沿って機械通信鎖のさらに下方に伝達されることにより、エンドエフェクタの把持動作をもたらす。

この特定の実施形態では、結合組立体２８０は、指受け部２３４の移動に応答してケーブル２６０の移動を引き起こす。結合組立体２８０は枢支点２８５において摺動部２８４に連結された、対称的に配置された結合部２８２を有する。摺動部２８４は、摺動ガイド２８６上に摺動可能に配置される。指受け部２３４が使用者によって互いに向かって移動されると、結合部２８２は摺動ガイド２８６に沿って摺動ガイド２８６の遠位端に向かって摺動部２８４の移動を生じる。摺動ガイド２８６は摺動部２８４に軸受面を提供し、摺動部２８４の移動を摺動ガイド２８６の延在する方向に制限する。

摺動部２８４は、第１のケーブル２５０の一部を導くプーリ２８８に連結される。第１のケーブル２５０は、一端でケーブル連結組立体２４０に、また概ね固定されたままである他端で調節ネジ２５６を介してハンドル枠組２３２に連結される。またケーブル連結組立体２４０は第２のケーブル２６０にも結合されるので、第１のケーブル２５０、第２のケーブル２６０、およびケーブル連結組立体２４０が単一の線形移動機構を形成することにより、第１のケーブル２５０の線形移動が第２のケーブル２６０の線形移動と等しくなる。したがって摺動部２８４が摺動ガイドに沿って摺動すると、第２のケーブル２６０は線形移動される。

調節ネジ２５６は第１のケーブル２５０の第２の端部の位置を調節するように構成される。調節ネジ２５６は、調節ネジ２５６が回転される際に第１のケーブル２５０の第２の端部の位置を調節する、螺合ネジであることが可能である。第１のケーブル２５０の第２の端部の位置を変えることにより、調節ネジ２５６は、様々な幅の物体を取り扱うためにリモートトングの把持部の大きさを調節することができる。複数の実施形態において、トングがコマンドハンドル２３０を作動する使用者の握り感覚に比例するように、トングの把持部の大きさを調節することも望ましい可能性がある。

結合組立体２８０は、本明細書に記載された構成と大幅に異なることが可能な種々の異なる構成を有することができることが理解されよう。一部の例では、システムにプーリが組み込まれておらず、このシステムは本システムに比べて第２のケーブル２６の線形移動の約半分であるはずである。一部の実施形態では、調節ネジ２５６は割愛されており、第１のケーブル２５０の第２の端部は、あらゆる手段を通してハンドル枠組２３２に対して固定される。また他の修正を行うことも可能である。

図２および３と一致する例示的実施形態では、ハンドル２３０はコマンドリスト継手２２０から除去することができる。具体的には、コマンドハンドル２３０はコネクタ２７０を有し、コマンドアーム２１０のコマンドリスト継手２２０はコネクタ２７０に可逆的に連結するように構成された出力シャフト２２４を有する。種々の実施形態において、コネクタ２７０は、コマンドリスト継手２２０の出力シャフト２２４を受領するように構成された開口２７４を画定する。一部の実施形態では、コネクタ２７０は、コマンドリスト継手２２０の出力シャフト２２４にクランプするように構成されたクランプを有する。このような実施形態では、手動で作動可能なクランプレバー２７２は、コネクタ２７０と機械通信することができ、コネクタ２７０を選択的に係合および係脱するように構成されることが可能である。クランプレバー２７２はハンドル枠組２３２に連結される。

またケーブル連結組立体２４０も、コマンドハンドル２３０をコマンドリスト継手２２０から取り外し、また取り付けることができる。具体的には、ケーブル連結組立体２４０は、コマンドハンドル２３０の構成要素である第１のケーブル２５０、およびコマンドリスト継手２２０の構成要素である第２のケーブル２６０を連結する。次にケーブル連結組立体２４０について図４Ａ〜４Ｅを参照して説明する。

例示的ケーブル連結組立体２４０は、本明細書と一致して見える図４Ａ〜４Ｅに示されている。ケーブル連結組立体２４０は、概して第１の端部２５２を画定する第１のケーブル２５０を第２の端部２６２を画定する第２のケーブル２６０に連結する。ケーブル連結組立体２４０は、第１のケーブル２５０の第１の端部２５２に解除可能に連結された第１の連結ブロック２４１を有する。ケーブル連結組立体２４０は、第２のケーブル２６０を第２のケーブル２６０の第２の端部２６２に向かって解除可能に連結された第２の連結ブロック２４５を有する。

またケーブル連結組立体２４０は、第１の連結ブロック２４１および第２の連結ブロック２４５が固定されるように、第１の連結ブロック２４１および第２の連結ブロック２４５を解除可能に係合するように構成された取付構造も有する。筐体２４３は取付構造の構成要素であることが可能である。一部の実施形態では、取付構造は、追加としてまたは別法として、図４Ｅに見られる第１の連結ブロック２４１および第２の連結ブロック２４５によって互いに画定された締りばめ２４９である。例えば第２の連結ブロック２４５はピンソケット２５４を画定することができ、第１の連結ブロック２４１は、ピンソケット２５４によって摩擦係合されるように構成されたピン２５５を画定することができる。一部の実施形態では、第１の連結ブロック２４１および第２の連結ブロック２４５の両方がピン２５５およびピンソケット２５４の両方を画定する。

一部の実施形態では、筐体２４３は割愛することができる。一部の実施形態では、筐体２４３は、第１の連結ブロック２４１および第２の連結ブロック２４５にわたって手動で摺動されるように構成された外側スリーブである。このような実施形態では、筐体２４３は唯一の取付構造であることが可能であり、他の実施形態では、例えば第１の連結ブロック２４１と第２の連結ブロック２４５との間に締りばめが存在する実施形態などでは、筐体２４３は他の取付構造を補強することができる。筐体２４３は、種々の材料および材料の組合せから構成することができる。一部の例では、筐体２４３は、ゴムスリーブなどの可撓性スリーブである。一部の例では、筐体２４３は、金属スリーブなどの剛性スリーブである。

第１の連結ブロック２４１は、第１のブロック部２４２、および第１のケーブル２５０の第１の端部２５２を係合するように構成された第１のブロッククランプ部２４４を有する。ネジなどの締結具２４７は、第１のブロック部２４２を第１のブロッククランプ部２４４に連結するために使用することができるが、一部の実施形態では、他の締結構造が、第１のブロック部２４２を第１のブロッククランプ部２４４に連結するために使用することができる。一部の実施形態では、第１のブロック部２４２および第１のブロッククランプ部２４４は、それらが連結されると第１のケーブル２５０の第１の端部２５２を圧縮する。

第１の連結ブロック２４１および第２の連結ブロック２４５は、実施形態において実質的に同一の構成を有する。第２の連結ブロック２４５は、第２のブロック部２４６、および第２のケーブル２６０を第２のケーブル２６０の第２の端部２６２に向かって係合するように構成された第２のブロッククランプ部２４８を有する。一部の特定の実施形態では第２のブロック部２４６および第２のブロッククランプ部２４８は、第２のケーブル２６０をその第２の端部２６２で係合するように構成される。一部の実施形態では、第２のケーブル２６０の第２の端部２６２の末端２６４は、第２の連結ブロック２４５を越えて延在することができ、一部の実施形態では、第２のケーブル２６０の第２の端部２６２の末端２６４は、第２の連結ブロック２４５によって係合される。ネジ２４７（図４Ｅ）などの締結具は、第２のブロック部２４６を第２のブロッククランプ部２４８に連結するために使用することができるが、一部の実施形態では、他の締結構造を使用することができる。一部の実施形態では、第２のブロック部２４６および第２のブロッククランプ部２４８は、それらが連結されると第２のケーブル２６０の第２の端部２６２を圧縮する。

第１の連結ブロック２４１および第２の連結ブロック２４５は、概してツールを使用することなく手動で取り外すように構成される。第１の連結ブロック２４１は、概してコマンドハンドル２３０（例えば図２および３）の構成要素であり、第２の連結ブロック２４５は概してコマンドリスト継手２２０および／またはコマンドアーム２１０の構成要素である。

図５は、マニピュレータハンドルから取り外されたリスト継手３２０を有する、例示的コマンドアーム３１０を示す。リスト継手３２０は、概してコマンドアーム３１０の構成要素であり、コマンドアーム３１０は図面では非常に簡略化されている。リスト継手３２０は、コマンドハンドル（例えば図２参照）のコネクタ３７０に可逆的に連結するように構成された出力シャフト３２２を有する。コマンドアーム３１０は、第２の端部３６２を画定する第２のケーブル３６０を有する。第２の連結ブロック３４５は、第２のケーブル３６０に第２のケーブル３６０の第２の端部３６２に向かって解除可能に連結される。

コマンドアーム３１０は、概してエンドエフェクタ（図１参照）を有するリモートアームに連結された貫通管に連結されるように構成され、この場合、コマンドアーム３１０およびリモートアームは機械通信する。第２のケーブル３６０は、概して貫通管に隣接して、例えば貫通管を通って延在する機械通信鎖内の構成要素である。第２のケーブル３６０は、概してリモートアームのエンドエフェクタと機械通信する。

第２のケーブル３６０はリスト継手３２０から延在する。第２のケーブルは、すでに本明細書に説明されたケーブルと同様であることが可能である。第２のケーブル３６０は出力シャフト３２２を通って延在する。様々な実施形態において、軸受が出力シャフト３２２と第２のケーブル３６０との間で出力シャフト内に配置される。出力シャフト３２２は、概してコマンドハンドルの「挙上および捻じり」動作をリモートアームのエンドエフェクタに伝達するように構成される。本実施形態では、出力シャフト３２２は出力ギア３２４を有し、出力ギア３２４は挙上および捻じり方向動作（図１を参照して上に説明されている）をマニピュレータのリモート側に延在する機械通信鎖に伝達する。

第２の連結ブロック３４５は、すでに本明細書に説明された連結ブロックと同様であることが可能である。本実施形態では、第２の連結ブロック３４５は、第２の連結ブロック３４５を第１の連結ブロック（ここでは示されていない）に固定するために、第１の連結ブロックを解除可能に係合するように構成された取付構造３５５を画定する。取付構造３５５は本例ではピンであり、第１の連結ブロックとともに締りばめを形成するように構成することができる。第２の連結ブロック３４５は第２のブロック部３４６および第２のブロッククランプ部３４８を有し、第２のブロック部３４６および第２のブロッククランプ部３４８は、第２のケーブル３６０を第２のケーブル３６０の第２の端部３６２に向かって係合するように構成される。

図６は、図５のリスト継手３２０に連結されるように構成されたコマンドハンドル３３０の斜視図である。コマンドハンドル３３０は、概して使用者から方向動作および方向入力を受信するように構成される。コマンドハンドル３３０は、概してハンドル枠組３３２、ならびに第１の端部３５２および第２の端部３５４を画定する第１のケーブル３５０を画定する。ハンドル３３０は、第１のケーブル３５０の第１の端部３５２に連結された第１の連結ブロック３４１を有する。第１のケーブル３５０の第２の端部３５４は、ハンドル枠組３３２に連結される。ハンドル３３０は、リスト継手（図５参照）の出力シャフトに連結するように構成されたコネクタを有する。

図４Ａ〜４Ｄに関連した説明において上に説明されたように、第１の連結ブロック３４１および第２の連結ブロック３４５（図５）は、第１の連結ブロック３４１および第２の連結ブロック３４５が固定されるように、取付構造によって解除可能に係合される。取付構造は、第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックによって互いに画定された締りばめであることが可能である。例えば取付構造は、第１の連結ブロック３４１によって画定されたピンソケット、および第２の連結ブロック３４５によって画定されたピンであることが可能であり、ピンソケットはピンを摩擦係合するように構成される。図４Ａに示された実施形態を含む一部の実施形態では、取付構造は、少なくとも一部が第１の連結ブロックおよび第２の連結ブロックを受領するように構成された筐体である。

本実施形態では、コマンドハンドル３３０のコネクタ３７０は開口３７４を画定し、開口３７４は、リスト継手３２０（図５）の出力シャフト３２２を受領するように構成される。開口３７４は、出力シャフト３２２を摩擦係合するように構成することができる。開口３７４および出力シャフト３２２は嵌合特徴を画定することができる。本実施形態では、開口３７４は円筒開口であるが、他の形状が可能である。またコネクタ３７０は、リスト継手３２０の第２のケーブル３６０を収容するように構成されたスロット３７６も画定する。スロット３７６は、ハンドル枠組３３２の外部表面から開口３７４に延在する。スロット３７６は、出力シャフト３２２を開口３７４の中に挿入するとき、第２のケーブル３６０を開口３７４に通す必要なしに開口３７４を通って延在するように第２のケーブル３６０を位置付けることができる。

図２および３に関連して上に説明されたように、コネクタ３７０は開口３７４と通信するクランプを有することができる。クランプは、ハンドル枠組３３２に連結された手動で作動可能なクランプレバー３７２と機械通信することができる。クランプレバー３７２は、コネクタ３７０を選択可能に係合および係脱するように構成される。クランプレバー３７２は、ツールを使用することなく使用者によりコマンドハンドル３３０およびリスト継手３２０を接続および離断することができる。

図７は図２および３と概ね一致する例示的コマンドアームを示し、カバー組立体２９０が、第１のケーブル２５０、ケーブル連結組立体２４０、および図２に示された第２のケーブル２６０である線形移動機構の上に配置されている。カバー組立体２９０は、概して線形移動機構の構成要素を干渉しないように構成することができる。またカバー組立体２９０は、使用者により追加の握り表面を提供するように構成することも可能である。カバー組立体２９０は、ハンドル枠組３３２に連結することができる。

図８は、本明細書に開示された技術に一致する別の例示的連結組立体４４０の分解図である。第１のケーブル４５０が第２のケーブル４６０に連結された連結組立体４４０。第１の連結ブロック４４１は、第１のケーブル４５０によって画定された第１の端部４５２に解除可能に連結される。第２の連結ブロック４４５は、第２のケーブル４６０に第２のケーブル４６０の第２の端部４６２に向かって解除可能に連結される。取付構造４４３は、第１の連結ブロック４４１および第２の連結ブロック４４５が固定されるように、第１の連結ブロック４４１および第２の連結ブロック４４５を解除可能に係合するように構成される。

第１の連結ブロック４４１は、上記の実施形態と同様に、第１のブロック部４４２、および第１のケーブル４５０の第１の端部４５２を係合するように構成された第１のブロッククランプ部４４４を有する。第１のブロック部４４２を第１のブロッククランプ部４４４に連結するために種々の締結構造を使用することができる。

第２の連結ブロック４４５は、第２のブロック部４４６、および第２のケーブル４６０をその第２の端部４６２に向かって係合するように構成された第２のブロッククランプ部４４８を有する。一部の実施形態では、第２のブロック部４４６および第２のブロッククランプ部４４８は、それらが連結されると第２のケーブル４６０の第２の端部４６２を圧縮する。

この例では、第１の連結ブロック４４１および第２の連結ブロック４４５は実質的に同一ではない。具体的には、第１の連結ブロック４４１は、第２の連結ブロック４４５を受領するように構成された筐体を画定する。第２の連結ブロック４４５は、第１の連結ブロック４４１の中に挿入することができる。

第１の連結ブロック４４１および第２の連結ブロック４４５は、それぞれが取付構造４４３を受領するように構成されたチャネル４４９を互いに画定する。取付構造４４３は、第１の連結ブロック４４１を第２の連結ブロック４４５に対して固定するために、チャネル４４９を通って手動で摺動するように構成される。本実施形態では、取付構造４４３は、係止ピン４５３を受領するように構成された係止開口４５５を画定する。係止ピン４５３は、取付構造４４３が第１の連結ブロック４４１および第２の連結ブロック４４５に対して移動するのを防ぐことができる。

現在説明されている例示的連結組立体４４０は、すでに本明細書に説明されたマニピュレータに連動して使用することができる。第１のケーブル４５０はハンドルに連結された第２の端部を有することができ、第２のケーブル４６０はリスト継手から延在することができる。他の実施形態では、第１のケーブル４５０はリスト継手から延在することができ、第２のケーブル４６０の第２の端部はハンドルに連結することができる。

また本明細書および添付の特許請求の範囲に使用される場合、語句「構成される」はシステム、装置、あるいは特定の課題を行う、もしくは特定の構成を適合するように構築され、または構成された他の構造を説明することにも留意されたい。語句「構成された」は、例えば「配置された」、「配置されて構成された」、「構築されて配置された」、「構築された」、「製造されて配置された」などの他の同様の語句と交換可能に使用することができる。

本明細書におけるすべての刊行物および特許出願は、本技術に関係する技術分野の通常の技能の基準を示す。すべての刊行物および特許出願は、個々の刊行物または特許出願が参照により特定され個々に示されたのと同じ程度に、参照によって本明細書に組み込まれている。

本出願は、本主題の適応形態または変形形態を網羅することが意図される。上記は例示を意図し、制限を意図するものではないことを理解されたい。

Claims (21)

1. ハンドル枠組と、
   第１の端部および第２の端部を画定する第１のケーブルであって、前記第１のケーブルの前記第２の端部は、前記ハンドル枠組に連結される、第１のケーブルと、
   前記第１のケーブルの前記第１の端部に連結された第１の連結ブロックと、
   マニピュレータリスト継手の出力シャフトに可逆的に連結するように構成されたコネクタとを含む、マニピュレータハンドル。
2. 取付構造をさらに含み、前記第１の連結ブロックは、前記取付構造を摺動可能に受領するように構成されたチャネルを画定する、請求項１および３〜６のいずれか１項に記載のマニピュレータハンドル。
3. 前記第１の連結ブロックは、前記マニピュレータリスト継手の第２の連結ブロックを受領するように構成された取付構造を画定する、請求項１〜２および４〜６のいずれか１項に記載のマニピュレータハンドル。
4. 前記取付構造は、前記第１の連結ブロックによって画定されたピン開口を含み、前記ピン開口は第２の連結ブロックのピンを摩擦係合するように構成される、請求項１〜３および５〜６のいずれか１項に記載のマニピュレータハンドル。
5. 前記コネクタは、前記マニピュレータリスト継手の前記出力シャフトを受領するように構成された開口を画定するクランプを含む、請求項１〜４および６のいずれか１項に記載のマニピュレータハンドル。
6. 前記ハンドル枠組に連結され、かつ前記コネクタに機械通信する、手動で作動可能なクランプレバーをさらに含み、前記クランプレバーは前記コネクタに選択可能に係合および係脱するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマニピュレータハンドル。
7. 第１の端部を画定する第１のケーブルと、
   第２の端部を画定する第２のケーブルと、
   前記第１のケーブルの前記第１の端部に解除可能に連結された第１の連結ブロックと、
   前記第２のケーブルに前記第２のケーブルの前記第２の端部に向かって解除可能に連結された第２の連結ブロックと、
   前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックが固定されるように、前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックを解除可能に係合するよう構成された取付構造とを含む、ケーブル連結組立体。
8. 前記第１の連結ブロックは、前記第２の連結ブロックを受領するように構成された筐体を画定する、請求項７および９〜１５のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
9. 前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックは、それぞれが前記取付構造を受領するように構成されたチャネルを互いに画定する、請求項７〜８および１０〜１５のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
10. 前記第１の連結ブロックは、第１のブロック部、および前記第１のケーブルの前記第１の端部を係合するように構成された第１のブロッククランプ部を含む、請求項７〜９および１１〜１５のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
11. 前記第２の連結ブロックは、第２のブロック部、および前記第２のケーブルを前記第２のケーブルの前記第２の端部に向かって係合するように構成された第２のブロッククランプ部を含む、請求項７〜１０および１２〜１５のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
12. 前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックは実質的に同一である、請求項７〜１１および１３〜１５のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
13. 前記取付構造は、前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックによって互いに画定された締りばめである、請求項７〜１２および１４〜１５のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
14. 前記取付構造は、前記第１の連結ブロックによって画定されたピンソケット、および前記第２の連結ブロックによって画定されたピンを含み、前記ピンソケットは前記ピンを摩擦係合するように構成される、請求項７〜１３および１５のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
15. 前記取付構造は、前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックを受領するように構成された筐体を含む、請求項７〜１４のいずれか１項に記載のケーブル連結組立体。
16. ハンドル枠組を画定するハンドルであって、
    第１の端部および第２の端部を画定する第１のケーブルであって、前記第２の端部は前記ハンドル枠組に連結される、第１のケーブルと、
    前記第１のケーブルの前記第１の端部に連結された第１の連結ブロックと、
    コネクタとを有する、ハンドルと、
    コマンドアームであって、
    前記コネクタに可逆的に連結するように構成された出力シャフトを有するリスト継手と、
    第１の端部を画定する第２のケーブルと、
    前記第２のケーブルに前記第２のケーブルの前記第１の端部に向かって解除可能に連結された第２の連結ブロックとを有する、コマンドアームと、
    前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックが固定されるように、前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックを解除可能に係合するように構成された取付構造とを含む、マニピュレータシステム。
17. 前記コマンドアームに連結されるように構成された貫通管をさらに含み、前記第２のケーブルは、前記貫通管に隣接して延在する機械通信鎖内の構成要素である、請求項１６および１８〜２１のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
18. 前記貫通管に連結されるように構成されたリモートアームをさらに含み、前記リモートアームはエンドエフェクタを有し、第２のケーブルは前記エンドエフェクタと機械通信する、請求項１６〜１７および１９〜２１のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
19. 前記取付構造は、前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックによって互いに画定された締りばめを含む、請求項１６〜１８および２０〜２１のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
20. 前記取付構造は、前記第１の連結ブロックによって画定されたピンソケット、および前記第２の連結ブロックによって画定されたピンを含み、前記ピンソケットは前記ピンを摩擦係合するように構成される、請求項１６〜１９および２１のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
21. 前記取付構造は、前記第１の連結ブロックおよび前記第２の連結ブロックを受領するように構成された筐体を含む、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。