JP2020510455A - 依存外科用ロボットアームの自動動き制御 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 「空間幾何学的関係」という用語は、線形ベクトル及び/又は角ベクトルの形態の動きベクトルによって定義される座標空間内の複数の外科用ロボットアーム間の動き依存性を広く包含し、座標空間内の軸又は平面に対する動きベクトルの大きさ及び/又は方向、或いは座標空間内の幾何学的物体に対する動きベクトルの大きさ及び/又は方向によって更に定義され、
(2) 「独立外科用ロボットアーム」という用語は、本開示の技術分野で知られているような入力デバイスによって制御される座標空間内の動きの範囲を有する、本開示の技術分野で知られており、以下で想到されるような外科用ロボットアームのすべての構造上の構成を広く包含し、
(3) 「依存外科用ロボットアーム」という用語は、本開示の発明の原理に従って自動制御される座標空間内の動きの範囲を有する、本開示の技術分野で知られており、以下で想到されるような外科用ロボットアームのすべての構造上の構成を広く包含する。
(1) 「動き依存性外科用ロボットシステム」という用語は、(1つ又は複数の)入力デバイスからの入力信号を独立外科用ロボットアームの動きになるように処理し、そこで、1つ又は複数の依存外科用ロボットアームの動きを、独立外科用ロボットアームに対する依存外科用ロボットアームの空間幾何学的関係によって定義することによって、2つ又はそれ以上の外科用ロボットアームを制御するための本開示の発明の原理を組み込んだ、本開示の技術分野で知られており、以下で想到されるようなすべての外科用ロボットシステムを広く包含する。知られている外科用ロボットシステムの例としては、限定はしないが、da Vinci(登録商標) Surgical System、Raven Robotic Surgical System、Sport(商標) Surgical System及びFlex(商標)Robotic Systemがある。
(2) 「動き依存性ロボット制御方法」という用語は、(1つ又は複数の)入力デバイスからの入力信号を独立外科用ロボットアームの動きになるように処理し、そこで、1つ又は複数の依存外科用ロボットアームの動きを、独立外科用ロボットアームに対する依存外科用ロボットアームの空間幾何学的関係によって定義することによって、2つ又はそれ以上の外科用ロボットアームを制御するための本開示の発明の原理を組み込んだ、本開示の技術分野で知られており、以下で想到されるような、外科用ロボットシステムを制御するすべての方法を広く包含する。
(3) 「動き依存性ロボットコントローラ」という用語は、本明細書で後で説明される本開示の様々な発明の原理の適用例を制御するための、本開示の動き依存性外科用ロボットシステム内で利用される格納される特定用途向けメインボード又は特定用途向け集積回路のすべての構造上の構成を広く包含する。コントローラの構造上の構成は、限定はしないが、(1つ又は複数の)プロセッサ、(1つ又は複数の)コンピュータ使用可能/コンピュータ可読記憶媒体、オペレーティングシステム、(1つ又は複数の)アプリケーションモジュール、(1つ又は複数の)周辺デバイスコントローラ、(1つ又は複数の)インターフェース、(1つ又は複数の)バス、(1つ又は複数の)スロット、及び(1つ又は複数の)ポートを含む。
(4) 「アプリケーションモジュール」という用語は、固有のアプリケーションを実行するための電子回路及び/又は実行可能プログラム(たとえば、(1つ又は複数の)非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された実行可能ソフトウェア及び/又はファームウェア)からなる動き依存性ロボットコントローラの構成要素を広く包含し、
(5) 「信号」、「データ」及び「コマンド」という用語は、本明細書で後で説明される本開示の様々な発明の原理を適用することをサポートする情報及び/又は命令を通信するための、本開示の技術分野で理解され、本明細書で例示的に説明されるように、検出可能な物理量又は推進力のすべての形態(たとえば、電圧、電流、又は磁界強度)を広く包含する。本開示の構成要素間の信号/データ/コマンド通信は、限定はしないが、任意のタイプのワイヤード又はワイヤレス媒体/データリンク上のデータ/コマンド送信/受信、及びコンピュータ使用可能/コンピュータ可読記憶媒体にアップロードされた信号/データ/コマンドの読取りを含む、本開示の技術分野で知られており、以下で想到されるような通信方法に関与する。
A. 独立外科用ロボットアーム20の並進動き、回転動き及び/又は枢動動きに関して座標空間CS内の独立外科用ロボットアーム20のロボット動きRMIRAを指示する入力信号ISの本開示の技術分野で知られている解釈と、
B. 座標空間CS内の独立外科用ロボットアーム20のエンドエフェクタのターゲット配置又はターゲット速度を表す動きベクトルMVIRAへの、ロボット動きRMIRAの本開示の技術分野で知られている変換と、
C. 独立外科用ロボットアーム20の(1つ又は複数の)アクチュエータ(たとえば、作動可能なジョイント)のための作動コマンドACIRAの本開示の技術分野で知られている算出であって、それにより独立外科用ロボットアーム20のエンドエフェクタを座標空間CS内でターゲット位置に、又はターゲット速度において移動させる、算出と
に関与する、座標空間CS(図1)内の独立外科用ロボットアーム動きを包含する。
A. 座標空間CS内の依存外科用ロボットアーム21のエンドエフェクタのターゲット配置又はターゲット速度を表す動きベクトルMVDRAの算出であって、そこで、動きベクトルMVDRAが、独立外科用ロボットアーム20のための動きベクトルMVIRAと任意の適用可能な空間幾何学的関係(たとえば、図2〜図6の空間幾何学的関係のうちの1つ)との関数である、動きベクトルMVDRAの算出と、
B. 依存外科用ロボットアーム21の(1つ又は複数の)アクチュエータ(たとえば、作動可能なジョイント)のための作動コマンドACDRAの本開示の技術分野で知られている算出であって、それにより依存外科用ロボットアーム21のエンドエフェクタを座標空間CS内でターゲット位置に、又はターゲット速度において移動させる、算出と
に関与する、座標空間CS(図1)内の依存外科用ロボットアーム動きを包含する。
A. 座標空間CS内の許容ゾーンAZDRAをもたらすための、環境信号ESDRAの、本開示の技術分野で知られている解釈と、
B. 座標空間CS内の依存外科用ロボットアーム21のエンドエフェクタのターゲット配置又はターゲット速度を表す動きベクトルMVDRAの算出であって、そこで、動きベクトルMVDRAが、独立外科用ロボットアーム20のための動きベクトルMVIRAと、任意の適用可能な空間幾何学的関係(たとえば、図2〜図6の空間幾何学的関係のうちの1つ)と、許容ゾーンAZDRAとの関数である、動きベクトルMVDRAの算出と
の更なる行為を実行する。
Claims (20)
- 独立ロボットアームと、
依存ロボットアームと、
前記独立ロボットアーム及び前記依存ロボットアームと通信している動き依存性ロボットコントローラと
を備える動き依存性外科用ロボットシステムであって、
前記動き依存性ロボットコントローラが、座標空間内の前記独立ロボットアームの動きを示す入力信号に応答して、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの前記動きを制御し、
前記動き依存性ロボットコントローラが、更に、前記座標空間内の前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の空間幾何学的関係の関数として、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの動きを制御する、
動き依存性外科用ロボットシステム。 - 前記座標空間内の前記依存ロボットアームの配向が、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの配向に依存する、請求項1に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。
- 前記座標空間内の前記依存ロボットアームの配向が、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの配向に依存しない、請求項1に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。
- 線形ベクトルが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の前記空間幾何学的関係を定義する、請求項1に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。
- 前記線形ベクトルの大きさが可変であること、及び
前記線形ベクトルの方向が、前記座標空間の軸に平行であるか、前記座標空間の平面の横断であるか、又は前記座標空間内の球体の中心に対して放射状であるかのうちの1つであること、
のうちの1つである、請求項4に記載の依存性外科用ロボットシステム。 - 角速度が、前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の前記空間幾何学的関係を定義する、請求項1に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。
- 前記角ベクトルの大きさが可変であること、及び
前記線形ベクトルの方向が前記座標空間の平面の横断であること、
のうちの1つである、請求項4に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。 - 手順的同期が、前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の前記空間幾何学的関係を定義する、請求項1に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。
- 前記動き依存性ロボットコントローラが、更に、前記座標空間内の前記依存ロボットアームによる障害物回避の関数として、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの前記動きを制御する、請求項1に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。
- 前記動き依存性ロボットコントローラは、
座標空間内の前記独立ロボットアームの前記動きを示す入力信号に応答して、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの前記動きを制御するための独立動きベクトル信号を生成する独立動きベクトル生成器と、
前記独立動きベクトル生成器による前記独立動きベクトル信号の生成に応答して、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの前記動きに有益である独立作動コマンドを生成する独立ロボットアームアクチュエータと、
前記座標空間内の前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の前記空間幾何学的関係の前記関数として、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの前記動きを制御するための依存動きベクトル信号を生成する依存動きベクトル生成器と、
前記依存動きベクトル生成器による前記依存動きベクトル信号の生成に応答して、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの前記動きに有益である作動コマンドを生成する依存ロボットアームアクチュエータと
を備える、請求項1に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。 - 前記独立動きベクトルが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの配置を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含み、
前記依存動きベクトルが、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの配置を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含む、
請求項10に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。 - 前記独立動きベクトルが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの速度を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含み、
前記依存動きベクトルが、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの速度を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含む、
請求項10に記載の動き依存性外科用ロボットシステム。 - 座標空間内の独立ロボットアームの動きを示す入力信号に応答して、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの前記動きを制御するための独立動きベクトル信号を生成する独立動きベクトル生成器と、
前記独立動きベクトル生成器による前記独立動きベクトル信号の生成に応答して、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの前記動きに有益である独立作動コマンドを生成する独立ロボットアームアクチュエータと、
前記座標空間内の前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の空間幾何学的関係の関数として、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの動きを制御するための依存動きベクトル信号を生成する依存動きベクトル生成器と、
前記依存動きベクトル生成器による前記依存動きベクトル信号の生成に応答して、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの前記動きに有益である作動コマンドを生成する依存ロボットアームアクチュエータと
を備える、動き依存性ロボットコントローラ。 - 前記独立動きベクトルが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの配置を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含み、
前記依存動きベクトルが、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの配置を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含む、
請求項13に記載の動き依存性ロボットコントローラ。 - 前記独立動きベクトルが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの速度を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含み、
前記依存動きベクトルが、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの速度を示す大きさ及び方向のうちの少なくとも1つを含む、
請求項13に記載の動き依存性ロボットコントローラ。 - 独立ロボットアームと、依存ロボットアームと、動き依存性ロボットコントローラとを備える動き依存性外科用ロボットシステムのための動き依存性ロボット制御方法であって、前記動き依存性ロボット制御方法は、
前記動き依存性ロボットコントローラが、座標空間内の前記独立ロボットアームの動きを示す入力信号に応答して、前記座標空間内の前記独立ロボットアームの前記動きを制御するステップと、
前記動き依存性ロボットコントローラが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の空間幾何学的関係の関数として、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの動きを制御するステップと
を有する、動き依存性ロボット制御方法。 - 線形ベクトルが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の前記空間幾何学的関係を定義する、請求項16に記載の動き依存性ロボット制御方法。
- 角ベクトルが、前記座標空間内の前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の前記空間幾何学的関係を定義する、請求項16に記載の動き依存性ロボット制御方法。
- 手順的同期が、前記独立ロボットアームと前記依存ロボットアームとの間の前記空間幾何学的関係を定義する、請求項16に記載の動き依存性ロボット制御方法。
- 前記動き依存性ロボットコントローラが、更に、前記座標空間内の前記依存ロボットアームによる障害物回避の関数として、前記座標空間内の前記依存ロボットアームの前記動きを制御する、請求項16に記載の動き依存性ロボット制御方法。
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