JP2021029544A - Movement mechanism for robot arm - Google Patents

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JP2021029544A JP2019152099A JP2019152099A JP2021029544A JP 2021029544 A JP2021029544 A JP 2021029544A JP 2019152099 A JP2019152099 A JP 2019152099A JP 2019152099 A JP2019152099 A JP 2019152099A JP 2021029544 A JP2021029544 A JP 2021029544A
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Masataka Suzuki
真崇 鈴木
雅夫 金澤
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雅夫 金澤
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Abstract

To provide a movement mechanism for robot arms with which positions of surgical instruments fitted to the robot arms can be easily changed without exchanging the surgical instruments.SOLUTION: A movement mechanism 30 for robot arms includes: a plurality of robot arms 24, 26, 28 holding surgical instruments respectively; and a stage 38 rotatably supporting base parts 24a, 26a, 28a of the plurality of robot arms respectively; and a robot main body rotatably supporting the stage. The stage 38 moves the plurality of robot arms 24, 26, 28 together with respect to the robot main body, and rotates the plurality of robot arms 24, 26, 28, so that an order of arrangement of the plurality of robot arms can be changed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、医療用の術具に利用されるロボットアームの移動機構に関する。 The present invention relates to a moving mechanism of a robot arm used in a medical surgical tool.

従来、工業用ロボットの一つとして、人間の手作業の代行を目的とした手術用マニピュレータが種々考案されている。例えば、手術者が操作するマスタ制御装置と、マスタ制御装置で変換された手術者の操作に応じた信号が入力され、マニピュレータを介して患者の外科的な処置を支援するスレーブ制御装置と、を備えるロボット手術システムが知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, various surgical manipulators have been devised as one of industrial robots for the purpose of substituting human manual work. For example, a master control device operated by an operator and a slave control device in which a signal converted by the master control device according to the operator's operation is input and supports a surgical procedure of a patient via a manipulator. A robotic surgery system is known (see Patent Document 1).

特開2019−88815JP-A-2019-88815

前述のロボット手術システムは、それぞれに手術器具(マニピュレータ)が装着される二つ以上のロボットアームを有している。このようなロボット手術システムでは、所定のロボットアームに保持されている手術器具を他のロボットアームの位置で使用する場合、手術器具を脱着して交換することが一案である。 The robotic surgery system described above has two or more robot arms, each of which is equipped with a surgical instrument (manipulator). In such a robotic surgery system, when the surgical instrument held by a predetermined robot arm is used at the position of another robot arm, it is a good idea to detach and replace the surgical instrument.

しかしながら、各ロボットアームに保持される種類の異なる手術器具(例えば内視鏡や鉗子)を交換しようとする場合、複数種の手術器具に対応したアタッチメント形状や給電部が各ロボットアームに必要であり、単機能のロボットアームよりも複雑な構成になりがちである。 However, when trying to replace different types of surgical instruments (for example, endoscopes and forceps) held by each robot arm, each robot arm needs an attachment shape and a feeding part corresponding to multiple types of surgical instruments. , It tends to be more complicated than a single-function robot arm.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、ロボットアームに装着されている手術器具の位置を、手術器具を交換することなく簡易に変更できるロボットアームの移動機構を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and one of its exemplary purposes is a robot arm that can easily change the position of a surgical instrument attached to a robot arm without exchanging the surgical instrument. Is to provide a moving mechanism for.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のロボットアームの移動機構は、それぞれに手術器具が保持される複数のロボットアームと、複数のロボットアームのそれぞれの基部を回転可能に支持するステージと、ステージを回転可能に支持するロボット本体と、を備える。ステージは、ロボット本体に対して複数のロボットアームを一緒に移動し、複数のロボットアームをそれぞれ回転することで、複数のロボットアームの並び順を変更できるように構成されている。 In order to solve the above problems, the moving mechanism of the robot arm according to an embodiment of the present invention has a plurality of robot arms each holding a surgical instrument and a stage that rotatably supports the bases of the plurality of robot arms. And a robot body that rotatably supports the stage. The stage is configured so that the arrangement order of the plurality of robot arms can be changed by moving a plurality of robot arms together with respect to the robot body and rotating each of the plurality of robot arms.

この態様によると、複数のロボットアームを一緒に移動することで手術器具の位置を簡易に変更できる。 According to this aspect, the position of the surgical instrument can be easily changed by moving a plurality of robot arms together.

ステージは、該ステージがロボット本体に対して回転する回転軸と、複数の基部をそれぞれ支持し、回転軸を囲むように配置されている複数の支持部と、を有していてもよい。これにより、ステージを回転しつつ、ロボットアームのそれぞれの基部が支持部を中心に回転することで、手術器具の位置を変更できる。 The stage may have a rotation axis on which the stage rotates with respect to the robot body, and a plurality of support portions that support each of the plurality of bases and are arranged so as to surround the rotation axis. As a result, the position of the surgical instrument can be changed by rotating each base of the robot arm around the support portion while rotating the stage.

複数のロボットアームは3本であり、3つの支持部は、それぞれの中心が正三角形の頂点に位置するように配置されていてもよい。 The plurality of robot arms are three, and the three support portions may be arranged so that their centers are located at the vertices of an equilateral triangle.

複数のロボットアームは、一対で用いられる第1手術器具及び第2手術器具のいずれかをそれぞれ保持する2つの第1ロボットアームを有していてもよい。 The plurality of robot arms may have two first robot arms that each hold one of the first surgical instrument and the second surgical instrument used in pairs.

複数のロボットアームは、第1手術器具及び第2手術器具とは異なる第3手術器具を保持する第2ロボットアームを有していてもよい。 The plurality of robot arms may have a second robot arm that holds a third surgical instrument different from the first surgical instrument and the second surgical instrument.

第3手術器具は、内視鏡であってもよい。 The third surgical instrument may be an endoscope.

ロボット本体の基部からステージがある方向を見た場合の、第1手術器具及び第2手術器具の並び順を、ステージを回転軸を中心に第1の方向に回転して複数のロボットアームを一緒に移動し、2つの第1ロボットアームのうち一方を第1の方向に回転し、2つの第1ロボットアームのうち他方を第1の方向と反対の第2の方向に回転することで、入れ替えてもよい。これにより、複数のロボットアームが干渉せずに、第1手術器具と第2手術器具との位置を入れ替えられる。 When looking in the direction of the stage from the base of the robot body, the order of the first surgical instrument and the second surgical instrument is changed by rotating the stage in the first direction around the rotation axis and combining multiple robot arms. Swap by rotating one of the two first robot arms in the first direction and rotating the other of the two first robot arms in the second direction opposite to the first direction. You may. As a result, the positions of the first surgical instrument and the second surgical instrument can be exchanged without the plurality of robot arms interfering with each other.

一対の第1手術器具及び第2手術器具を遠隔操作するための一対の入力部を有する制御装置を更に備えてもよい。制御装置は、一対の第1手術器具及び第2手術器具の位置が互いに入れ替わった場合に、一対の入力部の一方で遠隔操作する対象を一対の第1手術器具及び第2手術器具の一方から他方に入れ替え、一対の入力部の他方で遠隔操作する対象を一対の第1手術器具及び第2手術器具の他方から一方に入れ替えてもよい。これにより、内視鏡により取得した画像の左側に見える手術器具が左の入力部で遠隔操作する対象となり、画像の右側に見える手術器具が右の入力部で遠隔操作する対象となり、手術器具の入れ替わりによる手術者の混乱を解消できる。 A control device having a pair of input units for remotely controlling the pair of first surgical instruments and the second surgical instrument may be further provided. When the positions of the pair of first surgical instruments and the second surgical instruments are interchanged with each other, the control device can remotely control the target from one of the pair of first surgical instruments and the second surgical instrument while using the pair of input units. It may be replaced with the other, and the object to be remotely operated by the other of the pair of input units may be replaced with one from the other of the pair of first surgical instruments and the second surgical instrument. As a result, the surgical instrument that can be seen on the left side of the image acquired by the endoscope becomes the target for remote operation with the left input part, and the surgical instrument that can be seen on the right side of the image becomes the target for remote operation with the right input part. The confusion of the surgeon due to the replacement can be eliminated.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and the conversion of the expression of the present invention between methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、ロボットアームに装着されている手術器具の位置を、手術器具を交換することなく簡易に変更できる。 According to the present invention, the position of the surgical instrument attached to the robot arm can be easily changed without exchanging the surgical instrument.

本実施の形態に係るマスタスレーブ形式の医療用マニピュレータシステムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the master-slave type medical manipulator system which concerns on this embodiment. 図2(a)〜図2(c)は、複数のロボットアームの位置を変更する様子を説明するための模式図である。2 (a) to 2 (c) are schematic views for explaining how the positions of the plurality of robot arms are changed. 変形例2に係るロボットアームの移動機構を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the moving mechanism of the robot arm which concerns on modification 2. FIG. 変形例3に係るロボットアームの移動機構を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the moving mechanism of the robot arm which concerns on modification 3. FIG.

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on the embodiments. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings shall be designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. Further, the embodiment is not limited to the invention but is an example, and all the features and combinations thereof described in the embodiment are not necessarily essential to the invention.

(マスタスレーブ形式の医療用マニピュレータシステム)
本実施の形態に係るロボットアームの移動機構は、複数のアームを利用した様々な分野のロボットシステムに適用可能であるが、以下の実施の形態では、その1つの分野である医療用マニピュレータシステムに好適な例について説明する。
(Master-slave type medical manipulator system)
The robot arm moving mechanism according to the present embodiment can be applied to robot systems in various fields using a plurality of arms, but in the following embodiments, it is applied to a medical manipulator system in one of the fields. A suitable example will be described.

図1は、本実施の形態に係るマスタスレーブ形式の医療用マニピュレータシステムの概略構成を示す図である。医療用マニピュレータシステム10は、手術台12の上に横たわる患者に対して手術を行うために必要な手術器具をモータや空気圧等で駆動するスレーブ側ロボット本体14と、手術者16が実際に操作する左右の操作アーム18R,18Lを有するマスタ側操作入力装置20と、スレーブ側ロボット本体14が備える内視鏡の画像を表示するモニタ22と、を備える。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a master-slave type medical manipulator system according to the present embodiment. The medical manipulator system 10 is actually operated by a slave-side robot body 14 that drives a surgical instrument necessary for performing an operation on a patient lying on an operating table 12 by a motor, air pressure, or the like, and an operator 16. It includes a master side operation input device 20 having left and right operation arms 18R and 18L, and a monitor 22 for displaying an image of an endoscope included in a slave side robot main body 14.

医療用マニピュレータシステム10は、手術者16が術野をモニタ22で確認しながら、操作アーム18R,18Lを操作することで、スレーブ側ロボット本体14の複数のロボットアーム24,26,28に保持されている手術器具を用いて、遠隔操作による手術が行える。また、操作アーム18R,18Lの操作量に対してロボットアームの変位量の比率を小さくすることで、手術器具の微小な動きも精度よく行える。 The medical manipulator system 10 is held by a plurality of robot arms 24, 26, 28 of the slave side robot main body 14 by operating the operation arms 18R, 18L while the surgeon 16 confirms the surgical field on the monitor 22. You can perform remote-controlled surgery using the surgical instruments you have. Further, by reducing the ratio of the displacement amount of the robot arm to the operation amount of the operation arms 18R and 18L, minute movements of the surgical instrument can be performed with high accuracy.

(ロボットアームの移動機構)
本実施の形態に係るスレーブ側ロボット本体14は、複数のロボットアーム24,26,28を同時に移動させる移動機構30を備えている。移動機構30は、鉗子32,34が先端に保持されているロボットアーム24,26及び内視鏡36が保持されているロボットアーム28と、ロボットアーム24,26,28のそれぞれの基部24a,26a,28aを回転可能に支持するステージ38と、ステージ38を回転可能に支持するロボット本体のメインアーム40と、を備える。
(Robot arm movement mechanism)
The slave-side robot body 14 according to the present embodiment includes a moving mechanism 30 that simultaneously moves a plurality of robot arms 24, 26, 28. The moving mechanism 30 includes a robot arm 24, 26 in which the forceps 32, 34 are held at the tip, a robot arm 28 in which the endoscope 36 is held, and bases 24a, 26a of the robot arms 24, 26, 28, respectively. , 28a is provided with a stage 38 that rotatably supports the stage 38, and a main arm 40 of a robot body that rotatably supports the stage 38.

図2(a)〜図2(c)は、複数のロボットアームの位置を変更する様子を説明するための模式図である。図2(a)に示すステージ38の状態は、図1のステージの状態に対応している。また、術野Sを内視鏡36で撮影した場合、モニタ22の左側に鉗子32が位置し、右側に鉗子34が位置することになり、手術者16は、鉗子32を操作アーム18Lで遠隔操作し、鉗子34を操作アーム18Rで遠隔操作する。 2 (a) to 2 (c) are schematic views for explaining how the positions of the plurality of robot arms are changed. The state of the stage 38 shown in FIG. 2A corresponds to the state of the stage of FIG. Further, when the surgical field S is photographed by the endoscope 36, the forceps 32 are located on the left side of the monitor 22 and the forceps 34 are located on the right side, and the operator 16 remotely controls the forceps 32 with the operation arm 18L. Operate and remotely control the forceps 34 with the operation arm 18R.

図2(a)の状態から内視鏡36の位置を変更したい場合(例えば、鉗子34の外側から撮影したい場合)、単にロボットアーム26とロボットアーム28とを移動させるだけでは、アーム同士が交差したり干渉したりすることになる。 When it is desired to change the position of the endoscope 36 from the state of FIG. 2A (for example, when it is desired to take a picture from the outside of the forceps 34), simply moving the robot arm 26 and the robot arm 28 causes the arms to intersect with each other. Will interfere or interfere.

そこで、本実施の形態に係るステージ38は、ロボット本体に対してロボットアーム24,26,28を一緒に回転移動し、さらに、ロボットアーム24,26,28を基部を中心にそれぞれ回転することで、ロボットアーム24,26,28の並び順を変更できるように構成されている。 Therefore, the stage 38 according to the present embodiment rotates and moves the robot arms 24, 26, and 28 together with respect to the robot body, and further rotates the robot arms 24, 26, and 28 around the base, respectively. , The order of the robot arms 24, 26, 28 can be changed.

具体的には、ステージ38は、ステージ38がロボット本体に対して回転する回転軸42と、基部24a,26a,28aをそれぞれ支持し、回転軸42を囲むように配置されている複数の支持部38a,38b,38cと、を有している。そして、ロボット本体に対してステージ38を矢印R1方向に回転移動(120°回転)し、3つのロボットアーム24,26,28を図2(b)に示す状態にする。 Specifically, the stage 38 supports a rotation shaft 42 on which the stage 38 rotates with respect to the robot body, and a plurality of support portions arranged so as to surround the rotation shaft 42 by supporting the bases 24a, 26a, and 28a, respectively. It has 38a, 38b, and 38c. Then, the stage 38 is rotationally moved (rotated by 120 °) in the direction of arrow R1 with respect to the robot body, and the three robot arms 24, 26, and 28 are brought into the state shown in FIG. 2 (b).

その後、基部24a,28aを支持する支持部38a,38cを中心にロボットアーム24,28を矢印R2方向(図2(b)では時計回り)に回転し、基部26aを支持する支持部38bを中心にロボットアーム26を矢印R3方向(図2(b)では反時計回り)に回転する。その結果、図2(c)に示すように、ロボットアーム24,26,28の並び順が、図2(a)に示す並び順に対して変更される。また、ロボットアーム24,26,28の並び順の変更により、内視鏡36が鉗子32の外側に位置し、鉗子32を挟んで内視鏡36の反対側に鉗子34が位置する。 After that, the robot arms 24 and 28 are rotated in the direction of arrow R2 (clockwise in FIG. 2B) around the support portions 38a and 38c that support the base portions 24a and 28a, and the support portion 38b that supports the base portion 26a is centered. The robot arm 26 is rotated in the direction of arrow R3 (counterclockwise in FIG. 2B). As a result, as shown in FIG. 2C, the arrangement order of the robot arms 24, 26, 28 is changed with respect to the arrangement order shown in FIG. 2A. Further, due to the change in the arrangement order of the robot arms 24, 26, 28, the endoscope 36 is located outside the forceps 32, and the forceps 34 are located on the opposite side of the endoscope 36 with the forceps 32 in between.

このように、本実施の形態に係る移動機構30は、ステージ38を回転しつつ、ロボットアーム24,26,28のそれぞれの基部24a,26a,28aが支持部38a,38b,38cを中心に回転することで、鉗子32,34、内視鏡36の互いの位置を簡易に変更できる。 As described above, in the moving mechanism 30 according to the present embodiment, the base portions 24a, 26a, 28a of the robot arms 24, 26, 28 rotate around the support portions 38a, 38b, 38c while rotating the stage 38. By doing so, the positions of the forceps 32, 34 and the endoscope 36 can be easily changed.

なお、本実施の形態に係るロボットアームは3本であり、3つの支持部38a,38b,38cは、それぞれの中心が正三角形の頂点に位置するように配置されている。この場合、前述の図2(b)に示す矢印R2方向のロボットアーム24,28の回転角度は120°であり、矢印R3方向のロボットアーム26の回転角度は240°である。 There are three robot arms according to the present embodiment, and the three support portions 38a, 38b, and 38c are arranged so that their centers are located at the vertices of an equilateral triangle. In this case, the rotation angles of the robot arms 24 and 28 in the arrow R2 direction shown in FIG. 2B described above are 120 °, and the rotation angle of the robot arm 26 in the arrow R3 direction is 240 °.

また、本実施の形態に係るロボットアーム24,26は、一対で用いられる第1手術器具としての鉗子32及び第2手術器具としての鉗子34のいずれかをそれぞれ保持する2つの第1ロボットアームとして機能する。また、ロボットアーム28は、第1手術器具及び第2手術器具とは異なる第3手術器具としての内視鏡36を保持する第2ロボットアームとして機能する。 Further, the robot arms 24 and 26 according to the present embodiment are used as two first robot arms that hold either the forceps 32 as the first surgical instrument and the forceps 34 as the second surgical instrument used in pairs. Function. Further, the robot arm 28 functions as a second robot arm that holds the endoscope 36 as a third surgical instrument different from the first surgical instrument and the second surgical instrument.

また、本実施の形態に係る移動機構30は、図2(a)〜図2(c)に示すように、ステージ38を回転軸42を中心に反時計回り(矢印R1方向)に回転してロボットアーム24,26,28を一緒に移動し、2つの第1ロボットアームであるロボットアーム24,26のうちロボットアーム26を反時計回り(矢印R3方向)に回転し、2つの第1ロボットアームのうちロボットアーム24を時計回り(矢印R2方向)に回転することで、スレーブ側ロボット本体14の基部からステージ38がある方向(矢印)を見た場合の、鉗子32,34の並び順を入れ替えることができる。これにより、ロボットアーム24,26が干渉せずに、鉗子32,34の位置を入れ替えられる。 Further, as shown in FIGS. 2A to 2C, the moving mechanism 30 according to the present embodiment rotates the stage 38 counterclockwise (in the direction of arrow R1) about the rotation axis 42. The robot arms 24, 26, 28 are moved together, and the robot arm 26 of the two first robot arms, the robot arms 24, 26, is rotated counterclockwise (in the direction of arrow R3), and the two first robot arms. By rotating the robot arm 24 clockwise (in the direction of arrow R2), the order of the forceps 32 and 34 when the direction (arrow) of the stage 38 is viewed from the base of the slave-side robot body 14 is changed. be able to. As a result, the positions of the forceps 32 and 34 can be exchanged without the robot arms 24 and 26 interfering with each other.

なお、マスタ側操作入力装置20は、一対の鉗子32,34を遠隔操作するための入力部である操作アーム18L,18Rを有する制御装置である。操作アーム18L,18Rは、図2(a)に示す状態では、それぞれ鉗子32,34が遠隔操作の対象である。しかしながら、ロボットアームの移動により図2(c)の状態になると、手術者16が左手で操作する操作アーム18Lの遠隔操作の対象は、モニタ22の右側に位置する鉗子32であり、手術者16が右手で操作する操作アーム18Rの遠隔操作の対象は、モニタ22の左側に位置する鉗子34となる。そのため、手術者16が操作する左右の手と、実際に遠隔操作する左右の鉗子とが逆になり、操作に混乱が生じる可能性がある。 The master-side operation input device 20 is a control device having operation arms 18L and 18R which are input units for remotely controlling a pair of forceps 32 and 34. In the states shown in FIG. 2A, the forceps 32 and 34 of the operation arms 18L and 18R are the targets of remote control, respectively. However, when the state shown in FIG. 2C is reached due to the movement of the robot arm, the target of remote control of the operation arm 18L operated by the operator 16 with the left hand is the forceps 32 located on the right side of the monitor 22, and the operator 16 The target of remote control of the operation arm 18R operated by the right hand is the forceps 34 located on the left side of the monitor 22. Therefore, the left and right hands operated by the surgeon 16 and the left and right forceps actually operated remotely are reversed, which may cause confusion in the operation.

そこで、マスタ側操作入力装置20は、移動機構30により一対の鉗子32,34の位置が互いに入れ替わったことを検出した場合に、操作アーム18Lで遠隔操作する対象を鉗子32から鉗子34に入れ替え、操作アーム18Rで遠隔操作する対象を鉗子34から鉗子32に入れ替える。これにより、内視鏡36により取得した画像の左側に見える鉗子34が操作アーム18Lで遠隔操作する対象となり、画像の右側に見える鉗子32が操作アーム18Rで遠隔操作する対象となり、手術器具の入れ替わりによる手術者の混乱を解消できる。換言すると、ロボットアームの移動により手術器具の並び順が変更されても、手術者16がマスタ側操作入力装置20での操作に混乱することが回避できる。 Therefore, when the master-side operation input device 20 detects that the positions of the pair of forceps 32 and 34 have been exchanged with each other by the moving mechanism 30, the target to be remotely controlled by the operation arm 18L is exchanged from the forceps 32 to the forceps 34. The target to be remotely controlled by the operation arm 18R is replaced with the forceps 32 from the forceps 34. As a result, the forceps 34 seen on the left side of the image acquired by the endoscope 36 becomes the target to be remotely controlled by the operation arm 18L, and the forceps 32 seen on the right side of the image becomes the target to be remotely controlled by the operation arm 18R, and the surgical instruments are replaced. Can eliminate the confusion of the surgeon. In other words, even if the order of the surgical instruments is changed due to the movement of the robot arm, it is possible to prevent the operator 16 from being confused about the operation by the master side operation input device 20.

(変形例1)
前述の実施の形態では、ロボットアームが3本の場合について説明したが、ロボットアームが4本以上の場合にも本実施の形態に係るロボットアームの移動機構を適用できる。変形例1に係るロボットアームの移動機構では、4つの支持部は、それぞれの中心が正四角形の頂点に位置するように配置されている。この場合、例えば、ロボット本体に対してステージを反時計回りに回転移動(90°回転)し、その後3つのロボットアームを時計回りに90°回転移動し、1つのロボットアームを反時計回りに270°回転移動することで、4つのロボットアームの順番を入れ替えることができる。
(Modification example 1)
In the above-described embodiment, the case where the number of robot arms is three has been described, but the moving mechanism of the robot arm according to the present embodiment can be applied even when the number of robot arms is four or more. In the robot arm moving mechanism according to the first modification, the four support portions are arranged so that their centers are located at the vertices of a regular quadrangle. In this case, for example, the stage is rotated counterclockwise (90 °) with respect to the robot body, then three robot arms are rotated 90 ° clockwise, and one robot arm is rotated counterclockwise 270. By rotating and moving, the order of the four robot arms can be changed.

(変形例2)
次に、ロボットアームが2本の場合について説明する。図3は、変形例2に係るロボットアームの移動機構を説明するための模式図である。図3に示すロボットアームの移動機構50は、天井52に懸架されるタイプの医療用マニピュレータシステムの一部である。天井52の上部には移動機構50の各部を駆動したり制御したりするスレーブ側ロボット本体54が配置されている。
(Modification 2)
Next, a case where the number of robot arms is two will be described. FIG. 3 is a schematic view for explaining the moving mechanism of the robot arm according to the second modification. The robot arm moving mechanism 50 shown in FIG. 3 is a part of a medical manipulator system of a type suspended on a ceiling 52. A slave-side robot body 54 that drives and controls each part of the moving mechanism 50 is arranged above the ceiling 52.

移動機構50は、スレーブ側ロボット本体54と接続されている回転軸56と、スレーブ側ロボット本体54が支持する回転軸56とともに回転するステージ58と、ステージ58の下面58aに設けられた2つのロボットアーム60,62と、ステージ58の下面58aに設けられており、ロボットアーム60,62のそれぞれの基部60a,62aの間に配置されている術野カメラ64と、を備える。ロボットアーム60の先端には第1鉗子66が保持されており、ロボットアーム62の先端には第1鉗子66とは機能や形状の異なる第2鉗子68が保持されている。 The moving mechanism 50 includes a rotating shaft 56 connected to the slave-side robot main body 54, a stage 58 that rotates together with the rotating shaft 56 supported by the slave-side robot main body 54, and two robots provided on the lower surface 58a of the stage 58. The arms 60 and 62 and the surgical field camera 64 provided on the lower surface 58a of the stage 58 and arranged between the bases 60a and 62a of the robot arms 60 and 62, respectively, are provided. A first forceps 66 is held at the tip of the robot arm 60, and a second forceps 68 having a function and shape different from that of the first forceps 66 is held at the tip of the robot arm 62.

患者70の術野を術野カメラ64で撮影した画像は、例えば図1に示すモニタ22に表示される。手術者16は、術野をモニタ22で確認しながら、操作アーム(図1参照を操作することで、スレーブ側ロボット本体54の複数のロボットアーム60,62に保持されている第1鉗子66及び第2鉗子68を用いて、遠隔操作による手術が行える。 An image of the surgical field of the patient 70 taken by the surgical field camera 64 is displayed on, for example, the monitor 22 shown in FIG. While checking the surgical field on the monitor 22, the surgeon 16 operates the operation arm (see FIG. 1 to operate the first forceps 66 and the first forceps 66 held by the plurality of robot arms 60 and 62 of the slave-side robot body 54. A remote operation can be performed using the second forceps 68.

また、変形例2に係る移動機構50は、回転軸56を中心にステージ58を回転させることでロボットアーム60,62の並び順を変更できるので、第1鉗子66と第2鉗子68の患者70への挿入位置を簡便に変えることができる。 Further, since the moving mechanism 50 according to the second modification can change the arrangement order of the robot arms 60 and 62 by rotating the stage 58 around the rotation axis 56, the patient 70 of the first forceps 66 and the second forceps 68 The insertion position into the can be easily changed.

(変形例3)
次に、変形例2で説明した移動機構50が複数ある場合について説明する。図4は、変形例3に係るロボットアームの移動機構を説明するための模式図である。なお、図4では、スレーブ側ロボット本体の図示は省略している。また、図3と同様の構成には同じ符号を付しており、説明は適宜省略する。
(Modification example 3)
Next, a case where there are a plurality of moving mechanisms 50 described in the second modification will be described. FIG. 4 is a schematic view for explaining the moving mechanism of the robot arm according to the modified example 3. Note that in FIG. 4, the slave-side robot body is not shown. Further, the same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図4に示す2つの移動機構50は、合計で4つの鉗子の位置を移動させることができる。その結果、患者70へ挿入する各鉗子の位置を簡易に変更できる。 The two moving mechanisms 50 shown in FIG. 4 can move the positions of the four forceps in total. As a result, the position of each forceps to be inserted into the patient 70 can be easily changed.

本実施の形態や変形例に係るロボットアームの移動機構を備えた医療用マニピュレータシステムは、ロボットアームに保持される手術器具を交換することで手術器具の種類や位置を変更するシステムと比較して、以下の作用効果を奏する。 The medical manipulator system provided with the moving mechanism of the robot arm according to the present embodiment and the modified example is compared with a system in which the type and position of the surgical instrument are changed by exchanging the surgical instrument held by the robot arm. , Has the following effects.

前述のように、各ロボットアームに保持される種類の異なる手術器具を交換する方式の場合、複数種の手術器具に対応したアタッチメント形状や給電部が各ロボットアームに必要であり、単機能のロボットアームよりも複雑な構成になりがちである。一方、本実施の形態に係る医療用マニピュレータシステムは、ロボットアームに保持される手術器具を交換する必要がないため、対応する手術器具が機能する程度にロボットアームの構成を簡素にできる。 As described above, in the case of the method of exchanging different types of surgical instruments held by each robot arm, each robot arm needs an attachment shape and a feeding part corresponding to multiple types of surgical instruments, and a single-function robot. It tends to be more complicated than the arm. On the other hand, in the medical manipulator system according to the present embodiment, since it is not necessary to replace the surgical instrument held by the robot arm, the configuration of the robot arm can be simplified to the extent that the corresponding surgical instrument functions.

また、ロボットアームやステージの回転だけで、ロボット本体に対する各ロボットアームの位置関係を変更できるため、例えば、内視鏡を用いた手術における各手術器具の位置の自由度が増す。 Further, since the positional relationship of each robot arm with respect to the robot body can be changed only by rotating the robot arm or the stage, for example, the degree of freedom in the position of each surgical instrument in surgery using an endoscope is increased.

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。 Although the present invention has been described above with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration of the embodiment may be appropriately combined or replaced. It is included in the present invention. Further, it is also possible to appropriately rearrange the combination and the order of processing in the embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and to add modifications such as various design changes to the embodiment, and such modifications are added. The embodiments described may also be included in the scope of the present invention.

10 医療用マニピュレータシステム、 12 手術台、 14 スレーブ側ロボット本体、 16 手術者、 18L,18R 操作アーム、 20 マスタ側操作入力装置、 22 モニタ、 24 ロボットアーム、 24a 基部、 26 ロボットアーム、 26a 基部、 28 ロボットアーム、 30 移動機構、 32,34 鉗子、 36 内視鏡、 38 ステージ、 38a,38b 支持部、 40 メインアーム、 42 回転軸。 10 Medical manipulator system, 12 Operating table, 14 Slave side robot body, 16 Operator, 18L, 18R operation arm, 20 Master side operation input device, 22 Monitor, 24 Robot arm, 24a base, 26 Robot arm, 26a base, 28 Robot arm, 30 movement mechanism, 32, 34 forceps, 36 endoscope, 38 stage, 38a, 38b support, 40 main arm, 42 rotation axis.

Claims (8)

それぞれに手術器具が保持される複数のロボットアームと、
前記複数のロボットアームのそれぞれの基部を回転可能に支持するステージと、
前記ステージを回転可能に支持するロボット本体と、を備え、
前記ステージは、前記ロボット本体に対して前記複数のロボットアームを一緒に移動し、前記複数のロボットアームをそれぞれ回転することで、前記複数のロボットアームの並び順を変更できるように構成されているロボットアームの移動機構。
Multiple robot arms, each holding a surgical instrument,
A stage that rotatably supports the bases of each of the plurality of robot arms,
A robot body that rotatably supports the stage is provided.
The stage is configured so that the arrangement order of the plurality of robot arms can be changed by moving the plurality of robot arms together with respect to the robot body and rotating each of the plurality of robot arms. Robot arm movement mechanism.
前記ステージは、該ステージが前記ロボット本体に対して回転する回転軸と、複数の前記基部をそれぞれ支持し、前記回転軸を囲むように配置されている複数の支持部と、を有することを特徴とする請求項1に記載のロボットアームの移動機構。 The stage is characterized by having a rotation axis on which the stage rotates with respect to the robot body, and a plurality of support portions that support each of the plurality of base portions and are arranged so as to surround the rotation axis. The robot arm moving mechanism according to claim 1. 前記複数のロボットアームは3本であり、
3つの前記支持部は、それぞれの中心が正三角形の頂点に位置するように配置されていることを特徴とする請求項2に記載のロボットアームの移動機構。
The plurality of robot arms are three.
The robot arm moving mechanism according to claim 2, wherein the three support portions are arranged so that their respective centers are located at the vertices of an equilateral triangle.
前記複数のロボットアームは、一対で用いられる第1手術器具及び第2手術器具のいずれかをそれぞれ保持する2つの第1ロボットアームを有することを特徴とする請求項2又は3に記載のロボットアームの移動機構。 The robot arm according to claim 2 or 3, wherein the plurality of robot arms have two first robot arms that each hold one of a first surgical instrument and a second surgical instrument used in a pair. Movement mechanism. 前記複数のロボットアームは、前記第1手術器具及び前記第2手術器具とは異なる第3手術器具を保持する第2ロボットアームを有することを特徴とする請求項4に記載のロボットアームの移動機構。 The robot arm moving mechanism according to claim 4, wherein the plurality of robot arms have a second robot arm that holds the first surgical instrument and a third surgical instrument different from the second surgical instrument. .. 前記第3手術器具は、内視鏡であることを特徴とする請求項5に記載のロボットアームの移動機構。 The robot arm moving mechanism according to claim 5, wherein the third surgical instrument is an endoscope. 前記ロボット本体の基部から前記ステージがある方向を見た場合の、前記第1手術器具及び前記第2手術器具の並び順を、前記ステージを前記回転軸を中心に第1の方向に回転して前記複数のロボットアームを一緒に移動し、2つの前記第1ロボットアームのうち一方を前記第1の方向に回転し、2つの前記第1ロボットアームのうち他方を前記第1の方向と反対の第2の方向に回転することで、入れ替えることを特徴とする請求項5又は6に記載のロボットアームの移動機構。 When the stage is viewed from the base of the robot body, the order of the first surgical instrument and the second surgical instrument is changed by rotating the stage in the first direction around the rotation axis. The plurality of robot arms are moved together, one of the two first robot arms is rotated in the first direction, and the other of the two first robot arms is opposite to the first direction. The moving mechanism of a robot arm according to claim 5 or 6, wherein the robot arm is replaced by rotating in a second direction. 一対の前記第1手術器具及び前記第2手術器具を遠隔操作するための一対の入力部を有する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、一対の前記第1手術器具及び前記第2手術器具の位置が互いに入れ替わった場合に、一対の前記入力部の一方で遠隔操作する対象を一対の前記第1手術器具及び前記第2手術器具の一方から他方に入れ替え、一対の前記入力部の他方で遠隔操作する対象を一対の前記第1手術器具及び前記第2手術器具の他方から一方に入れ替えることを特徴とする請求項7に記載のロボットアームの移動機構。
A control device having a pair of the first surgical instrument and a pair of input units for remotely controlling the second surgical instrument is further provided.
In the control device, when the positions of the pair of the first surgical instruments and the second surgical instruments are interchanged with each other, the pair of the first surgical instruments and the first surgical instrument and the target to be remotely operated by one of the pair of the input units are operated. 2. Claim 7 characterized in that one of the surgical instruments is replaced with the other, and the object to be remotely operated by the other of the pair of input units is replaced with one from the other of the pair of the first surgical instrument and the second surgical instrument. The movement mechanism of the robot arm described in 1.
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