JP2024022305A - 手術支援ロボット - Google Patents

手術支援ロボット Download PDF

Info

Publication number
JP2024022305A
JP2024022305A JP2022125793A JP2022125793A JP2024022305A JP 2024022305 A JP2024022305 A JP 2024022305A JP 2022125793 A JP2022125793 A JP 2022125793A JP 2022125793 A JP2022125793 A JP 2022125793A JP 2024022305 A JP2024022305 A JP 2024022305A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joint
housing
robot arm
wiring
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022125793A
Other languages
English (en)
Inventor
賢一郎 谷本
Kenichiro Tanimoto
史哉 松元
Fumiya Matsumoto
徹弥 中西
Tetsuya Nakanishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Medicaroid Corp
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Medicaroid Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Medicaroid Corp filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2022125793A priority Critical patent/JP2024022305A/ja
Priority to US18/365,257 priority patent/US20240041548A1/en
Priority to EP23189744.8A priority patent/EP4316406A1/en
Publication of JP2024022305A publication Critical patent/JP2024022305A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B34/37Master-slave robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74Manipulators with manual electric input means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/302Surgical robots specifically adapted for manipulations within body cavities, e.g. within abdominal or thoracic cavities
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/305Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74Manipulators with manual electric input means
    • A61B2034/742Joysticks

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

【課題】ロボットアームを細くすることが可能な手術支援ロボットを提供する。【解決手段】手術支援ロボット100は、先端に手術器具4が取り付けられ、関節64Bを含むロボットアーム60と、ロボットアーム60の内部に配置される配線150と、を備える。関節64Bは、ロボットアーム60を折り曲げる方向に回転する。配線150は、ロボットアーム60の長手方向に沿うとともに、関節64Bの回転軸線AX1およびロボットアーム60の長手方向に直交するAX1-Yb平面を横切るように、ロボットアーム60の内部に配置されている。【選択図】図13

Description

この開示は、手術支援ロボットに関する。
従来、手術支援ロボットが知られている。たとえば、特許文献1には、マニピュレータアームと、マニピュレータアームを移動させるポジショナと、を備える医療用マニピュレータが開示されている。特許文献1では、ポジショナは、垂直多関節ロボットであり、複数のリンクを含む。リンク同士は、マニピュレータアームを折り曲げる方向に回転する関節により接続されている。また、関節には、モータと減速機とが配置されている。ポジショナの内部には、ポジショナに電力を供給する給電ケーブルが配置されている。特許文献1では、給電ケーブルのうちの基端側の部分は、減速機の回転軸線方向と異なる方向に沿って減速機を迂回するように配置されている。これにより、給電ケーブルが、減速機の中空の軸部の内部に挿入され、減速機の回転軸線に沿うとともに減速機の側方に引き回される構成と比べて、減速機の大型化が抑制される。
特開2020-151354号公報
特許文献1では、給電ケーブルのうちの基端側の部分が減速機の回転軸線方向と異なる方向に沿って減速機を迂回するように配置されることにより、減速機の大型化が抑制されている。これにより、マニピュレータアームの大型化を抑制することが可能である一方、さらなるマニピュレータアームを細くすることが望まれている。
この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロボットアームを細くすることが可能な手術支援ロボットを提供する。
上記目的を達成するために、この開示の一の局面による手術支援ロボットは、先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームと、ロボットアームの内部に配置される配線と、を備え、関節は、ロボットアームを折り曲げる方向に回転する第1関節を含み、配線は、ロボットアームの長手方向に沿うとともに、第1関節の回転軸線およびロボットアームの長手方向に直交する平面を横切るように、ロボットアームの内部に配置されている。
この開示の一の局面による手術支援ロボットは、上記のように、配線は、ロボットアームの長手方向に沿うとともに、第1関節の回転軸線およびロボットアームの長手方向に直交する平面を横切るように、ロボットアームの内部に配置されている。これにより、配線が第1関節の回転軸線方向に膨らまないので、ロボットアームの回転軸線方向の幅を大きくする必要がない。このため、ロボットアームを細くできる。
本開示によれば、ロボットアームを細くできる。
一実施形態による手術支援システムの構成を示す図である。 一実施形態による医療用台車の表示部を示す図である。 一実施形態による医療用台車の構成を示す図である。 一実施形態によるロボットアームの構成を示す図である。 鉗子を示す図である。 一実施形態によるアーム操作部の構成を示す斜視図である。 ロボットアームの並進移動を説明するための図である。 ロボットアームの回転移動を説明するための図である。 一実施形態による手術支援ロボットの制御ブロック図である。 一実施形態によるロボットアームの制御ブロック図である。 一実施形態による医療用台車およびポジショナの制御ブロック図である。 一実施形態によるロボットアームのYb方向から見た断面図である。 一実施形態によるロボットアームの曲げ関節のYb方向から見た断面図である。 各関節における、減速比を示す図である。 一実施形態によるロボットアームのねじり関節のYb方向から見た断面図である。 一実施形態によるロボットアームの曲げ関節のXb方向から見た断面図である。 一実施形態による第1規制部の斜視図である。 一実施形態による第2規制部の斜視図である。 変形例による人型ロボットを示す図である。
(手術支援システムの構成)
本実施形態による手術支援システム100の構成について説明する。手術支援システム100は、手術支援ロボット1と、遠隔操作装置2とを備えている。
なお、本願明細書において、手術器具4の長手方向をZ方向とする。手術器具4の先端側をZ1側とし、手術器具4の基端側をZ2側とする。Z方向に直交する方向をX方向とする。X方向の一方側をX1側とし、他方側をX2側とする。Z方向およびX方向に直交する方向をY方向とする。Y方向の一方側をY1側とし、他方側をY2側とする。
また、本願明細書において、入力装置33の表示部33aを操作する操作者から見た左右方向をXa方向とする。右方向を、Xa1方向とし、左方向を、Xa2方向とする。入力装置33の表示部33aを操作する操作者から見た前後方向をYa方向とする。前方向をYa1方向とし、後方向をYa2方向とする。手術支援ロボット1が配置される床面に対して垂直な方向をZa方向とする。上方向をZa1方向とし、下方向をZa2方向とする。
また、本願明細書において、図12に示すように、ロボットアーム60が折れ曲がっていない状態で、後述する第1筐体141と第2筐体142と第3筐体143の長手方向を、Zb方向とする。また、ロボットアーム60の長手方向を、Zb方向とする。また、図12に示すように、Zb方向に直交し、関節64Bの回転軸線AX1に沿う方向をXbとする。また、Zb方向およびXbに直交する方向をYbとする。
図1に示すように、手術支援ロボット1は、手術室内に配置されている。遠隔操作装置2は、手術支援ロボット1から離間した位置に配置されている。医師などの操作者は、手術支援ロボット1に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置2に入力する。遠隔操作装置2は、入力された指令を手術支援ロボット1に送信する。手術支援ロボット1は、受信した指令に基づいて動作する。手術支援ロボット1は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。
(手術支援ロボットの構成)
図1に示すように、手術支援ロボット1は、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50と、複数のロボットアーム60と、アーム操作部80と、を備えている。
図3に示すように、医療用台車3は、ポジショナ40を移動させる。医療用台車3は、入力装置33を含む。入力装置33は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ40、アームベース50、および、複数のロボットアーム60の移動や姿勢の変更の操作を受け付ける。医療用台車3は、操作ハンドル34、図9に示されるスタビライザ34cおよび電動シリンダ34dを含む。
図2に示すように、入力装置33は、表示部33aと、ジョイスティック33bと、イネーブルスイッチ33cと、を含む。表示部33aは、たとえば、液晶パネルである。表示部33aには、複数のロボットアーム60に対応する番号が表示されている。また、表示部33aには、複数のロボットアーム60の各々に取り付けられている手術器具4の種類が表示される。表示部33aには、ピボット位置PPが設定されたことを示すチェックマークCMが表示される。
図3に示すように、ジョイスティック33bは、医療用台車3の入力装置33の近傍に配置されている。入力装置33に表示される動作モードを選択し、ジョイスティック33bを操作することによりポジショナ40が3次元的に移動される。
イネーブルスイッチ33cは、医療用台車3のジョイスティック33bの近傍に配置されている。イネーブルスイッチ33cは、ポジショナ40の移動を許可または不許可とする。そして、イネーブルスイッチ33cが押下されポジショナ40の移動が許可された状態でジョイスティック33bが操作されることにより、ポジショナ40が移動される。
また、操作ハンドル34は、医療用台車3の表示部33aの近傍に配置されている。そして、操作ハンドル34は、看護師、技師などの操作者が把持するとともに回動されることにより医療用台車3の移動を操作するスロットル34aを有する。具体的には、操作ハンドル34は、入力装置33の下方に配置されている。そして、スロットル34aが、手前側から奥側に回動されることにより、医療用台車3が前進する。また、スロットル34aが、奥側から手前側に回動されることにより、医療用台車3が後進する。また、スロットル34aの回動量に応じて医療用台車3の速度が変更される。また、操作ハンドル34は、R方向で示される左右に回動可能に構成されており、操作ハンドル34の回動とともに医療用台車3が回動する。
また、医療用台車3の操作ハンドル34に、医療用台車3の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチ34bが配置されている。そして、イネーブルスイッチ34bが押下され医療用台車3の移動が許可された状態で操作ハンドル34のスロットル34aが操作されることにより、医療用台車3が移動される。
図1に示すように、ポジショナ40は、たとえば、7軸多関節ロボットからなる。ポジショナ40は、医療用台車3上に配置されている。ポジショナ40は、アームベース50の位置を調整する。ポジショナ40は、アームベース50の位置を3次元に移動させる。
ポジショナ40は、ベース部41と、ベース部41に連結された複数のリンク部42とを含む。複数のリンク部42同士は、関節43により連結されている。
アームベース50は、ポジショナ40の先端に取り付けられている。複数のロボットアーム60は、各々のロボットアーム60の基端が、アームベース50に取り付けられている。複数のロボットアーム60は、折り畳まれた収納姿勢をとることが可能である。アームベース50と、複数のロボットアーム60とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。また、ロボットアーム60は、手術器具4を支持する。
アームベース50には、図9に示される、ステータスインジケータ53およびアームステータスインジケータ54が配置されている。ステータスインジケータ53は、手術支援システム100の状態を表示する。アームステータスインジケータ54は、ロボットアーム60の状態を表示する。
ロボットアーム60は、複数配置されている。具体的には、4つのロボットアーム60a、60b、60cおよび60dが配置されている。ロボットアーム60a、60b、60cおよび60dは、互いに同様の構成を有する。
図4に示すように、ロボットアーム60は、アーム部61と、第1リンク部72と、第2リンク部73と、並進移動機構部70と、関節64と、を含む。
ロボットアーム60は、回転軸線としてのJT1、JT2、JT3、JT4、JT5、JT6およびJT7軸線と、直動軸線としてのJT8軸線とを有する。JT1からJT7までの軸線は、アーム部61の関節64の回転軸線である。また、JT7軸線は、第1リンク部72の回転軸線である。JT8軸線は、並進移動機構部70が、第2リンク部73を第1リンク部72に対してZ方向に沿って相対的に移動させる直動軸線である。アーム部61は、ベース部62、リンク部63、および関節64を含む。
本実施形態では、関節64は、関節64Bと関節64Rとを含む。関節64Bは、ロボットアーム60が折り曲げられるように回転する曲げ関節である。関節64Bの回転軸は、ベンド軸とよばれる。JT2軸線、JT4軸線、および、JT6軸線の各々を回転軸線とする関節64は、関節64Bである。関節64Rは、ロボットアーム60の長手方向を回転軸線として回転する曲げ関節である。関節64Rの回転軸は、ロール軸とよばれる。JT1軸線、JT3軸線、および、JT5軸線の各々を回転軸線とする関節64は、ねじり関節である関節64Rである。なお、関節64Bおよび関節64Rの詳細な構造については、後述する。また、関節64Bおよび関節64Rは、それぞれ、第1関節および第2関節の一例である。
アーム部61は、7軸多関節ロボットアームからなる。第1リンク部72は、アーム部61の先端に配置されている。第2リンク部73には、後述するアーム操作部80が取り付けられる。並進移動機構部70は、第1リンク部72と第2リンク部73との間に配置されている。第2リンク部73には、手術器具4を保持するホルダ71が配置されている。
複数のロボットアーム60の各々の先端には、手術器具4が取り付けられている。手術器具4は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、手術部位の画像を取り込むための内視鏡6および後述するピボット位置PPを設定するためのピボット位置設定器具7などを含む。インストゥルメントとしての手術器具4は、被駆動ユニット4aと鉗子4bとシャフト4cとを含む。
図1に示すように、複数のロボットアーム60のうちの一つの、たとえば、ロボットアーム60cの先端には内視鏡6が取り付けられ、残りの、たとえば、ロボットアーム60a、60bおよび60dの先端には、内視鏡6以外の手術器具4が取り付けられる。内視鏡6は、互いに隣り合うように配置されている4つのロボットアーム60のうちの、中央に配置される2つのロボットアーム60bおよび60cのうちのいずれかに取り付けられる。
(インストゥルメントの構成)
図5に示すように、インストゥルメントの先端には、たとえば、鉗子4bが設けられている。インストゥルメントの先端には、鉗子4b以外に、関節を有する器具として、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステーブルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、および、クリップアプライヤーなどが配置される。インストゥルメントの先端には、関節を有しない器具として、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィスなどが配置される。
鉗子4bは、第1支持体4eと、第2支持体4fとを含む。第1支持体4eは、ジョー部材104aおよび104bの基端側をJT11軸線周りに回転可能に支持する。第2支持体4fは、第1支持体4eの基端側をJT10軸線周りに回転可能に支持する。シャフト4cは、JT9軸線周りに回動する。ジョー部材104aおよびジョー部材104bは、JT12軸線周りに開閉する。
(アーム操作部の構成)
図6に示すように、アーム操作部80は、ロボットアーム60に取り付けられており、ロボットアーム60を操作する。具体的には、アーム操作部80は、第2リンク部73に取り付けられている。
アーム操作部80は、イネーブルスイッチ81と、ジョイスティック82と、リニアスイッチ83と、モード切替ボタン84と、モードインジケータ84aと、ピボットボタン85と、アジャストメントボタン86と、を含む。
イネーブルスイッチ81は、ジョイスティック82およびリニアスイッチ83によるロボットアーム60の移動を許可または不許可とする。看護師、助手などの操作者によりアーム操作部80が把持された状態で、イネーブルスイッチ81が押下されることにより、ロボットアーム60による手術器具4の移動が許可される。
ジョイスティック82は、ロボットアーム60による手術器具4の移動を操作するための操作具である。ジョイスティック82は、ロボットアーム60の移動方向および移動速度を操作する。ジョイスティック82が倒された方向および倒された角度に応じて、ロボットアーム60が移動される。
リニアスイッチ83は、手術器具4の長手方向であるZ方向に手術器具4を移動させるためのスイッチである。リニアスイッチ83は、手術器具4を患者Pに挿入する方向に移動させるリニアスイッチ83aと、手術器具4を患者Pから離間するに方向に移動させるリニアスイッチ83bとを含む。リニアスイッチ83aとリニアスイッチ83bとは、共に、押しボタンスイッチからなる。
モード切替ボタン84は、手術器具4を図7に示す並進移動させるモードと図8に示す回転移動させるモードとを切り替えるための押しボタンスイッチである。図7に示すように、ロボットアーム60を並進移動させるモードでは、手術器具4の先端4dが、X-Y平面上において移動するように、ロボットアーム60が移動される。図8に示すように、ロボットアーム60を回転移動させるモードでは、ピボット位置PPが記憶部32に記憶されていない時は、鉗子4bを中心に回転移動し、ピボット位置PPが記憶部32に記憶されている時は、ピボット位置PPを支点として手術器具4が回転移動するように、ロボットアーム60が移動される。なお、手術器具4のシャフト4cがトロカールTに挿入された状態で、手術器具4が回転移動される。モード切替ボタン84は、アーム操作部80のZ方向側の面に配置されている。
モードインジケータ84aは、切り替えられたモードを表示する。モードインジケータ84aの点灯は、回転移動モードを表し、消灯は、並進移動モードを表す。また、モードインジケータ84aは、ピボット位置PPが設定されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。モードインジケータ84aは、アーム操作部80のZ方向側の面に配置されている。
ピボットボタン85は、ロボットアーム60に取り付けられた手術器具4の移動の支点となるピボット位置PPを設定するための押しボタンスイッチである。
アジャストメントボタン86は、ロボットアーム60の位置を最適化するためのボタンである。内視鏡6が取り付けられたロボットアーム60に対するピボット位置PPの設定後、アジャストメントボタン86が押下されることにより、他のロボットアーム60およびアームベース50の位置が最適化される。
(遠隔操作装置)
図1に示すように、遠隔操作装置2は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置2は、アーム121および操作ハンドル21を含む操作部120と、フットペダル22と、タッチパネル23と、モニタ24と、支持アーム25と、支持バー26とを含む。操作部120は、医師などの操作者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。
操作部120は、手術器具4を操作するためのハンドルである。また、操作部120は、手術器具4に対する操作量を受け付ける。後述する制御装置130は、操作部120の操作量に基づき、手術器具4を所望の位置に移動させるため、手術器具4およびロボットアーム60を制御する。操作部120は、医師などの操作者から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される操作部120と、右側に配置され、操作者の右手により操作される操作部120と、を含んでいる。操作部120Lおよび操作部120Rは、各々、操作ハンドル21Lおよび操作ハンドル21Rを含む。
モニタ24は、内視鏡6によって取り込まれた画像を表示するためのスコープ型表示装置である。支持アーム25は、モニタ24の高さを医師などの操作者の顔の高さに合わせるようにモニタ24を支持する。タッチパネル23は、支持バー26に配置されている。モニタ24近傍に設けられたセンサにより操作者の頭部を検知することにより手術支援ロボット1は遠隔操作装置2による操作が可能になる。操作者は、モニタ24により患部を視認しながら、操作部120およびフットペダル22を操作する。これにより、遠隔操作装置2に指令が入力される。遠隔操作装置2に入力された指令は、手術支援ロボット1に送信される。
(制御系の構成)
図9に示すように、手術支援システム100は、制御装置130と、アーム制御部31aと、ポジショナ制御部31bと、操作制御部110と、を備えている。
制御装置130は、医療用台車3の内部においてアーム制御部31aおよびポジショナ制御部31bと通信するように配置され、手術支援システム100の全体を制御する。具体的には、制御装置130は、アーム制御部31a、ポジショナ制御部31b、および、操作制御部110の各々と通信し、制御する。制御装置130と、アーム制御部31a、ポジショナ制御部31b、および、操作制御部110とは、LANなどによって接続されている。制御装置130は、医療用台車3の内部に配置されている。
アーム制御部31aは、複数のロボットアーム60ごとに配置されている。すなわち、医療用台車3の内部には、複数のロボットアーム60の数に対応した複数のアーム制御部31aが配置されている。
図9に示すように、入力装置33は、制御装置130にLANなどによって接続されている。ステータスインジケータ53、アームステータスインジケータ54、操作ハンドル34、スロットル34a、ジョイスティック33b、スタビライザ34cおよび電動シリンダ34dと、ポジショナ制御部31bとは、配線145によって、互いの情報を共有可能な通信ネットワークによりシリアル通信接続されている。なお、図9では、1つの配線145に、ステータスインジケータ53、アームステータスインジケータ54などの全てが接続されているように記載されているが、実際には、ステータスインジケータ53、アームステータスインジケータ54、操作ハンドル34、スロットル34a、ジョイスティック33b、スタビライザ34cおよび電動シリンダ34dごとに、配線145が配置されている。
図10に示すように、アーム部61には、複数の関節64に対応するように、複数のサーボモータM1と、エンコーダE1と、減速機とが設けられている。エンコーダE1は、サーボモータM1の回転角を検出する。減速機は、サーボモータM1の回転を減速させてトルクを増大させる。医療用台車3の内部には、サーボモータM1を制御するためのサーボ制御部C1がアーム制御部31aに隣接して配置されている。また、サーボ制御部C1には、サーボモータM1の回転角を検出するためのエンコーダE1が電気的に接続されている。
第2リンク部73には、手術器具4の被駆動ユニット4aに配置された被駆動部材を回転させるためのサーボモータM2と、エンコーダE2と、減速機とが配置されている。エンコーダE2は、サーボモータM2の回転角を検出する。減速機は、サーボモータM2の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車3には、手術器具4を駆動するサーボモータM2を制御するためのサーボ制御部C2が配置されている。サーボ制御部C2には、サーボモータM2の回転角を検出するためのエンコーダE2が電気的に接続されている。なお、サーボモータM2、エンコーダE2およびサーボ制御部C2は、各々複数配置されている。
並進移動機構部70には、手術器具4を並進移動させるためのサーボモータM3と、エンコーダE3と、減速機とが設けられている。エンコーダE3は、サーボモータM3の回転角を検出する。減速機は、サーボモータM3の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車3には、手術器具4を並進移動するサーボモータM3を制御するためのサーボ制御部C3が配置されている。サーボ制御部C3には、サーボモータM3の回転角を検出するためのエンコーダE3が電気的に接続されている。
図11に示すように、ポジショナ40には、ポジショナ40の複数の関節43に対応するように、複数のサーボモータM4と、エンコーダE4と、減速機とが設けられている。エンコーダE4は、サーボモータM4の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM4の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。
医療用台車3は、駆動輪としての前輪と、操作ハンドル34によって操舵される後輪とを有する。なお、後輪は、前輪よりも操作ハンドル34に近い側に配置されている。また、医療用台車3には、医療用台車3の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータM5と、エンコーダE5と、減速機とブレーキが配置されている。減速機は、サーボモータM5の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。また、医療用台車3の操作ハンドル34には、図3に示すポテンショメータP1が配置されており、スロットル34aの捻りに応じてポテンショメータP1で検出した回転角に基づき、前輪のサーボモータM5は駆動される。また、医療用台車3の後輪は、双輪形式であり、操作ハンドル34の左右の回動に基づき、後輪は操舵される。また、医療用台車3の操作ハンドル34には、図3に示すポテンショメータP2が回動軸に配置されており、医療用台車3の後輪には、サーボモータM5aとエンコーダE5aと減速機が配置されている。減速機は、サーボモータM5aの回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。操作ハンドル34の左右の回動に応じてポテンショメータP2で検出した回転角に基づき、サーボモータM5aは駆動される。すなわち、操作ハンドル34の左右の回動による後輪の操舵は、サーボモータM5aによりパワーアシストされるように構成されている。
医療用台車3は、前輪が駆動されることにより、前後方向に移動する。また、医療用台車3の操作ハンドル34が回動されることにより、後輪が操舵されて、医療用台車3が左右方向に回動する。
図11に示すように、医療用台車3には、ポジショナ40を移動するサーボモータM4を制御するためのサーボ制御部C4が配置されている。また、サーボ制御部C4には、サーボモータM4の回転角を検出するためのエンコーダE4が電気的に接続されている。また、医療用台車3には、医療用台車3の前輪を駆動するサーボモータM5を制御するためのサーボ制御部C5が配置されている。サーボ制御部C5には、サーボモータM5の回転角を検出するためのエンコーダE5が電気的に接続されている。医療用台車3には、医療用台車3の後輪の操舵をパワーアシストするサーボモータM5aを制御するためのサーボ制御部C5aが配置されている。サーボ制御部C5aには、サーボモータM5aの回転角を検出するためのエンコーダE5aが電気的に接続されている。
図9に示すように、制御装置130は、アーム操作部80に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム60を制御する。たとえば、制御装置130は、アーム操作部80のジョイスティック82に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム60を制御する。具体的には、アーム制御部31aは、ジョイスティック82から入力された入力信号を制御装置130に出力する。制御装置130は受け取った入力信号と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部31aを介して、位置指令をサーボ制御部C1に出力する。サーボ制御部C1は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータM1に出力する。これにより、ジョイスティック82に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム60が移動される。
制御装置130は、アーム操作部80のリニアスイッチ83からの入力信号に基づいてロボットアーム60を制御する。具体的には、アーム制御部31aは、リニアスイッチ83から入力された入力信号を制御装置130に出力する。制御装置130は受け取った入力信号と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部31aを介して、位置指令をサーボ制御部C1またはC3に出力する。サーボ制御部C1またはC3は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータM1またはM3に出力する。これにより、リニアスイッチ83に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム60が移動される。
ポジショナ制御部31bは、医療用台車3に配置されている。ポジショナ制御部31bは、ポジショナ40および医療用台車3を制御する。ポジショナ40には、ポジショナ40の複数の関節43に対応するように、サーボモータSMと、エンコーダENと、減速機とが配置されている。ポジショナ40のサーボモータSMを制御するサーボ制御部SCは、医療用台車3に配置されている。医療用台車3には、医療用台車3の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータSMと、エンコーダENと、減速機と、サーボ制御部SCと、ブレーキとが配置されている。
操作制御部110は、遠隔操作装置2の本体に配置されている。操作制御部110は、操作部120を制御する。操作制御部110は、左手用の操作部120と右手用の操作部120との各々に対応するように配置されている。操作部120には、操作部120の複数の関節に対応するように、サーボモータSMと、エンコーダENと、減速機とが配置されている。操作部120のサーボモータSMを制御するサーボ制御部SCは、操作制御部110に隣接して遠隔操作装置2の本体に配置されている。
(ロボットアームの詳細な構造)
図12に示すように、ロボットアーム60は、第1筐体141と第2筐体142と第3筐体143とを含む。また、ロボットアーム60は、配線150を含む。第1筐体141と第2筐体142とは、ベンド軸である関節64Bにより互いに回転される。第2筐体142と第3筐体143とは、ロール軸である関節64Rにより互いに回転される。第1筐体141と第2筐体142と第3筐体143とは、各々、筒状である。つまり、第1筐体141と第2筐体142と第3筐体143とは、各々、中空状である。また、第1筐体141と第2筐体142と第3筐体143とは、たとえば、金属製である。
図13に示すように、第1筐体141は、金属からなるフレーム部141aと、樹脂からなるカバー部141bと、を含む。第1筐体141は、先端側であるZb1側の部分が、段差形状を有する。第2筐体142は、金属からなるフレーム部142aと、樹脂からなるカバー部142bと、を含む。第2筐体142は、先端側であるZb2側の部分が、段差形状を有する。
(ベンド軸に対応する曲げ関節の詳細な構造)
曲げ関節である関節64Bの詳細な構造について説明する。本実施形態では、図13に示すように、関節64Bは、サーボモータSMB、第1減速機161、ベベルギア163、および、第2減速機162を含む。サーボモータSMBは、第1モータの一例である。第2減速機162は、第1関節用減速機の一例である。
サーボモータSMBは、比較的小型である。たとえば、サーボモータSMBの直径の最大は、35mm程度である。また、サーボモータSMBは、高回転型である。たとえば、サーボモータSMBの回転数は、7500rpm以上である。サーボモータSMBの回転数は、一例として、10000rpmである。サーボモータSMBは、第1筐体141のフレーム部141aに取り付けられている。
本実施形態では、第1減速機161は、サーボモータSMBの回転を減速して出力する。第1減速機161は、遊星減速機を含む。遊星減速機は、遊星歯車を有する。遊星歯車とは、太陽歯車を中心として、複数の遊星歯車が自転しつつ公転する構造を持った歯車機構である。
本実施形態では、サーボモータSMBと第1減速機161とは、一体化されている。そして、サーボモータSMBの回転軸線AX2と第1減速機161の回転軸線AX2とは、一致している。サーボモータSMBと第1減速機161とは、Zb2側からZb1側に向かってこの順で配置されている。
本実施形態では、ベベルギア163は、第1減速機161から出力される回転を減速して出力する。ベベルギア163は、サーボモータSMBの回転軸線AX2方向に直交する方向にサーボモータSMBの回転を伝達する。つまり、ベベルギア163の回転軸線AX1は、サーボモータSMBの回転軸線AX2に直交する。ベベルギア163は、傾斜のある傘のような形の歯車である。ベベルギア163は、第1減速機161と第2減速機162とに接続されている。
本実施形態では、第2減速機162は、ベベルギア163から出力される回転を減速して出力する。第2減速機162は、波動歯車減速機、RV減速機(登録商標)、および、サイクロ減速機(登録商標)のうちのいずれか1つを含む。本実施形態では、第2減速機162は、波動歯車減速機である。波動歯車とは、楕円の歯車と、真円の歯車との差動を利用した歯車である。波動歯車減速機は、RV減速機(登録商標)、および、サイクロ減速機(登録商標)と比較して、小型でかつ軽量である。第2減速機162の一方側は、ベベルギア163にネジ151により接続されるとともに、第1筐体141にネジ151により取り付けられている。第2減速機162の他方側は、第2筐体142のフレーム部142aにネジ151により取り付けられている。
本実施形態では、図14に示される第2減速機162の減速比r2は、第1減速機161の減速比r1よりも高い。第1減速機161の減速比r1の許容範囲は、1以上15以下である。第2減速機162の減速比r2の許容範囲は、20以上200以下である。たとえば、第2減速機162の減速比r2と、第1減速機161の減速比r1との比r2/r1は、7から8程度である。なお、図14に示す6つの第1減速機161は、それぞれ減速比が同じであるが減速機のサイズは異なる。第2減速機162に関しても同様にそれぞれサイズが異なる。
本実施形態では、ベベルギア163の減速比r3は、第2減速機162の減速比r2、および、第1減速機161の減速比r1よりも低い。ベベルギア163の減速比r3の許容範囲は、2以上5以下である。たとえば、第1減速機161の減速比r1と、ベベルギア163の減速比r3とのr1/r3は、1.1から3程度である。なお、図14では、JT2軸線、JT4軸線およびJT6軸線は、ベンド軸に対応している。JT2軸線、JT4軸線およびJT6軸線のギア部は、ベベルギア163を意味している。なお、JT2軸線、JT4軸線およびJT6軸線に搭載されるベベルギア163は、それぞれ、サイズと歯数が異なる。
本実施形態では、図13に示すように、サーボモータSMB、第1減速機161、ベベルギア163、および、第2減速機162は、筒状の第1筐体141に収容される。サーボモータSMBは、回転軸線AX2が、筒状の第1筐体141の長手方向のZb方向に沿うように配置されている。第1筐体141において、サーボモータSMB、第1減速機161、ベベルギア163、および、第2減速機162は、この順で配置されている。サーボモータSMB、第1減速機161、および、ベベルギア163は、Zb方向に沿うように配置されている。第2減速機162は、ベベルギア163のXb1側に配置されている。
本実施形態では、サーボモータSMB、第1減速機161、および、ベベルギア163は、第1筐体141において、筒状の第1筐体141の長手方向に沿った第1筐体141の中心を通る中心線CL1に対して、一方側に配置されている。第2減速機162は、中心線CL1を横切って配置されている。なお、第1筐体141の中心線CL1とは、Xb方向における第1筐体141の中心を通り、かつ、Zb方向に沿った線である。サーボモータSMB、第1減速機161、および、ベベルギア163は、第1筐体141において、中心線CL1よりもXb2側に配置されている。第2減速機162は、中心線CL1を跨るように配置されている。
すなわち、本実施形態では、曲げ関節である関節64Bは、サーボモータSMBの回転軸線AX2と第1減速機161の回転軸線AX2とが同軸であり、関節64Bの回転軸線AX1と第2減速機162の回転軸線AX1が同軸であり、第1減速機161の回転軸線AX2と第2減速機162の回転軸線AX1は直交しており、ベベルギア163は、第1減速機161の回転軸線AX2に直交する方向に回転を伝達する。
(ロール軸に対応するねじり関節の詳細な構造)
ねじり関節である関節64Rの詳細な構造について説明する。本実施形態では、図15に示すように、関節64Rは、サーボモータSMR、第1減速機171、はすば歯車173、および、第2減速機172を含む。サーボモータSMRは、第2モータの一例である。第1減速機171、および、第2減速機172は、第2関節用減速機の一例である。なお、はすば歯車は、斜歯歯車や、ヘリカルギアと呼ばれることもある。
サーボモータSMRは、第2筐体142に配置されている。サーボモータSMBは、サーボモータSMRと同様の構成を有する。
本実施形態では、第1減速機171は、サーボモータSMRの回転を減速して出力する。サーボモータSMRと第1減速機171とは、一体化されている。第1減速機171は、遊星減速機を含む。なお、第1減速機171の構成は、第1減速機161の構成と同様である。
本実施形態では、はすば歯車173は、第1減速機171から出力される回転を減速して出力する。はすば歯車173は、サーボモータSMRの回転軸線AX12方向に沿った方向にサーボモータSMRの回転を伝達する。はすば歯車173は、第1減速機171と第2減速機172とに接続されている。
本実施形態では、第2減速機172は、はすば歯車173から出力される回転を減速して出力する。第2減速機172の一方側は、はすば歯車173に接続されるとともに、第2筐体142にネジ151により取り付けられている。第2減速機172の他方側は、第3筐体143にネジ151により取り付けられている。第2減速機172は、波動歯車減速機、RV減速機(登録商標)、および、サイクロ減速機(登録商標)のうちのいずれか1つを含む。
本実施形態では、図14に示される第2減速機172の減速比r2は、第1減速機171の減速比r1よりも高い。第1減速機171の減速比r1の許容範囲は、1以上15以下である。第2減速機172の減速比r2の許容範囲は、20以上200以下である。たとえば、第2減速機172の減速比r2と、第1減速機171の減速比r1とのr2/r1は、7から8程度である。なお、図14では、JT1軸線、JT3軸線およびJT5軸線は、ロール軸に対応している。JT1軸線、JT3軸線およびJT5軸線のギア部は、はすば歯車173を意味している。なお、JT1軸線、JT3軸線およびJT5軸線に搭載されるはすば歯車173は、それぞれ、サイズと歯数が異なる。
本実施形態では、はすば歯車173の減速比は、第2減速機172の減速比、および、第1減速機171の減速比よりも低い。はすば歯車173の減速比r3の許容範囲は、2以上3以下である。たとえば、第1減速機171の減速比r1と、はすば歯車173の減速比r3との比r1/r3は、1.1から3程度である。なお、図14に示すように、はすば歯車173は、それぞれ、サイズと歯数が異なる。
本実施形態では、図15に示すように、サーボモータSMR、第1減速機171、はすば歯車173、および、第2減速機172は、筒状の第2筐体142に収容される。サーボモータSMRは、回転軸線AX12が、筒状の第2筐体142の長手方向のZb方向に沿うように配置されている。第2筐体142において、サーボモータSMR、第1減速機171、はすば歯車173、および、第2減速機172は、この順で配置されている。サーボモータSMB、第1減速機171、はすば歯車173、および、第2減速機172は、Zb方向に沿うように配置されている。
本実施形態では、サーボモータSMR、第1減速機171、および、はすば歯車173の一の部分は、第2筐体142において、筒状の第2筐体142の長手方向に沿った第2筐体142の中心を通る中心線CL2に対して、一方側に配置されている。はすば歯車173の他の部分および第2減速機172は、第2筐体142の中心線CL2を横切って配置されている。なお、第2筐体142の中心線CL2とは、Xb方向およびYb方向における第2筐体142の中心を通り、かつ、Zb方向に沿った線である。サーボモータSMR、第1減速機171およびはすば歯車173の一の部分の回転軸線AX12は、第2筐体142において、中心線CL2よりもXb2側に位置している。
本実施形態では、図14に示すように、複数の関節64において、複数の第1減速機161および複数の第1減速機161の減速比r1は、共通である。複数の関節64において、複数の第2減速機162および複数の第2減速機172の減速比r2は、共通である。そして、ベベルギア163およびはすば歯車173の減速比r3は互いに異なる。これにより、関節64の総減速比r4が調整されている。すなわち、ベベルギア163またははすば歯車173の減速比r3a、r3b、r3c、r3d、r3eおよびr3fは、互いに異なる。これにより、複数の関節64の各々の総減速比r4a、r4b、r4c、r4d、r4eおよびr4fが調整されている。
すなわち、本実施形態では、関節64Rは、ねじり関節であり、サーボモータSMRの回転軸線AX12と第1減速機171の回転軸線AX12とが同軸であり、関節64Rの回転軸線AX11と第2減速機172の回転軸線AX11とが同軸であり、第1減速機171の回転軸線AX12と第2減速機172の回転軸線AX11とは平行であり、はすば歯車173は、第1減速機171の回転軸線AX12に平行な方向に回転を伝達する。
(配線)
図13に示すように、本実施形態では、配線150は、関節64Bの内部に配置される。配線150は、ロボットアーム60の長手方向に沿うとともに、関節64Bの回転軸線AX1およびロボットアーム60の長手方向に直交するAX1-Yb平面を横切るように、ロボットアーム60の内部に配置されている。なお、ロボットアーム60が折り曲げられていない状態である第1筐体141と第2筐体142とがZb方向に沿って配置されている場合でも、ロボットアーム60が折り曲げられている状態である第1筐体141と第2筐体142とが屈曲している場合でも、配線150は、関節64Bの回転軸線AX1およびロボットアーム60の長手方向に直交するAX1-Yb平面を横切るように配置されている。また、関節64Bの回転軸線AX1は、第2減速機162の回転軸線AX1である。また、配線150は、動力線および信号線を含む。また、回転軸線AX1に対して直交するとは、回転軸線AX1に対して90度の角度で交差する場合と、回転軸線AX1に対して90度近傍の角度で交差する場合とを含む概念である。
本実施形態では、第1筐体141の内部から、第2筐体142の内部に亘って配置されている。具体的には、第1筐体141は、第1開口部141cを含む。第2筐体142は、第2開口部142cを含む。配線150は、第1開口部141cから、第2開口部142cに亘って配置されている。ロボットアーム60が折り曲げられている状態である第1筐体141と第2筐体142とが屈曲している状態で、第1開口部141cは、Zb1側に向かって開口している。また、ロボットアーム60が折り曲げられていない状態である第1筐体141と第2筐体142とがZb方向に沿って配置されている状態で、第1開口部141cは、Zb1側に向かって開口している。また、第1開口部141cは、Yb方向に沿って形成されている。第2開口部142cは、Zb2側に向かって開口している。また、第2開口部142cは、Yb方向に沿って形成されている。第1開口部141cおよび第2開口部142cは、互いに対向するように配置されている。
本実施形態では、第1開口部141cと、第2開口部142cとは、ロボットアーム60の長手方向において、互いに離間している。ロボットアーム60が折り曲げられていない状態である第1筐体141と第2筐体142とがZb方向に沿って配置されている状態では、第1開口部141cと第2開口部142cとは、Zb方向において互いに離間している。ロボットアーム60が折り曲げられていない状態であっても、ロボットアーム60が折り曲げられている状態であっても、第1開口部141cと第2開口部142cとは、離間している。このため、第1筐体141のZb1側の端部141dと、第2筐体142のZb2側の端部142dとが干渉することはない。
本実施形態では、図16に示すように、第1筐体141は、第2筐体142から延びる配線150の移動を規制する第1規制部141eを含む。図17に示すように、第1規制部141eは、略U字形状を有する。略U字形状の第1規制部141eの脚部の間の切欠き部141fに配線150が配置されている。配線150は、切欠き部141fに当接している。これにより、配線150のYb方向の移動が規制される。第1規制部141eは、第1筐体141のフレーム部141aにネジなどにより取り付けられている。フレーム部141aとカバー部141bとの間の隙間により第1開口部141cが形成されている。第1規制部141eは、フレーム部141aとカバー部141bとの間に配置されている。
本実施形態では、図16に示すように、第2筐体142は、第1筐体141から延びる配線150の移動を規制する第2規制部142eを含む。図18に示すように、第2規制部142eは、略U字形状を有する。略U字形状の第2規制部142eの脚部の間の切欠き部142fに配線150が配置されている。配線150は、切欠き部142fに当接している。これにより、配線150のYb方向の移動が規制される。図13に示すように、第2規制部142eは、第2筐体142のフレーム部142aにネジなどにより取り付けられている。
本実施形態では、サーボモータSMBは、第1筐体141において、第1筐体141の長手方向に沿った第1筐体141の中心を通る中心線CL1に対してXb2側に配置されている。第2減速機162は、中心線CL1を横切って配置され、配線150は、中心線CL1に対してXb1側に配置されている。なお、第1減速機161およびベベルギア163は、第1筐体141の中心線CL1に対して、Xb2側に配置されている。
本実施形態では、図15に示すように、関節64Rの第2減速機172は、中空である。そして、関節64Rにおいて、配線150は、第2減速機172の内部を介するように、ロボットアーム60の内部に配置されている。配線150は、第1筐体141の第1開口部141cから、第2筐体142の第2開口部142cを介して、第2筐体142の内部に配置される。配線150は、第2減速機172の内部を介して、第2筐体142から第3筐体143に亘るように配置される。
本実施形態では、筒状の配線保護部材144が配置されている。配線保護部材144は、中空の第2減速機172の内部に配置され、配線150が挿入される。配線保護部材144は、柔軟性を有する部材から形成されている。配線保護部材144は、たとえば、樹脂から形成されている。配線保護部材144は、第2筐体142から第3筐体143に亘って配置される。なお、配線保護部材144は、必ずしも必要としない。
[本実施形態の効果]
配線150は、ロボットアーム60の長手方向に沿うとともに、関節64Bの回転軸線AX1およびロボットアーム60の長手方向に直交するAX1-Yb平面を横切るように、ロボットアーム60の内部に配置されている。これにより、配線150が関節64Bの回転軸線AX1方向に膨らまないので、ロボットアーム60の回転軸線AX1方向の幅を大きくする必要がない。このため、ロボットアーム60を細くできる。
ロボットアーム60は、関節64Bにより互いに相対的に回転される第1筐体141および第2筐体142を含み、配線150は、第1筐体141の内部から、第2筐体142の内部に亘って配置されている。これにより、第1筐体141の内部から第2筐体142の内部に亘って配置される配線150が、回転軸線AX1方向に膨らまないので、第1筐体141および第2筐体142の両方を細くできる。
配線150は、第1開口部141cから、第2開口部142cに亘って配置されている。これにより、第1開口部141cおよび第2開口部142cを介して、第1筐体141の内部から第2筐体142の内部に亘って配線150を容易に配置することができる。
第1開口部141cと、第2開口部142cとは、ロボットアーム60の長手方向において、互いに離間している。これにより、第1開口部141cと第2開口部142cとが離間しているので、第1筐体141と第2筐体142とを離間して配置できる。このため、第1筐体141と第2筐体142との干渉を抑制できる。
第1筐体141は、第2筐体142から延びる配線150の移動を規制する第1規制部141eを含む。これにより、第1筐体141内で配線150が移動するのを第1規制部141eにより抑制できる。
第2筐体142は、第1筐体141から延びる配線150の移動を規制する第2規制部142eを含む。これにより、第2筐体142内で配線150が移動するのを第2規制部142eにより抑制できる。
配線150は、ロボットアーム60の長手方向に沿うとともに、第2減速機162の回転軸線AX1およびロボットアーム60の長手方向に直交するAX1-Yb平面を横切るように、ロボットアーム60の内部に配置されている。これにより、配線150が減速機の内部を介して配置される場合のように、配線150が第2減速機162の回転軸線方向に膨らむことが抑制される。このため、関節64Bに第2減速機162が配置されている場合でも、ロボットアーム60を細くできる。
サーボモータSMBは、第1筐体141において、第1筐体141の長手方向に沿った第1筐体141の中心を通る中心線CL1に対して、一方側に配置され、第2減速機162は、中心線CL1を横切って配置され、配線150は、中心線CL1に対して他方側に配置されている。これにより、サーボモータSMBが筐体の中心線CL1に対して一方側に寄せて配置されるので、配線150を中心線CL1に対して他方側に容易に配置することができる。
配線150は、中空の第2減速機172の内部を介するように、ロボットアーム60の内部に配置されている。ここで、関節64Rは、ロボットアーム60の長手方向を回転軸線AX11として回転するので、関節64Rにより接続される一対の第2筐体142および第3筐体143は、回転軸線AX11方向に沿って直線上に配置される。このため、関節64Rでは、配線150を中空の第2減速機172の内部を介するように配置しても、配線150が膨らむことがない。
手術支援ロボット1は、中空の第2減速機172の内部に配置され、配線150が挿入される筒状の配線保護部材144をさらに備える。これにより、第2減速機172と配線150との接触に起因する配線150の損傷を抑制できる。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更または変形例が含まれる。
上記実施形態では、配線150が、第1筐体141の第1開口部141cから、第2筐体142の第2開口部142cに亘って配置されている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、第1筐体141に配線150の直径と同等の直径を有する孔部を設けるとともに、第2筐体142に配線150の直径と同等の直径を有する孔部を設けて、配線150を第1筐体141の孔部から第2筐体142の孔部に亘って配置してもよい。これにより、第1筐体141の孔部と第2筐体142の孔部とによって配線150の移動が規制される。
上記実施形態では、第1開口部141cと第2開口部142cとが互いに離間している例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、第1開口部141cと第2開口部142cとが隣接するように配置されていてもよい。この場合、第1筐体141と第2筐体142とは、互いに接するように配置される。
上記実施形態では、略U字形状を有する第1規制部141eおよび第2規制部142eにより、配線150の移動が規制される例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、粘着性を有するテープなどにより配線150の移動が規制されてもよい。
上記実施形態では、中空の第2減速機172の内部に筒状の配線保護部材144が配置される例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、第2減速機172と、配線150との干渉による配線150の損傷の虞が無ければ、配線保護部材144を配置しなくてもよい。
また、上記実施形態では、ロボットアーム60が4つ設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアーム60の数は、少なくとも1つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。
また、上記実施形態では、アーム部61およびポジショナ40が7軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、アーム部61およびポジショナ40が7軸多関節ロボット以外の軸構成の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。7軸多関節ロボット以外の軸構成とは、例えば、6軸や8軸である。
また、上記実施形態では、手術支援ロボット1が、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50とを備えている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50は必ずしも必要なく、手術支援ロボット1が、ロボットアーム60だけで構成されてもよい。
また、上記実施形態では、手術支援ロボット1に本開示を適用する例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、図19に示すように、人型ロボット200の関節201に、本開示を適用してもよい。
[態様]
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
(項目1)
先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームと、
前記ロボットアームの内部に配置される配線と、を備え、
前記関節は、前記ロボットアームを折り曲げる方向に回転する第1関節を含み、
前記配線は、前記ロボットアームの長手方向に沿うとともに、前記第1関節の回転軸線および前記ロボットアームの長手方向に直交する平面を横切るように、前記ロボットアームの内部に配置されている、手術支援ロボット。
(項目2)
前記ロボットアームは、前記第1関節により互いに相対的に回転される第1筐体および第2筐体を含み、
前記配線は、前記第1筐体の内部から、前記第2筐体の内部に亘って配置されている、項目1に記載の手術支援ロボット。
(項目3)
前記第1筐体は、第1開口部を含み、
前記第2筐体は、第2開口部を含み、
前記配線は、前記第1開口部から、前記第2開口部に亘って配置されている、項目2に記載の手術支援ロボット。
(項目4)
前記第1開口部と、前記第2開口部とは、前記ロボットアームの長手方向において、互いに離間している、項目3に記載の手術支援ロボット。
(項目5)
前記第1筐体は、前記第2筐体から延びる前記配線の移動を規制する第1規制部を含む、項目2から項目4までのいずれか1項に記載の手術支援ロボット。
(項目6)
前記第2筐体は、前記第1筐体から延びる前記配線の移動を規制する第2規制部を含む、項目2から項目5までのいずれか1項に記載の手術支援ロボット。
(項目7)
前記第1関節は、
前記第1関節を回転させる第1モータと、
前記第1モータの回転軸線方向に直交する方向に前記第1モータの回転を伝達する第1関節用減速機と、を含み、
前記配線は、前記ロボットアームの長手方向に沿うとともに、前記第1関節用減速機の回転軸線および前記ロボットアームの長手方向に直交する平面を横切るように、前記ロボットアームの内部に配置されている、項目1から項目6までのいずれか1項に記載の手術支援ロボット。
(項目8)
前記ロボットアームは、前記第1モータ、および、前記第1関節用減速機が収容される筒状の第1筐体をさらに含み、
前記第1モータは、前記第1筐体において、前記第1筐体の長手方向に沿った前記第1筐体の中心を通る中心線に対して、一方側に配置され、
前記第1関節用減速機は、前記中心線を横切って配置され、
前記配線は、前記中心線に対して他方側に配置されている、項目7に記載の手術支援ロボット。
(項目9)
前記関節は、前記ロボットアームの長手方向を回転軸線として回転する第2関節をさらに含み、
前記第2関節は、
前記第2関節を回転させる第2モータと、
前記第2モータの回転軸線方向に沿った方向に前記第2モータの回転を伝達する中空の第2関節用減速機と、を含み、
前記配線は、前記中空の第2関節用減速機の内部を介するように、前記ロボットアームの内部に配置されている、項目1から項目8までのいずれか1項に記載の手術支援ロボット。
(項目10)
前記中空の第2関節用減速機の内部に配置され、前記配線が挿入される筒状の配線保護部材をさらに備える、項目9に記載の手術支援ロボット。
1 手術支援ロボット
4 手術器具
60 ロボットアーム
64 関節
64B 関節(第1関節)
64R 関節(第2関節)
141 第1筐体
141c 第1開口部
141e 第1規制部
142 第2筐体
142c 第2開口部
142e 第2規制部
144 配線保護部材
150 配線
162 第2減速機(第1関節用減速機)
171 第1減速機(第2関節用減速機)
172 第2減速機(第2関節用減速機)
AX1 回転軸線(第1関節の回転軸線)
AX2 サーボモータの回転軸線
AX11 回転軸線(第2関節の回転軸線)
AX12 サーボモータの回転軸線
CL1 中心線
SMB サーボモータ(第1モータ)
SMR サーボモータ(第2モータ)

Claims (10)

  1. 先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームと、
    前記ロボットアームの内部に配置される配線と、を備え、
    前記関節は、前記ロボットアームを折り曲げる方向に回転する第1関節を含み、
    前記配線は、前記ロボットアームの長手方向に沿うとともに、前記第1関節の回転軸線および前記ロボットアームの長手方向に直交する平面を横切るように、前記ロボットアームの内部に配置されている、手術支援ロボット。
  2. 前記ロボットアームは、前記第1関節により互いに相対的に回転される第1筐体および第2筐体を含み、
    前記配線は、前記第1筐体の内部から、前記第2筐体の内部に亘って配置されている、請求項1に記載の手術支援ロボット。
  3. 前記第1筐体は、第1開口部を含み、
    前記第2筐体は、第2開口部を含み、
    前記配線は、前記第1開口部から、前記第2開口部に亘って配置されている、請求項2に記載の手術支援ロボット。
  4. 前記第1開口部と、前記第2開口部とは、前記ロボットアームの長手方向において、互いに離間している、請求項3に記載の手術支援ロボット。
  5. 前記第1筐体は、前記第2筐体から延びる前記配線の移動を規制する第1規制部を含む、請求項2に記載の手術支援ロボット。
  6. 前記第2筐体は、前記第1筐体から延びる前記配線の移動を規制する第2規制部を含む、請求項2に記載の手術支援ロボット。
  7. 前記第1関節は、
    前記第1関節を回転させる第1モータと、
    前記第1モータの回転軸線方向に直交する方向に前記第1モータの回転を伝達する第1関節用減速機と、を含み、
    前記配線は、前記ロボットアームの長手方向に沿うとともに、前記第1関節用減速機の回転軸線および前記ロボットアームの長手方向に直交する平面を横切るように、前記ロボットアームの内部に配置されている、請求項1に記載の手術支援ロボット。
  8. 前記ロボットアームは、前記第1モータ、および、前記第1関節用減速機が収容される筒状の第1筐体をさらに含み、
    前記第1モータは、前記第1筐体において、前記第1筐体の長手方向に沿った前記第1筐体の中心を通る中心線に対して、一方側に配置され、
    前記第1関節用減速機は、前記中心線を横切って配置され、
    前記配線は、前記中心線に対して他方側に配置されている、請求項7に記載の手術支援ロボット。
  9. 前記関節は、前記ロボットアームの長手方向を回転軸線として回転する第2関節をさらに含み、
    前記第2関節は、
    前記第2関節を回転させる第2モータと、
    前記第2モータの回転軸線方向に沿った方向に前記第2モータの回転を伝達する中空の第2関節用減速機と、を含み、
    前記配線は、前記中空の第2関節用減速機の内部を介するように、前記ロボットアームの内部に配置されている、請求項1に記載の手術支援ロボット。
  10. 前記中空の第2関節用減速機の内部に配置され、前記配線が挿入される筒状の配線保護部材をさらに備える、請求項9に記載の手術支援ロボット。

JP2022125793A 2022-08-05 2022-08-05 手術支援ロボット Pending JP2024022305A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022125793A JP2024022305A (ja) 2022-08-05 2022-08-05 手術支援ロボット
US18/365,257 US20240041548A1 (en) 2022-08-05 2023-08-04 Surgical robot and robotic surgical system
EP23189744.8A EP4316406A1 (en) 2022-08-05 2023-08-04 Surgical robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022125793A JP2024022305A (ja) 2022-08-05 2022-08-05 手術支援ロボット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024022305A true JP2024022305A (ja) 2024-02-16

Family

ID=87557624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022125793A Pending JP2024022305A (ja) 2022-08-05 2022-08-05 手術支援ロボット

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240041548A1 (ja)
EP (1) EP4316406A1 (ja)
JP (1) JP2024022305A (ja)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008035196A1 (de) * 2008-07-28 2010-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Diagnostikeinrichtung mit einem Knickarmroboter mit Kabelführung
JP2016068202A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 セイコーエプソン株式会社 ロボット
JP7224989B2 (ja) 2019-03-22 2023-02-20 川崎重工業株式会社 医療用マニピュレータ
CN115515525B (zh) * 2020-05-26 2023-04-25 瑞德医疗机器股份有限公司 手术器具保持装置、手术辅助装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4316406A1 (en) 2024-02-07
US20240041548A1 (en) 2024-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015093190A (ja) 手首機構を有する医療デバイスアダプター
JP7352452B2 (ja) 外科手術システム及びポジショナの操作方法
EP4316405A1 (en) Surgical robot
JP2023026468A (ja) 手術支援ロボット
JP3679440B2 (ja) 医療用マニピュレータ
CN113558767B (zh) 手术辅助机器人以及枢转位置设定方法
JP3628742B2 (ja) 医療用マニピュレータ
EP4070918A1 (en) Surgery support robot and control method thereof
EP4140437A1 (en) Robotic surgical system
US20230293160A1 (en) Surgical instrument wrist
JP2021153858A (ja) 手術器具
EP4140436A1 (en) Robotic surgical system and control method of robotic surgical system
JP2024022305A (ja) 手術支援ロボット
JP7344927B2 (ja) 手術支援ロボット
US20210322111A1 (en) Interface and surgery assist robot
WO2020209165A1 (ja) 外科手術システム及び外科手術システムの制御方法
JP2022165838A (ja) 手術器具アダプタおよび手術支援ロボット
WO2023120526A1 (ja) 手術支援システムおよび手術支援ロボット
WO2024101043A1 (ja) 手術器具アダプタおよび手術支援ロボット
WO2023219143A1 (ja) 手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法
WO2023090352A1 (ja) 手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法
WO2023120396A1 (ja) 手術支援システム、手術支援ロボットおよび手術支援システムの制御方法
JP7393383B2 (ja) 手術支援ロボットおよび多関節ロボットの作動方法
WO2022168510A1 (ja) 手術支援ロボット、手術支援システムおよび手術支援ロボットの制御方法
WO2023120401A1 (ja) 手術支援システムおよび操作者側装置