JP6473757B2 - ロボット外科手術システムのための入力デバイスアセンブリ - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/937,044号(2014年2月7日出願)および米国仮特許出願第61/987,893号(2014年5月2日出願)の利益、およびそれらに対する優先権を主張し、各々の全内容は、参照により本明細書に引用される。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
モータを搭載するためのトルク変換器であって、
前記モータに固定されるように構成されているモータプレートと、
固定構造に固定されるように構成されている搭載用プレートと、
前記モータプレートと前記搭載用プレートとの間に位置付けられているフレックスリングであって、前記フレックスリングは、互に対して移動可能である第1の端部および第2の端部を有する本体を含み、前記本体の第1の端部は、前記モータプレートに固定され、前記本体の第2の端部は、前記搭載用プレートに固定され、前記本体は、前記第1および第2の端部の互に対する移動に応答して、撓曲するように構成されている、フレックスリングと、
前記本体の撓曲を測定するために前記フレックスリングの本体上に位置付けられている歪みゲージと
を備えている、トルク変換器。
(項目2)
前記モータプレートを覆って位置付けられている内面と、前記搭載用プレート内に位置付けられている外面とを有する軸受をさらに備えている、項目1に記載のトルク変換器。
(項目3)
前記モータプレートは、前記搭載用プレートに向かって延びている軸受ステムを含み、前記軸受の内面は、前記軸受ステムに固定されている、項目2に記載のトルク変換器。
(項目4)
前記搭載用プレートは、前記モータプレートに向かって延びている軸受シリンダを含み、前記軸受の外面は、前記軸受シリンダの内面に固定されている、項目2に記載のトルク変換器。
(項目5)
前記フレックスリングは、前記軸受シリンダの外面を覆って位置付けられている、項目4に記載のトルク変換器。
(項目6)
前記フレックスリングは、前記軸受を覆って位置付けられている、項目2に記載のトルク変換器。
(項目7)
前記モータプレートは、半径方向に延びているモータフランジを含み、前記搭載用プレートは、半径方向に延びている搭載用フランジを含み、前記フレックスリングは、前記本体の第1の端部において半径方向に延びている第1のフランジと、前記本体の第2の端部において半径方向に延びている第2のフランジとを含み、前記第1のフランジは、前記モータフランジに固定され、前記第2のフランジは、前記搭載用フランジに固定されている、項目1に記載のトルク変換器。
(項目8)
前記フレックスリングの本体は、低歪み部材と高歪み部材とを含み、前記低歪み部材と高歪み部材との各々は、前記モータリングに固定されている第1の端部と、前記搭載用リングに固定されている第2の端部とを有する、項目1に記載のトルク変換器。
(項目9)
前記低歪み部材および高歪み部材は、前記モータリングの中心と前記搭載用リングの中心との間に画定される縦方向軸に平行である、項目8に記載のトルク変換器。
(項目10)
前記搭載用リングは、前記搭載用リングを前記固定構造にクロックするように構成されている陥凹を画定する、項目1に記載のトルク変換器。
(項目11)
前記フレックスリングの本体は、内径および外径を有し、前記内径および外形は、前記本体の剛性を決定する、項目1に記載のトルク変換器。
(項目12)
前記歪みゲージは、前記フレックスリングの本体の第1の端部と第2の端部との中間に位置付けられている、項目1に記載のトルク変換器。
(項目13)
駆動ユニットであって、
固定構造と、
前記固定構造を通過する駆動シャフトを有する第1のモータと、
前記第1のモータを前記固定構造に搭載するために、前記固定構造と前記第1のモータとの間に、前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられている第1のトルク変換器と
を備え、
前記第1のトルク変換器は、
前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられ、前記第1のモータに固定されているモータプレートと、
前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられ、前記固定構造に固定されている搭載用プレートと、
前記モータプレートと前記搭載用プレートとの間に前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられているフレックスリングであって、前記フレックスリングは、互に対して移動可能である第1の端部および第2の端部を有する本体を含み、前記本体の第1の端部は、前記モータプレートに固定され、前記本体の第2の端部は、前記搭載用プレートに固定され、前記本体は、前記第1および第2の端部の互に対する移動に応答して、撓曲するように構成されている、フレックスリングと、
前記本体の撓曲を測定するために前記フレックスリングの本体上に位置付けられている歪みゲージと
を含む、駆動ユニット。
(項目14)
前記駆動シャフトと動作可能に関連付けられ、前記駆動シャフトの回転に応答して、ツールを操作するように構成されている第1の駆動ケーブルをさらに備えている、項目13に記載の駆動ユニット。
(項目15)
前記第1のモータの駆動シャフトに結合されているコンバータをさらに備え、前記コンバータは、前記駆動シャフトの回転を前記第1の駆動ケーブルの線形移動に転換する、項目14に記載の駆動ユニット。
(項目16)
前記第1のモータは、第1の自由度においてツールを操作するように構成される、項目13に記載の駆動ユニット。
(項目17)
前記第1の自由度とは異なる第2の自由度において前記ツールを操作するように構成されている第2のモータをさらに備え、前記第2のモータは、第2のトルク変換器によって前記固定構造に搭載されている、項目16に記載の駆動ユニット。
(項目18)
前記固定構造は、ロボットシステムのアームの端部である、項目13に記載の駆動ユニット。
(項目19)
ツールによって及ぼされている力を測定する方法であって、
前記ツールを操作するために駆動ユニットのモータを起動させることであって、前記モータは、トルク変換器によって前記駆動ユニットの固定構造に搭載され、前記モータは、前記ツールを操作するために前記ツールに動作可能に関連付けられている、ことと、
前記モータを起動させることに応答して、前記トルク変換器のフレックスリングの本体の撓曲を測定することによって、前記モータの反力トルクを測定することと
を含む、方法。
(項目20)
前記駆動ユニットのモータを起動させることは、前記モータにエネルギーを供給することを含む、項目19に記載の方法。
(項目21)
前記モータの測定された反力トルクに応答して、前記モータに供給されるエネルギーを調節することをさらに含む、項目20に記載の方法。
Claims (21)
- モータを搭載するためのトルク変換器であって、
前記モータに固定されるように構成されているモータプレートと、
固定構造に固定されるように構成されている搭載用プレートと、
前記モータプレートと前記搭載用プレートとの間に位置付けられているフレックスリングであって、前記フレックスリングは、開放リングであり、前記フレックスリングは、互いに対して移動可能である第1の端部および第2の端部を有する本体を含み、前記本体の前記第1の端部は、前記モータプレートに固定され、前記本体の前記第2の端部は、前記搭載用プレートに固定され、前記本体は、前記第1の端部および前記第2の端部の互いに対する移動に応答して、撓曲するように構成されている、フレックスリングと、
前記本体の撓曲を測定するために前記フレックスリングの前記本体上に位置付けられている歪みゲージと
を備えている、トルク変換器。 - 前記モータプレートを覆って位置付けられている内面と、前記搭載用プレート内に位置付けられている外面とを有する軸受をさらに備えている、請求項1に記載のトルク変換器。
- 前記モータプレートは、前記搭載用プレートに向かって延びている軸受ステムを含み、前記軸受の内面は、前記軸受ステムに固定されている、請求項2に記載のトルク変換器。
- 前記搭載用プレートは、前記モータプレートに向かって延びている軸受シリンダを含み、前記軸受の外面は、前記軸受シリンダの内面に固定されている、請求項2に記載のトルク変換器。
- 前記フレックスリングは、前記軸受シリンダの外面を覆って位置付けられている、請求項4に記載のトルク変換器。
- 前記フレックスリングは、前記軸受を覆って位置付けられている、請求項2に記載のトルク変換器。
- 前記モータプレートは、半径方向に延びているモータフランジを含み、前記搭載用プレートは、半径方向に延びている搭載用フランジを含み、前記フレックスリングは、前記本体の前記第1の端部において半径方向に延びている第1のフランジと、前記本体の前記第2の端部において半径方向に延びている第2のフランジとを含み、前記第1のフランジは、前記モータフランジに固定され、前記第2のフランジは、前記搭載用フランジに固定されている、請求項1に記載のトルク変換器。
- 前記フレックスリングの前記本体は、低歪み部材と高歪み部材とを含み、前記低歪み部材および前記高歪み部材の各々は、前記モータプレートに固定されている第1の端部と、前記搭載用プレートに固定されている第2の端部とを有する、請求項1に記載のトルク変換器。
- 前記低歪み部材および前記高歪み部材は、前記モータプレートの中心と前記搭載用プレートの中心との間に画定される縦方向軸に平行である、請求項8に記載のトルク変換器。
- 前記搭載用プレートは、前記搭載用プレートを前記固定構造に固定するように構成されている陥凹を画定する、請求項1に記載のトルク変換器。
- 前記フレックスリングの前記本体は、内径および外径を有し、前記内径および前記外径は、前記本体の剛性を決定する、請求項1に記載のトルク変換器。
- 前記歪みゲージは、前記フレックスリングの前記本体の前記第1の端部と前記第2の端部との中間に位置付けられている、請求項1に記載のトルク変換器。
- 駆動ユニットであって、
固定構造と、
前記固定構造を通過する駆動シャフトを有する第1のモータと、
前記第1のモータを前記固定構造に搭載するために、前記固定構造と前記第1のモータとの間に、前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられている第1のトルク変換器であって、前記第1のトルク変換器は、請求項1に記載のトルク変換器である、第1のトルク変換器と
を備え、
前記第1のトルク変換器は、
前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられ、前記第1のモータに固定されている前記モータプレートと、
前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられ、前記固定構造に固定されている前記搭載用プレートと、
前記モータプレートと前記搭載用プレートとの間に前記第1のモータの駆動シャフトを中心として位置付けられている前記フレックスリングと
を含む、駆動ユニット。 - 前記駆動シャフトと動作可能に関連付けられ、前記駆動シャフトの回転に応答して、ツールを操作するように構成されている第1の駆動ケーブルをさらに備えている、請求項13に記載の駆動ユニット。
- 前記第1のモータの駆動シャフトに結合されているコンバータをさらに備え、前記コンバータは、前記駆動シャフトの回転を前記第1の駆動ケーブルの線形移動に転換する、請求項14に記載の駆動ユニット。
- 前記第1のモータは、第1の自由度においてツールを操作するように構成される、請求項13に記載の駆動ユニット。
- 前記第1の自由度とは異なる第2の自由度において前記ツールを操作するように構成されている第2のモータをさらに備え、前記第2のモータは、第2のトルク変換器によって前記固定構造に搭載されている、請求項16に記載の駆動ユニット。
- 前記固定構造は、ロボットシステムのアームの端部である、請求項13に記載の駆動ユニット。
- ツールによって及ぼされている力を測定する方法であって、前記方法は、
前記ツールを操作するために駆動ユニットのモータを起動させることであって、前記モータは、請求項1に記載のトルク変換器によって前記駆動ユニットの固定構造に搭載され、前記モータは、前記ツールを操作するために前記ツールに動作可能に関連付けられている、ことと、
前記モータを起動させることに応答して、前記トルク変換器のフレックスリングの本体の撓曲を測定することによって、前記モータの反力トルクを測定することと
を含む、方法。 - 前記駆動ユニットのモータを起動させることは、前記モータにエネルギーを供給することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記モータの測定された反力トルクに応答して、前記モータに供給されるエネルギーを調節することをさらに含む、請求項20に記載の方法。
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