JP6692301B2 - 低侵襲手術用の再構成可能なロボットアーキテクチャ - Google Patents
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Description
(1)"アクチュエータ"、"回転運動"、"軸"、"エンドエフェクタ"、"器具"、"アーム"、"遠隔運動中心"、及び"アーク長"を含むが限定されない専門用語は、本開示の技術分野において理解され、本明細書に例示される通り解釈されるものとする。
(2)"アクチュエータ"という語に対する"ベース"及び"器具"というラベルは、"アクチュエータ"という語へのいかなる追加の限定も規定若しくは示唆することなく、本明細書で記載され請求される異なるアクチュエータを区別する。
(3)"軸"という語に対する"主"、"第二"、及び"長手方向"というラベルは、"軸"という語にいかなる追加の限定も規定若しくは示唆することなく、本明細書に記載され請求される異なる軸を区別する。
(4)"アームセット"という語は、両アクチュエータに接合される若しくは接合されるように構造的に構成される固定長若しくは可変長の支持アーム、並びに器具アクチュエータとエンドエフェクタに接合される若しくは接合されるように構造的に構成される固定長若しくは可変長の器具アームを広く包含する。
(5)"アーム"という語に対する"支持"及び"器具"というラベルは、"アーム"という語へのいかなる追加の限定も規定若しくは示唆することなく、本明細書で記載され請求される異なるアームを区別する。
(6)"接合"という語はいかなる時制でも、部品間の直接的物理的接触若しくは部品の隣接配置を含むいかなるタイプの部品の取り付け(affixation)若しくは取り外し可能な結合(detachable coupling)をも広く包含する。
(7)"アーク構成"という語は、ベースアクチュエータと器具アクチュエータの間のベースアーク長、及び器具アクチュエータとエンドエフェクタの間の拡張アーク長を含む、ベースアクチュエータ、器具アクチュエータ、及びエンドエフェクタの軸の非平行角度配向を広く包含する。
(8)"アーク長"という語に対する"ベース"及び"拡張"というラベルは、"アーク長"という語にいかなる追加の限定も規定若しくは示唆することなく、本明細書で記載され請求される異なるアームを区別する。
(9)"少なくとも部分的に相互交換可能"というフレーズは、両アームがアームセットに固有であるという点で各アームセットが特徴的であるが、各アームを個々に一つ以上の他のアームセットと共有する可能性があり、それによって一つのアームセットと別のアームセットとの相互交換がアームセットの一つ若しくは両方のアームの交換を伴うことを広く包含する。
(1)"ロボットプラットフォーム"、"ワークステーション"、"ピッチ範囲"、"ヨー範囲"、及び"作業空間"を含むが限定されない専門用語は、本開示の技術分野において理解され、本明細書に例示される通り解釈されるものとする。
(2)"ワークステーション"という語の例は、一つ以上のコンピュータデバイス(例えばクライアントコンピュータ、デスクトップ及びタブレット)、ディスプレイ/モニタ、及び一つ以上の入力デバイス(例えばキーボード、ジョイスティック及びマウス)のアセンブリを含むがこれに限定されない。
(3)"コンピュータデバイス"の構造的構成は、プロセッサ、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、アプリケーションモジュール、周辺デバイスコントローラ、スロット及びポートを含み得るがこれに限定されない。
(4)"アプリケーションモジュール"という語は、特定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(例えば実行可能ソフトウェア及びファームウェア)から成るワークスステーションのコンポーネントを広く包含する。
(1)回転軸PA2、RAD及びLA2は遠隔運動中心56において交差する。
(2)支持アーク53のθBのベースアーク長は回転軸PA2とSA2の間に及ぶ。
(3)器具アーク54aの拡張アーク長θE3は回転軸PA2とLA2の間に及ぶ。
(4)遠隔運動中心56に対する作業空間57aは支持アーク53のθB3のベースアーク長と器具アーク54aの拡張アーク長θE3から得られる面及び底寸法を持つ。
(5)アクチュエータ51は作業空間57a内で内視鏡60の遠位端60dの広範な動きを制御するために所望のφ1度にわたって主軸PA2まわりにアーク53及び54aを一緒に回転させるように命令され得る。
(6)アクチュエータ52は作業空間57a内で内視鏡60の遠位端60dの的を絞った動きを制御するために所望のφ2度にわたって第二軸SA2まわりに器具アーク54aを回転させるように命令され得る。
(7)エンドエフェクタ55aはその長手方向軸LA2まわりに内視鏡60を回転させる手動若しくは制御された能力を持つ。
(1)回転軸PA2、RAD、及びLA2は遠隔運動中心56において交差する。
(2)支持アーク53のθBのベースアーク長は回転軸PA2とSA2の間に及ぶ。
(3)器具アーク54bの拡張アーク長θE4は回転軸PA2とLA2の間に及ぶ。
(4)遠隔運動中心56に対する作業空間57bは支持アーク53のθB3のベースアーク長と器具アーク54bの拡張アーク長θE4から得られる面及び底寸法を持つ。
(5)アクチュエータ51は作業空間57b内で内視鏡60の遠位端60dの広範な動きを制御するために所望のφ1度にわたって主軸PA2まわりにアーク53及び54bを一緒に回転させるように命令され得る。
(6)アクチュエータ52は作業空間57b内で内視鏡60の遠位端60dの的を絞った動きを制御するために所望のφ2度にわたって第二軸SA2まわりに器具アーク54bを回転させるように命令され得る。
(7)エンドエフェクタ55bはその長手方向軸LA2まわりに内視鏡60を回転させる手動若しくは制御された能力を持つ。
Claims (15)
- 主軸に沿って回転運動を生成するように動作可能なベースアクチュエータと、
第二軸に沿って回転運動を生成するように動作可能な器具アクチュエータと、
長手方向軸に沿って器具を保持するように動作可能なエンドエフェクタと、
複数のアームセットと
を有する、再構成可能なロボットシステムであって、
前記複数のアームセットの各アームセットが、前記ベースアクチュエータが前記主軸に沿って回転運動を生成すること及び前記器具アクチュエータが前記第二軸に沿って回転運動を生成することの少なくとも一方に応答して、前記ベースアクチュエータ、前記器具アクチュエータ、及び前記エンドエフェクタを連続的に接合して、遠隔運動中心に対してピッチ範囲及びヨー範囲を持つ作業空間内で前記エンドエフェクタによって保持される器具を動かすためのそれぞれのアーク構成を確立するように動作可能であり、
前記それぞれのアーク構成が、前記主軸、前記第二軸、及び前記長手方向軸の交点として前記遠隔運動中心を定義し、
前記複数のアームセットの1つのアームセットが、前記複数のアームセットの他のアームセットと少なくとも部分的に交換可能であり、これにより、前記1つのアームセットにより確立されるアーク構成とは異なるアーク構成を確立する、
再構成可能なロボットシステム。 - 基準座標系内で前記ベースアクチュエータに接合される前記エンドエフェクタを位置決めするために前記ベースアクチュエータに結合されるように動作可能なロボットプラットフォームをさらに有する、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 各アームセットは、前記ベースアクチュエータと前記器具アクチュエータの間に固定長若しくは可変長を持つ、前記ベースアクチュエータと前記器具アクチュエータに接合されるように動作可能な同じ支持アームを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 各アームセットは、前記ベースアクチュエータと前記器具アクチュエータの間に固定長若しくは可変長を持つ、前記ベースアクチュエータと前記器具アクチュエータに接合されるように動作可能な異なる支持アームを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 各アームセットは、前記器具アクチュエータと前記エンドエフェクタの間に固定長若しくは可変長を持つ、前記器具アクチュエータと前記エンドエフェクタに接合されるように動作可能な同じ器具アームを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 各アームセットは、前記器具アクチュエータと前記エンドエフェクタの間に固定長若しくは可変長を持つ、前記器具アクチュエータと前記エンドエフェクタに接合されるように動作可能な異なる器具アームを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 各アームセットは前記ベースアクチュエータと前記器具アクチュエータに取り付けられる同じ支持アームを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 各アームセットは前記器具アクチュエータに取り付けられる同じ支持アームを含み、
各アームセットは前記器具アクチュエータに取り外し可能に結合されるように動作可能な異なる器具アームをさらに含む、
請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。 - 各アームセットが器具アームを含み、
前記エンドエフェクタが各器具アームに取り外し可能に結合されるように動作可能である、
請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。 - 各アームセットがアーク形状を持つアームを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 前記複数のアームセットの前記それぞれのアーク構成に対して前記エンドエフェクタによって保持される器具の前記遠隔運動中心に対する作業空間をシミュレーションするように動作可能なロボット構成ワークステーションをさらに有する、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 前記エンドエフェクタによって保持される器具の前記遠隔運動中心に対する作業空間の規定ピッチ範囲と規定ヨー範囲の少なくとも一方を確立するように、前記ベースアクチュエータ、前記器具アクチュエータ、及び前記エンドエフェクタに接合されるべき前記アームセットのうち少なくとも一つを推薦するように動作可能なロボット構成ワークステーションをさらに有する、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 前記複数のアームセットのそれぞれのアームセットが、前記遠隔運動中心に対する前記器具の作業空間のそれぞれ異なるピッチ範囲及び/又はヨー範囲を提供するように構造的に構成されるアームを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 各アームセットが識別マーカを含む、請求項1に記載の再構成可能なロボットシステム。
- 主軸に沿って回転運動を生成するように動作可能なベースアクチュエータと、
第二軸に沿って回転運動を生成するように動作可能な器具アクチュエータと、
長手方向軸に沿って器具を保持するように動作可能なエンドエフェクタと、
前記ベースアクチュエータが前記主軸に沿って回転運動を生成すること及び前記器具アクチュエータが前記第二軸に沿って回転運動を生成することの少なくとも一方に応答して、遠隔運動中心に対して前記エンドエフェクタによって保持される器具を動かすための第一アーク構成へ、前記ベースアクチュエータ、前記器具アクチュエータ、及び前記エンドエフェクタを連続的に接合する第一アームセットと、
前記ベースアクチュエータが前記主軸に沿って回転運動を生成すること及び前記器具アクチュエータが前記第二軸に沿って回転運動を生成することの少なくとも一方に応答して、前記遠隔運動中心に対して前記エンドエフェクタによって保持される器具を動かすための第二アーク構成へ、前記ベースアクチュエータ、前記器具アクチュエータ、及び前記エンドエフェクタを連続的に接合するように動作可能な第二アームセットと
を有する、再構成可能なロボットであって、
前記第一アーク構成と前記第二アーク構成は前記主軸、前記第二軸、及び前記長手方向軸の交点として前記遠隔運動中心を定義し、
前記第一アームセットと前記第二アームセットが、前記ベースアクチュエータ、前記器具アクチュエータ、及び前記エンドエフェクタの前記第一アーク構成を、前記ベースアクチュエータ、前記器具アクチュエータ、及び前記エンドエフェクタの前記第二アーク構成へ再構成するために少なくとも部分的に相互交換可能であり、
前記再構成可能なロボットが、前記エンドエフェクタによって保持される器具の前記遠隔運動中心に対する作業空間の規定ピッチ範囲と規定ヨー範囲の少なくとも一方を確立するように、前記ベースアクチュエータ、前記器具アクチュエータ、及び前記エンドエフェクタに接合されるべき前記アームセットのうち少なくとも一つを推薦するように動作可能なロボット構成ワークステーションを有する、
再構成可能なロボット。
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