JP7224479B2 - ロボットマニピュレータを制御するためのコンソール - Google Patents
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Description
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
[態様1]
エンドエフェクタを有するロボットマニピュレータを制御するためのコンソールであって、前記コンソールが、
ジンバルアセンブリに接続されたハンドコントローラと、
関節リンク機構であって、その近位端で硬質支持構造に接続され、その遠位端で前記ジンバルアセンブリに接続された、関節リンク機構と、を備え、
前記ジンバルアセンブリが、3つの関節のみによって提供される3つの自由度のみを含み、前記3つの関節のうちの第1の関節は、前記ジンバルアセンブリが、第1の軸を中心として、前記関節リンク機構の前記遠位端に対して回転することを可能にし、
前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリが、前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で、前記第1の軸が、前記支持構造に対して同じ配向を有するように、配置され、前記関節リンク機構が、平行四辺形の輪郭を有し、それによって、前記関節リンク機構の全ての構成で前記支持構造に対して同じ配向を有するように、前記第1の軸を機械的に制約する、コンソール。
[態様2]
前記コンソールが水平表面上に位置するとき、前記第1の軸が、前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で垂直であるように構成されている、態様1に記載のコンソール。
[態様3]
前記ジンバルアセンブリの前記3つの関節の関節接続によって前記ハンドコントローラの回転に完全に適応するように構成された、態様1または2に記載のコンソール。
[態様4]
前記関節リンク機構の関節接続によって前記ハンドコントローラの並進運動に適応するように構成された、態様1~3のいずれかに記載のコンソール。
[態様5]
前記ジンバルアセンブリが、
第1のリンクおよび第2のリンクと、
前記第1のリンクが第2の軸を中心として前記第2のリンクに対して回転することを可能にする第2の関節であって、前記第2の軸が、前記第1の軸に対して垂直である、第2の関節と、
前記ハンドコントローラが第3の軸を中心として前記第2のリンクに対して回転することを可能にする第3の関節であって、前記第3の軸が、前記第2の軸に対して垂直である、第3の関節と、を備える、態様1~4のいずれかに記載のコンソール。
[態様6]
前記第1の軸、第2の軸、および第3の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中心位置から、前記第1の関節の運動の範囲が、前記第1の軸を中心として、いずれかの回転方向に90°超回転することができるように制限されている、態様5に記載のコンソール。
[態様7]
前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第1の関節が、前記第1のリンクを前記関節リンク機構の前記遠位端に向かって移動させる回転方向で90°~115°の最大回転角度に制限されている、態様6に記載のコンソール。
[態様8]
前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第1の関節が、前記第1のリンクを前記関節リンク機構の前記遠位端から離れて移動させる回転方向で90°~100°の最大回転角度に制限されている、態様6または7に記載のコンソール。
[態様9]
前記第1の軸、第2の軸、および第3の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中心位置から、前記第2の関節の運動の範囲が、前記第2の軸を中心として、いずれかの回転方向に90°未満回転することができるように制限されている、態様5~8のいずれかに記載のコンソール。
[態様10]
前記ジンバルアセンブリの前記中心位置から、前記第2の関節が、前記第2のリンクを前記第1のリンクに向かって移動させる回転方向で80°~90°の最大回転角度に制限されている、態様9に記載のコンソール。
[態様11]
前記ジンバルアセンブリの前記中心位置から、前記第2の関節が、前記第2のリンクを前記第1のリンクから離れて移動させる回転方向で80°~90°の最大回転角度に制限されている、態様8または9に記載のコンソール。
[態様12]
前記第1の軸、第2の軸、および第3の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中心位置から、前記第3の関節の運動の範囲が、前記第3の軸を中心として、いずれかの回転方向に90°以下回転することができるように制限されている、態様5~11のいずれかに記載のコンソール。
[態様13]
前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第3の関節が、前記第3の軸を中心として、いずれかの回転方向で90°の最大回転角度に制限されている、態様12に記載のコンソール。
[態様14]
前記第1の軸を中心とした前記第1の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのヨー運動を測定するために、前記第1の関節に位置する位置センサをさらに備える、態様1~13のいずれかに記載のコンソール。
[態様15]
前記第2の軸を中心とした前記第2の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのピッチ運動を測定するために、前記第2の関節に位置する位置センサをさらに備える、態様5~14のいずれかに記載のコンソール。
[態様16]
前記第3の軸を中心とした前記第3の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのロール運動を測定するために、前記第3の関節に位置する位置センサをさらに備える、態様5~15のいずれかに記載のコンソール。
[態様17]
前記コンソールが、外科用器具を担持する手術ロボットを制御するための外科医のコンソールである、態様1~16のいずれかに記載のコンソール。
[態様18]
さらなるエンドエフェクタを有するさらなるロボットマニピュレータを制御するために、前記コンソールが、
さらなるジンバルアセンブリに接続されたさらなるハンドコントローラと、
さらなる関節リンク機構であって、その近位端で前記硬質支持構造に接続され、その遠位端で前記ジンバルアセンブリに接続された、さらなる関節リンク機構と、をさらに備え、
前記さらなるジンバルアセンブリが、3つの関節のみによって提供される3つの自由度のみを含み、前記3つの関節のうちの第1の関節が、前記さらなるジンバルアセンブリが、第4の軸を中心として、前記さらなる関節リンク機構の前記遠位端に対して回転することを可能にし、
前記さらなる関節リンク機構および前記さらなるジンバルアセンブリが、前記さらなる関節リンク機構および前記さらなるジンバルアセンブリの全ての構成で、前記第4の軸が前記支持構造に対して同じ配向を有するように配置されている、態様1~17のいずれかに記載のコンソール。
[態様19]
前記ハンドコントローラが、ユーザの一方の手による操作のために構成され、前記さらなるハンドコントローラが、前記ユーザの他方に手による操作のために構成されている、態様18に記載のコンソール。
Claims (14)
- エンドエフェクタを有するロボットマニピュレータを制御するためのコンソールであって、前記コンソールが、
ジンバルアセンブリに接続されたハンドコントローラと、
硬質支持構造と、
関節リンク機構であって、その近位端で前記硬質支持構造に接続され、その遠位端で前記ジンバルアセンブリに接続された、関節リンク機構と、を備え、
前記ジンバルアセンブリが、3つの関節のみによって提供される3つの自由度のみを含み、前記3つの関節のうちの第1の関節は、前記ジンバルアセンブリが、第1の軸を中心として、前記関節リンク機構の前記遠位端に対して回転することを可能にし、
前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリが、前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で、前記第1の軸が、前記支持構造に対して同じ配向を有するように、配置され、前記関節リンク機構が、平行四辺形の輪郭を有し、それによって、前記関節リンク機構の全ての構成で前記支持構造に対して同じ配向を有するように、前記第1の軸を機械的に制約し、
前記コンソールは、前記コンソールの装着構造が水平表面上に位置するとき、前記第1の軸が、前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で垂直であるように構成されている、
コンソール。 - 前記関節リンク機構の関節接続によって前記ハンドコントローラの並進運動に適応するように構成された、請求項1に記載のコンソール。
- 前記ジンバルアセンブリが、
第1のリンクおよび第2のリンクと、
前記第1のリンクが第2の軸を中心として前記第2のリンクに対して回転することを可能にする第2の関節であって、前記第2の軸が、前記第1の軸に対して垂直である、第2の関節と、
前記ハンドコントローラが第3の軸を中心として前記第2のリンクに対して回転することを可能にする第3の関節であって、前記第3の軸が、前記第2の軸に対して垂直である、第3の関節と、を備える、請求項1または2に記載のコンソール。 - 前記第1の軸、第2の軸、および第3の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中央位置から、前記第1の関節の運動の範囲が、前記第1の軸を中心として、いずれかの回転方向に90°超回転することができるように制限されている、請求項3に記載のコンソール。
- 前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第1の関節が、前記第1のリンクを前記関節リンク機構の前記遠位端に向かって移動させる回転方向で90°~115°の最大回転角度に制限されている、請求項4に記載のコンソール。
- 前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第1の関節が、前記第1のリンクを前記関節リンク機構の前記遠位端から離れて移動させる回転方向で90°~100°の最大回転角度に制限されている、請求項4または5に記載のコンソール。
- 前記第1の軸、第2の軸、および第3の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中央位置から、前記第2の関節の運動の範囲が、前記第2の軸を中心として、いずれかの回転方向に90°未満回転することができるように制限されている、請求項3~6のいずれか一項に記載のコンソール。
- 前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第2の関節が、前記第2のリンクを前記第1のリンクに向かって移動させる回転方向で80°~90°の最大回転角度に制限されている、請求項7に記載のコンソール。
- 前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第2の関節が、前記第2のリンクを前記第1のリンクから離れて移動させる回転方向で80°~90°の最大回転角度に制限されている、請求項6または7に記載のコンソール。
- 前記第1の軸、第2の軸、および第3の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中央位置から、前記第3の関節の運動の範囲が、前記第3の軸を中心として、いずれかの回転方向に90°以下回転することができるように制限されている、請求項3~9のいずれか一項に記載のコンソール。
- 前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第3の関節が、前記第3の軸を中心として、いずれかの回転方向で90°の最大回転角度に制限されている、請求項10に記載のコンソール。
- 前記第1の軸を中心とした前記第1の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのヨー運動を測定するために、前記第1の関節に位置する位置センサをさらに備える、請求項1~11のいずれか一項に記載のコンソール。
- 前記第2の軸を中心とした前記第2の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのピッチ運動を測定するために、前記第2の関節、
前記第3の軸を中心とした前記第3の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのロール運動を測定するために、前記第3の関節、のうちのいずれかに位置する位置センサをさらに備える、請求項3または請求項3を引用する請求項4~12のいずれか一項に記載のコンソール。 - さらなるエンドエフェクタを有するさらなるロボットマニピュレータを制御するために、前記コンソールが、
さらなるジンバルアセンブリに接続されたさらなるハンドコントローラと、
さらなる関節リンク機構であって、その近位端で前記硬質支持構造に接続され、その遠位端で前記ジンバルアセンブリに接続された、さらなる関節リンク機構と、をさらに備え、
前記さらなるジンバルアセンブリが、3つの関節のみによって提供される3つの自由度のみを含み、前記3つの関節のうちの第1の関節が、前記さらなるジンバルアセンブリが、第4の軸を中心として、前記さらなる関節リンク機構の前記遠位端に対して回転することを可能にし、
前記さらなる関節リンク機構および前記さらなるジンバルアセンブリが、前記さらなる関節リンク機構および前記さらなるジンバルアセンブリの全ての構成で、前記第4の軸が前記支持構造に対して同じ配向を有するように配置されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のコンソール。
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