WO2020009042A1 - ロボット装置 - Google Patents

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WO2020009042A1
WO2020009042A1 PCT/JP2019/025954 JP2019025954W WO2020009042A1 WO 2020009042 A1 WO2020009042 A1 WO 2020009042A1 JP 2019025954 W JP2019025954 W JP 2019025954W WO 2020009042 A1 WO2020009042 A1 WO 2020009042A1
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WO
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robot
root
base
unit
robot arm
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/025954
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠生 稲田
剛 植山
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a robot device.
  • Patent Document 1 discloses a robot device including a robot arm and a working unit.
  • the working unit is attached to the tip of the robot arm.
  • the robot device controls the robot arm to cause the working unit to approach the target object.
  • the work unit performs work on the target object.
  • a sensor for detecting a magnitude of a load applied to the target object by the working unit is provided in the working unit. If the magnitude of the load detected by the sensor is larger than the threshold, the robot arm is controlled so that the working unit moves away from the target object.
  • a robot device that can prevent a work unit from being pressed too hard against a target object even when a robot arm cannot be controlled.
  • One aspect of the present disclosure is a robot apparatus including: a robot arm capable of attaching a working unit to a distal end thereof; and a base holding a base of the robot arm, wherein the base includes the base Holds the root portion so as to be movable between a first position and a second position, and when no load is applied to the distal end portion, the root portion is moved by gravity acting on the robot arm. The portion is at the first position, and when a load exceeding a threshold value is applied to the tip portion, the root moves from the first position to the second position due to the load. Robot device.
  • the robot apparatus which is one aspect of the present disclosure, even when the robot arm cannot be controlled, it is possible to suppress the working unit from being excessively pressed against the target object.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a robot device having a root portion at a first position.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a robot device having a root portion at a second position.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the robot device.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a robot device having a root portion at a first position.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a robot device having a root portion at a second position.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a parallel link mechanism viewed from a VI direction in FIG. 4.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a robot device having a root portion at a first position.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a robot device having a root portion at a second position.
  • the robot device 1 includes a robot arm 3 and a base 5.
  • the robot arm 3 has a plurality of links connected by a plurality of joints.
  • the robot arm 3 realizes movement with six degrees of freedom.
  • the base 5 is fixed to the floor 7.
  • the basic shape of the base 5 is a rectangular parallelepiped.
  • the base 5 includes a recess 9, a lower plate 11, an upper plate 13, cylinders 15 and 17, shafts 19 and 21, a spring 23, and a limit switch 25.
  • the recess 9 is formed on the upper surface 27 of the base 5.
  • the recess 9 has a shape that is dug down one step from its periphery.
  • the lower plate 11 is a plate-shaped member. The lower plate 11 is fixed to the bottom surface 29 of the recess 9.
  • the upper plate 13 is a plate-shaped member.
  • the upper plate 13 is fixed to the root 31 of the robot arm 3.
  • the root 31 is an end of the robot arm 3 opposite to a tip 53 described later.
  • the width of the upper plate 13 is larger than the width of the recess 9.
  • the cylinders 15 and 17 are cylindrical members.
  • the cylinders 15 and 17 are fixed to the lower plate 11 at one end in the axial direction.
  • the cylinders 15 and 17 project upward from the lower plate 11.
  • the axial directions of the cylinders 15 and 17 are parallel to the vertical direction.
  • the shafts 19 and 21 are columnar members.
  • the shafts 19 and 21 are fixed to the lower surface of the upper plate 13 at one end in the axial direction.
  • the shafts 19 and 21 project downward from the upper plate 13.
  • the axial directions of the shafts 19 and 21 are parallel to the vertical direction.
  • a part of the shafts 19 and 21 including the lower end is inserted into the cylinders 15 and 17.
  • the shafts 19 and 21 can move up and down while being guided by the cylinders 15 and 17.
  • the root portion 31 is fixed to the shafts 19 and 21 via the upper plate 13. Therefore, the root portion 31 can also move in the up-down direction.
  • the position of the root portion 31 that has risen by a predetermined distance from the first position is hereinafter referred to as a second position.
  • the root 31 is movable between a first position and a second position.
  • the base 5 holds the base 31 so that the base 31 can move between the first position and the second position.
  • the distal end unit 55 described later is farther from the patient 49 than when it is at the first position.
  • the spring 23 urges the upper plate 13 and the root 31 from the first position toward the second position.
  • the spring 23 corresponds to a biasing unit.
  • the limit switch 25 is a switch that detects that the upper plate 13 and the base 31 have moved from the first position to the second position.
  • the limit switch 25 corresponds to a detection unit.
  • the robot device 1 further includes a control device 33, a HIFU control unit 35, an ultrasonic diagnostic unit 37, and a robot control unit 39.
  • the control device 33 includes a microcomputer including a CPU 45 and a semiconductor memory such as a RAM or a ROM (hereinafter, referred to as a memory 47). Each function of the control device 33 is realized by the CPU 45 executing a program stored in a non-transitional substantial recording medium.
  • the memory 47 corresponds to a non-transitional substantial recording medium storing a program. When this program is executed, a method corresponding to the program is executed.
  • the control device 33 may include one microcomputer or a plurality of microcomputers.
  • the HIFU control unit 35 includes an amplifier of a HIFU irradiation unit 57 described later.
  • the HIFU control unit 35 starts and stops the irradiation of the ultrasonic wave by the HIFU irradiation unit 57. Further, the HIFU control unit 35 adjusts the output of the ultrasonic wave emitted by the HIFU irradiation unit 57.
  • the ultrasonic diagnostic unit 37 acquires an ultrasonic image by using a diagnostic probe 59 described later.
  • the ultrasound image is an image representing the inside of the patient 49.
  • the ultrasonic diagnostic unit 37 includes a monitor 51.
  • the ultrasonic diagnostic unit 37 can display an ultrasonic image on the monitor 51.
  • the robot controller 39 controls the operation of the robot arm 3.
  • a tip unit 55 is attached to the tip 53 of the robot arm 3.
  • the tip unit 55 corresponds to a working unit.
  • the tip unit 55 includes a HIFU irradiation unit 57, a diagnostic probe 59, a water bag 61, an operation unit 63, an operation force sensor 65, and a monitoring force sensor 67.
  • the HIFU irradiator 57 irradiates the body of the patient 49 with an ultrasonic wave focused on a focal point (hereinafter, referred to as a focused intense ultrasonic wave).
  • the water bag 61 is located between the HIFU irradiation unit 57 and the patient 49. The water bag 61 is pressed against the patient 49.
  • the diagnostic probe 59 creates an ultrasonic image representing the inside of the patient 49 using the ultrasonic waves.
  • the diagnostic probe 59 sends the ultrasonic image to the ultrasonic diagnostic unit 37.
  • the operation unit 63 is a handle that can be grasped by an operator.
  • the operation unit 63 is operated by an operator.
  • the operation force sensor 65 detects the magnitude and direction of the force applied to the operation unit 63 by the operator.
  • the robot controller 39 operates the robot arm 3 according to the magnitude and direction of the force detected by the operation force sensor 65.
  • the monitoring force sensor 67 detects a force applied by the body of the patient 49 to the distal end unit 55.
  • the limit switch 25 detects that the root 31 has moved from the first position to the second position.
  • the limit switch 25 outputs a detection result to the control device 33.
  • the control device 33 limits the function of the robot arm 3, the function of the tip unit 55, or both functions.
  • the control device 33 corresponds to a function restriction unit.
  • ⁇ As a limitation of the function of the robot arm 3, for example, stopping the robot arm 3, reducing the operation speed of the robot arm 3, and the like are given. Restrictions on the function of the distal end unit 55 include, for example, stopping irradiation of the focused intense ultrasonic waves, reducing the output of the focused intense ultrasonic waves, turning off the power of the distal end unit 55, and the like.
  • the robot apparatus 1 includes the spring 23.
  • the spring 23 urges the root portion 31 from the first position toward the second position. Therefore, even if the magnitude of the load applied to the distal end portion 53 is smaller than the mass of the robot arm 3, the root portion 31 can move from the first position to the second position.
  • the base 5 holds the base 31 so that the base 31 can move up and down. Therefore, the mechanism for holding the base 31 can be simplified.
  • the base 5 holds the base 31 so that the base 31 can move in the vertical direction.
  • the base 5 differs from the first embodiment in that the base 31 is moved by a parallel link mechanism.
  • the base 5 includes link units 69 and 70.
  • the link unit 69 includes link plates 71, 73, rotating shafts 75, 77, bearings 79, 81, 83, 85, a first gear 87, a one-way clutch 89, and a second gear. 91 and a handle 93 are provided.
  • the link plates 71 and 73 are each an elongated plate-like member.
  • the rotation shaft 75 is a rod-like member that penetrates near the upper ends of the link plates 71 and 73.
  • the rotation shaft 75 is fixed to the link plates 71 and 73.
  • the rotating shaft 77 is a rod-like member that penetrates near the lower ends of the link plates 71 and 73.
  • the rotation shaft 77 is fixed to the link plates 71 and 73.
  • the bearings 79 and 81 are provided on the lower surface of the upper plate 13.
  • the bearings 79 and 81 rotatably support the rotating shaft 75.
  • the bearings 83 and 85 are provided on the upper surface of the lower plate 11.
  • the bearings 83 and 85 rotatably support the rotating shaft 77.
  • the first gear 87 is attached to one end of the rotating shaft 77 via a one-way clutch 89.
  • the one-way clutch 89 causes the first gear 87 to idle around the rotating shaft 77 when the root 31 moves from the first position to the second position.
  • the one-way clutch 89 fixes the first gear 87 to the rotating shaft 77 when the root 31 moves from the second position to the first position.
  • the second gear 91 is in mesh with the first gear 87.
  • the diameter of the second gear 91 is smaller than the diameter of the first gear 87.
  • the second gear 91 is rotatably supported by a support mechanism (not shown).
  • the handle 93 is connected to the second gear 91.
  • the second gear 91 is connected to the rotary damper 94.
  • the rotary damper 94 brakes the rotational movement of the second gear 91.
  • the link unit 70 has the same configuration as the link unit 69. As shown in FIGS. 4 and 5, the link units 69 and 70 constitute a parallel link mechanism.
  • the position of the root portion 31 when the upper plate 13 contacts the peripheral portion of the concave portion 9 on the upper surface 27 is defined as a first position.
  • the position of the root portion 31 raised by a predetermined distance from the first position is defined as a second position.
  • the distal end unit 55 is farther from the patient 49 than when it is at the first position.
  • the upper end of the spring 23 is attached to the upper plate 13 via the upper holding part 95.
  • the upper holding part 95 can change the direction of the spring 23 with respect to the upper plate 13.
  • the lower end of the spring 23 is attached to the lower plate 11 via the lower holding portion 97.
  • the lower holding portion 97 can change the direction of the spring 23 with respect to the lower plate 11.
  • the base 5 moves the base 31 by the parallel link mechanism. Therefore, the surgeon can move the root 31 from the first position to the second position by applying a diagonally upward force to the robot arm 3. Therefore, it is easier to move the root portion 31 from the first position to the second position. In addition, even if the position of the tip unit 55 changes, the magnitude of the load required to move the root 31 is unlikely to change. Furthermore, the manufacturing cost and maintenance of the robot device 101 can be reduced.
  • the one-way clutch 89 fixes the first gear 87 to the rotating shaft 77 when the root portion 31 moves from the second position to the first position. Since the rotary damper 94 brakes the rotational movement of the first gear 87 and the second gear 91, the torque required to rotate the rotating shaft 77 increases. Therefore, when the root 31 moves from the second position to the first position, the link units 69 and 70 become difficult to operate. That is, the link units 69 and 70 restrict the root portion 31 from moving from the second position toward the first position. This can prevent the tip unit 55 from falling onto the patient 49 after the root 31 has moved to the second position.
  • the first gear 87, the one-way clutch 89, and the second gear 91 correspond to a movement restriction unit.
  • the surgeon can move the root portion 31 from the second position to the first position.
  • the base 5 holds the base 31 so that the base 31 can move in the vertical direction.
  • the base 5 is different from the first embodiment in that the base 5 holds the base 31 so that the base 31 can rotate.
  • the base 5 includes a lower connecting portion 99 and an upper connecting portion 103.
  • the lower connecting portion 99 is attached to the bottom surface 29 and protrudes upward.
  • the upper connecting portion 103 is attached to the lower surface of the upper plate 13.
  • the upper connecting portion 103 is rotatably connected to an upper end of the lower connecting portion 99. The rotation of the upper connection portion 103 with respect to the lower connection portion 99 causes the root portion 31 to rotate with respect to the base 5. Therefore, the base 5 holds the base 31 so that the base 31 can rotate.
  • the position of the root 31 at this time is defined as a first position.
  • the position of the root 31 rotated clockwise from the first position is defined as a second position.
  • the upper end of the spring 23 is attached to the upper plate 13 via the upper holding part 95.
  • the upper holding part 95 can change the direction of the spring 23 with respect to the upper plate 13.
  • the lower end of the spring 23 is attached to the lower plate 11 via the lower holding portion 97.
  • the lower holding portion 97 can change the direction of the spring 23 with respect to the lower plate 11.
  • the spring 23 urges the root portion 31 from the first position toward the second position.
  • tip unit 55 another working unit may be attached to the tip unit 53.
  • another working unit for example, a working unit used in a production line of various products is exemplified. The working unit performs operations such as grasping an article, turning a screw, and welding.
  • An elastic body such as rubber may be used instead of the spring 23 as the urging unit.
  • the first gear 87 can be a worm wheel and the second gear 91 can be a worm gear.
  • the movement of the root portion 31 from the second position to the first position can be restricted by the self-locking characteristic of the worm gear.
  • the distal end unit 55 may be provided with a sensor for detecting a load received from the patient 49.
  • the load detected by the sensor is equal to or greater than a predetermined threshold, the robot arm 3 can be controlled in a direction in which the tip unit 55 moves away from the patient 49.
  • a plurality of functions of one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or one function of one component may be realized by a plurality of components. . Further, a plurality of functions of a plurality of components may be realized by one component, or one function realized by a plurality of components may be realized by one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Further, at least a part of the configuration of the above-described embodiment may be added to or replaced by the configuration of another above-described embodiment. Note that all aspects included in the technical idea specified by the terms described in the claims are the embodiments of the present disclosure.
  • a system including the robot device as a component, a program for causing a computer to function as the control device 33, a non-transitional actual recording medium such as a semiconductor memory storing the program, a robot
  • a control method for causing a computer to function as the control device 33
  • a non-transitional actual recording medium such as a semiconductor memory storing the program

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Abstract

ロボット装置（１）は、先端部（５３）に作業部（５５）を取り付け可能なロボットアーム（３）と、前記ロボットアームの根元部（３１）を保持する基台（５）とを備える。前記基台は、前記根元部が第１の位置と第２の位置との間を移動可能となるように、前記根元部を保持する。前記先端部に荷重が加わっていない場合、前記ロボットアームに作用する重力により、前記根元部は前記第１の位置にある。前記先端部に閾値を超える大きさの荷重が加わった場合、前記根元部は、前記荷重により、前記第１の位置から前記第２の位置に向けて移動する。

Description

ロボット装置 関連出願の相互参照
本国際出願は、２０１８年７月２日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１８－１２６０９４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１８－１２６０９４号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示はロボット装置に関する。
　特許文献１に、ロボットアームと、作業部とを備えるロボット装置が開示されている。作業部はロボットアームの先端に取り付けられている。ロボット装置は、ロボットアームを制御し、作業部を対象物体に接近させる。作業部は、対象物体に対する作業を行う。
特開２０１８－１２１４３号公報
　作業部を対象物体に過度に強く押し付けると、作業部又は対象物体に問題が生じることがある。その対策として、以下の方法が考えられる。作業部が対象物体に加える荷重の大きさを検出するセンサを作業部に設ける。センサが検出した荷重の大きさが閾値より大きい場合、対象物体から作業部が遠ざかるように、ロボットアームを制御する。
　しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、停電、システムダウン等のため、ロボットアームを制御できない場合は、上記の方法では、作業部を対象物体から遠ざけることができないという課題が見出された。本開示の１つの局面では、ロボットアームを制御できない場合でも、作業部が対象物体に過度に強く押し付けられることを抑制できるロボット装置を提供することが好ましい。
　本開示の１つの局面は、先端部に作業部を取り付け可能なロボットアームと、前記ロボットアームの根元部を保持する基台と、を備えるロボット装置であって、前記基台は、前記根元部が第１の位置と第２の位置との間を移動可能となるように、前記根元部を保持し、前記先端部に荷重が加わっていない場合、前記ロボットアームに作用する重力により、前記根元部は前記第１の位置にあり、前記先端部に閾値を超える大きさの荷重が加わった場合、前記根元部は、前記荷重により、前記第１の位置から前記第２の位置に向けて移動するロボット装置である。
　本開示の１つの局面であるロボット装置によれば、ロボットアームを制御できない場合でも、作業部が対象物体に過度に強く押し付けられることを抑制できる。
根元部が第１の位置にあるロボット装置の構成を表す説明図である。 根元部が第２の位置にあるロボット装置の構成を表す説明図である。 ロボット装置の電気的構成を表すブロック図である。 根元部が第１の位置にあるロボット装置の構成を表す説明図である。 根元部が第２の位置にあるロボット装置の構成を表す説明図である。 図４におけるＶＩ方向から見た平行リンク機構を表す説明図である。 根元部が第１の位置にあるロボット装置の構成を表す説明図である。 根元部が第２の位置にあるロボット装置の構成を表す説明図である。
　本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
　１．ロボット装置１の構成
　図１～図３に基づき、ロボット装置１の構成を説明する。ロボット装置１は、ロボットアーム３と、基台５と、を備える。ロボットアーム３は、複数の関節で連結された複数のリンクを有する。ロボットアーム３は、６自由度の動きを実現する。
　基台５は、床７に固定されている。基台５の基本的な形状は直方体である。基台５は、凹部９と、下側プレート１１と、上側プレート１３と、シリンダー１５、１７と、シャフト１９、２１と、スプリング２３と、リミットスイッチ２５と、を備える。
　凹部９は、基台５の上面２７に形成されている。凹部９は、その周囲より一段掘り下げられた形状を有する。下側プレート１１は板状の部材である。下側プレート１１は、凹部９における底面２９に固定されている。
　上側プレート１３は板状の部材である。上側プレート１３は、ロボットアーム３の根元部３１に固定されている。根元部３１は、ロボットアーム３のうち、後述する先端部５３とは反対側の端部である。上側プレート１３の幅は、凹部９の幅より大きい。
　シリンダー１５、１７は、円筒状の部材である。シリンダー１５、１７は、軸方向における一方の端部において、下側プレート１１に固定されている。シリンダー１５、１７は、下側プレート１１から、上方に突出している。シリンダー１５、１７の軸方向は、鉛直方向と平行である。
　シャフト１９、２１は、円柱状の部材である。シャフト１９、２１は、軸方向における一方の端部において、上側プレート１３の下面に固定されている。シャフト１９、２１は、上側プレート１３から、下方に突出している。シャフト１９、２１の軸方向は、鉛直方向と平行である。シャフト１９、２１のうち、下端を含む一部は、シリンダー１５、１７に差し込まれている。シャフト１９、２１は、シリンダー１５、１７にガイドされながら、上下方向に移動することができる。
　根元部３１は、上側プレート１３を介して、シャフト１９、２１に固定されている。そのため、根元部３１も、上下方向に移動することができる。
　根元部３１が最も下側に移動したとき、図１に示すように、上側プレート１３が、上面２７のうち、凹部９の周辺部分に当接する。このときの根元部３１の位置を、第１の位置とする。
　図２に示すように、第１の位置よりも、所定距離だけ上昇した根元部３１の位置を、以下では第２の位置とする。根元部３１は、第１の位置と第２の位置との間を移動可能である。基台５は、根元部３１が第１の位置と第２の位置との間を移動可能となるように、根元部３１を保持する。根元部３１が第２の位置にある場合、第１の位置にある場合より、後述する先端ユニット５５は患者４９から離れる。
　スプリング２３の一方の端部は下側プレート１１に固定され、スプリング２３の他方の端部は、上側プレート１３に固定されている。スプリング２３は、上側プレート１３及び根元部３１を、第１の位置から第２の位置に向けて付勢する。スプリング２３は付勢ユニットに対応する。
　リミットスイッチ２５は、上側プレート１３及び根元部３１が、第１の位置から第２の位置に向けて移動したことを検出するスイッチである。リミットスイッチ２５は検出ユニットに対応する。
　図３に示すように、ロボット装置１は、制御装置３３と、ＨＩＦＵ制御部３５と、超音波診断部３７と、ロボット制御部３９と、をさらに備える。
　制御装置３３は、ＣＰＵ４５と、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ４７とする）と、を有するマイクロコンピュータを備える。制御装置３３の各機能は、ＣＰＵ４５が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ４７が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御装置３３は、１つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。
　ＨＩＦＵ制御部３５は、後述するＨＩＦＵ照射部５７のアンプを備える。また、ＨＩＦＵ制御部３５は、ＨＩＦＵ照射部５７による超音波の照射を開始したり、停止したりする。また、ＨＩＦＵ制御部３５は、ＨＩＦＵ照射部５７が照射する超音波の出力を調整する。
　超音波診断部３７は、後述する診断プローブ５９を用いて、超音波画像を取得する。超音波画像は、患者４９の体内を表す画像である。図１、図２に示すように、超音波診断部３７はモニタ５１を備えている。超音波診断部３７は超音波画像をモニタ５１に表示することができる。ロボット制御部３９は、ロボットアーム３の動作を制御する。
　ロボットアーム３の先端部５３には、先端ユニット５５が取り付けられている。先端ユニット５５は作業部に対応する。先端ユニット５５は、ＨＩＦＵ照射部５７、診断プローブ５９、水袋６１、操作部６３、操作用力覚センサ６５、及び監視用力覚センサ６７を備える。
　ＨＩＦＵ照射部５７は、焦点に集束した超音波（以下では集束強力超音波とする）を患者４９の体に照射する。水袋６１は、ＨＩＦＵ照射部５７と患者４９との間に位置する。水袋６１は患者４９に押し当てられる。
　診断プローブ５９は、超音波を用いて、患者４９の体内を表す超音波画像を作成する。診断プローブ５９は超音波画像を超音波診断部３７に送る。
　操作部６３は、術者が把持可能なハンドルである。操作部６３は術者により操作される。操作用力覚センサ６５は、術者によって操作部６３に加えられた力の大きさと方向とを検出する。ロボット制御部３９は、操作用力覚センサ６５が検出した力の大きさと方向とに応じてロボットアーム３を動作させる。監視用力覚センサ６７は、患者４９の体が先端ユニット５５に加える力を検出する。
　２．ロボット装置１が実行する処理
　ロボット装置１を使用しているとき、通常は、ロボットアーム３に作用する重力により、図１に示すように、根元部３１は第１の位置にある。
　先端ユニット５５が患者４９に強く押し付けられると、先端部５３に上向きの荷重が加わる。上向きの荷重の大きさが閾値を超えると、図２に示すように、根元部３１は第１の位置から第２の位置に向けて移動する。このとき、先端ユニット５５は上方に移動し、患者４９から離れる。
　リミットスイッチ２５は、根元部３１が第１の位置から第２の位置に向けて移動したことを検出する。リミットスイッチ２５は、検出結果を制御装置３３に出力する。制御装置３３は、ロボットアーム３の機能、先端ユニット５５の機能、又はその両方の機能を制限する。制御装置３３は機能制限ユニットに対応する。
　ロボットアーム３の機能の制限として、例えば、ロボットアーム３を停止すること、ロボットアーム３の動作速度を遅くすること等が挙げられる。先端ユニット５５の機能の制限として、例えば、集束強力超音波の照射を停止すること、集束強力超音波の出力を低下させること、先端ユニット５５の電源をオフにすること等が挙げられる。
　３．ロボット装置１が奏する効果
　（１Ａ）ロボット装置１によれば、先端ユニット５５が患者４９に強く押し付けられることを抑制できる。また、停電、システムダウン等のため、先端ユニット５５が患者４９に押し付けられた状態でロボットアーム３を制御できなくなった場合でも、術者がロボットアーム３を持ち上げると、根元部３１が第１の位置から第２の位置に向けて移動し、先端ユニット５５が患者４９から離れる。
　（１Ｂ）ロボット装置１は、スプリング２３を備える。スプリング２３は、根元部３１を、第１の位置から第２の位置に向けて付勢する。そのため、先端部５３に加わる荷重の大きさが、ロボットアーム３の質量に比べて小さくても、根元部３１は、第１の位置から第２の位置に向けて移動することができる。
　（１Ｃ）基台５は、根元部３１が上下方向に移動可能となるように、根元部３１を保持する。そのため、根元部３１を保持する機構を簡略化できる。
　（１Ｄ）根元部３１が第１の位置から第２の位置に向けて移動したことをリミットスイッチ２５が検出した場合、ロボット装置１は、ロボットアーム３の機能、先端ユニット５５の機能、又はその両方の機能を制限する。そのことにより、患者４９の安全性が一層向上する。
＜第２実施形態＞
　１．第１実施形態との相違点
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
　前述した第１実施形態のロボット装置１では、基台５は、根元部３１が上下方向に移動可能となるように、根元部３１を保持する。これに対し、第２実施形態のロボット装置１０１では、基台５は、平行リンク機構により、根元部３１を移動させる点で、第１実施形態と相違する。
　図４、図５に示すように、基台５は、リンクユニット６９、７０を備える。図６に示すように、リンクユニット６９は、リンク板７１、７３と、回転軸７５、７７と、軸受け７９、８１、８３、８５と、第１ギア８７と、ワンウエイクラッチ８９と、第２ギア９１と、ハンドル９３と、を備える。
　リンク板７１、７３は、それぞれ、細長い板状部材である。回転軸７５は、リンク板７１、７３の上端付近でそれらを貫通する棒状部材である。回転軸７５は、リンク板７１、７３に対し固定されている。回転軸７７は、リンク板７１、７３の下端付近でそれらを貫通する棒状部材である。回転軸７７は、リンク板７１、７３に対し固定されている。
　軸受け７９、８１は、上側プレート１３の下面に設けられている。軸受け７９、８１は、回転軸７５を回転可能に軸支する。軸受け８３、８５は、下側プレート１１の上面に設けられている。軸受け８３、８５は、回転軸７７を回転可能に軸支する。
　第１ギア８７は、回転軸７７の一方の端部に対し、ワンウエイクラッチ８９を介して取り付けられている。ワンウエイクラッチ８９は、根元部３１が第１の位置から第２の位置に向けて移動するときは、第１ギア８７を、回転軸７７に対し空回りさせる。一方、ワンウエイクラッチ８９は、根元部３１が第２の位置から第１の位置に向けて移動しようとするときは、第１ギア８７を、回転軸７７に対し固定する。
　第２ギア９１は、第１ギア８７と噛み合っている。第２ギア９１の直径は第１ギア８７の直径より小さい。第２ギア９１は、図示しない支持機構により回転可能に支持されている。ハンドル９３は、第２ギア９１と連結されている。第２ギア９１は、ロータリダンパ９４に接続されている。ロータリダンパ９４は、第２ギア９１の回転運動にブレーキをかける。
　リンクユニット７０は、リンクユニット６９と同様の構成を有する。図４、図５に示すように、リンクユニット６９、７０は平行リンク機構を構成する。
　図４に示すように、上側プレート１３が、上面２７のうち、凹部９の周辺部分に当接するときの根元部３１の位置を、第１の位置とする。図５に示すように、第１の位置よりも、所定距離だけ上昇した根元部３１の位置を、第２の位置とする。根元部３１が第２の位置にある場合、第１の位置にある場合より、先端ユニット５５は患者４９から離れる。
　スプリング２３の上端は、上側保持部９５を介して上側プレート１３に取り付けられている。上側保持部９５は、上側プレート１３に対するスプリング２３の向きを変化させることができる。スプリング２３の下端は、下側保持部９７を介して下側プレート１１に取り付けられている。下側保持部９７は、下側プレート１１に対するスプリング２３の向きを変化させることができる。
　２．ロボット装置１０１が奏する効果
　以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１Ａ）、（１Ｂ）、（１Ｄ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
　（２Ａ）基台５は、平行リンク機構により、根元部３１を移動させる。そのため、術者は、ロボットアーム３に対し、斜め上方向きの力を加えることで、根元部３１を、第１の位置から第２の位置に向けて移動させることができる。そのため、根元部３１を、第１の位置から第２の位置に向けて移動させることが一層容易である。また、先端ユニット５５の位置が変化しても、根元部３１を移動させるために要する荷重の大きさが変化しにくい。さらに、ロボット装置１０１の製造コスト及びメンテナンスの手間を低減できる。
　（２Ｂ）根元部３１が第２の位置から第１の位置に向けて移動しようとするとき、ワンウエイクラッチ８９は、第１ギア８７を、回転軸７７に対し固定する。ロータリダンパ９４は、第１ギア８７、及び第２ギア９１の回転運動にブレーキをかけるため、回転軸７７を回転させるために要するトルクが大きくなる。そのため、根元部３１が第２の位置から第１の位置に向けて移動しようとするとき、リンクユニット６９、７０は動作し難くなる。すなわち、リンクユニット６９、７０は、根元部３１が第２の位置から第１の位置に向けて移動することを制限する。そのことにより、根元部３１が第２の位置に移動した後に、先端ユニット５５が患者４９の上に落下してしまうことを抑制できる。第１ギア８７、ワンウエイクラッチ８９、及び第２ギア９１は、移動制限ユニットに対応する。
　術者は、ハンドル９３を回すことにより、根元部３１を第２の位置から第１の位置に向けて移動させることができる。
　なお、ワンウエイクラッチ８９は、根元部３１が第１の位置から第２の位置に向けて移動するときは、第１ギア８７を、回転軸７７に対し空回りさせる。そのため、リンクユニット６９、７０は、根元部３１を、第１の位置から第２の位置に向けてスムーズに移動させることができる。
＜第３実施形態＞
　１．第１実施形態との相違点
　第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
　前述した第１実施形態のロボット装置１では、基台５は、根元部３１が上下方向に移動可能となるように、根元部３１を保持する。これに対し、第３実施形態のロボット装置２０１では、基台５は、根元部３１が回転可能となるように、根元部３１を保持する点で、第１実施形態と相違する。
　図７、図８に示すように、基台５は、下側連結部９９と、上側連結部１０３と、を備える。下側連結部９９は底面２９に取り付けられ、上方に突出している。上側連結部１０３は上側プレート１３の下面に取り付けられている。上側連結部１０３は、下側連結部９９の上端に回転可能に連結されている。上側連結部１０３が下側連結部９９に対し回転することにより、根元部３１は、基台５に対し回転する。よって、基台５は、根元部３１が回転可能となるように、根元部３１を保持する。
　図７に示すように、根元部３１が反時計方向に回転してゆくと、上側プレート１３のうち、上側連結部１０３側の端部が、上面２７のうち、凹部９の周辺部分に当接する。このときの根元部３１の位置を、第１の位置とする。図８に示すように、第１の位置よりも、時計方向に回転した根元部３１の位置を、第２の位置とする。根元部３１が第２の位置にある場合、第１の位置にある場合より、先端ユニット５５は患者４９から離れる。
　スプリング２３の上端は、上側保持部９５を介して上側プレート１３に取り付けられている。上側保持部９５は、上側プレート１３に対するスプリング２３の向きを変化させることができる。スプリング２３の下端は、下側保持部９７を介して下側プレート１１に取り付けられている。下側保持部９７は、下側プレート１１に対するスプリング２３の向きを変化させることができる。スプリング２３は、根元部３１を、第１の位置から第２の位置に向けて付勢する。
　２．ロボット装置２０１が奏する効果
　以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１Ａ）、（１Ｂ）、（１Ｄ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
　（３Ａ）基台５は、根元部３１が回転可能となるように、根元部３１を保持する。そのため、根元部３１を保持する機構を簡略化できる。
＜他の実施形態＞
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
　（１）先端ユニット５５の代わりに、他の作業部を先端部５３に取り付けてもよい。他の作業部として、例えば、各種製品の製造ラインで使用される作業部等が挙げられる。作業部は、例えば、物品をつかむ、ネジを回す、溶接を行う等の作業を行う。
　（２）付勢ユニットとして、スプリング２３の代わりに、ゴム等の弾性体を用いてもよい。
　（３）第２実施形態において、根元部３１が第２の位置から第１の位置に向けて移動することを制限するための構成として、ワンウエイクラッチ８９の代わりに、ラチェット機構、ワンウエイトルクヒンジ等を用いてもよい。
　第２実施形態において、第１ギア８７をウォームホイールとし、第２ギア９１をウォームギアとすることができる。この場合、ロータリダンパ９４を必ずしも設けなくとも、ウォームギアのセルフロック特性により、根元部３１が第２の位置から第１の位置に向けて移動することを制限できる。
　（４）先端ユニット５５に、患者４９から受ける荷重を検出するセンサを設けてもよい。そのセンサで検出した荷重が所定の閾値以上である場合、先端ユニット５５が患者４９から遠ざかる方向に、ロボットアーム３を制御することができる。
　（５）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
　（６）上述したロボット装置の他、当該ロボット装置を構成要素とするシステム、制御装置３３としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、ロボット制御方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

Claims (7)

  1. 　先端部（５３）に作業部（５５）を取り付け可能なロボットアーム（３）と、
    　前記ロボットアームの根元部（３１）を保持する基台（５）と、
    　を備えるロボット装置（１、１０１、２０１）であって、
    　前記基台は、前記根元部が第１の位置と第２の位置との間を移動可能となるように、前記根元部を保持し、
    　前記先端部に荷重が加わっていない場合、前記ロボットアームに作用する重力により、前記根元部は前記第１の位置にあり、前記先端部に閾値を超える大きさの荷重が加わった場合、前記根元部は、前記荷重により、前記第１の位置から前記第２の位置に向けて移動するロボット装置。
  2. 　請求項１に記載のロボット装置であって、
    　前記根元部を、前記第１の位置から前記第２の位置に向けて付勢するように構成された付勢ユニット（２３）をさらに備えるロボット装置。
  3. 　請求項１又は２に記載のロボット装置であって、
    　前記基台は、前記根元部が上下方向に移動可能となるように、前記根元部を保持するロボット装置。
  4. 　請求項１又は２に記載のロボット装置であって、
    　前記基台は、平行リンク機構により、前記根元部を移動させるように構成されたロボット装置。
  5. 　請求項１又は２に記載のロボット装置であって、
    　前記基台は、前記根元部が回転可能となるように、前記根元部を保持するロボット装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のロボット装置であって、
    　前記根元部が前記第１の位置から前記第２の位置に向けて移動したことを検出するように構成された検出ユニット（２５）と、
    　前記根元部が前記第１の位置から前記第２の位置に向けて移動したことを前記検出ユニットが検出した場合、前記作業部又は前記ロボットアームの機能を制限するように構成された機能制限ユニット（３３）と、
    　をさらに備えるロボット装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のロボット装置であって、
    　前記根元部が前記第２の位置から前記第１の位置に向けて移動することを制限するように構成された移動制限ユニット（８７、８９、９１）をさらに備えるロボット装置。
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