JP6701172B2 - 機械的利益把握のロボット制御 - Google Patents
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Description
この出願は、2014年8月13日に出願された、米国仮特許出願第62/036,923号の利益および優先権を主張し、その全体の開示が参照により本明細書に援用される。
本開示は、ロボット工学に関し、より具体的には、ロボット外科用デバイス、および/または、外科処置を行うためのシステムおよびそれを使用する方法に関する。
ロボット外科システムは、低侵襲性医療処置に使われてきた。いくつかのロボット外科システムはロボットアームを支持するコンソールを含み、鉗子、またはロボットアームに搭載される把持ツールのような、少なくとも一つのエンドエフェクタを含んでいた。医療処置の間に、エンドエフェクタは、小さな切開(カニューレを介して)、または患者の自然開口部の中に挿入されて、患者の体内の作業部位にエンドエフェクタを位置付けした。
外科用ツールのエンドエフェクタは、近位端および遠位端を有する筐体を含み得る。筐体は、近位端および遠位端を通って延在する長手方向軸を画定し得る。エンドエフェクタは、顎支持シャフト、一対の顎部材、関節部材、および一対のカムプーリを含み得る。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
(項目1)
外科用ツールのエンドエフェクタであって、該エンドエフェクタは、
近位端および遠位端を有する筐体であって、該筐体は、該近位端および遠位端を通って延在する長手方向軸を画定する、筐体と、
ピボット軸を画定する顎支持シャフトであって、該ピボット軸はそれを通って延在する、顎支持シャフトと、
該顎支持シャフトに支持され、該ピボット軸の周りで旋回可能である一対の顎部材と、
関節部材であって、それを通るスロットを画定し、それから延在する一対の関節ピンを含み、該一対の顎部材に結合される関節部材であって、該スロットは、該顎支持シャフトを受けるように適合され、該一対の顎部材の間で該関節部材を支持し、該関節部材は該顎支持シャフトの周りで回転可能であり、該長手方向軸に対して該一対の顎部材を関節運動する、関節部材と、
該筐体に搭載される一対のカムプーリであって、該一対の顎部材に結合され、該一対のカムプーリは、該ピボット軸の周りで回転可能であり、該一対の顎部材を開状態と閉状態との間で旋回させるカムプーリと、を含む、
エンドエフェクタ。
(項目2)
前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の近位に位置決めされる、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目3)
前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の遠位に位置決めされる、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目4)
前記一対の顎部材の各々は、それを通る弧状のスロットを画定し、各弧状のスロットは、前記顎支持シャフトを受けるように適合されており、ここで、該顎支持シャフトは、該一対の顎部材の弧状のスロットに沿って摺動するように適合され、該一対の顎部材が前記ピボット軸の周りを旋回することを可能にする、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目5)
前記一対の顎部材のうちの各顎部材は、前記一対の関節ピンのうちの一つを受けるように適合される関節ピン開口部を画定し、前記関節部材を該一対の顎部材に結合する、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目6)
前記一対のカムプーリのうちの少なくとも一つの回転に応答して、前記一対の顎部材は、約60度の顎角に旋回するように適合される、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目7)
前記支持シャフトの周りの前記関節部材の回転に応答して、前記一対の顎部材は、前記長手方向軸に対して約90度のヨー角に関節運動するように適合される、項目6に記載のエンドエフェクタ。
(項目8)
前記一対のカムプーリのうちの各カムプーリは、少なくとも一つの第一のケーブルに結合され、かつ、前記関節部材は、少なくとも一つの第二のケーブルに結合される、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目9)
少なくとも一つのモータの作動が、前記一対の顎部材を関節運動し、および/または旋回するように、前記少なくとも一つの第一のケーブルおよび前記少なくとも一つの第二のケーブルが、該少なくとも一つのモータに結合される、項目8に記載のエンドエフェクタ。
(項目10)
前記ピボット軸は、前記長手方向軸に対して横方向である、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目11)
前記長手方向軸に対して関節運動した位置にある間、前記一対の顎部材は、前記ピボット軸の周りで旋回可能である、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目12)
ロボット外科システムのロボットアームに使用され接続されるエンドエフェクタであって、該エンドエフェクタは、ロボット外科システムの制御デバイスのモータから延在する少なくとも一つのケーブルによって制御され、該エンドエフェクタは、
近位端および遠位端を有する筐体であって、該筐体は、該近位端および遠位端を通って延在する長手方向軸を画定する、筐体と、
該筐体に搭載される顎支持シャフトであって、それを通って延在するピボット軸を画定する顎支持シャフトと、
該顎支持シャフト上に支持され、該ピボット軸の周りで旋回可能である一対の顎部材と、
関節部材であって、それを通るスロットを画定し、それから延在する一対の関節ピンを含み、該一対の関節ピンは、該一対の顎部材に結合するように適合されており、該スロットは、該一対の顎部材の間で該関節部材を支持するための該顎支持シャフトを受けるように適合されており、該顎支持シャフトの該ピボット軸は、該一対の関節ピンのうちの少なくとも一つから長手方向にオフセットしており、該関節部材は、該顎支持シャフトの周りで回転可能であり、該長手方向軸に対して該一対の顎部材を関節運動する、関節部材と、
該筐体に搭載され、該一対の顎部材に結合される一対のカムプーリであって、該のカムプーリは、該ピボット軸の周りで回転可能であり、開状態と閉状態との間で該一対の顎部材を旋回する、一対のカムプーリとを含む、
エンドエフェクタ。
(項目13)
前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の近位に位置決めされる、項目12に記載のエンドエフェクタ。
(項目14)
前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の遠位に位置決めされる、項目12に記載のエンドエフェクタ。
(項目15)
前記一対の顎部材の各々は、それを通る弧状のスロット画定し、各弧状のスロットは前記支持シャフトを受けるように適合され、ここで、前記顎支持シャフトは、該一対の顎部材の該弧状のスロットに沿って摺動するように適合され、該一対の顎部材が前記ピボット軸の周りで旋回することを可能にする、項目12に記載のエンドエフェクタ。
(項目16)
前記一対のカムプーリのうちの少なくとも一つの回転に応答して、前記一対の顎部材は、約60度の顎角に旋回するように適合される、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目17)
前記一対の顎部材は、前記顎支持シャフトの周りの前記関節部材の回転に応答して、前記長手方向軸に対して、約90度のヨー角に関節運動するように適合される、項目16に記載のエンドエフェクタ。
(項目18)
前記ピボット軸は、前記長手方向軸に対して横方向である、項目12に記載のエンドエフェクタ。
(項目19)
前記長手方向軸に対して関節運動された位置にある間、前記一対の顎部材は、前記ピボット軸の周りで旋回可能である、項目12に記載のエンドエフェクタ。
(項目20)
ロボット外科システムのエンドエフェクタを作動する方法であって、該方法は、
一対の顎部材に固定されたカムプーリをピボット軸の周りで回転させることであって、前記一対の顎部材を開くか、または閉じることと、
該関節部材から延在する一対の関節ピンを有する該エンドエフェクタの長手方向軸に対して、該一対の顎部材の間に位置決めされた関節部材を回転させることであって、該一対の顎部材を関節運動し、ここで、該一対の関節ピンのうちの少なくとも一つが、少なくとも部分的に該ピボット軸から長手方向にオフセットしていることとを含む、
方法。
本開示に従ったロボットで制御されたエンドエフェクタは、増加する機械的利益把握のためのコンパクトな顎アセンブリの、ケーブルによって駆動される動きを可能にする。本明細書に記述されるエンドエフェクタは、エンドエフェクタの長手方向軸からほぼ90度まで、それぞれの顎アセンブリの両側性の関節運動を提供する関節部材を含む。これらのエンドエフェクタの少なくとも一つのカムプーリは、回転され得、顎部材がほぼ60度までの顎角を画定するように、開状態でその顎部材を位置合わせする。
Claims (19)
- 外科用ツールのエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、
近位端および遠位端を有する筐体であって、前記筐体は、前記近位端および前記遠位端を通って延在する長手方向軸を画定する、筐体と、
ピボット軸を画定する顎支持シャフトであって、前記ピボット軸は、前記筐体を通って延在する、顎支持シャフトと、
前記顎支持シャフトに支持されている一対の顎部材であって、前記ピボット軸の周りで旋回可能である一対の顎部材と、
関節部材であって、前記関節部材は、前記関節部材を通るスロットを画定し、前記関節部材は、前記関節部材から延在する一対の関節ピンを含み、前記関節部材は、前記一対の顎部材に結合されており、前記スロットは、前記一対の顎部材の間で前記関節部材を支持するように前記顎支持シャフトを受けるように適合されており、前記関節部材は、前記長手方向軸に対して前記一対の顎部材を関節運動させるように前記顎支持シャフトの周りで回転可能である、関節部材と、
前記筐体に搭載されている一対のカムプーリであって、前記一対のカムプーリは、前記一対の顎部材に結合されており、前記一対のカムプーリは、開状態と閉状態との間で前記一対の顎部材を旋回させるように前記ピボット軸の周りで回転可能である、一対のカムプーリと
を含む、エンドエフェクタ。 - 前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の近位に位置決めされている、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の遠位に位置決めされている、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材の各々は、前記顎部材を通る弧状のスロットを画定し、各弧状のスロットは、前記顎支持シャフトを受けるように適合されており、前記顎支持シャフトは、前記一対の顎部材の弧状のスロットに沿って摺動することにより、前記一対の顎部材が前記ピボット軸の周りを旋回することを可能にするように適合されている、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材のうちの各顎部材は、関節ピン開口部を画定し、前記関節ピン開口部は、前記一対の関節ピンのうちの一つを受けることにより、前記関節部材を前記一対の顎部材に結合するように適合されている、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材は、前記一対のカムプーリのうちの少なくとも一つの回転に応答して、約60度の顎角に旋回するように適合されている、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材は、前記支持シャフトの周りの前記関節部材の回転に応答して、前記長手方向軸に対して約90度のヨー角に関節運動するように適合されている、請求項6に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対のカムプーリのうちの各カムプーリは、少なくとも一つの第一のケーブルに結合されており、かつ、前記関節部材は、少なくとも一つの第二のケーブルに結合されている、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 少なくとも一つのモータの作動が、前記一対の顎部材を関節運動させるように、および/または、前記一対の顎部材を旋回させるように、前記少なくとも一つの第一のケーブルおよび前記少なくとも一つの第二のケーブルが、前記少なくとも一つのモータに結合されている、請求項8に記載のエンドエフェクタ。
- 前記ピボット軸は、前記長手方向軸に対して横方向である、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記長手方向軸に対して関節運動された位置にある間、前記一対の顎部材は、前記ピボット軸の周りで旋回可能である、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- ロボット外科システムのロボットアームに使用され接続されるエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、ロボット外科システムの制御デバイスのモータから延在する少なくとも一つのケーブルによって制御され、前記エンドエフェクタは、
近位端および遠位端を有する筐体であって、前記筐体は、前記近位端および前記遠位端を通って延在する長手方向軸を画定する、筐体と、
前記筐体に搭載されている顎支持シャフトであって、前記筐体を通って延在するピボット軸を画定する顎支持シャフトと、
前記顎支持シャフト上に支持されている一対の顎部材であって、前記ピボット軸の周りで旋回可能である一対の顎部材と、
関節部材であって、前記関節部材は、前記関節部材を通るスロットを画定し、前記関節部材は、前記関節部材から延在する一対の関節ピンを含み、前記一対の関節ピンは、前記一対の顎部材に結合するように適合されており、前記スロットは、前記顎支持シャフトを受けることにより、前記一対の顎部材の間で前記関節部材を支持するように適合されており、前記顎支持シャフトの前記ピボット軸は、前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つから長手方向にオフセットされており、前記関節部材は、前記長手方向軸に対して前記一対の顎部材を関節運動させるように前記顎支持シャフトの周りで回転可能である、関節部材と、
前記筐体に搭載されている一対のカムプーリであって、前記一対のカムプーリは、前記一対の顎部材に結合されており、前記一対のカムプーリは、開状態と閉状態との間で前記一対の顎部材を旋回させるように前記ピボット軸の周りで回転可能である、一対のカムプーリと
を含む、エンドエフェクタ。 - 前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の近位に位置決めされている、請求項12に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の関節ピンのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分は、前記ピボット軸の遠位に位置決めされている、請求項12に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材の各々は、前記顎部材を通る弧状のスロット画定し、各弧状のスロットは、前記支持シャフトを受けるように適合されており、前記顎支持シャフトは、前記一対の顎部材の前記弧状のスロットに沿って摺動することにより、前記一対の顎部材が前記ピボット軸の周りで旋回することを可能にするように適合されている、請求項12に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材は、前記一対のカムプーリのうちの少なくとも一つの回転に応答して、約60度の顎角に旋回するように適合されている、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材は、前記顎支持シャフトの周りの前記関節部材の回転に応答して、前記長手方向軸に対して約90度のヨー角に関節運動するように適合されている、請求項16に記載のエンドエフェクタ。
- 前記ピボット軸は、前記長手方向軸に対して横方向である、請求項12に記載のエンドエフェクタ。
- 前記長手方向軸に対して関節運動された位置にある間、前記一対の顎部材は、前記ピボット軸の周りで旋回可能である、請求項12に記載のエンドエフェクタ。
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