【手続補正書】
【提出日】平成29年2月28日(2017.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータアーム、入力装置及びプロセッサを有するシステムの前記マニピュレータアームの作動方法であって、前記マニピュレータアームは、移動可能な遠位エンドエフェクタ、ベースに結合される近位部分、及び前記エンドエフェクタと前記ベースとの間の複数の関節、を含み、前記複数の関節は、与えられたエンドエフェクタ状態に対して異なる関節状態の範囲を可能にする十分な自由度を有し、前記方法は：
前記プロセッサが、前記複数の関節の１又は複数の関節の位置ベースの拘束条件を定めるステップであって、前記位置ベースの拘束条件は前記複数の関節の関節空間内にある、ステップ；
前記入力装置が、前記エンドエフェクタを所望のエンドエフェクタ運動で動かすように操作指令を受信するステップ；
前記プロセッサが、前記所望のエンドエフェクタ運動を生じさせるように前記１又は複数の関節のエンドエフェクタ変位運動を計算するステップであって、前記関節のエンドエフェクタ変位運動を計算するステップは、ヤコビアンのゼロ直交空間内で関節速度を計算するステップを含む、ステップ；
前記プロセッサが、前記位置ベースの拘束条件に沿って前記複数の関節のうちの関節のセットの容易化運動を計算するステップであって、前記容易化運動は前記エンドエフェクタの運動の利用可能な範囲を増加させ、前記容易化運動を計算するステップは、前記ヤコビアンのゼロ空間内で前記１又は複数の関節の関節速度を計算するステップを含み、前記ゼロ空間は前記ゼロ直交空間と直交する、ステップ；及び
前記プロセッサが、前記エンドエフェクタの運動の利用可能な範囲を増加させながら、前記所望のエンドエフェクタ運動を生じさせるように前記エンドエフェクタ変位運動及び前記容易化運動にしたがって前記複数の関節を駆動するステップ；を含む、
方法。
【請求項２】
前記位置ベースの拘束条件は、少なくとも１次元を有する１又は複数の表面を含み、前記１又は複数の表面は、前記関節空間の部分空間内に定められ、前記部分空間は、前記複数の関節の少なくとも２つの関節によって定められ、前記部分空間が少なくとも２次元を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容易化運動を計算するステップは：
ポテンシャルの減少が前記関節を駆動するように、前記関節空間内での前記関節のセットの計算された位置に基づいて引力ポテンシャル場を定めるステップ；
前記計算された位置と前記１又は複数の関節に関連付けられる前記１又は複数の表面との間のポテンシャルを決定するステップ；及び
前記ポテンシャルを使用して前記容易化運動を決定するステップ；を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポテンシャル場は、前記１又は複数の表面のうちのある表面に沿った運動に関連付けられ、前記ある表面は、前記少なくとも２つの関節の一方又は両方の運動の増加された範囲に対応する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記容易化運動を計算するステップは：
前記少なくとも２つの関節のポテンシャルに基づいて、前記関節空間内での前記複数の関節の運動を決定するステップ；及び
前記少なくとも２つの関節を前記拘束条件に向かって延ばす前記複数の関節の関節速度を決定するように、前記複数の関節の前記運動を前記ヤコビアンの前記ゼロ空間に射影するステップ；をさらに含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記プロセッサが、ユーザ入力再配置指令に応じて前記マニピュレータアームの再配置を生じさせるように前記複数の関節の少なくとも１つの関節を駆動するステップと；
前記プロセッサが、前記少なくとも１つの関節の前記駆動に応じて前記複数の関節の１又は複数の関節の再配置運動を計算するステップであって、前記少なくとも１つの関節の前記駆動と組み合わせた前記再配置運動は、前記ゼロ空間内に延びる、ステップと；
前記プロセッサが、前記再配置運動の中の前記１又は複数の関節の決定された位置に応じて前記位置ベースの拘束条件を修正するステップと；
前記プロセッサが、前記１又は複数の関節の運動の前記増加された範囲を提供しながら前記エンドエフェクタの状態を維持するように、前記ユーザ入力再配置指令にしたがって前記少なくとも１つの関節を駆動しながら、前記計算された運動にしたがって前記関節を駆動するステップと；を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記位置ベースの拘束条件を修正するステップは、
前記再配置運動に基づいて前記関節空間内で前記拘束条件の位置又は配向を並進移動させるステップ、又は
前記１又は複数の関節の前記決定された位置に応じて前記位置ベースの拘束条件のセットから１つを選択するステップ、を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの関節を駆動するステップは、前記関節の手動関節運動を含み、前記マニピュレータアームの運動は、操作モード及びクラッチモードを有する前記プロセッサによって決定され、前記操作モードの前記プロセッサは、前記操作指令に応じて前記所望のエンドエフェクタ運動を提供するように前記関節運動を計算し、前記クラッチモードの前記プロセッサは、前記エンドエフェクタの状態を維持するように前記少なくとも１つの関節の前記手動関節運動に応じて少なくとも１つの他の関節を駆動し、
前記位置ベースの拘束条件を修正するステップは、前記クラッチモードの中で再配置される前記１又は複数の関節の位置に応じて、生じる、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
近位部分に対して遠位エンドエフェクタをロボット式に動かすように構成されるマニピュレータアームであって、前記マニピュレータアームは、前記遠位エンドエフェクタと前記近位部分との間に複数の関節を有し、前記関節は、前記遠位エンドエフェクタの与えられた状態に対して関節状態の範囲を可能にする十分な自由度を提供する、マニピュレータアーム；
前記エンドエフェクタを所望のエンドエフェクタ運動で動かすように操作指令を受信するための入力装置；並びに
前記入力装置及び前記マニピュレータアームに結合されるプロセッサであって、前記プロセッサは：
ヤコビアンのゼロ直交空間内で関節速度を計算することによって前記操作指令に応じて、前記複数の関節のエンドエフェクタ変位運動を計算するように構成され；
関連付けられる関節空間内で前記複数の関節の１又は複数の関節の位置ベースの拘束条件を定めるように構成され、前記拘束条件は前記１又は複数の関節の運動の増加される範囲に対応し；
前記ヤコビアンのゼロ空間内で前記１又は複数の関節の容易化運動を計算するように構成され、前記容易化運動は、前記１又は複数の関節を前記拘束条件に向かって動かし、前記ゼロ空間は前記ゼロ直交空間に対して直交し；及び
前記１又は複数の関節の運動と同時に前記所望のエンドエフェクタ運動を生じさせるように、前記エンドエフェクタ変位運動及び前記容易化運動にしたがって前記複数の関節を駆動するように前記マニピュレータアームに指令を送信するように構成される；
プロセッサ；を有する、
システム。
【請求項１０】
前記１又は複数の関節は、前記関節空間の部分空間を定め、前記拘束条件は、前記部分空間の１又は複数の表面として定められる、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサは、容易化運動を計算することが：
ポテンシャルの増加が前記１又は複数の関節の位置と前記拘束条件との間の増加される距離に対応するように、前記関節空間内で引力ポテンシャル場を定めるステップ；
前記位置と前記拘束条件との間のポテンシャルを決定するステップ；及び
前記ポテンシャルを使用して前記複数の関節の前記容易化運動を決定するステップ；を含むように、構成される、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記位置ベースの拘束条件は、少なくとも１次元を有する１又は複数の経路を含み、前記１又は複数の経路は、前記複数の関節の少なくとも２つの関節によって定められる前記関節空間の部分空間内に定められる、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記マニピュレータアームの遠位部分は、前記エンドエフェクタに遠位に延びる細長いシャフトを有する手術器具を解放可能に支持するように器具ホルダと結合され、前記器具は、動作中、遠隔中心周りに枢動し、
前記少なくとも２つの関節のうちの前記１又は複数の関節は、前記複数の関節の第１及び第２の関節を含み、前記第１の関節は回転関節を有し、前記第１の関節の状態は前記器具ホルダの外側ピッチに対応し、前記第２の関節は前記第１の関節の遠位に回転関節を有し、前記第２の関節の状態は、それに沿って前記第２の関節の近位の前記マニピュレータアームの一部が延びる平面に対する前記器具ホルダの横方向変位に対応するので、前記第１及び前記第２の関節によって定められる前記部分空間は前記細長いシャフトの前記ピッチ及び前記細長いシャフトの前記横方向変位に対応する、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記マニピュレータアームの所望の再配置を生じさせるように少なくとも１つの関節を駆動するための再配置指令を受信するための第２の入力装置をさらに有し、
前記プロセッサはさらに：
前記少なくとも１つの関節の駆動に応じて前記複数の関節の１又は複数の前記関節の再配置運動を計算するように構成され、前記少なくとも１つの関節の前記駆動と組み合わせた前記再配置運動は前記ヤコビアンの前記ゼロ空間内に延び；
前記エンドエフェクタの状態を維持しながら、前記マニピュレータアームの前記所望の再配置を生じさせるように、前記少なくとも１つの関節を駆動することと共に、前記再配置運動にしたがって前記関節を駆動するように構成され；及び
計算された前記再配置運動に応じて前記拘束条件を修正するように構成される、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサは、前記位置ベースの拘束条件を修正することが：
前記再配置運動に基づいて前記部分空間内で前記拘束条件の位置若しくは配向を並進移動させることを含むように、又は
前記再配置運動を計算することに応じて複数の拘束条件から選択することを含むように、構成される、
請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサはさらに、前記ポテンシャルを使用して前記関節空間内で前記複数の関節の運動を決定することによって及び前記関節を前記拘束条件に沿って延ばす関節速度を計算するために前記運動を前記ヤコビアンのゼロ空間に射影することによって、前記容易化運動を計算するように、構成される、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プロセッサはさらに、組織操作モード及びクラッチモードを備えて構成され、
前記組織操作モードにおいて、前記プロセッサは、前記操作指令に応じて前記所望のエンドエフェクタ運動を提供するように関節運動を計算し、
前記クラッチモードにおいて、前記プロセッサは、少なくとも１つの関節を、前記エンドエフェクタの与えられた状態を維持しながら、他の関節の外部関節運動に応じて、駆動する、
請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサはさらに：
前記マニピュレータアームと隣接するマニピュレータアームとの間の衝突を回避するように衝突回避運動を計算するように構成され、前記衝突回避運動は、前記ヤコビアンの前記ゼロ空間内で計算され；及び
衝突を回避するように、前記衝突回避運動を前記容易化運動と重ね合わせるように構成される、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数の関節の少なくとも幾つかの関節は、挿入軸に沿った遠隔中心周りの枢動運動に機械的に拘束され、前記複数の関節の第１の関節は、平行四辺形リンク機構システムを有する、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
前記容易化運動を計算するステップは：
前記ポテンシャル場に基づいて前記関節空間内で前記複数の関節の運動を決定するステップ、及び前記ポテンシャル場の勾配を組み込む拡張ヤコビアンを適用するステップを含む、
請求項３に記載の方法。