(57)【要約】  ロボットアームを支持構造に固定するための取付構造は、支持構造に取り付けるためのマウントと、ロボットアームのベースに接続するためのキャリアを備え、キャリアは、相補的なロボットアームベース回転アライメント装備と係合するためのキャリア回転アライメント装備と、相補的なロボットアームベース軸方向アライメント装備と係合するためのキャリア軸方向アライメント装備と、ロボットアームベースとキャリアが係合された後、キャリアの軸に沿ってロボットアームベースの位置を制限しないロック解除位置と、キャリアに対してキャリアの軸に沿ってロボットアームベースの位置を制限するロック位置との間で移動可能なロック機構と、を備えており、ロック機構は、ロック機構がキャリアとロボットアームベースの係合中に作動しないように、キャリア回転アライメント装備とキャリア軸方向アライメント装備とは独立している。【選択図】図１
2019535379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームを支持構造に固定するための取付構造であって、
前記支持構造に取り付けるためのマウントと、前記ロボットアームのベースに接続するためのキャリアを備え、
前記キャリアは、相補的なロボットアームベース回転アライメント装備と係合するためのキャリア回転アライメント装備と、相補的なロボットアームベース軸方向アライメント装備と係合するためのキャリア軸方向アライメント装備と、前記ロボットアームベースと前記キャリアが係合された後、前記キャリアの軸に沿って前記ロボットアームベースの位置を制限しないロック解除位置と、前記キャリアに対して前記キャリアの軸に沿って前記ロボットアームベースの位置を制限するロック位置との間で移動可能なロック機構と、を備えており、
前記ロック機構は、前記ロック機構が前記キャリアと前記ロボットアームベースの係合中に作動しないように、前記キャリア回転アライメント装備と前記キャリア軸方向アライメント装備とは独立しており、
前記ロック機構は、前記ロック機構によって前記ロボットアームベースに力が加わらないような前記ロック解除位置における圧縮状態と、前記ロボットアームベースと前記キャリアを共に圧縮するような力が前記ロック機構によって前記ロボットアームベースに加えられるような前記ロック位置における非圧縮状態との間で圧縮可能である、取付構造。
【請求項２】
前記キャリアは、前記相補的なロボットアームベース回転アライメント装備と係合するための複数の前記キャリア回転アライメント装備を含み、前記複数のキャリア回転アライメント装備は、前記キャリアおよび前記ロボットアームベースの１つの相対的な回転構成において前記相補的なロボットアームベース回転アライメント装備にのみ係合するように回転非対称である、請求項１に記載の取付構造。
【請求項３】
前記キャリア回転アライメント装備は、前記ロボットアームベースの対応する突起を収容するための凹部である、請求項１または２に記載の取付構造。
【請求項４】
前記キャリア回転アライメント装備は、前記ロボットアームベースの対応する凹部に収容されるローラベアリングである、請求項１または２に記載の取付構造。
【請求項５】
前記キャリアは、相補的なさらなるロボットアームベース回転アライメント装備と係合するための複数のさらなるキャリア回転アライメント装備を備え、各前記さらなるキャリア回転アライメント装備は、前記キャリアの長手方向の軸に対して垂直な回転軸を有し、係合中に前記キャリアに逆らって前記ロボットアームベースの軸方向の移動を助けるようにさらなるロボットアームベース回転アライメント装備に接触するように構成されたローラ面を有する、ローラベアリングである、請求項１〜４の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項６】
前記キャリアは、２組のローラベアリングを含み、第１組は、前記キャリアの長手方向の軸に垂直な第１の環状部内に配置され、第２組は、前記キャリアの長手方向の軸に垂直な第２の環状部内に配置されており、前記第１および第２の環状部は、前記キャリアの長手方向の軸方向に離隔されている、請求項５に記載の取付構造。
【請求項７】
前記キャリアと前記ロボットアームベースとの相対的な方向を表示するために、前記キャリアの前記外部から見える回転アライメントインジケータをさらに備える、請求項１〜６の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項８】
前記キャリアは、前記相補的なロボットアームベース軸方向アライメント装備と係合するための複数の前記キャリア軸方向アライメント装備を備え、前記キャリア軸方向アライメント装備は、前記ロボットアームベースの対応するリングと係合するための、前記キャリアの長手方向の軸を中心とするリングである、請求項１〜７の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項９】
各前記リングは、対応するロボットアームベース軸方向アライメント装備を設置するためのフランジを含む、請求項８に記載の取付構造。
【請求項１０】
前記ロック機構は、前記キャリアの長手方向の軸周りに回転可能なカラーを含み、前記カラーは、前記カラーによって前記ロボットアームベースに前記キャリアの長手軸方向の力が加わらないような前記ロック解除位置における圧縮状態と、前記ロボットアームベースおよび前記キャリアを共に圧縮するような前記キャリアの長手軸方向の力が前記カラーによって前記ロボットアームベースに加えられる前記ロック位置における非圧縮状態と、の間で前記キャリアの長手軸方向に圧縮可能とされている、請求項１〜９の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１１】
前記ロック機構は、ウイングによって前記ロボットアームベースに前記キャリアの長手軸方向を横切る方向の力が加わらないような前記ロック解除位置における圧縮状態と、前記キャリアの長手軸方向を横切る方向の力が前記ウイングによって前記ロボットアームベースに加えられるような前記ロック位置における非圧縮状態と、の間で圧縮可能とされている前記ウイングを含む、請求項１〜９の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１２】
前記ロック機構の前記ロック位置において、前記キャリア回転アライメント装備は前記ロボットアームベース回転アライメント装備に対して不動であり、前記キャリア軸方向アライメント装備は前記ロボットアームベース軸方向アライメント装備に対して不動である、請求項１〜１１の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１３】
前記ロボットアームベースと接触する前記カラーの面は、前記カラーがそのロック解除位置からそのロック位置へと回転するにつれて、前記ロボットアームベース上に次第に当接するように形づくられている、請求項１０に従属する時に請求項１０あるいは１２に記載の取付構造。
【請求項１４】
前記カラーの面は、前記カラーがそのロック解除位置からそのロック位置へと回転し始めた際に、最初の戻り止めは前記ロボットアームベースに当接され、最後の戻り止めが前記ロボットアームベースに当接した直後に前記カラーが前記ロック位置に到達する、ように配置された前記最初の戻り止めと前記最後の戻り止めを含む、請求項１３に記載の取付構造。
【請求項１５】
前記カラーは、前記ロック解除位置と排出位置との間で前記キャリアの長手方向の軸廻りに回転可能であり、前記カラーは、前記カラーが前記ロック解除位置から前記排出位置まで回転するにつれて、前記ロボットアームベースと前記キャリアを離すように前記キャリアの長手軸方向に向かって前記ロボットアームベースに力を加えるように構成された排出機構をさらに含む、請求項１〜１０あるいは請求項１２〜１４の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１６】
前記排出機構は、１つまたは複数の相補的なロボットアームベース装備と係合する１つまたは複数のくさび形突起を含む、請求項１５に記載の取付構造。
【請求項１７】
前記カラーは、前記圧縮状態または前記非圧縮状態のいずれかにおいてのみ見えるマーキングを含む、請求項１〜１０あるいは請求項１２〜１６の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１８】
前記キャリアは、１つまたは複数の相補的なロボットアームベース支持装備と係合するための１つまたは複数のキャリア支持装備を含む、請求項１〜１７の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１９】
前記キャリア支持装備は、前記キャリアの内面上に溝を含み、前記溝は、前記キャリアの長手方向の軸を横切る平面内にある、請求項１８に記載の取付構造。
【請求項２０】
一連の連結式リンクを介して外科用器具用の取付構造に接続されたロボットアームベースを備え、キャリアを介して支持構造に固定されるのに適した前記ロボットアームベースは、相補的なキャリア回転アライメント装備と係合するためのロボットアームベース回転アライメント装備と、相補的なキャリア軸方向アライメント装備と係合するためのロボットアームベース軸方向アライメント装備と、
前記ロボットアームベースが部分的に前記キャリアに挿入されたときに、前記ロボットアームベースと前記キャリアが前記キャリアの長手方向の軸周りに互いに対して回転することを許容する、相補的な１つまたは複数のキャリア支持装備と係合するための１つまたは複数のロボットアームベース支持装備と、を備えている外科用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
外科用ロボットは、別の方法では手動の腹腔鏡手術によって行われるであろういくつかの低侵襲外科手術を実行するために使用できる。この外科用ロボットアームは、患者の体内の手術部位で様々な処置を実行することを可能にする様々な外科用器具（グリッパ、メス、焼灼器など）を取り付けることができる。一般的には、いくつかの器具、例えばグリッパ、メスおよび内視鏡が手術部位で同時に利用されており、それらはそれぞれ異なるロボットアームによって支持されていてもよい。
【０００２】
手術部位の位置およびその手術部位へのアクセスは、行われる具体的な手術に依存する。したがって、外科用ロボットの位置は、行われる具体的な手術に依存する。いくつかの手術では、外科用ロボットは理想的には天井に配置されており、例えば喉を介して手術部位へアクセスするために下方に延び出していてもよい。他の手術では、外科用ロボットは理想的には床上または患者のテーブルレール上に配置されていてもよい。外科用ロボットは、理想的には手術の最初の期間はある位置に配置され、その後別の位置に動かされてもよい。このことは、外科用ロボットを可動カート上に配置することによって達成されていてもよい。
【０００３】
手術に使用される外科用ロボットアームを共通の台に据え付けることが知られている。手術中に全てのロボットアームが同じベースから延び出さないといけないことから、この設定は限定的である。この配置は、異なるロボットアームを手術室の周囲の異なる場所に配置することを可能とせず、したがって最適なロボットアームの配置を可能としない。この配置はまた、手術スタッフがロボットアームの近くで操作しなければならないことから、手術スタッフ自身が患者に最適にアクセスすることを可能としない。
【０００４】
カートに搭載されたロボットアームも知られている。これとは別に、外科用ロボットアームを患者のテーブルレールに取り付けることが知られている。これらのシステムは、ロボットアームを共通の台に据え付けるよりも融通がきくが、それでも手術室にロボットを配置可能な限られた範囲の場所しか提供しない。例えば、これらのシステムはいずれもロボットアームを天井に据え付けることを可能としない。
【０００５】
外科用ロボットアームを据え付けることができる場所のより大きな柔軟性を提供する手術室に、外科用ロボットを設置するためのシステムが必要とされている。手術中に手術室のある位置から別の位置へ外科用ロボットアームをより容易かつ迅速に移動させることを可能にするシステムもまた必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明によれば、ロボットアームを支持構造に固定するための取付構造は、前記支持構造に取り付けるためのマウントと、前記ロボットアームのベースに接続するためのキャリアを備え、前記キャリアは、相補的なロボットアームベース回転アライメント装備と係合するためのキャリア回転アライメント装備と、相補的なロボットアームベース軸方向アライメント装備と係合するためのキャリア軸方向アライメント装備と、前記ロボットアームベースと前記キャリアが係合された後、前記キャリアの軸に沿って前記ロボットアームベースの位置を制限しないロック解除位置と、前記キャリアに対して前記キャリアの軸に沿って前記ロボットアームベースの位置を制限するロック位置との間で移動可能なロック機構と、を備えており、前記ロック機構は、前記ロック機構が前記キャリアと前記ロボットアームベースの係合中に作動しないように、前記キャリア回転アライメント装備と前記キャリア軸方向アライメント装備とは独立している。
【０００７】
キャリアは、相補的なロボットアームベース回転アライメント装備と係合するための複数のキャリア回転アライメント装備を含んでいてもよく、複数のキャリア回転アライメント装備は、キャリアおよびロボットアームベースの１つの相対的な回転構成において相補的なロボットアームベース回転アライメント装備にのみ係合するように回転非対称であってもよい。
【０００８】
キャリア回転アライメント装備は、ロボットアームベースの対応する突起を収容するための凹部であってもよい。各凹部は、ロボットアームベースを凹部内に固定するための少なくとも１つの突起を含んでいてもよい。
【０００９】
キャリア回転アライメント装備は、ロボットアームベースの対応する凹部に収容されるローラベアリングであってもよい。
【００１０】
キャリアは、相補的なさらなるロボットアームベース回転アライメント装備と係合するための複数のさらなるキャリア回転アライメント装備を備えていてもよい。各さらなるキャリア回転アライメント装備は、キャリアの長手方向の軸に対して垂直な回転軸を有し、係合中にキャリアに対してロボットアームベースの軸方向の移動を助けるようにさらなるロボットアームベース回転アライメント装備に接触するように構成されたローラ面を有するローラベアリングであってもよい。
【００１１】
キャリアは、２組のローラベアリングを含んでいてもよく、第１組は、キャリアの長手方向の軸に垂直な第１の環状部内に配置され、第２組は、キャリアの長手方向の軸に垂直な第２の環状部内に配置されており、第１および第２の環状部は、キャリアの長手方向の軸方向に離隔されている。
【００１２】
取付構造は、キャリアとロボットアームベースとの相対的な方向を表示するために、キャリアの外部から見える回転アライメントインジケータをさらに備えていてもよい。
【００１３】
キャリアは、相補的なロボットアームベース軸方向アライメント装備と係合するための複数のキャリア軸方向アライメント装備を備えていてもよい。
【００１４】
キャリア軸方向アライメント装備は、ロボットアームベースの対応するリングと係合するための、キャリアの長手方向の軸を中心とするリングであってもよい。取付構造は、キャリアの長手方向の軸を中心とする２つのリングを含んでいてもよく、２つのリングは、キャリアの長手方向の軸方向に離隔されている。各リングは、対応するロボットアームベース軸方向アライメント装備を設置するためのフランジを含んでいてもよい。
【００１５】
ロック機構は、ロック機構によってロボットアームベースに力が加わらないようなロック解除位置における圧縮状態と、ロボットアームベースとキャリアを共に圧縮するような力がロック機構によってロボットアームベースに加えられるようなロック位置における非圧縮状態と、の間で圧縮可能であってもよい。
【００１６】
ロック機構は、キャリアの長手方向の軸周りに回転可能なカラーを含んでいてもよく、カラーは、カラーによってロボットアームベースにキャリアの長手軸方向の力が加わらないようなロック解除位置における圧縮状態と、ロボットアームベースおよびキャリアを共に圧縮するようなキャリアの長手軸方向の力がカラーによってロボットアームベースに加えられるロック位置における非圧縮状態と、の間でキャリアの長手軸方向に圧縮可能とされている。
【００１７】
ロック機構は、ウイングによってロボットアームベースにキャリアの長手軸方向を横切る方向の力が加わらないようなロック解除位置における圧縮状態と、キャリアの長手軸方向を横切る方向の力がウイングによってロボットアームベースに加えられるようなロック位置における非圧縮状態と、の間で圧縮可能なウイングを含んでいてもよい。
【００１８】
ロック機構のロック位置において、キャリア回転アライメント装備はロボットアームベース回転アライメント装備に対して不動であってもよく、キャリア軸方向アライメント装備はロボットアームベース軸方向アライメント装備に対して不動であってもよい。
【００１９】
ロボットアームベースと接触するカラーの面は、カラーがそのロック解除位置からそのロック位置へと回転するにつれて、ロボットアームベース上に次第に当接するように形づくられていてもよい。
【００２０】
カラーの面は、カラーがそのロック解除位置からそのロック位置へと回転し始めた際に、最初の戻り止めがロボットアームベースに当接され、最終の戻り止めがロボットアームベースに当接した直後にカラーがロック位置に到達する、ように配置された最初の戻り止めと最終の戻り止めを含んでいてもよい。
【００２１】
カラーは、スプリングワッシャーによって分離された外側グリップ部と圧縮部とを含んでいてもよく、これらは全てキャリアの長手方向の軸周りに一緒に回転するようにされている。
【００２２】
圧縮部は、ロボットアームベースと接触するカラーの面を含んでいてもよい。圧縮部は、カラーがロック解除位置とロック位置との間で回転するにつれて、キャリアの長手方向の軸と平行に外側グリップ部に対して移動してもよい。
【００２３】
カラーは、ロック解除位置と排出位置との間でキャリアの長手方向の軸廻りに回転可能であってもよい。カラーは、カラーがロック解除位置から排出位置まで回転するにつれて、ロボットアームベースとキャリアを離すようにキャリアの長手軸方向に向かってロボットアームベースに力を加えるように構成された排出機構をさらに含んでいてもよい。
【００２４】
排出機構は、１つまたは複数の相補的なロボットアームベース装備と係合する１つまたは複数のくさび形突起を含んでいてもよい。
【００２５】
１つまたは複数のくさび形突起は、ロボットアームベース回転アライメント装備と係合していてもよい。
【００２６】
カラーは、圧縮状態または非圧縮状態のいずれかにおいてのみ見えるマーキングを含んでいてもよい。
【００２７】
キャリアは、係合した際にロボットアームベースを取り囲むように構成された中空開口部を含んでいてもよい。
【００２８】
キャリアは、１つまたは複数の相補的なロボットアームベース支持装備と係合するための１つまたは複数のキャリア支持装備を含んでいてもよい。
【００２９】
キャリア支持装備は、キャリアの内面上に溝を含んでいてもよく、溝はキャリアの長手方向の軸を横切る平面内にある。
【００３０】
溝は、ロボットアームベース支持装備を収容するための１つまたは複数の戻り止めを含んでいてもよい。
【００３１】
キャリアは円形の断面を有していてもよい。
【００３２】
キャリアはマウントにしっかりと取り付けられていてもよい。
【００３３】
マウントは、支持構造の表面と接合するための取付面を含んでいてもよく、取付面はキャリアの長手方向の軸に対して垂直ではない。
【００３４】
取付面は、キャリアの長手方向の軸に対して４５°の角度を有していてもよい。
【００３５】
マウントは、ロボットアームベースへのケーブル接続を可能にするための開口部を含んでいてもよい。
【００３６】
マウントは、ロボットアームベースおよび外部装置に接続するように構成された電気コネクタを含んでいてもよい。
【００３７】
本発明の別の態様によれば、外科用ロボットは、一連の連結式リンクを介して外科用器具用の取付構造に接続されたロボットアームベースを備え、キャリアを介して支持構造に固定されるのに適した前記ロボットアームベースは、相補的なキャリア回転アライメント装備と係合するためのロボットアームベース回転アライメント装備と、相補的なキャリア軸方向アライメント装備と係合するためのロボットアームベース軸方向アライメント装備と、を備えている。
【００３８】
ロボットアームベースは、相補的なキャリア回転アライメント装備と係合するための複数のロボットアームベース回転アライメント装備を含んでいてもよく、キャリアおよびロボットアームベースの１つの相対的な回転構成において相補的なキャリア回転アライメント装備にのみ係合するように複数のロボットアームベース回転アライメント装備が回転非対称である。
【００３９】
ロボットアームベース回転アライメント装備は、キャリアの対応する凹部に収容されるローラベアリングであってもよい。
【００４０】
ロボットアームベース回転アライメント装備は、キャリアの対応する突起を収容するための凹部であってもよい。
【００４１】
ロボットアームベースは、相補的なさらなるキャリア回転アライメント装備と係合するための複数のさらなるロボットアームベース回転アライメント装備を含んでいてもよい。
【００４２】
各さらなるロボットアームベース回転アライメント装備は、係合中にキャリアに対してロボットアームベースの軸方向の移動を助けるように、さらなるキャリア回転アライメント装備に接触するように構成された隆起した平面であってもよい。
【００４３】
ロボットアームベースは、相補的なキャリア軸方向アライメント装備と係合するための複数のロボットアームベース軸方向アライメント装備を含んでいてもよい。
【００４４】
ロボットアームベース軸方向アライメント装備は、キャリアの対応するリングと係合するためのロボットアームベースの長手方向の軸を中心とするリングであってもよい。２つのリングがロボットアームベースの長手方向の軸の中心にあってもよく、２つのリングはロボットアームベースの長手方向の軸方向に離隔されている。
【００４５】
各リングは、対応するキャリア軸方向アライメント装備の相補的なフランジと係合するためのフランジを含んでいてもよい。
【００４６】
外科用ロボットは、相補的な１つあるいは複数のキャリア支持装備と係合するための１つあるいは複数のロボットアームベース支持装備をさらに備えていてもよい。ロボットアームベース支持装備は、スプリングローラベアリングを含んでいてもよい。
【００４７】
本発明を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
図１は、異なる係合段階における代表的なロボットアームベースおよび取付構造を示す。
図２は、取付構造のマウント部分およびキャリア部分を示す。
図３は、ロボットアームベースと係合するキャリアの端部の端面図を示す。
図４は、ロボットアームベースおよび取付構造の分解図を示す。
図５は、ロボットアームベースが係合している状態および係合していない状態の取付構造の内部の破断図を示す。
図６は、ロック機構を示す。
図７は、ロック機構の圧縮部をより詳細に示す。
図８は、キャリアを示す。
図９は、キャリアの凹部内へのロボットアームベースローラベアリングの設置を示す。
図１０は、ロック機構の圧縮部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下では、ロボットアームを支持構造に固定するための取付構造について説明する。支持構造は、床、天井または壁などに固定されていてもよい。あるいは、支持構造は、カートまたは天井取り付けリンケージのように移動可能であってもよい。一旦取り付けられると、取付構造は支持構造にしっかりと固定される。同様に、一旦取り付けられると、ロボットアームは取付構造にしっかりと固定される。一旦係合して互いにロックされると、取付構造は、取付構造に対してロボットアームが動かないようにロボットアームを拘束する。これにより、ロボットアームベースの移動によって制御システムのエンドエフェクタの動きの制御に誤りが生じることが確実になくなる。そのことはまた、外科用器具に力を与える際にロボットアームが反応するための安定したベースを提供する。記載の取付構造は、この安定性と安全性を提供する一方で、個々のユーザが単独で行動して支持構造とロボットアームに取り付けることも容易にする。取付構造は、手術室にロボットアームを設置するための既知の構造と比較して、相対的に小さく最小限の複雑さしかない。このため、手術前のセットアップ中に手術室にいくつかの取付構造を設置することができる。その後、ロボットアームは必要に応じて取付構造に取り付けられ、必要に応じて手術の過程で１つの取付構造から取り外されて別の取付構造に取り付けられる。
【００５０】
図１は取付構造の代表的な実施態様を示す。図１（ａ）は、取付構造１００を単独で示している。図１（ｂ）は、取付構造１００と係合するロボットアームベース１０２を示す。ロボットアームは、ロボットアームベース１０２を外科用器具用のアタッチメントに接続する一連の連結式リンクを含んでいる。外科用器具は、ロボットアームベース１０２から最も遠位のロボットアームの最終リンクに取り付けられる。外科用器具は、シャフトと、ロボットアームの最終リンクから最も遠位のシャフトの端部に取り付けられた連結式エンドエフェクタとを含んでいる。図はロボットアームベース１０２のみを示す。ロボットアームの残りの部分は、説明を簡単にするために示されていない。図１（ｃ）は、取付構造１００に取り付けられたロボットアームベース１０２を示す。
【００５１】
取付構造１００は２つの部分を含んでいる。支持構造に取り付けるためのマウント１０４と、ロボットアームベース１０２に接続するためのキャリア１０６である。これら２つの部分は、図２に示すように、２つのサブアセンブリとして製造されていてもよい。マウント１０４は、図２（ａ）に単独で示されている。キャリア１０６は、図２（ｂ）に単独で示されている。マウント１０４およびキャリア１０６の分解図が、図２（ｃ）に示されている。キャリア１０６はマウント１０４にしっかりと取り付けられている。マウント１０４の長手方向の軸２０２は、キャリア１０６の長手方向の軸２０４と一直線にされている。マウント１０４の長手方向の軸２０２は、キャリア１０６の長手方向の軸２０４と一致している。
【００５２】
マウント１０４は、それが取り付けられる支持構造２０８の表面と接合する取付面２０６を含んでいる。取付面２０６は、それが取り付けられる支持構造２０８の形状に対して相補的な形状を有している。このことは、取付面２０６と支持構造２０８との間の接触面積を最大にする。図示した例では、この取付面２０６は、例えばテーブル２０８に取り付けるために平坦である。あるいは、取付面２０６は、例えばベッドレールに取り付けるために湾曲していてもよい。取付面２０６は、支持構造２０８への位置合わせおよび／または確実な固定を助けるための表面装備を有していてもよい。これらの表面装備は、スタッド、突出部、フック、クリップおよび／または凹部のいずれでもよい。これらの表面装備は、支持構造２０８の表面装備を補足してもよい。取付構造は、支持構造に対して任意の角度で取り付けられてもよい。有用には、取付構造の長手方向の軸２１２が支持構造２０８の表面に対して垂直２１０にならないように、取付構造は支持構造２０８に取り付けられる。図において、マウント１０４は、取付構造の長手方向の軸２１２が支持構造２０８の表面の垂線に対して角度αであり、支持構造２０８の表面に対して角度βであるように形作られている。例えば、３０°＜β＜６０°である。例えば、４０°＜β＜５０°である。例えば、βは４５°であってもよい。α≠0を選択すると、ロボットアームの操作性が向上する。
【００５３】
図１および図２に見られるように、キャリア１０６は、ほぼ円形の断面を有するほぼ円筒形の外形を有している。キャリア１０６は、プラグ形状のロボットアームベースを収容するために一般にソケット形状である。あるいは、キャリアは、ソケット形状のロボットアームベースに収容されるためにプラグ形状であってもよい。この場合、以下に説明するキャリアの回転アライメント装備、軸方向アライメント装備およびロック機構は、代わりにロボットアームベース上に配置され、ロボットアームベースの回転アライメント装備および軸方向アライメント装備は、代わりにキャリア上に配置されるであろう。
【００５４】
キャリア１０６は中空の内部を有し、マウント１０４から遠い方の端部にロボットアームベース１０２を収容するための開口部１０８を有する。ロボットアームベース１０２がキャリア１０６に取り付けられると、図１（ｃ）に見られるように、キャリア１０６はロボットアームベース１０２を包含する。ロボットアームベース１０２を収容するキャリア１０６の端部で開口していることに加えて、取付構造１００はまた、取付構造１００の反対側の端部に開口部２１４を有していてもよい。この開口部２１４は、外部ケーブルをロボットアームベースに接続することを可能にする。このケーブル接続は、ロボットアームへの電気的接続および／またはデータ接続を提供していてもよい。あるいは、取付構造の反対側の端部は閉じた端部を有していてもよい、すなわち開口部を含んでいなくてもよい。この場合、反対側の端部が電気コネクタを含んでいてもよい。これらの電気コネクタは、ロボットアームベース１０２がキャリア１０６に取り付けられたときにロボットアームベース１０２上の相補的な接点と自動的に係合する露出された接点を有していてもよい。例えば、これらの内部電気コネクタは内蔵型クイックコネクタであってもよい。取付構造は、その内部電気コネクタを取付構造の外面上の電気コネクタに接続している。これらの外部電気コネクタは、外部装置に接続することができる。これにより、取付構造は、外部装置からロボットアームまで電気／データ接続のルートを決め、その逆も同様である。
【００５５】
キャリアは、ロボットアームベース上の相補的な回転アライメント装備と係合する回転アライメント装備を含んでいる。これらの回転アライメント装備により、ロボットアームベースは、取り付け時に取付構造と回転方向で位置合わせされる。ただ１つのキャリア回転アライメント装備と１つの対応するロボットアームベース回転アライメント装備があってもよい。あるいは、複数のキャリア回転アライメント装備と複数のロボットアームベース回転アライメント装備があってもよい。
【００５６】
図に示されているキャリア１０６は、３つのキャリア回転アライメント装備を含んでいる。これらは、ロボットアームベース１０２と係合するキャリア１０６の端部の端面図を示す図３に最も明確に示されている。キャリア回転アライメント装備は、ロボットアームベース１０２と係合するキャリア１０６の端部に露出している凹部３００ａ，３００ｂ，３００ｃである。図１（ａ）に見られるように、凹部３００ａ，３００ｂ，３００ｃは部分的にキャリア１０６の内壁を下って延びている。これらの凹部３００ａ，３００ｂ，３００ｃは、互いに平行に、そしてキャリア１０６の長手方向の軸と平行に、キャリア１０６の内面を下って延びている。３つの凹部３００ａ，３００ｂ，３００ｃが示されているが、キャリア１０６は３つより多いかまたは少ない凹部を含んでいてもよい。
【００５７】
図に示すロボットアームベース１０２は、３つのロボットアームベース回転アライメント装備を含んでいる。これらは図４に示されている。ロボットアームベース回転アライメント装備は、ローラベアリング４００ａ，４００ｂ，４００ｃである。各ローラベアリングは、キャリア１０６の凹部３００ａ，３００ｂ，３００ｃに収容されている。各ローラベアリングは、ロボットアームベース１０２の外側面から垂直に延びる栓に取り付けられている。ローラベアリングは栓の周りを回転する。ローラベアリングはバネ付きであってもよい。３つのローラベアリング４００ａ，４００ｂ，４００ｃが示されているが、ロボットアームベース１０２は、３つより多いかまたは少ないローラベアリングを含んでいてもよい。
【００５８】
凹部あるいはスロットは、キャリア１０６の端部の周りに非対称的に分布している。ローラベアリング４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、ロボットアームベース１０２の周りに同じ非対称構成で配置されている。これにより、ロボットアームベース１０２を１つの相対的な回転方向でのみキャリア１０６に取り付けることができる。この向きは、ローラベアリング４００ａが凹部３００ａ内に収容され、ローラベアリング４００ｂが凹部３００ｂ内に収容され、ローラベアリング４００ｃが凹部３００ｃ内に収容されるような向きである。ローラベアリングは、凹部内にぴったりフィットする。各ローラベアリングの表面は、凹部の側壁４０２ａ，４０２ｂと接触していてもよい。ローラベアリングが凹部内に収容されると、ローラベアリングは凹部の側壁を転がり落ち、それによってロボットアームベース１０２およびキャリア１０６の軸方向の閉鎖動作を助ける。凹部はローラベアリングを保持する。このようにして、ローラベアリングが凹部に収容されると、ロボットアームベース１０２はキャリア１０６に対して回転することが制限される。
【００５９】
凹部の側壁４０２ａ，４０２ｂはまた、図８および図９に最も明確に示されているように、１つまたは複数の突起８０２ａ，８０２ｂを含んでいてもよい。各突起８０２ａ，８０２ｂは、側壁４０２ａ，４０２ｂからローラベアリング４００の方向に突出している。凹部の対向する側壁４０２ａ，４０２ｂのそれぞれから突出する突起があってもよい。突起は凹部の幅を狭めるように作用する。突起は、突起間の間隔がローラベアリング４００の幅と一致するような大きさとされている。これにより、ローラベアリングは、凹部内にぴったりフィットする。これにより、突起は、ローラベアリング４００をより確実に凹部内に保持する。
【００６０】
ローラベアリングの代替として、ロボットアームベース回転アライメント装備は、キャリアの凹部３００ａ，３００ｂ，３００ｃ内に保持される隆起した突起であってもよい。例えば、ロボットアームベース回転アライメント装備は、隆起部あるいはスタッドであってもよい。隆起した突起は、キャリアの凹部にぴったりフィットする。これにより、隆起した突起が凹部内に収容されたときに、ロボットアームベースがキャリアに対して回転することが制限されている。代替の構成では、ロボットアームベース回転アライメント装備は上述のように凹部であってもよいし、キャリア回転アライメント装備は上述のようにローラベアリングまたは隆起した突起であってもよい。
【００６１】
さらなるキャリア回転アラインメント装備は、ロボットアームベースとキャリアのうちの他方のスロット装備に入れる、ロボットアームベースとキャリアのうちの一方の重要な装備、および／またはロボットアームベースとキャリアのうちの他方のホール装備に入れる、ロボットアームベースとキャリアのうちの一方のペグ装備と、を含んでいてもよい。これら両方の装備は、ロボットアームベースとキャリアが相対的な回転運動をすることを制限するように、ロボットアームベースをキャリアに固定するように作用する。
【００６２】
キャリア１０６は、相補的なさらなるロボットアームベース回転アライメント装備と係合するさらなる回転アライメント装備を含んでいてもよい。図５は、キャリアの内壁上に配置されたローラベアリング５００，５０２であるさらなるキャリア回転アライメント装備を示す。各ローラベアリングは、キャリアの長手方向の軸に対して垂直な回転軸を有している。各ローラベアリングは、回転軸の周りに回転するローラ面を有している。ローラ面は、キャリアの内壁に露出している。各ローラベアリングはバネ付きであってもよい。第１の組の３つのローラベアリング５００ａ，５００ｂ，５００ｃが、キャリア１０６の長手方向の軸に対して垂直な第１の環状部内に配置されている。３つのローラベアリングが示されているが、より多いまたはより少ないローラベアリングが使用されていてもよい。図では、３つのローラベアリング５００ａ，５００ｂ，５００ｃが環状部の周りに等間隔に配置されている。別の構成では、第１の組を構成するローラベアリングは、環状部の周りに不均一に分布していてもよい。第２の組の３つのローラベアリング５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃが、キャリア１０６の長手方向の軸に対して垂直な第２の環状部内に配置されている。３つのローラベアリング５００ａ，５００ｂ，５００ｃが示されているが、より多いまたはより少ないローラベアリングが使用されていてもよい。図では、３つのローラベアリング５００ａ，５００ｂ，５００ｃが環状部の周りに等間隔で配置されている。別の構成では、第１の組を構成するローラベアリングは、環状部の周りに不均一に分布していてもよい。第１の組のローラベアリングは、第２の組のローラベアリングが第２の環状部の周りに配置されるのと同じ分布で第１の環状部の周りに配置される。それゆえ、第１の組の各ローラベアリングは、キャリアの長手方向に第２の組のローラベアリングと整列している。第１および第２の環状部は、キャリアの長手方向の軸方向に離隔している。第２の組のローラベアリングはオプションである。さらなる組のローラベアリングがさらに使用されていてもよい。
【００６３】
図に示されているさらなるロボットアームベース回転アライメント装備は、ロボットアームベース１０２の外側面上の隆起した平面５０４である。隆起した平面５０４は、ローラベアリングがキャリアの周りにあるように、ロボットアームベースの周りに同じ向きで配置されている。それゆえ、隆起した平面５０４は、ロボットアームベースの周りに等間隔で配置されていてもよい。各隆起した平面は、細長くて真っ直ぐであってもよいし、ロボットアームベースの長手方向の軸５１０と平行に延びていてもよい。各隆起した平面５０４は、キャリアの各組のローラベアリングのローラベアリングと接触する。図において、隆起した平面５０４ａはローラベアリング５００ａおよび５０２ａと接触する。隆起した平面５０４ｂはローラベアリング５００ｂおよび５０２ｂと接触する。隆起した平面５０４ｃはローラベアリング５００ｃおよび５０２ｃと接触する。
【００６４】
ロボットアームベース１０２がキャリア１０６内に挿入されると、キャリア１０６のローラベアリング５００，５０２のローラ面は、ロボットアームベース１０２の隆起した平面５０４（ここで、ローラ面はキャリアの内壁に露出している）と接触する。ローラ面が回転すると、そのことはロボットアームベース１０２のキャリア１０６内への軸方向の移動を促進する。
【００６５】
キャリア１０６およびロボットアームベース１０２は、相補的な軸方向アライメント装備を含んでいる。これらの軸方向アライメント装備は、ロボットアームベース１０２とキャリア１０６が共にロックされる前に、ロボットアームベース１０２がキャリア１０６とロボットアームベース１０２の長手方向の軸方向においてキャリア１０６内に完全に挿入されることを保証する。キャリア軸方向アライメント装備は、キャリアの長手方向の軸を中心とする１つまたは複数の環状リングであってもよい。図５（ａ）は、キャリアの内面から突出する２つの環状リング５０６，５０８を示す。２つの環状リング５０６，５０８は、キャリアの長手方向の軸方向に離隔している。キャリアのローラベアリングの組が全て、キャリアの軸方向において２つの環状リング５０６，５０８の間に配置されていてもよい。１つの環状リング５０６は、最初にロボットアームベースを収容するキャリアの端部に近接して配置されていてもよい。一つの環状リング５０８は、最初にロボットアームベースを収容するキャリアの端部から遠位に配置されていてもよい。
【００６６】
ロボットアームベース軸方向アライメント装備は、ロボットアームベース１０２の長手方向の軸５１０を中心とする１つまたは複数の環状リングであってもよい。図５（ａ）は、ロボットアームベースの外側面から突出する２つの環状リング５１２，５１４を示す。２つの環状リング５１２，５１４は、ロボットアームベースの長手方向の軸５１０の方向に離隔されている。隆起した平面５０４は、ロボットアームベースの軸方向において２つの環状リング５１２，５１４の間に配置されていてもよい。２つの環状リング５１２，５１４の軸方向の間隔は、２つの環状リング５０６，５０８の軸方向の間隔と同じである。
【００６７】
ロボットアームベース１０２がキャリア１０６に完全に挿入されると、ロボットアームベースのリングはキャリアのリングと係合する。具体的には、図に示す配置では、ロボットアームベースリング５１２はキャリアリング５０６と係合し、ロボットアームベースリング５１４はキャリアリング５０８と係合する。係合リング対はぴったりとフィットする。この摺接嵌合は、リングが互いに対して半径方向に動くことを制限している。言い換えれば、それは、ロボットアームベースおよびキャリアを、ロボットアームベースおよびキャリアの長手方向の軸に対して垂直な相対的な運動を制限している。
【００６８】
ロボットアームベース１０２の端部から最も遠位のロボットアームベースリング５１２はフランジを有していてもよい。フランジは、ロボットアームベースリング５１２をキャリアリング５０６上で軸方向に設置するのを助ける。キャリアリング５０６は、ロボットアームベースリング５１２のフランジ上に設置する相補的な形状のフランジを有していてもよい。ロボットアームベースリング５１４がさらにフランジを有していてもよい。このフランジは、ロボットアームベースリング５１４をキャリアリング５０８上で軸方向に設置するのを助ける。キャリアリング５０８は、ロボットアームベースリング５１４のフランジ上に設置する相補的な形状のフランジを有していてもよい。
【００６９】
ロボットアームベース１０２上のリングはスチールから製造されていてもよい。キャリア１０６上のリングは、リン黄銅のような真鍮から製造されていてもよい。真鍮製のリングと係合するスチール製のリングは、硬質であるが潤滑性のある組み合わせである。
【００７０】
環状リング５１２，５１４は、ロボットアームベースのリングがキャリアの対応するリングと係合するときにロボットアームベース１０２とキャリア１０６とが完全に係合しロック機構がロックされるような位置付けにおいて、ロボットアームベースの外面に配置されている。同様に、環状リング５０６，５０８は、キャリアのリングがロボットアームベースの対応するリングと係合するときにロボットアームベースとキャリアとが完全に係合しロック機構がロックされるような位置付けにおいて、キャリアの内面に配置されている。
【００７１】
キャリアは、ロボットアームベースの相補的な支持装備と係合する支持装備を含んでいてもよい。これらの装備は、ロボットアームベースがキャリアに部分的に挿入されると、互いに係合する。支持装備が係合されると、ロボットアームの重量の一部は取付構造によって支えられる。支持装備が係合されている間、ロボットアームベースとキャリアは、キャリアの長手方向の軸の周りで互いに対して回転することが許容されている。
【００７２】
ロボットアームは、一人のユーザが長い間楽に保持するには重すぎる可能性がある。加えて、ロボットアームは、ユーザがロボットアームベースとキャリアとを回転可能にアライメントするのにかかる時間を遅らせる扱いにくい形状であるかもしれない。それゆえ、ロボットアームの全重量を支えながら、ユーザがロボットアームベースとキャリアとを回転させてアライメントする必要がないことが好ましい。しかしながら、一旦ロボットアームベースがキャリア内に挿入されると、ロボットアームベースとキャリアがぴったりと係合するため、後にユーザがロボットアームベースをキャリアに対して回転させることが困難になる。支持装備により、ユーザは、最初にロボットアームベースとキャリアを回転させてアライメントすることなく、ロボットアームベースをキャリアに部分的に挿入することができる。支持装備が係合されると、取付構造はロボットアームの重量の一部を担う。この段階では、ロボットアームベースとキャリアを回転可能にアライメントすることがユーザにとってより楽であり、このことは支持装備によって許容されている。回転アライメントに続いて、ユーザは、ロボットアームベースを前述のようにキャリアの中に完全に挿入する。
【００７３】
図５は、ロボットアームベース１０２の支持装備が一組のスプリングボールベアリング５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃである例を示す。図５では、３つのスプリングボールベアリング５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃがあるが、他の例では、３つより多いかまたは少ないスプリングボールベアリングがあってもよい。スプリングボールベアリング５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃは、ロボットアームベースの外面に露出している。スプリングボールベアリング５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃは、ロボットアームベースの長手方向の軸５１０を中心とする環状部に配置されている。環状部は、ロボットアームベースの長手方向の軸５１０に対して垂直な平面上にある。スプリングボールベアリング５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃは、環状部の周りに非対称に配置されている。各スプリングボールベアリング５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃは、ロボットアームベースの長手方向の軸に対して垂直な方向に移動可能である。
【００７４】
図５の例では、キャリア支持装備は、キャリアの内面上の溝５２０である。溝５２０は、キャリアの長手方向の軸２０４を中心とした環状部である。環状部は、キャリアの長手方向の軸２０４に対して垂直な平面上にある。溝５２０は、ロボットアームベースを最初に収容するキャリアの端部に向かって配置されている。図５の例では、溝５２０はキャリアリング５０６の内縁に配置されている。溝５２０は、戻り止め５１８ａ，５１８ｂ，５１８ｃを含んでいてもよい。これらの戻り止め５１８ａ，５１８ｂ，５１８ｃは、スプリングボールベアリングがロボットアームベースの環状部の周りに配置されているのと同じパターンで溝５２０の周りに配置されている。スプリングボールベアリングと戻り止めは、ロボットアームベース１０２とキャリア１０６の１つの相対的な方向にのみアライメントされている。スプリングボールベアリング５１６と戻り止め５１８との相対位置は、スプリングボールベアリング５１６が戻り止め５１８とアライメントされると、ロボットアームベースがキャリアと回転方向でアライメントされるようになっている。言い換えれば、支持装備がアライメントされると、回転アライメント装備もまたアライメントされる。したがって、支持装備は回転アライメント装備でもある。
【００７５】
溝５２０は、ロボットアームベースのスプリングボールベアリング５１６を収容するように構成されている。スプリングボールベアリング５１６は、溝５２０に入り込んで、溝５２０によって保持されている。スプリングボールベアリング５１６と溝５２０との係合は、ロボットアームの重量の一部を支えるのに十分である。スプリングボールベアリング５１６と溝５２０が係合している間、スプリングボールベアリング５１６は溝内で円周方向に動くことが許容されている。それゆえ、ユーザは、スプリングボールベアリング５１６と溝５２０が係合するまで、ロボットアームベース１０２をキャリア１０６の中に挿入してもよい。ロボットアームの重量の一部を除去した後、ユーザはロボットアームベースをキャリアに対して回転する。ロボットアームベースとキャリアが回転方向にアライメントされると、スプリングボールベアリング５１６が戻り止め５１８に入り込む。これにより、ロボットアームベースとキャリアが回転方向にアライメントされていることをユーザに示す可聴クリック音を提供してもよい。その後、ユーザは、上述のようにロボットアームベースをキャリアに挿入し続けてもよい。
【００７６】
ロボットアームベースリングがキャリアリングと係合すると、ロボットアームベース１０２とキャリア１０６は軸方向にアライメントされる。この段階で、ロック機構が作動してロボットアームベースがキャリアに対して軸方向に動くことを制限する。ロック機構は、キャリアの長手方向の軸に沿ってロボットアームベースの位置を制限しないロック解除位置と、キャリアの長手方向の軸に沿ってロボットアームベースの位置を制限するロック位置との間で移動可能である。
【００７７】
代表的なロック機構が図６（ａ）に示されている。同じロック機構の分解図が図６（ｂ）に示されている。ロック機構はカラー６００を含んでいる。カラー６００は、最初にロボットアームベース１０２を収容するキャリア１０６の端部に配置されている。カラー６００は環状である。カラー６００は、キャリアの長手方向の軸２０４の周りに回転可能である。カラー６００を一方の回転方向に回転させると、カラー６００はロック解除位置からロック位置まで動く。カラー６００を反対の回転方向に回転させると、カラー６００はロック位置からロック解除位置まで動く。ロック解除位置とロック位置との間の回転角度は、２０°〜９０°であってもよい。ロック解除位置とロック位置との間の回転角度は、３０°〜７０°であってもよい。ロック解除位置とロック位置との間の回転角度は、４０°〜５０°であってもよい。ロック解除位置とロック位置との間の回転角度は４５°であってもよい。
【００７８】
カラー６００は、カラーを作動させることなく、ロボットアームベース１０２をキャリア１０６に挿入することができ、回転アライメント装備と軸方向アライメント装備を係合させることができるように形作られている。ロボットアームベースとキャリアを係合することは、ロック機構とは別の機構である。これら２つの機構は独立している。２つの機構は関連がありません。図に示されているカラー６００では、カラー６００の内径は、キャリアの内径よりも大きいかまたは同じである。これにより、ロボットアームベースの大部分をカラー６００に接触することなくキャリアに挿入することができる。カラー６００は、キャリアの凹部３００ａ，３００ｂ，３００ｃの数および配置と一致する凹部またはスロット６０２ａ，６０２ｂ，６０２ｃを含んでいる。カラー６００のロック解除位置では、凹部６０２はキャリアの凹部３００とアライメントされている。カラー６００のロック位置では、凹部６０２はキャリアの凹部３００とアライメントされていない。ロボットアームベースがカラー６００のロック解除位置でキャリアに挿入されると、ロボットアームベースのローラベアリング４００はカラー６００の凹部６０２を通過し、キャリアの残りの部分の凹部３００に保持される。その後、カラーはロック位置の方へ回転する。ロック位置では、凹部６０２は凹部３００とアライメントされていないので、ロボットアームベースはカラー６００を通してキャリアから引き抜くことができない。それゆえ、カラー６００のロック位置では、ロボットアームベースはキャリアに対して軸方向に動くことが制限されている。
【００７９】
カラー６００は、キャリアの長手方向の軸２０４の方向に圧縮可能であってもよい。例えば、カラーは、ロック解除位置では圧縮状態で、ロック位置では非圧縮状態であってもよい。カラーが圧縮されているときには、キャリア１０６の長手方向の軸２０４の方向にロボットアームベース１０２に力を加えない。カラーが圧縮されていないときには、カラーは、ロボットアームベースをさらに押してキャリアと係合するように、キャリアの長手方向の軸２０４の方向にロボットアームベースに力を加える。図の例では、カラー６００がその圧縮状態からその非圧縮状態に移動するにつれて、ロボットアームベースリング５１２，５１４はさらに押されてキャリアリング５０６，５０８と係合する。
【００８０】
図に示す例では、カラー６００は、３つの構成部品、すなわち外側グリップ部６０４，スプリングワッシャー６０６および圧縮部６０８を含んでいる。外側グリップ部６０４は、ロック解除位置とロック位置との間でカラー６００を作動させるためにユーザによって回転される。圧縮部６０８は、ロボットアームベースを圧迫している。スプリングワッシャー６０６は、外側グリップ部６０４と圧縮部６０８の間に挟まれている。３つの構成要素はすべて環状であり、キャリアの長手方向の軸２０４の周りに一緒に回転するようにされている。スプリングワッシャー６０６は、カラー６００がロック解除位置とロック位置との間で回転するときに、圧縮部６０８がキャリアの長手方向の軸２０４と平行に外側グリップ部６０４に対して動くことを許容している。スプリングワッシャー６０６は、十分大きな力がかかると圧縮する。この力は、例えば、ロボットアームの重量を超えて１００Ｎであってもよい。そのような力は、ロボットアームが取付構造内の下方に取り付けられている場合に適している。圧縮するために大きな力を加える必要があるスプリングワッシャーを利用することにより、カラーが誤って移動する可能性を低減する。
【００８１】
図７は、圧縮部６０８をより詳細に示す。圧縮部６０８の下面７０２は、ユーザが接触する外側グリップ部６０４の外面に対向している。圧縮部６０８の下面７０２は、カラー６００がロックされたときにロボットアームベース１０２と接触するカラーの面である。圧縮部６０８の下面７０２は、カラーがそのロック解除位置からそのロック位置に回転されるにつれて、ロボットアームベースをますます押し下げるように形作られている。ロボットアームベースのローラベアリング４００はスロット６０２を通過する。次いで、カラーが回転すると、各ローラベアリング４００ａ，４００ｂ，４００ｃは、圧縮部６０８の下面７０２の傾斜部７０４ａ，７０４ｂ，７０４ｃと接触する。傾斜部７０４ａは、圧縮部６０８の周囲で傾斜している。傾斜の一端は、傾斜の他端からキャリア１０６の長手方向にずれている。カラーが回転するにつれて、傾斜部７０４は圧縮部６０８をローラベアリング４００にますます押し付ける。このようにして、カラーは閉鎖位置においてロボットアームベースをキャリアに対して圧縮するように作用する。これにより、キャリアとロボットアームベースの回転アライメント装備間のいかなる相対的な移動も防止される。それはまた、キャリアとロボットアームベースの軸方向アライメント装備間のいかなる相対的な移動も防止する。
【００８２】
１つまたは複数の戻り止めが傾斜部７０４に配置されていてもよい。図は最初の戻り止め７０６を示している。最初の戻り止め７０６は、カラー６００がロック解除位置から回転し始めた直後にローラベアリング４００を押す。これによって、カラーの操作が始まったことをユーザに示す。最初の戻り止め７０６は最初の保持力を提供する。図はまた、最後の戻り止め７０８を示している。カラーの回転がロック位置に達する直前に、最後の戻り止め７０８がローラベアリング４００を押す。最後の戻り止め７０８を通過したローラベアリング４００は、カラーの操作が終了したことをユーザに示す。最後の戻り止め７０８は完全な保持力を提供する。最初の戻り止め７０６だけが使用されていてもよい。あるいは、最後の戻り止め７０８だけが使用されていてもよい。
【００８３】
スロット６０２および傾斜部７０４の数および分布は、ロボットアームのローラベアリング４００の数および分布と一致する。
【００８４】
カラー６００の外側グリップ部６０４は、ユーザがそれを容易に握って回転させることを可能にする表面装備を有していてもよい。例えば、図４は、握りやすくするために溝付き表面装備４０４を有する外側グリップ部６０４を示す。あるいは、外側グリップ部６０４は、握りやすくするために刻み目が付けられていてもよい。図４はまた、手による外側グリップ部６０４の回転を助けるために利用され得るハンドル４０６を示す。ハンドル４０６または他の把持装備は、カラー６００から折り畳まれていてもよい。
【００８５】
カラー６００は、キャリア１０６からのロボットアームベース１０２の取り外しを助けるための排出機構をさらに含んでいてもよい。排出機構は、キャリアから離れる方向のキャリアの長手方向の軸方向に向かって、ロボットアームベースに力を加える。これはロボットアームベースとキャリアを引き離すためである。図１０は、カラーの圧縮部６０８に組み込まれている排出機構を示す。排出機構は、一組の突起１００２ａ，１００２ｂ，１００２ｃを含んでいる。図１０では、３つの突起１００２ａ，１００２ｂ，１００２ｃがあり、各突起はスロット３００に隣接している。他の配置では、突起は３つより多くてもよいし少なくてもよい。排出機構は、カラーがロック解除位置と排出位置との間で回転するときにロボットアームベースとキャリアを引き離すように構成されている。カラーは一方の回転方向に回転して、ロック解除位置とロック位置の間を移動する。カラーは、反対の回転方向に回転して、ロック解除位置と排出位置の間を移動する。ユーザがロボットアームベースをキャリアから取り外そうとするとき、最初にカラーをロック位置からロック解除位置へ回転する。その後、ユーザは、カラーをロック解除位置から排出位置へ回転させるために、カラーを同じ方向に回転させ続ける。回転のこの２番目の部分では、突起がロボットアームベースの下に留まり、ロボットアームベースをキャリアから押し出す。図１０の例では、突起１００２ａ，１００２ｂ，１００２ｃはくさび形である。図１０の各突起のくさび面１００４ａ，１００４ｂ，１００４ｃは、ローラベアリング４００ａ，４００ｂ，４００ｃの下面と係合する。くさび形状は、カラーがロック解除位置から排出位置に回転するにつれて、増大する突出深さがローラベアリングの下に押されて、それによってキャリアから解放されるようになっている。ロック解除位置と排出位置との間の回転は最大５°であってもよい。
【００８６】
上述した回転アライメント装備に加えて、取付構造は、キャリア１０６とロボットアームベース１０２との相対的な向きを示すために、キャリアおよび／またはロボットアームベースの外側に１つまたは複数のマーキングをさらに含んでいてもよい。例えば、キャリアとロボットアームベースは、アライメントされたときにキャリアとロボットアームベースが互いに対して回転方向にアライメントされていることを示すマッチングマークを含んでいてもよい。マーキングは、質感、模様および／または色が一致していてもよい。
【００８７】
キャリアは、カラー６００がロック位置にあるかロック解除位置にあるかを示す１つまたは複数のマーキングを含んでいてもよい。例えば、ロボットアームベース１０２とキャリア１０６が係合しているとき、マーキングはロック位置とロック解除位置のうちの１つのみで見えるようにしてもよい。例えば、カラーがロック位置に移動したときに、凹部６０２を通して見える取付構造の部分にマーキングがあってもよい。このマーキングは、着色および／または模様付きマーキングなどの視覚に訴えるマーキングであってもよい。ロック位置で見える１つのマーキングと、ロック解除位置で見える異なるマーキングがあってもよい。
【００８８】
ロボットアームベースを取付構造内に取り付けるために、ユーザは以下のステップを実行する。
１．ユーザは、ロボットアームベース１０２とキャリア１０６の支持装備が係合するまで、ロボットアームベースをキャリアに部分的に挿入する。例えば、ユーザは、スプリングボールベアリング５１６が溝５２０と係合するまでロボットアームベースをキャリアに挿入する。
２．ユーザは、キャリアとロボットアームベースの回転アライメント装備をアライメントするためにロボットアームベースを方向付ける。例えば、ユーザは、スプリングボールベアリング５１６が戻り止め５１８内に入るまで、ロボットアームベースをキャリアに対して回転する。ユーザはまた、ロボットアームベースのローラベアリング４００をキャリアのスロット３００とアライメントしてもよい。ユーザはまた、相対的な回転アライメントを助けるために、ロボットアームベースの隆起平面５０４をキャリアのローラベアリング５００，５０２にアライメントしてもよい。
３．ユーザはロボットアームベースをキャリア内にスライドする。ロボットアームベースがキャリア内にスライドされると、ローラベアリング５００，５０２はロボットアームを支持してゆっくりと進ませる。ロボットアームベースリング５１２，５１４がキャリアリング５０６，５０８と係合され、そしてロボットアームベースのローラベアリング４００がスロット３００内に挿入されると、ロボットアームベースはキャリア内に完全に挿入される。
４．次にユーザはカラー６００をロック位置に回転する。カラー６００が最初の戻り止めを含む場合、ユーザは最初にカラー６００を最初の戻り止め位置まで回転してもよい。最初の戻り止め位置に達すると、ユーザは必要に応じてそれらの位置を変えることができる。それからユーザは、最後の戻り止めを越えてカラー６００をロック位置まで回転させ続ける。
【００８９】
ロボットアームベース１０２とキャリア１０６がオプションの支持装備を備えていない場合、ステップ１は省略される。
【００９０】
取付構造１００およびロボットアームベース１０２の他の構成では、ステップ２および３は上記とは逆の順序で実行されてもよい。言い換えれば、ロボットアームベース１０２とキャリア１０６は、回転方向にアライメントされる前に軸方向にアライメントされていてもよい。
【００９１】
本明細書に記載のロック機構は、ロボットアームベース１０２を取付構造１００とアライメントして係合するための機構とは独立している。ロボットアームベースが取付構造内で回転方向および軸方向にアライメントされているときには、ロック機構は全く作動しない。ロック機構はロボットアームベースを取付構造内にロックするために克服されるばねを含むが、ロボットアームベースを取付構造とアライメントして係合するためにそのばねを（部分的にまたは全体的に）克服する必要はない。
【００９２】
出願人はこれによって、ここに記載の分離した各個別の特徴および２つ以上のそのような特徴の任意の組み合わせを開示しており、そのような特徴または特徴の組み合わせが当業者の共通の一般的な知識に照らして全体として本明細書に基づいて実施されることが可能な程度に開示されている。なお、そのような特徴または特徴の組合せが本明細書に開示される任意の問題を解決するかどうかは関係がなく、またかかる具体的記載が特許請求の範囲を限定するものでもない。出願人は、本発明の態様は、このような個々の特徴または特徴の組み合わせから成ってもよいことを示している。以上の説明に鑑みて、種々の改変が本発明の範囲内でなされ得ることは当業者にとって明らかであろう。
【図１（ａ）】
2019535379.tif 000003
【図１（ｂ）】
2019535379.tif 000004
【図１（ｃ）】
2019535379.tif 000005
【図２（ａ）】
2019535379.tif 000006
【図２（ｂ）】
2019535379.tif 000007
【図２（ｃ）】
2019535379.tif 000008
【図３】
2019535379.tif 000009
【図４】
2019535379.tif 000010
【図５（ａ）】
2019535379.tif 000011
【図５（ｂ）】
2019535379.tif 000012
【図６（ａ）】
2019535379.tif 000013
【図６（ｂ）】
2019535379.tif 000014
【図７（ａ）】
2019535379.tif 000015
【図７（ｂ）】
2019535379.tif 000016
【図８（ａ）】
2019535379.tif 000017
【図８（ｂ）】
2019535379.tif 000018
【図８（ｃ）】
2019535379.tif 000019
【図９（ａ）】
2019535379.tif 000020
【図９（ｂ）】
2019535379.tif 000021
【図１０】
2019535379.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月9日(2019.7.9)
【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】
ロボットアームを支持構造に固定するための取付構造であって、
前記取付構造は、前記支持構造に取り付けるためのマウントと、前記ロボットアームのベースに接続するためのキャリアを備え、
前記キャリアは、相補的なロボットアームベース回転アライメント装備と係合するためのキャリア回転アライメント装備と、相補的なロボットアームベース軸方向アライメント装備と係合するためのキャリア軸方向アライメント装備と、前記ロボットアームベースと前記キャリアが係合された後、前記キャリアの軸に沿って前記ロボットアームベースの位置を制限しないロック解除位置と、前記キャリアに対して前記キャリアの軸に沿って前記ロボットアームベースの位置を制限するロック位置との間で移動可能なロック機構と、を備えており、
前記ロック機構は、前記ロック機構が前記キャリアと前記ロボットアームベースの係合中に作動しないように、前記キャリア回転アライメント装備と前記キャリア軸方向アライメント装備とは独立しており、
前記ロック機構は、前記ロック機構によって前記ロボットアームベースに力が加わらないような前記ロック解除位置における圧縮状態と、前記ロボットアームベースと前記キャリアを共に圧縮するような力が前記ロック機構によって前記ロボットアームベースに加えられるような前記ロック位置における非圧縮状態との間で圧縮可能である、取付構造。
【請求項２】
前記キャリアは、前記相補的なロボットアームベース回転アライメント装備と係合するための複数の前記キャリア回転アライメント装備を含み、前記複数のキャリア回転アライメント装備は、前記キャリアおよび前記ロボットアームベースの１つの相対的な回転構成において前記相補的なロボットアームベース回転アライメント装備にのみ係合するように回転非対称である、請求項１に記載の取付構造。
【請求項３】
前記キャリア回転アライメント装備は、前記ロボットアームベースの対応する突起を収容するための凹部、と前記ロボットアームベースの対応する凹部に収容されるローラベアリング、の１つである、請求項１または２に記載の取付構造。
【請求項４】
前記キャリアは、相補的なさらなるロボットアームベース回転アライメント装備と係合するための複数のさらなるキャリア回転アライメント装備を備え、各前記さらなるキャリア回転アライメント装備は、前記キャリアの長手方向の軸に対して垂直な回転軸を有し、係合中に前記キャリアに逆らって前記ロボットアームベースの軸方向の移動を助けるようにさらなるロボットアームベース回転アライメント装備に接触するように構成されたローラ面を有する、ローラベアリングである、請求項１〜３の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項５】
前記キャリアは、２組のローラベアリングを含み、第１組は、前記キャリアの長手方向の軸に垂直な第１の環状部内に配置され、第２組は、前記キャリアの長手方向の軸に垂直な第２の環状部内に配置されており、前記第１および第２の環状部は、前記キャリアの長手方向の軸方向に離隔されている、請求項４に記載の取付構造。
【請求項６】
前記キャリアは、前記相補的なロボットアームベース軸方向アライメント装備と係合するための複数の前記キャリア軸方向アライメント装備を備え、前記キャリア軸方向アライメント装備は、前記ロボットアームベースの対応するリングと係合するための、前記キャリアの長手方向の軸を中心とするリングである、請求項１〜５の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項７】
前記ロック機構は、前記キャリアの長手方向の軸周りに回転可能なカラーを含み、前記カラーは、前記カラーによって前記ロボットアームベースに前記キャリアの長手軸方向の力が加わらないような前記ロック解除位置における圧縮状態と、前記ロボットアームベースおよび前記キャリアを共に圧縮するような前記キャリアの長手軸方向の力が前記カラーによって前記ロボットアームベースに加えられる前記ロック位置における非圧縮状態と、の間で前記キャリアの長手軸方向に圧縮可能とされている、請求項１〜６の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項８】
前記ロック機構は、ウイングによって前記ロボットアームベースに前記キャリアの長手軸方向を横切る方向の力が加わらないような前記ロック解除位置における圧縮状態と、前記キャリアの長手軸方向を横切る方向の力が前記ウイングによって前記ロボットアームベースに加えられるような前記ロック位置における非圧縮状態と、の間で圧縮可能とされている前記ウイングを含む、請求項１〜６の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項９】
前記ロボットアームベースと接触する前記カラーの面は、前記カラーがそのロック解除位置からそのロック位置へと回転するにつれて、前記ロボットアームベース上に次第に当接するように形づくられている、請求項７に記載の取付構造。
【請求項１０】
前記カラーの面は、前記カラーがそのロック解除位置からそのロック位置へと回転し始めた際に、最初の戻り止めは前記ロボットアームベースに当接され、最後の戻り止めが前記ロボットアームベースに当接した直後に前記カラーが前記ロック位置に到達する、ように配置された前記最初の戻り止めと前記最後の戻り止めを含む、請求項９に記載の取付構造。
【請求項１１】
前記カラーは、前記ロック解除位置と排出位置との間で前記キャリアの長手方向の軸廻りに回転可能であり、前記カラーは、前記カラーが前記ロック解除位置から前記排出位置まで回転するにつれて、前記ロボットアームベースと前記キャリアを離すように前記キャリアの長手軸方向に向かって前記ロボットアームベースに力を加えるように構成された排出機構をさらに含む、請求項１〜７あるいは請求項９あるいは１０の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１２】
前記排出機構は、１つまたは複数の相補的なロボットアームベース装備と係合する１つまたは複数のくさび形突起を含む、請求項１１に記載の取付構造。
【請求項１３】
前記カラーは、前記圧縮状態または前記非圧縮状態のいずれかにおいてのみ見えるマーキングを含む、請求項１〜７あるいは請求項９〜１２の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１４】
前記キャリアは、１つまたは複数の相補的なロボットアームベース支持装備と係合するための１つまたは複数のキャリア支持装備を含み、前記キャリア支持装備は、前記キャリアの内面上に溝を含み、前記溝は、前記キャリアの長手方向の軸を横切る平面内にある、請求項１〜１３の何れか１項に記載の取付構造。
【請求項１５】
一連の連結式リンクを介して外科用器具用の取付構造に接続されたロボットアームベースを備え、キャリアを介して支持構造に固定されるのに適した前記ロボットアームベースは、相補的なキャリア回転アライメント装備と係合するためのロボットアームベース回転アライメント装備と、相補的なキャリア軸方向アライメント装備と係合するためのロボットアームベース軸方向アライメント装備と、
前記ロボットアームベースが部分的に前記キャリアに挿入されたときに、前記ロボットアームベースと前記キャリアが前記キャリアの長手方向の軸周りに互いに対して回転することを許容する、相補的な１つまたは複数のキャリア支持装備と係合するための１つまたは複数のロボットアームベース支持装備と、を備えている外科用ロボット。
【国際調査報告】
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