(57)【要約】【課題】手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ること。【解決手段】このロボット手術台１００は、患者載置用のテーブル１と、一方端が床に固定されたベース２１に支持され、他方端がテーブル１移動可能に支持する多関節ロボットアーム２と、を備える。多関節ロボットアーム２は、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節２２１および２２３を含む複数の関節を含み、垂直関節２２１および２２３は、第１モータ４ａと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃとを含む。第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、それぞれの出力回転軸が、垂直関節２２１および２２３の水平方向の回動軸線上に配置されている。【選択図】図４
2018086192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、
前記垂直関節は、第１モータと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機および第２減速機とを含み、
前記第１減速機および前記第２減速機は、それぞれの出力回転軸が、前記垂直関節の水平方向の回動軸線上に配置されている、ロボット手術台。
【請求項２】
前記第１モータは、第１電磁ブレーキを内蔵しており、前記第１モータの出力回転軸には第２電磁ブレーキが取り付けられている、請求項１に記載のロボット手術台。
【請求項３】
前記多関節ロボットアームは、前記ベースに、鉛直方向の軸線回りに回転可能に支持され、６以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項１または２に記載のロボット手術台。
【請求項４】
前記多関節ロボットアームは、７以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項３に記載のロボット手術台。
【請求項５】
前記多関節ロボットアームは、２以上の前記垂直関節を有し、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項６】
前記垂直多関節アセンブリは、ロール回動関節をさらに有し、
前記ロール回動関節は、第２モータと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第３減速機および第４減速機とを含み、
前記第３減速機および前記第４減速機は、それぞれの出力回転軸が、前記ロール回動関節の回動軸線上に配置されている、請求項５に記載のロボット手術台。
【請求項７】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ、または、前記テーブルを水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリを含む、請求項５または６に記載のロボット手術台。
【請求項８】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルが手術位置に位置している場合に、前記テーブルの下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項９】
前記多関節ロボットアームは、前記収容姿勢の状態において、水平面内における第１方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有するとともに、水平面内における前記第１方向と直交する第２方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有する、請求項８に記載のロボット手術台。
【請求項１０】
前記第１減速機および前記第２減速機は、それぞれ、波動歯車減速機である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１１】
前記波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車と、前記剛性内歯歯車の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせるとともに、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を含み、
前記剛性内歯歯車は、固定配置されており、
前記波動発生器は、前記波動歯車減速機の入力回転軸に同軸状態で取り付けられており、
前記可撓性外歯歯車は、前記波動歯車減速機の出力回転軸に連結固定されている、請求項１０に記載のロボット手術台。
【請求項１２】
前記第１減速機および前記第２減速機は、それぞれ、偏心揺動型遊星歯車減速機である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１３】
前記偏心揺動型遊星歯車減速機は、第１段減速部と、第２段減速部と、を含み、
前記第１段減速部は、入力ギアと、前記入力ギアよりも多い歯数を有するスパーギアと、を有し、
前記第２段減速部は、偏心部を有し前記スパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、前記偏心部に係合して偏心回転し、前記内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、を有し、
前記偏心揺動型遊星歯車減速機は、前記入力ギアに前記第１モータの回転が伝達され、出力回転軸が前記外歯遊星歯車の自転に伴い回転するように構成されている、請求項１２に記載のロボット手術台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボット手術台に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロボットアームによって患者を載置した支持台を移動させるとともに、放射線源に対して患者の位置を位置決めする患者位置決めアセンブリが開示されている。
【０００３】
一方、従来では、手術室において、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能な手術台が望まれている。そこで、上記特許文献１の患者位置決めアセンブリを、手術室における手術台に適用して、患者が載置されたテーブルを移動させることが考えられる。これにより、キャスタを用いて手術台を移動させる場合と異なり、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のような患者位置決めアセンブリでは、放射線を照射することから、ロボットアームが周囲に人がいない状態で駆動されるため、周囲の作業者を考慮する必要がなく、大型のロボットアームが用いられている。このため、特許文献１のロボットアームを手術台に適用した場合、手術台周りのスペースが狭くなり、手術を行う際の作業者の妨げとなると考えられる。また、手術台の移動の自由度を確保するためにロボットアームは複数の関節を含むことが好ましい。手術の邪魔にならないように複数の関節を含むロボットアームを小型化した場合、関節の径方向の大きさも小さくなるため、負荷に対する関節の耐性が低下するという問題点がある。特に、大きな体重を有する患者を載置した状態でロボットアームを伸ばした姿勢をとった場合、テーブルを上下に移動させる垂直関節にかかる負荷が大きくなるため手術の邪魔にならないようにロボットアームを小型化することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることが可能なロボット手術台を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、垂直関節は、第１モータと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機および第２減速機とを含み、第１減速機および第２減速機は、それぞれの出力回転軸が、垂直関節の水平方向の回動軸線上に配置されている。
【０００８】
この発明の一の局面によるロボット手術台では、上記のように、垂直関節に、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機および第２減速機を設け、第１減速機および第２減速機のそれぞれの出力回転軸を、垂直関節の水平方向の回動軸線上に配置する。これにより、並列に設けられた第１減速機および第２減速機により負荷を分散させることができるので、垂直関節の負荷に対する耐性を容易に大きくすることができる。これにより、第１減速機および第２減速機よりも直径の大きな減速機を使用することなく垂直関節の負荷に対する耐性を大きくすることができる。その結果、垂直関節が大径化することを抑制することができるので、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることができる。これにより、テーブルを低くした状態でもテーブルの下にロボットアームを収容することが可能になる。
【０００９】
上記一の局面によるロボット手術台において、好ましくは、第１モータは、第１電磁ブレーキを内蔵しており、第１モータの出力回転軸には第２電磁ブレーキが取り付けられている。このように構成すれば、第１電磁ブレーキおよび第２電磁ブレーキの２段階のブレーキにより垂直関節を制動することができるので、電力停止時に一方の電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブルが急に下降するのを確実に抑制することができる。
【００１０】
上記一の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、ベースに、鉛直方向の軸線回りに回転可能に支持され、６以上の自由度によりテーブルを移動させるように構成されている。このように構成すれば、６以上の自由度を有する多関節ロボットアームによりテーブルを所望の位置に容易に移動させることができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、多関節ロボットアームは、７以上の自由度によりテーブルを移動させるように構成されている。このように構成すれば、７以上の自由度を有する多関節ロボットアームによりテーブルを所望の位置により容易に移動させることができる。
【００１２】
上記一の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、２以上の垂直関節を有し、テーブルを複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリを含む。このように構成すれば、複数の垂直関節により、上下方向において、テーブルを所望の位置に容易に移動させることができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、垂直多関節アセンブリは、ロール回動関節をさらに有し、ロール回動関節は、第２モータと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第３減速機および第４減速機とを含み、第３減速機および第４減速機は、それぞれの出力回転軸が、ロール回動関節の回動軸線上に配置されている。このように構成すれば、テーブルをロール回動させるロール回動関節が大径化することを抑制することができるので、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの小型化を効果的に図ることができる。
【００１４】
上記多関節ロボットアームが垂直多関節アセンブリを含む構成において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルを複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ、または、テーブルを水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリを含む。このように構成すれば、水平多関節アセンブリまたは直線移動アセンブリによりテーブルを水平方向の所望の位置に容易に移動させることができる。
【００１５】
上記一の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルが手術位置に位置している場合に、テーブルの下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている。このように構成すれば、手術などの医療行為を行う際に、多関節ロボットアームが執刀医、助手、看護師および医療技師などの医療従事者に干渉するのを抑制することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、多関節ロボットアームは、収容姿勢の状態において、水平面内における第１方向においてテーブルの長さ以下の長さを有するとともに、水平面内における第１方向と直交する第２方向においてテーブルの長さ以下の長さを有する。このように構成すれば、手術などの医療行為を行う際に、多関節ロボットアームがテーブルからはみ出すことがないので、多関節ロボットアームが医療従事者に干渉するのを効果的に抑制することができる。
【００１７】
上記一の局面によるロボット手術台において、好ましくは、第１減速機および第２減速機は、それぞれ、波動歯車減速機である。このように構成すれば、波動歯車減速機を用いて、第１減速機および第２減速機の小型化を図りながら、効果的に減速を行うことができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車と、剛性内歯歯車の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、可撓性外歯歯車を撓ませて剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせるとともに、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を含み、剛性内歯歯車は、固定配置されており、波動発生器は、波動歯車減速機の入力回転軸に同軸状態で取り付けられており、可撓性外歯歯車は、波動歯車減速機の出力回転軸に連結固定されている。このように構成すれば、剛性内歯歯車と、可撓性外歯歯車と、波動発生器とを含む波動歯車減速機により、容易に安定して減速を行うことができる。
【００１９】
上記一の局面によるロボット手術台において、好ましくは、第１減速機および第２減速機は、それぞれ、偏心揺動型遊星歯車減速機である。このように構成すれば、偏心揺動型遊星歯車減速機を用いて、第１減速機および第２減速機の小型化を図りながら、効果的に減速を行うことができる。
【００２０】
この場合、好ましくは、偏心揺動型遊星歯車減速機は、第１段減速部と、第２段減速部と、を含み、第１段減速部は、入力ギアと、入力ギアよりも多い歯数を有するスパーギアと、を有し、第２段減速部は、偏心部を有しスパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、偏心部に係合して偏心回転し、内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、を有し、偏心揺動型遊星歯車減速機は、入力ギアに回転が伝達され、出力回転軸が外歯遊星歯車の自転に伴い回転するように構成されている。このように構成すれば、第１段減速部と、第２段減速部とを含む偏心揺動型遊星歯車減速機により、容易に安定して減速を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態によるロボット手術台の概略を示した斜視図である。
【図２】第１実施形態によるロボット手術台の多関節ロボットアームを示した斜視図である。
【図３】第１実施形態によるロボット手術台の垂直多関節アセンブリを示した斜視図である。
【図４】第１実施形態によるロボット手術台の垂直関節の概略を示した図である。
【図５】第１実施形態によるロボット手術台の減速機の概略を示した図である。
【図６】第１実施形態によるロボット手術台の直線移動アセンブリを示した上面斜視図である。
【図７】第１実施形態によるロボット手術台の直線移動アセンブリを示した下面斜視図である。
【図８】第２実施形態によるロボット手術台の概略を示した斜視図である。
【図９】第２実施形態によるロボット手術台の多関節ロボットアームを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
（ロボット手術台の構成）
図１〜図７を参照して、第１実施形態によるロボット手術台１００の概要について説明する。
【００２５】
図１に示すように、ロボット手術台１００は、患者載置用のテーブル１と、多関節ロボットアーム２と、制御部３（図２参照）とを備えている。図２に示すように、多関節ロボットアーム２は、ベース２１と、垂直多関節アセンブリ２２と、直線移動アセンブリ２３とを備えている。垂直多関節アセンブリ２２は、垂直関節２２１と、ロール回動関節２２２と、垂直関節２２３と、ヨー回転関節２２４とを含んでいる。直線移動アセンブリ２３は、ガイド部材２３１と、スライド部材２３２と、基板部材２３３とを含んでいる。なお、垂直関節２２１、ロール回動関節２２２、垂直関節２２３およびヨー回転関節２２４は、特許請求の範囲の「関節」の一例である。
【００２６】
ロボット手術台１００は、たとえば、外科、内科などで行われる手術台として用いられる。ロボット手術台１００は、テーブル１に患者１０を載置する載置位置に移動するとともに、テーブル１に患者１０を載置した状態で、手術位置、検査位置、処置位置、Ｘ線撮像位置などに患者１０を移動させることが可能である。また、ロボット手術台１００は、テーブル１に患者１０を載置した状態で、患者１０を傾けることが可能である。
【００２７】
テーブル１は、略矩形形状の平板状に形成されている。また、テーブル１の上面は、略平坦に形成されている。テーブル１は、多関節ロボットアーム２により、移動されるように構成されている。具体的には、テーブル１は、水平方向の第１方向（Ｘ方向）、第１方向と直交する水平方向の第２方向（Ｙ方向）、および、第１方向および第２方向に直交し、上下方向である第３方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。また、テーブル１は、Ｘ方向の軸線回りに回動（ロール）可能に構成されている。また、テーブル１は、Ｙ方向の軸線回りに回動（ピッチ）可能に構成されている。また、テーブル１は、Ｚ方向の軸線回りに回転（ヨー）可能に構成されている。
【００２８】
多関節ロボットアーム２は、テーブル１を移動させるように構成されている。多関節ロボットアーム２は、一方端が床に固定されたベース２１に支持され、他方端がテーブル１を移動可能に支持している。多関節ロボットアーム２は、ベース２１に、鉛直方向（Ｚ方向）の軸線回りに回転可能に支持され、６の自由度によりテーブル１を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム２は、垂直多関節アセンブリ２２により、回動軸線Ａ１回りの回動、回動軸線Ａ２回りの回動、回動軸線Ａ３回りの回動および回動軸線Ａ４回りの回転の４の自由度を有する。また、多関節ロボットアーム２は、直線移動アセンブリ２３により、Ｂ１方向およびＢ２方向の直線移動、回動軸線Ｂ３回りの回転の２の自由度を有する。
【００２９】
多関節ロボットアーム２は、ベース２１にＺ方向の回転軸線回りに回転するように支持されている。つまり、基板部材２３３は、ベース２１に対して、鉛直方向（Ｚ方向）の回転軸線Ｂ３回りに回転するように構成されている。ガイド部材２３１は、基板部材２３３に対してＢ２方向に直線移動するように構成されている。スライド部材２３２は、ガイド部材２３１に対してＢ１方向に直線移動するように構成されている。
【００３０】
垂直多関節アセンブリ２２は、ガイド部材２３１に接続されている。垂直多関節アセンブリ２２の垂直関節２２１は、ガイド部材２３１の移動方向（Ｂ１方向）に対して略直交する方向の回動軸線Ａ１回りに回動するように構成されている。ロール回動関節２２２は、垂直関節２２１の回動軸線と略直交する方向の回動軸線Ａ２回りに回動するように構成されている。垂直関節２２３は、ロール回動関節２２２の回動軸線と略直交する方向の回動軸線Ａ３回りに回動するように構成されている。ヨー回転関節２２４は、垂直関節２２３の回動軸線と略直交する方向の回動軸線Ａ４回りに回転するように構成されている。つまり、垂直多関節アセンブリ２２は、２つの垂直関節２２１および２２３を有し、テーブル１を複数の回転自由度によって移動させるように構成されている。
【００３１】
ここで、第１実施形態では、垂直関節２２１（２２３）は、水平方向の回動軸線Ａ１（Ａ３）回りに回動可能に構成されている。また、図３および図４に示すように、垂直関節２２１（２２３）は、サーボモータである第１モータ４ａと、第１モータ４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ａと、減速機６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃと、を有している。また、垂直関節２２１（２２３）は、図４に示すように、第２電磁ブレーキ５と、ギア部７と、接続部８とを有している。
【００３２】
また、第１実施形態では、図４に示すように、第１モータ４ａは、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。また、第１モータ４ａの出力回転軸には、第２電磁ブレーキ５が取り付けられている。第１電磁ブレーキ４２および第２電磁ブレーキ５は、垂直関節２２１（２２３）を制動させるように構成されている。エンコーダ４１は、第１モータ４ａの駆動量を検知して、検知結果を制御部３に送信するように構成されている。
【００３３】
減速機６ａは、波動歯車減速機により構成されている。また、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、波動歯車減速機により構成されている。また、減速機６ａと、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃとは、直列に接続されている。つまり、減速機６ａと、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃとにより２段階に減速される。また、第１減速機６ｂと第２減速機６ｃとは、並列に接続されている。つまり、第１減速機６ｂと第２減速機６ｃとにより、垂直関節２２１（２２３）を介して受ける負荷が分散されて支持される。
【００３４】
波動歯車減速機は、図５に示すように、環状の剛性内歯歯車６３と、剛性内歯歯車６３の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車６２と、可撓性外歯歯車６２を撓ませて剛性内歯歯車６３に対して２箇所で部分的に噛み合わせるとともに、剛性内歯歯車６３と可撓性外歯歯車６２との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器６１と、を含んでいる。剛性内歯歯車６３は、固定配置されている。波動発生器６１は、波動歯車減速機の入力回転軸Ｃ１に同軸状態で取り付けられている。可撓性外歯歯車６２は、波動歯車減速機の出力回転軸Ｃ２に連結固定されている。つまり、波動歯車減速機では、波動発生器６１に回転が入力されて、減速された回転が、可撓性外歯歯車６２から出力される。
【００３５】
減速機６ａでは、第１モータ４ａの回転が入力回転軸６４を介して波動発生器６１に入力される。そして、可撓性外歯歯車６２から軸を介して減速された回転がギア部７に出力される。
【００３６】
ここで、第１実施形態では、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、入力回転軸６４同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられている。また、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、それぞれの出力回転軸が、垂直関節２２１（２２３）の水平方向の回動軸線上に配置されている。具体的には、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、波動発生器６１同士が内側に対向するように配置される。そして、共通の入力回転軸６４が各々の波動発生器６１に接続されて回転が伝達される。そして、外側の各々の可撓性外歯歯車６２から減速された回転が出力される。出力された回転は、接続部８を介して負荷側に伝達される。これにより、垂直関節２２１（２２３）が駆動される。
【００３７】
第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、略同じ減速比を有するとともに、出力回転軸を、垂直関節２２１および２２３の水平方向の回動軸線上に配置されている。第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、均等に荷重が加えられるように位相が同期されて取り付けられている。具体的には、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、各々の波動発生器６１、可撓性外歯歯車６２および剛性内歯歯車６３の噛み合わせ位相が同期されている。これにより、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃのトルク／ねじれ角の関係が同等となる。これにより、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃから出力される回転が同期されて接続部８により力を分散して伝達することが可能となる。
【００３８】
減速機６ａ、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃによるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下となることが好ましい。なお、減速比は、Ｎの場合、入力した回転数を１／Ｎの回転数にして出力する。たとえば、減速比が１０００の場合、入力された回転数が１／１０００の回転数に減速されて出力される。さらに好ましくは、減速機６ａ、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃによるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である。
【００３９】
ロール回動関節２２２は、図３に示すように、サーボモータである第２モータ４ｂと、第２モータ４ｂの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｄと、減速機６ｄにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第３減速機６ｅおよび第４減速機６ｆと、減速機６ｄにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｇと、減速機６ｇにより減速された回転が伝達される第２電磁ブレーキ５と、を有している。また、第２モータ４ｂは、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。
【００４０】
減速機６ｄは、波動歯車減速機により構成されている。また、第３減速機６ｅおよび第４減速機６ｆは、波動歯車減速機により構成されている。また、減速機６ｇは、波動歯車減速機により構成されている。また、減速機６ｄと、第３減速機６ｅおよび第４減速機６ｆとは、直列に接続されている。つまり、減速機６ｄと、第３減速機６ｅおよび第４減速機６ｆとにより２段階に減速される。また、第３減速機６ｅと第４減速機６ｆとは、並列に接続されている。つまり、第３減速機６ｅと第４減速機６ｆとにより、ロール回動関節２２２を介して受ける負荷が分散されて支持される。
【００４１】
ヨー回転関節２２４は、図３に示すように、サーボモータであるモータ４ｃと、モータ４ｃの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｈと、減速機６ｈにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｉと、減速機６ｈにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｊと、減速機６ｊにより減速された回転が伝達される第２電磁ブレーキ５と、を有している。また、モータ４ｃは、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。
【００４２】
減速機６ｈ、６ｉおよび６ｊは、波動歯車減速機により構成されている。また、減速機６ｈと、減速機６ｉとは、直列に接続されている。つまり、減速機６ｈと、減速機６ｉとにより２段階に減速される。
【００４３】
直線移動アセンブリ２３は、図６に示すように、ガイド部材２３１に対してスライド部材２３２を直線移動させるために、サーボモータであるモータ４と、第２電磁ブレーキ５と、モータ４の回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６と、減速機６により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して直線運動として出力するボールネジ軸９とを有している。スライド部材２３２は、ボールネジ軸９に螺合されており、ボールネジ軸９の回転により、ガイド部材２３１に沿って移動されるように構成されている。また、モータ４は、エンコーダと、内蔵の第１電磁ブレーキとを有している。
【００４４】
また、直線移動アセンブリ２３は、図７に示すように、ベース２１に対してガイド部材２３１を直線移動させるために、サーボモータであるモータ４と、第２電磁ブレーキ５と、モータ４の回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６と、減速機６により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して直線運動として出力するボールネジ軸９とを有している。ベース２１は、ボールネジ軸９に螺合されており、ボールネジ軸９の回転により、ガイド部材２３１がベース２１に対して直線移動されるように構成されている。また、モータ４は、エンコーダと、内蔵の第１電磁ブレーキとを有している。
【００４５】
また、多関節ロボットアーム２は、テーブル１が手術位置に位置している場合に、テーブル１の下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている。つまり、多関節ロボットアーム２は、テーブル１に載置された患者１０に対して手術や処置を行う位置にテーブル１を移動させた場合に、折り畳まれて、平面視において（Ｚ方向に見て）、テーブル１の下方に完全に隠れるように構成されている。
【００４６】
具体的には、図１に示すように、多関節ロボットアーム２は、収容姿勢の状態において、水平面内における第１方向（Ｘ方向）においてテーブル１の長さＬ１以下の長さＬ３を有するとともに、水平面内における第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）においてテーブル１の長さＬ２以下の長さＬ４を有するように構成されている。
【００４７】
制御部３は、ベース２１内に設置され、多関節ロボットアーム２によるテーブル１の移動を制御するように構成されている。具体的には、制御部３は、医師、看護師および医療技師などの医療従事者（操作者）による操作に基づいて、多関節ロボットアーム２の駆動を制御して、テーブル１を移動させるように構成されている。
【００４８】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４９】
第１実施形態では、上記のように、垂直関節２２１および２２３に、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃを設け、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃのそれぞれの出力回転軸を、垂直関節２２１および２２３の水平方向の回動軸線上に配置する。これにより、並列に設けられた第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃにより負荷を分散して支持することができるので、垂直関節２２１および２２３の負荷に対する耐性を容易に大きくすることができる。これにより、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃよりも直径の大きな減速機を使用することなく垂直関節２２１および２２３の負荷に対する耐性を大きくすることができる。その結果、垂直関節２２１および２２３が大径化することを抑制できるので、手術が行われる患者１０が載置されるテーブル１を移動させる多関節ロボットアーム２の垂直関節２２１および２２３の負荷に対する耐性を確保しつつ、多関節ロボットアーム２の小型化を図ることができる。これにより、テーブル１を低くした状態でもテーブル１の下に多関節ロボットアーム２を収容することが可能になる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、第１モータ４ａに、第１電磁ブレーキ４２を内蔵し、第１モータ４ａの出力回転軸に第２電磁ブレーキ５を設ける。これにより、第１電磁ブレーキ４２および第２電磁ブレーキ５の２段階のブレーキにより垂直関節２２１および２２３を制動することができるので、電力停止時に一方の電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブル１が急に下降するのを確実に抑制することができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２を、ベース２１に、鉛直方向（Ｚ方向）の軸線回りに回転可能に支持し、６以上の自由度によりテーブル１を移動させるように構成する。これにより、６以上の自由度を有する多関節ロボットアーム２によりテーブル１を所望の位置に容易に移動させることができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２に、２以上の垂直関節２２１および２２３を有し、テーブル１を複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリ２２を設ける。これにより、複数の垂直関節２２１および２２３により、上下方向において、テーブル１を所望の位置に容易に移動させることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、上記のように、垂直多関節アセンブリ２２に、ロール回動関節２２２を設け、ロール回動関節２２２に、第２モータ４ｂと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第３減速機６ｅおよび第４減速機６ｆとを設け、第３減速機６ｅおよび第４減速機６ｆのそれぞれの出力回転軸を、ロール回動関節２２２の回動軸線上に配置する。これにより、テーブル１をロール回動させるロール回動関節２２２が大径化することを抑制することができるので、手術が行われる患者１０が載置されるテーブル１を移動させる多関節ロボットアーム２の小型化を効果的に図ることができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２に、テーブル１を水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリ２３を設ける。これにより、直線移動アセンブリ２３によりテーブル１を水平方向の所望の位置に容易に移動させることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２を、テーブル１が手術位置に位置している場合に、テーブル１の下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成する。これにより、手術などの医療行為を行う際に、多関節ロボットアーム２が執刀医、助手、看護師および医療技師などの医療従事者に干渉するのを抑制することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２を、収容姿勢の状態において、水平面内における第１方向（Ｘ方向）においてテーブル１の長さ以下の長さを有するとともに、水平面内における第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）においてテーブル１の長さ以下の長さを有するように構成する。これにより、手術どの医療行為を行う際に、多関節ロボットアーム２がテーブル１からはみ出すことがないので、多関節ロボットアーム２が医療従事者に干渉するのを効果的に抑制することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃを、それぞれ、波動歯車減速機により構成する。これにより、波動歯車減速機を用いて、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃの小型化を図りながら、効果的に減速を行うことができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車６３と、剛性内歯歯車６３の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車６２と、可撓性外歯歯車６２を撓ませて剛性内歯歯車６３に対して２箇所で部分的に噛み合わせるとともに、剛性内歯歯車６３と可撓性外歯歯車６２との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器６１と、を含み、剛性内歯歯車６３は、固定配置されており、波動発生器６１は、波動歯車減速機の入力回転軸に同軸状態で取り付けられており、可撓性外歯歯車６２は、波動歯車減速機の出力回転軸に連結固定されている。これにより、剛性内歯歯車６３と、可撓性外歯歯車６２と、波動発生器６１とを含む波動歯車減速機により、容易に安定して減速を行うことができる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、図８および図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、多関節ロボットアームが直線移動アセンブリを含む上記第１実施形態とは異なり、多関節ロボットアームが水平多関節アセンブリを含む構成の例について説明する。なお、第１実施形態と同様の箇所には同様の符号を付している。
【００６０】
（ロボット手術台の構成）
図８に示すように、ロボット手術台２００は、患者載置用のテーブル１と、多関節ロボットアーム２０１と、制御部３（図９参照）とを備えている。図９に示すように、多関節ロボットアーム２０１は、ベース２１と、垂直多関節アセンブリ２０２と、水平多関節アセンブリ２０３とを備えている。垂直多関節アセンブリ２０２は、垂直関節２０２ａおよび２０２ｂと、ロール回動関節２０２ｃと、ヨー回転関節２０２ｄとを含んでいる。水平多関節アセンブリ２０３は、水平関節２０３ａ、２０３ｂおよび２０３ｃとを含んでいる。なお、垂直関節２０２ａ、２０２ｂ、ロール回動関節２０２ｃ、ヨー回転関節２０２ｄ、水平関節２０３ａ、２０３ｂおよび２０３ｃは、特許請求の範囲の「関節」の一例である。
【００６１】
多関節ロボットアーム２０１は、テーブル１を移動させるように構成されている。多関節ロボットアーム２０１は、一方端が床に固定されたベース２１に支持され、他方端がテーブル１を移動可能に支持している。多関節ロボットアーム２は、７の自由度によりテーブル１を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム２は、垂直多関節アセンブリ２２により、回動軸線Ｄ１回りの回動、回動軸線Ｄ２回りの回動、回動軸線Ｄ３回りの回動および回動軸線Ｄ４回りの回転の４の自由度を有する。また、多関節ロボットアーム２は、水平多関節アセンブリ２０３により、回動軸線Ｅ１回りの回転、回動軸線Ｅ２回りの回転および回動軸線Ｅ３回りの回転の３の自由度を有する。
【００６２】
ここで、第２実施形態では、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）は、水平方向の回動軸線Ｄ１（Ｄ３）回りに回動可能に構成されている。また、図４に示すように、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）は、第１モータ４ａと、第１モータ４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ａと、減速機６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃと、を有している。また、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）は、第２電磁ブレーキ５と、ギア部７と、接続部８とを有している。また、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、入力回転軸６４同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられている。また、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃは、それぞれの出力回転軸が、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）の水平方向の回動軸線上に配置されている。
【００６３】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６４】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６５】
上記のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、垂直関節２０２ａおよび２０２ｂに、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃを設け、第１減速機６ｂおよび第２減速機６ｃのそれぞれの出力回転軸を、垂直関節２０２ａおよび２０２ｂの水平方向の回動軸線上に配置する。これにより、手術が行われる患者１０が載置されるテーブル１を移動させる多関節ロボットアーム２０１の小型化を図ることができる。
【００６６】
また、第２実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２０１を、７以上の自由度によりテーブル１を移動させるように構成する。これにより、７以上の自由度を有する多関節ロボットアーム２０１によりテーブル１を所望の位置により容易に移動させることができる。
【００６７】
また、第２実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２０１に、テーブル１を複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ２０３を設ける。これにより、水平多関節アセンブリ２０３によりテーブル１を水平方向の所望の位置に容易に移動させることができる。
【００６８】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６９】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７０】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１減速機および第２減速機を波動歯車減速機により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、第１減速機および第２減速機を、それぞれ、偏心揺動型遊星歯車減速機により構成してもよい。この場合、偏心揺動型遊星歯車減速機は、第１段減速部と、第２段減速部と、を含み、第１段減速部は、入力ギアと、入力ギアよりも多い歯数を有するスパーギアと、を有し、第２段減速部は、偏心部を有しスパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、偏心部に係合して偏心回転し、内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、を有し、偏心揺動型遊星歯車減速機は、入力ギアに回転が伝達され、出力回転軸が外歯遊星歯車の自転に伴い回転するように構成してもよい。これにより、第１段減速部と、第２段減速部とを含む偏心揺動型遊星歯車減速機により、容易に安定して減速を行うことができる。
【００７１】
また、上記第１実施形態では、多関節ロボットアームが６の自由度を有する構成の例を示し、上記第２実施形態では、多関節ロボットアームが７の自由度を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロボットアームが５以下の自由度を有していてもよいし、８以上の自由度を有していてもよい。
【００７２】
また、上記第１および第２実施形態では、多関節ロボットアームが２つの垂直関節を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、多関節ロボットアームが３つ以上の垂直関節を有していてもよいし、１つの垂直関節を有していてもよい。
【００７３】
また、上記第１および第２実施形態では、１つの関節について２つの減速機（第１減速機および第２減速機）が並列に設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの関節について３つ以上の減速機が並列に設けられていてもよい。
【００７４】
また、上記第１および第２実施形態では、ベースが床の上に固定されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ベースが床に埋設されて固定されていてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１：テーブル、２、２０１：多関節ロボットアーム、４ａ：第１モータ（モータ）、４ｂ：第２モータ、５：第２電磁ブレーキ、６ｂ：第１減速機、６ｃ：第２減速機、６ｅ：第３減速機、６ｆ：第４減速機、２１：ベース、２２、２０２：垂直多関節アセンブリ、２３：直線移動アセンブリ、４２：第１電磁ブレーキ、６１：波動発生器、６２：可撓性外歯歯車、６３：剛性内歯歯車、１００、２００：ロボット手術台、２０３：水平多関節アセンブリ、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ：関節、２２１、２２３、２０２ａ、２０２ｂ：垂直関節（関節）、２２２、２０２ｃ：ロール回動関節（関節）、２２４、２０２ｄ：ヨー回転関節（関節）
【図１】
2018086192.tif 000003
【図２】
2018086192.tif 000004
【図３】
2018086192.tif 000005
【図４】
2018086192.tif 000006
【図５】
2018086192.tif 000007
【図６】
2018086192.tif 000008
【図７】
2018086192.tif 000009
【図８】
2018086192.tif 000010
【図９】
2018086192.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月13日(2017.11.13)
【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】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、
前記垂直関節は、第１モータと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機および第２減速機とを含み、
前記第１減速機および前記第２減速機は、それぞれの出力回転軸が、前記垂直関節の水平方向の回動軸線上に配置されている、ロボット手術台。
【請求項２】
前記第１モータは、第１電磁ブレーキを内蔵しており、前記第１モータの出力回転軸には第２電磁ブレーキが取り付けられている、請求項１に記載のロボット手術台。
【請求項３】
前記多関節ロボットアームは、前記ベースに、鉛直方向の軸線回りに回転可能に支持され、６以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項１または２に記載のロボット手術台。
【請求項４】
前記多関節ロボットアームは、７以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項３に記載のロボット手術台。
【請求項５】
前記多関節ロボットアームは、２以上の前記垂直関節を有し、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項６】
前記垂直多関節アセンブリは、ロール回動関節をさらに有し、
前記ロール回動関節は、第２モータと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第３減速機および第４減速機とを含み、
前記第３減速機および前記第４減速機は、それぞれの出力回転軸が、前記ロール回動関節の回動軸線上に配置されている、請求項５に記載のロボット手術台。
【請求項７】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ、または、前記テーブルを水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリを含む、請求項５または６に記載のロボット手術台。
【請求項８】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルが所定位置に位置している場合に、前記テーブルの下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項９】
前記多関節ロボットアームは、前記収容姿勢の状態において、水平面内における第１方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有するとともに、水平面内における前記第１方向と直交する第２方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有する、請求項８に記載のロボット手術台。
【請求項１０】
前記第１減速機および前記第２減速機は、それぞれ、波動歯車減速機である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１１】
前記波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車と、前記剛性内歯歯車の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせるとともに、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を含み、
前記剛性内歯歯車は、固定配置されており、
前記波動発生器は、前記波動歯車減速機の入力回転軸に同軸状態で取り付けられており、
前記可撓性外歯歯車は、前記波動歯車減速機の出力回転軸に連結固定されている、請求項１０に記載のロボット手術台。
【請求項１２】
前記第１減速機および前記第２減速機は、それぞれ、偏心揺動型遊星歯車減速機である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１３】
前記偏心揺動型遊星歯車減速機は、第１段減速部と、第２段減速部と、を含み、
前記第１段減速部は、入力ギアと、前記入力ギアよりも多い歯数を有するスパーギアと、を有し、
前記第２段減速部は、偏心部を有し前記スパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、前記偏心部に係合して偏心回転し、前記内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、を有し、
前記偏心揺動型遊星歯車減速機は、前記入力ギアに前記第１モータの回転が伝達され、出力回転軸が前記外歯遊星歯車の自転に伴い回転するように構成されている、請求項１２に記載のロボット手術台。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明の一の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、垂直関節は、第１モータと、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に設けられた第１減速機および第２減速機とを含み、第１減速機および第２減速機は、それぞれの出力回転軸が、垂直関節の水平方向の回動軸線上に配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記一の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルが所定位置に位置している場合に、テーブルの下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている。このように構成すれば、手術などの医療行為を行う際に、多関節ロボットアームが執刀医、助手、看護師および医療技師などの医療従事者に干渉するのを抑制することができる。