【手続補正書】
【提出日】平成25年7月22日(2013.7.22)
【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】
柔軟な内視鏡検査のためのロボットマニピュレータであって、
内視鏡に結合されるように構成された可撓性部材と、
前記可撓性部材に接続され、前記可撓性部材によって移動可能なアームと
を備え、前記可撓性部材が、前記アームに接続された第１の端部、および手持ち部材を備えたコントローラに接続可能な第２の端部を有し、前記アームの物理的な動きを前記手持ち部材の物理的な動きによって制御できるようにすることが可能であり、各アームの自由度の数が前記手持ち部材の自由度の数と同じであるロボットマニピュレータ。
【請求項２】
前記可撓性部材がシース内のテンドンを含む請求項１に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項３】
前記テンドンが分光ファイバであり、前記シースが螺旋状の金属コイルである請求項２に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項４】
前記アームが、前記内視鏡の長手方向の軸に実質的に平行な前記アームの前後の動きを可能にする自由度を有するように構成される請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項５】
前記アームが少なくとも３つの自由度を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項６】
各自由度が、前記可撓性部材の２つの相対するテンドンによって制御可能である請求項５に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項７】
相対するテンドンがそれぞれ独立に、前記コントローラによって制御されるモータに取り付け可能である請求項６に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項８】
２本のアームを備える請求項１から７のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項９】
前記アームが、グリッパ、フック、ピンセット、鉗子およびナイフからなる群から選択されるエンドエフェクタを有する請求項１から８のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１０】
前記エンドエフェクタがグリッパの形であり、前記アームが、前記グリッパの顎部の開放および閉鎖を制御するための自由度を与える第１のジョイントを有する請求項９に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１１】
前記第１のジョイントが、前記グリッパの屈曲または過伸展を制御するための他の自由度を与える請求項１０に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１２】
前記アームが、前記アームの回外運動または回内運動を制御するための自由度を与える第２のジョイントを含む請求項１１に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１３】
前記アームが、前記アームの開放および閉鎖を制御するための自由度を与える第３のジョイントを含み、前記アームの前記開放が、前記内視鏡の前記長手方向の軸からずれる動きであり、前記アームの前記閉鎖が、前記アームを前記内視鏡の前記長手方向の軸と整列させる動きである請求項１２に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１４】
前記エンドエフェクタが焼灼フックの形である請求項９に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１５】
前記アームが、前記焼灼フックの屈曲または過伸展を制御するための自由度を与える第１のジョイントを含む請求項１４に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１６】
前記アームが、前記アームの回外運動または回内運動を制御するための自由度を与える第２のジョイントを含む請求項１５に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１７】
前記アームが、前記アームの開放および閉鎖を制御するための自由度を与える第３のジョイントを含み、前記アーム前記の開放が、前記内視鏡の前記長手方向の軸からずれる動きであり、前記アームの前記閉鎖が、前記アームを前記内視鏡の前記長手方向の軸と整列させる動きである請求項１６に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１８】
９つの自由度を与えるジョイントを有する２本のアームを備え、第１のアームが焼灼フックの形のエンドエフェクタを有し、第２のアームがグリッパの形のエンドエフェクタを有する請求項１から１７のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項１９】
前記アームが、前記コントローラに信号を与えるように構成されたバイオセンサまたは力センサを備える請求項１から１８のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項２０】
前記エンドエフェクタにおける伸びおよび力が、前記コントローラにおいてエンドエフェクタの力予測ユニットによって予測される請求項９から１９のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項２１】
前記エンドエフェクタの力予測ユニットが、
前記エンドエフェクタから情報を受け取るように構成されたレシーバであって、前記情報によって、前記エンドエフェクタにおける伸びおよび力に関連する特定のパラメータの測定／決定が可能になるレシーバと、
前記パラメータを分析して、前記コントローラにおいて加えられる力と、前記エンドエフェクタにおいて加えられる伸びおよび力との間の特定の式を決定するように構成されたプロセッサと、
前記コントローラにおいて前記式を満たし、前記ロボットマニピュレータの前記エンドエフェクタにおいて加えられる力を予測するように構成されたモジュールと
を備える請求項２０に記載のロボットマニピュレータ。
【請求項２２】
柔軟な内視鏡検査用のロボットマニピュレータのアームの物理的な動きを制御するためのコントローラであって、
ユーザが前記ロボットマニピュレータの前記アームの動きを生じさせるために使用するように構成された手持ち部材
を備え、前記手持ち部材が、前記ロボットマニピュレータの各アームの前記自由度に対応する自由度を与えるジョイントを備えるコントローラ。
【請求項２３】
前記コントローラが、
前記手持ち部材の動きを検知し、
前記検知された動きを前記ロボットマニピュレータに合うように調整し、
前記ロボットマニピュレータに接続された可撓性部材を制御するためにアクチュエータに信号を送るように構成されたマイクロプロセッサを含む請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項２４】
前記手持ち部材が、信号を受け取り、前記手持ち部材を使用するユーザにフィードバックを提供するための原動機を含む請求項２２または２３に記載のコントローラ。
【請求項２５】
前記手持ち部材が、前記ユーザの指に取り付け可能なグリッパを備える請求項２２から２４のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項２６】
前記ロボットマニピュレータのすべての動きが、前記グリッパを用いて制御可能である請求項２５に記載のコントローラ。
【請求項２７】
ユーザの腕を受け入れるように構成されたアームレストをさらに備える請求項２２から２６のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項２８】
前記手持ち部材が、様々なユーザに合うように調節可能な複数のリンク機構を備える請求項２２から２７のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項２９】
請求項１から２１のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータ、および請求項２２から２８のいずれか一項に記載のコントローラを備える柔軟な内視鏡検査用のロボットシステム。
【請求項３０】
請求項２から２１のいずれか一項に記載のロボットマニピュレータを使用するロボットシステムであって、
前記テンドンの一定のパラメータを測定し、
センサを用いて、前記コントローラに接続可能な前記端部において前記テンドンに加えられる力を決定し、
前記センサの信号および前記一定のパラメータを用いて、前記アームに取り付けられた前記端部における前記テンドンの伸び及び力を予測する
ロボットシステム。
【請求項３１】
前記予測の結果を前記コントローラへの入力として用いて、前記コントローラのユーザに力の感覚を与える請求項３０に記載のロボットシステム。
【請求項３２】
前記テンドンが前記コントローラに接続可能な前記端部で引っ張られているとき、前記アームに取り付けられた前記端部における前記テンドンの伸びが、式
【数１】
2012527948.tif 000001
を用いて予測される請求項３０または３１に記載のロボットシステム。
【請求項３３】
前記テンドンが前記コントローラに接続可能な前記端部で引っ張られているとき、前記アームに取り付けられた前記端部における前記テンドンの張力が、式
【数２】
2012527948.tif 000002
を用いて予測される請求項３０または３１に記載のロボットシステム。
【請求項３４】
前記テンドンが前記コントローラに接続可能な前記端部で引っ張られておらず、引っ張られた後の移行段階を経ているとき、前記アームに取り付けられた前記端部における前記テンドンの伸びが、式
【数３】
2012527948.tif 000003
を用いて予測される請求項３０または３１に記載のロボットシステム。
【請求項３５】
前記テンドンが前記コントローラに接続可能な前記端部で引っ張られておらず、引っ張られた後の移行段階を経ているとき、前記アームに取り付けられた前記端部における前記テンドンの張力が、式
【数４】
2012527948.tif 000004
を用いて予測される請求項３０または３１に記載のロボットシステム。
【請求項３６】
前記テンドンが前記コントローラに接続可能な前記端部で引っ張られておらず、引っ張られた後の移行段階を経ているとき、前記アームに取付けられた前記端部における前記テンドンの伸びが、式
【数５】
2012527948.tif 000005
を用いて予測される請求項３０または３１に記載のロボットシステム。
【請求項３７】
前記テンドンが前記コントローラに接続可能な前記端部で引っ張られておらず、引っ張られた後の移行段階を経ているとき、前記アームに取り付けられた前記端部における前記テンドンの張力が、式
【数６】
2012527948.tif 000006
を用いて予測される請求項３０または３１に記載のロボットシステム。
【請求項３８】
前記テンドンの一定のパラメータの測定は、前記テンドンのＫおよびＭｅを測定する請求項３０から３７のいずれか一項に記載のロボットシステム。
【請求項３９】
Ｍｅの測定は、
前記アームに取り付けられた前記端部の前記エンドエフェクタのジョイントが、その動きの限界に達するまで、前記テンドンを前記コントローラに接続可能な前記端部から引っ張り、
前記テンドンが変形するように、前記テンドンをさらに引っ張り、
式
【数７】
2012527948.tif 000007
（式中、ｅｏｕｔは前記テンドンのエンコーダから得られ、Ｔｉｎは前記コントローラに接続可能な前記端部のロードセルから得られる）からＭｅを決定する
請求項３８に記載のロボットシステム。
【請求項４０】
Ｋの測定は、式
【数８】
2012527948.tif 000008
を解くために数値的方法を用いる請求項３８に記載のロボットシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
さらに他の態様によれば、本発明は、ロボットマニピュレータの端部における力および伸びを予測するロボットシステムであって、
(a)ロボットマニピュレータの端部から情報を受け取り、情報によって、ロボットマニピュレータの端部における伸びおよび力に関連する特定のパラメータの測定/決定が可能になり、
(b)パラメータを分析して、コントローラにおいて加えられる力と、ロボットマニピュレータの端部において加えられる伸びおよび力との間の特定の式を決定し、
(c)コントローラにおいて式を満たし、ロボットマニピュレータのエンドエフェクタにおいて加えられる力を予測する
ロボットシステムを提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
このロボットシステムは、比較的一定のシース形状を有する任意のロボットアームに対して、エンドエフェクタのパラメータを予測するために用いることができる。これによって、センサをエンドエフェクタから離して配置するというさらなる利点がもたらされる。またこれによって、エンドエフェクタの慣性が低減され、ロボットマニピュレータが、エンドエフェクタのセンサが作動しなくなる極端な環境条件で動くことが可能になる。