(57)【要約】一実施形態に係るロボットは、中央部材及び前記中央部材に一端が接続し、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する複数のロボットアームを備え、前記ロボットアームと前記中央部材の接続地点は、前記中央部材の他の位置に配置し、前記複数のロボットアームは互いに独立的かつ非干渉的に回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部材と、
前記中央部材に一端が接続し、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する複数のロボットアームと、
を備え、
前記ロボットアームと前記中央部材の接続地点は、前記中央部材の他の位置に配置し、前記複数のロボットアームは互いに独立的かつ非干渉的に回転することを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記ロボットアームは、
複数のリンク部材と、
前記複数のリンク部材を回転させる駆動部材と、
を含み、
前記複数のリンク部材は、同じ中心点を有する同心球上にそれぞれ位置することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記複数のリンク部材は弧状に備えられ、前記中心点から放射状に離隔して配置されることを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記複数のリンク部材は、互いに非干渉的に回転するよう放射状に離隔する位置から離れて位置することを特徴とする請求項２に記載のロボット
【請求項５】
前記駆動部材は複数備えられ、前記駆動部材の軸の延長線は同じ地点で接することを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項６】
前記複数の駆動部材は、前記複数のリンク部材の端部に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記駆動部材の軸は、前記リンク部材の端部の接線方向に沿って垂直に形成されることを特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項８】
前記駆動部材の軸の間の角度に応じて前記リンク部材の長さが決定されることを特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項９】
前記ロボットアームの他端には放出部材が備えられ、前記放出部材は前記ロボットアームの回転軌跡に沿って球状で移動することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項１０】
前記放出部材は、前記ロボットアーム端部の接線方向に沿って垂直に位置することを特徴とする請求項９に記載のロボット。
【請求項１１】
前記ロボットアームの端部又は前記放出部材には角度調整要素が取り付けられ、前記放出部材がターゲットに向かう角度を調整することを特徴とする請求項９に記載のロボット。
【請求項１２】
中央部材と、
前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する第１リンク部材と、
前記第１リンク部材の一端に取り付けられ、前記第１リンク部材に回転力を伝達する第１駆動部材と、
前記第１リンク部材の他端に接続し、第１軸を中心に回転する第２リンク部材と、
前記第１リンク部材と前記第２リンク部材との間に配置し、前記第２リンク部材に回転力を伝達する第２駆動部材と、
を含むことを特徴とするロボット。
【請求項１３】
前記ロボットは、
前記中央部材上に前記第１リンク部材が接続した部分と異なる位置に接続し、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する第３リンク部材と、
前記第３リンク部材の一端に取り付けられ、前記第３リンク部材に回転力を伝達する第３駆動部材と、
前記第３リンク部材の他端に接続し、第２軸を中心に回転する第４リンク部材と、
前記第３リンク部材と前記第４リンク部材との間に配置し、前記第４リンク部材に回転力を伝達する第４駆動部材と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のロボット。
【請求項１４】
前記中央部材の長手方向の軸、第１軸及び第２軸はターゲットで接することを特徴とする請求項１３に記載のロボット。
【請求項１５】
前記第２リンク部材と前記第４リンク部材の端部に取り付けられ、前記ターゲットに向かう放出部材を含むことを特徴とする請求項１３に記載のロボット。
【請求項１６】
前記第１リンク部材と前記第２リンク部材は、前記第３リンク部材及び前記第４リンク部材よりも前記ターゲットから遠く位置することを特徴とする請求項１３に記載のロボット。
【請求項１７】
前記第４リンク部材は、前記第３リンク部材よりも前記ターゲットから近く位置することを特徴とする請求項１６に記載のロボット。
【請求項１８】
前記第１リンク部材と前記第２リンク部材との間に前記第３リンク部材が位置するとき、前記第３リンク部材の長さは前記第１リンク部材の長さよりも短く、前記第４リンク部材は前記第２リンク部材よりも前記ターゲットに近く位置することを特徴とする請求項１３に記載のロボット。
【請求項１９】
前記ロボットは、
前記中央部材上に前記第１リンク部材及び前記第３リンク部材が接続した部分と異なる位置に接続し、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する第５リンク部材と、
前記第５リンク部材の一端に取り付けられ、前記第５リンク部材に回転力を伝達する第５駆動部材と、
前記第５リンク部材の他端に接続し、第３軸を中心に回転する第６リンク部材と、
前記第５リンク部材と前記第６リンク部材との間に配置し、前記第６リンク部材に回転力を伝達する第６駆動部材と、
前記第６リンク部材の端部に取り付けられ、前記ターゲットに向かう放出部材と、
をさらに含み、
前記中央部材の長手方向の軸及び第３軸は、前記ターゲットで接することを特徴とする請求項１３に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットに関し、詳しくは、ターゲットに向かって正確かつ迅速に狙うことができるロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療とは、高エネルギー放射線を用いてガン細胞を殺す治療をいう。ここで、放射線とは、エネルギーが空間を通して伝搬現象又は電波を媒介する物質を示し、Ｘ線が代表的な例である。
【０００３】
放射線治療は、外科的手術、坑ガン化学療法と共に、ガン治療の３代治療法の１つとして、普通入院することなく、１日を基準に数分から２０〜３０分程度の時間を必要とし、治療時に苦痛を伴わないという長所がある。
【０００４】
このような放射線治療に関する装備として、Ｘ−Ｋｎｉｆｅ（Ｒａｄｉｏｎｉｃｓ、ＵＳＡ）、Ｎｏｖａｌｉｓ  Ｔｘ（ＢｒａｉｎＬＡＢ、Ｇｅｒｍａｎｙ）、Ｐｅａｃｏｋ（ＮＯＭＯＳ  Ｃｏｒｐ、ＵＳＡ）、Ｔｒｉｌｏｇｙ（Ｖａｒｉａｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＵＳＡ）、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（Ａｃｃｕｒａｙ  Ｉｎｃ．ＵＳＡ）などが知られており、その大部分は、線形加速器と画像誘導放射線治療（Ｉｍａｇｅ  Ｇｕｉｄｅｄ  Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ：ＩＧＲＴ）の技術に基づいて治療時に発生する誤差を減らし、正確度を高める方案に進んでいる。
【０００５】
前記装備のうち、サイバーナイフ（ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ）は、小型の線形加速器を６個の関節に自由に動いているロボットアームに装着して様々な方向に腫瘍部位に放射線を集中照射する、精密度の極めて高い定位放射線治療の専用装備である。
【０００６】
サイバーナイフは、浸湿的な固定機構なしでリアルタイムに映像誘導技術を用いて身体の骨格映像及び身体内に挿入される金針の座標を追跡することで、精密に治療できる長所がある。また、脳腫瘍だけを治療することのできるガンマナイフとは異なって、全身のガン治療にも用いられ、一回ではない数回にかけて分割治療する場合も多い。
【０００７】
したがって、サイバーナイフに対する研究が盛んに行われ、２００９年４月３０日に出願された先行文献ＫＲ第２００９−００３８０５１号では、放射線治療計画情報統合照会システムが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一実施形態に係る目的は、複数のロボットアームを備えて、ターゲットに向かって迅速かつ正確に狙い、治療又は手術時間を短縮させることができるロボットを提供する。
【０００９】
一実施形態に係る目的は、制御が容易で、ターゲットに対する方向性を向上させるロボットを提供する。
【００１０】
一実施形態に係る目的は、コンパクトな設計を備え、総重量を減少することのできるロボットを提供する。
【００１１】
一実施形態に係る目的は、複数のリンク部材が独立的かつ非干渉的に回転して相互衝突を防止することのできるロボットを提供する。
【００１２】
一実施形態に係る目的は、第２リンク部材の端部又は放出部材に追加的な角度調整要素が備えられ、放出部材がターゲットに向かう角度を効率よく調整できるロボットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような目的を達成するための一実施形態に係るロボットは、中央部材と、前記中央部材に一端が接続し、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する複数のロボットアームとを備え、前記ロボットアームと前記中央部材の接続地点は、前記中央部材の他の位置に配置し、前記複数のロボットアームは互いに独立的かつ非干渉的に回転することができる。
【００１４】
一実施形態によると、前記ロボットアームは、複数のリンク部材と、前記複数のリンク部材を回転させる駆動部材とを含み、前記複数のリンク部材は、同じ中心点を有する同心球上に位置し、前記複数のリンク部材は、前記中心点から放射状に離隔して位置されてもよい。
【００１５】
一実施形態によると、前記駆動部材は複数備えられ、前記駆動部材の軸の延長線は同じ地点で接し、前記駆動部材の軸は、前記リンク部材の端部と垂直に接続されてもよい。
【００１６】
一実施形態によると、前記ロボットアームの他端には放出部材が備えられ、前記放出部材は前記ロボットアームの回転軌跡に沿って球状で移動してもよい。
【００１７】
上記の目的を達成するための一実施形態に係るロボットは、中央部材と、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する第１リンク部材と、前記第１リンク部材の一端に取り付けられ、前記第１リンク部材に回転力を伝達する第１駆動部材と、前記第１リンク部材の他端に接続し、第１軸を中心に回転する第２リンク部材と、前記第１リンク部材と前記第２リンク部材との間に配置し、前記第２リンク部材に回転力を伝達する第２駆動部材と、前記中央部材上に前記第１リンク部材が接続した部分と異なる位置に接続し、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する第３リンク部材と、前記第３リンク部材の一端に取り付けられ、前記第３リンク部材に回転力を伝達する第３駆動部材と、前記第３リンク部材の他端に接続し、第２軸を中心に回転する第４リンク部材と、前記第３リンク部材と前記第４リンク部材との間に配置し、前記第４リンク部材に回転力を伝達する第４駆動部材と、前記第２リンク部材と前記第４リンク部材の端部に取り付けられ、前記ターゲットに向かう放出部材を含み、前記中央部材の長手方向の軸、及び第１軸及び第２軸は、前記ターゲットで接してもよい。
【００１８】
一実施形態によると、前記ロボットは、前記中央部材上に前記第１リンク部材及び前記第３リンク部材が接続した部分と異なる位置に接続し、前記中央部材の長手方向の軸を中心に回転する第５リンク部材と、前記第５リンク部材の一端に取り付けられ、前記第５リンク部材に回転力を伝達する第５駆動部材と、前記第５リンク部材の他端に接続し、第３軸を中心に回転する第６リンク部材と、前記第５リンク部材と前記第６リンク部材との間に配置し、前記第６リンク部材に回転力を伝達する第６駆動部材と、前記第６リンク部材の端部に取り付けられ、前記ターゲットに向かう放出部材とをさらに含み、前記中央部材の長手方向の軸及び第３軸は、前記ターゲットで接してもよい。
【００１９】
一実施形態によると、前記第１リンク部材と前記第２リンク部材は、前記第３リンク部材及び前記第４リンク部材よりも前記ターゲットから遠く位置してもよい。
【００２０】
一実施形態によると、前記第１リンク部材と前記第２リンク部材との間に前記第３リンク部材が位置するとき、前記第３リンク部材の長さは前記第１リンク部材の長さよりも短く、前記第４リンク部材は前記第２リンク部材よりも前記ターゲットに近く位置してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
一実施形態に係るロボットによると、複数のロボットアームを備えて、ターゲットに向かって迅速かつ正確に狙い、治療又は手術時間を短縮させることができる。
【００２２】
一実施形態に係るロボットによると、制御が容易で、ターゲットに対する方向性を向上させることができる。
【００２３】
一実施形態に係るロボットによると、コンパクトな設計を備え、総重量を減少することのできる。
【００２４】
一実施形態に係るロボットによると、複数のリンク部材が独立的かつ非干渉的に回転して相互衝突を防止することができる。
【００２５】
一実施形態に係るロボットによると、第２リンク部材の端部又は放出部材に追加的な角度調整要素が備えられ、放出部材がターゲットに向かう角度を効率よく調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係るロボットを示す。
【図２】一実施形態に係るロボットでリンク部材の配置を示す。
【図３】一実施形態に係るロボットで駆動部材の軸が同じ地点で接する形状を示す。
【図４】一実施形態に係るロボットの放出部材によって放射線が照射される範囲を示す。
【図５】一実施形態に係るロボットに角度調整要素が取り付けられた形状を示す。
【図６】一実施形態に係るロボットで放出部材の方向を示す。
【図７】球面座標を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明が実施形態によって制限されたり限定されることはない。各図面に提示された同じ参照符号は同じ部材を示す。
【００２８】
図１は一実施形態に係るロボットを示し、図２は一実施形態に係るロボットでリンク部材の配置を示し、図３は一実施形態に係るロボットで駆動部材の軸が同じ地点で接する形状を示し、図４は、一実施形態に係るロボットの放出部材によって放射線が照射される範囲を示し、図５は、一実施形態に係るロボットに角度調整要素が取り付けられた形状を示す。
【００２９】
図１を参照すると、一実施形態に係るロボット１０は、中央部材１００及び中央部材１００の一端に接続した複数のロボットアーム２００を含む。
【００３０】
図１には、一実施形態に係るロボット１０に２つのロボットアームが備えられるものと図示しているが、これに限定することなく、ロボットアームの数は何個であってもよい。
【００３１】
複数のロボットアーム２００は、中央部材１００上に互いに異なる位置に接続してもよい。例えば、複数のロボットアーム２００は、中央部材１００の上部又は中央部材１００の下部に離隔して配置してもよい。
【００３２】
したがって、中央部材１００の長さはロボットアーム２００の個数に応じて変わり得る。
【００３３】
また、中央部材１００は、ＸAのように中央部材１００の長手方向の軸を有してもよい。
【００３４】
前記複数のロボットアーム２００は、中央部材の長手方向の軸ＸAを中心に回転してもよい。ここで、複数のロボットアーム２００は独立的に制御され、互いに異なる方向又は互いに異なる速度で回転してもよい。
【００３５】
さらに、複数のロボットアーム２００は、互いに独立的かつ非干渉的に回転してもよい。複数のロボットアーム２００の回転軌跡は互いに異なる領域において存在し、相互衝突することなく回転する。
【００３６】
図２〜３を参照すると、具体的にロボットアーム２００の構造は次の通りである。
【００３７】
一実施形態に係るロボット１０に２つのロボットアーム２００が備えられている場合、１つのロボットアーム２００は中央部材１００の上部に位置し、他の１つのロボットアーム２００は中央部材１００の下部に位置する。
【００３８】
上部に位置するロボットアーム２００は第１リンク部材２１０及び第２リンク部材２２０を含み、下部に位置するロボットアーム２００は第３リンク部材２３０及び第４リンク部材２４０を含んでもよい。
【００３９】
前記第１リンク部材２１０、第２リンク部材２２０、第３リンク部材２３０及び第４リンク部材２４０は、同心をなす同心球上に位置し、前記リンク部材２１０、２２０、２３０、２４０は中心点０から放射状に離隔して配置されてもよい。
【００４０】
そして、第１リンク部材２１０、第２リンク部材２２０、第３リンク部材２３０、及び第４リンク部材２４０は弧状に備えられてもよく、それぞれ異なる長さを有してもよい。
【００４１】
しかし、第１リンク部材２１０、第２リンク部材２２０、第３リンク部材２３０及び、第４リンク部材２４０の形状はこれに限定することなく、傾斜した形状に設けられてもよい。
【００４２】
具体的に、第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０は、第３リンク部材２３０と第４リンク部材２４０よりも大きい同心球上に位置し、第１リンク部材２１０は第２リンク部材２２０よりも大きい同心球上に位置し、第３リンク部材２３０は第４リンク部材２４０よりも大きい同心球上に位置してもよい。
【００４３】
特に、第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０が第３リンク部材２３０よりも大きい同心球上に位置して中心点０から遠く位置する場合、複数のリンク部材２１０、２２０、２３０、２４０が同時的に回転するとき互いに衝突することが防止される。
【００４４】
また、第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０は第３リンク部材２３０と第４リンク部材２４０よりも大きい長さを備え、第１リンク部材２１０は第２リンク部材２２０よりも大きい長さを備え、第３リンク部材２３０は第４リンク部材２４０よりも大きい長さを備えてもよい。
【００４５】
特に、第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０との間に第３リンク部材２３０が位置する場合、第３リンク部材２３０の長さは第１リンク部材２１０の長さよりも短く、第４リンク部材２４０は第２リンク部材２２０より中心点０から近くに位置すれば、複数のリンク部材２１０、２２０、２３０、２４０が同時的に回転するとき互いに衝突することが防止される。
【００４６】
このように、複数のリンク部材２１０、２２０、２３０、２４０は同心をなす同心球上にそれぞれ離隔して配置され、複数のリンク部材２１０、２２０、２３０、２４０は互いに異なる領域で回転することになり、非干渉的に回転することができる。
【００４７】
ここで、複数のリンク部材２１０、２２０、２３０、２４０は駆動部材によって回転してもよい。
【００４８】
駆動部材は複数設けてもよく、第１駆動部材２５０、第２駆動部材２６０、第３駆動部材２７０、及び第４駆動部材２８０を含む。
【００４９】
前記第１駆動部材２５０は第１リンク部材２１０の一端に取り付けられ、第１リンク部材２１０に回転力を伝達する。
【００５０】
ここで、第１駆動部材２５０は、第１リンク部材２１０の一端と垂直に接続されてもよい。具体的に、第１駆動部材２５０は、第１リンク部材２１０の一端で接線方向と垂直に接続してもよい。
【００５１】
例えば、第１駆動部材２５０は中央部材１００内に含まれ、具体的には図示していないが、中央部材１００には第１駆動部材２５０を取り付けるための溝が形成されることは当然である。
【００５２】
第１駆動部材２５０は、第１リンク部材２１０が中央部材の長手方向の軸ＸAを中心に回転するようにしてもよい。
【００５３】
第１駆動部材２５０によって第１リンク部材２１０は、同心をなす同心球の１つにおいて回転軌跡を備えてもよい。
【００５４】
前記第２駆動部材２６０は、第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０との間に配置し、第２リンク部材２２０に回転力を伝達する。
【００５５】
ここで、第２リンク部材２２０は第１軸Ｘ１を中心に回転し、第１軸Ｘ１は中心点０で第２駆動部材２６０を接続した軸である。
【００５６】
前記第１軸Ｘ１は、中央部材の長手方向の軸ＸAから斜めに形成され、中央部材の長手方向の軸ＸAと第１軸Ｘ１は延長して同じ地点、すなわち、中心点０で接するようになる。
【００５７】
また、第２駆動部材２６０は、第２リンク部材２２０の一端と垂直に接続してもよい。第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０は同心をなす同心球上に位置するため、すなわち、第２駆動部材２６０は第１リンク部材２１０の他端とも垂直に接続することができる。
【００５８】
第２駆動部材２６０によって第２リンク部材２２０は同心をなす同心球の１つにおいて回転軌跡を備えてもよい。
【００５９】
ここで、第１リンク部材２１０が第２リンク部材２２０よりも中心点０から遠く位置するため、第１リンク部材２１０の回転軌跡が第２リンク部材２２０の回転軌跡よりも大きい場合もある。
【００６０】
前記第３駆動部材２７０は、第３リンク部材２３０の一端に取り付けられ、第３リンク部材２３０に回転力を伝達する。
【００６１】
第３駆動部材２７０は、第１駆動部材２５０と同様に、中央部材１００内に含まれ、具体的には図示していないが、中央部材１００には第１駆動部材２５０を取り付けるための溝が形成されていることは当然である。
【００６２】
第３駆動部材２７０は、第１駆動部材２５０と同様に、中央部材の長手方向の軸ＸAを中心に回転してもよい。
【００６３】
また、第３駆動部材２７０は第１駆動部材２５０と別に備えられてもよく、第１駆動部材２５０と一体に備えられてもよい。
【００６４】
例えば、第３駆動部材２７０が第１駆動部材２５０と一体に備えられる場合、第３リンク部材２３０は、第１リンク部材２１０と同じ速度又は同じ方向に回転する。
【００６５】
一方、第３駆動部材２７０が第１駆動部材２５０と別に備えられる場合、第３リンク部材２３０は、第１リンク部材２１０と独立的に回転する。
【００６６】
前記第３駆動部材２７０は、第１リンク部材２１０と第３リンク部材２３０との間に位置するため、第１リンク部材２１０と第３リンク部材２３０の端部と垂直に接続してもよい。
【００６７】
このように配置された第３駆動部材２７０により、第３リンク部材２３０は同心をなす同心球の１つにおいて回転軌跡を備えてもよい。
【００６８】
例えば、第３リンク部材２３０の回転軌跡は、第１リンク部材２１０及び第２リンク部材２２０の回転軌跡よりも小さくてもよい。具体的に、第３リンク部材２３０の回転軌跡は、第１リンク部材２１０及び第２リンク部材２２０の回転軌跡よりも中心点０に近く位置してもよい。
【００６９】
前記第４駆動部材２８０は、第３リンク部材２３０と第４リンク部材２４０との間に配置し、第４リンク部材２４０に回転力を伝達する。
【００７０】
ここで、第４リンク部材２４０は第２軸Ｘ２を中心に回転してもよく、第２軸Ｘ２は同心０で第４駆動部材２８０を接続した軸である。
【００７１】
前記第２軸Ｘ２は、中央部材の長手方向の軸ＸAから斜めに形成され、中央部材の長手方向の軸ＸAと第２軸Ｘ２は同じ地点、すなわち、中心点０で接することになる。
【００７２】
また、第４駆動部材２８０は、第４リンク部材２４０の一端と垂直に接続してもよい。第３リンク部材２３０と第４リンク部材２４０は同心をなす同心球上に位置するため、すなわち、第４駆動部材２８０は第３リンク部材２３０の他端と垂直に接続してもよい。
【００７３】
第４駆動部材２８０により、第４リンク部材２４０は同心をなす同心球の１つにおいて回転軌跡を備えてもよい。
【００７４】
ここで、第４リンク部材２４０が第３リンク部材２３０よりも中心点０から近く位置するため、第４リンク部材２４０の回転軌跡が第３リンク部材２３０の回転軌跡よりも小さくてもよい。
【００７５】
また、図面には具体的に図示していないが、ロボットアーム２００は、第５リンク部材、第６リンク部材、第５駆動部材、及び第６駆動部材をさらに含んでもよい。
【００７６】
前記第５リンク部材は、回転軸１００上に第１リンク部材２１０及び第３リンク部材２３０が接続した部分と異なる位置に接続し、中央部材の長手方向の軸ＸAを中心に回転してもよい。
【００７７】
具体的に、第５リンク部材は、中央部材１００上で第１リンク部材２１０と第３リンク部材２３０よりも上部に位置したり、下部に位置してもよい。
【００７８】
前記第６リンク部材は第５リンク部材の他端に接続し、第３軸を中心に回転してもよい。ここで、第３軸は、中央部材の長手方向の軸ＸAに対して斜めに形成されてもよい。
【００７９】
前記第５駆動部材は第５リンク部材の一端に取り付けられ、第５リンク部材に回転力を伝達する。
【００８０】
そして、第５駆動部材は、第１駆動部材２５０及び第３駆動部材２７０と同様に、中央部材１００内に含まれてもよい。
【００８１】
また、前記第６駆動部材は、第５リンク部材と第６リンク部材との間に配置し、第６リンク部材に回転力をする。
【００８２】
ここで、中央部材の長手方向の軸ＸAと第３軸はターゲット又は中心点０で接することができる。
【００８３】
前述した駆動部材２５０、２６０、２７０、２８０は、リンク部材２１０、２２０、２３０、２４０と同一または少ない数に設けられてもよい。
【００８４】
例えば、１つのリンク部材に１つの駆動部材が取り付けられ、それぞれのリンク部材が独立的に作動してもよい。または、１つの駆動部材に複数のリンク部材が取り付けられ、複数のリンク部材がともに作動してもよい。
【００８５】
このように構成したリンク部材２１０、２２０、２３０、２４０と駆動部材２５０、２６０、２７０、２８０により、一実施形態に係るロボット１０は高い正確度でターゲット又は治療部位を狙うだけではなく、高い自由度を有してアクセスし難い位置にアクセス可能となる。
【００８６】
さらに、リンク部材２１０、２２０、２３０、２４０と駆動部材２５０、２６０、２７０、２８０が占めている空間を節約でき、リンク部材２１０、２２０、２３０、２４０と駆動部材２５０、２６０、２７０、２８０の制御を容易にすると共に、作動時間を短縮させ得る。
【００８７】
また、一実施形態に係るロボット１０でロボットアーム２００の他端には放出部材３００を備えてもよい。
【００８８】
以下は、放出部材３００を放射線治療のために放射線を照射する線形加速器を例に挙げて説明することにする。
【００８９】
しかし、放出部材３００はこれに限定することなく、液体又は気体を含む他の物質を放出してもよい。
【００９０】
具体的に、放出部材３００は、第２リンク部材２２０の端部に取り付けられた第１放出部材３１０と、第４リンク部材２４０の端部に取り付けられた第２放出部材３２０を含む。
【００９１】
前述した第２駆動部材２６０と第４駆動部材２８０のように、第１放出部材３１０と第２放出部材３２０は第２リンク部材２２０と第４リンク部材２４０の端部と垂直に接続してもよい。
【００９２】
これにより、第１放出部材３１０と第２放出部材３２０は第２駆動部材２６０の第１軸Ｘ１及び第４駆動部材２８０の第２軸Ｘ２と同じ地点、すなわち、中心点０に向かうことが可能である。
【００９３】
さらに、第２駆動部材２６０の第１軸Ｘ１と第４駆動部材２８０の第２軸Ｘ２は中央部材の長手方向の軸ＸAと同じ地点、すなわち、中心点０で接するため、中央部材の長手方向の軸ＸA、第１軸Ｘ１及び第２軸Ｘ２は中心点０で接することになり、第１放出部材３１０と第２放出部材３２０も中心点０に向かうようになる。
【００９４】
例えば、放出部材３００から放射線が患者の治療又は手術のために放出又は照射される場合、放射線は中心点０に向かって放出又は照射されてもよい。
【００９５】
ここで、駆動部材２５０、２６０、２７０、２８０の軸が全て中心点０に向かっているため、リンク部材２１０、２２０、２３０、２４０が回転する間に、放出部材３１０、３２０は持続的に中心点０に向かって狙うことができる。これはリンク部材２１０、２２０、２３０、２４０と駆動部材２５０、２６０、２７０、２８０の構造的な配置に起因するものである。
【００９６】
特に、放射線はロボットアーム２００が停止した状態でのみ放出できるため、ロボットアーム２００が次の放出地点まで移動する間は放出することができない。
【００９７】
しかし、複数のロボットアーム２００を備える場合、１つのロボットアーム２００が移動する間、残りロボットアーム２００が停止した状態で放射線が放出するため、治療又は手術時間はより短縮される。
【００９８】
特に図４を参照すると、放出部材３００から放射線が照射される領域は次の通りである。
【００９９】
第１放出部材３１０は、第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０の回転によりＡ領域内で放射線を放出する。
【０１００】
そして、第２放出部材３２０は、第３リンク部材２３０と第４リンク部材２４０の回転によりＢ領域内で放射線を放出する。
【０１０１】
ここで、第１リンク部材２１０と第２リンク部材２２０は、第３リンク部材２３０と第４リンク部材２４０より中心点０から遠く位置するため、Ａ領域がＢ領域よりも広く位置することが分かる。立体的にみると、Ａ領域はＢ領域よりもさらに大きい球の形状を示す。
【０１０２】
しかし、Ａ領域とＢ領域において、第１放出部材３１０と第２放出部材３２０は常にターゲットＴに向かって放射線を放出する。
【０１０３】
このように、リンク部材２１０、２２０、２３０、２４０が球の形状に回転軌跡を備えることで、第２リンク部材２２０と第４リンク部材２４０にそれぞれ取り付けられた第１放出部材３１０と第２放出部材３２０が前記回転軌跡に沿って球状で移動するため、第１放出部材３１０と第２放出部材３２０はターゲットＴを容易に狙うことができる。
【０１０４】
さらに、図５を参照すると、第２リンク部材２２０と第４リンク部材２４０の終端又は放出部材３００には、追加的な角度調整要素３１２、３２２が備えられてもよい。
【０１０５】
前記角度調整要素は、第１放出部材３１０と第２リンク部材２２０が接する地点に取り付けられた第１角度調整要素３１２と、第２放出部材３２０と第４リンク部材２４０が接する地点に取り付けられた第２角度調整要素３２２とを含んでもよい。
【０１０６】
放出部材３１０、３２０は、放出部材３００が中心点０に向かう軸を中心に矢印方向に動いて振動してもよい。
【０１０７】
このように角度調整要素３１２、３２２を備え、放出部材３１０、３２０は小さい角度の動きが可能であるため、駆動部材２５０、２６０、２７０、２８０によって放出部材３１０、３２０がターゲットに向かって狙われた後、微細な角度調整が必要な場合に有効に使える。
【０１０８】
実施形態に係るロボットは、複数のロボットアームを備えてターゲットに向かって迅速かつ正確に狙うことができ、治療又は手術時間を短縮させ得る。そして、制御が容易で、ターゲットに対する方向性を向上させることができ、コンパクトな設計を備え、総重量を減少させることができる。さらに、複数のリンク部材が独立的かつ非干渉的に回転して互いに衝突することを防止でき、放出部材に追加的な角度調整要素が備えられ、放出部材がターゲットに向かう角度を効率よく調整できる。
【０１０９】
以下は、一実施形態に係るロボット１０の構造の運動学的な分析について詳細に説明する。
【０１１０】
まず、順運動学（ｆｏｒｗａｒｄ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）は次の通りである。
【０１１１】
【数１】
2016519000.tif 000003
【０１１２】
ここで、θはジョイント角度であり、Χはエンドエフェクタ（ｅｎｄ−ｅｆｆｅｃｔｏｒ）位置及び方向を示す。
【０１１３】
このように、リンク部材が互いに接続した角度に応じて放出部材の座標を予測することができる。
【０１１４】
また、デナビット−ハーテンバーグ（Ｄｅｎａｖｉｔ−Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇ、Ｄ−Ｈ）表示法を用いて表現する場合、ロボットの運動学はリンク部材のリンクの長さ（ａ）、リンクオフセット（ｄ）、リンクゆがみ（α）、及びジョイント角度（θ）のように４個の媒介変数からなる。
ここで、ジョイントがｚ軸周辺で回転する場合、その変換行列（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｍａｔｒｉｘ）は次の通りである。
【０１１５】
【数２】
2016519000.tif 000004
【０１１６】
【数３】
2016519000.tif 000005
【０１１７】
ここで、ｓとｃはそれぞれサイン（ｓｉｎｅ）とコサイン（ｃｏｓｉｎｅ）を示す。
【０１１８】
上記の２つの変換行列により、次のような変換行列が導き出される。
【０１１９】
【数４】
2016519000.tif 000006
【０１２０】
上記の変換行列は２つのリンク部材を備える場合を示し、変換行列によって３次元座標上でいずれか１つの点が移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ、ｏｆｆｓｅｔ）、大きさ（ｓｃａｌｅ）、回転によりいずれかの点に移動したかを予測することができる。
【０１２１】
また、エンドエフェクタ、または放出部材３００の位置及び方向は次の通りである。
【０１２２】
【数５】
2016519000.tif 000007
【０１２３】
【数６】
2016519000.tif 000008
【０１２４】
ここで、エンドエフェクタ又は放出部材３００の位置は常に一定である。
【０１２５】
図６は、一実施形態に係るロボットで放出部材３００の方向を示す。
【０１２６】
図６を参照すると、放出部材３００はｚ軸に向かい、ｚ軸を基準にして回転するロール（ｒｏｌｌ）、ｚ軸を基準にして上下に振動するヨー（ｙａｗ）、及びｚ軸を基準にして上下に回転するピッチ（ｐｉｔｃｈ）の動きを含んでもよい。
【０１２７】
ここで、ロール方向は放出部材３００において重要ではない。
【０１２８】
そして、単に放出部材３００の方向のためにはｚ−ベクトル（ｖｅｃｔｏｒ）のみを考慮する。
それにより、変換行列（３）は次のように整理される。
【０１２９】
【数７】
2016519000.tif 000009
【０１３０】
一方、放出部材３００の所望する方向は、図７に示す球面座標（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）のα及びβ値に指定してもよい。このように図７に示すα及びβ値に方向が与えられた場合、その方向に該当する回転行列は次の通りである。
【０１３１】
【数８】
2016519000.tif 000010
【０１３２】
【数９】
2016519000.tif 000011
【０１３３】
回転行列（８）及び（９）からα及びβを用いて０χ２＝［χ１，χ２，χ３］Ｔ，０ｙ２＝［ｙ１，ｙ２，ｙ３］Ｔ，０ｚ２＝［ｚ１，ｚ２，ｚ３］Ｔを決定し、さらにθ１、θ２を決定してもよい。
【０１３４】
このような関係を逆運動学（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）に表示すると次の通りである。
【０１３５】
【数１０】
2016519000.tif 000012
【０１３６】
ここで、ｘはベクトル０ｚ２＝［ｚ１，ｚ２，ｚ３］Ｔであり、θはθ１、θ２からなるベクトルである。そして、数式（１０）は数式（１）の逆関数である。
【０１３７】
直交正規ベクトルの０χ２，０ｙ２，０ｚ２を考慮してジョイント角度であるθ１、θ２を把握することができる。このようなベクトルを算出する直観的な方法は、球面座標を用いるものであり、α及びβ値に方向が与えられた場合、その方向に該当する回転行列は次のように示す。
【０１３８】
【数１１】
2016519000.tif 000013
【０１３９】
ここで、ベクトルの構成要素は０χ２＝［χ１，χ２，χ３］Ｔ，０ｙ２＝［ｙ１，ｙ２，ｙ３］Ｔ，０ｚ２＝［ｚ１，ｚ２，ｚ３］Ｔである。
【０１４０】
変換行列（４）から次の等式が抽出される。
【０１４１】
【数１２】
2016519000.tif 000014
【０１４２】
ここで、θ２が次のように誘導されてもよい。
【０１４３】
【数１３】
2016519000.tif 000015
【０１４４】
２つの入力変数を有するアークタン（ａｒｃｔａｎ）関数であるアークタン２関数は、ゼロ入力値に近接する安定性及び最終的な角度が適切な四分面に復元する特性を有するため使用される。
【０１４５】
θ１の値は次のように算出されてもよい。
【０１４６】
変換行列（５）から次の数式を取得することができる。
【０１４７】
【数１４】
2016519000.tif 000016
【０１４８】
【数１５】
2016519000.tif 000017
【０１４９】
【数１６】
2016519000.tif 000018
【０１５０】
また、次のように仮定してもよい。
【０１５１】
【数１７】
2016519000.tif 000019
【０１５２】
数式（１６）及び（１７）により次のように算出されてもよい。
【０１５３】
【数１８】
2016519000.tif 000020
【０１５４】
すなわち、数式（１５）及び（１８）により次のような値を取得できる。
【０１５５】
【数１９】
2016519000.tif 000021
【０１５６】
数式（１３）及び（１９）から２つのジョイント角θ１、θ２を決定する。
【０１５７】
最後に、ヤコビアン（ｊａｃｏｂｉａｎ）行列について説明する。
【０１５８】
θ−空間とχ−空間の間の線形マッピングは次の通りである。
【０１５９】
数式（１）を微分すれば次の通りである。
【０１６０】
【数２０】
2016519000.tif 000022
【０１６１】
【数２１】
2016519000.tif 000023
【０１６２】
そして、変換行列（２）は次の通りである。
【０１６３】
【数２２】
2016519000.tif 000024
【０１６４】
すなわち、ヤコビアン行列は次の通りである。
【０１６５】
【数２３】
2016519000.tif 000025
【０１６６】
【数２４】
2016519000.tif 000026
【０１６７】
したがって、ヤコビアン行列は次の通りである。
【０１６８】
【数２５】
2016519000.tif 000027
【０１６９】
行列（２５）により、単なる角速度のみが考慮され、並進的な速度は考慮されることなく、α＝ｎπ、ｎ∈Ｎである場合を除いては、唯一性を有することはできない。
【０１７０】
このようにヤコビアン行列を用いて、リンク部材の動きと放出部材の動きの関係が表れ、リンク部材の動きに応じて放出部材の動きを予測することができる。
【０１７１】
具体的に、リンク部材の現在位置に応じて放出部材の位置を予測することができ、それとは反対に、放出部材が中心点又はターゲットに向かうようにするため、放出部材の現在位置に応じてリンク部材の作動を制御することができる。
【０１７２】
さらに、複数のロボットアームが備えられる場合、複数のロボットアームが互いに協力して作動できるようにヤコビアン行列を用いて制御することができる。
【０１７３】
上述したように本発明の実施形態では、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行することができるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータで読取可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうち１つまたはその組合せを含んでもよい。媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、光ディスクのような光磁気媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれてもよい。プログラム命令の例には、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを用いてコンピュータによって実行できる高級言語コードが含まれる。前記したハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして動作するように構成されてもよく、その逆も同様である。
【０１７４】
上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。
【０１７５】
したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
【符号の説明】
【０１７６】
１０：ロボット
１００：中央部材
２００：ロボットアーム
２１０：第１リンク部材
２２０：第２リンク部材
２３０：第３リンク部材
２４０：第４リンク部材
２５０：第１駆動部材
２６０：第２駆動部材
２７０：第３駆動部材
２８０：第４駆動部材
３００：放出部材
３１０：第１放出部材
３１２：第１角度調整要素
３２０：第２放出部材
３２２：第２角度調整要素
【図１】
2016519000.tif 000028
【図２】
2016519000.tif 000029
【図３】
2016519000.tif 000030
【図４】
2016519000.tif 000031
【図５】
2016519000.tif 000032
【図６】
2016519000.tif 000033
【図７】
2016519000.tif 000034
【国際調査報告】
2016519000.tif 000035
2016519000.tif 000036