(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に設けられ、内視鏡を保持するアーム部と、
ベッドの台部に対して前記本体部を脱着可能に装着するための装着部材と、
前記本体部を、前記台部に垂直な第１方向に沿って移動可能とする垂直駆動機構と、
前記アーム部を駆動するためのアーム駆動制御部と、
前記本体部を前記第１方向に移動させるための本体駆動制御部と、
前記アーム部と前記本体部を連携させて前記アーム部に所定の動作を行わせる連携駆動制御部と
を備え、
少なくとも前記アーム部が空気圧駆動されることを特徴とする手術ロボット。
【請求項２】
前記連携駆動制御部は、前記アーム部を所定位置に待避させ、かつ、その所定位置で固定させる請求項１に記載の手術ロボット。
【請求項３】
前記本体部の前記第１方向に沿った移動を規制する固定部材を有する請求項１または請求項２に記載の手術ロボット。
【請求項４】
本体部と、
前記本体部に設けられ、内視鏡を保持するアーム部と、
ベッドの台部に対して前記本体部を脱着可能に装着するための装着部材と、
前記本体部を、前記台部に垂直な第１方向に沿って移動可能とする垂直駆動機構と
を備え、
少なくとも前記アーム部が空気圧駆動され、
前記垂直駆動機構は、前記本体部に設けられたボールねじであり、前記ボールねじのねじ軸の回転によって変位するナット部に前記装着部材が固定されており、
前記本体部の前記第１方向に沿った移動を規制する固定部材を有し、
前記固定部材は、前記ボールねじのねじ軸の回転を規制するブレーキであることを特徴とする手術ロボット。
【請求項５】
前記ブレーキは、前記本体部を前記第１方向に移動させるための本体駆動制御部から、前記ボールねじを駆動するモータへの制御信号の入力が所定時間なかったときに作動する請求項４に記載の手術ロボット。
【請求項６】
前記装着部材は、前記ベッドの台部に対して、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って移動可能とされ、
前記装着部材が、前記ベッドの台部に対して、前記第２方向に移動することを規制する規制部材を備え、
前記装着部材は、前記規制部材による規制を解除したときに、前記第２方向に沿って移動可能となる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の手術ロボット。
【請求項７】
前記装着部材は、前記本体部を前記ベッドの台部に対して脱着可能に掛止する掛止部と、前記掛止部に相対移動可能に支持された押さえ板とを備え、
前記台部の外囲に配置された支持部を前記掛止部と前記押さえ板で挟持することによって、前記本体部を前記台部に装着する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の手術ロボット。
【請求項８】
前記押さえ板は前記支持部側へ突出した突起部を備え、前記突起部と前記支持部が互いに接触することによって、前記第１方向における前記手術ロボットの移動が規制される請求項７に記載の手術ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡を保持するアーム部と垂直駆動機構とを備えた手術ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の医療用ロボットシステムは、一定の位置に固定された手術ロボットと、可動ベッドと、画像診断装置とを備え、手術ロボットはマニピュレータと内視鏡がそれぞれ先端に取り付けられた複数のアームを有する。可動ベッドは、固定されたステーションに対して、位置、向き、及び、姿勢が変更可能となるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の医療用ロボットシステムにおいては、可動ベッドを動かすことはできるものの、症例等に応じて、マニピュレータや処置具と患者との位置関係を自在に、かつ、迅速に変更することは難しく、また、マニピュレータや処置具と患者との上下位置関係の変更のためにベッドの位置等を変化させることは患者に対して負担を強いることとなり好ましくない。【０００５】
これに対して、ベッドを固定して手術ロボットを上下に移動させることとした場合、従来の手術ロボットは重量が大きいため、これを駆動するには、駆動力の大きな装置が必要となる。したがって、手術ロボットを含めた重量がさらに増大することとなるため、接地して配置することが必要となる。このため、上下移動が可能となったとしても、術式や患部の変更があったときに水平方向における移動が困難になっていた。【０００６】
さらに、患者体内への内視鏡の挿入などのようなストロークの大きな動作を手術ロボットに行わせるには、アームの関節を介して複雑な駆動が必要となるため、駆動機構の重量がさらに増大してしまうおそれがある。【０００７】
そこで本発明は、上下移動を可能とする垂直駆動機構を有するとともに、術式や患部の変更に応じて、容易に移動することができる手術ロボットを提供することを目的とする。また、内視鏡の挿入などのような、ストロークの大きな動作であっても、本体部と、本体部から延びるアーム部とを連携して駆動することにより、容易かつ高精度に対応することができる手術ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の手術ロボットは、本体部と、本体部に設けられ、内視鏡を保持するアーム部と、ベッドの台部に対して本体部を脱着可能に装着するための装着部材と、本体部を、前記台部に垂直な第１方向に沿って移動可能とする垂直駆動機構とを備え、少なくともアーム部が空気圧駆動されることを特徴としている。【０００９】
本発明の手術ロボットにおいては、アーム部を駆動するためのアーム駆動制御部と、本体部を第１方向に移動させるための本体駆動制御部と、アーム部と本体部を連携させてアーム部に所定の動作を行わせる連携駆動制御部とを備えることが好ましい。【００１０】
本発明の手術ロボットにおいては、装着部材は、ベッドの台部に対して、第１方向とは異なる第２方向に沿って移動可能とされ、装着部材が、台部に対して、第２方向に移動することを規制する規制部材を備え、装着部材は、規制部材による規制を解除したときに、第２方向に沿って移動可能となることが好ましい。【００１１】
本発明の手術ロボットにおいて、本体部の第１方向に沿った移動を規制する固定部材を有することが好ましい。【００１２】
本発明の手術ロボットにおいて、連携駆動制御部は、アーム部を所定位置に待避させ、かつ、その所定位置で固定させることが好ましい。【００１３】
本発明の手術ロボットにおいて、垂直駆動機構は、本体部に設けられたボールねじであり、ボールねじのねじ軸の回転によって変位するナット部に装着部材が固定されていることが好ましい。【００１４】
本発明の手術ロボットにおいては、本体部の第１方向に沿った移動を規制する固定部材を有し、固定部材は、ボールねじのねじ軸の回転を規制するブレーキであることが好ましい。【００１５】
本発明の手術ロボットにおいて、ブレーキは、本体部を第１方向に移動させるための本体駆動制御部から、ボールねじを駆動するモータへの制御信号の入力が所定時間なかったときに作動することが好ましい。【００１６】
本発明の手術ロボットにおいて、装着部材は、本体部をベッドの台部に対して脱着可能に掛止する掛止部と、掛止部に相対移動可能に支持された押さえ板とを備え、台部の外囲に配置された支持部を掛止部と押さえ板で挟持することによって、本体部を台部に装着することが好ましい。【００１７】
本発明の手術ロボットにおいて、押さえ板は支持部側へ突出した突起部を備え、突起部と支持部が互いに接触することによって、第１方向における手術ロボットの移動が規制されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、上下移動を可能とする垂直駆動機構を有するとともに、術式や患部の変更に応じて、容易に移動することができる手術ロボットを提供することができる。また、アーム部と本体部を連携駆動することによって、内視鏡の挿入などのような、ストロークの大きな動作であっても、容易かつ高精度に対応することができ、安全性と利便性に資する手術ロボットを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る手術ロボットをベッドの台部に装着した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る手術ロボットのアーム部を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る手術ロボットの本体部を拡大して示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る手術ロボットが装着されるベッドの構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態における本体部とベッドとの装着部分を拡大して示す、上方から見た斜視図である。
【図６】本体部と支持部との掛止部分を拡大して示す側面図である。
【図７】本体部と支持部との掛止部分を拡大して示す側面図であって、固定ピンの挿入を説明する図である。
【図８】アーム部とボールねじの連携駆動に係る機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る手術ロボットについて図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態では、内視鏡外科手術に用いる内視鏡５３を保持するアーム部２０を有するものを例として挙げている。各図には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。以下の説明において、鉛直方向をＺ１−Ｚ２方向（上下方向）とし、鉛直方向に直交する水平面内で互いに直交する、左右方向及び前後方向をそれぞれ、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向と称する。前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）において、Ｙ１側を後側又は奥側、Ｙ２側を前側又は手前側と呼び、上側（Ｚ１側）から下側（Ｚ２側）を見た状態を平面視と言うことがある。
【００２１】
手術ロボット（以下、「ロボット１０」と略記する。）は、図１に示すように、アーム部２０と、アーム部２０を支持する台座部３０と、台座部３０が設けられた基部４０とを備える。内視鏡を保持するアーム部２０は、台座部３０と基部４０により構成される本体部に設けられている。ロボット１０は、基部４０を、手術対象の患者が横たわるベッド６０の台部６１、６２、６３に対して、脱着可能、かつ、台部の外囲に沿った方向に移動可能に装着される。
【００２２】
図１に示す例においては、アーム部２０には、ホルダ５２を介してカメラヘッドアダプタ５１が保持され、カメラヘッドアダプタ５１は内視鏡５３を保持している。なお、アーム部２０による内視鏡５３の保持形態は、内視鏡５３の形態、用途などに応じて任意に変更でき、図１に示すものに限定されない。
【００２３】
図２に示すように、アーム部２０は、ホルダ５２側から台座部３０側へ順に、ホルダ５２が装着される先端保持部２１と、ジンバル機構部２２と、第１関節部２３と、第１アーム２４と、第２関節部２５と、第２アーム２６とを備える。
【００２４】
先端保持部２１は、側方をジンバル機構部２２に支持されると共に、先端側においてホルダ５２を脱着可能に保持し、これによってホルダ５２に装着されたカメラヘッドアダプタ５１を保持する。
【００２５】
ジンバル機構部２２は、カメラヘッドアダプタ５１が保持する内視鏡５３を、内視鏡５３の観察光軸に沿った第１回転軸ＡＸ１を中心として回転可能に支持するとともに、第１回転軸ＡＸ１に交差する方向、好ましくは直交する方向に延びる第２回転軸ＡＸ２を中心として回転可能に支持する。
【００２６】
第１関節部２３は、第１回転軸ＡＸ１及び第２回転軸ＡＸ２を含む平面に対して交差して、より好ましくは直交して延びる第３回転軸ＡＸ３を中心としてジンバル機構部２２が相対回動可能となるように支持する。
【００２７】
第１アーム２４は、第１関節部２３及び第２関節部２５とともに平行リンク機構を形成するものであり、第１関節部２３及び第２関節部２５の相対姿勢を保ちつつ、相対移動可能とするものである。第１アーム２４は、一対の第１ロッド２４ａと、一対の第１空気圧アクチュエータ部２４ｂと、第１自重補償部２４ｃとを備える。
【００２８】
第１ロッド２４ａは、一対の棒状に形成された部材であり、一方の端部が第１関節部２３に回動可能に取り付けられ、他方の端部が第２関節部２５に回動可能に取り付けられている。
【００２９】
第１空気圧アクチュエータ部２４ｂは、第１関節部２３及び第２関節部２５の相対位置を移動させるものである。例えば、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂが、シリンダ及びピストンを備えたアクチュエータであり、圧力が高められた空気の供給を受けてピストンをスライド駆動する。第１空気圧アクチュエータ部２４ｂの一方の端部は、第２関節部２５において一方の第１ロッド２４ａが取り付けられた位置、又はその近傍に回動可能に取り付けられ、他方の端部は、他方の第１ロッド２４ａの中ほどに回動可能に取り付けられている。
【００３０】
第１自重補償部２４ｃは、第１関節部２３を上方に移動させる力を付与するものであって、例えば引っ張りバネで構成する。第１自重補償部２４ｃの一方の端部は、第１関節部２３において一方の第１ロッド２４ａが取り付けられた位置、又はその近傍に取り付けられ、他方の端部は、他方の第１ロッド２４ａの中ほどに取り付けられている。
【００３１】
第２アーム２６は、第２関節部２５及び台座部３０とともに平行リンク機構を形成するものであり、第２関節部２５及び台座部３０の相対姿勢を保ちつつ、相対移動を可能とするものである。第２アーム２６は、一対の第２ロッド２６ａと、一対の第２空気圧アクチュエータ部２６ｂと、第２自重補償部２６ｃとを備える。
【００３２】
第２ロッド２６ａは、一対の棒状に形成された部材であり、一方の端部が第２関節部２５に回動可能に取り付けられ、他方の端部が台座部３０に回動可能に取り付けられている。
【００３３】
第２空気圧アクチュエータ部２６ｂは、第２関節部２５及び台座部３０の相対位置を移動させるものである。例えば、第２空気圧アクチュエータ部２６ｂが、シリンダ及びピストンを備えたアクチュエータであり、圧力が高められた空気の供給を受けてピストンをスライド駆動する。第２空気圧アクチュエータ部２６ｂの一方の端部は、台座部３０における一方の第２ロッド２６ａが取り付けられた位置、又はその近傍に回動可能に取り付けられており、他方の端部は、他方の第２ロッド２６ａの中ほどに回動可能に取り付けられている。
【００３４】
第２自重補償部２６ｃは、第２アーム２６を、第１方向としての鉛直方向へ移動させる力を付与するものであり、例えば引っ張りバネで構成する。第２自重補償部２６ｃの一方の端部は、台座部３０における一方の第２ロッド２６ａが取り付けられた位置、又はその近傍に取り付けられ、他方の端部は、他方の第２ロッド２６ａの中ほどに取り付けられている。
【００３５】
図８に示すように、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂは第１空気供給部８３から圧力が高められた空気の供給を受け、第２空気圧アクチュエータ部２６ｂは第２空気供給部８４から圧力が高められた空気の供給を受ける。第１空気供給部８３と第２空気供給部８４は、アーム駆動制御部８２からの制御信号にしたがって、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂと第２空気圧アクチュエータ部２６ｂのそれぞれに、所定の圧力の空気を、所定の時間又はサイクルで供給する。これによって、第１アーム２４と第２アーム２６がそれぞれ駆動され、アーム部２０が所定の駆動を行い、内視鏡５３を所定の位置で所定の姿勢とし、又は、その位置から所定の軌道で移動させることができる。
【００３６】
以上の構成からなるロボット１０は、以下に説明するように空気圧駆動によりアーム部２０が動作する。
第１空気圧アクチュエータ部２４ｂと第２空気圧アクチュエータ部２６ｂは、それぞれ、圧力が高められた駆動用の空気が供給されることにより、シリンダからピストンが突出したり引き込まれたりする。シリンダからピストンが突出すると、例えば第１アーム２４においては、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂの長手方向の寸法が長くなると、第１アーム２４の第１ロッド２４ａは、第１関節部２３が上方に移動するように回動する。逆に、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂの長手方向の寸法が短くなると、第１ロッド２４ａは、第１関節部２３が下方に移動するように回動する。また、第１自重補償部２４ｃは、長手方向の寸法が長くなるように引き延ばされた状態で第１アーム２４に取り付けられているため、自らの長手方向の寸法が短くなる方向に付勢力を発生させている。この付勢力は、内視鏡５３等の自重に逆らい、第１関節部２３が上方向に回動する力として働く。
【００３７】
平行リンクを有する第１アーム２４及び第２アーム２６で第１関節部２３を支持することにより、第１関節部２３の配置位置を変更しても、第１関節部２３の姿勢を一定に保つことが容易となる。
【００３８】
第１自重補償部２４ｃ、及び、第２自重補償部２６ｃを設けることにより、これらを設けない場合と比較して、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂが内視鏡５３を支持した第１関節部２３の位置を移動させる際に必要となる駆動力を小さくすることができる。そのため、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂの小型化が容易となり、ロボット１０の軽量化を実現することができる。
【００３９】
第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂを用いることにより、重量対出力比を大きくすることが容易となり、また、減速機構を用いない簡素な直動動作が実現可能となる。その結果、ロボット１０の小型化及び軽量化が更に容易になる。
【００４０】
次に、ベッド６０の台部６１〜６３に対する装着、及び、ロボット１０をベッド６０の台部６１〜６３に垂直な第１方向に沿って駆動させる垂直駆動機構に関して説明する。以下の説明では、ベッド６０の台部６１〜６３が水平方向に沿った例を説明するため、第１方向は鉛直方向に沿った方向となる。
【００４１】
図３に示すように、ロボット１０の基部４０は、その筐体部４１の後側（Ｙ１側）の後面４１ａに、リニアガイド４４とボールねじ４５を介して掛止部４２が設けられ、さらに、掛止部４２に相対移動可能に支持された押さえ板４３を備える。掛止部４２と押さえ板４３は、ベッド６０の台部６１〜６３に対して基部４０（本体部）を脱着可能に装着するための装着部材を構成する。掛止部４２は、後面４１ａから後方へ板状に延出した延出部４２ａと、延出部４２ａの後方先端から下方に板状に延びる先端掛止部４２ｂとを備える。掛止部４２は、左右方向において長さＬ１を有する。
【００４２】
ロボット１０は、掛止部４２をベッド６０の台部６１〜６３の外囲に沿うように設けた板状の支持部７１〜７６（図４参照）のいずれかに係止させることによって、ベッド６０に対して、術式、手術部位、患者の体型などに応じた所定の位置に配置される。これにより、掛止部４２は、装着部材として、ベッド６０の台部６１〜６３に対して、台座部３０と基部４０により構成される本体部を脱着可能に装着でき、施術等に応じて、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）又は左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）、すなわち、ベッド６０の台部６１〜６３に垂直な第１方向（Ｚ１−Ｚ２方向）とは異なる第２方向に移動可能とされる。
【００４３】
図４に示すように、ベッド６０は、左側（Ｘ１側）の第１台部６１と、右側において奥側に位置する第２台部６２と、右側において手前側に位置する第３台部６３とを備える（図１参照）。３つの台部６１〜６３は、Ｚ１側からＺ１側を見た平面視において、それぞれ略矩形状をなし、そして、鉛直方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に直交する水平面内に延びる基台６４上にそれぞれ配置され、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に個別に移動可能とされている。
【００４４】
基台６４は、平面視において、前後方向及び左右方向に沿った矩形状の外形形状を有し、図１に示すように、床面に載置される基礎部６６から上下に延びる支柱部６５によって支持される。
【００４５】
図１又は図４に示すように、基台６４の外側面には板状の支持部７１〜７６が設けられている。支持部７１〜７６は、同じ厚さの長板状をなし、上下方向に所定の幅を有し、左右方向に長く延びている。
【００４６】
第６支持部７６を例に挙げると、図６に示すように基台６４から前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って外側へ延びた接続部７６ａが第６支持部７６の後面に固定され、第６支持部７６を支持している。接続部７６ａは、前後方向においては、掛止部４２の先端掛止部４２ｂを第６支持部７６に掛止（係止）したときに、先端掛止部４２ｂの後側面４２ｅが第３台部６３の外側面に略当接するような長さを有する。
【００４７】
図４に示すように、支持部７１、７２、７３は、前後方向の同じ位置において左から右へ順に配置され、平面視において、支持部７１、７２は第１台部６１の後面６１ａに沿って配置され、第３支持部７３は第２台部６２の後面６２ａに沿って配置されている。支持部７４、７５、７６は、前後方向の同じ位置において左から右へ順に配置され、平面視において、支持部７４、７５は第１台部６１の前面６１ｂに沿って配置され、第６支持部７６は第３台部６３の前面６３ａに沿って配置されている。
【００４８】
後側（Ｙ１側）の支持部７１、７２、７３と、前側（Ｙ２側）の支持部７４、７５、７６とはそれぞれ前後方向に対向する位置に配置され、対向する支持部は互いに同一の幅（左右方向）で設けられている。左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の間隔については、後側の第１支持部７１と第２支持部７２は間隔Ｌ２、第２支持部７２と第３支持部７３は間隔Ｌ３とされ、前側の第４支持部７４と第５支持部７５は間隔Ｌ２、第５支持部７５と第６支持部７６は間隔Ｌ３とされている。
なお、支持部の配置、サイズ、間隔は図４等に示す形態に限定されず、例えば、第１台部６１に設ける支持部は前後の両側面に対して１つずつ、又は、３つ以上設けてもよい。
【００４９】
図４に示す例では、左右方向に沿ってそれぞれ延びる支持部７１〜７６を示しているが、これに加えて、又は、これに代えて、前後方向に延びる支持部を設けても良い。また、支持部は、基台６４ではなく、ベッドの外側面に設けても良い。
【００５０】
図５と図６に示すように、基部４０の押さえ板４３は、掛止部４２の延出部４２ａの前後方向の途中位置から下方に延びるように配置されている。押さえ板４３は、前後方向に相対移動可能となるように掛止部４２に支持されている。押さえ板４３は、基部４０を支持部７１〜７６に掛止する過程においては、先端掛止部４２ｂとの間隔が掛止する支持部の厚さよりも広くなるように配置され、掛止させた後は、後ろ側への移動によって、先端掛止部４２ｂとの間隔が掛止した支持部の厚さに対応する間隔に調整され、これによって、掛止した支持部を前後方向から挟持する。
【００５１】
図６に示すように、掛止部４２の延出部４２ａは、掛止する第６支持部７６を掛止する位置に、第６支持部７６の厚みに対応する長さを有する凹部４２ｃを備えている。この凹部４２ｃは延出部４２ａの下面から上方向へ凹設されており、掛止部４２を第６支持部７６に掛止させたときに、第６支持部７６の上部７６ｂを内部に収容し、かつ、前後から第６支持部７６に当接し、前後方向における位置を確定させる。
【００５２】
先端掛止部４２ｂの下端の前部には、後側（Ｙ１側）から前側（Ｙ２側）へ向かって、上側へ傾いた傾斜面４２ｄが形成されている。掛止部４２を第６支持部７６に係止させるときに、先端掛止部４２ｂが第６支持部７６に当たったとしても、傾斜面４２ｄの傾斜にしたがって先端掛止部４２ｂが第６支持部７６の後側へ案内されるため、第６支持部７６への掛止部４２の係止をスムーズかつ確実に行うことができる。
【００５３】
押さえ板４３の下部の後部には、後側へ突出した突起部４３ａが設けられている。この突起部４３ａは、第６支持部７６の上部７６ｂが凹部４２ｃ内に収容された状態において、第６支持部７６の底面７６ｃに接触するような、押さえ板４３の上下方向の所定位置に設けられている。よって、第６支持部７６に延出部４２ａを係止させた後に、押さえ板４３を後側へ移動させ、第６支持部７６の前面に接触させる位置に至ると、突起部４３ａが第６支持部７６の底面７６ｃに接触する。これにより、第６支持部７６は、先端掛止部４２ｂと押さえ板４３によって前後方向を規制されるとともに、突起部４３ａによって上下方向も規制されるため、ロボット１０は、前後方向と上下方向の変位が規制されて一定の姿勢が保持され、また、第６支持部７６に沿って左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に移動可能な状態となる。
【００５４】
ここで、本体部が第１方向とは異なる第２方向に沿って移動することを規制する規制部材として、例えば、図７に示すように、軸部Ｐ１が延出部４２ａを上下に貫通し、さらに第６支持部７６内に挿入されるような固定ピンＰを用いると、ロボット１０の左右方向の移動も規制することができる。図７においては、第６支持部７６内へ挿入する前の固定ピンＰを実線で示し、第６支持部７６内に挿入された状態を破線で示している。
【００５５】
図３に示すように、掛止部４２は、リニアガイド４４と、垂直駆動機構としてのボールねじ４５を介して筐体部４１の後面４１ａに設けられている。リニアガイド４４は、筐体部４１の後面４１ａから上下方向に沿って台座部３０の上部まで設けられ、その内部に、上下方向に沿ってねじ軸が延びるボールねじ４５が配置されている。ボールねじ４５のねじ軸は、後面４１ａの下部に配置されたモータ４６の駆動によって回転する。上記ねじ軸には、ねじ軸の回転によって上下に変位するナット部（不図示）が設けられ、このナット部に固定された筐体部４１が、リニアガイド４４に支持されつつ、掛止部４２に対して相対的に上下に昇降し、これに従って、基部４０に支持されたロボット１０が上下に変位する。
【００５６】
筐体部４１には自重補償バネ４７が設けられている。自重補償バネ４７は、例えば引っ張りバネで構成され、筐体部４１を上方に変位させる力を付与する。自重補償バネ４７を設けることにより、モータ４６の駆動力を小さく抑えて効率的にロボット１０を上下に変位させることができる。
【００５７】
図８に示すように、モータ４６は本体駆動制御部４９からの制御信号に従って駆動される。一方、モータ４６にはブレーキ４８（固定部材）が接続されており、電源喪失時などにより本体駆動制御部４９からモータ４６への制御信号の供給が停止すると、ブレーキ４８の作動によってボールねじ４５の動作が停止し、基部４０の上下動が停止され、ロボット１０の上下方向位置は固定される。
【００５８】
ブレーキ４８としては、例えば、ボールねじ４５の回動軸に作用して回動を規制するものや、筐体部４１が固定されたナット部を挟持してナット部の上下動を規制するものが挙げられる。このほか、例えば前後方向に沿って筐体部４１と掛止部４２の両方に固定ピンを挿通させることで筐体部４１と掛止部４２を互いに固定することによって、基部４０の上下動を規制してもよい。
【００５９】
ブレーキ４８の作動については、例えば、図８に示すように本体駆動制御部４９からモータ４６への制御信号をブレーキ４８に対しても送出し、電源喪失時などにこの制御信号の入力が所定時間以上なかったことをトリガーとしてブレーキ４８を作動させるようにするとよい。または、本体駆動制御部４９からモータ４６への制御信号があるときはブレーキ４８の作動を規制し、電源喪失時などで上記制御信号の入力が所定時間以上なかったときには、ブレーキ４８の作動規制を解除し、ブレーキ４８を作動させるようにしてもよい。
【００６０】
本体駆動制御部４９の制御信号は、連携駆動制御部８１へも出力されている。連携駆動制御部８１は、アーム駆動制御部８２と接続されており、アーム駆動制御部８２が第１空気供給部８３と第２空気供給部８４のそれぞれに与える制御信号も入力されている。
【００６１】
連携駆動制御部８１は、基部４０の鉛直方向（第１方向）の移動とアーム部２０の駆動を連携させる。例えば、基部４０の鉛直方向位置に応じて、アーム部２０を駆動させ、内視鏡５３を施術等に最適な位置や姿勢に調整する。基部４０が上下に移動したときに、これに応じて内視鏡５３の姿勢を変更することによって、内視鏡５３やアーム部２０が患者に接触するなどのトラブルが生じることを防止する。
【００６２】
連携駆動制御部８１は、動作終了時や、緊急時などにおいて、アーム部２０の駆動と基部４０の上下動の少なくとも一方を停止させ、又は、内視鏡５３やアーム部２０を所定位置へ待避させるようにアーム部２０を駆動する。アーム部２０の駆動を停止させる場合には、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂの動作が固定されるように、第１空気供給部８３と第２空気供給部８４のそれぞれからの空気の供給を調整するための制御信号をアーム駆動制御部８２に対して出力する。アーム部２０の待避は、予め設定してある所定位置へアーム部２０が待避するように、現在のアーム部２０の姿勢から計算した、第１空気供給部８３と第２空気供給部８４のそれぞれからの空気の供給を調整するための制御信号をアーム駆動制御部８２に対して出力する。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    ロボット（手術ロボット）
２０    アーム部
２１    先端保持部
２２    ジンバル機構部
２３    第１関節部
２４    第１アーム
２４ａ  第１ロッド
２４ｂ  第１空気圧アクチュエータ部
２４ｃ  第１自重補償部
２５    第２関節部
２６    第２アーム
２６ａ  第２ロッド
２６ｂ  第２空気圧アクチュエータ部
２６ｃ  第２自重補償部
３０    台座部（本体部）
４０    基部（本体部）
４１    筐体部
４１ａ  後面
４２    掛止部
４２ａ  延出部
４２ｂ  先端掛止部
４２ｃ  凹部
４２ｄ  傾斜面
４２ｅ  後側面
４３    押さえ板
４３ａ  突起部
４４    リニアガイド
４５    ボールねじ
４６    モータ
４７    自重補償バネ
４８    ブレーキ（固定部材）
４９    本体駆動制御部
５１    カメラヘッドアダプタ
５２    ホルダ
５３    内視鏡
６０    ベッド
６１、６２、６３  台部
６１ａ、６２ａ  後面
６１ｂ  前面
６３ａ  前面
６４    基台
６５    支柱部
６６    基礎部
７１、７２、７３、７４、７５、７６  支持部
７６ａ  接続部
７６ｂ  上部
７６ｃ  底面
８１    連携駆動制御部
８２    アーム駆動制御部
８３    第１空気供給部
８４    第２空気供給部
ＡＸ１  第１回転軸
ＡＸ２  第２回転軸
ＡＸ３  第３回転軸
Ｐ      固定ピン（規制部材）
Ｐ１    軸部
【要約】
上下移動を可能とする垂直駆動機構を有するとともに、術式や患部の変更に応じて、容易に移動することができる手術ロボットを提供する。
本発明の手術ロボットは、本体部と、本体部に設けられ、内視鏡を保持するアーム部と、ベッドの台部に対して本体部を脱着可能に装着するための装着部材と、本体部を、台部に垂直な第１方向に沿って移動可能とする垂直駆動機構とを備え、少なくともアーム部が空気圧駆動される。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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