JP7818486B2 - 手術支援ロボット - Google Patents

Description

この開示は、手術支援ロボットに関する。

従来、手術支援ロボットが知られている。たとえば、特許文献１には、マニピュレータアームを備える手術支援ロボットが開示されている。特許文献１では、マニピュレータアームの先端には、手術器具が取り付けられている。マニピュレータアームは、複数の関節を含む。マニピュレータアームは、マニピュレータアームに取り付けられた手術器具を並進移動、または、回転移動させる。

特表２０１６－５１６４８７号公報

特許文献１に記載のような従来の手術支援ロボットでは、手術支援ロボットの小型化や、マニピュレータアームと周囲の物体との干渉の抑制や、マニピュレータアーム同士の衝突を抑制するなどのために、マニピュレータアームを細くすることが望まれている。

この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロボットアームを細くすることが可能な手術支援ロボットを提供する。

上記目的を達成するために、この開示の第１の局面による手術支援ロボットは、先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、関節は、モータと、モータの回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、第２減速機の減速比は、第１減速機の減速比よりも高く、ギア部の減速比は、第２減速機の減速比、および、第１減速機の減速比よりも低い。

この開示の第１の局面による手術支援ロボットは、上記のように、関節は、モータと、モータの回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含む。これにより、モータの回転が、第１減速機、ギア部および第２減速機の３つによって減速されるので、減速機が一つの場合と比較すると、関節における総減速比が大きくなる。そのため、小型のモータを使用しても、関節を回転するための所望のトルクを得ることができる。その結果、ロボットアームに大型のモータを配置する必要がないので、ロボットアームを細くできる。
この開示の第２の局面による手術支援ロボットは、先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、関節は、モータと、モータの回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、関節は、ロボットアームが折り曲げられるように回転軸線周り回転する曲げ関節を含み、ギア部は、モータの回転軸線方向に直交する方向にモータの回転を伝達するベベルギアを含む。
この開示の第３の局面による手術支援ロボットは、先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、関節は、モータと、モータの回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、関節は、ロボットアームの長手方向を回転軸線として回転するねじり関節を含み、ギア部は、モータの回転軸線方向に沿った方向にモータの回転を伝達するはすば歯車を含む。
この開示の第４の局面による手術支援ロボットは、先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、関節は、モータと、モータの回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、ロボットアームは、複数の関節を含み、複数の関節において、第１減速機の減速比は、共通であり、第２減速機の減速比は、共通であり、ギア部の減速比を互いに異なる。
この開示の第５の局面による手術支援ロボットは、先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、関節は、モータと、モータの回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、関節は、曲げ関節であり、モータの回転軸線と第１減速機の回転軸線とが同軸であり、曲げ関節の回転軸線と第２減速機の回転軸線とが同軸であり、第１減速機の回転軸線と第２減速機の回転軸線とは直交しており、ギア部は、第１減速機の回転軸線に直交する方向に回転を伝達する。

本開示によれば、ロボットアームを細くできる。

一実施形態による手術支援システムの構成を示す図である。 一実施形態による医療用台車の表示部を示す図である。 一実施形態による医療用台車の構成を示す図である。 一実施形態によるロボットアームの構成を示す図である。 鉗子を示す図である。 一実施形態によるアーム操作部の構成を示す斜視図である。 ロボットアームの並進移動を説明するための図である。 ロボットアームの回転移動を説明するための図である。 一実施形態による手術支援ロボットの制御ブロック図である。 一実施形態によるロボットアームの制御ブロック図である。 一実施形態による医療用台車およびポジショナの制御ブロック図である。 一実施形態によるロボットアームのＹｂ方向から見た断面図である。 一実施形態によるロボットアームの曲げ関節のＹｂ方向から見た断面図である。 各関節における、減速比を示す図である。 一実施形態によるロボットアームのねじり関節のＹｂ方向から見た断面図である。 一実施形態によるロボットアームの曲げ関節のＸｂ方向から見た断面図である。 一実施形態による第１規制部の斜視図である。 一実施形態による第２規制部の斜視図である。 変形例による人型ロボットを示す図である。

（手術支援システムの構成）
本実施形態による手術支援システム１００の構成について説明する。手術支援システム１００は、手術支援ロボット１と、遠隔操作装置２とを備えている。

なお、本願明細書において、手術器具４の長手方向をＺ方向とする。手術器具４の先端側をＺ１側とし、手術器具４の基端側をＺ２側とする。Ｚ方向に直交する方向をＸ方向とする。Ｘ方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とする。Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。Ｙ方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とする。

また、本願明細書において、入力装置３３の表示部３３ａを操作する操作者から見た左右方向をＸａ方向とする。右方向を、Ｘａ１方向とし、左方向を、Ｘａ２方向とする。入力装置３３の表示部３３ａを操作する操作者から見た前後方向をＹａ方向とする。前方向をＹａ１方向とし、後方向をＹａ２方向とする。手術支援ロボット１が配置される床面に対して垂直な方向をＺａ方向とする。上方向をＺａ１方向とし、下方向をＺａ２方向とする。

また、本願明細書において、図１２に示すように、ロボットアーム６０が折れ曲がっていない状態で、後述する第１筐体１４１と第２筐体１４２と第３筐体１４３の長手方向を、Ｚｂ方向とする。また、ロボットアーム６０の長手方向を、Ｚｂ方向とする。また、図１２に示すように、Ｚｂ方向に直交し、関節６４Ｂの回転軸線ＡＸ１に沿う方向をＸｂとする。また、Ｚｂ方向およびＸｂに直交する方向をＹｂとする。

図１に示すように、手術支援ロボット１は、手術室内に配置されている。遠隔操作装置２は、手術支援ロボット１から離間した位置に配置されている。医師などの操作者は、手術支援ロボット１に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置２に入力する。遠隔操作装置２は、入力された指令を手術支援ロボット１に送信する。手術支援ロボット１は、受信した指令に基づいて動作する。手術支援ロボット１は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。

（手術支援ロボットの構成）
図１に示すように、手術支援ロボット１は、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、複数のロボットアーム６０と、アーム操作部８０と、を備えている。

図３に示すように、医療用台車３は、ポジショナ４０を移動させる。医療用台車３は、入力装置３３を含む。入力装置３３は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ４０、アームベース５０、および、複数のロボットアーム６０の移動や姿勢の変更の操作を受け付ける。医療用台車３は、操作ハンドル３４、図９に示されるスタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄを含む。

図２に示すように、入力装置３３は、表示部３３ａと、ジョイスティック３３ｂと、イネーブルスイッチ３３ｃと、を含む。表示部３３ａは、たとえば、液晶パネルである。表示部３３ａには、複数のロボットアーム６０に対応する番号が表示されている。また、表示部３３ａには、複数のロボットアーム６０の各々に取り付けられている手術器具４の種類が表示される。表示部３３ａには、ピボット位置ＰＰが設定されたことを示すチェックマークＣＭが表示される。

図３に示すように、ジョイスティック３３ｂは、医療用台車３の入力装置３３の近傍に配置されている。入力装置３３に表示される動作モードを選択し、ジョイスティック３３ｂを操作することによりポジショナ４０が３次元的に移動される。

イネーブルスイッチ３３ｃは、医療用台車３のジョイスティック３３ｂの近傍に配置されている。イネーブルスイッチ３３ｃは、ポジショナ４０の移動を許可または不許可とする。そして、イネーブルスイッチ３３ｃが押下されポジショナ４０の移動が許可された状態でジョイスティック３３ｂが操作されることにより、ポジショナ４０が移動される。

また、操作ハンドル３４は、医療用台車３の表示部３３ａの近傍に配置されている。そして、操作ハンドル３４は、看護師、技師などの操作者が把持するとともに回動されることにより医療用台車３の移動を操作するスロットル３４ａを有する。具体的には、操作ハンドル３４は、入力装置３３の下方に配置されている。そして、スロットル３４ａが、手前側から奥側に回動されることにより、医療用台車３が前進する。また、スロットル３４ａが、奥側から手前側に回動されることにより、医療用台車３が後進する。また、スロットル３４ａの回動量に応じて医療用台車３の速度が変更される。また、操作ハンドル３４は、Ｒ方向で示される左右に回動可能に構成されており、操作ハンドル３４の回動とともに医療用台車３が回動する。

また、医療用台車３の操作ハンドル３４に、医療用台車３の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチ３４ｂが配置されている。そして、イネーブルスイッチ３４ｂが押下され医療用台車３の移動が許可された状態で操作ハンドル３４のスロットル３４ａが操作されることにより、医療用台車３が移動される。

図１に示すように、ポジショナ４０は、たとえば、７軸多関節ロボットからなる。ポジショナ４０は、医療用台車３上に配置されている。ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を調整する。ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を３次元に移動させる。

ポジショナ４０は、ベース部４１と、ベース部４１に連結された複数のリンク部４２とを含む。複数のリンク部４２同士は、関節４３により連結されている。

アームベース５０は、ポジショナ４０の先端に取り付けられている。複数のロボットアーム６０は、各々のロボットアーム６０の基端が、アームベース５０に取り付けられている。複数のロボットアーム６０は、折り畳まれた収納姿勢をとることが可能である。アームベース５０と、複数のロボットアーム６０とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。また、ロボットアーム６０は、手術器具４を支持する。

アームベース５０には、図９に示される、ステータスインジケータ５３およびアームステータスインジケータ５４が配置されている。ステータスインジケータ５３は、手術支援システム１００の状態を表示する。アームステータスインジケータ５４は、ロボットアーム６０の状態を表示する。

ロボットアーム６０は、複数配置されている。具体的には、４つのロボットアーム６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが配置されている。ロボットアーム６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄは、互いに同様の構成を有する。

図４に示すように、ロボットアーム６０は、アーム部６１と、第１リンク部７２と、第２リンク部７３と、並進移動機構部７０と、関節６４と、を含む。

ロボットアーム６０は、回転軸線としてのＪＴ１、ＪＴ２、ＪＴ３、ＪＴ４、ＪＴ５、ＪＴ６およびＪＴ７軸線と、直動軸線としてのＪＴ８軸線とを有する。ＪＴ１からＪＴ７までの軸線は、アーム部６１の関節６４の回転軸線である。また、ＪＴ７軸線は、第１リンク部７２の回転軸線である。ＪＴ８軸線は、並進移動機構部７０が、第２リンク部７３を第１リンク部７２に対してＺ方向に沿って相対的に移動させる直動軸線である。アーム部６１は、ベース部６２、リンク部６３、および関節６４を含む。

本実施形態では、関節６４は、関節６４Ｂと関節６４Ｒとを含む。関節６４Ｂは、ロボットアーム６０が折り曲げられるように回動する曲げ関節である。関節６４Ｂの回転軸は、ベンド軸とよばれる。ＪＴ２軸線、ＪＴ４軸線、および、ＪＴ６軸線の各々を回転軸線とする関節６４は、曲げ関節である関節６４Ｂである。関節６４Ｒは、ロボットアーム６０の長手方向を回転軸線として回転するねじり関節である。関節６４Ｒの回転軸は、ロール軸とよばれる。ＪＴ１軸線、ＪＴ３軸線、および、ＪＴ５軸線の各々を回転軸線とする関節６４は、ねじり関節である関節６４Ｒである。なお、関節６４Ｂおよび関節６４Ｒの詳細な構造については、後述する。また、関節６４Ｂおよび関節６４Ｒは、それぞれ、第１関節および第２関節の一例である。

アーム部６１は、７軸多関節ロボットアームからなる。第１リンク部７２は、アーム部６１の先端に配置されている。第２リンク部７３には、後述するアーム操作部８０が取り付けられる。並進移動機構部７０は、第１リンク部７２と第２リンク部７３との間に配置されている。第２リンク部７３には、手術器具４を保持するホルダ７１が配置されている。

複数のロボットアーム６０の各々の先端には、手術器具４が取り付けられている。手術器具４は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、手術部位の画像を取り込むための内視鏡６および後述するピボット位置ＰＰを設定するためのピボット位置設定器具７などを含む。インストゥルメントとしての手術器具４は、被駆動ユニット４ａと鉗子４ｂとシャフト４ｃとを含む。

図１に示すように、複数のロボットアーム６０のうちの一つの、たとえば、ロボットアーム６０ｃの先端には内視鏡６が取り付けられ、残りの、たとえば、ロボットアーム６０ａ、６０ｂおよび６０ｄの先端には、内視鏡６以外の手術器具４が取り付けられる。内視鏡６は、互いに隣り合うように配置されている４つのロボットアーム６０のうちの、中央に配置される２つのロボットアーム６０ｂおよび６０ｃのうちのいずれかに取り付けられる。

（インストゥルメントの構成）
図５に示すように、インストゥルメントの先端には、たとえば、鉗子４ｂが設けられている。インストゥルメントの先端には、鉗子４ｂ以外に、関節を有する器具として、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステーブルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、および、クリップアプライヤーなどが配置される。インストゥルメントの先端には、関節を有しない器具として、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィスなどが配置される。

鉗子４ｂは、第１支持体４ｅと、第２支持体４ｆとを含む。第１支持体４ｅは、ジョー部材１０４ａおよび１０４ｂの基端側をＪＴ１１軸線周りに回転可能に支持する。第２支持体４ｆは、第１支持体４ｅの基端側をＪＴ１０軸線周りに回転可能に支持する。シャフト４ｃは、ＪＴ９軸線周りに回動する。ジョー部材１０４ａおよびジョー部材１０４ｂは、ＪＴ１２軸線周りに開閉する。

（アーム操作部の構成）
図６に示すように、アーム操作部８０は、ロボットアーム６０に取り付けられており、ロボットアーム６０を操作する。具体的には、アーム操作部８０は、第２リンク部７３に取り付けられている。

アーム操作部８０は、イネーブルスイッチ８１と、ジョイスティック８２と、リニアスイッチ８３と、モード切替ボタン８４と、モードインジケータ８４ａと、ピボットボタン８５と、アジャストメントボタン８６と、を含む。

イネーブルスイッチ８１は、ジョイスティック８２およびリニアスイッチ８３によるロボットアーム６０の移動を許可または不許可とする。看護師、助手などの操作者によりアーム操作部８０が把持された状態で、イネーブルスイッチ８１が押下されることにより、ロボットアーム６０による手術器具４の移動が許可される。

ジョイスティック８２は、ロボットアーム６０による手術器具４の移動を操作するための操作具である。ジョイスティック８２は、ロボットアーム６０の移動方向および移動速度を操作する。ジョイスティック８２が倒された方向および倒された角度に応じて、ロボットアーム６０が移動される。

リニアスイッチ８３は、手術器具４の長手方向であるＺ方向に手術器具４を移動させるためのスイッチである。リニアスイッチ８３は、手術器具４を患者Ｐに挿入する方向に移動させるリニアスイッチ８３ａと、手術器具４を患者Ｐから離間するに方向に移動させるリニアスイッチ８３ｂとを含む。リニアスイッチ８３ａとリニアスイッチ８３ｂとは、共に、押しボタンスイッチからなる。

モード切替ボタン８４は、手術器具４を図７に示す並進移動させるモードと図８に示す回転移動させるモードとを切り替えるための押しボタンスイッチである。図７に示すように、ロボットアーム６０を並進移動させるモードでは、手術器具４の先端４ｄが、Ｘ－Ｙ平面上において移動するように、ロボットアーム６０が移動される。図８に示すように、ロボットアーム６０を回転移動させるモードでは、ピボット位置ＰＰが記憶部３２に記憶されていない時は、鉗子４ｂを中心に回転移動し、ピボット位置ＰＰが記憶部３２に記憶されている時は、ピボット位置ＰＰを支点として手術器具４が回転移動するように、ロボットアーム６０が移動される。なお、手術器具４のシャフト４ｃがトロカールＴに挿入された状態で、手術器具４が回転移動される。モード切替ボタン８４は、アーム操作部８０のＺ方向側の面に配置されている。

モードインジケータ８４ａは、切り替えられたモードを表示する。モードインジケータ８４ａの点灯は、回転移動モードを表し、消灯は、並進移動モードを表す。また、モードインジケータ８４ａは、ピボット位置ＰＰが設定されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。モードインジケータ８４ａは、アーム操作部８０のＺ方向側の面に配置されている。

ピボットボタン８５は、ロボットアーム６０に取り付けられた手術器具４の移動の支点となるピボット位置ＰＰを設定するための押しボタンスイッチである。

アジャストメントボタン８６は、ロボットアーム６０の位置を最適化するためのボタンである。内視鏡６が取り付けられたロボットアーム６０に対するピボット位置ＰＰの設定後、アジャストメントボタン８６が押下されることにより、他のロボットアーム６０およびアームベース５０の位置が最適化される。

（遠隔操作装置）
図１に示すように、遠隔操作装置２は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置２は、アーム１２１および操作ハンドル２１を含む操作部１２０と、フットペダル２２と、タッチパネル２３と、モニタ２４と、支持アーム２５と、支持バー２６とを含む。操作部１２０は、医師などの操作者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。

操作部１２０は、手術器具４を操作するためのハンドルである。また、操作部１２０は、手術器具４に対する操作量を受け付ける。後述する制御装置１３０は、操作部１２０の操作量に基づき、手術器具４を所望の位置に移動させるため、手術器具４およびロボットアーム６０を制御する。操作部１２０は、医師などの操作者から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される操作部１２０と、右側に配置され、操作者の右手により操作される操作部１２０と、を含んでいる。操作部１２０Ｌおよび操作部１２０Ｒは、各々、操作ハンドル２１Ｌおよび操作ハンドル２１Ｒを含む。

モニタ２４は、内視鏡６によって取り込まれた画像を表示するためのスコープ型表示装置である。支持アーム２５は、モニタ２４の高さを医師などの操作者の顔の高さに合わせるようにモニタ２４を支持する。タッチパネル２３は、支持バー２６に配置されている。モニタ２４近傍に設けられたセンサにより操作者の頭部を検知することにより手術支援ロボット１は遠隔操作装置２による操作が可能になる。操作者は、モニタ２４により患部を視認しながら、操作部１２０およびフットペダル２２を操作する。これにより、遠隔操作装置２に指令が入力される。遠隔操作装置２に入力された指令は、手術支援ロボット１に送信される。

（制御系の構成）
図９に示すように、手術支援システム１００は、制御装置１３０と、アーム制御部３１ａと、ポジショナ制御部３１ｂと、操作制御部１１０と、を備えている。

制御装置１３０は、医療用台車３の内部においてアーム制御部３１ａおよびポジショナ制御部３１ｂと通信するように配置され、手術支援システム１００の全体を制御する。具体的には、制御装置１３０は、アーム制御部３１ａ、ポジショナ制御部３１ｂ、および、操作制御部１１０の各々と通信し、制御する。制御装置１３０と、アーム制御部３１ａ、ポジショナ制御部３１ｂ、および、操作制御部１１０とは、ＬＡＮなどによって接続されている。制御装置１３０は、医療用台車３の内部に配置されている。

アーム制御部３１ａは、複数のロボットアーム６０ごとに配置されている。すなわち、医療用台車３の内部には、複数のロボットアーム６０の数に対応した複数のアーム制御部３１ａが配置されている。

図９に示すように、入力装置３３は、制御装置１３０にＬＡＮなどによって接続されている。ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄと、ポジショナ制御部３１ｂとは、配線１４５によって、互いの情報を共有可能な通信ネットワークによりシリアル通信接続されている。なお、図９では、１つの配線１４５に、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４などの全てが接続されているように記載されているが、実際には、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄごとに、配線１４５が配置されている。

図１０に示すように、アーム部６１には、複数の関節６４に対応するように、複数のサーボモータＭ１と、エンコーダＥ１と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ１は、サーボモータＭ１の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ１の回転を減速させてトルクを増大させる。医療用台車３の内部には、サーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１がアーム制御部３１ａに隣接して配置されている。また、サーボ制御部Ｃ１には、サーボモータＭ１の回転角を検出するためのエンコーダＥ１が電気的に接続されている。

第２リンク部７３には、手術器具４の被駆動ユニット４ａに配置された被駆動部材を回転させるためのサーボモータＭ２と、エンコーダＥ２と、減速機とが配置されている。エンコーダＥ２は、サーボモータＭ２の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ２の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車３には、手術器具４を駆動するサーボモータＭ２を制御するためのサーボ制御部Ｃ２が配置されている。サーボ制御部Ｃ２には、サーボモータＭ２の回転角を検出するためのエンコーダＥ２が電気的に接続されている。なお、サーボモータＭ２、エンコーダＥ２およびサーボ制御部Ｃ２は、各々複数配置されている。

並進移動機構部７０には、手術器具４を並進移動させるためのサーボモータＭ３と、エンコーダＥ３と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ３は、サーボモータＭ３の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ３の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車３には、手術器具４を並進移動するサーボモータＭ３を制御するためのサーボ制御部Ｃ３が配置されている。サーボ制御部Ｃ３には、サーボモータＭ３の回転角を検出するためのエンコーダＥ３が電気的に接続されている。

図１１に示すように、ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節４３に対応するように、複数のサーボモータＭ４と、エンコーダＥ４と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ４は、サーボモータＭ４の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ４の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

医療用台車３は、駆動輪としての前輪と、操作ハンドル３４によって操舵される後輪とを有する。なお、後輪は、前輪よりも操作ハンドル３４に近い側に配置されている。また、医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータＭ５と、エンコーダＥ５と、減速機とブレーキが配置されている。減速機は、サーボモータＭ５の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。また、医療用台車３の操作ハンドル３４には、図３に示すポテンショメータＰ１が配置されており、スロットル３４ａの捻りに応じてポテンショメータＰ１で検出した回転角に基づき、前輪のサーボモータＭ５は駆動される。また、医療用台車３の後輪は、双輪形式であり、操作ハンドル３４の左右の回動に基づき、後輪は操舵される。また、医療用台車３の操作ハンドル３４には、図３に示すポテンショメータＰ２が回動軸に配置されており、医療用台車３の後輪には、サーボモータＭ５ａとエンコーダＥ５ａと減速機が配置されている。減速機は、サーボモータＭ５ａの回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。操作ハンドル３４の左右の回動に応じてポテンショメータＰ２で検出した回転角に基づき、サーボモータＭ５ａは駆動される。すなわち、操作ハンドル３４の左右の回動による後輪の操舵は、サーボモータＭ５ａによりパワーアシストされるように構成されている。

医療用台車３は、前輪が駆動されることにより、前後方向に移動する。また、医療用台車３の操作ハンドル３４が回動されることにより、後輪が操舵されて、医療用台車３が左右方向に回動する。

図１１に示すように、医療用台車３には、ポジショナ４０を移動するサーボモータＭ４を制御するためのサーボ制御部Ｃ４が配置されている。また、サーボ制御部Ｃ４には、サーボモータＭ４の回転角を検出するためのエンコーダＥ４が電気的に接続されている。また、医療用台車３には、医療用台車３の前輪を駆動するサーボモータＭ５を制御するためのサーボ制御部Ｃ５が配置されている。サーボ制御部Ｃ５には、サーボモータＭ５の回転角を検出するためのエンコーダＥ５が電気的に接続されている。医療用台車３には、医療用台車３の後輪の操舵をパワーアシストするサーボモータＭ５ａを制御するためのサーボ制御部Ｃ５ａが配置されている。サーボ制御部Ｃ５ａには、サーボモータＭ５ａの回転角を検出するためのエンコーダＥ５ａが電気的に接続されている。

図９に示すように、制御装置１３０は、アーム操作部８０に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム６０を制御する。たとえば、制御装置１３０は、アーム操作部８０のジョイスティック８２に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム６０を制御する。具体的には、アーム制御部３１ａは、ジョイスティック８２から入力された入力信号を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部３１ａを介して、位置指令をサーボ制御部Ｃ１に出力する。サーボ制御部Ｃ１は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１に出力する。これにより、ジョイスティック８２に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。

制御装置１３０は、アーム操作部８０のリニアスイッチ８３からの入力信号に基づいてロボットアーム６０を制御する。具体的には、アーム制御部３１ａは、リニアスイッチ８３から入力された入力信号を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部３１ａを介して、位置指令をサーボ制御部Ｃ１またはＣ３に出力する。サーボ制御部Ｃ１またはＣ３は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１またはＭ３に出力する。これにより、リニアスイッチ８３に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。

ポジショナ制御部３１ｂは、医療用台車３に配置されている。ポジショナ制御部３１ｂは、ポジショナ４０および医療用台車３を制御する。ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節４３に対応するように、サーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機とが配置されている。ポジショナ４０のサーボモータＳＭを制御するサーボ制御部ＳＣは、医療用台車３に配置されている。医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機と、サーボ制御部ＳＣと、ブレーキとが配置されている。

操作制御部１１０は、遠隔操作装置２の本体に配置されている。操作制御部１１０は、操作部１２０を制御する。操作制御部１１０は、左手用の操作部１２０と右手用の操作部１２０との各々に対応するように配置されている。操作部１２０には、操作部１２０の複数の関節に対応するように、サーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機とが配置されている。操作部１２０のサーボモータＳＭを制御するサーボ制御部ＳＣは、操作制御部１１０に隣接して遠隔操作装置２の本体に配置されている。

（ロボットアームの詳細な構造）
図１２に示すように、ロボットアーム６０は、第１筐体１４１と第２筐体１４２と第３筐体１４３とを含む。また、ロボットアーム６０は、配線１５０を含む。第１筐体１４１と第２筐体１４２とは、ベンド軸である関節６４Ｂにより互いに回動される。第２筐体１４２と第３筐体１４３とは、ロール軸である関節６４Ｒにより互いに回動される。第１筐体１４１と第２筐体１４２と第３筐体１４３とは、各々、筒状である。つまり、第１筐体１４１と第２筐体１４２と第３筐体１４３とは、各々、中空状である。また、第１筐体１４１と第２筐体１４２と第３筐体１４３とは、たとえば、金属製である。回転軸線ＡＸ１は、第１回転軸線の一例である。第１筐体１４１と第２筐体１４２とは、筐体の一例である。

図１３に示すように、第１筐体１４１は、金属からなるフレーム部１４１ａと、樹脂からなるカバー部１４１ｂと、を含む。第１筐体１４１は先端側であるＺｂ１側の部分が、段差形状を有する。第２筐体１４２は、金属からなるフレーム部１４２ａと、樹脂からなるカバー部１４２ｂと、を含む。第２筐体１４２は、先端側であるＺｂ２側の部分が、段差形状を有する。

（ベンド軸に対応する曲げ関節の詳細な構造）
曲げ関節である関節６４Ｂの詳細な構造について説明する。本実施形態では、図１３に示すように、関節６４Ｂは、サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、ベベルギア１６３、および、第２減速機１６２を含む。ベベルギア１６３は、ギア部の一例である。サーボモータＳＭＢは、モータの一例である。

サーボモータＳＭＢは、比較的小型である。たとえば、サーボモータＳＭＢの直径の最大は、３５ｍｍ程度である。また、サーボモータＳＭＢは、高回転型である。たとえば、サーボモータＳＭＢの回転数は、７５００ｒｐｍ以上である。サーボモータＳＭＢの回転数は、一例として、１００００ｒｐｍである。サーボモータＳＭＢは、第１筐体１４１のフレーム部１４１ａに取り付けられている。

本実施形態では、第１減速機１６１は、サーボモータＳＭＢの回転を減速して出力する。第１減速機１６１は、遊星減速機を含む。遊星減速機は、遊星歯車を有する。遊星歯車とは、太陽歯車を中心として、複数の遊星歯車が自転しつつ公転する構造を持った歯車機構である。

本実施形態では、サーボモータＳＭＢと第１減速機１６１とは、一体化されている。そして、サーボモータＳＭＢの回転軸線ＡＸ２と第１減速機１６１の回転軸線ＡＸ２とは、一致している。サーボモータＳＭＢと第１減速機１６１とは、Ｚｂ２側からＺｂ１側に向かってこの順で配置されている。

本実施形態では、ベベルギア１６３は、第１減速機１６１から出力される回転を減速して出力する。ベベルギア１６３は、サーボモータＳＭＢの回転軸線ＡＸ２方向に直交する方向にサーボモータＳＭＢの回転を伝達する。つまり、ベベルギア１６３の回転軸線ＡＸ１は、サーボモータＳＭＢの回転軸線ＡＸ２に直交する。ベベルギア１６３は、傾斜のある傘のような形の歯車である。ベベルギア１６３は、第１減速機１６１と第２減速機１６２とに接続されている。

本実施形態では、第２減速機１６２は、ベベルギア１６３から出力される回転を減速して出力する。第２減速機１６２は、波動歯車減速機、ＲＶ減速機（登録商標）、および、サイクロ減速機（登録商標）のうちのいずれか１つを含む。本実施形態では、第２減速機１６２は、波動歯車減速機である。波動歯車とは、楕円の歯車と、真円の歯車との差動を利用した歯車である。波動歯車減速機は、ＲＶ減速機（登録商標）、および、サイクロ減速機（登録商標）と比較して、小型でかつ軽量である。第２減速機１６２の一方側は、ベベルギア１６３にネジ１５１により接続されるとともに、第１筐体１４１にネジ１５１により取り付けられている。第２減速機１６２の他方側は、第２筐体１４２のフレーム部１４２ａにネジ１５１により取り付けられている。

本実施形態では、図１４に示される第２減速機１６２の減速比ｒ２は、第１減速機１６１の減速比ｒ１よりも高い。第１減速機１６１の減速比ｒ１の許容範囲は、１以上１５以下である。第２減速機１６２の減速比ｒ２の許容範囲は、２０以上２００以下である。たとえば、第２減速機１６２の減速比ｒ２と、第１減速機１６１の減速比ｒ１との比ｒ２／ｒ１は、７から８程度である。なお、図１４に示す６つの第１減速機１６１は、それぞれ減速比が同じであるが減速機のサイズは異なる。６つの第２減速機１６２に関しても同様にそれぞれサイズが異なる。

本実施形態では、ベベルギア１６３の減速比は、第２減速機１６２の減速比、および、第１減速機１６１の減速比よりも低い。ベベルギア１６３の減速比ｒ３の許容範囲は、２以上５以下である。たとえば、第１減速機１６１の減速比ｒ１と、ベベルギア１６３の減速比ｒ３とのｒ１／ｒ３は、１．１から３程度である。なお、図１４では、ＪＴ２軸線、ＪＴ４軸線およびＪＴ６軸線は、ベンド軸に対応している。ＪＴ２軸線、ＪＴ４軸線およびＪＴ６軸線のギア部は、ベベルギア１６３を意味している。なお、ＪＴ２軸線、ＪＴ４軸線およびＪＴ６軸線に搭載されるベベルギア１６３は、それぞれ、サイズと歯数が異なる。

本実施形態では、図１３に示すように、サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、ベベルギア１６３、および、第２減速機１６２は、筒状の第１筐体１４１に収容される。サーボモータＳＭＢは、回転軸線ＡＸ２が、筒状の第１筐体１４１の長手方向のＺｂ方向に沿うように配置されている。第１筐体１４１において、サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、ベベルギア１６３、および、第２減速機１６２は、この順で配置されている。サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、および、ベベルギア１６３は、Ｚｂ方向に沿うように配置されている。第２減速機１６２は、ベベルギア１６３のＸｂ１側に配置されている。

本実施形態では、サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、および、ベベルギア１６３は、第１筐体１４１において、筒状の第１筐体１４１の長手方向に沿った第１筐体１４１の中心を通る中心線ＣＬ１に対して、一方側に配置されている。第２減速機１６２は、中心線ＣＬ１を横切って配置されている。なお、第１筐体１４１の中心線ＣＬ１とは、Ｘｂ方向における第１筐体１４１の中心を通り、かつ、Ｚｂ方向に沿った線である。サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、および、ベベルギア１６３は、第１筐体１４１において、中心線ＣＬ１よりもＸｂ２側に配置されている。第２減速機１６２は、中心線ＣＬ１を跨るように配置されている。中心線ＣＬ１は、第１中心線の一例である。

すなわち、本実施形態では、曲げ関節である関節６４Ｂは、サーボモータＳＭＢの回転軸線ＡＸ２と第１減速機１６１の回転軸線ＡＸ２とが同軸であり、関節６４Ｂの回転軸線ＡＸ１と第２減速機１６２の回転軸線ＡＸ１が同軸であり、第１減速機１６１の回転軸線ＡＸ２と第２減速機１６２の回転軸線ＡＸ１は直交しており、ベベルギア１６３は、第１減速機１６１の回転軸線ＡＸ２に直交する方向に回転を伝達する。

（ロール軸に対応するねじり関節の詳細な構造）
ねじり関節である関節６４Ｒの詳細な構造について説明する。本実施形態では、図１５に示すように、関節６４Ｒは、サーボモータＳＭＲ、第１減速機１７１、はすば歯車１７３、および、第２減速機１７２を含む。はすば歯車１７３は、ギア部の一例である。サーボモータＳＭＲは、モータの一例である。なお、はすば歯車は、斜歯歯車や、ヘリカルギアと呼ばれることもある。

サーボモータＳＭＲは、第２筐体１４２に配置されている。サーボモータＳＭＢは、サーボモータＳＭＲと同様の構成を有する。

本実施形態では、第１減速機１７１は、サーボモータＳＭＲの回転を減速して出力する。サーボモータＳＭＲと第１減速機１７１とは、一体化されている。第１減速機１７１は、遊星減速機を含む。なお、第１減速機１７１の構成は、第１減速機１６１の構成と同様である。

本実施形態では、はすば歯車１７３は、第１減速機１７１から出力される回転を減速して出力する。はすば歯車１７３は、サーボモータＳＭＲの回転軸線ＡＸ１２方向に沿った方向にサーボモータＳＭＲの回転を伝達する。はすば歯車１７３は、第１減速機１７１と第２減速機１７２とに接続されている。

本実施形態では、第２減速機１７２は、はすば歯車１７３から出力される回転を減速して出力する。第２減速機１７２の一方側は、はすば歯車１７３に接続されるとともに、第２筐体１４２にネジ１５１により取り付けられている。第２減速機１７２の他方側は、第３筐体１４３にネジ１５１により取り付けられている。第２減速機１７２は、波動歯車減速機、ＲＶ減速機（登録商標）、および、サイクロ減速機（登録商標）のうちのいずれか１つを含む。

本実施形態では、図１４に示される第２減速機１７２の減速比ｒ２は、第１減速機１７１の減速比ｒ１よりも高い。第１減速機１７１の減速比ｒ１の許容範囲は、１以上１５以下である。第２減速機１７２の減速比ｒ２の許容範囲は、２０以上２００以下である。たとえば、第２減速機１７２の減速比ｒ２と、第１減速機１７１の減速比ｒ１とのｒ２／ｒ１は、７から８程度である。なお、図１４では、ＪＴ１軸線、ＪＴ３軸線およびＪＴ５軸線は、ロール軸に対応している。ＪＴ１軸線、ＪＴ３軸線およびＪＴ５軸線のギア部は、はすば歯車１７３を意味している。なお、ＪＴ１軸線、ＪＴ３軸線およびＪＴ５軸線に搭載されるはすば歯車１７３は、それぞれ、サイズと歯数が異なる。

本実施形態では、はすば歯車１７３の減速比は、第２減速機１７２の減速比、および、第１減速機１７１の減速比よりも低い。はすば歯車１７３の減速比ｒ３の許容範囲は、２以上３以下である。たとえば、第１減速機１７１の減速比ｒ１と、はすば歯車１７３の減速比ｒ３との比ｒ１／ｒ３は、１．１から３程度である。なお、図１４に示すように、はすば歯車１７３は、それぞれ、サイズと歯数が異なる。

本実施形態では、図１５に示すように、サーボモータＳＭＲ、第１減速機１７１、はすば歯車１７３、および、第２減速機１７２は、筒状の第２筐体１４２に収容される。サーボモータＳＭＲは、回転軸線ＡＸ１２が、筒状の第２筐体１４２の長手方向のＺｂ方向に沿うように配置されている。第２筐体１４２において、サーボモータＳＭＲ、第１減速機１７１、はすば歯車１７３、および、第２減速機１７２は、この順で配置されている。サーボモータＳＭＢ、第１減速機１７１、はすば歯車１７３、および、第２減速機１７２は、Ｚｂ方向に沿うように配置されている。

本実施形態では、サーボモータＳＭＲ、第１減速機１７１、および、はすば歯車１７３の一の部分は、第２筐体１４２において、筒状の第２筐体１４２の長手方向に沿った第２筐体１４２の中心を通る中心線ＣＬ２に対して、一方側に配置されている。はすば歯車１７３の他の部分および第２減速機１７２は、第２筐体１４２の中心線ＣＬ２を横切って配置されている。なお、第２筐体１４２の中心線ＣＬ２とは、Ｘｂ方向およびＹｂ方向における第２筐体１４２の中心を通り、かつ、Ｚｂ方向に沿った線である。サーボモータＳＭＲ、第１減速機１７１およびはすば歯車１７３の一の部分の回転軸線ＡＸ１２は、第２筐体１４２において、中心線ＣＬ２よりもＸｂ２側に位置している。回転軸線ＡＸ１１は、第２回転軸線の一例である。中心線ＣＬ２は、第２中心線の一例である。

本実施形態では、図１４に示すように、複数の関節６４において、複数の第１減速機１６１および複数の第１減速機１６１の減速比ｒ１は、共通である。複数の関節６４において、複数の第２減速機１６２および複数の第２減速機１７２の減速比ｒ２は、共通である。そして、ベベルギア１６３およびはすば歯車１７３の減速比ｒ３は互いに異なる。これにより、関節６４の総減速比ｒ４が調整されている。すなわち、ベベルギア１６３またははすば歯車１７３の減速比ｒ３ａ、ｒ３ｂ、ｒ３ｃ、ｒ３ｄ、ｒ３ｅおよびｒ３ｆは、互いに異なる。これにより、複数の関節６４の各々の総減速比ｒ４ａ、ｒ４ｂ、ｒ４ｃ、ｒ４ｄ、ｒ４ｅおよびｒ４ｆが調整されている。

すなわち、本実施形態では、関節６４Ｒは、ねじり関節であり、サーボモータＳＭＲの回転軸線ＡＸ１２と第１減速機１７１の回転軸線ＡＸ１２とが同軸であり、関節６４Ｒの回転軸線ＡＸ１１と第２減速機１７２の回転軸線ＡＸ１１とが同軸であり、第１減速機１７１の回転軸線ＡＸ１２と第２減速機１７２の回転軸線ＡＸ１１とは平行であり、はすば歯車１７３は、第１減速機１７１の回転軸線ＡＸ１２に平行な方向に回転を伝達する。

（配線）
図１３に示すように、本実施形態では、配線１５０は、関節６４Ｂの内部に配置される。配線１５０は、ロボットアーム６０の長手方向に沿うとともに、関節６４Ｂの回転軸線ＡＸ１およびロボットアーム６０の長手方向に直交するＡＸ１－Ｙｂ平面を横切るように、ロボットアーム６０の内部に配置されている。なお、ロボットアーム６０が折り曲げられていない状態である第１筐体１４１と第２筐体１４２とがＺｂ方向に沿って配置されている場合でも、ロボットアーム６０が折り曲げられている状態である第１筐体１４１と第２筐体１４２とが屈曲している場合でも、配線１５０は、関節６４Ｂの回転軸線ＡＸ１およびロボットアーム６０の長手方向に直交するＡＸ１－Ｙｂ平面を横切るように配置されている。また、関節６４Ｂの回転軸線ＡＸ１は、第２減速機１６２の回転軸線ＡＸ１である。また、配線１５０は、動力線および信号線を含む。また、回転軸線ＡＸ１に対して直交するとは、回転軸線ＡＸ１に対して９０度の角度で交差する場合と、回転軸線ＡＸ１に対して９０度近傍の角度で交差する場合とを含む概念である。

本実施形態では、配線１５０は、第１筐体１４１の内部から、第２筐体１４２の内部に亘って配置されている。具体的には、第１筐体１４１は、第１開口部１４１ｃを含む。第２筐体１４２は、第２開口部１４２ｃを含む。配線１５０は、第１開口部１４１ｃから、第２開口部１４２ｃに亘って配置されている。ロボットアーム６０が折り曲げられている状態である第１筐体１４１と第２筐体１４２とが屈曲している状態で、第１開口部１４１ｃは、Ｚｂ１側に向かって開口している。また、ロボットアーム６０が折り曲げられていない状態である第１筐体１４１と第２筐体１４２とがＺｂ方向に沿って配置されている状態でも、第１開口部１４１ｃは、Ｚｂ１側に向かって開口している。また、第１開口部１４１ｃは、Ｙｂ方向に沿って形成されている。第２開口部１４２ｃは、Ｚｂ２側に向かって開口している。また、第２開口部１４２ｃは、Ｙｂ方向に沿って形成されている。第１開口部１４１ｃおよび第２開口部１４２ｃは、互いに対向するように配置されている。

本実施形態では、第１開口部１４１ｃと、第２開口部１４２ｃとは、ロボットアーム６０の長手方向において、互いに離間している。ロボットアーム６０が折り曲げられていない状態である第１筐体１４１と第２筐体１４２とがＺｂ方向に沿って配置されている状態では、第１開口部１４１ｃと第２開口部１４２ｃとは、Ｚｂ方向において互いに離間している。ロボットアーム６０が折り曲げられていない状態であっても、ロボットアーム６０が折り曲げられている状態であっても、第１開口部１４１ｃと第２開口部１４２ｃとは、離間している。このため、第１筐体１４１のＺｂ１側の端部１４１ｄと、第２筐体１４２のＺｂ２側の端部１４２ｄとが干渉することはない。

本実施形態では、図１６に示すように、第１筐体１４１は、第２筐体１４２から延びる配線１５０の移動を規制する第１規制部１４１ｅを含む。図１７に示すように、第１規制部１４１ｅは、略Ｕ字形状を有する。略Ｕ字形状の第１規制部１４１ｅの脚部の間の切欠き部１４１ｆに配線１５０が配置されている。配線１５０は、切欠き部１４１ｆに当接している。これにより、配線１５０のＹｂ方向の移動が規制される。第１規制部１４１ｅは、第１筐体１４１のフレーム部１４１ａにネジなどにより取り付けられている。フレーム部１４１ａとカバー部１４１ｂとの間の隙間により第１開口部１４１ｃが形成されている。第１規制部１４１ｅは、フレーム部１４１ａとカバー部１４１ｂとの間に配置されている。

本実施形態では、図１６に示すように、第２筐体１４２は、第１筐体１４１から延びる配線１５０の移動を規制する第２規制部１４２ｅを含む。図１８に示すように、第２規制部１４２ｅは、略Ｕ字形状を有する。略Ｕ字形状の第２規制部１４２ｅの脚部の間の切欠き部１４２ｆに配線１５０が配置されている。配線１５０は、切欠き部１４２ｆに当接している。これにより、配線１５０のＹｂ方向の移動が規制される。図１３に示すように、第２規制部１４２ｅは、第２筐体１４２のフレーム部１４２ａに取り付けられている。

本実施形態では、サーボモータＳＭＢは、第１筐体１４１において、第１筐体１４１の長手方向に沿った第１筐体１４１の中心を通る中心線ＣＬ１に対してＸｂ２側に配置されている。第２減速機１６２は、中心線ＣＬ１を横切って配置され、配線１５０は、中心線ＣＬ１に対してＸｂ１側に配置されている。なお、第１減速機１６１およびベベルギア１６３は、第１筐体１４１の中心線ＣＬ１に対して、Ｘｂ２側に配置されている。

本実施形態では、図１５に示すように、関節６４Ｒの第２減速機１７２は、中空である。そして、関節６４Ｒにおいて、配線１５０は、第２減速機１７２の内部を介するように、ロボットアーム６０の内部に配置されている。配線１５０は、第２減速機１７２の内部を介して、第２筐体１４２から第３筐体１４３に亘るように配置される。

本実施形態では、筒状の配線保護部材１４４が配置されている。配線保護部材１４４は、中空の第２減速機１７２の内部に配置され、配線１５０が挿入される。配線保護部材１４４は、柔軟性を有する部材から形成されている。配線保護部材１４４は、たとえば、樹脂から形成されている。配線保護部材１４４は、第２筐体１４２から第３筐体１４３に亘って配置される。なお、配線保護部材１４４は、必ずしも必要としない。

［本実施形態の効果］
曲げ関節である関節６４Ｂは、サーボモータＳＭＢと、サーボモータＳＭＢの回転を減速して出力する第１減速機１６１と、第１減速機１６１から出力される回転を減速して出力するベベルギア１６３と、ベベルギア１６３から出力される回転を減速して出力する第２減速機１６２と、を含む。これにより、サーボモータＳＭＢの回転が、第１減速機１６１、ベベルギア１６３および第２減速機１６２の３つによって減速されるので、減速機が一つの場合と比較すると、関節６４Ｂにおける総減速比ｒ４が大きくなる。そのため、小型のサーボモータＳＭＢを使用しても、関節６４Ｂを回転するための所望のトルクを得ることができる。その結果、ロボットアーム６０に大型のサーボモータＳＭＢを配置する必要がないので、ロボットアーム６０を細くできる。なお、ねじり関節である関節６４Ｒにおいても、同様の効果を奏する。

第２減速機１６２の減速比ｒ２は、第１減速機１６１の減速比ｒ１よりも高い。これにより、関節６４Ｂにおける回転の出力側となる第２減速機１６２のガタが比較的小さくなるので、関節６４Ｂの回転を精度よく制御することができる。また、第１減速機１６１の減速比ｒ１が比較的小さいので、第１減速機１６１からベベルギア１６３に伝達されるトルクが過度に大きくなることが抑制される。これにより、ベベルギア１６３の機械的強度を過度に高める必要がないので、高い機械的強度を有するギア部を用いる必要がなく、ベベルギア１６３の選択の自由度を高めることができる。なお、関節６４Ｒにおいても、同様の効果を奏する。

第１減速機１６１は、遊星減速機を含み、第２減速機１６２は、波動歯車減速機、ＲＶ減速機（登録商標）、および、サイクロ減速機（登録商標）のうちのいずれか１つを含む。これにより、一般的に、遊星減速機は比較的小型であるので、第１減速機１６１を容易に小型化することができる。これにより、小型のサーボモータＳＭＢと小型の第１減速機１６１との組み合わせにより、ロボットアーム６０をより細くできる。また、一般的に、波動歯車減速機、ＲＶ減速機（登録商標）、および、サイクロ減速機（登録商標）は、減速比が比較的高いので、第２減速機１６２の減速比ｒ２を容易に高くすることができる。なお、関節６４Ｒにおいても、同様の効果を奏する。

ベベルギア１６３の減速比ｒ３は、第２減速機１６２の減速比ｒ２、および、第１減速機１６１の減速比ｒ１よりも低い。これにより、ベベルギア１６３の歯車を大きくして減速比ｒ３を高める場合と異なり、ベベルギア１６３の大型化を抑制できる。これによっても、ロボットアーム６０を細くできる。なお、関節６４Ｒのはすば歯車１７３においても、同様の効果を奏する。

サーボモータＳＭＢと第１減速機１６１とは、一体化されている。これにより、サーボモータＳＭＢと第１減速機１６１とが別体である場合と比べて、サーボモータＳＭＢおよび第１減速機１６１を１つの工程でロボットアーム６０に取り付けることができる。このため、サーボモータＳＭＢおよび第１減速機１６１の取り付け工程を簡略化できる。なお、関節６４Ｒにおいても、同様の効果を奏する。

サーボモータＳＭＢは、回転軸線が筒状の第１筐体１４１の長手方向に沿うように配置されている。一般的に、サーボモータＳＭＢでは、回転軸線ＡＸ２に沿った方向が長手方向となる。そこで、回転軸線ＡＸ２が筒状の第１筐体１４１の長手方向のＺｂ方向に沿うようにサーボモータＳＭＢを配置することによって、回転軸線ＡＸ２が筒状の第１筐体１４１の長手方向と直交するロボットアーム６０の幅方向に沿うようにサーボモータＳＭＢを配置する場合と比べて、ロボットアーム６０をより細くできる。なお、関節６４Ｒにおいても、同様の効果を奏する。

ベベルギア１６３は、サーボモータＳＭＢの回転軸線方向に直交する方向にサーボモータＳＭＢの回転を伝達する。これにより、ベベルギア１６３により、容易に、サーボモータＳＭＢの回転軸線方向に直交する方向にサーボモータＳＭＢの回転を伝達することができる。

サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、および、ベベルギア１６３は、第１筐体１４１において、筒状の第１筐体１４１の長手方向のＺｂ方向に沿った第１筐体１４１の中心を通る中心線ＣＬ１に対して、一方側に配置され、第２減速機１６２は、中心線ＣＬ１を横切って配置されている。これにより、サーボモータＳＭＢ、第１減速機１６１、および、ベベルギア１６３を第１筐体１４１の端部側に寄せて配置することができるので、第１筐体１４１内に第２減速機１６２を配置するための空間を十分に確保することができる。

はすば歯車１７３は、サーボモータＳＭＲの回転軸線ＡＸ１２方向に沿ったＺｂ方向にサーボモータＳＭＢの回転を伝達する。これにより、はすば歯車１７３により、容易に、サーボモータＳＭＲの回転軸線ＡＸ１２方向に沿ったＺｂ方向にサーボモータＳＭＢの回転を伝達することができる。

サーボモータＳＭＲ、第１減速機１７１、および、はすば歯車１７３の一の部分は、第２筐体１４２において、筒状の第２筐体１４２の長手方向に沿った第２筐体１４２の中心を通る中心線ＣＬ２に対して、一方側に配置され、はすば歯車１７３の他の部分および第２減速機１７２は、第２筐体１４２の中心線ＣＬ２を横切って配置されている。これにより、サーボモータＳＭＲ、第１減速機１７１、および、はすば歯車１７３の一の部分を第２筐体１４２の端部側に寄せて配置することができるので、第２減速機１７２を第２筐体１４２の中心線ＣＬ２を横切って容易に配置することができる。また、第２減速機１７２を第２筐体１４２の中心線ＣＬ２を横切って配置することによって、第２減速機１７２の回転軸線ＡＸ１１と、筒状の第２筐体１４２の中心線ＣＬ２とが一致するので、筒状の第２筐体１４２を偏心させることなく回転させることができる。

複数の関節６４Ｂにおいて、第１減速機１６１の減速比ｒ１は、共通であり、第２減速機１６２の減速比ｒ２は、共通であり、ベベルギア１６３の減速比ｒ３を互いに異なる。これにより、関節６４Ｂの総減速比ｒ４が調整されている。このため、複数の関節６４Ｂにおいて、共通の第１減速機１６１と、共通の第２減速機１６２とを使用することができるので、ロボットアーム６０を構成する部品の種類が増加することを抑制できる。なお、関節６４Ｒにおいても、同様の効果を奏する。

本実施形態では、曲げ関節である関節６４Ｂは、サーボモータＳＭＢの回転軸線ＡＸ２と第１減速機１６１の回転軸線ＡＸ２とが同軸であり、関節６４Ｂの回転軸線ＡＸ１と第２減速機１６２の回転軸線ＡＸ１とが同軸であり、第１減速機１６１の回転軸線ＡＸ２と第２減速機１６２の回転軸線ＡＸ１とは直交しており、ベベルギア１６３は、第１減速機１６１の回転軸線ＡＸ２に直交する方向に回転を伝達する。これにより、サーボモータＳＭＢの回転が、第１減速機１６１、ベベルギア１６３および第２減速機１６２の３つによって減速されるので、小型のサーボモータＳＭＢを使用しても、関節６４Ｂを回転するための所望のトルクを得ることができ、ロボットアーム６０を細くできる。

本実施形態では、関節６４Ｒは、ねじり関節であり、サーボモータＳＭＲの回転軸線ＡＸ１２と第１減速機１７１の回転軸線ＡＸ１２とが同軸であり、関節６４Ｒの回転軸線ＡＸ１１と第２減速機１７２の回転軸線ＡＸ１１とが同軸であり、第１減速機１７１の回転軸線ＡＸ１２と第２減速機１７２の回転軸線ＡＸ１１とは平行であり、はすば歯車１７３は、第１減速機１７１の回転軸線ＡＸ１２に平行な方向に回転を伝達する。これにより、サーボモータＳＭＲの回転が、第１減速機１７１、はすば歯車１７３および第２減速機１７２の３つによって減速されるので、小型のサーボモータＳＭＲを使用しても、関節６４Ｒを回転するための所望のトルクを得ることができ、ロボットアーム６０を細くできる。

［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。本開示の範囲は、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または変形例が含まれる。

上記実施形態では、第２減速機１６２の減速比ｒ２が第１減速機１６１の減速比ｒ２よりも高い例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、第２減速機１６２の減速比ｒ２が第１減速機１６１の減速比ｒ１と同等であってもよい。関節６４Ｒの第２減速機１７２および第１減速機１７１についても同様である。

上記実施形態では、第１減速機１６１および第１減速機１７１が、遊星減速機である例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、第１減速機１６１および第１減速機１７１が、遊星減速機以外の減速機であってもよい。

上記実施形態では、ベベルギア１６３の減速比ｒ３は、第２減速機１６２の減速比ｒ２、および、第１減速機１６１の減速比ｒ１よりも低い例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ベベルギア１６３の減速比ｒ３が、第２減速機１６２の減速比ｒ２、および、第１減速機１６１の減速比ｒ１よりも高くてもよい。関節６４Ｒのはすば歯車１７３についても同様である。

また、上記実施形態では、サーボモータＳＭＢと第１減速機１６１とが、一体化されている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、サーボモータＳＭＢと第１減速機１６１とが、別体であってもよい。関節６４ＲのサーボモータＳＭＲと第１減速機１７１についても同様である。

また、上記実施形態では、サーボモータＳＭＢの回転軸線ＡＸ２方向に直交する方向にサーボモータＳＭＢの回転を伝達するギア部としてベベルギア１６３を用いる例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、サーボモータＳＭＢの回転軸線ＡＸ２方向に直交する方向にサーボモータＳＭＢの回転を伝達するギア部としてベベルギア１６３以外のギア部を用いてもよい。

また、上記実施形態では、サーボモータＳＭＲの回転軸線ＡＸ１２方向に沿った方向にサーボモータＳＭＲの回転を伝達するギア部としてはすば歯車１７３を用いる例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、サーボモータＳＭＲの回転軸線ＡＸ１２方向に沿った方向にサーボモータＳＭＲの回転を伝達するギア部としてはすば歯車１７３以外のギア部を用いてもよい。

また、上記実施形態では、複数の関節６４Ｂにおいて、第１減速機１６１の減速比ｒ１が共通である例を示したが、本開示はこれに限られない。複数の関節６４Ｂにおいて、第１減速機１６１の減速比ｒ１を異ならせてもよい。第２減速機１６２、第１減速機１７１および第２減速機１７２についても同様である。

また、上記実施形態では、複数の関節６４Ｂにおいて、ベベルギア１６３の減速比ｒ３が互いに異なる例を示したが、本開示はこれに限られない。複数の関節６４Ｂにおいて、ベベルギア１６３の減速比ｒ３を共通にしてもよい。はすば歯車１７３についても同様である。

また、上記実施形態では、ロボットアーム６０が４つ設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアーム６０の数は、少なくとも１つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。

また、上記実施形態では、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボット以外の軸構成の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。７軸多関節ロボット以外の軸構成とは、例えば、６軸や８軸である。

また、上記実施形態では、手術支援ロボット１が、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０とを備えている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０は必ずしも必要なく、手術支援ロボット１が、ロボットアーム６０だけで構成されてもよい。

また、上記実施形態では、手術支援ロボット１に本開示を適用する例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、図１９に示すように、人型ロボット２００の関節２０１に、本開示を適用してもよい。

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、
前記関節は、
モータと、
前記モータの回転を減速して出力する第１減速機と、
前記第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、
前記ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含む、手術支援ロボット。

（項目２）
前記第２減速機の減速比は、前記第１減速機の減速比よりも高い、項目１に記載の手術支援ロボット。

（項目３）
前記第１減速機は、遊星減速機を含み、
前記第２減速機は、波動歯車減速機、ＲＶ減速機（登録商標）、および、サイクロ減速機（登録商標）のうちのいずれか１つを含む、項目２に記載の手術支援ロボット。

（項目４）
前記ギア部の減速比は、前記第２減速機の減速比、および、前記第１減速機の減速比よりも低い、項目２または項目３に記載の手術支援ロボット。

（項目５）
前記モータと前記第１減速機とは、一体化されている、項目１から項目４までのいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

（項目６）
前記ロボットアームは、前記モータ、前記第１減速機、前記ギア部、および、前記第２減速機が収容される筒状の筐体をさらに含み、
前記モータは、回転軸線が前記筒状の筐体の長手方向に沿うように配置されている、項目１から項目５までのいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

（項目７）
前記関節は、前記ロボットアームが折り曲げられるように第１回転軸線周り回転する第１関節を含み、
前記ギア部は、前記モータの回転軸線方向に直交する方向に前記モータの回転を伝達するベベルギアを含む、項目１～項目６までのいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

（項目８）
前記ロボットアームは、
前記モータ、前記第１減速機、前記ベベルギア、および、前記第２減速機が収容される筒状の第１筐体をさらに含み、
前記モータ、前記第１減速機、および、前記ギアは、前記第１筐体において、前記筒状の第１筐体の長手方向に沿った前記第１筐体の中心を通る第１中心線に対して、一方側に配置され、
前記第２減速機は、前記第１中心線を横切って配置されている、項目７に記載の手術支援ロボット。

（項目９）
前記関節は、前記ロボットアームの長手方向を第２回転軸線として回転する第２関節を含み、
前記ギア部は、前記モータの回転軸線方向に沿った方向に前記モータの回転を伝達するはすば歯車を含む、項目１から項目８までのいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

（項目１０）
前記ロボットアームは、前記モータ、前記第１減速機、前記はすば歯車、および、前記第２減速機が収容される筒状の第２筐体をさらに含み、
前記モータ、前記第１減速機、および、前記はすば歯車の一の部分は、前記第２筐体において、前記筒状の第２筐体の長手方向に沿った前記第２筐体の中心を通る第２中心線に対して、一方側に配置され、
前記はすば歯車の他の部分および前記第２減速機は、前記第２筐体の前記第２中心線を横切って配置されている、項目９に記載の手術支援ロボット。

（項目１１）
前記ロボットアームは、複数の前記関節を含み、
前記複数の関節において、
前記第１減速機の減速比は、共通であり、
前記第２減速機の減速比は、共通であり、
前記ギア部の減速比を互いに異なる、項目１から項目１０までのいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

（項目１２）
前記関節は、曲げ関節であり、
前記モータの回転軸線と前記第１減速機の回転軸線とが同軸であり、
前記曲げ関節の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とが同軸であり、
前記第１減速機の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とは直交しており、
前記ギア部は、前記第１減速機の回転軸線に直交する方向に回転を伝達する、項目１から項目１１までのいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

（項目１３）
前記関節は、ねじり関節であり、
前記モータの回転軸線と前記第１減速機の回転軸線とが同軸であり、
前記ねじり関節の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とが同軸であり、
前記第１減速機の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とは平行であり、
前記ギア部は、前記第１減速機の回転軸線に平行な方向に回転を伝達する、項目１から項目１２までのいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

１ 手術支援ロボット
４ 手術器具
６０ ロボットアーム
６４ 関節
６４Ｂ 関節（第１関節）
６４Ｒ 関節（第２関節）
１４１ 第１筐体（筐体）
１４２ 第２筐体（筐体）
１６１ 第１減速機
１６２ 第２減速機
１６３ ベベルギア（ギア部）
１７１ 第１減速機
１７２ 第２減速機
１７３ はすば歯車（ギア部）
ＡＸ１ 回転軸線（第１回転軸線）
ＡＸ２ サーボモータの回転軸線
ＡＸ１１ 回転軸線（第２回転軸線）
ＡＸ１２ サーボモータの回転軸線
ＣＬ１ 中心線（第１中心線）
ＣＬ２ 中心線（第２中心線）
ＳＭＢ サーボモータ（モータ）
ＳＭＲ サーボモータ（モータ）

Claims (11)

1. 先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、
   前記関節は、
   モータと、
   前記モータの回転を減速して出力する第１減速機と、
   前記第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、
   前記ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、
   前記第２減速機の減速比は、前記第１減速機の減速比よりも高く、
   前記ギア部の減速比は、前記第２減速機の減速比、および、前記第１減速機の減速比よりも低い、手術支援ロボット。
2. 前記第１減速機は、遊星減速機を含み、
   前記第２減速機は、波動歯車減速機、ＲＶ減速機（登録商標）、および、サイクロ減速機（登録商標）のうちのいずれか１つを含む、請求項１に記載の手術支援ロボット。
3. 前記モータと前記第１減速機とは、一体化されている、請求項１に記載の手術支援ロボット。
4. 前記ロボットアームは、前記モータ、前記第１減速機、前記ギア部、および、前記第２減速機が収容される筒状の筐体をさらに含み、
   前記モータは、回転軸線が前記筒状の筐体の長手方向に沿うように配置されている、請求項１に記載の手術支援ロボット。
5. 先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、
   前記関節は、
   モータと、
   前記モータの回転を減速して出力する第１減速機と、
   前記第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、
   前記ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、
   前記関節は、前記ロボットアームが折り曲げられるように回転軸線周りに回転する曲げ関節を含み、
   前記ギア部は、前記モータの回転軸線方向に直交する方向に前記モータの回転を伝達するベベルギアを含む、手術支援ロボット。
6. 前記ロボットアームは、
   前記モータ、前記第１減速機、前記ベベルギア、および、前記第２減速機が収容される筒状の筐体をさらに含み、
   前記モータ、前記第１減速機、および、前記ベベルギアは、前記筐体において、前記筒状の筐体の長手方向に沿った前記筐体の中心を通る中心線に対して、一方側に配置され、
   前記第２減速機は、前記中心線を横切って配置されている、請求項５に記載の手術支援ロボット。
7. 先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、
   前記関節は、
   モータと、
   前記モータの回転を減速して出力する第１減速機と、
   前記第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、
   前記ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、
   前記関節は、前記ロボットアームの長手方向を回転軸線として回転するねじり関節を含み、
   前記ギア部は、前記モータの回転軸線方向に沿った方向に前記モータの回転を伝達するはすば歯車を含む、手術支援ロボット。
8. 前記ロボットアームは、前記モータ、前記第１減速機、前記はすば歯車、および、前記第２減速機が収容される筒状の筐体をさらに含み、
   前記モータ、前記第１減速機、および、前記はすば歯車の一の部分は、前記筐体において、前記筒状の筐体の長手方向に沿った前記筐体の中心を通る中心線に対して、一方側に配置され、
   前記はすば歯車の他の部分および前記第２減速機は、前記筐体の前記中心線を横切って配置されている、請求項７に記載の手術支援ロボット。
9. 先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、
   前記関節は、
   モータと、
   前記モータの回転を減速して出力する第１減速機と、
   前記第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、
   前記ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、
   前記ロボットアームは、複数の前記関節を含み、
   複数の前記関節において、
   前記第１減速機の減速比は、共通であり、
   前記第２減速機の減速比は、共通であり、
   前記ギア部の減速比を互いに異なる、手術支援ロボット。
10. 先端に手術器具が取り付けられ、関節を含むロボットアームを備え、
    前記関節は、
    モータと、
    前記モータの回転を減速して出力する第１減速機と、
    前記第１減速機から出力される回転を減速して出力するギア部と、
    前記ギア部から出力される回転を減速して出力する第２減速機と、を含み、
    前記関節は、曲げ関節であり、
    前記モータの回転軸線と前記第１減速機の回転軸線とが同軸であり、
    前記曲げ関節の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とが同軸であり、
    前記第１減速機の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とは直交しており、
    前記ギア部は、前記第１減速機の回転軸線に直交する方向に回転を伝達する、手術支援ロボット。
11. 前記関節は、ねじり関節であり、
    前記モータの回転軸線と前記第１減速機の回転軸線とが同軸であり、
    前記ねじり関節の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とが同軸であり、
    前記第１減速機の回転軸線と前記第２減速機の回転軸線とは平行であり、
    前記ギア部は、前記第１減速機の回転軸線に平行な方向に回転を伝達する、請求項１に記載の手術支援ロボット。