Force Feedback Device and Its Application (CN113081275A / WO2022204869A1)
この特許は、穿刺ロボットのメインハンド端における力フィードバックの問題に焦点を当てており、2組の相互に直交するコイルと永久磁石に基づくジョイスティックフィードバックデバイスを提案している。伝達ロープとヒステリシスブレーキを組み合わせて双方向トルクを合成することで力と姿勢のフィードバックを実現し、穿刺動作の自由度の要件を満たしながら構造の複雑さとシステムコストを削減します。
特許情報
| 中国オープン | CN113081275A |
| 国際公開 | WO2022204869A1 |
| 申請番号 | 202110333369.4 |
| 申請日 | 2021.03.29 |
| 中国発表の日 | 2021.07.09 |
| 発明の名称 | フォースフィードバックデバイスとその応用 |
| 申請者 | 深セン国立高性能医療機器研究所株式会社 |
| 発明者 | 鄭海龍、周祥軍、ウェン・ティシャン、林暁鋒 |
| 分類番号 | A61B 34/30; A61B 17/34; G06F 3/01 |
コア構造と設計ポイント
- 互いに直角に配置された 2 組のコイルを使用して、ジョイスティック内の中央領域の永久磁石に制御可能な磁界を印加し、それによって 2 方向のトルク フィードバックを合成します。
- 永久磁石はユニバーサル ジョイント アセンブリを介してジョイスティックに接続されており、オペレーターは穿刺姿勢を調整する際に、より直接的な角度と力のフィードバックを得ることができます。
- ジョイスティック内部にガイドコラム、伝達ロープ、穿刺接続パイプを設置し、穿刺動作とフィードバック荷重を考慮したロングストロークの操作構造を採用しています。
- 底部力負荷コンポーネントは、コイル スプリング、カップリング、ヒステリシス ブレーキ、リール、エンコーダーで構成され、張力の調整と動作状態の記録に使用されます。
- 特許取得済みのシステムの位置決めは、単なるメインハンドルではなく、力フィードバックデバイスを穿刺ロボットのメインハンドの一部として使用して、より完全な術中の相互作用を実現します。
技術的背景
この特許は、穿刺ロボットにおける人間と機械の相互作用の問題に焦点を当てています。従来のフォースフィードバック装置は、触覚情報と力情報の一部を再現できますが、穿刺手術中の姿勢、ストローク、およびメインハンドエンドの自由度の要件に直面すると、複雑な構造、冗長な自由度、または高コストのために実装が困難なことがよくあります。
この計画の入り口は比較的明確です。汎用的な大規模で完全なフィードバック プラットフォームを追求するのではなく、穿刺タスク自体に焦点を当て、磁場トルク フィードバック、ジョイスティック機構、ライン ドライブの負荷およびエンコード測定を同じメインのハンドエンド構造に統合します。
装置構成と作業方法
- 2 組のコイルが中央領域に均一な磁場を生成し、ジョイスティック内の永久磁石にトルクを加えます。
- ジンバルとエンコーダーはジョイスティックの姿勢の変化を記録する役割を果たし、システムがオペレーターの角度入力を感知できるようにします。
- ガイドコラムと伝達ロープは穿刺方向の動作を底部荷重アセンブリに伝達し、軸方向に沿った対話型フィードバックリンクを形成します。
- ヒステリシスブレーキは張力を調整することでダンピング/フィードバックの変化を実現し、リールとコイルスプリングはケーブルの巻き取りと戻しの機能を担います。
- デバイス全体がロボットと通信し、穿刺ロボットのメインハンド端末の一部として機能し、より手術現場に近いフィードバック体験を提供します。
特許価値
特許文から判断すると、この装置の価値は、穿刺作業に実際に必要な自由度、ストローク、およびフィードバック方法を、より製造可能で統合された構造に圧縮することにある。オペレーターの操作習慣だけでなく、システムのコストやその後の導入の可能性も考慮されます。
研究ポートフォリオとして、この特許は医療用ロボットの「アクチュエータ設計」と「メインハンドエンドインタラクション設計」の間の関連性の良い実証も提供しており、ロボットがどのように動くかだけでなく、オペレータがどのようにロボットをより自然に制御できるかにも焦点を当てている。
画像情報
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