特開 2023-30101 ロボットマニピュレータを制御するためのコンソール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023030101

(43)【公開日】2023-03-07

(54)【発明の名称】ロボットマニピュレータを制御するためのコンソール

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/37 20160101AFI20230228BHJP

【ＦＩ】

A61B34/37

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022205069

(22)【出願日】2022-12-22

(62)【分割の表示】P 2021544935の分割

【原出願日】2020-10-21

(31)【優先権主張番号】1915269.3

(32)【優先日】2019-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(71)【出願人】

【識別番号】516210894

【氏名又は名称】シーエムアール・サージカル・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＭＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100220489

【弁理士】

【氏名又は名称】笹沼 崇

(74)【代理人】

【識別番号】100187469

【弁理士】

【氏名又は名称】藤原 由子

(74)【代理人】

【識別番号】100225026

【弁理士】

【氏名又は名称】古後 亜紀

(72)【発明者】

【氏名】カスバートソン・レベッカ・アン

(72)【発明者】

【氏名】ヘアーズ・ルーク・デイビット・ロナルド

(72)【発明者】

【氏名】マーシャル・キース

(57)【要約】      （修正有）

【課題】エンドエフェクタを有するロボットマニピュレータを制御するためのコンソールを提供する。
【解決手段】コンソールは、ジンバルアセンブリに接続されたハンドコントローラ３０１と、関節リンク機構４０９であって、その近位端で硬質支持構造に接続され、遠位端でジンバルアセンブリに接続された関節リンク機構とを備える。ジンバルアセンブリは、３つの関節のみによって提供される３つの自由度のみを含み、３つの関節のうちの第１の関節４０１は、ジンバルアセンブリが、第１の軸４０４を中心として、関節リンク機構の遠位端に対して回転することを可能にする。関節リンク機構およびジンバルアセンブリが、その全ての構成で、第１の軸が支持構造に対して同じ配向を有するように配置されている。関節リンク機構は、平行四辺形の輪郭を有し、関節リンク機構の全ての構成で支持構造に対して同じ配向を有するように、第１の軸を機械的に制約する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンドエフェクタを有するロボットマニピュレータを制御するためのコンソールであって、前記コンソールが、
ジンバルアセンブリに接続されたハンドコントローラと、
関節リンク機構であって、その近位端で硬質支持構造に接続され、その遠位端で前記ジンバルアセンブリに接続された、関節リンク機構と、を備え、
前記ジンバルアセンブリが、３つの関節のみによって提供される３つの自由度のみを含み、前記３つの関節のうちの第１の関節は、前記ジンバルアセンブリが、第１の軸を中心として、前記関節リンク機構の前記遠位端に対して回転することを可能にし、
前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリが、前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で、前記第１の軸が、前記支持構造に対して同じ配向を有するように、配置され、前記関節リンク機構が、平行四辺形の輪郭を有し、それによって、前記関節リンク機構の全ての構成で前記支持構造に対して同じ配向を有するように、前記第１の軸を機械的に制約する、コンソール。

【請求項2】

前記コンソールが水平表面上に位置するとき、前記第１の軸が、前記関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で垂直であるように構成されている、請求項１に記載のコンソール。

【請求項3】

前記ジンバルアセンブリの前記３つの関節の関節接続によって前記ハンドコントローラの回転に完全に適応するように構成された、請求項１または２に記載のコンソール。

【請求項4】

前記関節リンク機構の関節接続によって前記ハンドコントローラの並進運動に適応するように構成された、請求項１～３のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項5】

前記ジンバルアセンブリが、
第１のリンクおよび第２のリンクと、
前記第１のリンクが第２の軸を中心として前記第２のリンクに対して回転することを可能にする第２の関節であって、前記第２の軸が、前記第１の軸に対して垂直である、第２の関節と、
前記ハンドコントローラが第３の軸を中心として前記第２のリンクに対して回転することを可能にする第３の関節であって、前記第３の軸が、前記第２の軸に対して垂直である、第３の関節と、を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項6】

前記第１の軸、第２の軸、および第３の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中心位置から、前記第１の関節の運動の範囲が、前記第１の軸を中心として、いずれかの回転方向に９０°超回転することができるように制限されている、請求項５に記載のコンソール。

【請求項7】

前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第１の関節が、前記第１のリンクを前記関節リンク機構の前記遠位端に向かって移動させる回転方向で９０°～１１５°の最大回転角度に制限されている、請求項６に記載のコンソール。

【請求項8】

前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第１の関節が、前記第１のリンクを前記関節リンク機構の前記遠位端から離れて移動させる回転方向で９０°～１００°の最大回転角度に制限されている、請求項６または７に記載のコンソール。

【請求項9】

前記第１の軸、第２の軸、および第３の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中心位置から、前記第２の関節の運動の範囲が、前記第２の軸を中心として、い
ずれかの回転方向に９０°未満回転することができるように制限されている、請求項５～８のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項10】

前記ジンバルアセンブリの前記中心位置から、前記第２の関節が、前記第２のリンクを前記第１のリンクに向かって移動させる回転方向で８０°～９０°の最大回転角度に制限されている、請求項９に記載のコンソール。

【請求項11】

前記ジンバルアセンブリの前記中心位置から、前記第２の関節が、前記第２のリンクを前記第１のリンクから離れて移動させる回転方向で８０°～９０°の最大回転角度に制限されている、請求項８または９に記載のコンソール。

【請求項12】

前記第１の軸、第２の軸、および第３の軸が全て互いに垂直である、前記ジンバルアセンブリの中心位置から、前記第３の関節の運動の範囲が、前記第３の軸を中心として、いずれかの回転方向に９０°以下回転することができるように制限されている、請求項５～１１のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項13】

前記ジンバルアセンブリの前記中央位置から、前記第３の関節が、前記第３の軸を中心として、いずれかの回転方向で９０°の最大回転角度に制限されている、請求項１２に記載のコンソール。

【請求項14】

前記第１の軸を中心とした前記第１の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのヨー運動を測定するために、前記第１の関節に位置する位置センサをさらに備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項15】

前記第２の軸を中心とした前記第２の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのピッチ運動を測定するために、前記第２の関節に位置する位置センサをさらに備える、請求項５～１４のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項16】

前記第３の軸を中心とした前記第３の関節の回転を感知することのみによって前記ハンドコントローラのロール運動を測定するために、前記第３の関節に位置する位置センサをさらに備える、請求項５～１５のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項17】

前記コンソールが、外科用器具を担持する手術ロボットを制御するための外科医のコンソールである、請求項１～１６のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項18】

さらなるエンドエフェクタを有するさらなるロボットマニピュレータを制御するために、前記コンソールが、
さらなるジンバルアセンブリに接続されたさらなるハンドコントローラと、
さらなる関節リンク機構であって、その近位端で前記硬質支持構造に接続され、その遠位端で前記ジンバルアセンブリに接続された、さらなる関節リンク機構と、をさらに備え、
前記さらなるジンバルアセンブリが、３つの関節のみによって提供される３つの自由度のみを含み、前記３つの関節のうちの第１の関節が、前記さらなるジンバルアセンブリが、第４の軸を中心として、前記さらなる関節リンク機構の前記遠位端に対して回転することを可能にし、
前記さらなる関節リンク機構および前記さらなるジンバルアセンブリが、前記さらなる関節リンク機構および前記さらなるジンバルアセンブリの全ての構成で、前記第４の軸が前記支持構造に対して同じ配向を有するように配置されている、請求項１～１７のいずれか一項に記載のコンソール。

【請求項19】

前記ハンドコントローラが、ユーザの一方の手による操作のために構成され、前記さらなるハンドコントローラが、前記ユーザの他方に手による操作のために構成されている、請求項１８に記載のコンソール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マスタスレーブマニピュレータなどのロボットシステムを制御するためのコンソールに関する。

【背景技術】

【0002】

マスタスレーブマニピュレータは、典型的には、アクションを実施するためのスレーブデバイスと、ユーザによって直接操作されるマスタ装置と、を含む。マスタデバイスおよびスレーブデバイスは、ユーザのマスタデバイスの操作が、スレーブデバイスに対応するアクションを実施させるように、動作可能に結合される。マスタスレーブマニピュレータは、多くの技術分野、例えば、手術ロボットの分野で一般的であり、コンソールにおいて外科医は、ハンドコントローラを操作して、手術ロボットに手術を行わせる。

【0003】

図１は、一対の可動顎を備えるエンドエフェクタを有するマスタスレーブマニピュレータのための既知のコントローラを例示する。コントローラは、一次入力ステム１０１を有する。一次入力ステムは、ジンバルアセンブリ１０２の遠位端を構成する。ジンバルアセンブリの近位端は、リンク機構によってコンソールの支持構造に取り付けられ、その一部が１０３で示されている。一次入力ステムは、ループ１０６によってユーザの指に縛られ得る、２つの回転可能な要素１０４、１０５を備える。ユーザは、一次入力ステム１０１を移動させて、エンドエフェクタの位置の変化を指令し得、要素１０４、１０５を移動させて、エンドエフェクタの顎の開閉を指令し得る。ジンバルアセンブリ１０２は、４つの回転自由度を有する。これは、ジンバルアセンブリが、運動学的冗長性を有する３つの回転自由度で一次入力ステムの運動に適応することを可能にする。冗長な関節の使用は、ジンバルアセンブリが運動学的特異性を回避することを可能にし、回避しない場合、運動学的特異性は、一次入力ステムの運動がジンバルアセンブリの回転軸の２つを整列させるときに結果的に生じることになる。このコントローラは、比較的大きく、コントローラのワークスペースが制限されているときに問題を含み得る。この問題は、ユーザが、共通のワークスペースにある２つのそのようなコントローラを、各手に１つ操作しているときに悪化する。

【発明の概要】

【0004】

第１の態様によると、エンドエフェクタを有するロボットマニピュレータを制御するためのコンソールが提供され、コンソールは、ジンバルアセンブリに接続されたハンドコントローラと、関節リンク機構であって、その近位端で硬質支持構造に接続され、その遠位端でジンバルアセンブリに接続された、関節リンク機構と、を備え、ジンバルアセンブリが、３つの関節のみによって提供される３つの自由度のみを含み、３つの関節のうちの第１の関節は、ジンバルアセンブリが、第１の軸を中心として、関節リンク機構の遠位端に対して回転することを可能にし、関節リンク機構およびジンバルアセンブリが、関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で、第１の軸が、支持構造に対して同じ配向を有するように配置されている。

【0005】

コンソールは、コンソールが水平表面上に位置するとき、第１の軸が、関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で垂直であるように構成され得る。

【0006】

コンソールは、ジンバルアセンブリの３つの関節の関節接続によってハンドコントローラの回転に完全に適応するように構成され得る。

【0007】

コンソールは、関節リンク機構の関節接続によってハンドコントローラの並進運動に適
応するように構成され得る。

【0008】

ジンバルアセンブリは、第１のリンクおよび第２のリンクと、第１のリンクが第２の軸を中心として第２のリンクに対して回転することを可能にする第２の関節であって、第２の軸が、第１の軸に対して垂直である、第２の関節と、ハンドコントローラが第３の軸を中心として第２のリンクに対して回転することを可能にする第３の関節であって、第３の軸が、第２の軸に対して垂直である、第３の関節と、を備え得る。

【0009】

第１の軸、第２の軸、および第３の軸が全て互いに垂直である、ジンバルアセンブリの中心位置から、第１の関節の運動の範囲が、第１の軸を中心として、いずれかの回転方向に９０°超回転することができるように制限され得る。

【0010】

ジンバルアセンブリの中央位置から、第１の関節が、第１のリンクを関節リンク機構の遠位端に向かって移動させる回転方向で９０°～１１５°の最大回転角度に制限され得る。

【0011】

ジンバルアセンブリの中央位置から、第１の関節が、第１のリンクを関節リンク機構の遠位端から離れて移動させる回転方向で９０°～１００°の最大回転角度に制限され得る。

【0012】

第１の軸、第２の軸、および第３の軸が全て互いに垂直である、ジンバルアセンブリの中心位置から、第２の関節の運動の範囲が、第２の軸を中心として、いずれかの回転方向に９０°未満回転することができるように制限され得る。

【0013】

ジンバルアセンブリの中心位置から、第２の関節が、第２のリンクを第１のリンクに向かって移動させる回転方向で８０°～９０°の最大回転角度に制限され得る。

【0014】

ジンバルアセンブリの中心位置から、第２の関節が、第２のリンクを第１のリンクから離れて移動させる回転方向で８０°～９０°の最大回転角度に制限され得る。

【0015】

第１の軸、第２の軸、および第３の軸が全て互いに垂直である、ジンバルアセンブリの中心位置から、第３の関節の運動の範囲が、第３の軸を中心として、いずれかの回転方向に９０°以下回転することができるように制限され得る。

【0016】

ジンバルアセンブリの中央位置から、第３の関節が、第３の軸を中心として、いずれかの回転方向で９０°の最大回転角度に制限され得る。

【0017】

関節リンク機構は、平行四辺形の輪郭を有し得、それによって、関節リンク機構の全ての構成で支持構造に対して同じ配向を有するように、第１の軸を機械的に制約する。

【0018】

コンソールは、第１の軸を中心とした第１の関節の回転を感知することのみによってハンドコントローラのヨー運動を測定するために、第１の関節に位置する位置センサをさらに備え得る。

【0019】

コンソールは、第２の軸を中心とした第２の関節の回転を感知することのみによってハンドコントローラのピッチ運動を測定するために、第２の関節に位置する位置センサをさらに備え得る。

【0020】

コンソールは、第３の軸を中心とした第３の関節の回転を感知することのみによってハンドコントローラのロール運動を測定するために、第３の関節に位置する位置センサをさ
らに備え得る。

【0021】

コンソールは、外科用器具を担持する手術ロボットを制御するための外科医のコンソールであり得る。

【0022】

コンソールは、さらなるエンドエフェクタを有するさらなるロボットマニピュレータをさらに制御し得る。コンソールは、さらなるジンバルアセンブリに接続されたさらなるハンドコントローラと、さらなる関節リンク機構であって、その近位端で硬質支持構造に接続され、その遠位端でさらなるジンバルアセンブリに接続された、さらなる関節リンク機構と、を備え、さらなるジンバルアセンブリが、３つの関節のみによって提供される３つの自由度のみを含み、３つの関節のうちの第１の関節は、さらなるジンバルアセンブリが、第４の軸を中心として、さらなる関節リンク機構の遠位端に対して回転することを可能にし、さらなる関節リンク機構およびさらなるジンバルアセンブリが、さらなる関節リンク機構およびさらなるジンバルアセンブリの全ての構成で、第４の軸が、支持構造に対して同じ配向を有するように配置されている。

【0023】

ハンドコントローラが、ユーザの一方の手による操作のために構成され、さらなるハンドコントローラが、ユーザの他方に手による操作のために構成され得る。

【図面の簡単な説明】

【0024】

ここで、添付図面を参照して、本発明を例として説明する。図は、以下の通りである。

【図1】マスタスレーブマニピュレータ用の既知のコントローラを例示する。

【図2】マスタスレーブマニピュレータを例示する。

【図3】ロボットマニピュレータを制御するためのコンソールの入力デバイスを例示する。

【図4】コンソールのハンドコントローラおよびジンバルアセンブリを例示する。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図２は、概ね２０１で示されるロボットが、概ね２０２で示されるコンソールによって制御される、マスタスレーブマニピュレータの一般的なアーキテクチャを概略的に例示する。ロボット２０２は、基部２０４から延在するロボットアーム２０３を備える。ロボットアームは、その長さに沿って一連の回転関節２０５によって関節接続される。ロボットアーム２０３の遠位端は、器具２０６に接続される。器具２０６は、エンドエフェクタ２０７で終端する。この例では、エンドエフェクタは、一対の対向する顎を有する。これらは、顎の間に位置する物体を掴むか、または切断するために、互いに対して移動し得る。エンドエフェクタは、ロボットアームの遠位端でモータ２０８によって、移動するように駆動される。モータ２０８は、器具のシャフトの内部に沿って延在するケーブルによってエンドエフェクタに結合される。ロボットアームの関節は、モータ２０９によって、移動するように駆動される。これらのモータは、アームに沿って分配され得る。各モータは、それが駆動している関節の近位に位置し得る。位置センサおよび力／トルクセンサ２１０が、関節の位置および関節２０５に作用する力／トルクを感知するために、ロボットアーム上に位置し得る。

【0026】

コンソール２０２は、ロボットアーム２０３および器具２０６の操作を引き起こすようにユーザによって操作される入力デバイス２１１を備える。コンソールはまた、第２の入力デバイス２１２を備え得る。１つの入力デバイスは、１つのロボットアームを操作するためのユーザの一方の手による操作のために構成され得、他方の入力デバイスは、別のロボットアームを操作するためのユーザの他方の手による操作のために構成され得る。コンソールは、ユーザが器具２０６によって実施される操作を表示することを可能にするディスプレイ画面２１３をさらに備え得る。

【0027】

制御ユニット２１４は、制御入力に応答してロボットアーム２０３を制御する。制御ユニット２１４は、入力デバイス２１１から制御入力を受信する。制御ユニット２１４はまた、位置センサおよび力／トルクセンサ２１０などの他のソースから制御入力を受信し得る。制御ユニット２１４は、メモリ２１６内に非一時的形態で記憶されたコードを実行するプロセッサ２１５を備える。コードの実行時に、プロセッサ２１５は、ロボットの関節の動きを指令するための、および入力デバイス２１１およびロボットアーム位置／力センサ２１０からの入力に依存して、器具のエンドエフェクタ２０７を移動させるための、一連の信号を決定する。制御ユニット２１４は、コンソール２０２、ロボットアーム２０３、またはシステム内の他の場所に位置し得る。

【0028】

図２に例示されたマスタスレーブマニピュレータシステムは、例えば、手術ロボットシステムであり得る。この例では、コンソール２０２は、外科医のコンソールであり、ロボット２０１は、手術を実施するための外科用器具２０６を担持する手術ロボットである。手術は、低侵襲手術であってもよく、その場合、外科医は、手術部位を示すディスプレイ画面２１３上で内視鏡からのビデオフィードを見ることができる。

【0029】

図３は、図２の例示的な入力デバイス２１１をより詳細に例示する。入力デバイス２１１は、一連の関節リンクによってコンソールの硬質支持構造３０２に接続されたハンドコントローラ３０１を備える。その一連の関節リンクは、ジンバルアセンブリ３０３および関節リンク機構３０４を備える。ハンドコントローラ３０１は、ジンバルアセンブリ３０３に接続される。ジンバルアセンブリ３０３は、その遠位端でハンドコントローラ３０１に接続され、その近位端で関節リンク機構３０４に接続される。関節リンク機構３０４は、その遠位端でジンバルアセンブリ３０３に接続され、その近位端で支持構造３０２に接続される。

【0030】

ジンバルアセンブリは、図４により詳細に示されている。ジンバルアセンブリは、３つの自由度のみを備える。これら３つの自由度は、配向である。３つの自由度は、第１の関節４０１、第２の関節４０２、および第３の関節４０３の３つの関節によって提供される。これら３つの関節の各々は、回転関節である。第１の関節４０１は、関節リンク機構３０４の終端リンク４０９をジンバルアセンブリの第１のリンク４０７に接続する。第１の関節４０１は、ジンバルアセンブリの第１のリンク４０７が、第１の軸４０４を中心として関節リンク機構３０４の終端リンク４０９に対して回転することを可能にする。第２の関節４０２は、ジンバルアセンブリの第１のリンク４０７をジンバルアセンブリの第２のリンク４０８に接続する。第２の関節４０２は、ジンバルアセンブリの第２のリンク４０８が、第２の軸４０５を中心としてジンバルアセンブリの第１のリンク４０７に対して回転することを可能にする。第２の軸４０５は、第１の軸４０４に対して垂直である。第３の関節４０３は、ジンバルアセンブリの第２のリンク４０８をハンドコントローラ３０１に接続する。第３の関節４０３は、ハンドコントローラ３０１が、第３の軸４０６を中心としてジンバルアセンブリの第２のリンク４０８に対して回転することを可能にする。第３の軸４０６は、第２の軸４０５に対して垂直である。

【0031】

第１のリンク４０７は、第１の部分４０７ａおよび第２の部分４０７ｂから形成され得る。第１の部分４０７ａは、第１の関節４０１に接続される。第２の部分４０７ｂは、第２の関節４０２に接続される。第１の部分４０７ａおよび第２の部分４０７ｂは、互いに堅固に接続される。第１の部分４０７ａおよび第２の部分４０７ｂは、整列されなくてもよい。例えば、図４に示されるように、第１の部分４０７ａの長手方向軸４１０ａは、第２の部分４０７ｂの長手方向軸４１０ｂに対して横断してもよい。軸４１０ａおよび４１０ｂは、垂直であってもよい。したがって、第１のリンク４０７は、全体としてＬ字形を形成する。

【0032】

同様に、第２のリンク４０８は、第１の部分４０８ａおよび第２の部分４０８ｂから形成され得る。第１の部分４０８ａは、第２の関節４０２に接続される。第２の部分４０８ｂは、第３の関節４０３に接続される。第１の部分４０８ａおよび第２の部分４０８ｂは、互いに堅固に接続される。第１の部分４０８ａおよび第２の部分４０８ｂは、整列されなくてもよい。例えば、図４に示されるように、第１の部分４０８ａの長手方向軸４１１ａは、第２の部分４０８ｂの長手方向軸４１１ｂに対して横断してもよい。軸４１１ａおよび４１１ｂは、垂直であってもよい。したがって、第２のリンク４０８は、全体としてＬ字形を形成する。

【0033】

関節リンク機構３０４およびジンバルアセンブリ３０３は、関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で、第１の軸４０４が支持構造３０２に対して同じ配向を有するように配置される。例えば、コンソールが水平表面上に位置する場合、第１の軸は、関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で垂直である。関節リンク機構は、第１の軸４０４に支持構造に対して同じ配向を保持させるように機械的に拘束され得る。図３は、この具体的な例を例示する。

【0034】

図３では、関節リンク機構は、平行四辺形機構を含む。この平行グラム機構は、第１の平行四辺形４連鎖３０５および第２の平行四辺形４連鎖３０６を含む。第１の平行四辺形４連鎖３０５は、関節３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃおよび３１１ｄを接続するリンク３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃおよび３０５ｄを含む。リンク３０５ａおよび３０５ｃは、同じ長さであり、平行に維持される。リンク３０５ｂおよび３０５ｄは、同じ長さであり、平行に維持される。関節３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃおよび３１１ｄの各々は、回転関節である。関節３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃおよび３１１ｄの回転軸は、平行である。

【0035】

第２の平行四辺形４連鎖３０６は、関節３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃおよび３１１ｄを接続するリンク３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃおよび３０６ｄを含む。リンク３０６ｂおよび３０６ｄは、同じ長さであり、平行に維持される。リンク３０６ａおよび３０６ｃは、同じ長さであり、平行に維持される。関節３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃおよび３１１ｄの各々は、回転関節である。関節３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃおよび３１１ｄの回転軸は、平行である。

【0036】

したがって、全ての関節３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｄ、３１２ａ、３１２ｂおよび３１２ｃの回転軸は、平行である。したがって、全体としての平行四辺形機構は、平面である。

【0037】

平行四辺形機構全体が軸３０８を中心として回転する。軸３０８は、関節の回転軸に対して垂直であってもよい。リンク３０５ａと軸３０８との間の角度φは、固定されている。リンク３０５ａは、軸３０８を中心として回転し得る。好適には、支持構造３０２が水平表面上にあるとき、軸３０８は、垂直である。図３では、リンク３０５ａは、リンク３１０を介して支持構造３０２に接続される。リンク３１０の長手方向軸は、軸３０８である。

【0038】

２つの平行四辺形４連鎖３０５および３０６は、三角形固定リンク３０７によって接続される。三角形固定リンク３０７は、リンク３０５ｃおよび３０６ｄを含む。リンク３０５ｃとリンク３０６ｄとの間の角度Θは、一定のままである。したがって、リンク３０５ａに対するリンク３０６ｄの配向は、固定される。したがって、リンク３０５ａに対するリンク３０６ｂの配向は、固定される。

【0039】

軸３０９は、平行四辺形機構の関節の回転軸に対して垂直である。軸３０９は、リンク３０６ｂと交差する。リンク３０６ｂと軸３０９との間の角度Ψは、固定されている。したがって、軸３０８は、軸３０９に対して平行に維持される。図３では、リンク３０６ｂは、リンク３１３を介してジンバルアセンブリ３０３に接続される。リンク３１３の長手方向軸は、軸３０９である。図３では、リンク３１３は、関節リンク機構４０９の終端リンクを介してジンバルアセンブリ３０３に接続される。リンク４０９は、一端でリンク３１３に接続され、他端でジンバルアセンブリ３０３に接続される。代替的な配置では、ジンバルアセンブリ３０３は、リンク３１３に直接接続され得る。

【0040】

関節リンク機構は、それによって、平行四辺形機構の一端のリンク３０５ａと平行四辺形機構の他端のリンク３０６ｂとの間の同じ配向を維持するように機械的に制約される。しかしながら、平行四辺形機構は、軸３０８に平行および軸３０８に垂直な、リンク３０５ａに対するリンク３０６ｂの動きを可能にし、それによって、ハンドコントローラの対応する動きが適応されることを可能にする。装着構造３０２が水平表面上にある場合、平行四辺形機構は、ハンドコントローラの垂直および水平の運動が適応されることを可能にする。平行四辺形機構が支持構造３０２に対して軸３０８を中心として回転し得るため、関節リンク機構は、全ての３つの並進自由度に適応する。

【0041】

関節リンク機構は、軸３０８および３０９を平行に維持させるように制約されるが、一方、関節リンク機構が、軸３０８および３０９を互いから離れるように移動させるように移動されることを可能にする。関節リンク機構の全ての構成では、第１の軸４０４は、支持構造３０２に対して同じ配向を有する。好適には、支持構造、関節リンク機構、およびジンバルアセンブリは、コンソールが水平表面上に位置するとき、第１の軸４０４が、常に、関節リンク機構およびジンバルアセンブリの全ての構成で垂直であるように、構成される。

【0042】

任意選択的に、関節リンク機構はまた、追加のリンク機構３１４を備える。リンク機構３１４は、リンク３１４ａ、３１４ｂおよび３１４ｃを備える。リンク機構３１４は、リンク３０５ｄと共に平行四辺形を形成する。リンク３１４ａは、関節３１１ｄによってリンク３０６ｃおよびリンク３０５ｄに接続される。リンク３１４ａは、関節３１５ｂによってリンク３１４ｂに接続される。リンク３１４ａおよび３０６ｃは、単一の直線棒であり得る。この場合、リンク３０６ｃは、リンク３１４ａに対して高速である。言い換えると、リンク３０６ｃは、リンク３１４ａに対して固定される。リンク３１４ｂは、関節３１５ａによってリンク３１４ｃに接続される。リンク３１４ｃは、関節３１１ａによってリンク３０５ｄおよびリンク３０５ａに接続される。好適には、関節３１５ａおよび３１５ｂは、両方、回転関節であり、平行四辺形機構の他の関節３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｄ、３１２ａ、３１２ｂおよび３１２ｃの回転軸に対して平行である回転軸を有する。リンク３１４ａおよび３１４ｃは、同じ長さであり、平行に維持される。リンク３０５ｄおよび３１４ｂは、同じ長さであり、平行に維持される。したがって、リンク３０５ｂ、３０５ｄおよび３１４ｂは、全て平行である。リンク３１４ｃは、リンク３０５ａに対して回転し得る。

【0043】

以下でさらに論じられるように、関節リンク機構３０４が駆動され得る。これを達成するために、第１の平行四辺形４連鎖３０５の少なくとも１つの関節が駆動され、第２の平行四辺形４連鎖の少なくとも１つの関節が駆動される。好適には、第１の平行四辺形４連鎖３０５について、関節３１１ａまたは関節３１１ｂのいずれかが駆動される。この単一の関節を駆動することは、平行四辺形４連鎖３０５の全体が移動させる。駆動される関節におけるアクチュエータは、その軸を中心とした関節の回転を駆動する。駆動される関節用のアクチュエータおよび関節コントローラは、その関節の近くに位置し、したがって、軸３０８および支持構造３０２の近くに位置する。

【0044】

第２の平行四辺形４連鎖３０６は、関節３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ、または３１１ｄのうちの任意の１つを作動させることによって駆動され得る。これらの関節は、全て、支持構造３０２の遠位にある。関節を駆動するためのアクチュエータは、その関節に位置することになる。このアクチュエータは、第１の平行四辺形４連鎖３０５の駆動される関節を駆動するために使用されるアクチュエータによって反応されることになる。これは、第１の平行四辺形４連鎖３０５のアクチュエータがより大きく、したがってより重いことを必要とすることになる。

【0045】

追加のリンク機構３１４は、第２の平行四辺形４連鎖３０６が、より効率的に駆動されることを可能にする。具体的には、関節３１５ａまたは関節３１１ａのいずれかが駆動される。この単一の関節を駆動することは、リンク機構３１４を移動させ、したがって、リンク３０６ｃを移動させ、それによって、第２の平行四辺形４連鎖３０６の全てを移動させる。駆動される関節３１５ａまたは３１１ａにおけるアクチュエータは、その軸を中心とした関節の回転を駆動する。駆動される関節用のアクチュエータおよび関節コントローラは、その関節の近くに位置し、したがって、軸３０８および支持構造３０２の近くに位置する。

【0046】

したがって、追加のリンク機構３１４は、アクチュエータおよび関連する駆動電子部品のより効率的な場所が、関節リンク機構を駆動することを可能にすることによって、関節リンク機構３０４が全体的により軽くなることを可能にする。

【0047】

ハンドコントローラの回転は、ジンバルアセンブリの関節の関節接続によって完全に適応される。ロール運動としてハンドコントローラに加えられる力は、第３の軸４０６を中心とした第２のリンク４０８に対するハンドコントローラ３０１の回転によって適応される。ピッチ運動としてハンドコントローラに加えられる力は、第２の軸４０５を中心とした第１のリンク４０７に対する第２のリンク４０８の回転によって適応される。ヨー運動としてハンドコントローラに加えられる力は、第１の軸４０４を中心とした関節リンク機構の終端リンク４０９に対する第１のリンク４０７の回転によって適応される。支持構造３０２に対して同じ配向に維持される第１の軸４０４は、ハンドコントローラの回転が関節リンク機構３０４に伝達され、それによって、関節リンク機構３０４によって適応されることを防止する。

【0048】

ジンバルアセンブリは、第１の軸４０４を中心とした第１の関節４０１の回転を感知するために、第１の関節４０１に位置する位置センサ４１６を備え得る。ジンバルアセンブリは、第２の軸４０５を中心とした第２の関節４０２の回転を感知するために、第２の関節４０２に位置する位置センサ４１７を備え得る。ジンバルアセンブリは、第３の軸４０６を中心とした第３の関節４０３の回転を感知するための位置センサ４１８を備え得る。各位置センサ４１６、４１７、４１８は、その感知された位置データを制御ユニット２１４に送信するように構成され得る。制御ユニット２１４は、受信された感知された位置データを使用して、ジンバルアセンブリの構成を決定し、それによって、ハンドコントローラの回転位置（すなわち、ポーズ／姿勢）を決定し得る。具体的には、制御ユニット２１４は、（ｉ）第１の関節４０１に位置する位置センサ４１６の感知された位置データのみからハンドコントローラ３０１のヨー運動、および／または（ｉｉ）第２の関節４０２に位置する位置センサ４１７の感知された位置データのみからハンドコントローラ３０１のピッチ運動、および／または（ｉｉｉ）第３の関節４０３に位置する位置センサ４１８の感知された位置データのみからハンドコントローラ３０１のロール運動を決定し得る。

【0049】

ジンバルアセンブリの３つの自由度は、ジンバルアセンブリの３つの関節を中心として結合解除される。言い換えると、ハンドコントローラのワークスペースの全ての点で、（
ｉ）第１の軸４０４は、同じ方向（例えば、垂直）にあり、ハンドコントローラのヨー運動のみに適応し、（ｉｉ）第２の軸４０５は、同じ平面（例えば、水平）にあり、ハンドコントローラのピッチ運動のみに適応し、（ｉｉｉ）第３の軸４０６は、同じ平面（例えば、水平）にあり、ハンドコントローラのロール運動のみに適応する。これは、ハンドコントローラのヨー運動が、第１の関節４０１上の位置センサ４１６のみを使用して測定されることを可能にする。同様に、これは、ハンドコントローラのピッチ運動が、第２の関節４０２上の位置センサ４１７のみを使用して測定されることを可能にする。同様に、これは、ハンドコントローラのロール運動が、第３の関節４０３上の位置センサ４１８のみを使用して測定されることを可能にする。４つの自由度ジンバルアセンブリについて、ハンドコントローラのヨー、ピッチおよびロール運動のうちの１つを検出することは、複数のセンサからの化合物測定を必要とする。したがって、本明細書に説明されるジンバルアセンブリは、ジンバルアセンブリの構成を決定するために、より計算効率の高い計算が制御ユニットによって実施されることを可能にする。

【0050】

ハンドコントローラの並進運動は、関節リンク機構３０４の関節の関節接続によって適応される。支持構造３０２に向かって、または軸３０８に平行にハンドコントローラを直接並進させるためにハンドコントローラに加えられる力は、それらの軸を中心とした平行四辺形機構の関節の回転によって適応される。支持構造３０２の方向に横断する方向にハンドコントローラを並進させるようにハンドコントローラに加えられる力は、軸３０８を中心とした関節リンク機構の回転によって適応される。また、ジンバルアセンブリの整列を維持するために、第１の軸４０４を中心としたジンバルアセンブリの小さい回転によっても適応される。

【0051】

関節リンク機構３０４は、各関節に位置する位置センサ３１４を、その軸を中心としたその関節の回転を感知するために備え得る。各位置センサ３１４は、その感知された位置データを制御ユニット２１４に送信するように構成され得る。制御ユニット２１４は、受信された感知された位置データを使用して、関節リンク機構の構成を決定し、それによって、ハンドコントローラの並進位置を決定し得る。具体的には、制御ユニット２１４は、センサ３１４から受信された感知された位置データ、ならびに関節リンク機構３０４およびジンバルアセンブリ３０３の寸法を使用して、ハンドコントローラ３０１が移動することを可能にされる、ワークスペース内のハンドコントローラ３０１の場所を決定し得る。

【0052】

ハンドコントローラに加えられる力から結果的に生じる任意の複合運動は、上記の６つの力成分、すなわち、ハンドコントローラのロール、ピッチおよびヨー運動、ならびに３つの垂直方向の並進運動に分解され得る。これらの力成分の各々は、上記のように適応され、感知される。

【0053】

ハンドコントローラ（すなわち、ジンバルアセンブリ）の回転運動に適応する関節を、ハンドコントローラ（すなわち、関節リンク機構）の並進運動に適応する関節から結合解除することによって、ハンドコントローラの回転および運動の方向と、エンドエフェクタの回転および運動の方向との間のユーザによって体験される対応（コンソールディスプレイ上に表示される）は、ハンドコントローラのワークスペース内のハンドコントローラの位置とは独立している。

【0054】

図３に示される関節リンク機構配置は、一例である。関節リンク機構は、代替的またはさらなるリンクおよび関節を含み得、第１の軸４０４に支持構造に対するその配向を保持させるように依然として機械的に制約され得る。例えば、上記の平行四辺形機構の代わりに、関節リンク機構は、回転軸上に装着されたシザーアーム機構、回転軸上に装着されたサラスリンク機構、またはシザーアーム機構およびサラスリンク機構の組み合わせを含み得る。

【0055】

ハンドコントローラ３０１は、数個の入力を含む。例えば、図４は、プッシュボタン４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃおよびジョイスティック４１３を例示する。ハンドコントローラ３０１はまた、入力レバーまたはトリガ４１４を含み得る。ユーザは、ハンドコントローラ３０１の本体４１５に向かって入力レバー４１４を押し得る。さらなる例示的な入力は、回転ノブおよびロッカースイッチを含む。

【0056】

上記のように、制御ユニット２１４は、入力デバイス２１１からの、ならびに任意選択的に、ロボットアーム上の位置センサおよび／または力／トルクセンサなどの他のソースからの制御入力に応答して、ロボットアーム２０３を制御する。入力デバイス２１１からの制御入力は、（ｉ）ハンドコントローラ上の入力からの制御入力、例えば、ボタンプッシュ、入力レバーの動き、および／または（ｉｉ）ハンドコントローラの回転から結果的に生じるジンバルアセンブリからの制御入力、および／または（ｉｉｉ）ハンドコントローラの並進運動から結果的に生じる関節リンク機構からの制御入力を含み得る。

【0057】

制御ユニット２１４のプロセッサ２１５によって実行されるコードは、ロボットの運動が、入力デバイス２１１からの入力によって主に決定されるように構成される。例えば、正常動作モードでは、（ｉ）エンドエフェクタ２０７の姿勢は、ジンバルアセンブリからの制御入力から決定される、ハンドコントローラのその回転自由度に関する姿勢によって設定され得、（ｉｉ）エンドエフェクタ２０７の位置は、関節リンク機構からの制御入力から決定される、ハンドコントローラのその並進自由度に関する位置によって設定され得、（ｉｉｉ）エンドエフェクタ２０７の顎の構成は、ハンドコントローラの本体４１５に対する入力レバー４１４の位置によって設定され得る。

【0058】

図４に例示されたジンバルアセンブリは、３次元における運動を支配する３つの自由度のみを有する。これは、ジンバルアセンブリが、冗長自由度、すなわち、合計で４つの自由度を有するものよりも小さく、かつ軽くなることを可能にする。しかしながら、冗長自由度は、ジンバルアセンブリが運動学的特異性に到達することを回避する際に有用である。運動学的特異性は、ジンバルアセンブリが、特定の方向に回転することができることを防止する構成を採用するときに生じる。３つの自由度のみのジンバルアセンブリについて、これは、ジンバルアセンブリの２つの軸が整列するときに起こり得る。例えば、図４では、第２のリンク４０８が第２の軸４０５を中心として９０°回転された場合、第１の軸４０４は、第３の軸４０５と整列することになる。この構成では、ハンドコントローラは、３つの軸ではなく２つの軸のみを中心として回転され得る。４つの自由度のジンバルアセンブリは、冗長自由度を提供することによってこの問題を回避する。したがって、２つの軸が整列した場合でも、ハンドコントローラは、依然として３つの軸を中心として回転することができる。

【0059】

ジンバルアセンブリの関節の各々の運動の範囲は、ジンバルアセンブリが運動学的特異性を結果的にもたらす構成を採用することを防止するように、制限され得る。ここで、ジンバルアセンブリの各関節の運動の範囲の限界が、ジンバルアセンブリの中央位置を参照して説明される。図４は、中央位置にあるジンバルアセンブリを例示する。この中央位置では、第１の軸４０４、第２の軸４０５および第３の軸４０６は、全て、互いに垂直である。中央位置では、関節リンク機構の終端リンク４０９の長手方向軸４１９は、第３の軸４０６と平行であり得る。中央位置では、第３の関節４０３は、その運動の範囲内の中点にあり得る。

【0060】

中央位置から、第１の関節４０１の運動の範囲は、第１の軸４０４を中心として、いずれかの回転方向で９０°超回転することができるように、制限され得る。中央位置から、第１の関節４０１の最大回転角度は、第１のリンク４０７を関節リンク機構の遠位端４０
９に向かって移動させる回転方向で９０°～１２５°であり得る。好ましくは、第１の関節の最大回転角度は、この回転方向で９０°～１１５°である。第１の関節４０１の最大回転角度は、この回転方向で１１５°であり得る。中央位置から、第１の関節４０１の最大回転角度は、第１のリンク４０７を関節リンク機構の遠位端４０９から離れて移動させる回転方向で９０°～１１０°であり得る。好ましくは、第１の関節の最大回転角度は、この回転方向で９０°～１００°である。第１の関節４０１の最大回転角度は、この回転方向で１００°であり得る。

【0061】

好適には、回転方向のいずれかにおける第１の軸４０４を中心とした第１の関節４０１の運動の範囲は、ハンドコントローラが並進運動を受けるときに、関節リンク機構３０４の配向の変化に適応するために、９０°を越えて増加する。そうすることで、ジンバルアセンブリの運動の角度範囲は、ハンドコントローラのワークスペース内のジンバルアセンブリの場所によって影響を受けない。

【0062】

中央位置から、第２の関節４０２の運動の範囲は、第２の軸４０５を中心として、いずれかの回転方向で９０°未満回転することができるように、制限され得る。中央位置から、第２の関節４０２の最大回転角度は、第２のリンク４０８を第１のリンク４０７に向かって移動させる回転方向で７０°～９０°の間であり得る。好ましくは、第２の関節の最大回転角度は、この回転方向で８０°～９０°である。第２の関節４０２の最大回転角度は、この回転方向で８０°であり得る。中央位置から、第２の関節４０２の最大回転角度は、第２のリンク４０８を第１のリンク４０７から離れて移動させる回転方向で７０°～９０°であり得る。好ましくは、第２の関節の最大回転角度は、この回転方向で８０°～９０°である。第２の関節４０２の最大回転角度は、この回転方向で８０°であり得る。

【0063】

好適には、回転方向のいずれかにおける第２の軸４０５を中心とした第２の関節４０２の運動の範囲は、第１の軸４０４および第３の軸４０６が整列し（第２の軸４０５を中心として９０°の回転角度で起こることになる）、それによって、運動学的特異性を引き起こすことを防止するために、９０°を下回って制限される。

【0064】

中央位置から、第３の関節４０３の運動の範囲は、第３の軸４０６を中心として、いずれかの回転方向で９０°以下回転することができるように制限され得る。中央位置から、第３の関節４０３の最大回転角度は、ハンドコントローラ３０１を第２のリンク４０８に向かって移動させる回転方向で８０°～９０°であり得る。好ましくは、第３の関節の最大回転角度は、この回転方向で９０°である。中央位置から、第３の関節４０３の最大回転角度は、ハンドコントローラ３０１を第２のリンク４０８から離れて移動させる回転方向で８０°～９０°であり得る。好ましくは、第３の関節の最大回転角度は、この回転方向で９０°である。

【0065】

上記の関節限界は、関節の運動の範囲を制限するが、その運動は、ヒトの手首の運動の全範囲に適応するために依然として十分である。ハンドコントローラ３０１が、ヒトの手によって操作されているため、ユーザが、ジンバルアセンブリの関節の運動の範囲の限界に到達する前に、ユーザの手の運動の範囲の限界に達するため、利用可能な運動の範囲に対する制限を経験しない。

【0066】

上述の運動の範囲の限界に加えて、第１の軸４０４を支持構造３０２に対して同じ配向（例えば、垂直）に制約することは、ユーザが、第１、第２および第３の軸の各々を中心として両方向にハンドコントローラを回転させることができることを確保する。第１の軸４０４がこのように制約されていなかった場合、関節リンク機構３０４のいくつかの構成では、その中心位置から、ジンバルアセンブリは、軸を中心とした一方の回転方向の関節限界に、対向する回転方向よりも近くなり、それによって、運動の範囲を、一方の回転方
向で、軸を中心とした対向する回転方向よりも制限させる。

【0067】

図４は、ユーザの右手による操作のためのハンドコントローラを例示する。コンソールは、代わりに、または追加的に、ユーザの左手による操作のためのハンドコントローラ（ならびに関連するジンバルアセンブリおよび関節リンク機構）を備えてもよい。ユーザの左手用のハンドコントローラ、ジンバルアセンブリ、および関節リンク機構は、ユーザの右手に対する上記の配置の鏡像である。コンソールが２つのハンドコントローラ（および関連するジンバルアセンブリおよび関節リンク機構）を備える場合、ユーザの右手による操作のための一方のハンドコントローラは、制御ユニット２１４を介して、第１のロボットアームおよび器具の操作を制御し、ユーザの左手による操作のための他方のハンドコントローラは、制御ユニット２１４を介して、第２のロボットアームおよび器具の操作を制御し得る。

【0068】

本明細書に説明されるジンバルアセンブリは、図１に示される４つの自由度のジンバルアセンブリよりも小さく、かつ軽い。これは、特に２つのハンドコントローラがユーザによって同じワークスペース内で操作されているとき、操作のより容易な使用性およびより優れた柔軟性を可能にする。例えば、同じワークスペース内で本明細書に説明されるように２つのハンドコントローラを操作するユーザは、ワークスペースにわたってユーザの手を交差することができてもよく、これは、図１に示される配置によると不可能である。

【0069】

本明細書に説明される装置では、ジンバルアセンブリ３０３および関節リンク機構３０４は、ユーザによってハンドコントローラ３０１に加えられた力によって直接関節運動される。関節リンク機構３０４の関節および／またはジンバルアセンブリ３０３の関節は、追加的に駆動され得る。関節は、（ｉ）関節に作用する重力を補償するために、および／または（ｉｉ）関節にポーズを維持させて、ユーザに無重量を感じさせるために、駆動され得る。関節はまた、ユーザに触覚フィードバックを提供するように駆動され得る。この触覚フィードバックは、例えば、ユーザの手を押すハンドコントローラを介した力フィードバックとすることができる。触覚フィードバックは、ハンドコントローラを介してユーザの手に送信される振動、鳴動、またはクリックとすることができる。関節は、そうでない場合、駆動されない。第１の軸４０４は、関節リンク機構３０４を機械的に制約することによって、コンソールの支持構造３０２に対して同じ配向に維持される。代替的な実施態様では、関節リンク機構３０４の関節は、ハンドコントローラ３０１に加えられる感知された力に応答して、代わりに駆動され得る。この代替的な実施態様では、関節リンク機構３０４の関節は、第１の軸４０４が支持構造３０２に対して常に同じ配向に維持されるように駆動され得る。

【0070】

本明細書に説明されるロボットは、外科用エンドエフェクタを有する外科用器具取り付けを有する手術ロボットとすることができる。あるいは、ロボットは、産業ロボットまたは別の機能のためのロボットであってもよい。器具は、産業ツールであってもよい。

【0071】

本明細書によって、本出願人は、本明細書に説明される各個々の特徴および２つ以上のかかる特徴の任意の組み合わせを、かかる特徴または組み合わせが、当業者に共通する一般知識に照らして、全体として本明細書に基づいて行うことができるような程度まで、かかる特徴または特徴の組み合わせが、本明細書に開示する任意の問題を解決するかにかかわらず、かつ特許請求の範囲を限定することなく、分離して開示する。本出願人は、本発明の態様が、任意のかかる個々の特徴または特徴の組み合わせからなり得ることを示している。前述の説明を考慮すると、本発明の範囲内で様々な修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】