JP2008212451A - Surgical manipulator - Google Patents

Surgical manipulator Download PDF

Info

Publication number
JP2008212451A
JP2008212451A JP2007055328A JP2007055328A JP2008212451A JP 2008212451 A JP2008212451 A JP 2008212451A JP 2007055328 A JP2007055328 A JP 2007055328A JP 2007055328 A JP2007055328 A JP 2007055328A JP 2008212451 A JP2008212451 A JP 2008212451A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
wire
manipulator
pulley
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007055328A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Fujimoto
英雄 藤本
Masamichi Sakaguchi
正道 坂口
Junpei Arata
純平 荒田
Junichi Ikemoto
純一 池本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagoya Institute of Technology NUC
Original Assignee
Nagoya Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagoya Institute of Technology NUC filed Critical Nagoya Institute of Technology NUC
Priority to JP2007055328A priority Critical patent/JP2008212451A/en
Publication of JP2008212451A publication Critical patent/JP2008212451A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manipulator having mechanisms for executing a parallel opening/closing operation similar to that of the distal ends of tweezers, executing a rotating operation at the distal end side of a bend shaft and preventing slack of wires. <P>SOLUTION: This manipulator 1 includes at least three degrees of freedom of the opening/closing of a pair of grip pieces 11a and 11b using a pantograph mechanism, the rotation around a first shaft positioned at the distal end side of a second shaft using a pulley 1 and a pulley 2, and the rotation around the second shaft. An actuation section moves a fourth shaft along a slit hole and, following thereto, moves a coupling 21 on a third shaft to prevent the slack of the wires. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、脳神経外科手術等に用いられる手術用マニピュレータに関する。       The present invention relates to a surgical manipulator used for neurosurgery and the like.

脳神経外科手術では、5年生存率や予後の向上のため、医師は微細な作業を正確に行う必要がある。しかし、脳神経外科手術では、医師は非常に狭い作業領域の中で極めて微細な作業を行う必要がある。また、困難な姿勢を強いられながら長時間にわたる手術を行う必要がある。そのため近年では、X線CTやMRIなどの画像診断機器と連携した手術支援ロボットが望まれている。             In neurosurgery, doctors need to work precisely to improve 5-year survival and prognosis. However, in neurosurgery, doctors need to perform extremely fine work within a very narrow work area. In addition, it is necessary to perform a long-time operation while being forced into a difficult posture. Therefore, in recent years, a surgical support robot in cooperation with diagnostic imaging equipment such as X-ray CT and MRI is desired.

脳神経外科手術では、基本的手技として開頭手術が行われる。開頭手術後に使用される手術器具のうち、ピンセットは特に使用頻度が高く、また使用時間が長い。したがって、術中使用されるピンセットと同様の機能を有するマニピュレータの有用性が高い。             In neurosurgery, craniotomy is performed as a basic technique. Among surgical instruments used after craniotomy, tweezers are particularly frequently used and have a long use time. Therefore, the usefulness of the manipulator which has the function similar to the tweezers used during an operation is high.

この種のマニピュレータの先行技術としては例えば非特許文献1から2が挙げられる。また、製品としては、Intuitive Surgical社の「da Vinci surgical system」が知られている(非特許文献3参照)。
大浦剛、外10名,「腹腔鏡下手術支援屈曲長鉗子マニピュレータの開発」,日本機械学会 [No.01−4] ロボティクス・メカトロニクス講演会’ 01講演論文集,2A1−D8,2001 生田幸士、外3名,「遠隔腹腔手術用ハイパーフィンガーの研究」,日本機械学会[No.00−2] ロボティクス・メカトロニクス講演会’ 00講演論文集,2P1−13−019,2000 Gary S. Guthart and J. Kenneth Salisbury, Jr., “The Intuitive(TM) Telesurgery System: Overview and Application”, Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Robotics & Automation San Francisco, CA April 2000, pp. 618-621, 2000
For example, Non-Patent Documents 1 and 2 are cited as prior arts of this type of manipulator. As a product, “da Vinci surgical system” of Intuitive Surgical is known (see Non-Patent Document 3).
Tsuyoshi Ohura, 10 others, “Development of a laparoscopic surgical support bending long forceps manipulator”, Japan Society of Mechanical Engineers [No. 01-4] Robotics and Mechatronics Lecture '01 Proceedings, 2A1-D8, 2001 Koji Ikuta, 3 others, “Study on hyperfinger for remote abdominal surgery”, Japan Society of Mechanical Engineers [No. 00-2] Robotics and Mechatronics Lecture '00 Proceedings, 2P1-13-319, 2000 Gary S. Guthart and J. Kenneth Salisbury, Jr., “The Intuitive (TM) Telesurgery System: Overview and Application”, Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Robotics & Automation San Francisco, CA April 2000, pp. 618-621 , 2000

第一に、従来のマニピュレータでは、回転動作を行う際、マニピュレータシャフトの根元に回転動力を伝達し、マニピュレータ全体が回転する。したがって、マニピュレータが屈曲した姿勢において回転させた場合、マニピュレータ先端部が変位し、脳深部という極めて狭い作業領域においての使用には向かない。そのため、屈曲軸よりも先端側における回転動作が可能な機構が有用である。             First, in a conventional manipulator, when performing a rotating operation, rotational power is transmitted to the base of the manipulator shaft, and the entire manipulator rotates. Therefore, when the manipulator is rotated in a bent posture, the tip of the manipulator is displaced and is not suitable for use in an extremely narrow work area such as the deep brain. Therefore, a mechanism capable of rotating on the tip side with respect to the bending axis is useful.

第二に、従来の鉗子やマニピュレータでは、先端部が円弧状の軌跡を描くように開閉動作を行う。しかし、ピンセットは持ち手の長さに対して開き幅が小さいため、先端部ではほぼ平行な状態で開閉動作をする。したがって、ピンセット先端部と同様、先端部において平行開閉動作するマニピュレータがより操作性に優れる。             Secondly, in the conventional forceps and manipulator, the opening and closing operations are performed so that the tip portion draws an arcuate locus. However, since the opening width of the tweezers is small with respect to the length of the handle, the tweezers open and close in a substantially parallel state. Therefore, like the tweezers tip, a manipulator that opens and closes in parallel at the tip is superior in operability.

第三に、従来のマニピュレータは動力伝達手段としてワイヤが使用されているため、「伸び」や「弛み」等の問題がある。             Third, since the conventional manipulator uses a wire as a power transmission means, there are problems such as “elongation” and “sagging”.

本発明は、駆動手段によって駆動されるマニピュレータを対象とし、特に脳神経外科手術等に用いられるマニピュレータを対象とする。ここで、駆動手段としては、往復運動する出力軸を具備する駆動装置、例えばアクチュエータ等を用いることができる。             The present invention is directed to a manipulator that is driven by driving means, and more particularly to a manipulator used for neurosurgery or the like. Here, as the driving means, a driving device having an output shaft that reciprocates, for example, an actuator or the like can be used.

本発明のマニピュレータは、一対の把持片の開閉、第1軸まわりの両把持片の回転、及び、第2軸まわりの屈曲、の3自由度を有する。そして、駆動手段からの動力が、ワイヤによってこれら自由度の各運動に変換されるようにする。             The manipulator of the present invention has three degrees of freedom: opening and closing of a pair of gripping pieces, rotation of both gripping pieces around the first axis, and bending around the second axis. And the motive power from a drive means is converted into each motion of these degrees of freedom with a wire.

本発明のマニピュレータの一態様は、一対の把持片と、両把持片を平行開閉させるための4本のリンク片(リンク片a、リンク片b、リンク片c、リンク片d)で構成されるパンタグラフ機構と、両把持片を回転自在に連結する第1軸と、第1軸まわりで回転するプーリ1と、第1軸に直行する第2軸と、第1軸および第2軸を固定するジョイントと、ジョイント側面に設置した第2軸まわりで回転するプーリ2と、プーリ3と、を備える。また、駆動手段は駆動部に固定し、駆動部には、駆動手段により回転する第3軸と、第3軸上を移動可能なカップリングと、カップリングに固定したかさ歯車片aと、かさ歯車片aと噛み合うかさ歯車片bと、かさ歯車片bに固定したプーリ4と、かさ歯車片b及びプーリ4が回転するための第3軸方向への移動可能な第4軸と、を備える。             One aspect of the manipulator of the present invention is composed of a pair of grip pieces and four link pieces (link piece a, link piece b, link piece c, link piece d) for opening and closing both grip pieces in parallel. A pantograph mechanism, a first shaft that rotatably couples both gripping pieces, a pulley 1 that rotates about the first shaft, a second shaft that is orthogonal to the first shaft, and the first and second shafts are fixed. A joint, a pulley 2 that rotates around a second axis installed on a side surface of the joint, and a pulley 3 are provided. The driving means is fixed to the driving section, and the driving section includes a third shaft rotated by the driving means, a coupling movable on the third axis, a bevel gear piece a fixed to the coupling, and a bulk. A bevel gear piece b meshing with the gear piece a, a pulley 4 fixed to the bevel gear piece b, and a fourth shaft movable in the third axial direction for rotating the bevel gear piece b and the pulley 4. .

この態様では、両把持片を平行開閉させるため、4本のリンク片(リンク片a、リンク片b、リンク片c、リンク片d)によりパンタグラフ機構を構成する。各節点は回転自在となるようピンで固定する。             In this aspect, in order to open and close both gripping pieces in parallel, a pantograph mechanism is constituted by four link pieces (link piece a, link piece b, link piece c, link piece d). Each node is fixed with a pin so that it can rotate freely.

この態様では、2つの端点に一方の把持片を固定し、一方の点は回転自在に、もう一方の点は移動可能となるようにする。同様に、別の2つの端点にもう一方の把持片を固定し、一方の点は回転自在に、もう一方の点は移動可能とする。             In this aspect, one gripping piece is fixed to two end points so that one point can be rotated and the other point can be moved. Similarly, the other gripping piece is fixed to the other two end points, and one point is rotatable and the other point is movable.

また、中央に位置する一方の点にねじりバネを固定し、ねじりバネの復元力により両把持片が開き、中央に位置するもう一方の点にワイヤを固定し、ワイヤの牽引により両把持片が閉じる。これにより、両把持片の平行開閉動作が可能となる。             Also, the torsion spring is fixed to one point located in the center, both gripping pieces are opened by the restoring force of the torsion spring, the wire is fixed to the other point located in the center, and both gripping pieces are pulled by pulling the wire. close. Thereby, the parallel opening / closing operation | movement of both holding pieces is attained.

この態様では、第1軸まわりに回転するプーリ1と、第2軸まわりに回転するプーリ2を使用することで、第2軸より先端側に存在する第1軸まわりで回転することが可能となる。プーリ1とプーリ2の両プーリを介するようワイヤを一度交差させることで、第1軸まわりで回転することが可能となる。これにより、マニピュレータが屈曲した姿勢において第1軸まわりで回転させても、マニピュレータ先端部の変位なしに回転することができる。             In this aspect, by using the pulley 1 rotating around the first axis and the pulley 2 rotating around the second axis, it is possible to rotate around the first axis existing on the tip side from the second axis. Become. By causing the wires to cross once through both pulleys 1 and 2, it is possible to rotate around the first axis. Accordingly, even if the manipulator is rotated around the first axis in a bent posture, the manipulator can be rotated without displacement of the tip portion of the manipulator.

駆動手段を駆動部後面に固定し、駆動手段には順に第3軸とカップリングと一方のかさ歯車片を固定する。また、駆動部上面と駆動部底面にはスリット孔を設けてあり、第4軸を第3軸方向へ移動可能となるようスリット孔に固定する。第4軸にはもう一方のかさ歯車片とプーリ4を固定する。             The driving means is fixed to the rear surface of the driving portion, and the third shaft, the coupling, and one bevel gear piece are fixed to the driving means in order. In addition, a slit hole is provided in the upper surface of the drive unit and the bottom surface of the drive unit, and the fourth shaft is fixed to the slit hole so as to be movable in the third axis direction. The other bevel gear piece and the pulley 4 are fixed to the fourth shaft.

この態様では、第4軸をスリット孔の最前方に固定し、ワイヤをプーリ4に巻き上げて固定し、かさ歯車片及びプーリ4を固定した第4軸を移動し、ワイヤの弛みが無くなった時点で第4軸を固定する。第4軸の移動に伴い、かさ歯車片及びカップリングを、第3軸上に移動し、第3軸に固定する。これにより、ワイヤの伸び・弛みをなくす事が可能となる。             In this aspect, when the fourth shaft is fixed to the forefront of the slit hole, the wire is wound up and fixed to the pulley 4, the fourth shaft to which the bevel gear piece and the pulley 4 are fixed is moved, and the wire is not loosened. To fix the fourth axis. Along with the movement of the fourth shaft, the bevel gear piece and the coupling are moved onto the third shaft and fixed to the third shaft. This makes it possible to eliminate the elongation / sagging of the wire.

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。           Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るマニピュレータを具備したマニピュレーションシステムを示している。           FIG. 1 shows a manipulation system including a manipulator according to an embodiment of the present invention.

本システムは、マニピュレータ本体であるマニピュレータ1、マニピュレータ1を駆動する駆動手段である駆動部2、駆動部2を制御するコントロール部3から構成される。このマニピュレーションシステムは、脳神経外科手術等に利用されるものである。           The system includes a manipulator 1 that is a manipulator body, a drive unit 2 that is a drive unit that drives the manipulator 1, and a control unit 3 that controls the drive unit 2. This manipulation system is used for neurosurgery and the like.

マニピュレータ1は、駆動部2に取り付けられるアーム部10と、アーム部10の先端に設けられた把持部11から構成される。把持部11には開閉自在の一対の把持片11a、11bが設けられている。把持部11は、把持片11a、11bの平行開閉の1自由度を有する。この1自由度の運動は、駆動部2の動力がアーム部10内に挿通されたワイヤを介して伝達されることで、実現される。           The manipulator 1 includes an arm unit 10 attached to the driving unit 2 and a gripping unit 11 provided at the tip of the arm unit 10. The grip portion 11 is provided with a pair of grip pieces 11a and 11b that can be freely opened and closed. The grip portion 11 has one degree of freedom for opening and closing the grip pieces 11a and 11b in parallel. This one-degree-of-freedom motion is realized by transmitting the power of the drive unit 2 through a wire inserted into the arm unit 10.

駆動部2は、DCモータ20、カップリング21、かさ歯車片22a、22b等を有している。DCモータ20の発生する動力(回転運動)は、カップリング21及びかさ歯車片22a、22bを介してプーリ4に伝達され、ワイヤを巻き上げる。           The drive unit 2 includes a DC motor 20, a coupling 21, bevel gear pieces 22a and 22b, and the like. The power (rotational motion) generated by the DC motor 20 is transmitted to the pulley 4 via the coupling 21 and the bevel gear pieces 22a and 22b to wind up the wire.

コントロール部3は、例えばコンピュータとマスタロボット等から構成される。           The control unit 3 includes, for example, a computer and a master robot.

オペレータ(術者)がマスタロボットを操作すると、その動き情報がコンピュータに入力される。           When the operator (operator) operates the master robot, the movement information is input to the computer.

コンピュータは動き情報に基づいてDCモータ20の制御信号を生成し出力する。この制御信号にしたがってDCモータ20が回転し、カップリング21、かさ歯車片22a、22bを介してプーリ4に回転が伝達し、プーリ4に巻き上げた各ワイヤに引き方向の動力を与える。これにより、マニピュレータ1の把持部11が把持、回転、屈曲の所望の動作を行う。           The computer generates and outputs a control signal for the DC motor 20 based on the motion information. In accordance with this control signal, the DC motor 20 rotates, the rotation is transmitted to the pulley 4 through the coupling 21 and the bevel gear pieces 22a and 22b, and power in the pulling direction is applied to each wire wound up on the pulley 4. As a result, the gripping portion 11 of the manipulator 1 performs desired operations of gripping, rotation, and bending.

次に、図2から6を参照して、マニピュレータの構成について詳しく説明する。図2はマニピュレータ1の先端部分の斜視図、図3はマニピュレータ1の先端部分の断面図、図4は先端部上面図、図5は先端部側面図、図6は駆動部斜視図である。           Next, the configuration of the manipulator will be described in detail with reference to FIGS. 2 is a perspective view of the tip portion of the manipulator 1, FIG. 3 is a sectional view of the tip portion of the manipulator 1, FIG. 4 is a top view of the tip portion, FIG. 5 is a side view of the tip portion, and FIG.

これらの図に示すように、マニピュレータ1の把持部11の先端には一対の把持片11a、11bが設けられている。両把持片を平行開閉させるためのパンタグラフ機構は次のように構成する。リンク片12aとリンク片12bと側壁部13を節点B1においてピンBで回転自在に固定し、リンク片12cとリンク片12dをそれぞれ節点Gと節点HにおいてピンGとピンHで回転自在に固定し、リンク片12cとリンク片12dと側壁部13を節点EにおいてピンEで回転自在かつスライド移動可能となるよう固定することで、パンタグラフ機構を構成する。 As shown in these drawings, a pair of gripping pieces 11 a and 11 b are provided at the tip of the gripping portion 11 of the manipulator 1. The pantograph mechanism for opening and closing both gripping pieces in parallel is configured as follows. Rotatably pinned B 1 in the link pieces 12a and the link piece 12b and the side wall portion 13 of the node B 1, pin G 1 in each link piece 12c and the link piece 12d node G 1 and the node H 1 and pin H 1 in rotatably fixed, by fixing rotatable and slidable and so as to link piece 12c and the link piece 12d and the side wall portion 13 at the pin E 1 in node E 1, constituting a pantograph mechanism.

節点Aと節点DにそれぞれピンAとピンDで把持片11aを固定し、節点Aは回転自在に、節点Dはスライド移動可能となるようにする。同様に、節点Cと節点FにそれぞれピンCとピンFで把持片11bを固定し、節点Cは回転自在に、節点Fはスライド移動可能となるようにする。 The node A 1 and gripping piece 11a, respectively pin A 1 and pin D 1 to node D 1 is fixed, the node A 1 is rotatably, node D 1 is made to be slidable. Similarly, at the connection point C 1 and the node F 1 to secure the gripping piece 11b at pin C 1 and pin F 1, node C 1 is rotatably, node F 1 is made to be slidable.

ピンBにはねじりバネ14を固定し、ねじりバネ14の復元力により両把持片11が開き、また、ピンEには第1ワイヤ16を固定し、第1ワイヤ16の牽引によりピンEが移動し、それに伴いピンDとピンFも移動し、両把持片11が閉じる。これにより、両把持片11の平行開閉動作が可能となる。 A torsion spring 14 is fixed to the pin B 1, and both the gripping pieces 11 are opened by the restoring force of the torsion spring 14, and the first wire 16 is fixed to the pin E 1 , and the pin E is pulled by pulling the first wire 16. 1 moves, and accordingly, the pin D 1 and the pin F 1 also move, and both gripping pieces 11 are closed. Thereby, the parallel opening / closing operation | movement of both the holding pieces 11 is attained.

回転動作は、第1軸と、第1軸まわりに回転するプーリ1と、第1軸を固定するジョイント15と、第2軸まわりに回転するジョイント15とは独立して回転可能なプーリ2を使用することで、第2軸より先端側に存在する第1軸まわりで回転することが可能となる。           The rotating operation is performed by rotating the pulley 1 that rotates independently of the first shaft, the pulley 1 that rotates around the first shaft, the joint 15 that fixes the first shaft, and the joint 15 that rotates around the second shaft. By using it, it becomes possible to rotate around the first axis existing on the tip side from the second axis.

プーリ1とプーリ2の両プーリを介するよう第2ワイヤ17を一度交差させて、ワイヤ経路を順に点A2、点B2、点C2、点D2、点B2、点E2と通すことで、第1軸まわりで回転することが可能となる。これにより、マニピュレータが屈曲した姿勢において第1軸まわりで回転させても、マニピュレータ先端部の変位なしに回転することができる。 The second wire 17 is crossed once so as to pass through both pulleys 1 and 2, and the wire path is passed through point A 2 , point B 2 , point C 2 , point D 2 , point B 2 , and point E 2 in order. Thus, it becomes possible to rotate around the first axis. Accordingly, even if the manipulator is rotated around the first axis in a bent posture, the manipulator can be rotated without displacement of the tip portion of the manipulator.

屈曲動作は、第2軸と、第2軸まわりに回転するジョイント15と、ジョイント15に固定した第2軸まわりに回転するプーリ3を使用することで行う。第3ワイヤ18経路を、プーリ3の周囲に順に点A3、点B3、点C3ととり、第3ワイヤ18の牽引により屈曲を行う。 The bending operation is performed by using the second axis, the joint 15 that rotates around the second axis, and the pulley 3 that rotates around the second axis fixed to the joint 15. The third wire 18 is routed around the pulley 3 in order of point A 3 , point B 3 , and point C 3, and bending is performed by pulling the third wire 18.

各ワイヤの弛みの防止は次のように行う。駆動手段を駆動部後面に固定し、駆動手段には順に第3軸とカップリング21とかさ歯車片22aを固定する。また、駆動部上面と駆動部底面にはスリット孔23を設けてあり、第4軸を第3軸方向へ移動可能となるようスリット孔23に固定する。第4軸にはかさ歯車片22bとプーリ4を固定する。             The loosening of each wire is prevented as follows. The driving means is fixed to the rear surface of the driving portion, and the third shaft, the coupling 21 and the bevel gear piece 22a are fixed to the driving means in order. In addition, a slit hole 23 is provided on the top surface and bottom surface of the drive unit, and the fourth axis is fixed to the slit hole 23 so as to be movable in the third axis direction. The bevel gear piece 22b and the pulley 4 are fixed to the fourth shaft.

この態様では、第4軸をスリット孔23の最前方に固定し、ネジ24は弛めた状態にしておく。ワイヤをプーリ4に巻き上げて固定し、かさ歯車片22b及びプーリ4を固定した第4軸をスリット孔23に沿って移動し、ワイヤの弛みが無くなった時点で第4軸を固定する。第4軸の移動に伴い、かさ歯車片22a、及び、カップリング21を、第3軸上で移動し、弛めておいたネジ24を締めて第3軸に固定する。これにより、ワイヤの伸び・弛みをなくす事が可能となる。             In this embodiment, the fourth shaft is fixed at the forefront of the slit hole 23, and the screw 24 is left loose. The wire is wound around the pulley 4 and fixed, the fourth shaft to which the bevel gear piece 22b and the pulley 4 are fixed is moved along the slit hole 23, and the fourth shaft is fixed when the slack of the wire disappears. Along with the movement of the fourth axis, the bevel gear piece 22a and the coupling 21 are moved on the third axis, and the loosened screw 24 is tightened and fixed to the third axis. This makes it possible to eliminate the elongation / sagging of the wire.

以上述べた構成によれば、把持部11における平行開閉動作機構による把持、第1軸まわりでの回転、第2軸まわりでの屈曲動作を実現することができる。また、駆動部2においてワイヤの弛みを防止することが可能となる。             According to the configuration described above, it is possible to realize gripping by the parallel opening / closing operation mechanism in the gripping portion 11, rotation around the first axis, and bending motion around the second axis. Further, it is possible to prevent the slack of the wire in the driving unit 2.

なお、上記実施形態は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
The above embodiment is merely an example of the present invention. The scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea.

本発明の一実施形態に係るマニピュレータを具備したマニピュレーションシステムを示す図である。It is a figure showing a manipulation system provided with a manipulator concerning one embodiment of the present invention. マニピュレータの先端部分の斜視図である。It is a perspective view of the tip part of a manipulator. マニピュレータの先端部分の断面図である。It is sectional drawing of the front-end | tip part of a manipulator. マニピュレータの先端部分の上面図である。It is a top view of the front-end | tip part of a manipulator. マニピュレータの先端部分の側面図である。It is a side view of the front-end | tip part of a manipulator. マニピュレータの駆動部分の斜視図である。It is a perspective view of the drive part of a manipulator. 把持動作を示す図である。It is a figure which shows holding | grip operation | movement. 回転動作を示す図である。It is a figure which shows rotation operation | movement. 屈曲動作を示す図である。It is a figure which shows bending operation | movement. マニピュレータの駆動部分のワイヤの弛みの防止を示す図である。It is a figure which shows prevention of the slack of the wire of the drive part of a manipulator.

符号の説明Explanation of symbols


1 :マニピュレータ
2 :駆動部(駆動手段)
3 :コントロール部
10:アーム部
11:把持部 11a、11b:把持片
12:リンク 12a、12b、12c、12d:リンク片
13:側壁部
14:ねじりバネ
15:ジョイント
16:第1ワイヤ
17:第2ワイヤ
18:第3ワイヤ
20:DCモータ
21:カップリング
22:かさ歯車 22a、22b:かさ歯車片
23:スリット孔
24:ネジ
31:ピン 31A1、31B1、31C1、31D1
31E1、31F1、31G1、31H1
32:プーリ1
33:プーリ2
34:プーリ3
35:プーリ4
36:第1軸
37:第2軸
38:第3軸
39:第4軸


1: Manipulator
2: Drive unit (drive means)
3: Control unit
10: Arm part
11: Grasping part 11a, 11b: Grasping piece
12: Link 12a, 12b, 12c, 12d: Link piece
13: Side wall
14: Torsion spring
15: Joint
16: First wire
17: Second wire
18: Third wire
20: DC motor
21: Coupling
22: Bevel gears 22a, 22b: Bevel gear pieces
23: slit hole
24: Screw
31: Pins 31A 1 , 31B 1 , 31C 1 , 31D 1 ,
31E 1 , 31F 1 , 31G 1 , 31H 1
32: Pulley 1
33: Pulley 2
34: Pulley 3
35: Pulley 4
36: 1st axis
37: Second axis
38: Third axis
39: Fourth axis

Claims (7)

一対の把持片を有し、その把持片が相対的な角度を保ったまま平行開閉動作を行うことを特徴とする、手術用マニピュレータ。           A surgical manipulator having a pair of grip pieces and performing a parallel opening and closing operation while the grip pieces maintain a relative angle. 前記把持片の開閉機構において、4本のリンクおよびピンで構成されるパンタグラフ機構を用い、ピンの移動により平行開閉動作を実現することを特徴とする、請求項1に記載の手術用マニピュレータ。           2. The surgical manipulator according to claim 1, wherein the grasping piece opening / closing mechanism uses a pantograph mechanism composed of four links and a pin to realize a parallel opening / closing operation by moving the pin. 前記開閉機構において、前記ピンに駆動用の第1ワイヤが接続され、ワイヤを牽引することで把持片の閉動作を行うこと、及び、前記開閉機構にねじりバネが配置され、ワイヤの張力が減少したときにバネの復元力により把持片の開動作を行うことを特徴とする、請求項2に記載の手術用マニピュレータ。           In the opening / closing mechanism, a first wire for driving is connected to the pin, and the gripping piece is closed by pulling the wire, and a torsion spring is arranged in the opening / closing mechanism to reduce the tension of the wire. The surgical manipulator according to claim 2, wherein the grasping piece is opened by a restoring force of the spring when the operation is performed. マニピュレータ先端側から順に、前記開閉機構による把持自由度、マニピュレータ長軸 (第1軸)まわりの回転自由度、第1軸と垂直な回転軸(第2軸)まわりの回転自由度の、少なくとも3自由度を有することを特徴とする手術用マニピュレータ。           In order from the manipulator tip side, at least 3 degrees of freedom of gripping by the opening / closing mechanism, rotational freedom around the long axis of the manipulator (first axis), and rotational freedom around the rotational axis perpendicular to the first axis (second axis) A surgical manipulator characterized by having a degree of freedom. 前記手術用マニピュレータにおいて、第1軸まわりに回転し、前記開閉機構と共に回転するプーリ1と、第2軸に設置され自由に回転するプーリ2と、プーリ1に固定されプーリ2を介して駆動部と接続された第2ワイヤを有し、第2ワイヤを駆動することで、第1軸まわりの回転自由度を動作させることを特徴とする、請求項1から請求項4記載の手術用マニピュレータ。           In the surgical manipulator, a pulley 1 that rotates about a first axis and rotates together with the opening / closing mechanism, a pulley 2 that is installed on a second axis and rotates freely, and a drive unit fixed to the pulley 1 via the pulley 2. 5. The surgical manipulator according to claim 1, further comprising: a second wire connected to the first wire, wherein the second wire is driven to operate a degree of freedom of rotation about the first axis. 6. 駆動部において、駆動手段と、駆動手段の回転軸(第3軸)と、第3軸上で移動可能なカップリングと、一対のかさ歯車片により第3軸と垂直に配置されたワイヤ巻き上げのためのプーリ4を配置した、第3軸方向へ移動可能な第4軸を備え、第4軸とプーリ4と一方のかさ歯車片の第3軸方向への移動、及び、第3軸上でのカップリングと他方のかさ歯車片の移動により、各ワイヤの張力調節ができることを特徴とする手術用マニピュレータ。 In the drive section, the drive means, the rotation shaft (third axis) of the drive means, the coupling movable on the third axis, and the wire winding arranged perpendicular to the third axis by a pair of bevel gear pieces And a fourth shaft movable in the third axis direction. The fourth shaft, the pulley 4 and one of the bevel gear pieces move in the third axis direction, and on the third axis. A surgical manipulator characterized in that the tension of each wire can be adjusted by the movement of the coupling and the other bevel gear piece. 請求項3と請求項5と請求項6に記載の特徴を有する手術用マニピュレータ。
A surgical manipulator having the features of claims 3, 5 and 6.
JP2007055328A 2007-03-06 2007-03-06 Surgical manipulator Pending JP2008212451A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007055328A JP2008212451A (en) 2007-03-06 2007-03-06 Surgical manipulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007055328A JP2008212451A (en) 2007-03-06 2007-03-06 Surgical manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008212451A true JP2008212451A (en) 2008-09-18

Family

ID=39833219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007055328A Pending JP2008212451A (en) 2007-03-06 2007-03-06 Surgical manipulator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008212451A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010253162A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Terumo Corp Medical robot system
KR101384776B1 (en) * 2012-08-07 2014-04-14 한국과학기술원 Surgical Robot Hand with Decoupled Wrist Structure
WO2017006374A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 川崎重工業株式会社 Slewing device and surgical instrument
JP2018519058A (en) * 2015-06-23 2018-07-19 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ Surgical end effector with mechanical advantages
KR101885816B1 (en) * 2016-09-27 2018-08-07 한국기계연구원 Operation Needle Holder
KR20220084912A (en) 2020-12-14 2022-06-21 주식회사 이지엔도서지컬 Wire tention adjuster for surgical instrument
KR20230067816A (en) 2021-11-09 2023-05-17 주식회사 로엔서지컬 Wire tention adjuster for surgical instrument
KR20230071083A (en) 2021-11-15 2023-05-23 주식회사 로엔서지컬 Adjustment device to compensate for tension in the wire

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010253162A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Terumo Corp Medical robot system
KR101384776B1 (en) * 2012-08-07 2014-04-14 한국과학기술원 Surgical Robot Hand with Decoupled Wrist Structure
JP2018519058A (en) * 2015-06-23 2018-07-19 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ Surgical end effector with mechanical advantages
US10667873B2 (en) 2015-06-23 2020-06-02 Covidien Lp Surgical end effectors with mechanical advantage
WO2017006374A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 川崎重工業株式会社 Slewing device and surgical instrument
CN107530889A (en) * 2015-07-09 2018-01-02 川崎重工业株式会社 Revolving gear and medicine equipment
JPWO2017006374A1 (en) * 2015-07-09 2018-04-19 川崎重工業株式会社 Swivel device and medical device
KR101885816B1 (en) * 2016-09-27 2018-08-07 한국기계연구원 Operation Needle Holder
KR20220084912A (en) 2020-12-14 2022-06-21 주식회사 이지엔도서지컬 Wire tention adjuster for surgical instrument
KR20230067816A (en) 2021-11-09 2023-05-17 주식회사 로엔서지컬 Wire tention adjuster for surgical instrument
KR20230071083A (en) 2021-11-15 2023-05-23 주식회사 로엔서지컬 Adjustment device to compensate for tension in the wire

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7141500B2 (en) surgical robot
US20230119001A1 (en) Jointed control platform
JP4460890B2 (en) Multi-DOF manipulator
JP6734259B2 (en) Robot control for grasping mechanical profit
JP6701172B2 (en) Robot control for grasping mechanical profit
JP5856817B2 (en) Medical treatment tool and manipulator having the same
JP2008212451A (en) Surgical manipulator
JP4799490B2 (en) Articulated surgical instrument for performing minimally invasive surgery with improved sophistication and sensitivity
JP5207558B2 (en) Force reflecting surgical instruments and positioning mechanisms for performing minimally invasive surgery with improved sophistication and sensitivity
JP5197980B2 (en) Multi-joint bending mechanism and medical device with multi-joint bending mechanism
JP6653044B2 (en) Surgical instruments and systems
JP6404537B1 (en) Medical treatment tool
CN108066010B (en) Surgical robot with flexibility and multiple degrees of freedom
US20240050174A1 (en) Rear-end transmission device, surgical instrument, and surgical robot
US20200237463A1 (en) Surgical instrument
CN114340519A (en) Surgical tool, surgical support system, and surgical operation unit
US11850013B2 (en) Surgical systems and methods for robotic actuation of continuum joints
WO2012073738A1 (en) Treatment tool for medical use, and manipulator
US11439474B2 (en) Surgical tools with opposing translating gears
JP2022191607A (en) Medical device and surgery system