JP4460890B2 - 多自由度マニピュレータ - Google Patents

Description

本発明は、腹腔内手術等に用いられる手術用の多自由度マニピュレータに関する。

近年、外科手術の一手法として、腹腔内手術に代表される低侵襲手術が注目されている。低侵襲手術では、体表に開けた１０ｍｍ程度の切開孔を通じて内視鏡や鉗子等の手術器具を挿入し、体の内部で手術を行う。したがって、通常の外科手術に比べて、患者に対するダメージやダメージを与える可能性を低減できるという利点がある。

低侵襲手術に用いられる鉗子は、切開孔により姿勢を拘束されるため、患部に対して限られた方向からのアプローチしかできない。このような条件下で把持、結紮等の作業を簡便に行うために、鉗子の先端部分を複数の方向に屈曲するようにした屈曲鉗子（多自由度マニピュレータ）の開発がさかんに行われている。

この種の多自由度マニピュレータの先行技術としては例えば非特許文献１〜３などが挙げられる。また、製品としては、インテュイティブ・サージカル社の「da Vinci surgical system」が知られている（非特許文献４参照）。
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」，日本機会学会［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」，日本機会学会［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 Jeff M. Wndlandt and S. Shankar Sastry, "DESIGN AND CONTROL OF A SIMPLIFIED STEWART PLATFORM FOR ENDOSCOPY", Proceedings of the 33rd Conference on Decision and Control Lake Buena Vista, FL - December 1994, pp. 357-362, 1994 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

従来の多自由度マニピュレータでは、駆動装置からの動力伝達手段としてワイヤーが採用されている。ワイヤーを駆動装置で巻き上げることで、関節の屈曲や把持部の開閉などを実現している。

しかしながら、ワイヤー駆動には次のような問題がある。

第一に、ワイヤーは「伸び」「切れ」等のおそれがあるため、頻繁に交換しなければならない（例えば上述した「da Vince」システムでは、約１０回の手術につきワイヤー交換が必要となる。）。しかも、ワイヤーはギアやプーリに巻回されているため、取り外しや装着に非常な手間を要する。これにより、ランニングコスト及びメンテナンス負荷の増大を招いている。

第二に、ワイヤーは伸縮するため、関節や把持部の制御精度に限界がある。また、ワイ
ヤーは一方向（引き方向）にしか動力を伝達できないという欠点もある。

第三に、ワイヤーは滅菌・洗浄が難しいという問題がある。このため、従来の多自由度マニピュレータでは、術前、術後の滅菌・洗浄作業が非常に煩雑なものとなっている。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、耐久性に優れた手術用の多自由度マニピュレータを提供することにある。

また、本発明の別の目的は、高精度に制御可能な手術用の多自由度マニピュレータを提供することにある。

また、本発明の別の目的は、滅菌・洗浄の容易な手術用の多自由度マニピュレータを提供することにある。

本発明は、駆動手段によって駆動される多自由度マニピュレータを対象とし、特に腹腔内手術等の低侵襲手術に用いられる多自由度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。

本発明の多自由度マニピュレータは、一対の把持片の相対的な開閉、第１軸回りの両把持片の回転、及び、第１軸にほぼ直交する仮想平面上に存在する第２軸回りの両把持片の回転、の少なくとも３自由度を有する。そして、駆動手段からの動力が、リンク機構によって、把持片の開閉、第１軸回りの回転、及び、第２軸回りの回転の各運動に変換されるようにする。

このように、本発明では動力伝達手段をリンク機構（複数のリンク（剛体）を対偶で連結した機構）で構成したので、従来の常套手段であったワイヤーを廃することができる。

したがって、本発明はワイヤー駆動の従来技術に比べて次のような利点を有する。リンク機構は剛性が高いので、ワイヤーのように伸びたり切れたりするおそれがない。よって、耐久性を向上でき、マニピュレータの交換回数を極めて少なくすることができる。また、リンク機構はワイヤーのように伸縮しないことから、把持片や回転部位の制御精度や把持力を高めることができる。さらに、リンク機構であれば滅菌や洗浄が容易である。しかも、リンクはワイヤーのようにギアやプーリに巻回する必要がないので、マニピュレータと駆動手段との着脱を簡易化・容易化できる。

本発明の多自由度マニピュレータの一態様は、一対の把持片と、両把持片を回転自在に連結する第１軸と、第１軸にほぼ直交する仮想平面上に存在する第２軸と、駆動手段の動力を第１軸回りの一方の把持片の回転運動に変換する第１リンク機構と、駆動手段の動力を第１軸回りの他方の把持片の回転運動に変換する第２リンク機構と、駆動手段の動力を第２軸回りの両把持片の回転運動に変換する第３リンク機構と、を備える。

この態様では、両把持片の回転量が同じになるように第１、第２リンク機構を制御すれば、両把持片は開度を保ったまま回転運動し、両把持片の回転量が相違するように第１、第２リンク機構を制御すれば、両把持片は相対的に開閉運動する。すなわち、把持片の開閉運動と第１軸回りの回転運動とが、共通の軸（第１軸）及びリンク機構（第１、第２リンク機構）を用いて実現されている。したがって、マニピュレータの部品点数の削減と小型化を図ることができる。

各把持片を第１軸で支持する第１支持体（又は第１支持手段）と、第１支持体を第２軸で支持する第２支持体（又は第２支持手段）と、を備えることが好ましい。なお、第１軸、第２軸は、独立した部材であってもよいし、把持片又は支持体に一体的に形成された突起のような部位であってもよい。

第１及び第２リンク機構は、それぞれ、第１支持体にスライド自在に支持される第１リンクと、第２支持体にスライド自在に支持される第２リンクと、第１リンクと第２リンクの間を連結する第３リンクと、を備えることが好ましい。このとき、第１リンクと第３リンクの間、第２リンクと第３リンクの間は回り対偶で連結し、その回り対偶の回転軸と第２軸とを平行に設けるとよい。

第１リンクと第２リンクは支持体にスライド自在に支持されているので、運動の安定性が増し、動力の伝達ロスが低減される。特に、第１リンクは第１軸（把持片）と同じ第１支持体に支持されているため、第１支持体が第２軸回りに回転したとしても、第１リンクのスライド方向と第１軸の軸方向との相対的な位置関係は常に一定に保たれることになり、把持片の運動安定性が向上する。

また、第３リンクが介在しているので、スライド方向以外の動作が拘束されているという条件下でも、第１リンクと第２リンクは第１支持体の回転角度に応じて適切な位置関係をとることができる。さらに、第１支持体を屈曲させた状態、つまり第１リンクと第２リンクのスライド方向が非平行の状態であっても、第２リンクの往復運動は、第３リンクを介して方向変換され、第１リンクへと伝達される。

第１リンクと把持片の間を連結する連結リンクを設けることも好ましい。これにより、第１リンクの往復運動を把持片の回転運動に変換することができる。

第１リンク、第２リンク、及び、第３リンクが直線状に並んだ状態において、第２軸の軸線と第３リンクとが直交するように、各部品の寸法や相対配置が設定されていることが好ましい。

この構成によれば、第１〜第３リンクが直線状に並んだ状態のときはもちろんのこと、第１支持体が屈曲した状態であっても、第１リンクの第３リンク側の端から引き延ばした仮想的な延長線と、第２リンクの第３リンク側の端から引き延ばした仮想的な延長線との交点が、第２軸の軸線上に存在するようになる。換言すれば、第１支持体を屈曲させたときに、第２リンクからみて第１リンク及び第３リンクは必ず同じ方向に回転することになる。これにより、第１支持体の回転運動及び第１、第２リンク機構の運動が安定する。

また、把持片の回転範囲は予め定められており、第１リンク、第２リンク、及び、第３リンクが直線状に並んだ状態を保ちつつスライドした場合に、上記回転範囲内では常に第２軸の軸線と第３リンクとが直交するように設定されていることがより好ましい。

この構成によれば、第１支持体及び把持片がどのような状態にあっても、第１支持体を屈曲させたときに、第２リンクからみて第１リンク及び第３リンクは必ず同じ方向に回転するようになり、第１支持体の回転運動及び第１、第２リンク機構の運動の安定性が増す。

なお、「直線状に並んだ状態」とは、第１〜第３リンクをそれぞれ線分に置き換えたモデルを仮想的に考えたときに、各線分が同一直線上に並んだ状態をいう。すなわち、具体的な部品としてのリンクは厚みや幅あるいは非直線的な形状を有しているが、そのような設計事項にとらわれず、あくまでも機構学的に捉えれば足りるのである。第２軸の軸線と
第３リンクとの直交についても、第３リンクを仮想的な線分に置き換えて考える。直線（線分）の直交とは、両直線（線分）が同一平面上において直角に交わることをいい、ねじれの位置関係にある場合は含まない。

第３リンク機構は、第２支持体にスライド自在に支持される第４リンクと、第１支持体に固定され、且つ、第２軸回りに回転自在な第５リンクと、第４リンクと第５リンクの間を連結する第６リンクと、を備えるとよい。

これにより、第４リンクの往復運動が第６リンクによって第５リンクの回転運動に変換される。このとき、第４リンクは第２支持体にスライド自在に支持されているので、運動の安定性が増し、動力の伝達ロスが低減される。

本発明によれば、動力伝達手段にリンク機構を採用したことによって、耐久性及び制御精度を向上させることができる。また、滅菌、洗浄や駆動手段への着脱の容易化を図ることができる。

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。

（屈曲鉗子システムの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る多自由度マニピュレータを具備した屈曲鉗子システムを示している。

屈曲鉗子システムは、多自由度マニピュレータである屈曲鉗子１、屈曲鉗子１を駆動する駆動手段であるアクチュエータ２、アクチュエータ２を制御するコントロール部３から構成される。この屈曲鉗子システムは、腹腔内手術等の低侵襲手術に利用されるものである。

屈曲鉗子１は、概略、アクチュエータ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、２自由度の屈曲（回転）と把持片１１ａ，１１ｂの開閉の３自由度を有する。これら３自由度の運動は、アクチュエータ２の動力がアーム部１０内に挿通された３本の入力軸１２を介して伝達されることで、実現される。

アクチュエータ２は、ＤＣモータ２０、ボールネジ２１等を有している。ＤＣモータ２０の発生する動力（回転運動）は、ベルト及びプーリを介してボールネジ２１に伝達され、往復運動に変換される。ボールネジ２１の出力軸は屈曲鉗子１の入力軸１２に接続されている。

コントロール部３は、例えばコンピュータとマスターロボット等から構成される。

オペレータ（術者）がマスター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。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、ボールネジ２１を介して屈曲鉗子１の各入力軸１２に押し方向又は引き方向の動力を与える。これにより、屈曲鉗子１の先端の把持部１１が屈曲、開閉し、所望の動作を行う。

（屈曲鉗子の構成）
次に、図２〜図４を参照して、屈曲鉗子１の構成について詳しく説明する。図２は屈曲鉗子１の先端部分の斜視図であり、図３は上面図、図４は側面図である。

これらの図に示すように、屈曲鉗子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。把持片１１ａと把持片１１ｂはほぼ対称な形状をなし、その合わせ面（把持面）に互いに噛み合う把持歯１３ａ，１３ｂを有している。把持片１１ａ，１１ｂの基端は内側にくの字に折れ曲がり、リンク部１４ａ，１４ｂを形成する。両把持片１１ａ，１１ｂはリンク部１４ａ，１４ｂの交差部分において第１軸１５によって回転自在に連結されている。なお、第１軸１５の軸線は把持面と同一の平面上にある。

この第１軸１５は、第１支持体１６に支持されている。第１支持体１６は、円盤状の基底部１７と、この基底部１７の両側端から把持片１１ａ，１１ｂの方向に向かって起立する２つの側壁部１８ａ，１８ｂとを有する概略Ｕ字形状の部材である。側壁部１８ａ，１８ｂは把持片１１ａ，１１ｂの基端部分を覆う位置まで延設されており、側壁部１８ａと側壁部１８ｂの間に第１軸１５が架け渡されている。

第１支持体１６の基底部１７には、アーム部（第２支持体）１０に向かって延びるリンク部４０が設けられている。他方、アーム部１０の端面には、第１支持体１６に向かって延びる固定リンク４１が設けられている。第１支持体１６のリンク部４０とアーム部１０の固定リンク４１は、第２軸４２によって回転自在に連結されている。第２軸４２は、第１軸１５にほぼ直交する仮想平面上に存在するように設けられる。

上記構成により、屈曲鉗子１は、把持片１１ａ，１１ｂの（第１軸１５回りの）相対的な開閉（矢印Ｘ）、第１軸１５回りの両把持片１１ａ，１１ｂの回転（矢印Ｙ）、及び、第２軸４２回りの両把持片１１ａ，１１ｂの回転（矢印Ｚ）の３自由度を有することになる。なお、屈曲鉗子１自体がその中心軸回りに回転し、また、屈曲鉗子システム全体は３次元的に移動可能であるため、システム全体としての自由度は７自由度となる。

（リンク機構）
本実施形態では、アクチュエータ２から把持部１１への動力伝達手段がすべてリンク機構によって構成されている。つまり、アクチュエータ２から入力軸１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）に入力された動力（往復運動）は、リンク機構によって、把持片１１ａ，１１ｂの開閉、第１軸１５回りの回転、第２軸４２回りの回転の各運動に変換されるのである。以下、リンク機構の具体的構成を詳しく説明する。

屈曲鉗子１は、第１リンク機構５、第２リンク機構６、第３リンク機構７の３つのリンク機構を有する。第１リンク機構５は、アクチュエータ２の動力を第１軸１５回りの一方の把持片１１ａの回転運動に、第２リンク機構６は、アクチュエータ２の動力を第１軸１５回りの他方の把持片１１ｂの回転運動に、それぞれ変換するものである。また、第３リンク機構７は、アクチュエータ２の動力を第２軸４２回りの第１支持体１６（両把持片１１ａ，１１ｂ）の回転運動に変換するものである。

＜第１、第２リンク機構＞
第１リンク機構５は、アーム部１０側から順に、入力軸（第２リンク）１２ａ、連結リンク（第３リンク）５０ａ、拘束リンク（第１リンク）５１ａ、連結リンク５２ａの４つのリンクから構成される。入力軸１２ａと連結リンク５０ａの間、連結リンク５０ａと拘束リンク５１ａの間はピンで連結されており、それらのピンは第２軸４２と平行に設けられている。また、拘束リンク５１ａと連結リンク５２ａの間、さらに連結リンク５２ａと把持片１１ａのリンク部１４ａの間もピンで連結され、これらのピンは第１軸１５と平行に設けられている。

また、第２リンク機構６は、アーム部１０側から順に、入力軸（第２リンク）１２ｂ、連結リンク（第３リンク）５０ｂ、拘束リンク（第１リンク）５１ｂ、連結リンク５２ｂの４つのリンクから構成される。第２リンク機構６は、第１リンク機構５と対称な機構であるので、以下では第１リンク機構５についてのみ説明を行うこととする。

拘束リンク５１ａは、第１支持体１６の基底部１７に設けられたスライド孔１７ａに挿通されている。これにより、拘束リンク５１ａは第１支持体１６に対してスライド自在となる一方で、そのスライド方向以外の動作が拘束されることになる。

また、入力軸１２ａは、第２支持体であるアーム部１０の端面に設けられたスライド孔１０ａに挿通されている。これにより、入力軸１２ａはアーム部１０に対してスライド自在となる一方で、そのスライド方向以外の動作が拘束されることになる。

かかる第１リンク機構５において、図５（ａ）の状態から、入力軸１２ａに押し方向の動力が入力されると、その動力が連結リンク５０ａを介して拘束リンク５１ａに伝達され、拘束リンク５１ａが図中左方向にスライドする。そして、拘束リンク５１ａのスライド運動は、連結リンク５２ａを介することでリンク部１４ａの第１軸１５回りの回転運動に変換される。これにより、把持片１１ａは図５（ｂ）に示すように回転する。

逆に、図５（ａ）の状態において、入力軸１２ａに引き方向の動力が入力されると、拘束リンク５１ａは図中右方向にスライドする。そして、そのスライド運動が連結リンク５２ａによってリンク部１４ａの第１軸１５回りの回転運動に変換されるので、把持片１１ａは図５（ｃ）に示すように回転する。

本実施形態では、入力軸１２ａ、連結リンク５０ａ、及び、拘束リンク５１ａの寸法や相対配置を次の条件を満たすように設定している。

まず、把持片１１ａの回転範囲を定める。この回転範囲は、機構上の制約（特異点や部品同士の干渉の回避）と運用上の要求との兼ね合いで適宜決定されるものである。ここでは、図５（ｂ）の状態〜図５（ｃ）の状態を回転範囲として設定したものとする。

そしてこのとき、入力軸１２ａ、連結リンク５０ａ、及び、拘束リンク５１ａが直線状に並んだ状態を保ちつつスライドした場合に、上記回転範囲内では常に第２軸４２の軸線と連結リンク５０ａとが直交するようにする。言い換えるならば、図５（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合においても、連結リンク５０ａの両端のピンが第２軸４２をまたぐような位置関係をとるようにするのである。

このような条件を満たすことで、図６（ａ）のように３つのリンクが直線状に並んだ状態のときはもちろんのこと、図６（ｂ），（ｃ）のように第１支持体１６が屈曲した状態であっても、拘束リンク５１ａの端から引き延ばした仮想的な延長線５３と、入力軸１２ａの端から引き延ばした仮想的な延長線５４との交点５５が、第２軸４２の軸線上に存在するようになる。すなわち、第１支持体１６をいずれの方向に屈曲させても、入力軸１２ａからみて拘束リンク５１ａ及び連結リンク５０ａは必ず同じ方向に回転することになるのである。

拘束リンク５１ａと連結リンク５０ａが同じ方向に回転すると、第１支持体１６の回転角度θが、拘束リンク５１ａの回転角度αと連結リンク５０ａの回転角度βに分担されるので、拘束リンク５１ａ、連結リンク５０ａ、入力軸１２ａのそれぞれの間の内角を広くとることができる。したがって、第１支持体１６が屈曲した状態でも、動力の伝達ロスが
少なく且つ安定したリンク運動を実現することができ、把持片１１ａを滑らかに回転させることが可能となる。

また、常に拘束リンク５１ａと連結リンク５０ａが同じ方向に回転するという機構的性質により、拘束リンク５１ａと連結リンク５０ａとが異なる方向に倒れるおそれのある特異点を排除することができるという利点もある。

ここでは説明を省略したが、第２リンク機構６についても、上述した第１リンク機構５と同様の動作をする。したがって、両把持片１１ａ，１１ｂの回転量が同じになるように第１、第２リンク機構５，６を制御すれば、両把持片１１ａ，１１ｂは開度を保ったまま回転運動し、両把持片１１ａ，１１ｂの回転量が相違するように第１、第２リンク機構５，６を制御すれば、両把持片１１ａ，１１ｂは相対的に開閉運動する。

このように本実施形態では、把持片１１ａ，１１ｂの開閉と第１軸１５回りの回転との２自由度の運動を、共通の軸（第１軸１５）及びリンク機構（第１、第２リンク機構５，６）を用いて実現することによって、屈曲鉗子１の部品点数の削減と小型化を図っている。

＜第３リンク機構＞
第３リンク機構７は、図７（ａ）に示すように、アーム部１０側から順に、入力軸（第４リンク）１２ｃ、連結リンク（第６リンク）７０、クランク（第５リンク）７１の３つのリンクから構成される。ただし、本実施形態のクランク７１は、第１支持体１６のリンク部４０に一体的に形成されたものである。このように形成したことで、クランク７１は、第１支持体１６に固定され、且つ、第２軸４２回りに回転自在なリンクとなる。入力軸１２ｃと連結リンク７０の間、連結リンク７０とクランク７１の間はピンで連結されており、それらのピンは第２軸４２と平行に設けられている。

入力軸１２ｃは、第２支持体であるアーム部１０の端面に設けられたスライド孔１０ｃに挿通されている。これにより、入力軸１２ｃはアーム部１０に対してスライド自在となる一方で、そのスライド方向以外の動作が拘束されることになる。本実施形態では、入力軸１２ｃが往復運動を行う領域とクランク７１が回転運動を行う領域とが第２軸４２を挟んで反対の側に配置されているので、入力軸１２ｃと連結リンク７０とが一直線に並ぶ状態（特異点）を回避できる。

かかる第３リンク機構７において、図７（ａ）の状態から、入力軸１２ｃに押し方向の動力が入力されると、そのスライド運動は連結リンク７０を介することでクランク７１の回転運動に変換される。これにより、第１支持体１６は図７（ｃ）に示すように回転する。

逆に、図７（ａ）の状態において、入力軸１２ｃに引き方向の動力が入力されると、そのスライド運動が連結リンク７０によってクランク７１の回転運動に変換されるので、第１支持体１６は図７（ｂ）に示すように回転する。

なお、連結リンク７０とクランク７１が一直線に並んだ状態は特異点となるため、第１支持体１６の回転範囲はそれよりも内側になるように設定するとよい。

以上述べた構成によれば、アクチュエータ２の動力を２自由度の屈曲（回転）及び把持部１１の開閉の各運動に変換するための動力伝達手段が、すべてリンク機構によって実現されるので、従来の常套手段であったワイヤーを廃することができる。

リンク機構は剛性が高いので、ワイヤーのように伸びたり切れたりするおそれがない。よって、耐久性を向上でき、屈曲鉗子１の交換回数を極めて少なくすることができる。また、リンク機構はワイヤーのように伸縮しないことから、把持片や回転部位の制御精度や把持力を高めることができる。さらに、リンク機構であれば滅菌や洗浄が容易である。しかも、リンクはワイヤーのようにギアやプーリに巻回する必要がないので、屈曲鉗子１とアクチュエータ２との着脱（つまり、屈曲鉗子１の各入力軸１２ａ，１２ｂ，１２ｃとアクチュエータ２の各出力軸との着脱）を簡易化・容易化できる。

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。

本発明の一実施形態に係る多自由度マニピュレータ（屈曲鉗子）を具備した屈曲鉗子システムを示す図である。 屈曲鉗子の先端部分の斜視図である。 屈曲鉗子の先端部分の上面図である。 屈曲鉗子の先端部分の側面図である。 第１リンク機構の動作を示す図である。 第１リンク機構の動作を示す図である。 第３リンク機構の動作を示す図である。

符号の説明

１ 屈曲鉗子（多自由度マニピュレータ）
２ アクチュエータ（駆動手段）
３ コントロール部
５ 第１リンク機構
６ 第２リンク機構
７ 第３リンク機構
１０ アーム部（第２支持体）
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ スライド孔
１１ 把持部
１１ａ，１１ｂ 把持片
１２ 入力軸
１２ａ，１２ｂ 入力軸（第２リンク）
１２ｃ 入力軸（第４リンク）
１３ａ，１３ｂ 把持歯
１４ａ，１４ｂ リンク部
１５ 第１軸
１６ 第１支持体
１７ 基底部
１７ａ，１７ｂ スライド孔
１８ａ，１８ｂ 側壁部
２０ ＤＣモータ
２１ ボールネジ
４０ リンク部
４１ 固定リンク
４２ 第２軸
５０ａ，５０ｂ 連結リンク（第３リンク）
５１ａ，５１ｂ 拘束リンク（第１リンク）
５２ａ，５２ｂ 連結リンク
５３，５４ 延長線
５５ 交点
７０ 連結リンク（第６リンク）
７１ クランク（第５リンク）

Claims (4)

1. 駆動手段によって駆動される手術用の多自由度マニピュレータであって、
   一対の把持片と、
   両把持片を回転自在に連結する第１軸と、
   第１軸にほぼ直交する仮想平面上に存在する第２軸と、
   駆動手段の動力を第１軸回りの一方の把持片の回転運動に変換する第１リンク機構と、
   駆動手段の動力を第１軸回りの他方の把持片の回転運動に変換する第２リンク機構と、
   駆動手段の動力を第２軸回りの両把持片の回転運動に変換する第３リンク機構と、
   各把持片を第１軸で支持する第１支持体と、
   第１支持体を第２軸で支持する第２支持体と、
   を備え、
   リンク機構は、複数の剛体のリンクを対偶で連結した機構であり、
   第１及び第２リンク機構は、それぞれ、
   第１支持体にスライド自在に支持される第１リンクと、
   第２支持体にスライド自在に支持される第２リンクと、
   第１リンクと第２リンクの間を連結する第３リンクと、
   を備えることを特徴とする多自由度マニピュレータ。
2. 第１リンク、第２リンク、及び、第３リンクが直線状に並んだ状態において、第２軸の軸線と第３リンクとが直交することを特徴とする請求項１記載の多自由度マニピュレータ。
3. 把持片の回転範囲は予め定められており、
   第１リンク、第２リンク、及び、第３リンクが直線状に並んだ状態を保ちつつスライドした場合に、上記回転範囲内では常に第２軸の軸線と第３リンクとが直交することを特徴とする請求項２記載の多自由度マニピュレータ。
4. 第３リンク機構は、
   第２支持体にスライド自在に支持される第４リンクと、
   第１支持体に固定され、且つ、第２軸回りに回転自在な第５リンクと、
   第４リンクと第５リンクの間を連結する第６リンクと、
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の多自由度マニピュレータ。

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