JP7029318B2 - manipulator - Google Patents

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Description

本発明は、マニピュレータ、例えば外科手術に適用可能な医療用マニピュレータに関する。 The present invention relates to a manipulator, eg, a medical manipulator applicable to surgery.

内視鏡を用いる外科手術では、患者の体腔内に一つ、あるいは複数のトラカール（筒状の器具）を挿入した後、トラカールを通して腹腔鏡（カメラ）や鉗子、持針器などを体腔内に挿入する。鉗子や持針器の先端部には、生体組織や針などを把持、切断、採取するためのグリップやはさみ、電気メスなどのブレードが先端動作部として取り付けられる。鉗子や持針器は、腹腔鏡に接続されたモニタ上に表示される腹腔内の状態を確認しながら操作される。このような手術は開腹を必要としないため、患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減される。このため、このような外科手術は近年多くの医療現場で採用されている。 In endoscopic surgery, one or more tracals (cylindrical instruments) are inserted into the patient's body cavity, and then a laparoscope (camera), forceps, needle holder, etc. are inserted into the body cavity through the tracal. insert. A blade such as a grip, scissors, or an electric knife for grasping, cutting, and collecting a living tissue or a needle is attached to the tip of a forceps or a needle holder as a tip moving part. The forceps and needle holder are operated while checking the condition in the abdominal cavity displayed on the monitor connected to the laparoscope. Since such surgery does not require laparotomy, the burden on the patient is small, and the number of days until postoperative recovery and discharge is greatly reduced. For this reason, such surgery has been adopted in many medical settings in recent years.

鉗子や持針器として、先端部に関節を有し、先端動作部が揺動、回転可能な、いわゆる医療用マニピュレータの開発が行われている。このような先端動作部の動作自由度が高い医療用マニピュレータを用いることで、体腔内で複雑な処置を施すことができ、高度な技術が要求される外科手術を短時間で遂行することができる。例えば特許文献１、２には、先端動作部が独立して揺動、回転可能な医療用マニピュレータが開示されている。 As forceps and needle holders, so-called medical manipulators that have joints at the tip and can swing and rotate the tip moving part are being developed. By using such a medical manipulator with a high degree of freedom of movement of the tip moving part, it is possible to perform complicated treatment in the body cavity, and it is possible to perform a surgical operation requiring advanced technology in a short time. .. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a medical manipulator in which the tip moving portion can independently swing and rotate.

特許第６１１４５８３号公報Japanese Patent No. 6114583 特許第５８８３３４３号公報Japanese Patent No. 5883343

本発明に係る実施形態の一つは、先端動作部の動作自由度が高く、かつ、構造が簡単であり、低いコストで製造できる医療用マニピュレータを提供することを課題の一つとする。あるいは本発明に係る実施形態の一つは、体腔内の広い領域に対して作用することができる医療用マニピュレータを提供することを課題の一つとする。あるいは本発明に係る実施形態の一つは、人の手首と同様の動作が実現できる先端動作部を有し、より直観的に操作することが可能な医療用マニピュレータを提供することを課題の一つとする。 One of the problems of the embodiment of the present invention is to provide a medical manipulator which has a high degree of freedom of movement of the tip moving portion, a simple structure, and can be manufactured at low cost. Alternatively, one of the embodiments according to the present invention is to provide a medical manipulator capable of acting on a wide area in a body cavity. Alternatively, one of the embodiments according to the present invention is to provide a medical manipulator which has a tip moving portion capable of realizing a movement similar to that of a human wrist and can be operated more intuitively. Intuition.

本発明の実施形態の一つは、マニピュレータである。このマニピュレータは、操作部と、操作部に接続され、長軸方向に第１の中心軸を有するシャフトと、少なくとも一つのグリップを備える把持部と、把持部とシャフトを接続し、長軸方向に第２の中心軸を有する連結部とを備える。連結部は、長軸が第２の中心軸と平行になるように配置され、把持部に接続される流体シリンダーを有する。 One of the embodiments of the present invention is a manipulator. This manipulator connects an operation part, a shaft connected to the operation part and having a first central axis in the long axis direction, a grip part having at least one grip, and a grip part and a shaft, and connects the grip part and the shaft in the long axis direction. It is provided with a connecting portion having a second central axis. The connecting portion has a fluid cylinder that is arranged such that the major axis is parallel to the second central axis and is connected to the grip portion.

本発明の実施形態の一つは、マニピュレータである。このマニピュレータは、操作部と、操作部に接続され、長軸方向に第１の中心軸を有するシャフトと、少なくとも一つのグリップを備える把持部と、把持部とシャフトを接続し、長軸方向に第２の中心軸を有する連結部とを備える。連結部は、第１の中心軸と第２の中心軸と直交する揺動軸を中心として揺動する。把持部は、第２の中心軸を中心として回転する。グリップは、第２の中心軸に対して垂直な機軸を中心として回転する。揺動軸は、インナーシャフトが第１の中心軸を中心として回転するに伴って第１の中心軸を中心として回転してもよい。 One of the embodiments of the present invention is a manipulator. This manipulator connects an operation part, a shaft connected to the operation part and having a first central axis in the long axis direction, a grip part having at least one grip, and a grip part and a shaft, and connects the grip part and the shaft in the long axis direction. It is provided with a connecting portion having a second central axis. The connecting portion swings around a swing axis orthogonal to the first central axis and the second central axis. The grip portion rotates about a second central axis. The grip rotates about an axis perpendicular to the second central axis. The swing shaft may rotate about the first central axis as the inner shaft rotates about the first central axis.

本発明に係る実施形態のマニピュレータの模式的斜視図。The schematic perspective view of the manipulator of the embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの先端動作部の模式的斜視図。The schematic perspective view of the tip moving part of the manipulator of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの模式的分解斜視図。Schematic exploded perspective view of the manipulator of the embodiment according to the present invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの先端動作部の模式的断面図。The schematic sectional view of the tip moving part of the manipulator of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの流体シリンダーの模式的断面図。Schematic cross-sectional view of the fluid cylinder of the manipulator of the embodiment according to the present invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの流体シリンダーの模式的断面図。Schematic cross-sectional view of the fluid cylinder of the manipulator of the embodiment according to the present invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの連結部とシャフトの接続部の模式的側面図。The schematic side view of the connection part of the manipulator of embodiment and the connection part of a shaft which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの連結部とシャフトの接続部の模式的断面図。The schematic sectional view of the connection part of the manipulator and the connection part of a shaft of the embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの連結部とシャフトの接続部の模式的底面図。The schematic bottom view of the connection part of the manipulator and the connection part of the shaft of the embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの連結部とシャフトの接続部の模式的上面図。The schematic top view of the connection part of the manipulator and the connection part of a shaft of the embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの連結部とシャフトの接続部の模式的断面図。The schematic sectional view of the connection part of the manipulator and the connection part of a shaft of the embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの連結部とシャフトの接続部の模式的断面図。The schematic sectional view of the connection part of the manipulator and the connection part of a shaft of the embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータのグリップの模式的上面図。The schematic top view of the grip of the manipulator of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータのグリップの模式的側面図。The schematic side view of the grip of the manipulator of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの動作を説明する模式的斜視図。The schematic perspective view explaining the operation of the manipulator of the embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの先端動作部の模式的断面図。The schematic sectional view of the tip moving part of the manipulator of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの模式的分解斜視図。Schematic exploded perspective view of the manipulator of the embodiment according to the present invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの先端動作部の模式的断面図。The schematic sectional view of the tip moving part of the manipulator of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のマニピュレータの先端動作部の模式的断面図。The schematic sectional view of the tip moving part of the manipulator of embodiment which concerns on this invention.

以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the invention disclosed in this application will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be carried out in various forms without departing from the gist thereof, and is not construed as being limited to the description contents of the embodiments exemplified below.

また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。 Further, in order to clarify the explanation, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment, but this is just an example and the interpretation of the present invention. Is not limited to. Further, in this specification and each figure, elements having the same functions as those described with respect to the above-mentioned figures may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted.

（第１実施形態）
以下、本発明に係る実施形態の一つであるマニピュレータ１００を説明する。 (First Embodiment)
Hereinafter, the manipulator 100, which is one of the embodiments according to the present invention, will be described.

１．全体構造
図１に示すように、マニピュレータ１００は操作部２００、シャフト３００、および先端動作部４００を有する。シャフト３００は操作部２００と先端動作部４００の間に位置し、これらに接続される。後述するように、先端動作部４００はシャフト３００に対する回転や首振り動作（以下、首振り動作を揺動と記す）が可能であり、これらの動作はシャフト３００を介して操作部２００を用いて制御される。 1. 1. Overall Structure As shown in FIG. 1, the manipulator 100 has an operation unit 200, a shaft 300, and a tip operating unit 400. The shaft 300 is located between the operation unit 200 and the tip operating unit 400 and is connected to the shaft 300. As will be described later, the tip moving portion 400 can rotate and swing with respect to the shaft 300 (hereinafter, the swinging motion is referred to as swing), and these movements are performed by using the operation unit 200 via the shaft 300. Be controlled.

２．操作部２００
操作部２００は、ハンドル２０４を含む筐体２０２、揺動ノブ２１０、第１の回転ノブ２２０、レバー２３０を基本的な構成として有する。任意の構成として、操作部２００はさらに第２の回転ノブ２４０を有してもよい。これらの揺動ノブ２１０、第１の回転ノブ２２０、レバー２３０、第２の回転ノブ２４０の形状や筐体２０２への取り付け位置は任意に決定することができ、図１に例示された形状や配置に限られない。 2. 2. Operation unit 200
The operation unit 200 has a housing 202 including a handle 204, a swing knob 210, a first rotary knob 220, and a lever 230 as a basic configuration. As an arbitrary configuration, the operation unit 200 may further have a second rotary knob 240. The shapes of the swing knob 210, the first rotary knob 220, the lever 230, and the second rotary knob 240 and the mounting position to the housing 202 can be arbitrarily determined, and the shapes exemplified in FIG. 1 can be determined. Not limited to placement.

揺動ノブ２１０は、先端動作部４００の揺動を制御する機能を有する。後述するように、先端動作部４００は、シャフト３００の長軸方向に沿った第１の中心軸Ａr1に直交する揺動軸Ａyを中心に揺動するように構成され、揺動ノブ２１０の回転操作に従って先端動作部４００が矢印１１４、１１６で示すように揺動する（図２参照）。 The swing knob 210 has a function of controlling the swing of the tip operating portion 400. As will be described later, the tip moving portion 400 is configured to swing about a swing axis A y orthogonal to the first center axis A r1 along the major axis direction of the shaft 300, and the swing knob 210 The tip moving portion 400 swings as shown by arrows 114 and 116 according to the rotation operation of (see FIG. 2).

第１の回転ノブ２２０は、シャフト３００内に挿入・配置され、先端動作部４００に接続されるインナーシャフト３０４（図２参照）を第１の中心軸Ａr1を中心に回転させる機能を有する。インナーシャフト３０４は先端動作部４００とも接続されており、第１の回転ノブ２２０を操作してインナーシャフト３０４を回転すると、これに伴って先端動作部４００も第１の中心軸Ａr1を中心に回転する。 The first rotary knob 220 has a function of inserting and arranging the inner shaft 304 (see FIG. 2) inserted and arranged in the shaft 300 and connected to the tip moving portion 400 to rotate the inner shaft 304 (see FIG. 2) about the first central axis Ar1 . The inner shaft 304 is also connected to the tip moving portion 400, and when the inner shaft 304 is rotated by operating the first rotary knob 220, the tip moving portion 400 also centers on the first central axis Ar1 . Rotate.

レバー２３０は先端動作部４００に備えられる把持部４５０の開閉、および先端動作部４００の第２の中心軸Ａr2に沿った移動（並進）を制御する機能を有する。レバー２３０を操作することで把持部４５０に備えられる下グリップ４５２と上グリップ４５４の間隔が変化して把持機能が実現されるとともに、第２の中心軸Ａr2に沿って把持部４５０が並進する。 The lever 230 has a function of controlling the opening / closing of the grip portion 450 provided in the tip moving portion 400 and the movement (translation) of the tip moving portion 400 along the second central axis Ar2 . By operating the lever 230, the distance between the lower grip 452 and the upper grip 454 provided in the grip portion 450 changes to realize the grip function, and the grip portion 450 translates along the second central axis Ar2 . ..

任意の構成である第２の回転ノブ２４０は、シャフト３００の外側を構成するアウターシャフト３０２とそれに接続される先端動作部４００の全体を回転する機能を有する。ただし上述したように、第２の回転ノブ２４０を設けず、アウターシャフト３０２は操作部２００に固定されて、第１の中心軸Ａr1を中心として回転しないようにマニピュレータ１００を構成してもよい。 The second rotary knob 240, which is an arbitrary configuration, has a function of rotating the entire outer shaft 302 constituting the outer side of the shaft 300 and the tip moving portion 400 connected to the outer shaft 302. However, as described above, the outer shaft 302 may be fixed to the operation unit 200 without providing the second rotation knob 240, and the manipulator 100 may be configured so as not to rotate about the first central axis Ar1 . ..

図示しないが、筐体２０２内には揺動ノブ２１０や第１の回転ノブ２２０、レバー２３０、第２の回転ノブ２４０がそれぞれシャフト３００や先端動作部４００を駆動するための機構が備えられる。ハンドル２０４はオペレータがマニピュレータ１００を安定に保持するために用いられ、その形状も適宜設計、選択することができる。 Although not shown, a mechanism is provided in the housing 202 for the swing knob 210, the first rotary knob 220, the lever 230, and the second rotary knob 240 to drive the shaft 300 and the tip operating portion 400, respectively. The handle 204 is used by the operator to stably hold the manipulator 100, and its shape can be appropriately designed and selected.

３．シャフト
図２、図３、図４に示すように、シャフト３００はインナーシャフト３０４、インナーシャフト３０４の少なくとも一部を取り囲むバッファーチューブ３１０、インナーシャフト３０４とバッファーチューブ３１０を取り囲むアウターシャフト３０２、および揺動ケーブル３１８を主な構成として有する。これらのインナーシャフト３０４、バッファーチューブ３１０、アウターシャフト３０２は高い弾性を示すように高分子材料で形成してもよく、あるいは低い弾性を示すように金属を用いて形成してもよい。 3. 3. Shaft As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the shaft 300 includes an inner shaft 304, a buffer tube 310 surrounding at least a part of the inner shaft 304, an outer shaft 302 surrounding the inner shaft 304 and the buffer tube 310, and swinging. It has a cable 318 as its main configuration. The inner shaft 304, the buffer tube 310, and the outer shaft 302 may be formed of a polymer material so as to exhibit high elasticity, or may be formed of a metal so as to exhibit low elasticity.

アウターシャフト３０２は、シャフト３００を保護することを主な機能として有し、操作部２００に接続される（図１）。アウターシャフト３０２は、第２の回転ノブ２４０の操作に応じて第１の中心軸Ａr1を中心として回転する（図２の矢印１１８で示される回転）ように構成してもよい。バッファーチューブ３１０はアウターシャフト３０２内に挿入され、アウターシャフト３０２に固定される。このため、アウターシャフト３０２が回転するように構成される場合、バッファーチューブ３１０はアウターシャフト３０２の回転に伴って第１の中心軸Ａr1を中心として回転する。インナーシャフト３０４はバッファーチューブ３１０の内部に挿入され、さらに第１の回転ノブ２２０に接続される。インナーシャフト３０４は第１の回転ノブ２２０の操作に応じて第１の中心軸Ａr1を中心として回転する。その際、インナーシャフト３０４はアウターシャフト３０２とバッファーチューブ３１０からから独立して回転する。 The outer shaft 302 has a main function of protecting the shaft 300 and is connected to the operation unit 200 (FIG. 1). The outer shaft 302 may be configured to rotate about the first central axis Ar1 (rotation indicated by the arrow 118 in FIG. 2) in response to the operation of the second rotation knob 240. The buffer tube 310 is inserted into the outer shaft 302 and fixed to the outer shaft 302. Therefore, when the outer shaft 302 is configured to rotate, the buffer tube 310 rotates about the first central axis Ar1 as the outer shaft 302 rotates. The inner shaft 304 is inserted inside the buffer tube 310 and further connected to the first rotary knob 220. The inner shaft 304 rotates about the first central axis Ar1 in response to the operation of the first rotary knob 220. At that time, the inner shaft 304 rotates independently of the outer shaft 302 and the buffer tube 310.

揺動ケーブル３１８はバッファーチューブ３１０とアウターシャフト３０２の間を延伸するように配置され、操作部２００の揺動ノブ２１０に接続される。バッファーチューブ３１０にはその側面に、互いに対向する二つのガイド溝３１０ａ、３１０ｂが形成され、揺動ケーブル３１８はガイド溝３１０ａ、３１０ｂとアウターシャフト３０２によって挟まれる空間を延伸する。したがって、揺動ケーブル３１８が揺動ノブ２１０の操作によって駆動されて移動する際、アウターシャフト３０２と揺動ケーブル３１８との干渉が防止される。後述するように、揺動ケーブル３１８は先端動作部４００の揺動に用いられる。したがってガイド溝３１０ａ、３１０ｂの形成は、先端動作部４００の滑らかな揺動に寄与する。バッファーチューブ３１０はインナーシャフト３０４の全体を取り囲んでもよく、あるいは図３に示すようにインナーシャフト３０４の一部のみを取り囲むように構成してもよい。 The swing cable 318 is arranged so as to extend between the buffer tube 310 and the outer shaft 302, and is connected to the swing knob 210 of the operation unit 200. Two guide grooves 310a and 310b facing each other are formed on the side surface of the buffer tube 310, and the swing cable 318 extends a space sandwiched between the guide grooves 310a and 310b and the outer shaft 302. Therefore, when the swing cable 318 is driven and moved by the operation of the swing knob 210, the interference between the outer shaft 302 and the swing cable 318 is prevented. As will be described later, the swing cable 318 is used for swinging the tip operating portion 400. Therefore, the formation of the guide grooves 310a and 310b contributes to the smooth swing of the tip moving portion 400. The buffer tube 310 may surround the entire inner shaft 304, or may be configured to surround only a part of the inner shaft 304 as shown in FIG.

４．先端動作部
先端動作部４００は、把持部４５０、および把持部４５０とシャフト３００を接続する連結部４１０を備える（図２）。 4. Tip moving portion The tip moving portion 400 includes a grip portion 450 and a connecting portion 410 connecting the grip portion 450 and the shaft 300 (FIG. 2).

４－１．連結部
図２から図４に示すように、連結部４１０は、長軸方向に第２の中心軸Ａr2を有する支持円筒４１２、および支持円筒４１２内に配置され、把持部４５０に接続される流体シリンダー４２０を備える。支持円筒４１２は、流体シリンダー４２０を保護することを一つの機能として有する。 4-1. Connecting Part As shown in FIGS. 2 to 4, the connecting part 410 is arranged in the support cylinder 412 having the second central axis Ar2 in the major axis direction and the support cylinder 412, and is connected to the grip part 450. A fluid cylinder 420 is provided. The support cylinder 412 has one function of protecting the fluid cylinder 420.

（１）流体シリンダー
流体シリンダー４２０としては、いわゆるエアーシリンダーやオイルシリンダー（油圧シリンダー）などを採用することができ、その構造も任意に選択することができる。すなわち、窒素やアルゴン、空気などの気体、あるいは油や水などの流体を媒体とし、この媒体を供給、排出することで全体の長さが変化するように構成される機構を流体シリンダー４２０として用いることができる。流体シリンダー４２０は、長軸が第２の中心軸Ａr2と一致する、あるいは平行になるように配置され、支持円筒４１２と独立して第２の中心軸Ａr2を中心として回転（図２の矢印１１０に示す回転）することができる。 (1) Fluid cylinder As the fluid cylinder 420, a so-called air cylinder, an oil cylinder (hydraulic cylinder), or the like can be adopted, and the structure thereof can be arbitrarily selected. That is, a mechanism is used as the fluid cylinder 420 in which a gas such as nitrogen, argon, or air, or a fluid such as oil or water is used as a medium, and the entire length is changed by supplying and discharging this medium. be able to. The fluid cylinder 420 is arranged so that its major axis coincides with or is parallel to the second central axis Ar2 , and rotates about the second central axis Ar2 independently of the support cylinder 412 (FIG. 2). (Rotation indicated by arrow 110) can be performed.

流体シリンダー４２０の構造の一例を図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す断面模式図を用いて説明する。図５（Ａ）に示すように、流体シリンダー４２０は、シリンダーチューブ４２２、シリンダーチューブ４２２内に少なくとも一部が挿入されるように配置されるピストン４２６、ピストン４２６に接続されるピストンロッド４２４、シリンダーチューブ４２２に接続される配管３２０、およびシリンダーチューブ４２２内に設けられる隔壁４２８を有している。シリンダーチューブ４２２が支持円筒４１２内で第２の中心軸Ａr2を中心として回転することで流体シリンダー４２０が回転する。ピストン４２６とピストンロッド４２４は一体となって第２の中心軸Ａr2に沿って並進する。隔壁４２８には二系統の流路４３０ａ、４３０ｂが設けられ、これらはそれぞれ配管３２０に設けられる供給管３２０ａ、排出管３２０ｂと接続される。配管３２０とその内部に配置される供給管３２０ａ、排出管３２０ｂはインナーシャフト３０４内部を通って操作部２００へ接続される。配管３２０、供給管３２０ａ、排出管３２０ｂはいずれも可撓性を有し、例えば樹脂などを用いて形成される。 An example of the structure of the fluid cylinder 420 will be described with reference to the schematic cross-sectional views shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). As shown in FIG. 5A, the fluid cylinder 420 includes a cylinder tube 422, a piston 426 arranged so that at least a part thereof is inserted into the cylinder tube 422, a piston rod 424 connected to the piston 426, and a cylinder. It has a pipe 320 connected to the tube 422 and a partition 428 provided in the cylinder tube 422. The fluid cylinder 420 rotates as the cylinder tube 422 rotates about the second central axis Ar2 in the support cylinder 412. The piston 426 and the piston rod 424 are integrated and translated along the second central axis Ar2 . The partition wall 428 is provided with two systems of flow paths 430a and 430b, which are connected to the supply pipe 320a and the discharge pipe 320b provided in the pipe 320, respectively. The pipe 320, the supply pipe 320a and the discharge pipe 320b arranged inside the pipe 320 are connected to the operation unit 200 through the inside of the inner shaft 304. The pipe 320, the supply pipe 320a, and the discharge pipe 320b are all flexible and are formed by using, for example, resin.

シリンダーチューブ４２２、隔壁４２８、およびピストン４２６によって第１のチャンバー４３２、第２のチャンバー４３４、第３のチャンバー４３６が形成される。これらのチャンバーの体積は、ピストン４２６の位置によって決定される。第１のチャンバー４３２、第２のチャンバー４３４、第３のチャンバー４３６には、上述した流体が充填される。流路４３０ａは第１のチャンバー４３２と第２のチャンバー４３４と接続され、流路４３０ｂは第３のチャンバー４３６と接続される。第１のチャンバー４３２と第２のチャンバー４３４は流路４３０ａを介して繋がっている。 A cylinder tube 422, a partition wall 428, and a piston 426 form a first chamber 432, a second chamber 434, and a third chamber 436. The volume of these chambers is determined by the position of the piston 426. The first chamber 432, the second chamber 434, and the third chamber 436 are filled with the above-mentioned fluid. The flow path 430a is connected to the first chamber 432 and the second chamber 434, and the flow path 430b is connected to the third chamber 436. The first chamber 432 and the second chamber 434 are connected to each other via the flow path 430a.

操作部２００は、レバー２３０の操作に応じて流体を供給管３２０ａへ供給し、同時に流体を排出管３２０ｂから排出するように構成される。供給管３２０ａと流路４３０ａを介して第１のチャンバー４３２と第２のチャンバー４３４へ流体が供給され、同時に第３のチャンバー４３６から流路４３０ｂと排出管３２０ｂを通して流体が排出されることで、第１のチャンバー４３２と第２のチャンバー４３４の体積が増大し、第３のチャンバー４３６の体積が減少する。これにより、ピストン４２６とピストンロッド４２４が第２の中心軸Ａr2に沿って並進し、流体シリンダー４２０の全長が増大する（図５（Ｂ））。逆に、第１のチャンバー４３２と第２のチャンバー４３４から供給管３２０ａと流路４３０ａを通して流体が排出され、同時に供給管３２０ａと流路４３０ａを通して第３のチャンバー４３６へ流体が供給されることにより、第１のチャンバー４３２と第２のチャンバー４３４の体積が減少し、第３のチャンバー４３６の体積が増大する。これにより、ピストン４２６とピストンロッド４２４が第２の中心軸Ａr2に沿って並進し、流体シリンダー４２０の全長が減少する。 The operation unit 200 is configured to supply the fluid to the supply pipe 320a in response to the operation of the lever 230, and at the same time discharge the fluid from the discharge pipe 320b. The fluid is supplied to the first chamber 432 and the second chamber 434 via the supply pipe 320a and the flow path 430a, and at the same time, the fluid is discharged from the third chamber 436 through the flow path 430b and the discharge pipe 320b. The volume of the first chamber 432 and the second chamber 434 increases, and the volume of the third chamber 436 decreases. As a result, the piston 426 and the piston rod 424 are translated along the second central axis Ar2 , and the total length of the fluid cylinder 420 is increased (FIG. 5 (B)). On the contrary, the fluid is discharged from the first chamber 432 and the second chamber 434 through the supply pipe 320a and the flow path 430a, and at the same time, the fluid is supplied to the third chamber 436 through the supply pipe 320a and the flow path 430a. , The volume of the first chamber 432 and the second chamber 434 decreases, and the volume of the third chamber 436 increases. As a result, the piston 426 and the piston rod 424 are translated along the second central axis Ar2 , and the total length of the fluid cylinder 420 is reduced.

シリンダーチューブ４２２にはさらに環状の舌片部４３８が設けられ、舌片部４３８には開孔４２２ａが形成される（図３）。後述するように、開孔４２２ａは流体シリンダー４２０と自在継手（以下、ユニバーサルジョイントと記す）３０６との接続に用いられる。 The cylinder tube 422 is further provided with an annular tongue piece portion 438, and an opening 422a is formed in the tongue piece portion 438 (FIG. 3). As will be described later, the opening 422a is used for connecting the fluid cylinder 420 and the universal joint (hereinafter referred to as a universal joint) 306.

（２）シャフトとの接続
支持円筒４１２は上舌片４１２ａと下舌片４１２ｂを備え（図３）、これらにはそれぞれ開孔４１２ｃ、４１２ｄが設けられる（開孔４１２ｄは図示されていない）。アウターシャフト３０２の端部にも上舌片３０２ａと下舌片３０２ｂが設けられ、これらにもそれぞれ開孔３０２ｃ、３０２ｄが形成される。可動ピン３１６が開孔４１２ｃ、３０２ｃに挿入され、同様に可動ピン３１４が開孔４１２ｄ、３０２ｄに挿入される（図３、図４）。これによって支持円筒４１２がアウターシャフト３０２に接続されるとともに、支持円筒４１２が可動ピン３１４、３１６を軸として揺動することができる。換言すると、揺動軸Ａyは可動ピン３１４、３１６やこれらが配置される開孔４１２ｃ、４１２ｄ、３０２ｃ、３０２ｄを貫通し、第２の中心軸Ａr2に垂直な、あるいは直交する軸であり（図４）、この揺動軸Ａyを中心として支持円筒４１２、および支持円筒４１２内部に配置される流体シリンダー４２０を含む連結部４１０がシャフト３００に対して揺動する。アウターシャフト３０２を第１の中心軸Ａr1を中心として回転するように構成する場合、その回転に従って支持円筒４１２を含む連結部４１０が第１の中心軸Ａr1を中心として回転する。 (2) Connection with Shaft The support cylinder 412 is provided with an upper tongue piece 412a and a lower tongue piece 412b (FIG. 3), each of which is provided with openings 412c and 412d (openings 412d are not shown). An upper tongue piece 302a and a lower tongue piece 302b are also provided at the end of the outer shaft 302, and holes 302c and 302d are formed in these, respectively. The movable pin 316 is inserted into the openings 412c and 302c, and the movable pin 314 is similarly inserted into the openings 412d and 302d (FIGS. 3 and 4). As a result, the support cylinder 412 is connected to the outer shaft 302, and the support cylinder 412 can swing around the movable pins 314 and 316. In other words, the swing axis A y is an axis that penetrates the movable pins 314, 316 and the openings 412c, 412d, 302c, 302d in which they are arranged, and is perpendicular to or orthogonal to the second central axis A r2 . (FIG. 4), a connecting portion 410 including a support cylinder 412 and a fluid cylinder 420 arranged inside the support cylinder 412 swings about the swing shaft Ay with respect to the shaft 300. When the outer shaft 302 is configured to rotate about the first central axis A r1 , the connecting portion 410 including the support cylinder 412 rotates about the first central axis A r1 according to the rotation.

図３、図４に示すように、シャフト３００と連結部４１０との接続には、コネクターとしてのユニバーサルジョイント３０６、およびプーリー３０８がさらに用いられる。以下、図４、図６（Ａ）から図７（Ｃ）を用いてユニバーサルジョイント３０６とプーリーの構造を説明する。ここで便宜上、図２に示すように、第１の中心軸Ａr1がｙ軸に平行であり、揺動軸Ａyがｚ軸に平行であるとして説明を行う。ｘ軸はｙ軸とｚ軸に直交する。 As shown in FIGS. 3 and 4, a universal joint 306 as a connector and a pulley 308 are further used for connecting the shaft 300 and the connecting portion 410. Hereinafter, the structures of the universal joint 306 and the pulley will be described with reference to FIGS. 4 and 6 (A) to 7 (C). Here, for convenience, as shown in FIG. 2, it is assumed that the first central axis A r1 is parallel to the y axis and the swing axis A y is parallel to the z axis. The x-axis is orthogonal to the y-axis and the z-axis.

（ユニバーサルジョイント）
図４、図６（Ａ）、図７（Ａ）に示すように、ユニバーサルジョイント３０６は、スパイダ３０６ｃと一対のヨーク３０６ａ（第１のヨーク）、３０６ｂ（第２のヨーク）を有する。一対のヨーク３０６ａ、３０６ｂは、それぞれ一対の可動ピン３０６ｄ、一対の可動ピン３０６ｅを介してスパイダ３０６ｃに接続される。ヨーク３０６ａは、可動ピン３０６ｄを中心軸としてスパイダ３０６ｃに対して回転し、ヨーク３０６ｂは可動ピン３０６ｅを中心軸としてスパイダ３０６ｃに対して回転する。揺動軸Ａyは、上下に重なる二つの可動ピン３０６ｄを貫通する（図４、図６（Ａ））。したがって、ヨーク３０６ａは、揺動軸Ａyを中心としてスパイダ３０６ｃに対して回転する。 (Universal joint)
As shown in FIGS. 4, 6 (A) and 7 (A), the universal joint 306 has a spider 306c and a pair of yokes 306a (first yoke) and 306b (second yoke). The pair of yokes 306a and 306b are connected to the spider 306c via a pair of movable pins 306d and a pair of movable pins 306e, respectively. The yoke 306a rotates with respect to the spider 306c with the movable pin 306d as the central axis, and the yoke 306b rotates with respect to the spider 306c with the movable pin 306e as the central axis. The swing axis A y penetrates two vertically overlapping movable pins 306d (FIGS. 4 and 6 (A)). Therefore, the yoke 306a rotates with respect to the spider 306c about the swing axis Ay .

スパイダ３０６ｃに対するヨーク３０６ａ、３０６ｂの回転軸は互いに垂直であり、ヨーク３０６ｂの回転軸は揺動軸Ａyと第１の中心軸Ａr1に対して垂直である。図６（Ａ）や図７（Ａ）に示した例では、一対の可動ピン３０６ｅの中心軸、すなわちヨーク３０６ｂの回転軸はヨーク３０６ａの回転軸（すなわち揺動軸Ａy）と交差しないが、ヨーク３０６ｂの回転軸が揺動軸Ａyと直交するよう、ユニバーサルジョイント３０６を構成してもよい。 The rotation axes of the yokes 306a and 306b with respect to the spider 306c are perpendicular to each other, and the rotation axes of the yoke 306b are perpendicular to the swing axis A y and the first central axis A r1 . In the examples shown in FIGS. 6A and 7A, the central axis of the pair of movable pins 306e, that is, the rotation axis of the yoke 306b does not intersect the rotation axis of the yoke 306a (that is, the swing axis Ay ). , The universal joint 306 may be configured so that the rotation axis of the yoke 306b is orthogonal to the swing axis A y .

図４や図６（Ａ）から図７（Ｂ）に示すように、一方のヨーク３０６ａはインナーシャフト３０４と接続され、インナーシャフト３０４の回転に伴って第１の中心軸Ａr1を中心として回転し、同時にスパイダ３０６ｃも第１の中心軸Ａr1を中心として回転する。このため、他方のヨーク３０６ｂも第１の中心軸Ａr1を中心として回転する。また、インナーシャフト３０４の回転に伴って揺動軸Ａyも第１の中心軸Ａr1を中心として回転する。 As shown in FIGS. 4 and 6 (A) to 7 (B), one yoke 306a is connected to the inner shaft 304 and rotates about the first central axis Ar1 as the inner shaft 304 rotates. At the same time, the spider 306c also rotates about the first central axis Ar1 . Therefore, the other yoke 306b also rotates about the first central axis Ar1 . Further, as the inner shaft 304 rotates, the swing shaft A y also rotates about the first central shaft A r1 .

ヨーク３０６ｂには開孔３０６ｆが形成され（図３）、この開孔３０６ｆ、およびシリンダーチューブ４２２の舌片部４３８に設けられる開孔４２２ａに固定ピン４４０が挿入され、ヨーク３０６ｂとシリンダーチューブ４２２が固定される。 An opening 306f is formed in the yoke 306b (FIG. 3), a fixing pin 440 is inserted into the opening 306f and an opening 422a provided in the tongue piece portion 438 of the cylinder tube 422, and the yoke 306b and the cylinder tube 422 are formed. It is fixed.

スパイダ３０６ｃには開孔（貫通孔）３０６ｇが設けられ、流体シリンダー４２０を制御するための配管３２０は、開孔３０６ｇを貫通し、さらにインナーシャフト３０４内に配置されて操作部２００に接続される（図３、図４、図６（Ｂ）から図７（Ｃ）参照）。 The spider 306c is provided with an opening (through hole) 306g, and the pipe 320 for controlling the fluid cylinder 420 penetrates the opening 306g and is further arranged in the inner shaft 304 and connected to the operation unit 200. (See FIGS. 3, 4, 6 (B) to 7 (C)).

（プーリー）
支持円筒４１２の下舌片４１２ｂとユニバーサルジョイント３０６の間には、ヨーク３０６ａを介してスパイダ３０６ｃと重なるプーリー３０８が配置される（図３、図４、図６（Ａ）から図７（Ｂ）参照）。プーリー３０８の回転軸は揺動軸Ａyと一致する。プーリー３０８は支持円筒４１２の下舌片４１２ｂに対し、可動ピン３１４によって固定される（図３、図４）。より具体的には、プーリー３０８は下舌片４１２ｂに固定されるが、可動ピン３１４を中心として回転することができる。一方、プーリー３０８はユニバーサルジョイント３０６のヨーク３０６ａとは固定されず、ヨーク３０６ａから独立して揺動軸Ａyを中心とする回転動作を行うことができる。 (pulley)
A pulley 308 overlapping the spider 306c via the yoke 306a is arranged between the lower tongue piece 412b of the support cylinder 412 and the universal joint 306 (FIGS. 3, 4, 6 (A) to 7 (B)). reference). The rotation axis of the pulley 308 coincides with the swing axis A y . The pulley 308 is fixed to the lower tongue piece 412b of the support cylinder 412 by a movable pin 314 (FIGS. 3 and 4). More specifically, the pulley 308 is fixed to the lower tongue piece 412b, but can rotate about the movable pin 314. On the other hand, the pulley 308 is not fixed to the yoke 306a of the universal joint 306, and can rotate around the swing shaft Ay independently of the yoke 306a.

プーリー３０８には揺動ケーブル３１８が掛けられ（図４、図６（Ａ）、図６（Ｂ））、プーリー３０８は揺動ケーブル３１８の動きに従って揺動軸Ａyを中心として回転する。したがって、揺動ノブ２１０の操作によって揺動ケーブル３１８が移動するとプーリー３０８が回転し、これに伴って連結部４１０が揺動軸Ａyを中心として回転する。これにより、オペレータは先端動作部４００を揺動させることができる。 A swing cable 318 is hung on the pulley 308 (FIGS. 4, 6 (A) and 6 (B)), and the pulley 308 rotates about the swing shaft A y according to the movement of the swing cable 318. Therefore, when the swing cable 318 is moved by the operation of the swing knob 210, the pulley 308 rotates, and the connecting portion 410 rotates about the swing shaft A y accordingly. As a result, the operator can swing the tip moving portion 400.

４－２．把持部
把持部４５０は、少なくとも１つのグリップと、グリップの回転の支点として機能するグリップステーションを有する。図２から図４に示した例では、把持部４５０は二つのグリップ（下グリップ４５２、上グリップ４５４）、およびこれらに挟持、接続されるグリップステーション４５６を有する。図８（Ａ）と図８（Ｂ）に下グリップ４５２の模式的上面図と側面図をそれぞれ示す。図８（Ａ）に示すように、下グリップ４５２は本体４５２ａとウイング４５２ｃを有する。本体４５２ａとウイング４５２ｃは一体化されていてもよい。本体４５２ａは、先端部に近づくほどその上面４５２ｂの幅が徐々に小さくなるように構成される。先端部に対向する後端部にウイング４５２ｃが位置し、その幅は本体４５２ａの後端部の幅よりも小さい。ウイング４５２ｃには開孔４５２ｅが形成される（図３）。詳細な説明は割愛するが、上グリップ４５４も同様の構造を有しており、下グリップ４５２のウイング４５２ｃと上グリップ４５４のウイングでグリップステーション４５６の一部が挟持される。 4-2. Grip section The grip section 450 has at least one grip and a grip station that functions as a fulcrum for the rotation of the grip. In the example shown in FIGS. 2 to 4, the grip portion 450 has two grips (lower grip 452, upper grip 454) and a grip station 456 sandwiched and connected to them. 8 (A) and 8 (B) show a schematic top view and a side view of the lower grip 452, respectively. As shown in FIG. 8A, the lower grip 452 has a main body 452a and a wing 452c. The main body 452a and the wing 452c may be integrated. The main body 452a is configured so that the width of the upper surface 452b gradually decreases as it approaches the tip end portion. The wing 452c is located at the rear end facing the front end, and its width is smaller than the width of the rear end of the main body 452a. An opening 452e is formed in the wing 452c (FIG. 3). Although detailed description is omitted, the upper grip 454 also has a similar structure, and a part of the grip station 456 is sandwiched between the wing 452c of the lower grip 452 and the wing of the upper grip 454.

グリップステーション４５６にも開孔４５６ａが設けられ、ウイング４５２ｃの開孔４５２ｅ、グリップステーション４５６の開孔４５６ａ、および上グリップ４５４のウイングに形成される開孔４５４ｅに可動ピン４５８が挿入される（図３）。この構成により、下グリップ４５２と上グリップ４５４は、開孔４５２ｅ、４５６ａ、４５４ｅを貫通する軸（以下、機軸と記す）Ａpを中心としてそれぞれ回転することができる（図２）。機軸Apは第２の中心軸Ａr2に対して垂直である。 The grip station 456 is also provided with an opening 456a, and the movable pin 458 is inserted into the opening 452e of the wing 452c, the opening 456a of the grip station 456, and the opening 454e formed in the wing of the upper grip 454 (FIG. 3). With this configuration, the lower grip 452 and the upper grip 454 can rotate about an axis (hereinafter referred to as an axis) Ap penetrating the openings 452e, 456a, and 454e , respectively (FIG. 2). The axis Ap is perpendicular to the second central axis Ar2 .

下グリップ４５２の上面４５２ｂには開孔４５２ｄが設けられ、同様に上グリップ４５４にも開孔４５４ｄが設けられる（図４、図８（Ａ））。これらの開孔４５２ｄ、４５４ｄに開閉ばね（第２のばね）４６０が設けられる。開閉ばね４６０は、その両末端がそれぞれ開孔４５２ｄ、４５４ｄ内に位置されるように設けられる。開閉ばね４６０の形状や構造に制約は無く、図３や図４で例示されるようなスプリングばねでも良く、あるいは板バネでも良い。 The upper surface 452b of the lower grip 452 is provided with an opening 452d, and the upper grip 454 is also provided with an opening 454d (FIGS. 4 and 8 (A)). An opening / closing spring (second spring) 460 is provided in these openings 452d and 454d. The opening / closing spring 460 is provided so that both ends thereof are located in the openings 452d and 454d, respectively. The shape and structure of the opening / closing spring 460 are not limited, and a spring spring as exemplified in FIGS. 3 and 4 may be used, or a leaf spring may be used.

グリップステーション４５６は、少なくとも一部が支持円筒４１２内部に挿入され、かつ、ピストンロッド４２４に接続される（図４）。支持円筒４１２内にはさらに制御ばね（第１のばね）４４２が配置される（図３、図４）。制御ばね４４２はシリンダーチューブ４２２とグリップステーション４５６の間に設けられ、シリンダーチューブ４２２とグリップステーション４５６間の間隔を一定に保つための復元力を提供する。 The grip station 456 is at least partially inserted inside the support cylinder 412 and is connected to the piston rod 424 (FIG. 4). A control spring (first spring) 442 is further arranged in the support cylinder 412 (FIGS. 3 and 4). The control spring 442 is provided between the cylinder tube 422 and the grip station 456 and provides a restoring force to keep the distance between the cylinder tube 422 and the grip station 456 constant.

任意の構成として、先端動作部４００はさらにブッシュ４４４を支持円筒４１２内に有していてもよい。この場合、ブッシュ４４４は少なくとも一部が支持円筒４１２に囲まれるように設置され、グリップステーション４５６はブッシュ４４４内部に挿入、収納される。 As an optional configuration, the tip moving portion 400 may further have a bush 444 in the support cylinder 412. In this case, the bush 444 is installed so that at least a part thereof is surrounded by the support cylinder 412, and the grip station 456 is inserted and stored inside the bush 444.

５．動作
５－１．揺動
シャフト３００に対する先端動作部４００の揺動操作は、操作部２００の揺動ノブ２１０を用いて行われる。詳細は割愛するが、揺動ノブ２１０を操作することで揺動ケーブル３１８が駆動され、揺動ケーブル３１８の移動に従ってプーリー３０８が回転する（図４、図６（Ａ）、図６（Ｃ）などを参照）。プーリー３０８は支持円筒４１２に固定されているため、プーリー３０８の回転によって支持円筒４１２を含む先端動作部４００が揺動軸Ａyを中心として揺動する。これにより、揺動という自由度が与えられる。 5. Operation 5-1. The swing operation of the tip operating portion 400 with respect to the swing shaft 300 is performed by using the swing knob 210 of the operation section 200. Although details are omitted, the swing cable 318 is driven by operating the swing knob 210, and the pulley 308 rotates according to the movement of the swing cable 318 (FIGS. 4, 6 (A), 6 (C)). See etc.). Since the pulley 308 is fixed to the support cylinder 412, the tip operating portion 400 including the support cylinder 412 swings around the swing shaft A y due to the rotation of the pulley 308. This gives the degree of freedom of rocking.

図示しないが、揺動の角度を規制するための機構を設けてもよい。このような機構を使用して揺動の角度を０°以上１８０°以下、０°以上１３５°以下、０°以上１２０°以下、あるいは０°以上９０°以下に規制してもよい。 Although not shown, a mechanism for regulating the swing angle may be provided. Such a mechanism may be used to limit the swing angle to 0 ° or more and 180 ° or less, 0 ° or more and 135 ° or less, 0 ° or more and 120 ° or less, or 0 ° or more and 90 ° or less.

図７（Ｃ）に示すように、先端動作部４００が揺動しても、配管３２０やその内部に配置される供給管３２０ａ、排出管３２０ｂは可撓性を有するため、破損することなく揺動に追従することができる。一方、揺動ケーブル３１８は、インナーシャフト３０４を取り囲むバッファーチューブ３１０とアウターシャフト３０２の間に配置されるため（図３）、揺動ケーブル３１８と配管３２０は互いに接触しない。このため、揺動ケーブル３１８と配管３２０は互いに干渉することなく、揺動操作を円滑に行うことができ、かつ、インナーシャフト３０４や配管３２０の損傷を防止することができる。 As shown in FIG. 7C, even if the tip moving portion 400 swings, the pipe 320 and the supply pipe 320a and the discharge pipe 320b arranged inside the pipe 320 have flexibility, so that the pipe 320 swings without being damaged. It can follow the movement. On the other hand, since the swing cable 318 is arranged between the buffer tube 310 surrounding the inner shaft 304 and the outer shaft 302 (FIG. 3), the swing cable 318 and the pipe 320 do not come into contact with each other. Therefore, the swing cable 318 and the pipe 320 can smoothly perform the swing operation without interfering with each other, and can prevent damage to the inner shaft 304 and the pipe 320.

５－２．回転
（１）把持部の回転
上述したように、ユニバーサルジョイント３０６はインナーシャフト３０４に固定され、ヨーク３０６ｂは流体シリンダー４２０に固定される。したがって、インナーシャフト３０４を回転させることにより、その回転の駆動力はユニバーサルジョイント３０６を介して流体シリンダー４２０にも伝わる。また、流体シリンダー４２０は支持円筒４１２内部で支持円筒４１２から独立して第２の中心軸Ａr2を中心として回転することができる。 5-2. Rotation (1) Rotation of grip portion As described above, the universal joint 306 is fixed to the inner shaft 304, and the yoke 306b is fixed to the fluid cylinder 420. Therefore, by rotating the inner shaft 304, the driving force of the rotation is also transmitted to the fluid cylinder 420 via the universal joint 306. Further, the fluid cylinder 420 can rotate around the second central axis Ar2 independently of the support cylinder 412 inside the support cylinder 412.

このため、第１の中心軸Ａr1と第２の中心軸Ａr2が同一直線上、実質的に同一直線上、平行、あるいは実質的に平行である場合、インナーシャフト３０４を回転させることにより流体シリンダー４２０は支持円筒４１２内で第２の中心軸Ａr2を中心として回転する。この場合、支持円筒４１２は回転しないため、先端動作部４００の長軸は第２の中心軸Ａr2上、あるいは第２の中心軸Ａr2に対して平行に配置され、その位置は実質的に変化しない。また、流体シリンダー４２０はさらに、ピストンロッド４２４やグリップステーション４５６を介して把持部４５０に接続される。このため、インナーシャフト３０４を回転することによって把持部４５０とそれを貫通する機軸Ａpも第２の中心軸Ａr2を中心として回転し、その結果、下グリップ４５２と上グリップ４５４の開閉方向（図２における矢印１１２の第２の中心軸Ａr2に対する方向）を制御することができる。 Therefore, when the first central axis A r1 and the second central axis A r2 are on the same straight line, substantially on the same straight line, parallel, or substantially parallel, the fluid is rotated by rotating the inner shaft 304. The cylinder 420 rotates about the second central axis Ar2 in the support cylinder 412. In this case, since the support cylinder 412 does not rotate, the long axis of the tip moving portion 400 is arranged on the second central axis Ar2 or parallel to the second central axis Ar2 , and its position is substantially. It does not change. Further, the fluid cylinder 420 is further connected to the grip portion 450 via the piston rod 424 and the grip station 456. Therefore, by rotating the inner shaft 304, the grip portion 450 and the axis Ap penetrating the grip portion 450 also rotate around the second central axis A r2 , and as a result, the opening / closing direction of the lower grip 452 and the upper grip 454 ( The direction of the arrow 112 with respect to the second central axis Ar2 in FIG. 2) can be controlled.

この回転動作によって配管３２０に捻じれが生じるが、配管３２０とその内部に配置される供給管３２０ａや排出管３２０ｂは可撓性を有するため、回転動作を阻害することはない。また上述したように、インナーシャフト３０４は揺動ケーブル３１８と接触しない。したがって、回転操作を円滑に行うことができ、また、揺動ケーブル３１８や配管３２０の損傷を防止することができる。 Although the pipe 320 is twisted by this rotation operation, the pipe 320 and the supply pipe 320a and the discharge pipe 320b arranged inside the pipe 320 have flexibility, so that the rotation operation is not hindered. Further, as described above, the inner shaft 304 does not come into contact with the swing cable 318. Therefore, the rotation operation can be smoothly performed, and damage to the swing cable 318 and the pipe 320 can be prevented.

図示しないが、インナーシャフト３０４の回転角を規制するための機構を設けてもよい。このような機構を使用してインナーシャフト３０４の回転角度を０°以上２７０°以下、０°以上１８０°以下、０°以上１２０°以下、あるいは０°以上９０°以下に規制してもよい。 Although not shown, a mechanism for regulating the rotation angle of the inner shaft 304 may be provided. Using such a mechanism, the rotation angle of the inner shaft 304 may be restricted to 0 ° or more and 270 ° or less, 0 ° or more and 180 ° or less, 0 ° or more and 120 ° or less, or 0 ° or more and 90 ° or less.

（２）把持部の歳差
先端動作部４００が揺動軸Ａyを中心として揺動すると、第１の中心軸Ａr1と第２の中心軸Ａr2がなす角度が０°よりも大きくなる。この場合にインナーシャフト３０４を第１の中心軸Ａr1を中心として回転させると、その回転方向はシリンダーチューブ４２２の支持円筒４１２内部における回転方向（すなわち、第２の中心軸Ａr2を中心とする回転の方向）と一致しない。この角度が増大するにしたがって、インナーシャフト３０４の回転による駆動力は、シリンダーチューブ４２２の支持円筒４１２内部における回転に対して寄与しにくくなり、その結果、先端動作部４００の歳差運動を引き起こす。 (2) Precession of grip portion When the tip moving portion 400 swings around the swing axis A y , the angle formed by the first central axis A r1 and the second central axis A r2 becomes larger than 0 °. .. In this case, when the inner shaft 304 is rotated about the first central axis A r1 , the rotation direction thereof is the rotation direction inside the support cylinder 412 of the cylinder tube 422 (that is, about the second central axis A r2 ). It does not match the direction of rotation). As this angle increases, the driving force due to the rotation of the inner shaft 304 becomes less likely to contribute to the rotation inside the support cylinder 412 of the cylinder tube 422, resulting in a precession of the tip moving portion 400.

より具体的には、図９に示すように、例えば第１の中心軸Ａr1と第２の中心軸Ａr2がなす角度（揺動角）θがθ1である時にインナーシャフト３０４を第１の中心軸Ａr1を中心として回転すると、先端動作部４００は歳差運動を行い、先端動作部４００の端部（すなわち、下グリップ４５２と上グリップ４５４の端部）の軌跡は円１２０ａとなる。換言すると、マニピュレータ１００は円１２０ａ上に位置する任意の場所に作用することが可能である。したがって、揺動角θが最大θ1で規制されている場合には、マニピュレータ１００は、円１２０ａ、および揺動角θが０°の時に先端動作部４００の端部が作用する点の両者を含む球面のうち、円１２０ａと同一平面上の平面で切断して得られる曲面１２０上に位置する任意の場所に作用することができる。 More specifically, as shown in FIG. 9, for example, when the angle (swing angle) θ formed by the first central axis A r1 and the second central axis A r2 is θ 1 , the inner shaft 304 is first placed. When the tip moving portion 400 rotates about the central axis Ar1 of the above, the tip moving portion 400 performs a precession, and the locus of the end portion of the tip moving portion 400 (that is, the ends of the lower grip 452 and the upper grip 454) becomes a circle 120a. .. In other words, the manipulator 100 can act anywhere on the circle 120a. Therefore, when the swing angle θ is regulated by the maximum θ 1 , the manipulator 100 has both a circle 120a and a point where the end portion of the tip moving portion 400 acts when the swing angle θ is 0 °. Among the included spherical surfaces, it can act on any place located on the curved surface 120 obtained by cutting on a plane on the same plane as the circle 120a.

このように、揺動軸Ａyを中心とする揺動と第１の中心軸Ａr1を中心とする回転を組み合わせることで、歳差という自由度を与えることができ、マニピュレータ１００は広い面積に対して作用することが可能となる。 In this way, by combining the swing around the swing axis A y and the rotation around the first center axis A r1 , the degree of freedom of precession can be given, and the manipulator 100 has a wide area. It becomes possible to act against.

５－３．並進とグリップの開閉
上述したように、下グリップ４５２と上グリップ４５４が接続されるグリップステーション４５６は、一部が支持円筒４１２内に挿入される（図４参照）。ここで、開閉ばね４６０が定常状態から縮められた状態で下グリップ４５２と上グリップ４５４間に設置することで、開閉ばね４６０の復元力によって下グリップ４５２と上グリップ４５４は互いに離れるように位置し、把持部４５０は開いた状態となる。しかしながら図４に示すように、下グリップ４５２と上グリップ４５４がブッシュ４４４（ブッシュ４４４を設けない場合には支持円筒４１２）の内壁に当接すると、把持部４５０はそれ以上開かない。この状態では、下グリップ４５２と上グリップ４５４の両先端部の距離は、ブッシュ４４４、もしくは支持円筒４１２の内径よりも長い。 5-3. Translation and opening and closing of the grip As described above, the grip station 456 to which the lower grip 452 and the upper grip 454 are connected is partially inserted into the support cylinder 412 (see FIG. 4). Here, by installing the open / close spring 460 between the lower grip 452 and the upper grip 454 in a state where the open / close spring 460 is contracted from the steady state, the lower grip 452 and the upper grip 454 are positioned so as to be separated from each other by the restoring force of the open / close spring 460. , The grip portion 450 is in an open state. However, as shown in FIG. 4, when the lower grip 452 and the upper grip 454 come into contact with the inner wall of the bush 444 (support cylinder 412 when the bush 444 is not provided), the grip portion 450 does not open any more. In this state, the distance between the tips of the lower grip 452 and the upper grip 454 is longer than the inner diameter of the bush 444 or the support cylinder 412.

この状態で流体シリンダー４２０の全長が短くなるようレバー２３０を操作する。これにより、図１０に示すように、グリップステーション４５６は第２の中心軸Ａr2に沿って流体シリンダー４２０の方向へ並進し、下グリップ４５２と上グリップ４５４は支持円筒４１２、あるいはブッシュ４４４内部に引き込まれ、格納される。このため、下グリップ４５２と上グリップ４５４がブッシュ４４４、あるいは支持円筒４１２の内壁と当接する位置が徐々にそれぞれの先端方向へ移動する。すなわち、下グリップ４５２と上グリップ４５４は機軸Ａpを中心として、互いに近接するように回転する。その結果、下グリップ４５２と上グリップ４５４の両先端部の距離は徐々に小さくなり、把持部４５０が閉じられる。これにより、生体組織や針などの把持対象物を把持することができる。 In this state, the lever 230 is operated so that the total length of the fluid cylinder 420 is shortened. As a result, as shown in FIG. 10, the grip station 456 translates in the direction of the fluid cylinder 420 along the second central axis Ar2 , and the lower grip 452 and the upper grip 454 are inside the support cylinder 412 or the bush 444. It is pulled in and stored. Therefore, the positions where the lower grip 452 and the upper grip 454 come into contact with the bush 444 or the inner wall of the support cylinder 412 gradually move toward their respective tips. That is, the lower grip 452 and the upper grip 454 rotate about the axis Ap so as to be close to each other. As a result, the distance between the tips of the lower grip 452 and the upper grip 454 gradually decreases, and the grip portion 450 is closed. This makes it possible to grip an object to be gripped, such as a living tissue or a needle.

逆に、流体シリンダー４２０の全長が長くなるようレバー２３０を操作することで、グリップステーション４５６は第２の中心軸Ａr2に沿って流体シリンダー４２０とは逆の方向へ並進し、下グリップ４５２と上グリップ４５４は支持円筒４１２、あるいはブッシュ４４４から引き出される。このため、下グリップ４５２と上グリップ４５４がブッシュ４４４、あるいは支持円筒４１２の内壁と当接する位置は、それぞれの開孔４５２ｅ、４５４ａに徐々に近づき、下グリップ４５２と上グリップ４５４の両先端部の距離は徐々に大きくなる。その結果、下グリップ４５２と上グリップ４５４が離れ、把持部４５０が開放される。把持部４５０が閉じられた状態では、開閉ばね４６０や制御ばね４４２は縮められており、元の状態へ戻るための復元力が蓄積される。したがって、把持部４５０は閉じられた状態から速やかに解放された状態へ移行することができる。 On the contrary, by operating the lever 230 so that the total length of the fluid cylinder 420 becomes longer, the grip station 456 translates along the second central axis Ar2 in the direction opposite to that of the fluid cylinder 420, and becomes the lower grip 452. The upper grip 454 is pulled out from the support cylinder 412 or the bush 444. Therefore, the positions where the lower grip 452 and the upper grip 454 abut on the bush 444 or the inner wall of the support cylinder 412 gradually approach the respective openings 452e and 454a, and the tips of both the lower grip 452 and the upper grip 454 The distance gradually increases. As a result, the lower grip 452 and the upper grip 454 are separated from each other, and the grip portion 450 is opened. When the grip portion 450 is closed, the opening / closing spring 460 and the control spring 442 are contracted, and a restoring force for returning to the original state is accumulated. Therefore, the grip portion 450 can quickly shift from the closed state to the released state.

このように、レバー２３０を介して流体シリンダー４２０を操作することで、把持部４５０の開閉が制御されるとともに、把持部４５０は第２の中心軸Ａｒ２に沿って並進する。すなわち、流体シリンダー４２０を用いることで並進という自由度が与えられる。その結果、把持対象物を把持しながら第１の中心軸Ａr1、あるいは第２の中心軸Ａr2に沿って移動することができ、より把持対象物に対して複雑な処理が可能となる。 By operating the fluid cylinder 420 via the lever 230 in this way, the opening and closing of the grip portion 450 is controlled, and the grip portion 450 translates along the second central axis Ar2. That is, the use of the fluid cylinder 420 gives the degree of freedom of translation. As a result, it is possible to move along the first central axis A r1 or the second central axis A r2 while gripping the gripping object, and more complicated processing for the gripping object becomes possible.

把持部４５０の開閉は流体シリンダー４２０を用いて行われるため、レバー２３０の操作によって流体に与えられる圧力は損失することなくピストン４２６へ伝えられる。このため、微弱な力でレバー２３０を操作してもピストン４２６に対して強力な駆動力を与えることができ、把持部４５０は大きな把持力を有することができる。したがって、把持部４５０は把持対象物を確実に把持することができる。 Since the grip portion 450 is opened and closed using the fluid cylinder 420, the pressure applied to the fluid by the operation of the lever 230 is transmitted to the piston 426 without loss. Therefore, even if the lever 230 is operated with a weak force, a strong driving force can be applied to the piston 426, and the grip portion 450 can have a large grip force. Therefore, the grip portion 450 can reliably grip the object to be gripped.

マニピュレータ１００では、操作部２００から延伸する揺動ケーブル３１８はプーリー３０８で折り返し、再び操作部２００の揺動ノブへ連結される。したがって、プーリー３０８より先端動作部４００側には揺動ケーブル３１８は配置されない。また、インナーシャフト３０４や流体シリンダー４２０、把持部４５０の回転動作や把持部４５０の並進にはケーブルは用いられない。このため、複数のケーブルを配置することによる構造の複雑化やケーブル同士の干渉、流体シリンダー４２０や把持部４５０の動作に対する悪影響を避けることができる。したがって、本実施形態を適用することにより、低い製造コストで高い動作パフォーマンスを有するマニピュレータを提供することが可能である。 In the manipulator 100, the swing cable 318 extending from the operation unit 200 is folded back by the pulley 308 and is connected to the swing knob of the operation unit 200 again. Therefore, the swing cable 318 is not arranged on the tip operating portion 400 side of the pulley 308. Further, the cable is not used for the rotational operation of the inner shaft 304, the fluid cylinder 420, and the grip portion 450 and the translation of the grip portion 450. Therefore, it is possible to avoid complication of the structure due to the arrangement of the plurality of cables, interference between the cables, and adverse effects on the operation of the fluid cylinder 420 and the grip portion 450. Therefore, by applying this embodiment, it is possible to provide a manipulator having high operating performance at a low manufacturing cost.

上述したように、マニピュレータ１００は揺動と歳差という自由度を備えることができる。これは、第１の中心軸Ａr1を中心とするインナーシャフト３０４の回転に伴って揺動軸Ａyも第１の中心軸Ａr1を中心として回転するからである。この歳差という自由度を有することで、以下に述べるように、マニピュレータ１００は人間の手首や腕、指と同様の動作を行うことができる。 As described above, the manipulator 100 can have the degrees of freedom of swing and precession. This is because the swing axis A y also rotates about the first central axis A r1 with the rotation of the inner shaft 304 about the first central axis A r1 . With this degree of freedom of precession, the manipulator 100 can perform the same movements as a human wrist, arm, or finger, as described below.

ここでは、シャフト３００を腕、先端動作部４００を手、シャフト３００と先端動作部４００間の接続部を手首、下グリップ４５２と上グリップ４５４をそれぞれ親指と人差し指と想定する。この場合、腕の長軸が第１の中心軸Ａr1に相当し、手の全体を掌と甲の方向に動作するための回転軸が揺動軸Ａyに相当する。また、人差し指と親指を用いて把持対象物を把持する動作は、機軸Ａpを中心とする下グリップ４５２と上グリップ４５４の回転に相当する。 Here, it is assumed that the shaft 300 is an arm, the tip moving portion 400 is a hand, the connection portion between the shaft 300 and the tip moving portion 400 is a wrist, and the lower grip 452 and the upper grip 454 are a thumb and an index finger, respectively. In this case, the long axis of the arm corresponds to the first central axis A r1 , and the rotation axis for moving the entire hand in the direction of the palm and the instep corresponds to the swing axis A y . Further, the operation of gripping the object to be gripped by using the index finger and the thumb corresponds to the rotation of the lower grip 452 and the upper grip 454 around the axis Ap .

腕と手首が真っすぐに伸びた状態では、腕を腕の長軸を軸として回転することで、人差し指と親指も腕の長軸を軸として回転するため、摘まむ方向（摘まむという動作に伴う、腕の長軸に対する人差し指と親指の移動方向。以下、開閉方向と記す）を変化させることができる。この動作制御は、第１の中心軸Ａr1と第２の中心軸Ａr2が同一直線上、実質的に同一直線上、平行、あるいは実質的に平行である場合に、インナーシャフト３０４の回転によってもたらされる流体シリンダー４２０の第２の中心軸Ａr2を中心とする回転を利用して下グリップ４５２と上グリップ４５４の開閉方向を制御することに等しい。 When the arm and wrist are straight, by rotating the arm around the long axis of the arm, the index finger and thumb also rotate around the long axis of the arm, so the direction of picking (accompanied by the action of picking) , The direction of movement of the index finger and thumb with respect to the long axis of the arm; hereinafter referred to as the opening / closing direction) can be changed. This operation control is performed by the rotation of the inner shaft 304 when the first central axis A r1 and the second central axis A r2 are on the same straight line, substantially on the same straight line, parallel, or substantially parallel. It is equivalent to controlling the opening / closing direction of the lower grip 452 and the upper grip 454 by utilizing the resulting rotation of the fluid cylinder 420 about the second central axis A r2 .

一方、手首を曲げた状態では、腕を長軸を軸として回転させても、人差し指と親指の開閉方向を大きく変えることはできず、親指と人差し指の伸びる方向を変化させるために手の一部をねじらない限り、開閉方向を自在に変えることは困難である。これは、手首は腕から独立して腕の長軸方向を中心として回転しないためである。この状態で長軸を軸として腕を回転すると、人差し指と親指は、開閉方向を維持したまま腕の長軸を中心として回転し、その結果、歳差運動を行う。この動作は、第１の中心軸Ａr1と第２の中心軸Ａr2がなす角度が０°よりも大きい場合における先端動作部４００の歳差運動に相当する。上述したように、この歳差運動が優先する場合には、インナーシャフト３０４の回転は流体シリンダー４２０や把持部４５０の第２の中心軸Ａr2を中心とする回転に大きく寄与しない。これは、手首を曲げた状態では、人差し指と親指の開閉方向を変えることが困難であることと同等である。 On the other hand, when the wrist is bent, even if the arm is rotated around the long axis, the opening / closing direction of the index finger and thumb cannot be changed significantly, and a part of the hand is used to change the extension direction of the thumb and index finger. It is difficult to freely change the opening / closing direction unless the thumb is twisted. This is because the wrist does not rotate around the long axis of the arm independently of the arm. When the arm is rotated around the long axis in this state, the index finger and the thumb rotate around the long axis of the arm while maintaining the opening / closing direction, and as a result, precession is performed. This movement corresponds to the precession movement of the tip moving portion 400 when the angle formed by the first central axis A r1 and the second central axis A r2 is larger than 0 °. As described above, when this precession is prioritized, the rotation of the inner shaft 304 does not significantly contribute to the rotation of the fluid cylinder 420 and the grip portion 450 about the second central axis Ar2 . This is equivalent to the difficulty in changing the opening and closing directions of the index finger and thumb when the wrist is bent.

したがって、このような特性を有するマニピュレータ１００を用いることで、内視鏡下外科手術においてオペレータ自身の腕や手首を動作するようにマニピュレータを直観的に操作することが可能となる。このため、本実施形態を適用することにより、より容易に操作可能な医療用マニピュレータを提供することができる。 Therefore, by using the manipulator 100 having such characteristics, it is possible to intuitively operate the manipulator so as to operate the operator's own arm or wrist in endoscopic surgery. Therefore, by applying the present embodiment, it is possible to provide a medical manipulator that can be operated more easily.

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で述べたマニピュレータ１００とは構造が異なるマニピュレータ１３０について説明する。第１実施形態と同様、あるいは類似する構成については説明を省略することがある。 (Second Embodiment)
In this embodiment, the manipulator 130 having a structure different from that of the manipulator 100 described in the first embodiment will be described. The description of the configuration similar to or similar to that of the first embodiment may be omitted.

マニピュレータ１３０がマニピュレータ１００と異なる点の一つは、マニピュレータ１３０では一対のグリップのうち一つが支持円筒４１２に固定され、支持円筒４１２に対して回転や並進を行わない点である。他方のグリップは支持円筒４１２に対して回転する。また、マニピュレータ１３０の流体シリンダー４２０は支持円筒４１２に対して回転しないよう支持円筒４１２に固定される点でマニピュレータ１３０はマニピュレータ１００と異なる。 One of the differences between the manipulator 130 and the manipulator 100 is that in the manipulator 130, one of the pair of grips is fixed to the support cylinder 412 and does not rotate or translate with respect to the support cylinder 412. The other grip rotates with respect to the support cylinder 412. Further, the manipulator 130 is different from the manipulator 100 in that the fluid cylinder 420 of the manipulator 130 is fixed to the support cylinder 412 so as not to rotate with respect to the support cylinder 412.

１．連結部
具体的には、図１１、図１２に示すように、マニピュレータ１３０は、支持円筒４１２に加えて揺動円筒４７０を連結部４１０に備える。揺動円筒４７０は支持円筒４１２よりも操作部２００側に配置される。揺動円筒４７０は、上舌片４７０ａと下舌片４７０ｂを有し、これらにはそれぞれ開孔４７０ｃ、４７０ｄが設けられる（開孔４７０ｄは図示されていない）。可動ピン３１６が開孔４７０ｃにはめ込まれ、同時にアウターシャフト３０２の上舌片３０２ａに設けられる開孔３０２ｃに挿入される。同様に、可動ピン３１４が開孔４７０ｄとアウターシャフト３０２の下舌片３０２ｂの開孔３０２ｄに挿入される。これにより、揺動円筒４７０がアウターシャフト３０２に接続される。 1. 1. Connecting portion Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, the manipulator 130 includes a swinging cylinder 470 in the connecting portion 410 in addition to the support cylinder 412. The swing cylinder 470 is arranged closer to the operation unit 200 than the support cylinder 412. The swinging cylinder 470 has an upper tongue piece 470a and a lower tongue piece 470b, each of which is provided with openings 470c and 470d (openings 470d are not shown). The movable pin 316 is fitted into the opening 470c and at the same time inserted into the opening 302c provided in the upper tongue piece 302a of the outer shaft 302. Similarly, the movable pin 314 is inserted into the opening 470d and the opening 302d of the lower tongue piece 302b of the outer shaft 302. As a result, the swing cylinder 470 is connected to the outer shaft 302.

マニピュレータ１００と同様、可動ピン３１４、３１６は揺動軸Ａy上に位置し、可動ピン３１４はプーリー３０８の回転軸としても機能する。このため、プーリー３０８を揺動ケーブル３１８を用いて回転させることにより、揺動円筒４７０は揺動軸Ａyを中心として揺動することができる（図１２）。 Like the manipulator 100, the movable pins 314 and 316 are located on the swing axis A y , and the movable pins 314 also function as the rotation axis of the pulley 308. Therefore, by rotating the pulley 308 using the swing cable 318, the swing cylinder 470 can swing around the swing shaft A y (FIG. 12).

揺動円筒４７０の外壁には、溝４７０ｅが形成される（図１１）。溝４７０ｅは第２の中心軸Ａr2を取り巻くように設けられており、溝４７０ｅにおいては外形が他の部分よりも小さい。支持円筒４１２には、この溝に対応する位置に開孔４１２ｅ、４１２ｆが形成される（開孔４１２ｆは図示されていない）。支柱４７２が支持円筒４１２の開孔４１２ｅに挿入され、さらに溝４７０ｅにはめ込まれる。同様に、支柱４７４が支持円筒４１２の開孔４１２ｆに挿入され、さらに溝４７０ｅにはめ込まれる（図１２）。この構造により、支持円筒４１２が揺動円筒４７０から外れることが防止されるとともに、支持円筒４１２が揺動円筒４７０を取り囲み、かつ、揺動円筒４７０に対して第２の中心軸Ａr2を中心として回転することができる。 A groove 470e is formed on the outer wall of the oscillating cylinder 470 (FIG. 11). The groove 470e is provided so as to surround the second central axis Ar2 , and the outer shape of the groove 470e is smaller than that of other portions. The support cylinder 412 is formed with openings 412e and 412f at positions corresponding to the grooves (openings 412f are not shown). The strut 472 is inserted into the opening 412e of the support cylinder 412 and further fitted into the groove 470e. Similarly, the column 474 is inserted into the opening 412f of the support cylinder 412 and further fitted into the groove 470e (FIG. 12). This structure prevents the support cylinder 412 from coming off the swing cylinder 470, the support cylinder 412 surrounds the swing cylinder 470, and is centered on the second central axis Ar2 with respect to the swing cylinder 470. Can be rotated as.

ユニバーサルジョイント３０６のヨーク３０６ｂは図示しない固定ピン、あるいは接着剤によって流体シリンダー４２０の舌片部４３８に固定される。また、シリンダーチューブ４２２も図示しない固定ピン、あるいは接着剤によって支持円筒４１２に固定される。このため、インナーシャフト３０４の回転の駆動力は、ユニバーサルジョイント３０６、シリンダーチューブ４２２を介して支持円筒４１２に伝達され、これにより、支持円筒４１２が揺動円筒４７０の周りを第２の中心軸Ａr2を中心として回転することができる。 The yoke 306b of the universal joint 306 is fixed to the tongue piece portion 438 of the fluid cylinder 420 by a fixing pin (not shown) or an adhesive. Further, the cylinder tube 422 is also fixed to the support cylinder 412 by a fixing pin (not shown) or an adhesive. Therefore, the driving force for the rotation of the inner shaft 304 is transmitted to the support cylinder 412 via the universal joint 306 and the cylinder tube 422, whereby the support cylinder 412 is moved around the swing cylinder 470 with the second central axis A. It can rotate around r2 .

２．把持部
マニピュレータ１３０では、把持部４５０の下グリップ４５２は、支持円筒４１２に固定される。図１１、図１２に示すように、下グリップ４５２と支持円筒４１２は一体化された部材として構成されていてもよく、あるいはそれぞれが異なる部材として形成されたのちに互いを固定してもよい。図１１に示すように、下グリップ４５２の上面には溝が形成される。この溝を挟む上面（上グリップ４５４に面する面）を加工して一対の歯状面４５２ｆを形成してもよい。 2. 2. In the grip manipulator 130, the lower grip 452 of the grip 450 is fixed to the support cylinder 412. As shown in FIGS. 11 and 12, the lower grip 452 and the support cylinder 412 may be configured as an integrated member, or may be formed as different members and then fixed to each other. As shown in FIG. 11, a groove is formed on the upper surface of the lower grip 452. The upper surface (the surface facing the upper grip 454) sandwiching the groove may be processed to form a pair of tooth-like surfaces 452f.

一方、上グリップ４５４は本体４５４ｆと一対のウイング４５４ｇを有する（図１１）。一対のウイング４５４ｇは、本体４５４ｆの下面（下グリップ４５２に面する面）から突出し、かつ、本体４５４ｆの後端部側に配置される。一対のウイング４５４ｇ間には間隙が設けられる。一対のウイング４５４ｇの各々には二つの開孔４５４ｈ、４５４ｉが形成される。開孔４５４ｈは、開孔４５４ｉよりも本体に近く位置するように、かつ、上グリップ４５４が支持円筒４１２内に配置される際に開孔４５４ｉよりもグリップステーション４５６から遠く位置するように設けられる。 On the other hand, the upper grip 454 has a main body 454f and a pair of wings 454g (FIG. 11). The pair of wings 454g protrude from the lower surface of the main body 454f (the surface facing the lower grip 452) and are arranged on the rear end side of the main body 454f. A gap is provided between the pair of wings 454 g. Two openings 454h and 454i are formed in each of the pair of wings 454g. The opening 454h is provided so as to be located closer to the main body than the opening 454i and farther from the grip station 456 than the opening 454i when the upper grip 454 is arranged in the support cylinder 412. ..

把持部４５０はさらに、グリップステーション４５６に加えリンク４５９を有している（図１１、図１２）。グリップステーション４５６は円筒形状を有しており、その外形は支持円筒４１２内に収納可能なように調整される。グリップステーション４５６は二つのアームが形成されるように切り欠きを有しており、この二つのアームには開孔４５６ｂが形成される。一方、リンク４５９の一部は、グリップステーション４５６のアームに挟まれるよう、切り欠き内に挿入される。また、リンク４５９の幅は、上グリップ４５４の一対のウイング４５４ｇ間の間隙に挿入できるように調整される。リンク４５９にも二つの開孔４５９ａ、４５９ｂが設けられる（開孔４５９ｂは図示されていない）。マニピュレータ１００と同様、グリップステーション４５６は支持円筒４１２内に配置され、流体シリンダー４２０のピストンロッド４２４に固定される（図１２参照）。 The grip portion 450 further has a link 459 in addition to the grip station 456 (FIGS. 11 and 12). The grip station 456 has a cylindrical shape, and its outer shape is adjusted so that it can be stored in the support cylinder 412. The grip station 456 has a notch so that two arms are formed, and an opening 456b is formed in the two arms. On the other hand, a part of the link 459 is inserted into the notch so as to be sandwiched between the arms of the grip station 456. Further, the width of the link 459 is adjusted so that it can be inserted into the gap between the pair of wings 454 g of the upper grip 454. The link 459 is also provided with two openings 459a and 459b (openings 459b are not shown). Like the manipulator 100, the grip station 456 is located within the support cylinder 412 and secured to the piston rod 424 of the fluid cylinder 420 (see FIG. 12).

図１１に示すように、支持円筒４１２上部には切り欠きが設けられ、この切り欠きを利用してグリップステーション４５６やリンク４５９が設置される。また、支持円筒４１２にはさらに開孔４１２ｆ、４１２ｇが設けられる。開孔４１２ｆ、４１２ｇの中心を結ぶ仮想の直線の一部は支持円筒４１２内を貫通し、かつ、切り欠きから露出する。 As shown in FIG. 11, a notch is provided in the upper part of the support cylinder 412, and the grip station 456 and the link 459 are installed by using this notch. Further, the support cylinder 412 is further provided with an opening 412f, 412g. A part of the virtual straight line connecting the centers of the openings 412f and 412g penetrates the support cylinder 412 and is exposed from the notch.

支持円筒４１２の切り欠きを利用して上グリップ４５４、グリップステーション４５６、およびリンクが支持円筒４１２内に収納され、把持部４５０が組み立てられる。具体的には、図１１、図１２に示すように、可動ピン４１４を支持円筒４１２の開孔４１２ｆ、上グリップ４５４の開孔４５４ｈ、支持円筒４１２の開孔４１２ｇの順に貫通させ、これによって上グリップ４５４が支持円筒４１２に接続される。この可動ピン４１４を中心軸として上グリップ４５４が回転する。 The upper grip 454, the grip station 456, and the link are housed in the support cylinder 412 using the notch of the support cylinder 412, and the grip portion 450 is assembled. Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, the movable pin 414 is passed through the opening 412f of the support cylinder 412, the opening 454h of the upper grip 454, and the opening 412g of the support cylinder 412 in this order. The grip 454 is connected to the support cylinder 412. The upper grip 454 rotates around the movable pin 414 as a central axis.

リンク４５９は、一部がグリップステーション４５６のアームの間に配置される。より具体的には、リンク４５９の一部がグリップステーション４５６の切り欠き内に配置され、可動ピン４１８がグリップステーション４５６の開孔４５６ｂとリンク４５９の開孔４５９ｂ（図示しない）に挿入される。これによってリンク４５９がグリップステーション４５６に接続され、可動ピン４１８を中心軸として回転することができる（図１２参照）。 The link 459 is partially arranged between the arms of the grip station 456. More specifically, a part of the link 459 is arranged in the notch of the grip station 456, and the movable pin 418 is inserted into the opening 456b of the grip station 456 and the opening 459b (not shown) of the link 459. As a result, the link 459 is connected to the grip station 456 and can rotate around the movable pin 418 (see FIG. 12).

リンク４５９の他の一部は上グリップ４５４の一対のウイング４５４ｇの間に挟持され、可動ピン４１６がウイング４５４ｇの開孔４５４ｉとリンク４５９のもう一方の開孔４５９ａに挿入される。これにより、リンク４５９はさらに上グリップ４５４に接続され、上グリップ４５４とリンク４５９は、可動ピン４１６を回転軸として回転することができる（図１２）。なお、マニピュレータ１００と同様、下グリップ４５２と上グリップ４５４にはそれぞれ開孔４５２ｇ、開孔４５４ｉがさらに設けられ、これらの開孔には開閉ばね４６０がはめ込まれる（図１２参照）。 The other part of the link 459 is sandwiched between a pair of wings 454g of the upper grip 454, and the movable pin 416 is inserted into the opening 454i of the wing 454g and the other opening 459a of the link 459. As a result, the link 459 is further connected to the upper grip 454, and the upper grip 454 and the link 459 can rotate about the movable pin 416 as a rotation axis (FIG. 12). Similar to the manipulator 100, the lower grip 452 and the upper grip 454 are further provided with an opening 452g and an opening 454i, respectively, and an opening / closing spring 460 is fitted into these openings (see FIG. 12).

３．動作
３－１．揺動
マニピュレータ１３０における先端動作部４００の揺動は、マニピュレータ１００のそれと同様である。すなわち、揺動ケーブル３１８の駆動によってプーリー３０８が回転し、プーリー３０８に固定される揺動円筒４７０とこれに接続される支持円筒４１２が揺動軸Ａyを中心として揺動する。これにより、揺動という自由度が与えられる。 3. 3. Operation 3-1. The swing of the tip operating portion 400 in the swing manipulator 130 is the same as that of the manipulator 100. That is, the pulley 308 is rotated by the drive of the swing cable 318, and the swing cylinder 470 fixed to the pulley 308 and the support cylinder 412 connected to the pulley 308 swing around the swing shaft A y . This gives the degree of freedom of rocking.

３－２．回転
（１）先端動作部の回転
マニピュレータ１００と同様、マニピュレータ１３０においてもユニバーサルジョイント３０６はインナーシャフト３０４に固定され、ヨーク３０６ｂは流体シリンダー４２０に固定される。したがって、インナーシャフト３０４を回転させることにより、その回転の駆動力はユニバーサルジョイント３０６を介して流体シリンダー４２０にも伝わる。流体シリンダー４２０は支持円筒４１２内部に固定されているものの、上述したように、支持円筒４１２は揺動円筒の回りで第２の中心軸Ａr2を中心として回転することができる。このため、第１の中心軸Ａr1と第２の中心軸Ａr2が同一直線上、実質的に同一直線上、平行、あるいは実質的に平行である場合、インナーシャフト３０４の回転によって上グリップ４５４を含む把持部４５０、および支持円筒４１２を含む連結部４１０を同時に回転させることができる。 3-2. Rotation (1) Rotation of the tip moving portion In the manipulator 130 as well as the manipulator 100, the universal joint 306 is fixed to the inner shaft 304, and the yoke 306b is fixed to the fluid cylinder 420. Therefore, by rotating the inner shaft 304, the driving force of the rotation is also transmitted to the fluid cylinder 420 via the universal joint 306. Although the fluid cylinder 420 is fixed inside the support cylinder 412, as described above, the support cylinder 412 can rotate around the swing cylinder about the second central axis Ar2 . Therefore, when the first central axis A r1 and the second central axis A r2 are on the same straight line, substantially on the same straight line, parallel, or substantially parallel, the rotation of the inner shaft 304 causes the upper grip 454. The grip portion 450 including the support cylinder 412 and the connecting portion 410 including the support cylinder 412 can be rotated at the same time.

（２）先端動作部の歳差
マニピュレータ１００と同様、先端動作部４００が揺動軸Ａyを中心として揺動し、第１の中心軸Ａr1と第２の中心軸Ａr2がなす角度が０°よりも大きい場合、インナーシャフト３０４の第１の中心軸Ａr1を中心とする回転方向は連結部４１０や把持部４５０の回転方向と一致しない。したがって、この角度が増大するにしたがって、インナーシャフト３０４の回転による駆動力は、先端動作部４００の第２の中心軸Ａr2を中心とする回転に寄与しにくくなり、先端動作部４００の歳差運動が優勢となる。歳差運動はマニピュレータ１００のそれと同様のため、説明は割愛する。 (2) Precession of the tip moving part Similar to the manipulator 100, the tip moving part 400 swings around the swing axis A y , and the angle formed by the first central axis A r1 and the second central axis A r2 is When it is larger than 0 °, the rotation direction of the inner shaft 304 about the first central axis Ar1 does not match the rotation direction of the connecting portion 410 and the grip portion 450. Therefore, as this angle increases, the driving force due to the rotation of the inner shaft 304 becomes less likely to contribute to the rotation of the tip moving portion 400 around the second central axis Ar2 , and the precession of the tip moving portion 400. Exercise predominates. Since the precession movement is similar to that of the manipulator 100, the explanation is omitted.

３－３．グリップの開閉
上述したように、下グリップ４５２は支持円筒４１２に固定される。上グリップ４５４は可動ピン４１４によって支持円筒４１２に接続され、可動ピン４１４を中心として回転する。このため、マニピュレータ１３０の把持部４５０は並進運動を行わない。 3-3. Opening and Closing the Grip As described above, the lower grip 452 is fixed to the support cylinder 412. The upper grip 454 is connected to the support cylinder 412 by a movable pin 414 and rotates about the movable pin 414. Therefore, the grip portion 450 of the manipulator 130 does not perform translational motion.

一方、把持部４５０の開閉動作はマニピュレータ１００のそれと同様に流体シリンダー４２０の操作によって行われる。流体シリンダー４２０の長さを増大させると、ピストンロッド４２４の並進と開閉ばね４６０の復元力によって下グリップ４５２と上グリップ４５４は互いに離れ、把持部４５０は開いた状態へ移行する。上グリップ４５４の一部が下グリップ４５２、あるいは支持円筒４１２に当接すると、上グリップ４５４の回転が停止する（図１２）。 On the other hand, the opening / closing operation of the grip portion 450 is performed by operating the fluid cylinder 420 in the same manner as that of the manipulator 100. When the length of the fluid cylinder 420 is increased, the lower grip 452 and the upper grip 454 are separated from each other by the translation of the piston rod 424 and the restoring force of the opening / closing spring 460, and the grip portion 450 shifts to the open state. When a part of the upper grip 454 comes into contact with the lower grip 452 or the support cylinder 412, the rotation of the upper grip 454 stops (FIG. 12).

この状態から流体シリンダー４２０の全長が短くなるようにレバー２３０を操作すると、ピストンロッド４２４の第２の中心軸Ａr2に沿った並進に伴ってグリップステーション４５６が支持円筒４１２の内部へ引き込まれる。これと同時にリンク４５９も支持円筒４１２内に引き込まれるが、リンク４５９は可動ピン４１６、４１８を中心軸として回転することができ、上グリップ４５４も可動ピン４１４を中心軸として回転することができる。このため、グリップステーション４５６が支持円筒４１２内に引き込まれるにつれて、可動ピン４１６は、可動ピン４１８と可動ピン４１４を結ぶ仮想的な直線に近づくように移動する。その結果、上グリップ４５４の先端が徐々に下グリップ４５２に近接し、把持部４５０が閉じられる。これにより、把持機能が実現される。 When the lever 230 is operated so that the total length of the fluid cylinder 420 is shortened from this state, the grip station 456 is pulled into the support cylinder 412 along with the translation along the second central axis Ar2 of the piston rod 424. At the same time, the link 459 is also pulled into the support cylinder 412, but the link 459 can rotate around the movable pins 416 and 418, and the upper grip 454 can also rotate around the movable pins 414. Therefore, as the grip station 456 is pulled into the support cylinder 412, the movable pin 416 moves so as to approach a virtual straight line connecting the movable pin 418 and the movable pin 414. As a result, the tip of the upper grip 454 gradually approaches the lower grip 452, and the grip portion 450 is closed. As a result, the gripping function is realized.

逆に、流体シリンダー４２０の全長が長くなるようレバー２３０を操作すると、グリップステーション４５６が支持円筒４１２から引き出される。その結果、可動ピン４１６は上記仮想的な直線から離れるように移動する。これにより、把持部４５０は閉じられた状態から解放された状態へ移行する。この操作では、制御ばね４４２や開閉ばね４６０の復元力を利用することができるため、開放操作を速やかに行うことができる。 On the contrary, when the lever 230 is operated so that the total length of the fluid cylinder 420 becomes long, the grip station 456 is pulled out from the support cylinder 412. As a result, the movable pin 416 moves away from the virtual straight line. As a result, the grip portion 450 shifts from the closed state to the released state. In this operation, the restoring force of the control spring 442 and the opening / closing spring 460 can be utilized, so that the opening operation can be performed promptly.

マニピュレータ１００と同様、マニピュレータ１３０においても、プーリー３０８より先端動作部４００側には揺動ケーブル３１８は配置されず、インナーシャフト３０４や流体シリンダー４２０、把持部４５０の回転や把持部４５０の開閉にはケーブルは用いられない。このため、マニピュレータ１３０の構造の簡素化が図れるのみならず、複数のケーブルを配置によるケーブル同士の干渉、流体シリンダー４２０や把持部４５０の動作に対する悪影響を避けることができる。したがって、本実施形態を適用することにより、低い製造コストでマニピュレータを提供することが可能である。また、把持部４５０の開閉は流体シリンダー４２０を用いて行われるため、把持部４５０は大きな把持力を有することができる。したがって、把持部４５０は把持対象物を確実に把持することができる。 Similar to the manipulator 100, in the manipulator 130, the swing cable 318 is not arranged on the tip operating portion 400 side of the pulley 308, and the inner shaft 304, the fluid cylinder 420, and the grip portion 450 can be rotated and the grip portion 450 can be opened and closed. No cable is used. Therefore, not only the structure of the manipulator 130 can be simplified, but also interference between the cables due to the arrangement of the plurality of cables and adverse effects on the operation of the fluid cylinder 420 and the grip portion 450 can be avoided. Therefore, by applying this embodiment, it is possible to provide a manipulator at a low manufacturing cost. Further, since the grip portion 450 is opened and closed by using the fluid cylinder 420, the grip portion 450 can have a large grip force. Therefore, the grip portion 450 can reliably grip the object to be gripped.

マニピュレータ１３０も揺動と歳差という自由度を備えることができるため、オペレータは、自身の腕や手首を動作するようにマニピュレータ１３０を直観的に操作することが可能となる。このため、本実施形態を適用することにより、高い動作パフォーマンスを有し、かつ、容易に操作可能な医療用マニピュレータを提供することができる。 Since the manipulator 130 can also have the degrees of freedom of swing and precession, the operator can intuitively operate the manipulator 130 so as to operate his / her arm or wrist. Therefore, by applying the present embodiment, it is possible to provide a medical manipulator having high operating performance and easily operating.

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 Each of the above-described embodiments of the present invention can be appropriately combined and implemented as long as they do not contradict each other. Further, those skilled in the art who appropriately add, delete, or change the design based on each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is provided.

また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。 In addition, even if the action and effect are different from the action and effect brought about by each of the above-described embodiments, those that are clear from the description of the present specification or those that can be easily predicted by those skilled in the art are of course. It is understood to be brought about by the present invention.

１００：マニピュレータ、１１０：矢印、１１２：矢印、１１４：矢印、１１６：矢印、１１８：矢印、１２０：曲面、１２０ａ：円、１３０：マニピュレータ、２００：操作部、２０２：筐体、２０４：ハンドル、２１０：揺動ノブ、２２０：第１の回転ノブ、２３０：レバー、２４０：第２の回転ノブ、３００：シャフト、３０２：アウターシャフト、３０２ａ：上舌片、３０２ｂ：下舌片、３０２ｃ：開孔、３０２ｄ：開孔、３０４：インナーシャフト、３０６：ユニバーサルジョイント、３０６ａ：ヨーク、３０６ｂ：ヨーク、３０６ｃ：スパイダ、３０６ｄ：可動ピン、３０６ｅ：可動ピン、３０６ｆ：開孔、３０６ｇ：開孔、３０８：プーリー、３１０：バッファーチューブ、３１０ａ：ガイド溝、３１０ｂ：ガイド溝、３１４：可動ピン、３１６：可動ピン、３１８：揺動ケーブル、３２０：配管、３２０ａ：供給管、３２０ｂ：排出管、４００：先端動作部、４１０：連結部、４１２：支持円筒、４１２ａ：上舌片、４１２ｂ：下舌片、４１２ｃ：開孔、４１２ｄ：開孔、４１２ｅ：開孔、４１２ｆ：開孔、４１２ｇ：開孔、４１４：可動ピン、４１６：可動ピン、４１８：可動ピン、４２０：流体シリンダー、４２２：シリンダーチューブ、４２２ａ：開孔、４２４：ピストンロッド、４２６：ピストン、４２８：隔壁、４３０ａ：流路、４３０ｂ：流路、４３２：第１のチャンバー、４３４：第２のチャンバー、４３６：第３のチャンバー、４３８：舌片部、４４０：固定ピン、４４２：制御ばね、４４４：ブッシュ、４５０：把持部、４５２：下グリップ、４５２ａ：本体、４５２ｂ：上面、４５２ｃ：ウイング、４５２ｄ：開孔、４５２ｅ：開孔、４５２ｆ：歯状面、４５２ｇ：開孔、４５４：上グリップ、４５４ａ：開孔、４５４ｄ：開孔、４５４ｅ：開孔、４５４ｆ：本体、４５４ｇ：ウイング、４５４ｈ：開孔、４５４ｉ：開孔、４５６：グリップステーション、４５６ａ：開孔、４５６ｂ：開孔、４５８：可動ピン、４５９：リンク、４５９ａ：開孔、４５９ｂ：開孔、４６０：開閉ばね、４７０：揺動円筒、４７０ａ：上舌片、４７０ｂ：下舌片、４７０ｃ：開孔、４７０ｄ：開孔、４７０ｅ：溝、４７２：支柱、４７４：支柱 100: Manipulator, 110: Arrow, 112: Arrow, 114: Arrow, 116: Arrow, 118: Arrow, 120: Curved surface, 120a: Circle, 130: Manipulator, 200: Operation unit, 202: Housing, 204: Handle, 210: Swing knob, 220: First rotary knob, 230: Lever, 240: Second rotary knob, 300: Shaft, 302: Outer shaft, 302a: Upper tongue piece, 302b: Lower tongue piece, 302c: Open Hole, 302d: Opening, 304: Inner shaft, 306: Universal joint, 306a: York, 306b: York, 306c: Spider, 306d: Movable pin, 306e: Movable pin, 306f: Opening, 306g: Opening, 308 : Pulley, 310: Buffer tube, 310a: Guide groove, 310b: Guide groove, 314: Movable pin, 316: Movable pin, 318: Swing cable, 320: Piston, 320a: Supply pipe, 320b: Discharge pipe, 400: Tip moving part, 410: Connecting part, 412: Support cylinder, 412a: Upper tongue piece, 412b: Lower tongue piece, 412c: Opening, 412d: Opening, 412e: Opening, 412f: Opening, 412g: Opening 414: Movable pin, 416: Movable pin, 418: Movable pin, 420: Fluid cylinder, 422: Cylinder tube, 422a: Open hole, 424: Piston rod, 426: Piston, 428: Bulk partition, 430a: Flow path, 430b : Flow path, 432: 1st chamber, 434: 2nd chamber, 436: 3rd chamber, 438: tongue piece, 440: fixing pin, 442: control spring, 444: bush, 450: grip, 452: Lower grip, 452a: Main body, 452b: Top surface, 452c: Wing, 452d: Open hole, 452e: Open hole, 452f: Tongue surface, 452g: Open hole, 454: Upper grip, 454a: Open hole, 454d: Opening, 454e: Opening, 454f: Main body, 454g: Wing, 454h: Opening, 454i: Opening, 456: Grip station, 456a: Opening, 456b: Opening, 458: Movable pin, 459: Link, 459a: Open hole, 459b: Open hole, 460: Open / close spring, 470: Swinging cylinder, 470a: Upper tongue piece, 470b: Lower tongue piece, 470c: Open hole, 470d: Open hole, 470e: Groove, 472: Strut 474: Strut

Claims (21)

操作部、
前記操作部に接続され、長軸方向に第１の中心軸を有するシャフト、
少なくとも一つのグリップを備える把持部、および
前記把持部と前記シャフトを接続し、長軸方向に第２の中心軸を有し、前記把持部に接続される流体シリンダーを有する連結部を備え、
前記シャフトは、インナーシャフト、および前記インナーシャフトを取り囲むアウターシャフトを有し、
前記インナーシャフトは前記アウターシャフトから独立して前記第１の中心軸を中心として回転し、
前記把持部は、前記流体シリンダーを介して前記インナーシャフトに接続され、前記インナーシャフトの回転に伴って前記第２の中心軸を中心として前記アウターシャフトから独立して回転するマニピュレータ。 Operation unit,
A shaft connected to the operation unit and having a first central axis in the long axis direction,
A grip having at least one grip and a connecting portion connecting the grip to the shaft, having a second central axis in the longitudinal direction and having a fluid cylinder connected to the grip .
The shaft has an inner shaft and an outer shaft that surrounds the inner shaft.
The inner shaft rotates about the first central axis independently of the outer shaft, and the inner shaft rotates around the first central axis.
The grip portion is a manipulator that is connected to the inner shaft via the fluid cylinder and rotates independently of the outer shaft about the second central axis as the inner shaft rotates . 前記連結部は、前記第１の中心軸と前記第２の中心軸と直交する揺動軸を中心として揺動し、
前記把持部は、前記第２の中心軸を中心として回転し、
前記グリップは、前記第２の中心軸に対して垂直な機軸を中心として回転する、請求項１に記載のマニピュレータ。 The connecting portion swings around a swing axis orthogonal to the first central axis and the second central axis.
The grip portion rotates about the second central axis and
The manipulator according to claim 1, wherein the grip rotates about an axis perpendicular to the second central axis. 前記流体シリンダーは、シリンダーチューブ、前記シリンダーチューブ内のピストン、および前記ピストンと前記把持部に接続され、前記ピストンの並進に従って前記第２の中心軸と平行に並進するピストンロッドを有し、
前記シリンダーチューブは前記インナーシャフトの回転に伴って前記第２の中心軸を中心として回転する、請求項２に記載のマニピュレータ。 The fluid cylinder has a cylinder tube, a piston in the cylinder tube, and a piston rod connected to the piston and the grip that translates parallel to the second central axis according to the translation of the piston.
The manipulator according to claim 2, wherein the cylinder tube rotates about the second central axis as the inner shaft rotates. 前記インナーシャフトが前記第１の中心軸を中心として回転するに伴って前記揺動軸が前記第１の中心軸を中心として回転する、請求項２に記載のマニピュレータ。 The manipulator according to claim 2 , wherein the swing axis rotates about the first central axis as the inner shaft rotates about the first central axis. 前記インナーシャフトと前記シリンダーチューブを接続するコネクターをさらに有し、
前記コネクターは、
前記インナーシャフトに接続される第１のヨーク、
前記シリンダーチューブに接続される第２のヨーク、および
前記第１のヨークと前記第２のヨークの間に位置し、前記第１のヨークと前記第２のヨークに接続されるスパイダを有し、
前記第２のヨークは、前記第１のヨークに対し、前記スパイダを通る前記揺動軸を中心に揺動する、請求項３に記載のマニピュレータ。 Further having a connector for connecting the inner shaft and the cylinder tube,
The connector is
The first yoke connected to the inner shaft,
It has a second yoke connected to the cylinder tube and a spider located between the first yoke and the second yoke and connected to the first yoke and the second yoke.
The manipulator according to claim 3, wherein the second yoke swings about the swing axis passing through the spider with respect to the first yoke. 前記揺動軸上に回転軸を有し、前記連結部に固定されるプーリー、および
前記プーリーに掛けられる揺動ケーブルをさらに有する、請求項２に記載のマニピュレータ。 The manipulator according to claim 2 , further comprising a rotary shaft on the swing shaft, a pulley fixed to the connecting portion, and a swing cable hung on the pulley. 前記揺動ケーブルは、前記インナーシャフトと前記アウターシャフトの間を延伸する、請求項６に記載のマニピュレータ。 The manipulator according to claim 6, wherein the swing cable extends between the inner shaft and the outer shaft. 前記シリンダーチューブ内に流体が充填される、請求項３に記載のマニピュレータ。 The manipulator according to claim 3, wherein the cylinder tube is filled with a fluid. 前記操作部と前記シリンダーチューブに接続され、前記インナーシャフト内に配置される流体配管をさらに有し、
前記操作部は、前記流体配管を介して前記シリンダーチューブ内に前記流体を供給、排出する、請求項８に記載のマニピュレータ。 Further having a fluid pipe connected to the operation unit and the cylinder tube and arranged in the inner shaft.
The manipulator according to claim 8, wherein the operation unit supplies and discharges the fluid into the cylinder tube via the fluid pipe. 前記インナーシャフトと前記シリンダーチューブを接続するコネクターをさらに有し、
前記コネクターは、
前記インナーシャフトに接続される第１のヨーク、
前記シリンダーチューブに接続される第２のヨーク、および
前記第１のヨークと前記第２のヨークの間に位置し、前記第１のヨークと前記第２のヨークに接続されるスパイダを有し、
前記流体配管は、前記スパイダに設けられる貫通孔を貫通するように配置される、請求項９に記載のマニピュレータ。 Further having a connector for connecting the inner shaft and the cylinder tube,
The connector is
The first yoke connected to the inner shaft,
It has a second yoke connected to the cylinder tube and a spider located between the first yoke and the second yoke and connected to the first yoke and the second yoke.
The manipulator according to claim 9, wherein the fluid pipe is arranged so as to penetrate a through hole provided in the spider. 前記連結部はさらに、前記シリンダーチューブを囲む支持円筒を有し、
前記支持円筒は前記アウターシャフトに接続される、請求項３に記載のマニピュレータ。 The connecting portion further has a supporting cylinder that surrounds the cylinder tube.
The manipulator according to claim 3, wherein the support cylinder is connected to the outer shaft. 前記把持部はさらに、前記ピストンロッドと前記グリップに接続され、前記ピストンロッドの前記並進に従って前記第２の中心軸に沿って併進するグリップステーションを有する、請求項１１に記載のマニピュレータ。 11. The manipulator of claim 11, wherein the grip is further connected to the piston rod and the grip and has a grip station that translates along the second central axis according to the translation of the piston rod. 前記連結部はさらに、前記支持円筒内にブッシュを有し、
前記ピストンロッドが前記シリンダーチューブ側に並進する際、前記グリップの一部が前記ブッシュ内に格納される、請求項１２に記載のマニピュレータ。 The connecting portion further has a bush in the supporting cylinder.
The manipulator according to claim 12, wherein when the piston rod translates toward the cylinder tube, a part of the grip is stored in the bush. 前記グリップステーションと前記シリンダーチューブの間に第１のばねをさらに有する、請求項１２に記載のマニピュレータ。 12. The manipulator of claim 12, further comprising a first spring between the grip station and the cylinder tube. 前記ピストンロッドが前記シリンダーチューブの方向に並進する際、前記グリップは前記ブッシュに引き込まれるとともに前記機軸を中心として回転する、請求項１３に記載のマニピュレータ。 13. The manipulator of claim 13, wherein when the piston rod translates in the direction of the cylinder tube, the grip is pulled into the bush and rotates about the axis. 前記グリップを二つ有し、
前記二つのグリップは前記グリップステーションに接続され、前記機軸を中心として回転する、請求項１５に記載のマニピュレータ。 It has two of the grips
The manipulator according to claim 15, wherein the two grips are connected to the grip station and rotate about the axis. 前記二つのグリップ間に第２のばねを有する、請求項１６に記載のマニピュレータ。 The manipulator of claim 16, wherein the manipulator has a second spring between the two grips. 前記ピストンロッドが前記シリンダーチューブの方向に並進する際、前記二つのグリップは前記ブッシュに挿入されるとともに、前記機軸を中心として互いに異なる方向に回転して閉じる、請求項１６に記載のマニピュレータ。 The manipulator according to claim 16, wherein when the piston rod translates in the direction of the cylinder tube, the two grips are inserted into the bush and rotate and close in different directions with respect to the axis. 前記グリップを二つ有し、
前記二つのグリップの一方が前記支持円筒に固定される、請求項１５に記載のマニピュレータ。 It has two of the grips
The manipulator according to claim 15 , wherein one of the two grips is fixed to the support cylinder. 前記一方のグリップは、前記支持円筒と一体化される、請求項１９に記載のマニピュレータ。 The manipulator according to claim 19, wherein the one grip is integrated with the support cylinder. 前記支持円筒は、前記アウターシャフトに対し、前記第２の中心軸を中心として回転する、請求項１１に記載のマニピュレータ。 The manipulator according to claim 11 , wherein the support cylinder rotates with respect to the outer shaft about the second central axis.
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