CN103687563A - 医疗装置的操作机构和医疗机械手 - Google Patents

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Abstract

一种医疗装置的操作机构包括：第一轴；驱动源，该驱动源生成辅助驱动力；第二轴，该第二轴由辅助驱动力进行操作；连接部，该连接部连接第一动作传递部和第二动作传递部，将辅助驱动力从第二动作传递部传递到第一动作传递部，其中，连接部的至少一部分能够弹性变形；检测单元，该检测单元检测第一动作传递部和第二动作传递部中至少一个的动作量；控制单元，该控制单元基于由检测单元检测到的动作量来控制驱动源；以及调节单元，该调节单元进行调节，使得连接部的弹性变形量等于或大于预定量。

Description

医疗装置的操作机构和医疗机械手
技术领域
本发明涉及医疗装置的操作机构以及包括该操作机构的医疗机械手，该操作机构具有利用驱动力来辅助负载侧操作输入的辅助驱动力。
本申请要求2011年7月20日提交的日本专利申请No.2011-158835的优先权，此处以引证的方式并入上述申请的内容。
背景技术
常规地，在手术机器人的操作装置中，已知一种具有辅助驱动力的操作臂。该操作臂是用诸如马达等的驱动机构利用驱动力来辅助操作者的操作，并且使操作者的操作感轻松等、改善操作感的构件。
在具有辅助驱动力的操作臂中，从驱动机构向操作臂施加力矩。然而，如果驱动机构的齿轮中的摩擦或反冲传递给操作者，则反而会劣化操作感。由此，已经研究了控制从驱动机构向诸如操作臂等的负载侧所施加的力矩。
作为示例，在非专利文献1中描述了一种控制力矩的机构。在该机构中，力矩传感器安装在输出轴，并且通过将力矩传感器的输出反馈到马达电流来执行力矩控制。然而，当力矩传感器作为输出轴的一部分时，正在使用的应变仪力矩传感器在具有稳定性、噪声耐量等的问题。
为了解决上述问题，非专利文献1中描述了一种仅利用位置信息的检测来执行力矩控制的机构。在该机构中，弹性体被插入到输出轴中而不是力矩传感器中，并且设置对输出轴在弹性体的马达侧上的旋转角度和输出轴在负载侧上的旋转角度进行检测的编码器。然后，通过执行基于这些旋转角度的值的反馈，来执行力矩控制。
现有技术文献
[非专利文献1]“Research of Torque control of DC Motor with Reducer”by KazuoTanie et al,Collection(Edition C)of Papers of Japan Society of Mechanical Engineers,Volume54,No.503,pp1515-9,July,1988
发明内容
发明所要解决的问题
在非专利文献1描述的后一机构中，优选地使用高柔性弹性体，因为如果弹性体的刚性较高，则无法充分防止上述齿轮的摩擦或反冲。然而，弹性体是柔性构件，即输出轴的刚性变低。当较大负载错误地施加于负载侧时，存在弹性体可能造成塑性变形并且可能被损坏的问题。
鉴于上述情况做出本发明，并且本发明的目的是提供一种医疗装置的操作机构，其中，在利用柔性弹性体控制力矩或力的同时，即使将大负载施加于负载侧，也不会轻易损坏弹性体。
本发明的另一个目的是提供一种即使向负载侧施加大负载时，也不会轻易损坏弹性体的医疗机械手。
解决问题的手段
根据本发明的第一方面，一种医疗装置的操作机构包括：第一动作传递部，该第一动作传递部被固定到负载侧构件；驱动源，该驱动源被构造为生成辅助所述第一动作传递部的动作的辅助驱动力；第二动作传递部，该第二动作传递部被构造为由所述辅助驱动力进行动作；连接部，该连接部连接所述第一动作传递部和所述第二动作传递部，将所述辅助驱动力从所述第二动作传递部传递到所述第一动作传递部，其中，所述连接部的至少一部分能够弹性变形；检测单元，该检测单元被构造为检测所述第一动作传递部和所述第二动作传递部中至少一个的所述动作量；控制单元，该控制单元被构造为基于由所述检测单元检测到的动作量来控制所述驱动源；以及调节单元，该调节单元被构造为进行调节，使得所述连接部的弹性变形量等于或大于预定量。
根据本发明的第二方面，在根据第一方面的医疗装置的操作机构中，所述调节单元可以被构造为将所述第一动作传递部的动作量与所述第二动作传递部的动作量之间的差限制为小于预定量。
根据本发明的第三方面，在根据第二方面的医疗装置的操作机构中，所述调节单元可以是在所述第一动作传递部与所述第二动作传递部之间的连接位置设置的机械止挡部。
根据本发明的第四方面，在根据第三方面的医疗装置的操作机构中，所述止挡部可以具有制动单元，该制动单元被构造为对所述第一动作传递部和所述第二动作传递部中的至少一个进行制动。
根据本发明的第五方面，在根据第二方面的医疗装置的操作机构中，动作检测单元可以具有检测所述第一动作传递部的动作量的第一检测器和检测所述第二动作传递部的动作量的第二检测器，并且所述调节单元可以被构造为基于所述第一检测器和所述第二检测器的检测值，将所述差限制为小于预定量。
根据本发明的第六方面，根据第五方面的医疗装置的操作机构可以还包括判定单元，该判定单元基于所述第一检测器和所述第二检测器的检测值，来判定是否使所述调节单元进行动作。
根据本发明的第七方面，在根据第六方面的医疗装置的操作机构中，所述调节单元可以基于所述判定单元的判定，在从所述驱动源向所述第二动作传递部的所述辅助驱动力传递的开启状态和断开状态之间进行切换。
根据本发明的第八方面，在根据第六方面的医疗装置的操作机构中，所述调节单元可以包括制动单元，该制动单元被构造为基于所述判定单元的判定对所述第一动作传递部和所述第二动作传递部中的至少一个进行制动。
根据本发明的第九方面，在根据第六方面的医疗装置的操作机构中，所述控制单元可以基于所述判定单元的判定来控制所述驱动源的动作，并且起到所述调节单元的作用。
根据本发明的第十方面，在根据第六方面的医疗装置的操作机构中，所述调节单元可以基于所述判定单元的判定，在从所述控制单元向所述驱动源的动作信号传输的开启状态和断开状态之间进行切换。
根据本发明的第十一方面，一种医疗机械手可以包括根据第一方面至第十方面中任意一个方面的医疗装置的操作机构。
发明的效果
根据上述医疗装置的操作机构和主从机械手，在利用柔性弹性体来控制力矩或力的同时，即使将大负载施加于负载侧时，也可以提供不轻易损坏弹性体的操作机构。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的医疗装置的操作机构所应用于的医疗机械手的图。
图2是示出本发明的第一实施方式的医疗机械手的第一关节部的结构的示意性立体图。
图3A是本发明的第一实施方式的医疗机械手的第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图3B是沿图3A的A-A线的截面图。
图4是示出本发明的第一实施方式的医疗机械手的修改例中第一关节部的结构的示意性立体图。
图5A是本发明的第一实施方式的医疗机械手的第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图5B是沿图5A的B-B线的截面图。
图6是示出本发明的第二实施方式的医疗装置的操作机构所应用于的医疗机械手的第一关节部的结构的示意性立体图。
图7是本发明的第二实施方式的医疗机械手的第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图8是示出本发明的第三实施方式的医疗装置的操作机构所应用于的医疗机械手的第一关节部的结构的示意性立体图。
图9是示出本发明的第三实施方式的医疗机械手的修改例中第一关节部的结构的示意性立体图。
图10A是本发明的第四实施方式的医疗装置的操作机构所应用于的医疗机械手中第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图10B是本发明的第四实施方式的医疗装置的操作机构所应用于的医疗机械手中第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图11A是本发明的第四实施方式的医疗机械手的修改例中第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图11B是本发明的第四实施方式的医疗机械手的修改例中第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图12是示出本发明的第四实施方式的医疗机械手的另一个修改例中第四关节部的结构的示意性立体图。
图13是示出与本发明的实施方式的修改例有关的医疗机械手中第一关节部的结构的示意性立体图。
图14是示出与本发明的实施方式的另一个修改例有关的医疗机械手中第一关节部的结构的示意性立体图。
图15是示出与本发明的实施方式的另一个修改例有关的医疗机械手中第一关节部的结构的示意性立体图。
图16是与本发明的实施方式的另一个修改例有关的医疗机械手的平面图。
图17是与本发明的实施方式的另一个修改例有关的医疗机械手中第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿与第一轴的轴线正交的方向的截面图。
图18是示出与本发明的实施方式的另一个修改例有关的医疗机械手中第一关节部的结构的示意性立体图。
图19A是本发明的实施方式的另一个修改例的医疗机械手的第一关节部的第一轴与第二轴之间的连接部沿第一轴的轴线的方向的截面图。
图19B是沿图19A的C-C线的截面图。
具体实施方式
下面将描述本发明的第一实施方式。图1是示出本实施方式的操作机构所应用于的医疗主从机械手1的示意性构造的图。主从机械手1包括由手术者Op操作的主臂2和与主臂2同步操作的从臂3。手术工具4被附接到从臂3的远端，并且利用该手术工具对患者P执行各种手术。
主臂2具有第一臂21、第二臂22和第三臂23。第一臂21和第二臂22由第一关节部41可相对旋转地连接，并且第二臂22和第三臂23由第二关节部42可相对旋转地连接。第三臂23由基关节部43可相对旋转地连接到支撑主臂2的基座24。主臂2被构造为能够整体执行多轴旋转操作。
从臂3具有一号臂31、二号臂32和三号臂33。一号臂31和二号臂32由第一关节部51可相对旋转地连接，并且二号臂32和三号臂33由第二关节部52可相对旋转地连接。三号臂33由基关节部53可相对旋转地连接到包括驱动力传递构件等的壳体部34。
当手术者Op操作主臂2并且用从臂3执行医疗动作时，从臂3的各个关节部51、52和53接收已经对向主臂2的操作输入执行了预定处理的动作信号并且进行动作。作为处理操作输入的方法的示例，可以将利用关节部中安装的齿轮来改变齿数比大小的角度用作动作信号，并且主臂与从臂之间的动作比例可以改变。
在本实施方式中，主臂2和从臂3的臂数量分别是三。然而，实际上，臂的数量可以分别是一个或更多个，主臂2和从臂3的臂数量可以不相同，并且旋转轴的方向可以不同。
虽然主臂2的所有关节部41、42和43各包括本发明的实施方式的操作机构，但是因为其结构是几乎相同的，所以下面将仅详细描述第一关节部41的结构。
图2是示出第一关节部41的结构的示意性立体图。第一关节部（操作机构）41包括：第一轴部60，该第一轴部60被固定到作为负载侧构件的第一臂21；第二轴部70，该第二轴部70使辅助驱动力作用在第一轴部60上，辅助负载侧操作；以及控制单元80，该控制单元80控制第二轴部70的辅助动作。
第一轴部60包括第一轴（第一动作传递部）61和检测第一轴61的动作量的第一检测器（检测单元）62。第一轴61的一端部被固定到第一臂21。
第二轴部70包括第二轴（第二动作传递部）71和利用辅助驱动力来使第二轴71旋转的驱动源73。第二轴71的一端部由第二臂22可旋转地支撑。另外，作为驱动源73，例如可以使用能够正常旋转和反向旋转的马达等，并且还包括安装了齿轮等的马达。
在本实施方式中，因为使第一轴61和第二轴71这两者绕轴线旋转，所以公知的旋转编码器等可以用作第一检测器62。第一检测器62被设在第一轴61的附近，以便不与第一轴61一起旋转。另外，第一检测器62由被固定到第二臂22的支撑物63来支撑。
相对于第一轴61和第二轴71，第一轴61的端部同轴地（包括大致相同的轴，以下相同）连接到第二轴71，使得辅助驱动力可以从第二轴71被传递到第一轴61。
图3A是第一轴61与第二轴71之间的连接部沿与第一轴61的轴线正交的方向的截面图，并且图3B是沿图3A的A-A线的截面图。如图3A和图3B所示，第一轴61的端部形成有沿轴线方向延伸的凹部64和扇形凸缘65，并且第二轴71的端部也形成有扇形凸缘75。
通过第二轴71的端部进入第一轴61的凹部64，来同轴定位第一轴61和第二轴71。在第二轴71的端部71a已经进入凹部64的状态下，凸缘65和75各形成为沿第一轴61的轴线方向交叠，即，使得它们的至少一部分位于相同高度。另外，各凸缘65和75的中心角度被分别设置为180°或更小，并且确保在周向上一个凸缘的两侧与另一个凸缘之间的作为缓冲区的间隙G。
能够弹性变形的弹性体（连接部）66分别设置在两个间隙G中，并且凸缘65和75由两个弹性体66连接。由此，连接第一轴61和第二轴71，并且辅助驱动力从第二轴71传递给第一轴61。作为弹性体66，可以适当选择并使用公知的螺旋弹簧、橡胶等。
而且，凸缘75设置有分别突出到间隙G中的两个突起（调节单元）76。在这样的程度上设置各个突起76的尺寸：在压缩力没有作用于弹性体66上的状态下，这些突起不接触凸缘65。
控制单元80基于来自第一检测器62的信息来指定第一轴61的旋转角度（动作量）和旋转方向（动作方向），并且基于预定计算来计算要在驱动源73中产生的辅助驱动力的大小和方向。而且，控制单元80控制驱动源73，以使驱动源73产生辅助驱动力并且使第二轴71沿与第一轴61相同的方向旋转。这辅助第一轴61的旋转动作。作为计算辅助驱动力的大小和方向的方法的示例，首先，将由第一检测器62检测到的旋转角度或者变为旋转角度的微分值或时间变化量的旋转速度以及根据该微分值或时间变化量计算出的旋转加速度乘以根据期望辅助量的系数。接着，获得上述值中的某些值或所有值之和。
将描述如上述构造的主从机械手1的操作。
如果手术者Op向第一臂21执行操纵输入，则被固定到第一臂21的第一轴61旋转。第一轴61的旋转角度和旋转方向由第一检测器62检测，并传递给控制单元80。
控制单元80基于来自第一检测器62的输入来确定要在驱动源73中产生的驱动力的大小和方向，并将动作信号发送给驱动源73。如果对驱动源73进行驱动，则产生辅助驱动力，并沿与第一检测器62检测到的第一轴61的旋转方向相同的方向可旋转地驱动第二轴71。通过连接凸缘65和75的弹性体66将第二轴71的驱动力传递到第一轴61。由此，第一轴61的旋转动作被辅助，且手术者Op的操作感是轻松的。另外，弹性体66缓和了驱动源中固有的摩擦、嘎嘎声、反冲等的给予操作感的负影响。
如果停止第一轴61的旋转，则停止被传递给控制单元80，并且也停止驱动源73的动作。然而，因为第一轴61的旋转停止与驱动源73的动作停止之间存在轻微的时间滞差，所以在该时间滞差期间，仅第二轴71旋转。因为仅第二轴71旋转，所以两个间隙G中的一个变小，并且凸缘65和75往往彼此接触。此时，因为间隙G中设置的弹性体66可以被压缩和弹性变形，所以抑制了凸缘65和75彼此接触并产生强撞击的现象。然而，如果过度压缩弹性体66，则弹性体可能造成弹性变形范围之外的塑性变形等，并且可能被损坏。
在本实施方式的第一关节部41中，凸缘75设置有突起76，作为机械止挡部。由此，由于突起76在间隙G具有预定尺寸的情况下紧靠凸缘65，所以减小了凸缘75与凸缘65之间的距离，并且弹性体66的大于预定量的弹性变形量（即，弹性体过度变形）受到控制。这有利地抑制由弹性体66的塑性变形造成的损坏等。
如上所述，根据本实施方式的操作机构所应用于的本实施方式的主从机械手1，突起76限制耦接第一轴61与第二轴71的弹性体66的过度变形。这可以在依靠弹性体66抑制操作感的下降的同时提供不轻易损坏弹性体66的结构。
在本实施方式中，凸缘75设置有两个突起76。然而，凸缘65可以设置有突起。另外，两个突起76中的一个可以设置在凸缘75上，而另一个可以设置在凸缘65上。
虽然本实施方式中描述了第一轴与第二轴之间的连接部这两者都是大致扇形的凸缘的示例，但是连接部的结构不限于此。例如，如图4、图5A和图5B所示的修改例中，一个轴（这里，是第二轴71A）的端部可以设置有沿周向形成在两侧的间隙处的两个大致扇形的凸缘75A，另一个轴（这里，是第一轴61A）的端部可以设置有从外周面突出的一对突起部67，并且可以耦接这两个轴，使得突起部67分别进入间隙G。在该修改例中，弹性体66在围绕各个突起部67的轴线的方向上设置在两侧，并且第一轴61A和第二轴71A经由总共四个弹性体66来耦接。即，提供第一轴61A被弹性体66挤压的结构。出于这个原因，存在的优点在于不容易造成由第一轴61A与第二轴71A之间作用的力而产生的偏心，并且提供了机械稳定的结构。
不是使第一轴设置有检测动作量的第一检测器，而是第二轴可以设置有检测单元。在这种情况下，控制单元可以被构造为基于由于第一轴的旋转动作而旋转的第二轴的动作量来确定辅助驱动力的大小和方向。
接着，将参照图6和图7描述本发明的第二实施方式。本实施方式的主从机械手101与上述主从机械手1之间的区别在于调节单元设置在控制单元中。另外，在以下描述中，与已经描述的构件共有的组件将由相同的附图标记来指定，并且将省略重复的描述。
图6是示出主从机械手101的第一关节部102的结构的示意性立体图，并且图7是第一关节部102中第一轴61与第二轴71之间的连接部沿与第一轴61的轴线正交的方向的截面图。截面的高度等于图3A的截面高度。
如图6所示，检测第二轴71的动作量的第二检测器72被附到第二轴71。作为第二检测器72，可以使用与第一检测器62相同的旋转编码器等。
如图7所示，第一轴61和第二轴71分别包括与第一实施方式相同的凸缘65和75，但是不设置突起76。代替这一点，因为控制单元103以预定形态控制驱动源73的动作，所以弹性体66的变形被限制为不会过度变形。下面将进行详细描述。
首先，控制单元103基于来自第一检测器62的输入来确定要在驱动源73中产生的驱动力的大小和方向，并且将动作信号发送到驱动源73。该点与第一实施方式中的几乎相同。
如果第二轴71旋转，则第二轴71的动作量由第二检测器72来检测，并且被传递给控制单元103。在开始了从第二检测器72的传递之后，控制单元103计算从第一检测器62发送的第一轴61的旋转角度θ1与从第二检测器72发送的第二轴71的旋转角度θ2之间的差△θ，并且基于△θ来确定驱动源73的动作量im的方向和大小。
控制单元103在向驱动源73发送动作信号之前，基于△θ的绝对值是否小于预定值θd来判定是否发送动作信号。如果该判定为“是”，则控制单元103向驱动源73发送动作信号。另一方面，如果该判定为“否”（即，如果不再满足表达式-θd<△θ<θd），则因为凸缘65和凸缘75靠得太近并且弹性体66可能过度变形，所以控制单元103将动作量im更新为零。因此，接收到动作信号的驱动源73被停止，并且不再执行经由驱动源73对第二轴71的旋转。出于该原因，第一检测器62和第二检测器72的检测分辨率被设置为小于θd，并且第一检测器62和第二检测器72具有足够的分辨率，以操纵普通的主从机械手。
在本实施方式的主从机械手101中，如果作为第一轴61的动作量与第二轴71的动作量之间的差△θ的值从预定范围偏离，则控制单元103将驱动源73的动作量更新为零。即，控制单元103充当判定是否使调节单元进行动作的判定单元以及调节单元，由此第一轴61的动作量与第二轴71的动作量之间的差被限制为小于预定值，防止弹性体66的过度变形。
因此，与第一实施方式类似，在经由弹性体抑制操作感下降的同时，可以提供不轻易损坏弹性体的结构。
因为不需要设置诸如突起76等的机械止挡部，所以可以简化第一轴61与第二轴71之间的连接部的结构。
接着，将参照图8和图9描述本发明的第三实施方式。本实施方式的主从机械手111与上述各个实施方式的主从机械手之间的区别在于包括切换单元，该切换单元在从驱动源向第二轴的驱动力传递的开启状态与断开状态之间进行切换。
图8是示出主从机械手111的第一关节部112的结构的示意性立体图。第一轴61与第二轴71之间的连接部的结构与第二实施方式中连接部的结构相同。切换单元（调节单元）114设置在控制单元80与驱动源73之间。切换单元114包括：判定单元115，该判定单元115判定第一轴61的动作量与第二轴71的动作量之间的差；以及开关116，该开关116由判定单元115接通和断开。
判定单元115具有运算电路或运算程序，并且连接到第一检测器62和第二检测器72。判定单元115具有与第二实施方式的控制单元103几乎相同的形态，并且判定第一轴61的动作量与第二轴71的动作量之间的差△θ的绝对值是否小于预定值θd。
开关116是公知的电开关，并且被操作为在从控制单元80向驱动源73的动作信号传输的开启状态和断开状态之间进行切换。
将描述如上述构造的主从机械手111的操作。与第一实施方式类似，控制单元80根据来自第一检测器62的输入来生成用于驱动源73的动作信号，并且持续朝向驱动源73发送。
与此并行，在切换单元114中，判定单元115以预定间隔重复判定△θ的绝对值是否小于预定值θd。如果该判定为“是”，则由调节单元进行的限制被判定为是不需要的，并且维持开关116的接通状态。另一方面，如果该判定为“否”，则由调节单元的限制被判定为是需要的，由判定单元115来操作开关116，以便实现断开状态，并且中断从控制单元80向驱动源73发送动作信号。因此，驱动源73停止。
在本实施方式的主从机械手111中，如果作为第一轴61的动作量与第二轴71的动作量之间的差△θ的值从预定范围偏离，则由切换单元114中断从控制单元80向驱动源73的动作信号发送。这将第一轴61的动作量与第二轴71的动作量之间的差限制为小于预定量，从而防止了弹性体66过度变形。
因此，与第一实施方式类似，在依靠弹性体抑制操作感下降的同时，可以提供不轻易损坏弹性体的结构。
虽然本实施方式中已经描述了利用开关116来电切换从驱动源73向第二轴71的驱动力传递的开启状态和断开状态的示例，但是切换单元的切换形态不限于此。
图9是示出本实施方式的修改例中第一关节部112A的图。离合器117被附接到驱动源73，并且驱动源73的驱动力经由离合器117被传递给第二轴71。切换单元118不连接到控制单元80。而且，切换单元118不包括开关116，并且连接到离合器117。
在第一关节部112A中，如果判定单元115中的上述判定为“否”，则离合器117由判定单元115操纵，以便实现断开状态，并且机械地中断从驱动源73向第二轴71传递驱动力。虽然这是示例，但是这样可以机械地切换从驱动源向第二轴的驱动力传递的开启状态和断开状态。
在本实施方式中，在包括修改例的所有情况下，切换单元与控制单元分开设置。因此，例如，在控制单元已经造成故障的情况下，也可以可靠地防止由弹性体的变形造成的损坏等。
接着，将参照图10A、图10B、图11A和图11B描述本发明的第四实施方式。本实施方式的主从机械手121与上述各个实施方式的主从机械手之间的区别在于包括制动单元，该制动单元制动第二轴的动作。
图10A和图10B是示出主从机械手121的第一关节部122中第一轴61与第二轴71之间的连接部的截面图。第二轴71的凸缘75设置有突出到凸缘75与凸缘65之间的间隙G中的制动突起（制动单元）123。
制动突起123包括例如螺线管等，并且可以经由电信号使得被突出到间隙G中，或如图10B所示容纳在凸缘75内。制动突起123连接到切换单元124。切换单元124的构造与切换单元118的构造相同，并且只包括判定单元115。离合器未附接到驱动源73。
在本实施方式的主从机械手121中，如果判定单元115中的上述判定为“否”，则制动突起123由判定单元115操纵，并且突出到间隙G中。制动突起123进行制动，以便利用突出动作使第一轴61的凸缘65摇摆（roll）。在制动突起123已经突出到预定长度之后，突起紧靠在凸缘65上，这与第一实施方式类似抑制了弹性体66的过度变形。因此，与第一实施方式类似，在依靠弹性体抑制操作感下降的同时，可以提供不轻易损坏弹性体的结构。
另外，因为作为调节单元的制动突起123起作用，以便在初期制动第一轴61的旋转驱动，所以在凸缘65和制动突起123彼此强有力地碰撞之前，可以稍稍减小第一轴61的旋转速度。因此，可以更可靠地抑制向负载侧传递强撞击。
虽然本实施方式中已经描述了制动突起从凸缘突出或缩回的示例，但是取代该示例，如图11A和图11B所示，制动突起123可以被构造为从作为设置在凸缘75上的调节单元的突起76突出和缩回。在该构造中，通过适当设置判定单元的操作形态，可以改变产生制动力的制动范围，或者可以改变作为刚性突起（即，充当物理止挡部）的突起76的突出长度。这可以不同地设置第二轴71的制动或弹性体的变形抑制的形态。因此，即使根据机械手的使用环境、待处理的组织等将弹性体改变为具有不同弹性模量的形态，也可以根据变化后的弹性体执行适当控制。
制动突起可以设置在第一轴侧上。在这种情况下，通过制动由驱动源驱动的第二轴，可以更有效地抑制向负载侧传递强撞击。
而且，两个制动突起中的一个可以设置在第二轴上，而另一个可以设置在第一轴上。
另外，如在图12所示的修改例中，作为制动单元的制动器125可以被附接到第一轴61和第二轴71。作为制动器125，可以适当选择并采用具有各种公知机构的那些制动器，诸如机械摩擦式的、流体阻力式的等。
虽然上面已经描述了本发明的各个实施方式，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式，并且在不偏离本发明的范围的情况下，可以对各个组成元件或省略进行各种改变或省略，或者可以组合各个实施方式的构成要素。
例如，在图13所示的修改例中，第一轴61B和第二轴71B不需要同轴连接。在该修改例中，第一轴61B和第二轴71B的端部分别形成为盘形，并且充当滑轮61b和71b。具有弹性变形区域127A的传送构件（连接部）（诸如导线或带）围绕滑轮61b和71b而挂，并且第一轴61B和第二轴71B连接，以便能够传递辅助驱动力。
限制导线128的各端部128A和128B被附接到弹性变形区域127A两侧的传送构件127。限制导线128具有预定值或更大的刚性，并且在弹性变形区域127A未变形的状态下比传送构件127上的、在连接端部128A和128B的连接点之间的距离长。出于该原因，限制导线128在弹性变形区域127A未变形的状态下是松弛的。因此，限制导线128允许弹性变形区域127A可以被拉伸直到该区域变直为止，但是在该区域变直之后，限制弹性变形区域127A的变形，抑制了塑性变形、发生损坏等。如果弹性变形区域127A被压缩至预定长度，则由于弹性变形区域127A自身的刚性抑制了进一步变形。这抑制了充当弹性体的弹性变形区域127A的过度变形。
这里，虽然已经描述了将充当机械止挡部的限制导线128作为调节单元而被包括的示例，但是如上述第二实施方式中，可以与电调节单元组合，这是毋庸置言的。
除了第一轴与第二轴之间的连接部，缠绕传送构件以传递旋转的机构可以如图14所示的修改例中设置在负载侧上的第一轴部70A处。这里，缠绕有传送构件129的区域也可以是第一轴与负载（第一臂21）之间的连接部，或者还可以是第一轴的两个分离轴的连接部。
而且，这种传送机构可以设置在相对侧上的第二轴部处，这是毋庸置言的。
虽然在上述各个实施方式中已经描述了第一轴和第二轴进行动作以绕轴线旋转的示例，但是第一轴和第二轴的操作形态不限于此。
图15所示的修改例示出与本发明的实施方式的修改例有关的主从机械手中的关节部（操作机构）130。在关节部130中，通过使第一臂131沿纵向移动，第一轴132和第二轴133沿纵向线性移动。第二轴133由包括例如线性驱动器等的驱动源134来驱动，并且通过借助弹性体140向第一轴132传递驱动力，来辅助第一臂131的动作。
图16是当从第一臂131侧看关节部130时的平面图。如图15和图16所示，设置在第一轴132的滑块132A和设置在第二轴133的滑块133A分别与固定到支撑物135的轨道135A和135B（未示出）啮合。通过该构造，轨道135A和135B作为导轨，第一轴132和第二轴133与支撑物135平行地（包括大致平行）线性移动。
虽然第一检测器136和第二检测器137分别是利用载子冷光（carrierluminescence）的反射线性编码器，但这是示例。如果可以检测对第一轴132和第二轴133的线性移动动作量的检测，则不特别限制第一检测器和第二检测器。
调节单元138被附接到第一轴132的外表面，并且朝向第二轴133延伸。一对突起138A和138B在调节单元138的在第二轴133侧的端部，彼此相隔设置。将突起138A和138B定位为使得沿第一轴132的线性移动方向挤压从第二轴133的外表面突出的限制突起139。如果第一轴132与第二轴133之间的距离在预定范围之外，则突起138A和138B中的任意一个和限制突起139彼此干扰。这将第一轴132与第二轴133之间的距离保持在固定范围内，抑制了弹性体140的过度变形。
由此可见，与本发明的实施方式有关的操作机构也可以应用于使第一轴和第二轴线性移动的情况。当然，即使在本修改例中，也可以使用电调节单元，来代替像调节单元138那样的机械调节单元。
而且，如图17所示的修改例中，可以与连接第一轴61和第二轴71的弹性体66分开，独立设置比突起76更早地接触凸缘65的限制弹性体145。然后，首先压缩弹性体66，随后压缩弹性体66和限制弹性体145。出于该原因，当压缩弹性体66和限制弹性体145时，因为其弹性模量与仅压缩弹性体66时的弹性模量不同，所以要从第一轴61传递给负载的反作用力也变化并且操作感变化。因此，手术者可以识别出施加于负载等的操作输入的大小落入不合适的范围内，并且可以促使手术者进行适当的校正，诸如使操作输入变小，从而进一步提高操作性。
在图17所示的修改例中，限制弹性体145仅设置在图中凸缘75的右边。然而，限制弹性体可以设置在图中左边，并且可以设置在凸缘65侧。
而且，如图18和图19所示，第一轴61和第二轴71可以通过中间轴150而连接，该中间轴150在轴线方向上的两端具有大致扇形的凸缘155。在这种情况下，如图19A和图19B所示，第一轴61和中间轴150经由弹性体66连接，并且中间轴150和第二轴71经由弹性体66连接。在这种结构中，具有不同弹性模量的弹性体可以用在第一轴侧和第二轴侧。因此，还可以考虑到各个轴的材料的质量，来选择最合适的弹性体。此时，诸如突起76等的调节单元可以设置在多个位置。在机械调节单元的情况下，突起可以设置在第一轴61、第二轴71和中间轴150中的任意一个轴处。
另外，在该修改例中，如上所述，第一轴和第二轴可以通过中间轴连接。另外，第一轴和第二轴可以经由弹性体连接，而不通过中间轴，并且第一轴或第二轴可以内部具有弹性连接部。
在与本发明的实施方式有关的主从机械手中，具有这种操作机构的关节部可以设置在从臂侧。通常，在从臂的情况下，负载侧机械输入也由驱动源执行。因此，除了例如手术者暂时直接控制从臂的情况之外，不容易获得操作感方面改善的效果。然而，因为辅助驱动源的过度反冲等充当损坏关节部本身的原因，所以优点是可以构造不容易损坏关节部的从臂。
另外，除了主从机械手之外，具有与本发明的实施方式有关的操作机构的关节部可以应用于具有握住治疗工具、内窥镜、其它医疗器械的臂或操作机构的装置。
工业用途
根据上述医疗装置的操作机构和主从机械手，在利用柔性弹性体控制力矩或力的同时，即使将大负载施加于负载侧时，也可以提供不轻易损坏弹性体的操作机构。
附图标记列表
1、101、111、121：主从机械手
21、131：主臂（负载侧部件）
41、102、112、112A、122：第一关节部（操作机构）
61、61A、61B、132：第一轴（第一动作传递部）
62、136：第一检测器（检测单元）
66、140：弹性体（连接部）
71、71A、71B、133：第二轴（第二动作传递部）
72、137：第二检测器
73、134：驱动源
76：突起（调节单元）
80：控制单元
103：控制单元（判定单元、调节单元）
114：切换单元（调节单元）
115：判定单元
123：制动突起（制动单元）
125：制动器（制动单元）
127：传送构件（连接部）
128：限制导线（调节单元）
130：关节部（调节机构）
138：调节单元

Claims (11)

1.一种医疗装置的操作机构，该操作机构包括：
第一动作传递部，该第一动作传递部被固定到负载侧构件；
驱动源，该驱动源被构造为生成辅助所述第一动作传递部的动作的辅助驱动力；
第二动作传递部，该第二动作传递部被构造为经由所述辅助驱动力进行动作；
连接部，该连接部连接所述第一动作传递部与所述第二动作传递部，将所述辅助驱动力从所述第二动作传递部传递到所述第一动作传递部，其中，所述连接部的至少一部分能够弹性变形；
检测单元，该检测单元被构造为检测所述第一动作传递部和所述第二动作传递部中至少一个的动作量；
控制单元，该控制单元被构造为基于由所述检测单元检测到的动作量来控制所述驱动源；以及
调节单元，该调节单元被构造为进行调节，使得所述连接部的弹性变形量等于或大于预定量。
2.根据权利要求1所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述调节单元被构造为将所述第一动作传递部的动作量与所述第二动作传递部的动作量之间的差限制为小于预定量。
3.根据权利要求2所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述调节单元是在所述第一动作传递部与所述第二动作传递部之间的连接部中设置的机械止挡部。
4.根据权利要求3所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述止挡部包括制动单元，该制动单元被构造为对所述第一动作传递部和所述第二动作传递部中的至少一个进行制动。
5.根据权利要求2所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述检测单元具有检测所述第一动作传递部的动作量的第一检测器和检测所述第二动作传递部的动作量的第二检测器，并且
其中，所述调节单元被构造为基于所述第一检测器和所述第二检测器的检测值，将所述差限制为小于预定量。
6.根据权利要求5所述的医疗装置的操作机构，所述操作机构还包括判定单元，该判定单元基于所述第一检测器和所述第二检测器的检测值，来判定是否使所述调节单元进行动作。
7.根据权利要求6所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述调节单元基于所述判定单元的判定，在从所述驱动源向所述第二动作传递部的辅助驱动力传递的开启状态和断开状态之间进行切换。
8.根据权利要求6所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述调节单元包括制动单元，该制动单元被构造为基于所述判定单元的判定对所述第一动作传递部和所述第二动作传递部中的至少一个进行制动。
9.根据权利要求6所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述控制单元基于所述判定单元的判定来控制所述驱动源的动作，并且起到所述调节单元的作用。
10.根据权利要求6所述的医疗装置的操作机构，
其中，所述调节单元基于所述判定单元的判定，在从所述控制单元向所述驱动源的动作信号传输的开启状态和断开状态之间进行切换。
11.一种医疗机械手，该医疗机械手包括根据权利要求1至权利要求10中任意一项所述的操作机构。
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