CN105073057B - 机械手 - Google Patents

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Abstract

提供一种机械手(1)，其具有：从基端侧依次配置的细长的主体部(3)、弯曲部(5)和前端部(4)；多个主弯曲机构(6)，其具有从前端部(4)延伸到主体部(3)的主线材(7)、主动力产生部(12)、以及将由该主动力产生部(12)产生的动力作为长度方向的直线运动而传递至主线材(7)的主动力传递部(9、10、11)；多个预备弯曲机构(16)，其与各该主弯曲机构(6)成对地并排设置，对前端部(4)作用按压力和牵引力；以及切换部(151、152)，其择一地使成对的主弯曲机构(6)和预备弯曲机构(16)进行动作。

Description

机械手
技术领域
本发明涉及机械手。
背景技术
以往，公知有一种医疗用的机械手，该机械手具有能够插入到体内的细长的插入部，从体外远程操作搭载于该插入部的处理器械而对体内进行处理(例如，参照专利文献1。)。在这种机械手的插入部中设置有弯曲部，该弯曲部用于变更搭载有照相机和处理器械等的前端面的方向。
并且，为了更精准地控制弯曲部的弯曲角度，在用于使弯曲部弯曲的主弯曲机构中使用减速机构。即，采用如下结构：通过与轴一同旋转的丝杠轴和紧固于该丝杠轴的螺母将在插入部的基端侧产生的轴的较大的旋转运动转换成较小的直线运动，利用该直线运动来推拉与插入部的前端连接的线，由此使弯曲部弯曲。
在使用了这种减速机构的插入部中，要想根据线的直线运动产生轴的旋转运动，需要借助充分大的外力使线进行直线运动。即，因线的推拉而弯曲的弯曲部的形状相对于外力是充分稳定的。
另一方面，为了使弯曲部从抵抗外力而维持相同的角度的直硬的状态切换到根据外力而弯曲的柔软的状态，而使用设置在减速机构和线之间且能够使这两部分分离的离合器(例如，参照专利文献2。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-61176号公报
专利文献2：日本特开2002-125919号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1中，在牵引机构出现了故障的情况下，由于弯曲部抵抗体内的组织形状而持续维持恒定的弯曲形状，因此存在难以将插入部从体内拔出的问题。作为针对该问题的对策，考虑了在专利文献1的减速机构的前段设置专利文献2的离合器，通过离合器使线从出现了故障的牵引机构分离，但如果在插入部的前端部中设置离合器，则存在插入部会大径化的问题。
本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种机械手，该机械手采用细径的结构，并且即使使弯曲部弯曲的机构出现了故障，该机械手也能够从体内顺畅地拔出。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明提供以下的手段。
本发明提供一种机械手，该机械手具有：细长的主体部；配置在该主体部的前端侧的前端部；设置在所述主体部与所述前端部之间的能够弯曲的弯曲部；多个主弯曲机构，其具有主线材、主动力产生部以及主动力传递部，该主线材与所述前端部连接且穿过所述弯曲部延伸到所述主体部，该主动力产生部产生动力，该主动力传递部设置于所述主体部，将由所述主动力产生部产生的所述动力作为所述主体部的长度方向的直线运动而传递至所述主线材的基端；多个预备弯曲机构，其与各该主弯曲机构成对地并排设置，在与各所述主线材同一位置或者附近位置对所述前端部作用所述长度方向的按压力和牵引力；以及切换部，其择一地使成对的所述主弯曲机构和所述预备弯曲机构进行动作。
根据本发明，通过主动力传递部将由主动力产生部产生的动力作为直线运动而传递至主线材的基端部，向前端侧推挤主线材，或者向基端侧牵引主线材。由此，配置在前端部与连结部之间的弯曲部弯曲。
在该情况下，在牵引机构出现了故障的情况下，能够通过切换部的动作使预备牵引机构代替出现了故障的牵引机构来按压或牵引前端部。由此，即使牵引机构出现了故障，也能够将插入到体内的前端部至主体部从体内顺畅地拔出。并且，由于在前端部至主体部之间不需要配置像离合器机构这样的大径的部件，因此能够采用细径的结构。
在上述发明中，也可以采用如下结构：所述主动力传递部具有：主轴部件，其借助由所述主动力产生部产生的所述动力而绕其中心轴旋转；以及动力转换部件，其与所述主线材的基端部连结并且将该主轴部件的旋转运动转换成所述长度方向的直线运动，所述预备弯曲机构具有：预备轴部件，其与所述主轴部件同轴配置且与所述动力转换部件连接；以及预备动力产生部，其使该预备轴部件旋转。
这样，通过将与单一的主线材并排连接的主轴部件和预备轴部件同轴配置，而能够使用与主弯曲机构共通的主线材利用预备弯曲机构来控制弯曲部的动作，并且能够有效地使主体部细径化。
在上述结构中，也可以采用如下结构：所述主轴部件由沿着所述长度方向配置的筒状的部件构成，所述预备轴部件由收纳在所述主轴部件的内部的线状的部件构成。
这样，能够使主轴部件和预备轴部件为简单的结构。
在上述发明中，也可以采用如下结构：所述预备弯曲机构具有：预备线材，其在所述主线材的附近位置与所述前端部连接且延伸到基端侧；以及预备牵引机构，其将所述长度方向的直线运动传递至该预备线材。
这样，能够使预备弯曲机构为简单的结构。
在上述结构中，也可以是，所述预备牵引机构具有：预备动力产生部，其产生所述长度方向的直线运动；以及传递部件，其与所述主线材连接，将由所述预备动力产生部产生的直线运动传递至所述主线材。
这样，通过传递部件将由预备动力产生部产生的直线运动传递至与主弯曲机构共通的主线材。由此，能够将主线材和预备线材通用化。
在上述结构中，也可以是，所述预备牵引机构具有与所述主弯曲机构的所述主动力产生部和所述主动力传递部并排设置的预备动力产生部和预备动力传递部，该预备动力产生部产生动力，该预备动力传递部将由该预备动力产生部产生的所述动力作为所述长度方向的直线运动而传递至所述预备线材的基端。
这样，在切换到预备弯曲机构后，也能够以与主弯曲机构相同的精度来控制弯曲部的弯曲动作。
在上述结构中，也可以是，所述预备牵引机构具有预备动力产生部，该预备动力产生部与所述预备线材的基端连接，产生所述长度方向的直线运动并将该直线运动传递至所述预备线材。
这样，能够使预备牵引机构为简单的结构。
发明效果
根据本发明，实现如下的效果：采用细径的结构，并且即使使弯曲部弯曲的机构出现了故障，也能够从体内顺畅地拔出。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的手术机械手系统的整体结构图。
图2是示出图1的手术机械手系统所具备的机械手的前端侧的一部分的结构的立体图。
图3A是概略地示出笔直的弯曲部的图。
图3B是概略地示出弯曲的弯曲部的图。
图4A是机械手所具备的主弯曲机构的结构图。
图4B是说明图4A的主弯曲机构的作用的图。
图5是示出与轴从动带轮之间的连接部分的结构的图。
图6是说明牵引机构出现故障时的切换部的动作的图。
图7是示出切换部的变形例的侧视图(上图)以及沿VII-VII线的剖视图(下图)。
图8是示出切换部的另一变形例的图。
图9是示出切换部的另一变形例的图。
图10是示出机械手所具备的故障检测部的结构的框图。
图11是示出预备弯曲机构的变形例的结构图。
图12A是示出通过图11的预备弯曲机构所具备的连接部件将线和牵引机构连接的状态的立体图。
图12B是示出通过图11的预备弯曲机构所具备的连接部件将线和牵引机构切断的状态的立体图。
图13A是示出通过图11的预备弯曲机构所具备的连接部件的变形例将线和牵引机构连接的状态的立体图。
图13B是示出通过图11的预备弯曲机构所具备的连接部件的变形例将线和牵引机构切断的状态的立体图。
图14A是示出预备弯曲机构的另一变形例的结构图。
图14B是说明图14A的预备弯曲机构的动作的图。
图15A是示出图14A的切换控制部的结构和动作的图。
图15B是示出图14A的切换控制部的结构和动作的图。
图16是示出预备弯曲机构的另一变形例的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的机械手1和具备该机械手1的手术机械手系统100进行说明。
图1是示出本实施方式的手术机械手系统100的概要的图。如图1所示，手术机械手系统100具有：机械手1，其配置在供患者X躺着的床40的周围；控制装置60，其与该机械手1连接；以及操作装置80，其向控制装置60输入机械手1的操作信号。
图2示出本实施方式的机械手1的前端侧的一部分。如图2所示，机械手1具有：设置在前端面2a上的射出照明光的光源30和对体内进行拍摄的照相机31、以及以能够从前端面2a出没的方式设置的处理器械32。从前端面2a突出的处理器械32配置在照相机31的视野内。并且，像后面详细描述的那样，在机械手1中，通过使弯曲部5弯曲而能够变更前端面2a的方向，能够任意地变更患者X的手术部位的拍摄范围。
操作装置80具有供手术人员Y操作的操纵杆等输入部81以及显示由照相机31取得的影像的显示部82。
控制装置60根据来自输入部81的输入而针对机械手1的各部分输出指令信号。根据该指令信号来控制处理器械32的出没动作和各关节32a的旋转动作，并且控制弯曲部5的弯曲动作。
手术人员Y能够一边在显示部82中观察由照相机31拍摄到的体内和处理器械32的影像，一边通过操作装置80的输入部81远程操作机械手1的弯曲部5和处理器械32，对患者X的体内进行处理。
接着，对本实施方式的机械手1详细地进行说明。
机械手1例如具有用于从患者X的口腔插入到体内的细长的插入部2。该插入部2具有：细长的主体部3、配置在该主体部3的前端侧的前端部4、以及配置在主体部3与前端部4之间并连接这两部分的弯曲部5。
主体部3为具有能够沿着患者X的体内的组织形状弯曲的挠性的部分。
前端部4为搭载有上述的光源30、照相机31以及处理器械32等的硬质的且充分小的部分。
弯曲部5为通过向与主体部3的长度方向交叉的方向弯曲而像上述那样使前端面2a指向任意方向的部分。如图3A所示，弯曲部5具有沿着插入部2的中心轴(以下，简称为“轴”。)A排列的圆筒状的多个节环5a。各节环5a与邻接的节环5a以能够绕着与轴A正交的两个轴摆动的方式连结。由此，如图3B所示，弯曲部5能够向任意的方向弯曲。此外，弯曲部5的结构不限于使用节环5a(弯曲块)的结构，例如也可以为多关节结构的弯曲机构。
在机械手1中，如图4A和图4B所示，作为控制该弯曲部5的弯曲动作的弯曲机构(主弯曲机构)6，具有：线(主线材)7，其前端与前端部4连结且在轴A方向上延伸到主体部3；以及牵引机构8，其设置于主体部3，对线7进行牵引。
线7的材质只要具有能够将基端的运动传递到前端的刚性即可，例如优选金属或者树脂。并且，在本实施方式中，作为线材采用线7，但线材的形式不限于此，例如可以为杆、管或者金属线圈等。
牵引机构8具有：筒状的轴(主轴部件)9，其沿轴A方向配置；驱动机构，其设置在该轴9的基端侧，使轴9旋转；丝杠轴(动力转换部件)10，其与轴9同轴设置，连结该轴9和线7的基端部；以及螺母(动力转换部件)11，其紧固该丝杠轴10。
驱动机构具有：马达12，其具有沿轴A方向配置的旋转轴12a；驱动带轮131，其与旋转轴12a同轴配置；从动带轮132，其与轴9同轴配置，且固定于该轴9的外周面；以及传动带14，其横跨在驱动带轮131和从动带轮132上。在马达12的旋转轴12a和驱动带轮131的旋转轴131a之间具有连接及切断这两部分的结合机构(切换部)151。
当在通过结合机构151连接旋转轴12a和旋转轴131a的状态下使马达12进行动作时，驱动带轮131与旋转轴12a一体地旋转，该驱动带轮131的旋转力经由传动带14传递至从动带轮132和轴9，轴9绕着其中心轴旋转。当轴9正转或反转时，丝杠轴10与轴9一体地正转或反转。
螺母11具有用于紧固四个丝杠轴10的四个内螺纹部11a，共通地保持四个丝杠轴10。并且，螺母11相对于收纳牵引机构8的主体部3的筒状的外套管固定，使旋转的丝杠轴10相对于主体部3沿着轴A方向进给到前端侧或者基端侧。当丝杠轴10向前端侧前进时，向前端侧推挤的线7向前端侧推压前端部4，当丝杠轴10向基端侧后退时，向基端侧牵引的线7向基端侧牵引前端部4。
这里，如图4A的左图所示，在以轴A为中心的圆周上以隔着间隔的方式具有四组线7和牵引机构8。在所参照的其他附图中，为了简化附图，只示出两组线7和牵引机构8。四根线7中的一部分被推挤，另一部分被牵引，由此如图4B所示，弯曲部5弯曲。通过调整此时的线7的推挤量和牵引量，而控制弯曲部5的弯曲角度。此外，在图4A以后的附图中，简化地示出弯曲部5。
并且，机械手1具有与各弯曲机构6成对地并排设置的预备弯曲机构16。预备弯曲机构16具有预备牵引机构17，该预备牵引机构17相对于线7与牵引机构8并排地设置，与牵引机构8同样地在轴A方向上操作线7。
具体而言，预备牵引机构17具有与牵引机构8的轴9同轴配置的预备轴(预备轴部件)18以及设置于该预备轴18的基端侧的预备马达19。预备轴18由具有将基端侧的旋转运动高效地传递到前端侧的适当的刚性、并且具有能够沿着体内的组织形状弯曲的挠性的线构成，收纳在轴9的内部。预备轴18的前端与丝杠轴10的基端连结，预备轴18的基端从轴9的基端突出。
预备马达19具有与预备轴18同轴配置的旋转轴19a。在预备轴18和旋转轴19a之间具有连接及切断这两部分的结合机构(切换部)152。当在通过结合机构152连接预备轴18和旋转轴19a的状态下使预备马达19进行动作时，预备轴18与旋转轴19a一体地旋转，与使牵引机构8进行动作时同样，通过使丝杠轴10在轴A方向上移动而使线7弯曲。
这里，在通常状态下，通过结合机构152将预备轴18从预备马达19切断，从而预备轴18能够在轴A方向上移动。由此，牵引机构8能够在不被预备牵引机构17阻碍的情况下进行动作。
图5示出轴9与从动带轮132的连接部分。在轴9的外周面上在周向的一部分上形成有凸部9a。在从动带轮132中形成有孔132a，轴9以能够在长度方向上移动的方式插入该孔132a，该孔132a具有与凸部9a嵌合的凹部132b。标号50为通过未图示的轴承以能够旋转的方式支承带轮132的旋转轴132c的支承台。由此，在从动带轮132旋转时，轴9也与从动带轮132一体地旋转，并且伴随着丝杠轴10的前进或者后退，轴9也前进或者后退。
接着，对具有这样构成的机械手1的手术机械手系统100的作用进行说明。
要想使用本实施方式的手术机械手系统100来处理患者X的手术部位，首先，手术人员Y操作输入部81而使机械手1进行动作，通过变更弯曲部5的弯曲方向和弯曲角度而调节前端面2a的位置和姿势，使得手术部位进入照相机31的视野。
接着，手术人员Y操作输入部81，使处理器械32从前端面2a突出并移动到照相机31的视野内。手术人员Y能够一边在由显示部82显示的影像中观察手术部位与处理器械32的位置关系，一边通过输入部81远程操作处理器械32来处理手术部位。
这里，如图6所示，当在操作机械手1的过程中因任意一个牵引机构8的轴9断裂等导致来自马达12的动力无法传递至线7的基端部时，弯曲部5的弯曲角度不按照手术人员Y输入到输入部81的方式发生变化，显示在显示部82上的照相机31的视野无法正常地移动。因此，手术人员Y能够容易地识别出牵引机构8的故障。
这里，在经由丝杠轴10和螺母11将马达12的比较大的旋转运动转换成比较小的直线运动而驱动线7的结构中，要想借助线7的直线运动使丝杠轴10和轴9旋转运动，需要以足够大的力使线7进行直线运动。即，即使从体内的组织对前端部4和弯曲部5作用按压力，该按压力也不足以使线7在轴A方向上移动而使弯曲部5变形，弯曲部5抵抗体内的组织形状而持续维持恒定的形状。
因此，在手术人员Y判断出牵引机构8产生故障后，使两个结合机构151、152进行动作。即，如图6所示，通过结合机构151从马达12切断出现了故障的牵引机构8的轴9，通过结合机构152使与该牵引机构成对的预备牵引机构17的预备轴18与预备马达19连接。由此，通过预备牵引机构17使与出现了故障的牵引机构8连接的线7恢复到能够以与故障前同样的方式进行操作的状态。因此，手术人员Y能够一边通过正常的牵引机构8和预备牵引机构17控制弯曲部5的弯曲角度，一边使插入部2沿着体内的组织形状顺畅地移动、拔出。
这样，根据本实施方式，在牵引机构8出现了故障的情况下，能够通过将该牵引机构8切换到预备牵引机构17，而恢复到能够控制弯曲部5的弯曲角度的状态。因此，具有手术人员Y能够从体内顺畅地拔出机械手1的优点。并且，通过采用将轴9和预备轴18同轴配置的两层结构，而能够使插入部2为细径的结构。
此外，在本实施方式中，预备牵引机构17具有与牵引机构8的马达12分开的预备马达19，在故障时使用预备马达19来驱动线7，也可以取而代之，预备牵引机构17使用与牵引机构8共通的马达12。这样，使用一个马达12即可，能够使装置结构简单。
在该情况下，切换部择一地使马达12的旋转轴12a与轴9和预备轴18连接，由此择一地使牵引机构8和预备牵引机构17进行动作。例如，如图7所示，切换部具有：中间部件20，其配置在旋转轴12a与轴9和预备轴18之间，相对于旋转轴12a固定；以及连结部件21，其连结该中间部件20与轴9或预备轴18。
中间部件20为收纳轴9和预备轴18的基端部的筒状的部件。连结部件21为插入到连通中间部件20与轴9和预备轴18的孔20a、20b中的销，通过将连结部件21插入到任意一个孔20a、20b中，而能够经由中间部件20使旋转轴12a与轴9或预备轴18连结。也可以是，孔20a、20b为内螺纹，连结部件21为外螺纹。中间部件20被设置为能够伴随丝杠轴10的前进或后退在长度方向上相对于旋转轴12a移动。即，旋转轴12a在外周面上设置有凸部12b，中间部件20从基端面沿长度方向形成有孔20c，该孔20c具有与凸部12b嵌合的凹部20d。
如图8所示，连结部件21也可以构成为具有经由弹簧21b与销21a连接的开关21c，通过该开关21c的动作将销21a插入到任意一个孔20a、20b中。
或者，也可以是，在牵引机构8出现故障时，切换部通过使预备轴18相对于固定在马达12的旋转轴12a上的轴9固定，而使预备轴18和轴9一体地旋转。例如，如图9所示，切换部具有：楔状的紧固部件22，其以使尖端朝向轴9的外周面的方式进行配置；以及弹簧这样的施力部件23，其朝向轴9的半径方向内侧对该紧固部件22施力。像图9中双点划线表示的那样，通过紧固部件22使轴9的外表面向半径方向内侧紧固，由此轴9相对于预备轴18固定。
并且，在本实施方式中，手术人员Y判断出牵引机构8产生故障，而手动地使结合机构151、152进行动作，但也可以取而代之，如图10所示，机械手1具有对牵引机构8的故障进行检测的故障检测部24。这样，能够更可靠地对牵引机构8的故障进行检测，并且能够减轻手术人员Y的负担。
故障检测部24例如具有：曲率传感器241，其对弯曲部5的弯曲角度进行检测；以及故障判定电路242，其对由曲率传感器241检测出的弯曲角度与由从控制装置60发送到马达12的指令信号所规定的弯曲角度进行比较。
曲率传感器241将检测出的弯曲部5的弯曲角度发送到故障判定电路242。故障判定电路242接收从控制装置60输出到马达12的指令信号，在来自曲率传感器241的弯曲角度与指令信号所规定的弯曲角度之间的差大于规定的阈值的情况下，判定该马达12所属的牵引机构8出现故障，将判定结果发送到控制装置60。
作为曲率传感器241例如使用沿轴A方向配置于弯曲部5且与弯曲部5一体地弯曲的光纤。光纤在长度方向的多个位置上在外周面上形成有切口，在弯曲的状态下从切口处漏出光。该光的漏出量与光纤的弯曲角度相关。因此，能够根据来自光纤的光的漏出量来检测弯曲部5的弯曲角度。
并且，也可以代替光纤，使用线传感器或者图像传感器。
线传感器具有与弯曲机构6的线7大致平行配置的检测用线，根据因弯曲部5的弯曲而产生的检测用线在轴A方向上的移动量，来检测弯曲部5的弯曲角度。
在图像传感器中，通过照相机31对标注在处理器械32上的规定的标记进行拍摄，对所取得的影像进行分析，由此根据标记的拍摄角度来检测弯曲部5的弯曲角度。
并且，在故障检测部24中，也可以代替曲率传感器241，使用电流传感器或应变传感器来检测牵引机构8的故障。
电流传感器对流过马达12的电流进行检测，在电流传感器检测到相对于在正常时流过马达12的电流过大或过小的电流的情况下，故障判定电路242判定为牵引机构8的故障。
应变传感器测定在轴9上产生的应力，在应变传感器检测到相对于在正常时在轴9上产生的应力过大或过小的应力的情况下，故障判定电路242判定为牵引机构8的故障。
这样，在通过故障检测部24自动地检测牵引机构8的故障的情况下，控制装置60也可以接受来自故障检测部24的判定结果而使结合机构151、152进行动作，由此执行从出现了故障的牵引机构8到预备牵引机构17的切换。
并且，控制装置60也可以在由故障检测部24检测到牵引机构8的故障时，向手术人员Y通知故障的产生。
通过例如向显示部82的警告显示、灯的点亮、警告音的响起等向手术人员Y通知。在控制装置60中，也可以代替这些通知，或者在这些通知的基础上针对手术人员Y对机械手1的操作添加如下的限制：禁止手术人员Y通过输入部81对机械手1的控制，或者针对手术人员Y对输入部81的操作产生负载而使机械手1的动作缓慢等。
接着，对上述的本实施方式的机械手1的变形例进行说明。在各变形例中，由于主要是预备弯曲机构16的结构不同，因此主要对预备弯曲机构16的结构进行说明，对其他共通的结构标注相同的标号并省略说明。
(第一变形例)
在本实施方式的第一变形例的机械手1中，如图11所示，预备牵引机构17具有：预备线(传递部件)26，其经由连接部件(切换部)25连接在线7的途中位置且向主体部3的基端侧延伸；预备马达19，其旋转轴19a与轴A交叉配置；以及带轮(预备动力产生部)27，其卷绕有预备线26的基端部且将预备马达19的旋转运动转换成轴A方向的直线运动，预备牵引机构17驱动与牵引机构8共通的线7。轴9的基端与马达12的旋转轴12a直接连结。
图12A和图12B示出连接部件25的详细的结构。如图12A和图12B所示，丝杠轴10在基端具有向半径方向外侧突出的头部10a，连接部件25具有在主体部3的半径方向上供头部10a嵌合的槽25c。如图12A所示，通过使头部10a嵌合到槽25c内而使线7与牵引机构8连接。另一方面，如图12B所示，通过使头部10a脱离槽25c而将线7从牵引机构8处切断。即，通过牵引预备线26而使连接部件25倾斜，头部10a从槽25c的开口部向图12B所示的箭头方向脱离，将线7从牵引机构8处切断。
如图13A和图13B所示，预备线26也可以挂绕在带轮25b上。这样，由于在牵引预备线26时的连接部件25的移动稳定，因此能够更容易地切断连接部件25和头部10a。
根据这样构成的本变形例的机械手1，在牵引机构8出现了故障的情况下，通过结合机构152使预备线26与预备马达19连接，通过使丝杠轴10的头部10a从连接部件25中脱离而将线7从牵引机构8处切断，由此恢复到能够通过预备牵引机构17控制弯曲部5的弯曲动作的状态。并且，由于收纳在插入部2的内部的部件的都是细径，因此能够使插入部2为细径的结构。
(第二变形例)
在本实施方式的第二变形例的机械手1中，如图14A所示，预备弯曲机构16具有与第一变形例的弯曲机构6相同的结构。即，预备弯曲机构16具有与线7、丝杠轴10、轴9以及马达12并排设置的预备线(预备线材)26、预备丝杠(预备动力传递部)28、预备轴18以及预备马达19。预备丝杠28与丝杠轴10同样地紧固于附加形成在螺母(预备动力传递部)11中的内螺纹部11a。通常时，如图14B所示，预备弯曲机构16与弯曲机构6一同动作。
本变形例中，作为切换部，具有：上述的连接部件25，其设置在线7与丝杠轴10之间以及预备线26与预备丝杠28之间；以及切换控制部29，其对该连接部件25与丝杠的头部10a或者预备丝杠28的头部的连接及切断进行控制。如图15A所示，切换控制部29具有连接或切断带轮29a与马达29b之间的电磁离合器29c，该带轮29a卷绕有与连接部件25连接的线25a。线25a与图13A和图13B的预备线26对应。图15A示出电磁离合器29c处于接通状态，连接马达29b和带轮29a的状态，图15B示出电磁离合器29c处于断开状态，切断马达29b和带轮29a的状态。
根据这样构成的本变形例的机械手1，在牵引机构8出现了故障的情况下，通过将该牵引机构8的电磁离合器29c从断开状态切换到接通状态，而通过马达29b使带轮29a旋转，牵引线25a。由此，能够使出现了故障的牵引机构8从线7分离，通过与该牵引机构8成对的预备牵引机构17来控制弯曲部5的弯曲动作。并且，由于收纳在插入部2的内部的部件都是细径，因此能够使插入部2为细径的结构。
(第三变形例)
在本实施方式的第三变形例的机械手1中，如图16所示，预备弯曲机构16具有前端与前端部4连接且延伸到主体部3的基端侧的预备线(预备线材)26以及预备马达(预备牵引机构)19。在本变形例中，预备马达19产生轴A方向的直线运动而将该直线运动传递到预备线26。在预备线26与预备马达19之间设置有连接及切断这两个部分的结合机构152。
在本变形例中，作为切换部，与第二变形例同样地，在线7与丝杠轴10之间具有连接部件25和切换控制部29。
根据这样构成的本变形例的机械手1，在牵引机构8出现了故障的情况下，使该牵引机构8的电磁离合器29c从断开状态切换到接通状态，由此马达29b使带轮29a旋转而牵引线25a。由此，使出现了故障的牵引机构8从线7分离。并且，通过结合机构152连接预备线26和预备马达19，由此能够通过预备牵引机构17来控制弯曲部5的弯曲动作。并且，由于收纳在插入部2的内部的部件都是细径，因此能够使插入部2为细径的结构。
此外，在本实施方式及其变形例中，对具有轴9或中间部件20伴随着丝杠轴10的前进或后退而前进或后退的机构的机械手1进行了说明，但也可以代替该机构，采用轴9具有比丝杠轴10的移动量充分长的长度并且具有挠性的机构。即使使用这种轴9，丝杠轴10也能够前进或后退。
并且，在本实施方式及其变形例中，对具有照相机31和处理器械32的机械手1进行了说明，但也可以根据需要省略照相机31。
标号说明
1：机械手；2：插入部；3：主体部；4：前端部；5：弯曲部；5a：节环；6：弯曲机构(主弯曲机构)；7：线(主线材)；8：牵引机构；9：轴(主轴部件、主动力传递部)；10：丝杠(动力转换部件、主动力传递部)；11：螺母(动力转换部件、主动力传递部、预备动力传递部)；12：马达(主动力产生部)；12a：旋转轴；131：驱动带轮；131a：旋转轴；132：从动带轮；14：传动带；151、152：结合机构(切换部)；16：预备弯曲机构；17：预备牵引机构；18：预备轴；19：预备马达(预备动力产生部)；19a：旋转轴；20：中间部件(切换部)；21：连结部件(切换部)；22：紧固部件(切换部)；23：施力部件(切换部)；24：故障检测部；241：曲率传感器；242：故障判定电路；25：连接部件(切换部)；25c：槽；25b：带轮；26：预备线(传递部件、预备线材)；27：带轮(预备动力产生部)；28：预备丝杠轴(预备动力传递部)；28：带轮；29：切换控制部；30：光源；31：照相机；32：处理器械；32a：关节；40：床；60：控制装置；80：操作装置；81：输入部；82：显示部；100：手术机械手系统；X：患者；Y：手术人员。

Claims (7)

1.一种机械手，其具有：
细长的主体部；配置在该主体部的前端侧的前端部；设置在所述主体部与所述前端部之间的能够弯曲的弯曲部；
多个主弯曲机构，其具有主线材、主动力产生部以及主动力传递部，该主线材与所述前端部连接且穿过所述弯曲部延伸到所述主体部，该主动力产生部产生动力，该主动力传递部设置于所述主体部，将由所述主动力产生部产生的所述动力作为所述主体部的长度方向的直线运动而传递至所述主线材的基端；
多个预备弯曲机构，其与各该主弯曲机构成对地并排设置，在与各所述主线材同一位置或者附近位置对所述前端部作用所述长度方向的按压力和牵引力；以及
切换部，其择一地使成对的所述主弯曲机构和所述预备弯曲机构进行动作。
2.根据权利要求1所述的机械手，其中，
所述主动力传递部具有：主轴部件，其借助由所述主动力产生部产生的所述动力而绕其中心轴旋转；以及动力转换部件，其与所述主线材的基端部连结，并且将该主轴部件的旋转运动转换成所述长度方向的直线运动，
所述预备弯曲机构具有：预备轴部件，其与所述主轴部件同轴配置且与所述动力转换部件连接；以及预备动力产生部，其使该预备轴部件旋转。
3.根据权利要求2所述的机械手，其中，
所述主轴部件由沿着所述长度方向配置的筒状的部件构成，
所述预备轴部件由收纳在所述主轴部件的内部的线状的部件构成。
4.根据权利要求1所述的机械手，其中，
所述预备弯曲机构具有：预备线材，其在所述主线材的附近位置与所述前端部连接且延伸到基端侧；以及预备牵引机构，其将所述长度方向的直线运动传递至该预备线材。
5.根据权利要求4所述的机械手，其中，
所述预备牵引机构具有：预备动力产生部，其产生所述长度方向的直线运动；以及传递部件，其与所述主线材连接，将由所述预备动力产生部产生的直线运动传递至所述主线材。
6.根据权利要求4所述的机械手，其中，
所述预备牵引机构具有与所述主弯曲机构的所述主动力产生部和所述主动力传递部并排设置的预备动力产生部和预备动力传递部，该预备动力产生部产生动力，该预备动力传递部将由该预备动力产生部产生的所述动力作为所述长度方向的直线运动而传递至所述预备线材的基端。
7.根据权利要求4所述的机械手，其中，
所述预备牵引机构具有预备动力产生部，该预备动力产生部与所述预备线材的基端连接，产生所述长度方向的直线运动并将该直线运动传递至所述预备线材。
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