JP2010223724A - 張力検出手段及びそれを用いたマニピュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】構成の単純化とともに小型化及び低コスト化を実現できる張力検出手段及びそれを用いたマニピュレータを提供することにある。
【解決手段】マニピュレータ１では、関節部であるプーリ２３はワイヤ２０の張力により駆動され、一方向に回転する。この際、長手方向について張力検出手段１３の拘束部材４０の両端の間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０が長くなるため、ワイヤ２０に生じる張力が拘束部材４０に作用する。これにより、拘束部材４０は変形し、歪ゲージ４１が取り付けられる第５の面４０Ｅに垂直な方向に歪むことになる。この歪量を歪ゲージ４１で検出することで、ワイヤ２０の張力、すなわちプーリ２３の力量を検出するようになっている。
【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、ワイヤ等の線状部材の張力によって関節部を駆動する駆動機構において、線状部材の張力（関節部の力量）を検出する張力検出手段及びそれを用いたマニピュレータに関する。

腹腔鏡手術もしくは胸腔鏡手術の際には、患者の腹部等に小さい孔を開け、この孔にトラカールという治具を挿入した状態で取り付ける。そして、先端の作業部に関節部を有する医療用のマニピュレータをトラカールの挿入口から患者の体内に挿入して関節部よりも先端側に設けられた動作部を操作して腹腔内の手術が行われる。一般に、トラカールの挿入口の径は１０ｍｍ以下であるため、トラカールから挿入されるマニピュレータの管状部の径は、トラカールの径よりも小さいことが要求される。管状部の径が１０ｍｍ以下の細径かつ長尺（３００ｍｍ以上）のマニピュレータとしてインテュイティブ・サージカル社製のダビンチシステムに代表される多自由度のマニピュレータがある。

管状部の径を小さくする要求のため、関節部の駆動手段であるモータ等の動力を関節に伝達する動力伝達部材として、ワイヤ等の線状部材が用いられる。例えば、ダビンチシステムのマニピュレータでは、径が１０ｍｍ以下の管状部の内部の限られたスペースに動力伝達部材を配置するため、径が略０．５ｍｍの細径のワイヤ等の線状部材が用いられている。

特許文献１及び特許文献２には、医療用のマニピュレータが開示されている。これらのマニピュレータの作業部には、関節部の力量を検出するための力量検出手段が設けられている。力量検出手段は、作業部に取り付けられる検出部材である歪ゲージを備える。歪ゲージによって作業部に掛かる外力を検出することにより、関節部の力量を検出するようになっている。

また、特許文献３では線状部材の張力を検出するための張力検出手段が開示されている。この張力検出手段では、線状部材を案内する複数のプーリのいずれか１つのプーリにロードセルが配設されている。ロードセルによって線状部材の張力を検出するようになっている。

特許第３７２７９３７号公報 米国特許出願公開２００７／０１５１３９１明細書 特開２００６−２６３８４９号公報

上記特許文献１及び上記特許文献２の力量検出手段では、作業部に取り付けられる歪ゲージによって作業部に掛かる外力を検出するものである。このため、作業部が複数の関節部を有し、それぞれの関節部の力量を検出する場合には、力量検出手段の構成が複雑になり、機械の構成上の制約を受けてしまう。

上記特許文献３の張力検出手段では、線状部材の張力の検出にロードセル及び複数のプーリが必要となる。このため、張力検出手段の小型化を実現しにくい。したがって、前述したように径が１０ｍｍ以下の管状部の内部で、かつ、関節部の近傍に張力検出手段を配設することは困難である。また、管状部が可撓性を有する軟性マニピュレータでは、管状部が湾曲するため、線状部材の基端から先端までの張力分布は一定ではない。このため、管状部の外部の駆動手段の近傍での線状部材の張力を検出しても、線状部材の弛み等によって、駆動手段の近傍での線状部材の張力が関節部に伝達されているとは限らない。したがって、関節部の近傍での線状部材の張力、すなわち関節部の力量を正確に検出していない可能性があり、関節部の制御性が低下する。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、構成の単純化とともに小型化及び低コスト化を実現できる張力検出手段及びそれを用いたマニピュレータを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、動力を伝達する線状部材と、前記線状部材が挿通されるとともに前記線状部材の長手方向の移動を拘束する拘束部を有する拘束部材と、前記拘束部材に取り付けられるとともに、前記線状部材の張力を検出する検出部材と、を備え、前記線状部材の長手方向について前記拘束部材の両端間の距離より、前記拘束部で拘束される前記線状部材の長さが長いことを特徴とする張力検出手段である。

請求項３の発明は、前記拘束部は、長手方向について前記拘束部材の両端間を貫通するとともに、前記線状部材が挿通される孔であり、 前記孔は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段である。

請求項９の発明は、長尺で細径の管状部と、駆動部を備える駆動手段と、前記管状部の内部に収納されるとともに、前記駆動部に一端部が接続される線状部材と、前記管状部の先端側に設けられるとともに、前記線状部材の他端部が接続され、前記線状部材の張力によって駆動される関節部と、を備えるマニピュレータにおいて、前記線状部材が挿通されるとともに前記線状部材の長手方向の移動を拘束する拘束部を有する拘束部材と、前記拘束部材に取り付けられるとともに、前記線状部材の張力を検出する検出部材と、から構成される張力検出手段を備え、前記線状部材の長手方向について前記拘束部材の両端間の距離より、前記拘束部で拘束される前記線状部材の長さが長いことを特徴とするマニピュレータである。

請求項１１の発明は、前記拘束部は、長手方向について前記拘束部材の両端間を貫通するとともに、前記線状部材が挿通される孔であり、前記孔は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータである。

そして請求項１及び請求項３の発明の張力検出手段及び請求項９及び請求項１１の発明のマニピュレータでは、張力検出手段の拘束部材の拘束部によって、線状部材が拘束されている。この際、長手方向について拘束部材の両端の間の距離より、拘束部に拘束されている線状部材の長さが長くなるため、線状部材に生じる張力が拘束部材に作用し、拘束部材は歪む。この歪量を検出部材で検出することで、線状部材の張力を検出するようになっている。線状部材の張力の検出に従来のようにプーリ等を設ける必要がないため、張力検出手段の小型化を実現でき、マニピュレータの細径の管内に張力検出手段を収納することができる。

請求項２の発明は、前記拘束部は、前記拘束部材の長手方向に対して平行な一側面に形成されるとともに、前記線状部材が挿入される溝であり、前記溝は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段である。

請求項１０の発明は、前記拘束部は、前記拘束部材の長手方向に対して平行な一側面に形成されるとともに、前記線状部材が挿入される溝であり、前記溝は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータである。

そして請求項２の発明の張力検出手段及び請求項１０の発明のマニピュレータでは、拘束部が、長手方向に対して平行なの拘束部材の側面に長手方向に束部材の全長にわたって形成されている溝である。線状部材に平行な側面に拘束部である溝が形成されているため、線状部材を拘束部材の溝で容易に拘束することができる。

請求項４の発明は、前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される溝であることを特徴とする請求項２に記載の張力検出手段である。

請求項５の発明は、前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される孔であることを特徴とする請求項３に記載の張力検出手段である。

請求項１２の発明は、前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される溝であることを特徴とする請求項１０に記載のマニピュレータである。

請求項１３の発明は、前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される孔であることを特徴とする請求項１１に記載のマニピュレータである。

そして請求項４及び請求項５の発明の張力検出手段及び請求項１２及び請求項１３の発明のマニピュレータでは、拘束部材の拘束部が、長手方向について拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた円弧状の溝又は孔である。これにより、簡単な加工で拘束部である溝又は孔を形成でき、低コスト化を実現することができる。

請求項６の発明は、前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記拘束部材に前記線状部材の張力が作用した際に前記拘束部材が歪む方向に対して垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段である。

請求項７の発明は、前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記溝が形成される側面に垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の張力検出手段である。

請求項１４の発明は、前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記拘束部材に前記線状部材の張力が作用した際に前記拘束部材が歪む方向に対して垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータである。

請求項１５の発明は、前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記溝が形成される側面に垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられることを特徴とする請求項１２に記載のマニピュレータである。

そして請求項６及び請求項７の発明の張力検出手段及び請求項１４及び請求項１５の発明のマニピュレータでは、例えば長手方向に対して平行で、かつ、拘束部材の溝が形成される面に垂直な側面等の、拘束部材が歪む方向に対して垂直な側面に検出部材が取り付けられている。このため、線状部材の張力をより正確に検出することができる。

請求項８の発明は、前記拘束部材は円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段である。

請求項１６の発明は、前記拘束部材は円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータである。

そして請求項８の発明の張力検出手段及び請求項１６の発明のマニピュレータでは、拘束部材が円柱形状に形成されている。このため、張力検出手段を複数の線状部材に設ける場合に、張力検出手段の省スペース化を実現することができる。

請求項１７の発明は、前記管状部は可撓性を有することを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータである。

そして請求項１７の発明のマニピュレータでは、張力検出手段は線状部材に取り付けられている。このため、長手方向に長い可撓性を有する管状部を備えた軟性又は半軟性のマニピュレータであっても、線状部材の張力を検出することができる。

請求項１８の発明は、前記張力検出手段は、前記線状部材が前記関節部に接続される接続部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータである。

そして請求項１８の発明のマニピュレータでは、線状部材が関節部に接続される接続部の近傍に張力検出手段が設けられている。このため、管状部が湾曲した場合でも、関節部の近傍での線状部材の張力が検出可能となっている。これにより、関節部の力量を正確に検出できるとともに、関節部の制御性を向上させることができる。

本発明によれば、構成の単純化とともに小型化及び低コスト化を実現できる張力検出手段及びそれを用いたマニピュレータを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る駆動機構を備えるマニピュレータの構成を示す斜視図。 図２は、第１の実施形態に係る把持駆動機構の構成を示す説明図。 図３は、第１の実施形態に係る把持関節部及び把持動作部の構成を示す斜視図。 図４は、第１の実施形態に係る把持関節部及び把持動作部の構成を示す縦断面図。 図５は、第１の実施形態に係る把持関節部及び把持動作部の構成を示す横断面図。 図６は、第１の実施形態に係る張力検出手段の構成を示す斜視図。 図７Ａは、第１の実施形態に係る張力検出手段の構成を示す断面図。 図７Ｂは、第１の実施形態に係る張力検出手段の拘束部が孔の場合を示す斜視図。 図８は、第１の実施形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図。 図９は、第１の実施形態に係る先端側壁部の構成を示す断面図。 図１０は、図９の１０−１０線断面図。 図１１は、第１の実施形態に係る基端側壁部の構成を示す断面図。 図１２は、図１１の１２−１２線断面図。 図１３は、第１の実施形態の第１の変形例に係る張力検出手段の構成を示す斜視図。 図１４は、第１の実施形態の第２の変形例に係る張力検出手段の構成を示す断面図。 図１５は、第１の実施形態の第２の変形例に係る張力検出手段の作用を説明するための断面図。 図１６は、本発明の第２の実施形態に係る把持駆動機構の構成を示す説明図。

本発明の第１の実施形態について、図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、本実施形態の張力検出手段１３を備える医療用マニピュレータ１を示す図である。ここで、マニピュレータ１は、軟性又は半軟性のものである。図１に示すように、マニピュレータ１は、細長い管状部２と、管状部２の先端側に設けられる作業部３と、を有する。

管状部２の径は、１５ｍｍ以下（１０ｍｍ程度であることが好ましい。）に形成されている。管状部２は、作業部３の基端側に設けられる硬性部４と、硬性部４の基端側に設けられるとともに可撓性を有する可撓部５と、を有する。可撓部５は、例えば金属細線が埋設された樹脂体等の可撓性を有する部材で形成されている。可撓部５の長手方向についての長さは、硬性部４の長手方向の長さに比べ極端に長く、その長さは３００ｍｍ程度となっている。

マニピュレータ１の作業部３は３自由度であり、それぞれ把持、回転、屈曲動作を行うための把持関節部７Ａ、回転関節部７Ｂ、屈曲関節部７Ｃの３つの関節部が先端側から順次に設けられている。関節部７Ａ、７Ｂ、７Ｃの先端側の部位が、それぞれ把持、回転、屈曲動作を行う把持動作部８Ａ、回転動作部８Ｂ、屈曲動作部８Ｃとなっている。マニピュレータ１の駆動機構１０は、把持駆動機構１０Ａ、回転駆動機構、屈曲駆動機構を備える。

図２は、把持動作部８Ａで把持動作を行うための把持駆動機構１０Ａを示す図である。図２に示すように、把持駆動機構１０Ａは、把持動作を行う把持動作部８Ａと、把持動作部８Ａに接続される把持関節部７Ａと、を備える。把持関節部７Ａには、硬性部４の内部に設けられる線状部材である２本のワイヤ２０が接続されている。それぞれのワイヤ２０の基端部は、可撓部５の内部に設けられる駆動手段であるアクチュエータ３０に接続されている。アクチュエータ３０は、駆動部であるアクチュエータ部３１を備える。アクチュエータ部３１の基端部は、ウレタンチューブ等の可撓性を有するチューブ１１を介してマニピュレータ１の外部に設けられる空気圧力源である電空レギュレータ１２に接続されている。

電空レギュレータ１２からアクチュエータ部３１に加圧空気を供給、又は、アクチュエータ部３１から加圧空気を排出することにより、アクチュエータ部３１の内部の圧力は調整される。それぞれのアクチュエータ部３１の圧力が調整されることにより、アクチュエータ３０に接続されるワイヤ２０は先端側に押出し動作、又は、基端側に引張り動作され、長手方向へ移動する。ワイヤ２０の長手方向への移動により、後述するように把持関節部７Ａが駆動され、把持動作部８Ａが把持動作を行うようになっている。

それぞれのワイヤ２０が関節部７Ａに接続される接続部の近傍には、ワイヤ２０の張力を検出するための張力検出手段１３と、ワイヤ２０の長手方向への移動量を検出するための位置センサ等の位置検出手段１４と、が設けられている。張力検出手段１３は信号線１５によりストレインアンプ等のセンサ用アンプ１６に接続され、センサ用アンプ１６からそれぞれのワイヤ２０の張力情報が制御手段であるコントローラ１７に入力される。また、位置検出手段１４からコントローラ１７へ、それぞれのワイヤ２０の位置情報が入力される。コントローラ１７に入力される張力情報及び位置情報に基づいて操作手段であるマスタコントローラ１８で操作を行うことにより、アクチュエータ部３１の圧力調整指令がコントローラ１７から電空レギュレータ１２に送られる。空圧調整指令に基づいて電空レギュレータ１２がアクチュエータ部３１の圧力を調整することにより、それぞれのワイヤ２０の張力及び長手方向への移動量が調整されるようになっている。

なお、回転動作部８Ｂ、屈曲動作部８Ｃでそれぞれ回転、屈曲動作を行うための回転駆動機構、屈曲駆動機構は把持駆動機構１０Ａと同一の構成をしている。したがって、それぞれの関節部７Ａ、７Ｂ、７Ｃに２本ずつワイヤ２０が接続されるため、管状部２の硬性部４の内部には６本のワイヤ２０が設けられている。また、それぞれのワイヤ２０の基端部にアクチュエータ３０が接続されるため、管状部２の可撓部５の内部には６本のアクチュエータ３０が設けられている。

図３乃至図５は把持関節部７Ａ及び把持動作部８Ａの構成を示す図である。図３乃至図５に示すように、把持動作部８Ａは、一対の把持部２１と、この一対の把持部２１のうちの一方である第１の把持部２１Ａが固定される筐体２２と、を備える。筐体２２の先端部では、他方の把持部２１である第２の把持部２１Ｂが第１の把持部２１Ａに対して開閉可能に保持されている。第２の把持部２１Ｂの基端部には、把持関節部７Ａであるプーリ２３が第２の把持部２１Ｂと一体に設けられている。プーリ２３は回転軸２３Ａを中心に有し、回転軸２３Ａでプーリ２３が筐体２２に回転可能に取り付けられている。また、プーリ２３の外周面には、プーリ２３の周方向に沿って形成される２つの溝２３Ｂがプーリ２３の軸方向に並んで設けられている。それぞれの溝２３Ｂには、１本のワイヤ２０が接続されている。

プーリ２３の基端側には、管状部２にワイヤ２０を案内する２つの案内用プーリ２５が上下方向に並んで設けられている。案内用プーリ２５は、プーリ２３と同様に、回転軸２５Ａを中心に有し、回転軸２５Ａで案内用プーリ２５が筐体２２に回転可能に取り付けられている。また、案内用プーリ２５の外周面には、プーリ２３と同様に、案内用プーリ２５の周方向に沿って形成される２つの溝２５Ｂが案内用プーリ２５の軸方向に並んで設けられている。それぞれの溝２５Ｂで、１本のワイヤ２０が案内されるようになっている。

プーリ２３に接続される２本のワイヤ２０のうち一方である第１のワイヤ２０Ａは、管状部２から案内用プーリ２５によって２つの案内用プーリ２５の間に位置する筐体２２の略中心を案内されて、プーリ２３の一方の溝２３Ｂに上側から掛け渡される。そして、第１の把持部２１Ａの基端部の図４中で下部外壁に設けられる第１の留め部２６Ａで固定される。これにより、第１のワイヤ２０Ａがプーリ２３に接続される。同様に、他方のワイヤ２０である第２のワイヤ２０Ｂは、管状部２から案内用プーリ２５によって２つの案内用プーリ２５の間に位置する筐体２２の略中心を案内されて、プーリ２３の他方の溝２３Ｂに下側から掛け渡される。そして、第２の把持部２１Ｂの基端部の図４中で上部外壁に設けられる第２の留め部２６Ｂで固定される。これにより、第２のワイヤ２０Ｂがプーリ２３に接続される。

このような構成にすることにより、拮抗型に配置された２本のワイヤ２０のうちの一方である第１のワイヤ２０Ａを基端側に引張り、他方の第２のワイヤ２０Ｂが先端側を押出すことにより、プーリ２３は一方向に回転する。すなわち、プーリ２３に接続される２本のワイヤ２０が長手方向について逆平行に移動することにより、プーリ２３はワイヤ２０の張力により駆動される。プーリ２３が一方向に回転することにより、第２の把持部２１Ｂが第１の把持部２１Ａに対して開閉動作を行い、把持動作部８Ａが把持動作を行うようになっている。

また、案内用プーリ２５によってワイヤ２０が筐体２２の略中心を案内されることにより、ワイヤ２０が回転、屈曲動作の影響を受けないようになっている。

なお、回転動作部８Ｂ、屈曲動作部８Ｃは把持動作部８Ａと略同一の構成をしていて、拮抗型に配置された２本のワイヤ２０が長手方向について逆平行に移動することにより、回転関節部７Ｂ、屈曲関節部７Ｃであるプーリ２３が駆動する。これにより、回転動作部８Ｂ、屈曲動作部８Ｃが回転、屈曲動作を行うようになっている。

図８はワイヤ２０の基端部が接続されるアクチュエータ３０の構成を示す図である。図８に示すように、アクチュエータ３０は、細径で管状の駆動部であるアクチュエータ部３１を備える。アクチュエータ部３１は、伸縮しにくい細径部材３６を網状に埋設した樹脂体等の可撓性を有する部材で形成されている。アクチュエータ部３１は、径が１０ｍｍ程度で長さが３００ｍｍ程度の可撓部５に合わせて、径が１．５ｍｍ程度で長さが３００ｍｍ程度に作成されている。これにより、６本のアクチュエータ３０が可撓部５に収納されるようになっている。アクチュエータ部３１の先端面３１Ｂは閉塞されていて、先端面３１Ｂにワイヤ２０の基端部が接続されている。

アクチュエータ部３１の基端側には、アクチュエータ部３１の内部に加圧空気を供給及び排出する流体給排部であるパイプ３２がアクチュエータ部３１と一体に設けられている。パイプ３２の基端部は、前述したチューブ１１を介して電空レギュレータ１２に接続されている。パイプ３２の基端部の外周面には、雄ねじ部３３が長手方向に所望の長さを有して設けられている。それぞれのアクチュエータ部３１は、長手方向について略全長にわたって肉薄のＳＵＳパイプ又はコイルパイプ等の可撓性を有する金属製の筒状体３４に収納されている。

図２に示すように、管状部２の可撓部５の先端側及び基端側には、それぞれ管状部２の内部を長手方向に垂直な方向に閉塞するとともに所望の厚さを有する先端側支持部材である先端側壁部５０及び基端側支持部材である基端側壁部６０が、設けられている。筒状体３４は、先端側壁部５０及び基端側壁部６０により支持されている。アクチュエータ部３１及びパイプ３２は、基端側壁部６０により支持されている。

図９及び図１０は、先端側壁部５０の構成を示す図である。図９及び図１０に示すように、先端側壁部５０には、長手方向に貫通する６つの先端側筒状体支持部である先端側貫通孔５１が設けられている。６つの先端側貫通孔５１の径は、筒状体３４の径と略同一であり、上下方向に所定間隔を有して左右対称に３つずつ形成されている。それぞれの先端側貫通孔５１には、１本の筒状体３４の先端部を挿入され、圧着、半田付け、接着剤等で固定されている。これにより、筒状体３４の先端部は先端側壁部５０に固定される状態で支持され、筒状体３４の先端方向への移動が規制される。

図１１及び図１２は、基端側壁部６０の構成を示す図である。図１１及び図１２に示すように、基端側壁部６０には、先端側壁部５０と同様に、上下方向に所定間隔を有して左右対称に３つずつ長手方向に貫通する６つの基端側貫通孔６１が設けられている。基端側貫通孔６１は、先端側の部位に設けられる基端側筒状体支持部である筒状体用孔６２と、基端側の部位に設けられる駆動部用孔６３と、を備える。

基端側筒状体支持部である筒状体用孔６２の径は、筒状体３４の径と略同一である。それぞれの筒状体用孔６２には、１本の筒状体３４の基端部を挿入され、圧着、半田付け、接着剤等で固定されている。これにより、筒状体３４の基端部は基端側壁部６０に固定される状態で支持され、筒状体３４の基端方向への移動が規制される。

基端側壁部６０の駆動部用孔６３と接する面には、雌ねじ部６４が長手方向に所望の長さを有して設けられている。雌ねじ部６４の長手方向の長さは、パイプ３２の雄ねじ部３３の長手方向の長さより短くなっている。アクチュエータ部３１と一体に形成されるパイプ３２の雄ねじ部３３の一部と基端側壁部６０の雌ねじ部６４とが螺合することにより、アクチュエータ部３１及びパイプ３２が基端側壁部６０に固定される状態で支持される。つまり、基端側壁部６０の雌ねじ部６４は、駆動部被支持部であるパイプ３２の雄ねじ部３３の一部と螺合する駆動部支持部となっている。これにより、アクチュエータ部３１及びパイプ３２の基端方向への移動が規制される。

このような構成にすることにより、アクチュエータ部３１は基端側への移動が規制され、筒状体３４は先端側及び基端側への移動が規制される。このため、アクチュエータ部３１は、内部の圧力の変化に応じて基端面３１Ａを固定端、先端面３１Ｂを自由端として固定される筒状体３４の内部で長手方向に伸縮可能ないわゆる流体圧人工筋となっている。すなわち、電空レギュレータ１２から加圧空気がアクチュエータ部３１に供給されると、アクチュエータ部３１は径方向については膨張し、長手方向については基端面３１Ａが固定された状態で基端側に収縮する。これにより、アクチュエータ部３１の先端面３１Ｂに接続されるワイヤ２０が基端方向に引張り動作される（図８の矢印Ａ）。逆に、アクチュエータ部３１から加圧空気が排出されると、アクチュエータ部３１は径方向については圧縮され、長手方向については先端側に膨張する。これにより、アクチュエータ部３１の先端面３１Ｂに接続されるワイヤ２０が先端方向に押出し動作される（図８の矢印Ｂ）。アクチュエータ部３１の内部の圧力を調整して、拮抗型に配置された２本のワイヤ２０を長手方向について逆平行に移動動作させることにより、前述したようにプーリ２３はワイヤ２０の張力により駆動される。すなわち、関節部７Ａ、７Ｂ、７Ｃであるプーリ２３は、ワイヤ２０の基端部に接続されるアクチュエータ３０のアクチュエータ部３１により駆動制御されている。

また、先端部及び基端部が固定された可撓性を有する筒状体３４の内部にアクチュエータ部３１が収容されている。このため、可撓部５が湾曲した際に、アクチュエータ部３１が可撓部５内で筒状体３４と一体に撓むことが可能となっている。

さらに、アクチュエータ部３１が基端側壁部６０に確実に支持されているため、マニピュレータ１として必要な１０〜２０Ｎ程度の力量及び１０〜２０ｍｍ程度の変位を、０．１〜０．６ＭＰａ程度のアクチュエータ部３１の内部圧力で実現可能となっている。ここで、マニピュレータ１の力量及び変位は、細径部材３６の網角、アクチュエータ部３１の径等のパラメータを調整することにより変化する。

なお、先端側筒状体支持部、基端側筒状体支持部及び駆動部支持部の構成は前述した構成に限られない。例えば、先端側壁部５０の外周面から先端側貫通孔５１まで貫通するねじ孔を形成し、ねじ孔にねじを挿通して筒状体３４を先端側壁部５０に固定する構成でもよく、基端側筒状体支持部及び駆動部支持部についても同様である。また、基端側筒状体支持部である筒状体用孔６２と駆動部支持部である雌ねじ部６４は同一の部材である基端側壁部６０に一体に形成されているが、別体に形成してもよい。

図６及び図７Ａは、関節部７Ａ、７Ｂ、７Ｃに２本ずつ接続される６本のワイヤ２０に設けられる張力検出手段１３の構成を示す図である。図６及び図７Ａに示すように、張力検出手段１３は、ワイヤ２０を拘束する直方体形状の拘束部材４０と、拘束部材４０に取り付けられる検出部材である歪ゲージ４１と、を備える。拘束部材４０はジュラコン、金属、樹脂等の部材から形成されている。ここで、拘束部材４０の長手方向に対して平行な４つの側面のうちのいずれか１つの面を第１の面４０Ａとし、第１の面４０Ａに平行な面を第２の面４０Ｂとする。拘束部材４０の長手方向に対して垂直な２つの面を、それぞれ第３の面４０Ｃ、第４の面４０Ｄとする。また、拘束部材４０の長手方向に対して平行で、かつ、第１の面４０Ａ及び第２の面４０Ｂに対して垂直な２つ側面のうちいずれか１つの面を第５の面４０Ｅとする。なお、図７Ａでは、ワイヤ２０及び拘束部材４０の拘束部とを分かり易く示すため、ワイヤ２０と拘束部材４０との間に隙間を有した形で示しているが、実際はワイヤ２０と拘束部材４０との間にほとんど隙間が存在しない。

拘束部材４０の第１の面４０Ａには、拘束部である円弧状の溝４２が長手方向に第１の面４０Ａの全長にわたって（第３の面４０Ｃから第４の面４０Ｄまで）形成されている。ワイヤ２０は溝４２に挿通されるとともに、溝４２でワイヤ２０の長手方向の移動が拘束されている。図６に示すように、拘束部材４０の溝４２の幅ｔ０は、ワイヤ２０の拘束部材４０で拘束されていない部分の径ｄ０より小さく形成されている。これにより、ワイヤ２０を溝４２内に挿入することにより、拘束部である溝４２でワイヤ２０を拘束可能なとなっている。溝４２の深さｄ１は、拘束部材４０の第１の面４０Ａから第１の面４０Ａに平行な第２の面４０Ｂまでの距離ｄ２の略半分となっている。

また、第１の面４０Ａに平行に切断した断面において、拘束部である溝４２は、第３の面４０Ｃと第４の面４０Ｄとの間（長手方向について拘束部材４０の両端間）を結ぶ直線から外れた非直線形状である円弧状に形成されている。このため、図７Ａに示すように、拘束部材４０の第３の面４０Ｃと第４の面４０Ｄとの間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０の方が長くなっている。すなわち、長手方向について拘束部材４０の両端の間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０の方が長くなっている。

長手方向に対して平行で、かつ、第１の面４０Ａに垂直な拘束部材４０の第５の面４０Ｅには歪ゲージ４１が取り付けられている。歪ゲージ４１は、信号線１５を介してセンサ用アンプ１６に接続されている（図２参照）。

このような構成にすることにより、第３の面４０Ｃと第４の面４０Ｄとの間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０が長くなるため、ワイヤ２０に生じる張力が拘束部材４０に作用する。これにより、拘束部材４０は変形し、拘束部材４０の歪ゲージ４１が取り付けられる第５の面４０Ｅに垂直な方向に歪むことになる。この歪量を歪ゲージ４１で検出することで、ワイヤ２０の張力、すなわちプーリ２３の力量を検出するようになっている。

なお、溝４２は、第１の平面４０Ａに平行に切断した断面において、拘束部である溝４２は円弧状に形成されているが、これに限るものではない。例えば、第１の面４０Ａに平行に切断した断面での溝４２の形状がジグザグ状に形成されるように、長手方向について拘束部材４０の両端である第３の面４０Ｃと第４の面４０Ｄとの間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０の方が長くなっていればよい。

また、ワイヤ２０は拘束部である溝４２で拘束されるが、図７Ｂに示すように、長手方向について拘束部材の両端である第３の面４０Ｃと第４の面４０Ｄとの間を貫通する孔でワイヤ２０が拘束される構成でもよい。この場合、孔は第３の面４０Ｃと第４の面４０Ｄとの間を結ぶ直線から外れた非直線形状（例えば円弧状）に形成され、孔にワイヤ２０を挿通することにより、ワイヤ２０の長手方向への移動が拘束される。

次に、本実施形態に係る張力検出手段１３及びそれを用いたマニピュレータ１の作用について説明する。

本実施形態に係るマニピュレータ１では、駆動部であるアクチュエータ部３１と一体に形成される流体給排部であるパイプ３２の雄ねじ部３３の一部と基端側壁部６０の雌ねじ部６４とが螺合することにより、アクチュエータ部３１及びパイプ３２が基端側壁部６０に固定される状態で支持される。すなわち、流体給排部であるパイプ３２が駆動部被支持部となっている。これにより、アクチュエータ部３１及びパイプ３２の基端方向への移動が規制されている。

そして、アクチュエータ部３１は、内部の圧力の変化に応じて基端面３１Ａを固定端、先端面３１Ｂを自由端として固定される筒状体３４の内部で長手方向に伸縮可能ないわゆる流体圧人工筋となっている。すなわち、電空レギュレータ１２から加圧空気がパイプ３２を通ってアクチュエータ部３１に供給されると、アクチュエータ部３１は径方向については膨張し、長手方向については基端面３１Ａが固定された状態で基端側に収縮する。これにより、アクチュエータ部３１の先端面３１Ｂに接続されるワイヤ２０が基端方向に引張り動作される（図８の矢印Ａ）。逆に、アクチュエータ部３１から加圧空気が排出されると、アクチュエータ部３１は径方向については圧縮され、長手方向については先端側に膨張する。これにより、アクチュエータ部３１の先端面３１Ｂに接続されるワイヤ２０が先端方向に押出し動作される（図８の矢印Ｂ）。アクチュエータ部３１の内部の圧力を調整して、拮抗型に配置された２本のワイヤ２０を長手方向について逆平行に移動動作させることにより、プーリ２３はワイヤ２０の張力により駆動される。すなわち、関節部７Ａ、７Ｂ、７Ｃであるプーリ２３は、ワイヤ２０の基端部に接続されるアクチュエータ３０のアクチュエータ部３１により駆動制御されている。

また、マニピュレータ１では、前述のように関節部７Ａ、７Ｂ、７Ｃであるプーリ２３はワイヤ２０の張力により駆動され、一方向に回転する。この際、長手方向について張力検出手段１３の拘束部材４０の両端の間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０が長くなるため、ワイヤ２０に生じる張力が拘束部材４０に作用する。これにより、拘束部材４０は変形し、拘束部材４０の歪ゲージ４１が取り付けられる第５の面４０Ｅに垂直な方向に歪むことになる。この歪量を歪ゲージ４１で検出することで、ワイヤ２０の張力、すなわちプーリ２３の力量を検出するようになっている。

さらに、張力検出手段１３では、長手方向に対して平行で、かつ、第１の面４０Ａに垂直な第５の面４０Ｅに歪ゲージ４１が取り付けられる。これにより、拘束部材４０が歪む方向に対して垂直な面である第５の面４０Ｅに歪ゲージ４１配置されることになる。このため、ワイヤ２０の張力をより正確に検出可能となっている。なお、歪ゲージ（検出部材）４１は第５の面４０Ｅではなく、拘束部材４０が歪む方向に対して垂直な面である第５の面４０Ｅと対向する面に設けてもよい。また、配線が複雑になるが、第５の面４０Ｅ及び第５の面４０Ｅと対向する面の両方に歪ゲージ４１を設けてもよい。第５の面４０Ｅ及び第５の面４０Ｅと対向する面の両方に歪ゲージを設けることにより、温度補償が可能となり、より正確な検出が可能となる。

そこで、上記構成の張力検出手段１３及びそれを用いたマニピュレータ１では以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態のマニピュレータ１では、張力検出手段１３の拘束部材４０の拘束部である溝４２によって、線状部材であるワイヤ２０が拘束されている。この際、長手方向について拘束部材４０の両端の間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０が長くなるため、ワイヤ２０に生じる張力が拘束部材４０に作用し、拘束部材４０は歪む。この歪量を歪ゲージ４１で検出することで、ワイヤ２０の張力を検出するようになっている。ワイヤ２０の張力の検出に従来のようにプーリ等を設ける必要がないため、張力検出手段１３の小型化を実現でき、マニピュレータ１の細径の管内に張力検出手段１３を収納することができる。

また、張力検出手段１３では、拘束部である溝４２が、拘束部材４０の長手方向に対して平行な４つの面のうちのいずれか１つの面である第１の面４０Ａに、長手方向について第１の面４０Ａの全長にわたって形成されている。ワイヤ２０に平行な第１の面４０Ａに溝４２が形成されているため、ワイヤ２０を拘束部材４０の拘束部である溝４２で容易に拘束することができる。

また、張力検出手段１３では、第１の面４０Ａと平行に切断した断面において、拘束部である溝４２が円弧状に形成されている。これにより、簡単な加工で拘束部である溝４２を形成でき、低コスト化を実現することができる。

また、張力検出手段１３では、長手方向に対して平行で、かつ、溝４２が形成される第１の面４０Ａに垂直な第５の面４０Ｅに歪ゲージ４１が取り付けられる。これにより、拘束部材４０が歪む方向に対して垂直な面である第５の面４０Ａに歪ゲージ４１が取付けられる。このため、ワイヤ２０の張力をより正確に検出することができる。

また、マニピュレータ１では、張力検出手段１３は線状部材であるワイヤ２０に取り付けられている。このため、マニピュレータ１が長手方向に長い可撓部５を有する軟性又は半軟性のものであっても、ワイヤ２０の張力を検出することができる。

さらに、マニピュレータ１では、ワイヤ２０が関節部であるプーリ２３に接続される接続部の近傍に張力検出手段１３が設けられている。このため、可撓部５が湾曲した場合でも、プーリ２３の近傍でのワイヤ２０の張力が検出可能となっている。これにより、プーリ２３の力量を正確に検出できるとともに、プーリ２３の制御性を向上させることができる。

次に、本発明の第１の実施形態の第１の変形例について図１３を参照して説明する。第１の変形例では第１の実施形態の構成を次の通り変形したものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図１３は、第１の変形例の張力検出手段７０の構成を示す図である。図１３に示すように、張力検出手段７０は、ワイヤ２０を拘束する円柱形状の拘束部材７１と、拘束部材７１に取り付けられる検出部材である歪ゲージ７２と、を備える。ここで、拘束部材７１の長手方向に対して平行な側面（曲面）を第１の面７１Ａ、長手方向に対して垂直な面をそれぞれ第２の面７１Ｂ、第３の面７１Ｃとする。

拘束部材７１の第１の面７１Ａには、拘束部である円弧状の溝７３が長手方向について第１の面の全長にわたって形成されている。ワイヤ２０は溝７３に挿通されるとともに、溝７３でワイヤ２０の長手方向の移動が拘束される。拘束部である溝７３は、第２の面７１Ｂと第３の面７１Ｃとの間（長手方向について拘束部材７１の両端間）を結ぶ直線から外れた非直線形状である円弧状に形成されている。このため、拘束部材７１の第２の面７１Ｂと第３の面７１Ｃとの間の距離より、拘束部である溝７３に拘束されているワイヤ２０の長さの方が長くなっている。すなわち、長手方向について拘束部材７１の両端の間の距離より、拘束部である溝７３に拘束されているワイヤ２０の長さの方が長くなっている。

拘束部材７１の第１の面７１Ａには、歪ゲージ７２が取り付けられている。歪ゲージ７２は第１の面７１Ａの溝７３が形成される部位から拘束部材７１の周方向に略９０°離れた位置に配置されている。これにより、歪ゲージ７２が、拘束部材７１が歪む方向に対して垂直な面に歪ゲージ７２が取り付けられる。

本変形例の張力検出手段７０では、拘束部材７１が円柱形状に形成されている。このため、張力検出手段７０を複数のワイヤ２０に設ける場合に、張力検出手段７０の省スペース化を実現することができる。

次に、本発明の第１の実施形態の第２の変形例について図１４及び図１５を参照して説明する。第２の変形例では第１の実施形態の構成を次の通り変形したものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図１４は、第２の変形例の張力検出手段８０の構成を示す図である。図１４に示すように、張力検出手段８０は、直方体形状の拘束部材８１を有する。拘束部材８１には、例えば拘束部材８１の長手方向に対して平行な４つの面のうちいずれか１つの面に溝を形成する等して、拘束部８２が長手方向について拘束部材８１の全長にわたって設けられている。張力検出手段１３と同様に、拘束部８２によって、線状部材であるワイヤ２０が拘束されている。

拘束部８２は、長手方向について中央部に形成される空洞部８３と、空洞部８３の先端側及び基端側にそれぞれ形成される先端側ガイド部８４、基端側ガイド部８５と、を有する。空洞部８３には、検出部材である樹脂製の球８６が取り付けられている。空洞部８３では、ワイヤ２０は球８６の形状に沿って配置され、球８６に向かう方向に移動可能となっている。球８６には、光ファイバ８７が接続されている。光ファイバ８７は、基端側ガイド部８５を通って、マニピュレータ１の外部の光源装置（図示しない）に接続されている。

このような構成にすることにより、ワイヤ２０に張力が生じた場合には、図１５に示すように、ワイヤ２０が球８６に向かう方向に移動する。この際、球８６はワイヤ２０から力を受けて変形する。球８６が変形することにより、光ファイバ８７から球８６に入った光の光ファイバ８７への反射量は変化する。光の反射量の変化を検出することにより、ワイヤ２０の張力を検出するようになっている。

以上の第２の変形例で示すように、本実施形態の張力検出手段の検出部材は、拘束部材の側面に取り付けられる歪ゲージに限られない。

次に、本発明の第２の実施形態について図１６を参照して説明する。第２の実施形態では第１の実施形態の構成を次の通り変更したものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図１６は、本実施形態のマニピュレータ９０の把持動作部８Ａで把持動作を行うための把持駆動機構９１Ａを示す図である。図１６に示すように、把持駆動機構９１Ａは、把持動作を行う把持動作部８Ａと、把持動作部８Ａに接続される把持関節部７Ａと、を備える。把持関節部７Ａには、硬性部４の内部に設けられる線状部材である２本のワイヤ２０が接続されている。それぞれのワイヤ２０は、可撓部５の内部を通って、マニピュレータ９０の外部に設けられる駆動手段である直動モータ９２に基端部が接続されている。直動モータ９２を駆動することにより、ワイヤ２０は先端側に押出し動作、又は、基端側に引張り動作され、長手方向へ移動する。ワイヤ２０の長手方向への移動により、把持関節部７Ａが駆動され、把持動作部８Ａが把持動作を行うようになっている。

それぞれのワイヤ２０が関節部７Ａに接続される接続部の近傍には、第１の実施形態と同様にワイヤ２０の張力を検出するための張力検出手段１３が設けられている。張力検出手段１３は信号線１５によりストレインアンプ等のセンサ用アンプ１６に接続され、センサ用アンプ１６からそれぞれのワイヤ２０の張力情報が制御手段であるコントローラ１７に入力される。また、直動モータ９２からコントローラ１７へ、それぞれのワイヤ２０の長手方向への移動量を示す位置情報が入力される。コントローラ１７に入力される張力情報及び位置検出手段（図示しない）からの位置情報に基づいて操作手段であるマスタコントローラ１８で操作を行うことにより、直動モータ９２が駆動制御される。これにより、それぞれのワイヤ２０の張力及び長手方向への移動量が調整されるようになっている。

ワイヤ２０の可撓部５の内部に配置される部位は、筒状のコイルパイプ９３の内部に収納されている。コイルパイプ９３は、先端部が先端側壁部５０に、基端部が基端側壁部６０に固定された状態で支持されている。このような構成にすることにより、ワイヤ２０はコイルパイプ９３の内部を長手方向に移動可能となっている。また、可撓部５が湾曲する際には、ワイヤ２０はコイルパイプ９３と一体に撓むようになっている。

なお、回転動作部８Ｂ、屈曲動作部８Ｃでそれぞれ回転、屈曲動作を行うための回転駆動機構、屈曲駆動機構は把持駆動機構９１Ａと同一の構成をしている。したがって、それぞれの関節部７Ａ、７Ｂ、７Ｃに２本ずつワイヤ２０が接続されるため、管状部２の硬性部４及び可撓部５の内部には６本のワイヤ２０が設けられている。

また、本実施形態のマニピュレータ９０では、可撓部５の内部にワイヤ２０が配置されているため、可撓部５が湾曲した際には、ワイヤ２０の基端から先端までの張力分布は一定ではない。しかし、ワイヤ２０が関節部であるプーリ２３に接続される接続部の近傍に張力検出手段１３が設けられているため、可撓部５が湾曲した場合でも、プーリ２３の近傍でのワイヤ２０の張力が検出可能となっている。

そこで、上記構成の張力検出手段１３及びそれを用いたマニピュレータ９０では以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態のマニピュレータ９０では、張力検出手段１３の拘束部材４０の拘束部である溝４２によって、線状部材であるワイヤ２０が拘束されている。この際、長手方向について拘束部材４０の両端の間の距離Ｓ０より、拘束部である溝４２に拘束されているワイヤ２０の長さＬ０が長くなるため、ワイヤ２０に生じる張力が拘束部材４０に作用し、拘束部材４０は歪む。この歪量を歪ゲージ４１で検出することで、ワイヤ２０の張力を検出するようになっている。ワイヤ２０の張力の検出に従来のようにプーリ等を設ける必要がないため、張力検出手段１３の小型化を実現でき、マニピュレータ１の細径の管内に張力検出手段１３を収納することができる。

さらに、マニピュレータ９０では、ワイヤ２０が関節部であるプーリ２３に接続される接続部の近傍に張力検出手段１３が設けられている。このため、可撓部５が湾曲した場合でも、プーリ２３の近傍でのワイヤ２０の張力が検出可能となっている。これにより、プーリ２３の力量を正確に検出できるとともに、プーリ２３の制御性を向上させることができる。

なお、前述した各実施形態では張力検出手段１３を軟性又は半軟性のマニピュレータに用いた場合について説明したが、管状部２が剛性を有する硬性マニピュレータに用いられてもよい。また、例えば内視鏡の湾曲駆動機構等のように、関節部を線状部材の張力により駆動する駆動する駆動機構を備える装置であれば、線状部材の張力の検出に張力検出手段１３を用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。

１，９０…マニピュレータ、 ２…管状部、 ３…作動部、 ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…関節部、 ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ…動作部、 １０，９１…駆動機構、 １２…電空レギュレータ、 １３，７０，８０…張力検出手段、 ２０…ワイヤ、 ２３…プーリ、 ３０…アクチュエータ、 ３１…アクチュエータ部、 ４０…拘束部材、 ４０Ａ…第１の面、 ４０Ｂ…第２の面、 ４０Ｃ…第３の面、 ４０Ｄ…第４の面、 ４０Ｅ…第５の面、 ４１…歪ゲージ、 ４２…溝、 ９２…直動モータ。

Claims (18)

1. 動力を伝達する線状部材と、
   前記線状部材が挿通されるとともに前記線状部材の長手方向の移動を拘束する拘束部を有する拘束部材と、
   前記拘束部材に取り付けられるとともに、前記線状部材の張力を検出する検出部材と、
   を備え、
   前記線状部材の長手方向について前記拘束部材の両端間の距離より、前記拘束部で拘束される前記線状部材の長さが長いことを特徴とする張力検出手段。
2. 前記拘束部は、前記拘束部材の長手方向に対して平行な一側面に形成されるとともに、前記線状部材が挿入される溝であり、
   前記溝は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段。
3. 前記拘束部は、長手方向について前記拘束部材の両端間を貫通するとともに、前記線状部材が挿通される孔であり、
   前記孔は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段。
4. 前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される溝であることを特徴とする請求項２に記載の張力検出手段。
5. 前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される孔であることを特徴とする請求項３に記載の張力検出手段。
6. 前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記拘束部材に前記線状部材の張力が作用した際に前記拘束部材が歪む方向に対して垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段。
7. 前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記溝が形成される側面に垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の張力検出手段。
8. 前記拘束部材は円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の張力検出手段。
9. 長尺で細径の管状部と、
   駆動部を備える駆動手段と、
   前記管状部の内部に収納されるとともに、前記駆動部に一端部が接続される線状部材と、
   前記管状部の先端側に設けられるとともに、前記線状部材の他端部が接続され、前記線状部材の張力によって駆動される関節部と、
   を備えるマニピュレータにおいて、
   前記線状部材が挿通されるとともに前記線状部材の長手方向の移動を拘束する拘束部を有する拘束部材と、
   前記拘束部材に取り付けられるとともに、前記線状部材の張力を検出する検出部材と、
   から構成される張力検出手段を備え、
   前記線状部材の長手方向について前記拘束部材の両端間の距離より、前記拘束部で拘束される前記線状部材の長さが長いことを特徴とするマニピュレータ。
10. 前記拘束部は、前記拘束部材の長手方向に対して平行な一側面に形成されるとともに、前記線状部材が挿入される溝であり、
    前記溝は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータ。
11. 前記拘束部は、長手方向について前記拘束部材の両端間を貫通するとともに、前記線状部材が挿通される孔であり、
    前記孔は、長手方向について前記拘束部材の両端間を結ぶ直線から外れた非直線形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータ。
12. 前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される溝であることを特徴とする請求項１０に記載のマニピュレータ。
13. 前記拘束部材の前記拘束部は、円弧状に形成される孔であることを特徴とする請求項１１に記載のマニピュレータ。
14. 前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記拘束部材に前記線状部材の張力が作用した際に前記拘束部材が歪む方向に対して垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータ。
15. 前記検出部材は、長手方向に対して平行で、かつ、前記溝が形成される側面に垂直な前記拘束部材の一側面に取り付けられることを特徴とする請求項１２に記載のマニピュレータ。
16. 前記拘束部材は円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータ。
17. 前記管状部は可撓性を有することを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータ。
18. 前記張力検出手段は、前記線状部材が前記関節部に接続される接続部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のマニピュレータ。

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