JP4883563B2 - Manipulator device - Google Patents

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Description

本発明は、マニピュレータ装置に係り、特に多自由度のマスタマニピュレータ及びスレーブマニピュレータを有するマスタ・スレーブ式マニピュレータ装置に好適なものである。   The present invention relates to a manipulator device, and is particularly suitable for a master-slave manipulator device having a multi-degree-of-freedom master manipulator and a slave manipulator.

従来のマニピュレータ装置としては、特開平9−98978号公報(特許文献1)に示されたものがある。このマニピュレータ装置は、術具である把持鉗子を駆動するスレーブマニピュレータと、前記スレーブマニピュレータを駆動するマスタマニピュレータとを備えている。そして、このマニピュレータ装置は、把持鉗子のグリップに歪みゲージを備え、生体組織を把持したときの歪みゲージによる検出情報を術者に提示する機能を有している。   As a conventional manipulator device, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-98978 (Patent Document 1). The manipulator device includes a slave manipulator that drives a grasping forceps that is a surgical instrument, and a master manipulator that drives the slave manipulator. The manipulator device includes a strain gauge in the grip of the grasping forceps, and has a function of presenting detection information by the strain gauge to the operator when the biological tissue is gripped.

特開平9−98978号公報JP-A-9-98978

内視鏡下外科手術は、低侵襲外科治療の中心的役割を担う治療技術として社会的に広く認知されている。本手術は、美容上優れる、早期の社会復帰ができるなど多くの利点を有する。一方、術者にとっては難易度の高い手術であり、工学的に手術を支援するマニピュレータ装置の開発が行われている。また、外科手術では術具を介して得られる臓器の感触が重要である。マニピュレータ装置においても同様に、術具からの高い力覚感度を術者へフィードバックすることが望まれている。   Endoscopic surgery is widely recognized as a treatment technique that plays a central role in minimally invasive surgical treatment. This operation has many advantages such as excellent cosmetics and early return to society. On the other hand, it is a highly difficult operation for the surgeon, and a manipulator device that supports the operation in engineering is being developed. Also, in the surgical operation, the feel of the organ obtained through the surgical instrument is important. Similarly, in a manipulator device, it is desired to feed back high sensation sensitivity from a surgical instrument to an operator.

上述した特許文献1のマニピュレータ装置では、力センサとして歪みゲージが用いられている。しかし、歪ゲージは、高周波ノイズ等の影響を受けやすく、周波数帯域が数十Hzと低いものが用いられるため、高い力覚感度を得ることが難しいという課題がある。また、術具への歪ゲージの取付けに伴い、電気配線が必要となるため、配線作業が煩雑になると共に、耐久性などの信頼性に課題がある。さらには、歪ゲージは、低温のガス滅菌には対応できるが、簡便な高圧高温蒸気のオートクレーブ滅菌に対応することが難しいという課題がある。   In the manipulator device of Patent Document 1 described above, a strain gauge is used as a force sensor. However, since the strain gauge is easily affected by high-frequency noise or the like and has a frequency band as low as several tens of Hz, there is a problem that it is difficult to obtain high force sensitivity. Moreover, since electrical wiring is required with the attachment of the strain gauge to the surgical instrument, the wiring work becomes complicated and there is a problem in reliability such as durability. Furthermore, although the strain gauge can cope with low temperature gas sterilization, there is a problem that it is difficult to cope with simple autoclave sterilization of high pressure and high temperature steam.

本発明の目的は、簡便な高圧高温蒸気のオートクレーブ滅菌で術具の滅菌を可能としつつ、多自由度マニピュレータにおける高帯域の力覚をフィードバックできるマスタ・スレーブ制御のマニピュレータ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a master / slave control manipulator device capable of feeding back a high-frequency force sense in a multi-degree-of-freedom manipulator while enabling sterilization of a surgical instrument by simple autoclave sterilization of high-pressure and high-temperature steam. .

前述の目的を達成するために、本発明は、術具を駆動するスレーブマニピュレータと、前記スレーブマニピュレータを制御装置を介して駆動するマスタマニピュレータとを備えるマニピュレータ装置において、前記スレーブマニピュレータは、スレーブジンバル部に設けたスレーブピッチ軸及びスレーブヨー軸と、前記スレーブジンバル部の内側に設けたスレーブ並進軸と、前記スレーブ並進軸に平行リンクを介して連結するスレーブロール軸と、前記スレーブロール軸の先端部に設けた術具駆動機構部と、前記術具駆動機構部に結合され且つオートクレーブ滅菌に対応可能な材料で形成された術具と、前記術具駆動機構部に一側端部を接続したスレーブコントロールケーブルと、前記スレーブコントロールケーブルの他側端部を接続したスレーブ直動軸と、前記各スレーブ軸にそれぞれ設けたスレーブアクチュエータと、前記各スレーブアクチュエータにそれぞれ取付けたスレーブエンコーダとを備えて構成され、前記マスタマニピュレータは、スタジンバル部に設けたマスタピッチ軸及びマスタヨー軸と、前記マスタジンバル部の内側に設けたマスタ並進軸と、
前記マスタ並進軸に設けたマスタロール軸と、前記マスタロール軸の先端部に設けた手元操作部と、前記手元操作部に一側端部を接続したマスタコントロールケーブルと、前記マスタコントロールケーブルの他側端部を接続したマスタ直動軸と、前記各マスタ軸にそれぞれ設けたマスタアクチュエータと、前記各マスタアクチュエータにそれぞれ取付けたマスタエンコーダとを備えて構成され、前記制御装置は前記スレーブエンコーダと前記マスタエンコーダの検出信号に基づいて生成した広帯域の力覚を、前記スレーブマニピュレータの術具から前記マスタマニピュレータの手元操作部にフィードバック制御するように構成にしたことにある。
In order to achieve the above object, the present invention provides a manipulator device including a slave manipulator that drives a surgical instrument and a master manipulator that drives the slave manipulator via a control device, wherein the slave manipulator includes a slave gimbal unit. A slave pitch axis and a slave yaw axis, a slave translation axis provided inside the slave gimbal part, a slave roll axis connected to the slave translation axis via a parallel link, and a tip of the slave roll axis. Surgical instrument drive mechanism provided, surgical instrument coupled to the surgical instrument drive mechanism and made of a material capable of autoclaving, and slave control with one end connected to the surgical instrument drive mechanism A cable that connects the cable and the other end of the slave control cable. And over Bed linear motion axis, said slave actuator provided in each slave axis is configured by a slave encoder the attached respectively to each slave actuator, the master manipulator is a master pitch shaft provided between Sutajinbaru portion And a master yaw axis, a master translation axis provided inside the master gimbal part,
A master roll shaft provided on the master translation shaft, a hand operating part provided at the tip of the master roll shaft, a master control cable having one end connected to the hand operating part, and other than the master control cable A master linear motion shaft having side ends connected thereto, a master actuator provided on each of the master shafts, and a master encoder attached to each of the master actuators, and the control device includes the slave encoder, broadband force generated based on the detection signal of the master encoder, from the surgical instrument of the slave manipulators over data that was configured to feedback control operation portion of the master manipulator.

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
(1)スレーブ直動軸に設けたアクチュエータはリニアモータで構成され、前記スレーブコントロールケーブルはスレーブワイヤとこのスレーブワイヤを収納したスレーブチューブとを有し、前記スレーブワイヤはその一側端部を前記術具駆動機構部に接続すると共にその他側端部を前記スレーブ直動軸に接続し、マスタ直動軸に設けたアクチュエータはリニアモータで構成され、前記マスタコントロールケーブルはマスタワイヤとこのマスタワイヤを収納したマスタチューブとを有し、前記マスタワイヤはその一側端部を前記手元操作部に接続すると共にその他側端部を前記マスタ直動軸に接続したこと。
(2)前記スレーブ並進軸の荷重を補償するスレーブ定荷重バネを備えると共に、前記マスタ並進軸の荷重を補償するマスタ定荷重バネを備えたこと。
(3)前記スレーブロール軸の荷重を補償するスレーブバランスウエイトを備えたこと。
A more preferable specific configuration example of the present invention is as follows.
(1) The actuator provided on the slave linear movement shaft is composed of a linear motor, the slave control cable has a slave wire and a slave tube containing the slave wire, and the slave wire has one end portion on the one side. The actuator is connected to the surgical instrument drive mechanism and the other side end is connected to the slave linear motion shaft. The actuator provided on the master linear motion shaft is composed of a linear motor. A master tube stored therein, the master wire having one side end connected to the hand operation unit and the other side end connected to the master linear movement shaft.
(2) A slave constant load spring that compensates for the load of the slave translation shaft and a master constant load spring that compensates for the load of the master translation shaft are provided.
(3) A slave balance weight for compensating for the load of the slave roll shaft is provided.

本発明によれば、簡便な高圧高温蒸気のオートクレーブ滅菌で術具の滅菌を可能としつつ、多自由度マニピュレータにおける高帯域の力覚をフィードバックできるマスタ・スレーブ制御のマニピュレータ装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a master / slave control manipulator device capable of feeding back a high-frequency force sense in a multi-degree-of-freedom manipulator while enabling sterilization of a surgical instrument by simple autoclave sterilization of high pressure and high temperature steam. .

以下、本発明の一実施形態のマニピュレータ装置について、図1から図3を用いて説明する。   Hereinafter, a manipulator device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1は本発明の一実施形態のマニピュレータ装置におけるスレーブマニピュレータ1の斜視図である。マニピュレータ装置は、術具を駆動するスレーブマニピュレータ1と、このスレーブマニピュレータ1を制御装置(図示せず)を介して駆動するマスタマニピュレータ2とを備えて構成されている。なお、制御装置はスレーブマニピュレータ1及びマスタマニピュレータ2を統括的に制御する。   FIG. 1 is a perspective view of a slave manipulator 1 in a manipulator device according to an embodiment of the present invention. The manipulator device includes a slave manipulator 1 that drives a surgical instrument, and a master manipulator 2 that drives the slave manipulator 1 via a control device (not shown). The control device controls the slave manipulator 1 and the master manipulator 2 in an integrated manner.

図1において、スレーブマニピュレータ1のスレーブベース10の下側にはスレーブキャスタ100とスレーブアジャスタパッド101が設けられ、上側には電動ピラー102が設けられている。スレーブベース10の形状は、幅500mm、奥行き500mmの四角形である。電動ピラー102の昇降範囲は0〜300mmである。スレーブキャスタ100はスレーブベース10を手動で押すことにより回転され、電動ピラー102はコントローラ103を介して接続されたペンダント(図示せず)の操作により昇降動作される。   In FIG. 1, a slave caster 100 and a slave adjuster pad 101 are provided on the lower side of the slave base 10 of the slave manipulator 1, and an electric pillar 102 is provided on the upper side. The shape of the slave base 10 is a square having a width of 500 mm and a depth of 500 mm. The lift range of the electric pillar 102 is 0 to 300 mm. The slave caster 100 is rotated by manually pushing the slave base 10, and the electric pillar 102 is moved up and down by operating a pendant (not shown) connected via the controller 103.

電動ピラー102の上部には、術具駆動部11が設けられている。床面から術具駆動部11までの高さは、610mmである。術具駆動部11には、スレーブアクチュエータを構成する3つのスレーブリニアモータ110及びこれらのスレーブリニアモータ110に取付けたスレーブリニアエンコーダ111が設けられている。スレーブリニアモータ110の定格推力は20Nで、可動範囲は±50mmである。スレーブリニアエンコーダ111の分解能は4逓倍後に0.1μmである。術具駆動部11の3軸は、反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。   A surgical instrument drive unit 11 is provided on the electric pillar 102. The height from the floor surface to the surgical instrument drive unit 11 is 610 mm. The surgical instrument drive unit 11 is provided with three slave linear motors 110 constituting slave actuators and a slave linear encoder 111 attached to these slave linear motors 110. The rated thrust of the slave linear motor 110 is 20 N, and the movable range is ± 50 mm. The resolution of the slave linear encoder 111 is 0.1 μm after quadruple multiplication. The three axes of the surgical instrument driving unit 11 operate by master / slave control of force and position based on the reaction force observer and the acceleration signal.

各スレーブリニアモータ110には、スレーブコントロールケーブル112を接続する。スレーブコントロールケーブル112は、インナーとしてのスレーブワイヤ113(図2参照)と、アウターとしてのスレーブチューブ114(図2参照)とを備えて構成されている。スレーブリニアモータ110の可動部にスレーブワイヤ113の一端を取付け、その前後動作の動力をスレーブワイヤ113の他端に伝達する。スレーブワイヤ113とスレーブチューブ114の他端は、後述する鉗子着脱部16に接続されている。スレーブワイヤ113は、外径1.8mmで、素線径0.36mmのステンレス細線を19本撚った構造である。スレーブワイヤ113は切断強度3500Nの強度を持つ。スレーブチューブ114は内径2.0mm、外径5.0mmで、平線をコイル状に巻き、内側を滑り性に優れたフッ素樹脂、外側を塩化ビニールで被覆している。スレーブワイヤ113の外径とスレーブチューブ114の内径の差としての空隙は0.2mmである。空隙の間隔は、駆動力伝達時のワイヤ座屈に伴う伝達動力と伝達時間のロスに影響するので、できるだけ小さいことが望ましい。   A slave control cable 112 is connected to each slave linear motor 110. The slave control cable 112 includes a slave wire 113 (see FIG. 2) as an inner and a slave tube 114 (see FIG. 2) as an outer. One end of the slave wire 113 is attached to the movable part of the slave linear motor 110, and the power of the front-rear operation is transmitted to the other end of the slave wire 113. The other ends of the slave wire 113 and the slave tube 114 are connected to a forceps attaching / detaching portion 16 described later. The slave wire 113 has a structure in which 19 stainless fine wires having an outer diameter of 1.8 mm and an element wire diameter of 0.36 mm are twisted. The slave wire 113 has a cutting strength of 3500N. The slave tube 114 has an inner diameter of 2.0 mm and an outer diameter of 5.0 mm, a flat wire is wound in a coil shape, the inner side is covered with a fluororesin having excellent slipperiness, and the outer side is covered with vinyl chloride. The gap as the difference between the outer diameter of the slave wire 113 and the inner diameter of the slave tube 114 is 0.2 mm. It is desirable that the gap interval be as small as possible because it affects transmission power and transmission time loss associated with wire buckling during driving force transmission.

術具駆動部11の上面には、門型のスレーブ支柱119を介してスレーブジンバル部12が設けられている。術具駆動部11からスレーブジンバル部12までの高さは、390mmである。スレーブジンバル部12には、スレーブピッチ軸120とスレーブヨー軸121のスレーブ回転モータ122及びスレーブ回転エンコーダ123と、スレーブヨー軸バランスウエイト124が設けられている。   A slave gimbal portion 12 is provided on the upper surface of the surgical instrument driving portion 11 via a gate-shaped slave support 119. The height from the surgical instrument drive unit 11 to the slave gimbal unit 12 is 390 mm. The slave gimbal unit 12 is provided with a slave rotation motor 122 and a slave rotation encoder 123 for the slave pitch axis 120 and the slave yaw axis 121, and a slave yaw axis balance weight 124.

スレーブ回転モータ122はギアレスのダイレクトドライブモータで構成され、定格トルクは1.4Nmである。スレーブ回転エンコーダ123の分解能は4逓倍後に324000pprである。スレーブピッチ軸120の回転範囲は±60°、スレーブヨー軸121の回転範囲は±45°である。スレーブピッチ軸120とスレーブヨー軸121は反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。スレーブヨー軸バランスウエイト124は、対向するスレーブヨー軸121のスレーブ回転モータ122及びスレーブ回転エンコーダ123の質量を補償し、その質量は5kgである。   The slave rotation motor 122 is constituted by a gearless direct drive motor and has a rated torque of 1.4 Nm. The resolution of the slave rotary encoder 123 is 324000ppr after multiplication by 4. The rotation range of the slave pitch axis 120 is ± 60 °, and the rotation range of the slave yaw axis 121 is ± 45 °. The slave pitch axis 120 and the slave yaw axis 121 operate by a master / slave control of force and position based on a reaction force observer and an acceleration signal. The slave yaw axis balance weight 124 compensates for the mass of the slave rotary motor 122 and the slave rotary encoder 123 of the opposing slave yaw axis 121, and its mass is 5 kg.

スレーブジンバル部12のスレーブヨー軸121の先には、スレーブ並進軸13が設けられている。スレーブ並進軸13には、カバー内にスレーブリニアモータ及びスレーブリニアエンコーダが設けられ、カバー下にスレーブ定荷重バネ132が設けられている。スレーブリニアモータの定格推力は10Nで、可動範囲は±100mmである。スレーブリニアエンコーダの分解能は4逓倍後に0.1μmである。スレーブ並進軸13は反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。スレーブ定荷重バネ132は、スレーブリニアモータの可動部に負荷としてかかる平行リンク14などの質量を補償し、そのバネ力は40Nである。   A slave translation shaft 13 is provided at the tip of the slave yaw shaft 121 of the slave gimbal portion 12. The slave translation shaft 13 is provided with a slave linear motor and a slave linear encoder in the cover, and a slave constant load spring 132 is provided under the cover. The rated thrust of the slave linear motor is 10 N, and the movable range is ± 100 mm. The resolution of the slave linear encoder is 0.1 μm after quadruple multiplication. The slave translation axis 13 operates by a master / slave control of force and position based on a reaction force observer and an acceleration signal. The slave constant load spring 132 compensates for the mass of the parallel link 14 or the like applied as a load to the movable part of the slave linear motor, and its spring force is 40N.

スレーブ並進軸13の上部には、平行リンク14が設けられている。スレーブジンバル部12から平行リンク14までの高さは、430mmである。平行リンク14の各リンクは、長リンク部140と短リンク部141が設けられている。長リンク部140の長さは580mm、短リンク部141の長さは145mmであり、長リンク部140の長さと短リンク部141の長さの比は4:1である。   A parallel link 14 is provided above the slave translation shaft 13. The height from the slave gimbal part 12 to the parallel link 14 is 430 mm. Each link of the parallel link 14 is provided with a long link portion 140 and a short link portion 141. The length of the long link portion 140 is 580 mm, the length of the short link portion 141 is 145 mm, and the ratio of the length of the long link portion 140 to the length of the short link portion 141 is 4: 1.

短リンク部141の先端には平行リンクバランスウエイト142が設けられている。平行リンクバランスウエイト142は、長リンク部140の先端質量0.7kgを補償し、その質量は先端質量の4倍の2.8kgである。平行リンクバランスウエイト142を備えるロッド143は、スレーブヨー軸121の回転動作とスレーブ並進軸13の直線動作とに滑らかに連動するように、スレーブジンバル部12のスライドかつ回転できるフリージョイント144に取付けられている。   A parallel link balance weight 142 is provided at the tip of the short link portion 141. The parallel link balance weight 142 compensates for the tip mass of 0.7 kg of the long link portion 140, and its mass is 2.8 kg, which is four times the tip mass. The rod 143 having the parallel link balance weight 142 is attached to a free joint 144 that can slide and rotate the slave gimbal portion 12 so as to smoothly interlock with the rotation operation of the slave yaw shaft 121 and the linear operation of the slave translation shaft 13. Yes.

平行リンク14の長リンク部140の先端部には、スレーブロール軸15が設けられている。スレーブロール軸15には、スレーブ回転モータ150及びスレーブ回転エンコーダ151が設けられている。スレーブ回転モータ150は、ギアレスのダイレクトドライブモータで構成され、定格トルクは0.2Nmである。スレーブ回転エンコーダ151の分解能は4逓倍後に324000pprである。スレーブロール軸15の回転範囲は±180°である。スレーブロール軸15は反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。   A slave roll shaft 15 is provided at the distal end portion of the long link portion 140 of the parallel link 14. The slave roll shaft 15 is provided with a slave rotation motor 150 and a slave rotation encoder 151. The slave rotation motor 150 is constituted by a gearless direct drive motor and has a rated torque of 0.2 Nm. The resolution of the slave rotary encoder 151 is 324000ppr after multiplication by 4. The rotation range of the slave roll shaft 15 is ± 180 °. The slave roll shaft 15 operates by a master / slave control of force and position based on a reaction force observer and an acceleration signal.

図2は図1のスレーブマニピュレータの鉗子着脱部16の斜視図である。スレーブロール軸15の先端部には、鉗子着脱部16が設けられている。鉗子着脱部16には、3本のスレーブコントロールケーブル112の他端が接続されている。スレーブワイヤ113は、それぞれスライド部160〜162に取付けられている。術具駆動部11に設けられたスレーブリニアモータ110の動力は、スレーブコントロールケーブル112を介して、スライド部160〜162に伝わり、各スレーブワイヤ113が前後動することにより各スライド部160〜162が前後動される。スライド部160〜162の動作範囲は、±10mmである。   FIG. 2 is a perspective view of the forceps attaching / detaching portion 16 of the slave manipulator of FIG. A forceps attaching / detaching portion 16 is provided at the distal end portion of the slave roll shaft 15. The other ends of the three slave control cables 112 are connected to the forceps attaching / detaching portion 16. The slave wires 113 are attached to the slide portions 160 to 162, respectively. The power of the slave linear motor 110 provided in the surgical instrument drive unit 11 is transmitted to the slide units 160 to 162 via the slave control cable 112, and the slide units 160 to 162 are moved back and forth by moving the slave wires 113 back and forth. It is moved back and forth. The operation range of the slide portions 160 to 162 is ± 10 mm.

鉗子着脱部16の着脱面には、位置合せのピン嵌め部163と、安全機構の磁石164が設けられている。ピン嵌め部163は術具である鉗子17のノックピンを嵌合するためのものである。磁石164は、鉗子着脱部16の着脱面の4箇所に設けられ、鉗子17に設けられた4つの磁石と吸着し合う。この磁石164は、耐熱性に優れた希土類サマリウムコバルトで構成され、吸着力以上の外力がかかると着脱面の鉗子17が外れる安全機構を構成している。ピン嵌め部163はノックピンとの嵌め合いであり、安全機構が働いても体内への鉗子17の脱落がないようにしている。   An alignment pin fitting portion 163 and a safety mechanism magnet 164 are provided on the attachment / detachment surface of the forceps attachment / detachment portion 16. The pin fitting portion 163 is for fitting a knock pin of the forceps 17 that is a surgical instrument. The magnets 164 are provided at four locations on the attachment / detachment surface of the forceps attachment / detachment portion 16 and adsorb to the four magnets provided on the forceps 17. The magnet 164 is made of rare earth samarium cobalt having excellent heat resistance, and constitutes a safety mechanism in which the forceps 17 on the attachment / detachment surface is removed when an external force greater than the adsorption force is applied. The pin fitting portion 163 is fitted with a knock pin so that the forceps 17 does not fall into the body even when the safety mechanism is activated.

鉗子着脱部16には、鉗子17の上端部が取付けられる。鉗子17の外径は10mm、長さは350mmであり、スレーブジンバル部12のスレーブピッチ軸120の延長線上に仮想ピボット点170が設定される。   The upper end portion of the forceps 17 is attached to the forceps attaching / detaching portion 16. The forceps 17 has an outer diameter of 10 mm and a length of 350 mm, and a virtual pivot point 170 is set on an extension line of the slave pitch shaft 120 of the slave gimbal portion 12.

鉗子17の駆動伝達機構は、鉗子着脱部16に設けたスライド部160〜162の直線運動の動力を伝達する機構であれば、ラック&ピニオン機構やロッド機構など、自由に設計できる。鉗子先端171での動作範囲は、屈曲2方向と開閉1方向の3軸が全て±90°である。鉗子17を構成する材料は、オートクレーブ滅菌に対応できるように、金属など耐熱性に優れた部材を用いる。鉗子着脱部16と着脱する鉗子17の接続面には、同様にサマリウムコバルト磁石が設けられている。この磁石は耐熱性に優れており、オートクレーブ滅菌可能である。鉗子17以外はドレープで覆い、滅菌性を確保する。   The drive transmission mechanism of the forceps 17 can be freely designed such as a rack and pinion mechanism or a rod mechanism as long as it is a mechanism that transmits the power of linear motion of the slide portions 160 to 162 provided in the forceps attaching / detaching portion 16. The operating range at the forceps tip 171 is ± 90 ° for all three axes of the bending 2 direction and the opening / closing 1 direction. As the material constituting the forceps 17, a member having excellent heat resistance such as metal is used so as to be compatible with autoclave sterilization. Similarly, a samarium cobalt magnet is provided on the connection surface between the forceps attaching / detaching portion 16 and the forceps 17 attaching / detaching. This magnet has excellent heat resistance and can be autoclaved. Cover all but the forceps 17 with a drape to ensure sterility.

図1及び図2において、スレーブマニピュレータ1のベッドサイドの初期位置決め、すなわち鉗子17を挿入する患者腹腔直上のピボット点170決めは、スレーブキャスタ100で床面すなわちxy平面を行い、電動ピラー102で昇降すなわちz平面を行う。ピボット点170はジンバル部12と平行リンク14で機構的に設定される。   1 and 2, the initial positioning of the bedside of the slave manipulator 1, that is, the determination of the pivot point 170 just above the patient's abdominal cavity where the forceps 17 is inserted is performed on the floor surface, that is, the xy plane by the slave caster 100, and is lifted by the electric pillar 102. That is, the z plane is performed. The pivot point 170 is mechanically set by the gimbal portion 12 and the parallel link 14.

力覚フィードバックを有するマスタ・スレーブ制御での動作は、スレーブ並進軸13、スレーブピッチ軸120、スレーブヨー軸121、スレーブロール軸15、及び鉗子17の屈曲2軸、開閉1軸の合計7軸の多軸である。可動範囲は、スレーブ並進軸13が±100mm、スレーブピッチ軸120が±60°、スレーブヨー軸121が±45°、スレーブロール軸15が±180°、鉗子先端171の屈曲2軸と開閉1軸が全て±90°である。鉗子先端171における各軸の定格作用力は、スレーブ並進軸13が10N、スレーブピッチ軸120とスレーブヨー軸121が2.3N、スレーブロール軸15が10N、屈曲1軸が5N、のこりの屈曲1軸と開閉1軸が10Nである。なお、スレーブ定荷重バネ132により、スレーブ並進軸13には重力と逆向きに与圧をかける。全高は1330〜1830mmで、総質量は72kgである。   The master / slave control with force feedback includes a total of seven axes including a slave translation axis 13, a slave pitch axis 120, a slave yaw axis 121, a slave roll axis 15, and two bending axes of forceps 17, and one opening / closing axis. Is the axis. The movable range is ± 100 mm for the slave translation axis 13, ± 60 ° for the slave pitch axis 120, ± 45 ° for the slave yaw axis 121, ± 180 ° for the slave roll axis 15, two bending axes of the forceps tip 171 and one opening / closing axis. All are ± 90 °. The rated force of each axis at the forceps tip 171 is 10N for the slave translation axis 13, 2.3N for the slave pitch axis 120 and slave yaw axis 121, 10N for the slave roll axis 15, 5N for the one bending axis, and one bending one axis. The opening / closing axis is 10N. The slave constant load spring 132 applies a pressure to the slave translation shaft 13 in the direction opposite to the gravity. The total height is 1330-1830 mm and the total mass is 72 kg.

図3は本実施形態のマニピュレータ装置におけるマスタマニピュレータ2の斜視図である。マスタベース20の下側にはマスタキャスタ200とマスタアジャスタパッド201が設けられている。マスタベース20の形状は、幅500mm、奥行き500mmの四角形である。マスタベース20の上側には、手元操作駆動部21が設けられている。床面から手元操作駆動部21までの高さは、180mmである。この手元操作駆動部21には、マスタアクチュエータを構成する3つのマスタリニアモータ210及びこれらのマスタリニアモータ210にマスタマニピュレータたマスタリニアエンコーダ211が設けられている。マスタリニアモータ210の定格推力は20Nで、可動範囲は±50mmである。マスタリニアエンコーダ111の分解能は4逓倍後に0.1μmである。手元操作駆動部21の3軸は、反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。   FIG. 3 is a perspective view of the master manipulator 2 in the manipulator device of the present embodiment. A master caster 200 and a master adjuster pad 201 are provided below the master base 20. The shape of the master base 20 is a square having a width of 500 mm and a depth of 500 mm. A hand operation drive unit 21 is provided on the upper side of the master base 20. The height from the floor surface to the hand operation drive unit 21 is 180 mm. The hand operation drive unit 21 is provided with three master linear motors 210 constituting a master actuator and a master linear encoder 211 serving as a master manipulator for these master linear motors 210. The master linear motor 210 has a rated thrust of 20 N and a movable range of ± 50 mm. The resolution of the master linear encoder 111 is 0.1 μm after quadruple multiplication. The three axes of the hand operation drive unit 21 operate by the master / slave control of the force and position based on the reaction force observer and the acceleration signal.

各マスタリニアモータ210には、マスタコントロールケーブル212を接続する。マスタコントロールケーブル212は、インナーとしてのマスタワイヤと、アウターとしてのマスタチューブとを備えて構成されている。マスタリニアモータ210の可動部にマスタワイヤの一端を取付け、その前後動作の動力をマスタワイヤの他端に伝達する。マスタワイヤとマスタチューブの他端は、後述する手元操作部27に接続されている。マスタワイヤは、外径1.8mmで、素線径0.36mmのステンレス細線を19本撚った構造である。マスタワイヤは切断強度3500Nの強度を持つ。マスタチューブは内径2.0mm、外径5.0mmで、平線をコイル状に巻き、内側を滑り性に優れたフッ素樹脂、外側を塩化ビニールで被覆している。マスタワイヤの外径とマスタチューブの内径の差としての空隙は0.2mmである。空隙の間隔は、駆動力伝達時のワイヤ座屈に伴う伝達動力と伝達時間のロスに影響するので、できるだけ小さいことが望ましい。   A master control cable 212 is connected to each master linear motor 210. The master control cable 212 includes a master wire as an inner and a master tube as an outer. One end of the master wire is attached to the movable part of the master linear motor 210, and the power of the front-rear operation is transmitted to the other end of the master wire. The other ends of the master wire and the master tube are connected to a hand operating unit 27 described later. The master wire has a structure in which 19 stainless fine wires having an outer diameter of 1.8 mm and an element wire diameter of 0.36 mm are twisted. The master wire has a cutting strength of 3500N. The master tube has an inner diameter of 2.0 mm and an outer diameter of 5.0 mm, a flat wire is wound in a coil shape, the inner side is coated with a fluororesin having excellent slipperiness, and the outer side is covered with vinyl chloride. The gap as the difference between the outer diameter of the master wire and the inner diameter of the master tube is 0.2 mm. It is desirable that the gap interval be as small as possible because it affects transmission power and transmission time loss associated with wire buckling during driving force transmission.

手元操作駆動部21の上面には、門型のマスタ支柱219を介してマスタジンバル部22が設けられている。手元操作駆動部21からマスタジンバル部22までの高さは、280mmである。マスタジンバル部22には、マスタピッチ軸220とマスタヨー軸221のマスタ回転モータ222及びマスタ回転エンコーダ223と、マスタヨー軸バランスウエイト224が設けられている。   A master gimbal portion 22 is provided on the upper surface of the hand operation driving portion 21 via a gate-shaped master support 219. The height from the hand operation drive part 21 to the master gimbal part 22 is 280 mm. The master gimbal unit 22 is provided with a master rotation motor 222 and a master rotation encoder 223 for the master pitch shaft 220 and the master yaw shaft 221, and a master yaw axis balance weight 224.

マスタ回転モータ222はギアレスのダイレクトドライブモータで構成され、定格トルクは1.4Nmである。マスタ回転エンコーダ223の分解能は4逓倍後に324000pprである。マスタピッチ軸220の回転範囲は±60°、マスタヨー軸221の回転範囲は±45°である。マスタピッチ軸220とマスタヨー軸221は反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。マスタヨー軸バランスウエイト224は、対向するマスタヨー軸221のマスタ回転モータ222及びマスタ回転エンコーダ223の質量を補償し、その質量は5kgである。   The master rotation motor 222 is a gearless direct drive motor, and its rated torque is 1.4 Nm. The resolution of the master rotary encoder 223 is 324000ppr after being multiplied by 4. The rotation range of the master pitch shaft 220 is ± 60 °, and the rotation range of the master yaw shaft 221 is ± 45 °. The master pitch axis 220 and the master yaw axis 221 operate by the master / slave control of the force and position based on the reaction force observer and the acceleration signal. The master yaw axis balance weight 224 compensates for the masses of the master rotary motor 222 and the master rotary encoder 223 of the opposing master yaw axis 221 and has a mass of 5 kg.

マスタジンバル部22のマスタヨー軸221の先には、マスタ並進軸23が設けられている。マスタ並進軸23には、カバー内にマスタリニアモータ及びマスタリニアエンコーダが設けられ、カバー下にマスタ定荷重バネ232が設けられている。マスタリニアモータの定格推力は10Nで、可動範囲は±100mmである。マスタリニアエンコーダの分解能は4逓倍後に0.1μmである。マスタ並進軸13は反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。マスタ定荷重バネ232は、マスタリニアモータの可動部に負荷としてかかる質量を補償し、そのバネ力は40Nである。   A master translation shaft 23 is provided at the tip of the master yaw shaft 221 of the master gimbal portion 22. The master translation shaft 23 is provided with a master linear motor and a master linear encoder in the cover, and a master constant load spring 232 is provided under the cover. The master linear motor has a rated thrust of 10 N and a movable range of ± 100 mm. The resolution of the master linear encoder is 0.1 μm after quadruple multiplication. The master translation shaft 13 operates by a master / slave control of force and position based on a reaction force observer and an acceleration signal. The master constant load spring 232 compensates for the mass applied as a load to the movable part of the master linear motor, and its spring force is 40N.

マスタ並進軸23の上部には、マスタロール軸25が設けられている。マスタジンバル部22からマスタロール軸25までの高さは、440mmである。マスタロール軸25には、マスタ回転モータ250及びマスタ回転エンコーダ251が設けられている。マスタ回転モータ250は、ギアレスのダイレクトドライブモータで構成され、定格トルクは0.2Nmである。マスタ回転エンコーダ251の分解能は4逓倍後に324000pprである。マスタロール軸25の回転範囲は±180°である。マスタロール軸25は反力オブザーバと加速度信号に基づく力と位置のマスタ・スレーブ制御で動作する。   A master roll shaft 25 is provided above the master translation shaft 23. The height from the master gimbal part 22 to the master roll shaft 25 is 440 mm. The master roll shaft 25 is provided with a master rotation motor 250 and a master rotation encoder 251. The master rotation motor 250 is constituted by a gearless direct drive motor and has a rated torque of 0.2 Nm. The resolution of the master rotary encoder 251 is 324000ppr after quadruple multiplication. The rotation range of the master roll shaft 25 is ± 180 °. The master roll shaft 25 operates by a master / slave control of force and position based on a reaction force observer and an acceleration signal.

マスタロール軸25の先には、手元操作部27が設けられている。手元操作部27には、3本のコントロールケーブル212の他端が配置されている。コントロールケーブル212のインナーとしてのマスタワイヤは、それぞれ図示しないスライド部に取付けられている。手元操作駆動部21に配置したリニアモータ210の動力は、コントロールケーブル212を介して、手元操作部27のスライド部に伝わる。スライド部の動作範囲は、±5mmである。手元操作部27の伝達機構は、スライド部の直線運動の動力を伝達する機構であれば、ラック&ピニオン機構やロッド機構など、自由に設計できる。ここでは、腹腔外操作型の形状としているが、腹腔内操作型の形状も可能である。   A hand operating unit 27 is provided at the tip of the master roll shaft 25. The other end of the three control cables 212 is arranged in the hand operation unit 27. Each master wire as an inner part of the control cable 212 is attached to a slide portion (not shown). The power of the linear motor 210 arranged in the hand operation drive unit 21 is transmitted to the slide part of the hand operation unit 27 via the control cable 212. The operating range of the slide part is ± 5 mm. The transmission mechanism of the hand operating section 27 can be freely designed such as a rack and pinion mechanism or a rod mechanism as long as it is a mechanism that transmits the power of the linear motion of the slide section. Here, the shape is an extra-abdominal operation type, but an intra-abdominal operation type shape is also possible.

図3において、マスタマニピュレータ2の初期位置決め、すなわち術者に応じたイニシャルポジション決めは、スレーブキャスタ200での床面すなわちxy平面のみで行う。z軸は、術者が座る図示しないイスの昇降機能で行う。マスタピッチ軸220を45°回転した時、マスタロール軸25までの高さは700mmであり、一般的な事務机の高さと同じである。術者は机上でペンを動かす感覚の延長で操作できる。イスが肘置きを備えると、長時間の操作にも対応できる。ピボット点270はジンバル部22のみで機構的に構成する。   In FIG. 3, initial positioning of the master manipulator 2, i.e., initial position determination according to the operator is performed only on the floor surface of the slave caster 200, that is, the xy plane. The z-axis is performed by a chair lifting / lowering function (not shown) on which the operator sits. When the master pitch shaft 220 is rotated by 45 °, the height to the master roll shaft 25 is 700 mm, which is the same as the height of a general office desk. The surgeon can operate by extending the sense of moving the pen on the desk. If the chair is equipped with an elbow rest, it can be used for a long time. The pivot point 270 is mechanically constituted only by the gimbal portion 22.

マスタ・スレーブ制御での動作は、マスタ並進軸23、ピッチ軸220、マスタヨー軸221、マスタロール軸25、及び手元操作部27の屈曲2軸、開閉1軸の合計7軸の多軸である。可動範囲は、マスタ並進軸23が±100mm、ピッチ軸220が±60°、マスタヨー軸221が±45°、マスタロール軸25が±180°、手元操作部27の屈曲2軸と開閉1軸が全て±22.5°である。手元操作部27における各軸の定格作用力は、マスタ並進軸23が10N、ピッチ軸220とマスタヨー軸221が2.5N、マスタロール軸25が4N、屈曲1軸が5N、のこりの屈曲1軸と開閉1軸が7Nである。なお、マスタ定荷重バネ232により、マスタ並進軸23には重力と逆向きに与圧をかける。全高は900〜1100mmで、総質量は45kgである。また、制御上で行う手先の震え防止のフィルタリング機能、スレーブマニピュレータ1との動作範囲の関係を変化できるスケーリング機能、に対応できる機構である。   The operation in the master / slave control is a multi-axis of a total of 7 axes including the master translation axis 23, the pitch axis 220, the master yaw axis 221, the master roll axis 25, the bending 2 axes of the hand operation section 27, and the opening and closing 1 axis. The movable range is ± 100 mm for the master translation axis 23, ± 60 ° for the pitch axis 220, ± 45 ° for the master yaw axis 221, ± 180 ° for the master roll axis 25, two bending axes and one opening / closing axis of the hand operating section 27. All are ± 22.5 °. The rated acting force of each axis in the hand operating section 27 is 10N for the master translation shaft 23, 2.5N for the pitch shaft 220 and the master yaw shaft 221, 4N for the master roll shaft 25, 5N for the bending one axis, and one bending one for the remaining bending. And the opening / closing axis is 7N. The master constant load spring 232 applies a pressure to the master translation shaft 23 in the direction opposite to the gravity. The total height is 900-1100 mm and the total mass is 45 kg. In addition, the mechanism can cope with a filtering function for preventing hand tremors in control and a scaling function capable of changing the relationship of the operation range with the slave manipulator 1.

制御装置は、スレーブマニピュレータ1のスレーブエンコーダと前記マスタマニピュレータ2のマスタエンコーダの検出信号に基づいて生成した広帯域の力覚を、スレーブマニピュレータの術具である鉗子17からマスタマニピュレータ2の手元操作部27にフィードバックするように構成されている。   The control device generates a wide-range force sense generated based on the detection signals of the slave encoder of the slave manipulator 1 and the master encoder of the master manipulator 2 from the forceps 17 that is a surgical tool of the slave manipulator 2 to the hand operation unit 27 of the master manipulator 2. It is configured to provide feedback.

本実施形態によれば、簡便な高圧高温蒸気のオートクレーブ滅菌で術具の滅菌を可能としつつ、多自由度マニピュレータにおける高帯域の力覚をフィードバックできるマスタ・スレーブ制御のマニピュレータ装置を提供することができる。すなわち、術具を信頼性の高い機械部品のみで構築し、アクチュエータにマスタマニピュレータの内界センサを用いた制御系で数百Hz帯域の力覚感度を得られる、マスタ・スレーブ制御の多自由度マニピュレータ装置を提供することができる。また、術具と操作部は種種の交換が可能であり、使い勝手が向上すると共に、力フィードバック制御に機構のガタが影響しないので、系の安定性が高い。   According to the present embodiment, it is possible to provide a master / slave control manipulator device capable of feeding back a high-frequency force sense in a multi-degree-of-freedom manipulator while enabling sterilization of a surgical instrument by simple autoclave sterilization of high-pressure and high-temperature steam. it can. In other words, a multi-degree of freedom for master / slave control, in which a surgical instrument is constructed only with highly reliable mechanical parts, and a force sensitivity in the hundreds of Hz band can be obtained with a control system that uses the inner world sensor of the master manipulator as the actuator. A manipulator device can be provided. In addition, the surgical tool and the operation unit can be exchanged in various ways, so that the usability is improved and the backlash of the mechanism does not affect the force feedback control, so that the stability of the system is high.

本発明の一実施形態のマニピュレータ装置におけるスレーブマニピュレータの斜視図である。It is a perspective view of a slave manipulator in a manipulator device of one embodiment of the present invention. 図1のスレーブマニピュレータの鉗子着脱部の斜視図である。It is a perspective view of the forceps attachment / detachment part of the slave manipulator of FIG. 本実施形態のマニピュレータ装置におけるマスタマニピュレータの斜視図である。It is a perspective view of the master manipulator in the manipulator device of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…スレーブマニピュレータ、2…マスタマニピュレータ、10…スレーブベース、11…術具駆動部、12…スレーブジンバル部、13…スレーブ並進軸、14…平行リンク、15…スレーブロール軸、16…鉗子着脱部、17…鉗子、20…マスタベース、21…手元操作駆動部、22…マスタジンバル部、23…マスタ並進軸、25…マスタロール軸、27…手元操作部、101…スレーブアジャスタパッド、102…電動ピラー、103…コントローラ、110…スレーブリニアモータ、111…スレーブリニアエンコーダ、112…スレーブコントロールケーブル、113…スレーブワイヤ、114…スレーブチューブ、119…スレーブジンバル支柱、120…スレーブピッチ軸、121…スレーブヨー軸、122…スレーブ回転モータ、123…スレーブ回転エンコーダ、124…スレーブヨー軸バランスウエイト、132…スレーブ定荷重バネ、140…長リンク部、141…短リンク部、142…平行リンクバランスウエイト、143…ロッド、144…フリージョイント、150…スレーブ回転モータ、151…スレーブ回転エンコーダ、160〜162…鉗子駆動のスライド部、163…ピン嵌め部、164…磁石、170…仮想ピボット点、171…鉗子先端、200…マスタキャスタ、201…マスタアジャスタパッド、210…マスタリニアモータ、211…マスタリニアエンコーダ、212…マスタコントロールケーブル、219…マスタジンバル支柱、220…マスタピッチ軸、221…マスタヨー軸、224…マスタヨー軸バランスウエイト、232…マスタ定荷重バネ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Slave manipulator, 2 ... Master manipulator, 10 ... Slave base, 11 ... Surgical instrument drive part, 12 ... Slave gimbal part, 13 ... Slave translation axis, 14 ... Parallel link, 15 ... Slave roll axis, 16 ... Forceps attachment / detachment part , 17 ... forceps, 20 ... master base, 21 ... hand operation drive part, 22 ... master gimbal part, 23 ... master translation axis, 25 ... master roll axis, 27 ... hand operation part, 101 ... slave adjuster pad, 102 ... electric Pillar, 103 ... Controller, 110 ... Slave linear motor, 111 ... Slave linear encoder, 112 ... Slave control cable, 113 ... Slave wire, 114 ... Slave tube, 119 ... Slave gimbal support, 120 ... Slave pitch axis, 121 ... Slave yaw axis 122 ... Slave times Motor 123, slave rotary encoder 124, slave yaw axis balance weight 132 132 slave constant load spring 140 long link portion 141 short link portion 142 parallel link balance weight 143 rod 144 free joint DESCRIPTION OF SYMBOLS 150 ... Slave rotation motor, 151 ... Slave rotation encoder, 160-162 ... Slide part of forceps drive, 163 ... Pin fitting part, 164 ... Magnet, 170 ... Virtual pivot point, 171 ... Forceps tip, 200 ... Master caster, 201 ... Master adjuster pad, 210 ... Master linear motor, 211 ... Master linear encoder, 212 ... Master control cable, 219 ... Master gimbal support, 220 ... Master pitch axis, 221 ... Master yaw axis, 224 ... Master yaw axis balance weight, 32 ... master constant force spring.

Claims (4)

術具を駆動するスレーブマニピュレータと、前記スレーブマニピュレータを制御装置を介して駆動するマスタマニピュレータとを備えるマニピュレータ装置において、
前記スレーブマニピュレータは、
スレーブジンバル部に設けたスレーブピッチ軸及びスレーブヨー軸と、
前記スレーブジンバル部の内側に設けたスレーブ並進軸と、
前記スレーブ並進軸に平行リンクを介して連結するスレーブロール軸と、
前記スレーブロール軸の先端部に設けた術具駆動機構部と、
前記術具駆動機構部に結合され且つオートクレーブ滅菌に対応可能な材料で形成された術具と、
前記術具駆動機構部に一側端部を接続したスレーブコントロールケーブルと、
前記スレーブコントロールケーブルの他側端部を接続したスレーブ直動軸と、
前記各スレーブ軸にそれぞれ設けたスレーブアクチュエータと、
前記各スレーブアクチュエータにそれぞれ取付けたスレーブエンコーダとを備えて構成され、
前記マスタマニピュレータは、
スタジンバル部に設けたマスタピッチ軸及びマスタヨー軸と、
前記マスタジンバル部の内側に設けたマスタ並進軸と、
前記マスタ並進軸に設けたマスタロール軸と、
前記マスタロール軸の先端部に設けた手元操作部と、
前記手元操作部に一側端部を接続したマスタコントロールケーブルと、
前記マスタコントロールケーブルの他側端部を接続したマスタ直動軸と、
前記各マスタ軸にそれぞれ設けたマスタアクチュエータと、
前記各マスタアクチュエータにそれぞれ取付けたマスタエンコーダとを備えて構成され、
前記制御装置は前記スレーブエンコーダと前記マスタエンコーダの検出信号に基づいて生成した広帯域の力覚を、前記スレーブマニピュレータの術具から前記マスタマニピュレータの手元操作部にフィードバック制御する
ことを特徴とするマニピュレータ装置。
In a manipulator device comprising a slave manipulator that drives a surgical instrument, and a master manipulator that drives the slave manipulator via a control device,
The slave manipulator is
A slave pitch axis and a slave yaw axis provided in the slave gimbal part;
A slave translation shaft provided inside the slave gimbal part;
A slave roll axis coupled to the slave translation axis via a parallel link;
A surgical instrument drive mechanism provided at the tip of the slave roll shaft;
A surgical instrument formed of a material that is coupled to the surgical instrument drive mechanism and is compatible with autoclave sterilization;
A slave control cable having one end connected to the surgical instrument drive mechanism,
A slave linear motion shaft connected to the other end of the slave control cable;
A slave actuator provided for each slave axis;
A slave encoder attached to each of the slave actuators,
The master manipulator
The master pitch axis and Masutayo shaft provided between Sutajinbaru unit,
A master translation shaft provided inside the master gimbal portion;
A master roll shaft provided on the master translation shaft;
A hand operating part provided at the tip of the master roll shaft;
A master control cable having one end connected to the hand operation unit;
A master linear movement shaft connected to the other end of the master control cable;
A master actuator provided for each master axis;
A master encoder attached to each of the master actuators;
Manipulator and the control device, characterized in that said broadband force generated based on the slave encoder with the detection signal of the master encoder performs feedback control on the operation portion of the master manipulator from the surgical instrument of the slave manipulators over data apparatus.
請求項1において、スレーブ直動軸に設けたアクチュエータはリニアモータで構成され、前記スレーブコントロールケーブルはスレーブワイヤとこのスレーブワイヤを収納したスレーブチューブとを有し、前記スレーブワイヤはその一側端部を前記術具駆動機構部に接続すると共にその他側端部を前記スレーブ直動軸に接続し、マスタ直動軸に設けたアクチュエータはリニアモータで構成され、前記マスタコントロールケーブルはマスタワイヤとこのマスタワイヤを収納したマスタチューブとを有し、前記マスタワイヤはその一側端部を前記手元操作部に接続すると共にその他側端部を前記マスタ直動軸に接続したことを特徴とするマニピュレータ装置。   2. The actuator according to claim 1, wherein the actuator provided on the slave linear movement shaft is configured by a linear motor, the slave control cable includes a slave wire and a slave tube that accommodates the slave wire, and the slave wire has an end portion on one side thereof. Is connected to the surgical instrument drive mechanism and the other side end is connected to the slave linear motion shaft. The actuator provided on the master linear motion shaft is composed of a linear motor. The master control cable is a master wire and the master motion cable. A manipulator device comprising: a master tube containing a wire, wherein one end of the master wire is connected to the hand operation unit, and the other end is connected to the master linear movement shaft. 請求項1において、前記スレーブ並進軸の荷重を補償するスレーブ定荷重バネを備えると共に、前記マスタ並進軸の荷重を補償するマスタ定荷重バネを備えたことを特徴とするマニピュレータ装置。   2. The manipulator device according to claim 1, further comprising a slave constant load spring that compensates for the load of the slave translation shaft and a master constant load spring that compensates for the load of the master translation shaft. 請求項1において、前記スレーブロール軸の荷重を補償するスレーブバランスウエイトを備えたことを特徴とするマニピュレータ装置。   2. The manipulator device according to claim 1, further comprising a slave balance weight that compensates for a load on the slave roll shaft.
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