JP5726441B2 - マニピュレータ - Google Patents

Description

本発明は、マニピュレータ、より詳しくは、対象物を把持する把持部を備えるマニピュレータに関する。

従来、医療の分野において、生体組織や手術器具等を把持して手技を行なうマニピュレータが使用されている。
このようなマニピュレータとして、特許文献１には、開閉自在な鉗子部を備える把持鉗子が記載されている。鉗子部には、リンク機構を介して操作軸が接続されており、操作軸を押し引きすることで鉗子部が開閉する。

特許文献１に記載の把持鉗子では、生体組織あるいは手術器具等を破壊する力よりも小さい力で変位あるいは変形する手段をもつ把持部が鉗子部に設けられている。そのため、生体組織等を把持する際に使用者が大きい力量で操作軸を牽引した場合でも、把持部が変形あるいは変位することで生体組織等が傷ついたり、手術器具等が破損したりすることが防止される。

特開平６−３０９４６号公報

マニピュレータを使用した手技においては、把持部を介して対象物に作用させる把持力量の最適値は場面によって異なる。すなわち、生体組織等を傷めずに把持したい場合は比較的小さい把持力量が最適であるが、曲針等の手術器具を把持する場合は、手術器具を落とすことのないように、より大きい把持力量が好ましい。さらにこの場合、把持力量が大きいほど好ましいとは必ずしも言えず、把持力量が大きくても調整ができないと、手術器具を変形させたり、手術器具がはずれやすくなってしまったりする場合がある。
したがって、マニピュレータとしては、一定の把持力量で対象物を把持できるだけでは必ずしも充分な操作性を備えているとは言えない。

特許文献１に記載のようなマニピュレータでは、生体組織を把持するためには適した把持力量を得ることができるが、手術器具も同じ把持力量で把持することになるため、生体組織は傷つけないが手術器具をしっかり把持できなくなるということが起こる。
このため、生体組織から手術器具へと掴む対象を変えるために、マニピュレータを変更する必要があった。
このように、マニピュレータとしては、小さい把持力量で対象物を把持できるだけでなく、より大きく、かつ調整可能な把持力量が得られないと、必ずしも充分な操作性を備えているとは言えない。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、相対的に小さい把持力量で対象物を把持できる状態と、より大きく、かつ調整可能な把持力量を発生させることができる状態とを使い分けることができるマニピュレータを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、回動軸で連結された本体と、前記回動軸よりも先端側が対象物に作用する開閉可能な把持部材と、前記本体の基端側に接続され、軸線方向に進退させることにより前記把持部材を開閉させる操作部材と、前記把持部材の基端部分に配され、前記本体の先端に接続され、第１のバネ定数を有し、弾性変形することにより、前記把持部材から前記対象物に作用する把持力量を前記第１のバネ定数と前記操作部材の牽引量とに基づいて変化させる第１緩衝部と、前記本体に配され、前記第１緩衝部の弾性変形を規制するストッパと、前記第１のバネ定数よりも大きい第２のバネ定数を有し、少なくとも前記ストッパが前記第１の緩衝部の弾性変形を規制した後に、弾性変形することにより前記把持力量を前記第２のバネ定数と前記操作部材の牽引量とに基づいて変化させる第２緩衝部と、を備えることを特徴とするマニピュレータである。

また、前記ストッパは、前記第１緩衝部の弾性変形を規制するタイミングを変更可能に構成されてもよい。

本発明の別の態様は、回動軸で連結され、先端側に開閉する把持部を有する一対の鉗子片を備えたマニピュレータであって、前記一対の鉗子片の基端側に接続され、軸線方向に進退させることにより前記把持部を開閉させる操作部材と、第１のバネ定数を有する第１緩衝部と、前記第１のバネ定数とは異なる第２のバネ定数を有する第２緩衝部と、を有して前記把持部と前記鉗子片との間に配され、弾性変形することにより、前記把持部から対象物に作用する把持力量を、前記第１のバネ定数と前記第２のバネ定数とが合成された合成バネ定数と前記操作部材の牽引量とに基づいて変化させる緩衝部と、前記鉗子片に配され、前記緩衝部が取り付けられたストッパと、を備えることを特徴とするマニピュレータである。
前記第１緩衝部および前記第２緩衝部のうち、バネ定数の小さい緩衝部の方が、前記操作部材のより少ない牽引量において、完全に圧縮されてもよい。
なお、ここで、「完全に圧縮される」とは、緩衝部（バネ、ゴム等）が荷重により圧縮され、ほぼそれ以上弾性変形しなくなった状態をさす。

本発明のさらに別の態様は、回動軸で連結され、先端側に開閉する把持部を有する一対の鉗子片を備えたマニピュレータであって、前記一対の鉗子片の基端側に接続され、牽引量を変化させることにより前記把持部から対象物に作用する把持力量を調整する操作部材と、前記操作部材に配され第１のバネ定数を有する第１緩衝部と、前記第１緩衝部に配され前記第１緩衝部の弾性変形を規制するストッパと、前記操作部材に配され第２のバネ定数を有する第２緩衝部と、を備え、前記牽引量が第１の範囲にあるときに、前記第１のバネ定数と前記牽引量とに基づいて前記把持部から対象物に作用する把持力量を発生させ、前記牽引量が前記第１の範囲より絶対値が大きい第２の範囲にあるときに、前記ストッパが前記第１緩衝部の弾性変形を規制することで、前記第２のバネ定数と前記牽引量とに基づいて前記把持部から対象物に作用する把持力量を発生させることを特徴とするマニピュレータである。
当該マニピュレータは、前記牽引量が前記第２の範囲より絶対値が大きい範囲にあるときに、前記第１のバネ定数および前記第２のバネ定数と異なる定数と、前記牽引量とに基づいて前記把持部から対象物に作用する把持力量を発生させるものでもよい。

本発明のマニピュレータによれば、相対的に小さい把持力量で対象物を把持できる状態と、より大きく、かつ調整可能な把持力量を発生させることができる状態とを使い分けることができる。

本発明の第１実施形態のマニピュレータの要部構成を示す図である。 同マニピュレータの使用時の動作を示す図である。 同マニピュレータの使用時の動作を示す図である。 同マニピュレータにおける、操作部材の牽引量と把持力量との関係を模式的に示すグラフである。 本発明の第２実施形態のマニピュレータの第１鉗子片を示す部分拡大図である。 本発明の第３実施形態のマニピュレータの第１鉗子片を示す部分拡大図である。 同マニピュレータにおける、牽引量と把持力量との関係を模式的に示すグラフである。 本発明の第３実施形態のマニピュレータの一部を示す図である。 同マニピュレータの使用時の動作を示す図である。 同マニピュレータの使用時の動作を示す図である。

本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本実施形態のマニピュレータ１の要部構成を示す図である。マニピュレータ１は、医療用のマニピュレータであり、各種処置を行なうための処置部１０と、処置部１０を操作するための操作部材２０と、操作部材２０に接続されたスライダ３０とを備えている。
なお、以降の説明において、処置部１０が設けられている側を先端側、スライダ３０が設けられている側を基端側と称する。

処置部１０は、第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２からなる一対の鉗子片を備えている。第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２は、回動軸１３で互いに回動可能に連結されており、回動軸１３よりも先端側の領域が、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持する把持部１４となっている。

各鉗子片１１、１２は、それぞれ先端側の把持部材１５、１６と、基端側の本体１７、１８とを有する。各把持部材１５、１６は、対象物に接触する把持面１５Ａ、１６Ａを対向させて、それぞれ本体１７、１８の先端に接続されている。

本体１７、１８の先端に接続される各把持部材１５、１６の基端側は、それぞれ板状の第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂとなっている。把持面１５Ａ、１６Ａと第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂとの間には、それぞれ板状の第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃが設けられている。
第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂ及び第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃは板バネとして機能し、把持部１４で対象物を把持したときに、開閉方向（一対の鉗子片の回動面に平行な方向）に弾性変形可能である。図１に示すように、開閉方向においては第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂよりも第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃが厚くなっており、第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃのバネ定数（第２のバネ定数）は、第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂのバネ定数（第１のバネ定数）よりも大きい。

本体１７、１８には、先端側に向かって延びるストッパ１７Ａ、１８Ａが取り付けられている。ストッパ１７Ａ、１８Ａは、可撓性を有さない硬質の材料で形成されており、その先端の位置は、第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂが一定量弾性変形したときに、第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃと接触する位置に設定されている。ストッパ１７Ａ、１８Ａは、長さを調節できるように構成されており、ストッパ１７Ａ、１８Ａの先端が第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃに接触する位置を調節可能である。
本体１７、１８の基端側には、リンク機構１９が接続されている。リンク機構１９は公知の構成を有し、連結点１９Ａを回動軸１３に接近及び離間させることにより、把持部１４を開閉させることができる。

操作部材２０は、線状または棒状の部材であり、先端側がリンク機構１９の連結点１９Ａに接続されている。操作部材２０は、図示しないシース等の管状部材に、自身の軸線方向に進退可能に挿通されている。処置部１０の回動軸１３は、当該管状部材に対して相対移動しないように固定されており、操作部材２０を軸線方向に進退させることにより、連結点１９Ａを回動軸１３に接近及び離間させて把持部１４を開閉することができる。すなわち、操作部材２０を軸線方向に進退させることで操作部材の牽引量が変化する。牽引量に応じて把持部１４の開閉量が変化し、把持部１４が対象物を把持しているときは把持部１４から当該対象物に作用する把持力量の大きさが調節される。
操作部材２０は、軸線方向に過度に伸縮せず、操作入力を好適に処置部１０に伝達できるものであれば、その材質は特に限定されない。例えば、上述の管状部材が可撓性を有するいわゆる軟性のマニピュレータの場合は、金属製のワイヤ等を、管状部材が可撓性を有さない、いわゆる硬性のマニピュレータの場合は、金属製のロッド等をそれぞれ好適に採用することができる。

スライダ３０は、操作部材２０の基端側に取り付けられている。スライダ３０は、管状部材の基端が固定された図示しない操作部本体に摺動可能に取り付けられており、当該操作部本体に対してスライダ３０を摺動させる操作入力を行なうと、操作部材２０を軸線方向に進退させて操作部材２０の牽引量を変化させることができる。
スライダ３０の形状には特に制限はなく、公知の各種形状を適宜選択することができる。例えば、指掛け用の穴を有するようなものでもよい。

上記のように構成されたマニピュレータ１の使用時の動作について説明する。
まず使用者は、マニピュレータ１を体内に挿入する前に、第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃの所望の位置にストッパ１７Ａ、１８Ａの先端が接触するようにストッパ１７Ａ、１８Ａの長さを調節する。
対象物を把持面１５Ａと把持面１６Ａとの間に位置させて、使用者がスライダ３０を基端側に摺動させると、操作部材２０が牽引されて基端側に後退する。その結果、リンク機構１９の連結点１９Ａが回動軸１３から離間し、第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２が回動軸１３回りに回動して把持部１４が閉じられる。このとき、把持部１４に対象物を把持する力量が発生する。

図２に示すように、把持部１４が対象物Ｓを把持して把持面１５Ａ、１６Ａと対象物Ｓとが接触すると、把持部材１５、１６は、対象物Ｓの剛性等に応じた反力を受ける。第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃのバネ定数（第２のバネ定数）は、第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂのバネ定数（第１のバネ定数）よりも大きいため、まず第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂが主に弾性変形する。第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂが主に弾性変形している間は、把持部１４から対象物Ｓに作用する把持力量は、主に第１のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて変化する。
なお、図２では、一例として第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂの両方がほぼ同様に変形している場合を示しているが、第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂの弾性変形の具体的態様は様々な状況により異なり、両方が同じように弾性変形しない場合もある。

第１緩衝部の弾性変形量が所定の大きさ、つまり操作部材２０の牽引量が所定の大きさになると、ストッパ１７Ａ、１８Ａの先端が第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃと接触する。これにより、第１緩衝部の弾性変形が規制されて塑性変形が防止されるとともに、上述した第１緩衝部の緩衝作用がキャンセルされる。
さらに、スライダ３０を基端側に摺動させて操作部材２０の牽引量を増加させると、図３に示すように、第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃが弾性変形し、引き続き、把持部１４から対象物Ｓに作用する把持力量は、第２のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて変化する。

図４は、マニピュレータ１における操作部材２０の牽引量と把持力量との関係を模式的に示すグラフである。スライダ３０を介した操作により操作部材２０を牽引していくと、対象物に接触する。このときの操作部材２０の牽引量をｆ１とする。牽引量がｆ１より大きくなると、主に第１緩衝部の弾性変形が始まり、把持力量は、主に第１のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇する。牽引量を増加させ、牽引量がｆ２となると、ストッパによって第１緩衝部の緩衝作用がキャンセルされる。このときの把持力量がＦ１である。その後は、第２緩衝部のみが弾性変形する。把持力量は、第２のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇する。操作部材２０の牽引量は、スライダ３０等の制約による上限まで大きくすることができる。ここではｆ３を牽引量の上限としている。牽引量がｆ３のときに、最大の把持力量Ｆ２を得ることができる。本実施形態においては、第２のバネ定数は第１のバネ定数よりも大きい値としているため、ｆ１−ｆ２間の把持力量増加の傾きよりもｆ２−ｆ３間の把持力量増加の傾きの方が大きい。
このように、マニピュレータ１においては、牽引量がｆ１以上ｆ２以下の範囲（第１の範囲）にあるときは、把持力量は主に第１のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇し、そのバネ定数は、第１の範囲において第１対象物（例えば生体組織）を把持しやすい把持力量が得られるように設定する。牽引量がｆ２より大きくｆ３以下の範囲（第２の範囲）においては、把持力量は第２のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇し、そのバネ定数は、第２の範囲において第２の対象物（例えば曲針等の手術器具）を把持するために適した大きさの把持力量が得られるように設定する。第２の範囲においては、牽引量を調節することにより、把持力量をＦ１以上Ｆ２以下の範囲で調整することができる。

以上説明したように、本実施形態のマニピュレータ１によれば、第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂを備えるため、第１のバネ定数を適切に設定することにより、操作部材２０の牽引量が第１の範囲にあるときは、対象物を傷つけないＦ１以下の把持力量で対象物を把持することができる。そして、ストッパ１７Ａ、１８Ａを備えているため、第１の範囲よりも大きい牽引量となるように操作を行なうことで、第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂの緩衝作用をキャンセルし、さらに大きい把持力量で対象物を把持することができる。
したがって、例えば損傷しやすい生体組織を把持したり、曲針等の手術器具を軽くつかんで先端の向きを調節したりする等の場合は、相対的に小さい把持力量で、脱落しないように、かつ安定して把持するとともに、曲針を組織に刺入するとき等のように比較的大きい把持力量が必要な場合においては、相対的に大きい把持力量で確実に把持して手技を行うことができる。その結果、対象物の種類や操作内容に応じて、相対的に小さい把持力量で容易に対象物を把持できる状態と、より大きく、かつ調整可能な把持力量を発生させることができる状態とを使い分けることができるマニピュレータとすることができる。

また、第１緩衝部１５Ｂ、１６Ｂよりもバネ定数の大きい第２緩衝部１５Ｃ、１６Ｃを備えるため、牽引量が第２の範囲にあるときに、第１緩衝部によって保持される把持力量よりも大きい把持力量を、操作部材２０の牽引量を調節することにより、Ｆ１以上Ｆ２以下の範囲で調整しながら対象物を把持することができる。したがって、異なる２種類の大きさの把持力量で安定して対象物を把持することができ、より好適に手技を行うことができる。

さらに、ストッパ１７Ａ、１８Ａの長さを変えることにより、第１緩衝部の緩衝作用がキャンセルされるタイミングを調節することができる。したがって、対象物の種類や手技の内容等に応じて、上述した第１の範囲の長さを好適に調節することができる。

本実施形態においては、第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２の両方に第１緩衝部等が設けられた例を説明したが、第１緩衝部やストッパ等は、一対の鉗子片の一方のみに設けられてもよい。

次に、本発明の第２実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態のマニピュレータ４１と、第１実施形態のマニピュレータ１との異なるところは、把持部の構造である。なお、以降の説明において、既に説明したものと同様の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図５は、マニピュレータ４１の第１鉗子片１１ａを示す部分拡大図である。把持部４２は、本体１７の先端側に取り付けられた把持部材４３と、把持部材４３に接続された第１バネ（緩衝部）４４と、把持部材４３の移動を規制する硬質の第１ストッパ４５Ａを有する基体４５と、第１ストッパに接続された第２バネ（第２緩衝部）４６と、第１バネ４４と第２バネ４６との間に配置された第２ストッパ（ストッパ）４７とを備えている。

把持部材４３には弾性変形する部位はなく、全体が硬質に構成されている。把持部材４３の基端側は、基体４５に設けられた図示しない溝に挿入されている。これにより、把持部材４３は、当該溝に沿って、基体４５の先端側の面と平行に摺動可能である。

第１バネ４４は、一方の端部が把持部材４３に接続され、他方の端部が第２ストッパ４７に接続されている。第２バネ４６は、一方の端部が第２ストッパ４７に接続され、他方の端部が第１ストッパ４５に接続されている。第２バネ４６のバネ定数は、第１バネ４４のバネ定数よりも大きい。
なお、図５では、第１バネ４４及び第２バネ４６が２本配置されているが、各バネの本数は適宜設定されてよい。

第２ストッパ４７は、第１バネ４４と第２バネ４７とに挟まれるように配置されている。基体４５と接触する第２ストッパ４７の基端側には、摩擦係数が高められた係止部４７Ａが形成されている。係止部４７Ａの構造には特に制限はなく、例えばプラズマ処理等の表面粗しによって形成されてもよいし、ゴム等の摩擦係数の高い部材が取り付けられてもよい。
第２ストッパ４７は、係止部４７Ａと基体４５との間に発生する摩擦力により、第１バネ４４が圧縮されて所定量弾性変形するまでは基体４５に対して相対移動しないように構成されている。第１バネが当該所定量以上弾性変形すると、第２ストッパは基体４５に対して摺動し、それ以上第１バネが弾性変形しないように規制する。
なお、図５には第１鉗子片１１ａのみを示したが、第２鉗子片についても同様に構成されている。

上記のように構成されたマニピュレータ４１の使用時の動作について説明する。
把持部４２が対象物Ｓを把持すると、把持部材４３が第２ストッパ４７に向かって摺動するとともに第１バネ４４が圧縮され、把持力量は第１バネ４４のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇する。このとき、第２ストッパ４７は、係止部４７Ａに発生する摩擦力によって移動せずに保持されるため、第２バネ４６はまだ圧縮されない。

第１バネ４４が所定量以上弾性変形し、さらに操作部材２０の牽引量が増加すると、把持部材４３、第１バネ４４、および第２ストッパ４７が第１ストッパ４５Ａに接近するように移動する。すると第２バネ４６が圧縮され、把持力量は第２バネ４６のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇する。
第２バネ４６が完全に圧縮された後は、第１ストッパ４５Ａによって、把持部材４３の摺動が規制されるため、第１バネ４４及び第２バネ４６による緩衝作用はなくなる。ここで牽引量が上限に達していなければ、さらに牽引量を増加させると、把持力量は急激に上昇する。牽引量の上限までの範囲で、この急激な把持力の上昇の範囲を設けるかは、例えば第１バネ４４と第２バネ４６のバネ定数の設定による。

本実施形態のマニピュレータ４１においても、第１実施形態のマニピュレータ１と同様に、相対的に小さい把持力量で容易に対象物を把持できる状態と、より大きく、かつ調整可能な把持力量を発生させることができる状態とを使い分けることができる。

また、把持部材４３の摺動を規制する第１ストッパ４５Ａを備えているので、第２バネ４６が完全に圧縮されて第２バネによる緩衝作用が消失した後、牽引可能な範囲で操作部材２０の牽引量を増加させることでさらに高い把持力量を把持部４２に発生させることができる。

次に本発明の第３実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。本実施形態のマニピュレータ５１と、上述の各実施形態のマニピュレータとの異なるところは、第１緩衝部の弾性変形を規制するストッパを備えない点である。

図６は、マニピュレータ５１の第１鉗子片１１ｂを示す部分拡大図である。把持部材４３と、第１ストッパ４５Ａとの間には、第１ゴム（第１緩衝部）５２及び第２ゴム（第２緩衝部）５３が配置されている。第１ストッパ４５Ａ側に位置する第２ゴム５３のバネ定数は、第１ゴム５２のバネ定数よりも大きい。

マニピュレータ５１においては、第１実施形態及び第２実施形態と異なり第１ゴム５２と第２ゴム５３との間にストッパがない。このため、マニピュレータ５１の使用時は、第１ゴム５２の圧縮が途中で止められることはない。したがって、第１ゴム５２の圧縮中に第２ゴム５３も少しずつ圧縮される。

図７は、マニピュレータ５１における牽引量と把持力量との関係を模式的に示すグラフである。図７に示すように、牽引量が、第１ゴム５２が限界まで圧縮（完全に圧縮）されるときの大きさｆ４となるまでは、把持力量は第１ゴム５２のバネ定数と第２ゴム５３のバネ定数とが合成された合成バネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇する。第１ゴム５２が完全に圧縮された後は、第２ゴム５３のみが圧縮されて弾性変形するため、把持力量は第２ゴム５３のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇する。牽引量の大きさがｆ５となり、第２ゴム５３が限界まで圧縮されると、緩衝作用はなくなり、それ以降牽引量を増加させると、牽引量が上限のｆ３となるまで把持力量は急激に上昇する。このときの把持力量は、上限値Ｆ３となる。

本実施形態のマニピュレータ５１においても、第１及び第２実施形態のマニピュレータと同様に、相対的に小さい把持力量で容易に対象物を把持できる状態と、より大きく、かつ調整可能な把持力量を発生させることができる状態とを使い分けることができる。
また、第１ゴム５２の弾性変形を規制するストッパを設けなくてもよいため、より構成を簡素にすることができる。

次に本発明の第４実施形態について、図８から図１０を参照して説明する。本実施形態のマニピュレータ６１と、上述の各実施形態のマニピュレータとの異なるところは、第１および第２緩衝部等の配置位置である。

図８は、マニピュレータ６１において、処置部６２および操作部材６３の一部を模式的に示す図である。操作部材６３は、その一部にコイル状の第１バネ部（緩衝部）６４及び第２バネ部（第２緩衝部）６５を有している。第１バネ部６４及び第２バネ部６５は、操作部材６３の軸線方向に伸縮可能である。第２バネ６５を形成する素線は第１バネ６４を形成する素線よりも太く、第１バネ部６４のバネ定数よりも第２バネ部６５のバネ定数の方が大きい。

第１バネ部６４の周囲には、ストッパ６６が取り付けられている。ストッパ６６は、円筒形であり、軸線方向両端部には、それぞれ貫通孔６７Ａを有する壁部６７が設けられている。ストッパ６６は硬質に形成されているため、第１バネ部６４は、ストッパ６６の軸線方向の長さ以上に伸びることはできない。

本実施形態のマニピュレータ６１においては、操作部材６３の牽引量が第１の範囲に入ると、第１バネ部６４が操作部材６３の軸線方向に伸びる。その結果、第１バネ部６４の緩衝作用により、把持力量は主に第１バネ部６４のバネ定数と操作部材６４の牽引量とに基づいて上昇する。

図９に示すように、第１バネ部６４の両端部がストッパ６６の壁部６７に接触すると、第１バネ部６４の弾性変形はストッパ６６に規制されてそれ以上伸びることができなくなり、第１バネ部６４の緩衝作用がキャンセルされる。
その後、牽引量が第２の範囲に入ると、図１０に示すように第２バネ部６５のみが伸び始め、第２バネ部６５の緩衝作用により把持力量は第２バネ部６５のバネ定数と操作部材２０の牽引量とに基づいて上昇する。

本実施形態のマニピュレータ６１においても、他の実施形態のマニピュレータと同様に、対象物を傷つけない程度の相対的に小さい把持力量で容易に対象物を把持できる状態と、より大きく、かつ調整可能な把持力量を発生させることができる状態とを使い分けることができる。
また、第１バネ部６４、第２バネ部６５、及びストッパ６６が、操作部材６３に設けられているので、処置部６２を小型化することができる。したがって、本実施形態の構造は、特に狭い領域で使用されるようなマニピュレータに適している。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態の構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、上述の各実施形態においては、第１緩衝部と第２緩衝部とを備えた例を説明したが、少なくとも第１緩衝部とストッパとを備えていれば、上述の第１の範囲及び第２の範囲を牽引量に設定することができる。したがって、第２緩衝部を備えないように本発明のマニピュレータを構成してもよい。
また、緩衝部が３箇所以上設けられても構わない。このようにすると、さらに多段階の把持力量で安定した把持を行うことができる。

１、４１、５１、６１ マニピュレータ
１１、１１ａ 第１鉗子片
１２ 第２鉗子片
１３ 回動軸
１４、４２ 把持部
１５Ｂ、１６Ｂ 第１緩衝部（緩衝部）
１５Ｃ、１６Ｃ 第２緩衝部
１７Ａ、１８Ａ、６６ ストッパ
２０、６３ 操作部材
４４ 第１バネ（緩衝部）
４６ 第２バネ（第２緩衝部）
４７ 第２ストッパ（ストッパ）
５２ 第１ゴム（第１緩衝部）
５３ 第２ゴム（第２緩衝部）
６４ 第１バネ部（緩衝部）
６５ 第２バネ部（第２緩衝部）
Ｓ 対象物

Claims (6)

1. 回動軸で連結された本体と、
   前記回動軸よりも先端側が対象物に作用する開閉可能な把持部材と、
   前記本体の基端側に接続され、軸線方向に進退させることにより前記把持部材を開閉させる操作部材と、
   前記把持部材の基端部分に配され、前記本体の先端に接続され、第１のバネ定数を有し、弾性変形することにより、前記把持部材から前記対象物に作用する把持力量を前記第１のバネ定数と前記操作部材の牽引量とに基づいて変化させる第１緩衝部と、
   前記本体に配され、前記第１緩衝部の弾性変形を規制するストッパと、
   前記第１のバネ定数よりも大きい第２のバネ定数を有し、少なくとも前記ストッパが前記第１の緩衝部の弾性変形を規制した後に、弾性変形することにより前記把持力量を前記第２のバネ定数と前記操作部材の牽引量とに基づいて変化させる第２緩衝部と、
   を備えることを特徴とするマニピュレータ。
2. 前記ストッパは、前記第１緩衝部の弾性変形を規制するタイミングを変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ。
3. 回動軸で連結され、先端側に開閉する把持部を有する一対の鉗子片を備えたマニピュレータであって、
   前記一対の鉗子片の基端側に接続され、軸線方向に進退させることにより前記把持部を開閉させる操作部材と、
   第１のバネ定数を有する第１緩衝部と、前記第１のバネ定数とは異なる第２のバネ定数を有する第２緩衝部と、を有して前記把持部と前記鉗子片との間に配され、弾性変形することにより、前記把持部から対象物に作用する把持力量を、前記第１のバネ定数と前記第２のバネ定数とが合成された合成バネ定数と前記操作部材の牽引量とに基づいて変化させる緩衝部と、
   前記鉗子片に配され、前記緩衝部が取り付けられたストッパと、
   を備えることを特徴とするマニピュレータ。
4. 前記第１緩衝部および前記第２緩衝部のうち、バネ定数の小さい緩衝部の方が、前記操作部材のより少ない牽引量において、完全に圧縮されることを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ。
5. 回動軸で連結され、先端側に開閉する把持部を有する一対の鉗子片を備えたマニピュレータであって、
   前記一対の鉗子片の基端側に接続され、牽引量を変化させることにより前記把持部から対象物に作用する把持力量を調整する操作部材と、
   前記操作部材に配され第１のバネ定数を有する第１緩衝部と、
   前記第１緩衝部に配され前記第１緩衝部の弾性変形を規制するストッパと、
   前記操作部材に配され第２のバネ定数を有する第２緩衝部と、
   を備え、
   前記牽引量が第１の範囲にあるときに、前記第１のバネ定数と前記牽引量とに基づいて前記把持部から対象物に作用する把持力量を発生させ、前記牽引量が前記第１の範囲より絶対値が大きい第２の範囲にあるときに、前記ストッパが前記第１緩衝部の弾性変形を規制することで、前記第２のバネ定数と前記牽引量とに基づいて前記把持部から対象物に作用する把持力量を発生させることを特徴とするマニピュレータ。
6. 前記牽引量が前記第２の範囲より絶対値が大きい範囲にあるときに、前記第１のバネ定数および前記第２のバネ定数と異なる定数と、前記牽引量とに基づいて前記把持部から対象物に作用する把持力量を発生させることを特徴とする請求項５に記載のマニピュレータ。

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