JP6646570B2

JP6646570B2 - ロボット鉗子

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Publication number: JP6646570B2
Application number: JP2016255037A
Authority: JP
Inventors: 直樹栗林; 渡辺　英樹; 英樹渡辺; 忠穴田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: EP3563781A4; WO2018123601A1; CN109996503A; JP2018102804A; EP3563781A1; US20190314982A1

Description

本発明は、液圧を利用してグリッパーの開閉を行うロボット鉗子に関する。

従来から、内視鏡手術などでは、ロボット鉗子が用いられている。例えば、特許文献１には、図７Ａに示すような、液圧を利用してグリッパー１０３の開閉を行うロボット鉗子１００が開示されている。このロボット鉗子１００は手動で操作される。

具体的に、図７Ａに示すロボット鉗子１００は、操作部本体１０１、挿入管１０２及びグリッパー１０３を含む。操作部本体１０１には、グリッパー１０３用の開閉操作部１０４が設けられている。

グリッパー１０３は、図７Ｂに示すように、ガイド筒１２０内を摺動するピストン１１０と連結されている。すなわち、ピストン１１０及びガイド筒１２０は、挿入管１０２の先端部内に配置されている。一方、開閉操作部１０４には筒体１４０が設けられている。筒体１４０とガイド筒１２０とは、挿入管１０２内を通るチューブ１３０によって接続している。筒体１４０内にはシリンダ１５０が配置されており、プッシャ１６０の小径部がシリンダ１５０内に挿入され、プッシャ１６０の大径部が筒体１４０から露出している。

そして、プッシャ１６０を筒体１４０内に押し込むと、作動液がシリンダ１５０内から押し出され、ピストン１１０が前進してグリッパー１０３が開く。グリッパー１０３を閉じる際には、ロッド１８０を操作して弁体１７０を開状態とした上でプッシャ１６０を筒体１４０から引き出す。これにより、作動液がシリンダ１５０内に引き込まれ、ピストン１１０が後退してグリッパー１０３が閉じる。

特開昭６３−１６０６３１号公報

しかしながら、図７Ａ及び図７Ｂに示すロボット鉗子１００では、ピストン１１０を前進又は後退させて、グリッパー１０３を開閉している。このため、グリッパー１０３の開閉に際し、直線運動するピストン１１０に加えて、この直線運動をグリッパー１０３を開閉させるための回転運動に変換する機構が必要になる。したがって、ロボット鉗子１００が大型化してしまう。

そこで、本発明は、従来よりも小型化が可能なロボット鉗子を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のロボット鉗子は、挿入管と、前記挿入管の先端に設けられたグリッパーと、を備え、前記グリッパーは、互いに対向して配置される第１爪部及び第２爪部と、前記第１爪部に接続し、第１圧力室内への作動液の供給により前記第１爪部を回転駆動する第１ロータリアクチュエータと、を有している。

上記の構成によれば、第１爪部をロータリアクチュエータにより回転駆動することにより、互いに対向して配置される第１爪部と第２爪部との間隔を変更してグリッパーを開閉することができる。このように、グリッパーの開閉に際し、第１爪部の回転運動に変換するための機構が必要ない。このため、ロボット鉗子を従来よりも小型化することができる。

このロボット鉗子では、前記第２爪部に接続し、第２圧力室内への作動液の供給により前記第２爪部を回転駆動する第２ロータリアクチュエータと、を備えていてもよい。この構成によれば、第１爪部及び第２爪部を第１ロータリアクチュエータ及び第２ロータリアクチュエータによって回転駆動することにより、グリッパーを開閉することができる。また、挿入管の先端において第１爪部及び第２爪部がそれぞれ回転移動することにより、挿入管の前方だけでなく、第１爪部及び第２爪部の回転方向の両側のそれぞれにグリッパーの開閉位置を変えることができる。

ロボット鉗子では、前記第１ロータリアクチュエータは、第１軸部、扇形状の第１窪みを有する第１ハウジングと、前記第１窪みを覆う第１蓋と、前記第１窪みと前記第１蓋とにより形成される第１空間を一対の前記第１圧力室に分割し、作動液の圧力により前記第１軸部を中心に回転する第１ベーンと有し、前記第２ロータリアクチュエータは、第２軸部、扇形状の第２窪みを有する第２ハウジングと、前記第２窪みを覆う第２蓋と、前記第２窪みと第２蓋とにより形成される第２空間を一対の前記第２圧力室に分割し、作動液の圧力により前記第２軸部を中心に回転する第２ベーンと有し、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは一体的に形成されていてもよい。この構成によれば、第１ハウジングと第２ハウジングを一体的に形成することにより、小型化及び低コスト化を図ることができる。

ロボット鉗子では、前記挿入管と前記グリッパーとの間に介在する手首部、をさらに備え、前記手首部は、第３圧力室内への作動液の供給により前記グリッパーを前記挿入管に対して回転駆動する第３ロータリアクチュエータを有していてもよい。この構成によれば、第３ロータリアクチュエータにより挿入管に対してグリッパーを回転駆動することにより、グリッパーを挿入管に対して屈曲（傾斜）させることができる。

ロボット鉗子では、前記第３ロータリアクチュエータは、第３軸部、扇形状の第３窪みを有する第３ハウジングと、前記第３窪みを覆う第３蓋と、前記第３窪みと前記第３蓋とにより形成される第３空間を一対の前記第３圧力室に分割し、作動液の圧力により前記第３軸部を中心に回転する第３ベーンと有し、前記第３ハウジングが前記グリッパーに固定されており、前記手首部は、前記第３軸部に固定され、且つ、前記挿入管に接続した支持部と、を有していてもよい。この構成によれば、第３軸部が固定された支持部に対しグリッパーに固定された第３ハウジングが回転する。これにより、支持部に接続する挿入管に対してグリッパーを屈曲（傾斜）させることができる。

また、ロボット鉗子では、前記第３空間は前記第３軸部に対して前記第１爪部及び前記第２爪部と反対側にあり、前記第３ベーンにより前記第３空間が仕切られた一対の前記第３圧力室のそれぞれに接続し、Ｕ字状に曲がる一対の流路部分と、前記挿入管を通過し、前記支持部と前記第３ロータリアクチュエータとの間を通り、一対の前記流路部分とそれぞれ接続する一対の配管と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、配管と流路部分との接続部分を、第３軸部に近い位置に配置することができる。これにより、第３軸部に対して第３ハウジングが回転して手首部を屈曲した場合と屈曲していない場合との配管の移動距離の差を小さくすることができる。また、手首部を屈曲した場合に第３ロータリアクチュエータから突出する配管を小さくすることができる。

本発明によれば、従来よりも小型化が可能なロボット鉗子を提供することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るロボット鉗子の図である。図２Ａ及び図２Ｂは、図１のロボット鉗子の先端部の斜視図である。図３Ａは、図２Ａのロボット鉗子を第２方向の第２ａ側から視た図であり、図２Ｂのロボット鉗子を第２方向の第２ａ側から視た図である。図４Ａは、図３ＡのＡ−Ａ線により切断されたロボット鉗子の断面図であり、図４Ｂは、図３Ａのロボット鉗子を前側から視た図であり、図４Ｃは、図３Ｂのロボット鉗子を後側から視た図である。図２Ａのロボット鉗子を第１方向の第１ｂ側から視た図である。図６Ａは、図５のＢ−Ｂ線により切断されたロボット鉗子の断面図であり、図６Ｂは、図５のＣ−Ｃ線により切断されたロボット鉗子の断面図である。図７Ａは、従来のロボット鉗子の斜視図であり、図７Ｂは、従来のロボット鉗子の内部構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、説明の便宜上、挿入管の軸方向を前後方向（グリッパー側を前方、駆動ユニット側を後方）という。また、前後方向に対して直交する方向を第１方向（第１爪部側を第１ａ側、第２爪部側を第１ｂ側）と称し、前後方向及び第１方向に直交する方向を第２方向（第１連結部側を第２ａ側、第２連結部側を第２ｂ側）と称する。ただし、ロボット鉗子の方向はこれらの方向に限定されず、任意である。

（第１実施形態）
[ロボット鉗子の構成]
図１に、本発明の第１実施形態に係るロボット鉗子１を示す。このロボット鉗子１は、作動液の液圧を利用してグリッパー２の開閉を行うものである。作動液は、特に限定されるものではないが、例えば、水、生理食塩水及び油などである。

例えば、ロボット鉗子１は手術支援ロボットに用いられる。この場合、ロボット鉗子１がスレーブ側装置のマニピュレータに取り付けられ、マスタ側装置で医師により遠隔操作される。マニピュレータは、患者の皮膚に設けられた穴が支点となるようにロボット鉗子１の姿勢を自在に変更する。

具体的に、ロボット鉗子１は、駆動ユニット３と、駆動ユニット３から延びて患者の体内に挿入される挿入管４と、挿入管４の先端に手首部５を介して設けられたグリッパー２を含む。

挿入管４は、直線状に延びる高剛性の管である。挿入管４には、グリッパー２及び手首部５の各ロータリアクチュエータ３０、４０、６０と駆動ユニット３とを繋ぐ一対の配管８が延びている。グリッパー２及び手首部５の詳細については後述する。

駆動ユニット３は、作動液を操作するための給排機構６を含む。給排機構６は、一対の爪部２１、２２及び手首部５を一方方向に移動させる際に一対の配管８の一方配管８を通じて各ロータリアクチュエータ３０、４０、６０に作動液を供給する。また、給排機構６は、一対の爪部２１、２２及び手首部５を他方方向に移動させる際に一対の配管８の他方配管８を通じて各ロータリアクチュエータ３０、４０、６０から作動液を供給又は排出する。なお、各ロータリアクチュエータ３０、４０、６０には２つの圧力室があり、各圧力室に給排機構６が配管８により連結しているため、ロボット鉗子１には６つの給排機構６が備えられている。

具体的に、給排機構６は、配管８が接続したシリンダ６ａと、シリンダ６ａ内に配置されたピストン６ｂを含む。シリンダ６ａは、ピストン６ｂを摺動可能に保持する管状部と、管状部の前側開口を閉塞する前壁を有している。そして、ピストン６ｂとシリンダ６ａの前壁との間に、配管８を介して各ロータリアクチュエータ３０、４０、６０の圧力室と連通する圧力室が形成されている。ピストン６ｂは、ロッド６ｃにより直動機構７と連結されている。直動機構７は、モータ７１の出力シャフト７２と連結されており、モータ７１の出力シャフト７２の回転運動をロッド６ｃの直線運動に変換する。モータ７１は、例えばサーボモータである。

[グリッパーの構成]
図２Ａ〜図６Ｂにグリッパー２を示す。グリッパー２は、例えば、患部及び縫合用の針などを把持する。グリッパー２は、一対の爪部（第１爪部２１及び第２爪部２２）、及び第１支持部２３を有する。第１爪部２１及び第２爪部２２は、互いに対向して配置され、互いの間隔を変更可能に相対移動する。

第１爪部２１は、例えば、平面視において三角形状の平板であって、その頂点が前方になり、底辺が第１支持部２３と間隔を空けて、第１連結部２４により第１支持部２３に接続している。第１連結部２４は、第１爪部２１の底部から第２方向の第２ａ側へ延び、後方へ曲がって、第１支持部２３の第２方向の第２ａ側面に沿って延びる。第１連結部２４の後部は、第１ロータリアクチュエータ３０の第１軸部３１に接続する。

第２爪部２２は、例えば、平面視において三角形状の平板であって、その頂点が前方になり、底辺が第１支持部２３と間隔を空けて、第２連結部２５により第１支持部２３に接続している。第２連結部２５は、第２爪部２２の底部から第２方向の第２ｂ側へ延び、後方へ曲がって、第１支持部２３の第１方向の第１ｂ側面に沿って延びる。第２連結部２５の後部は、第２ロータリアクチュエータ４０の第２軸部４１に接続する。

第１支持部２３は、略直方体形状の本体を有している。第１支持部２３には、第１ロータリアクチュエータ３０及び第２ロータリアクチュエータ４０が設けられている。

第１ロータリアクチュエータ３０は、第１爪部２１に接続し、第１爪部２１を回転駆動する。第１ロータリアクチュエータ３０は、第１軸部３１、第１ハウジング３２、第１蓋３３及び第１ベーン３４を有している。第１ハウジング３２は、第１支持部２３の本体に設けられており、例えば、本体の第２方向の第２ａ側に配置されている。第１ハウジング３２には、底面が扇形状（例えば、半円状）の第１窪み３５が設けられている。第１窪み３５においてその扇形状の円弧部分は直線部分よりも前方にあり、第１窪み３５の扇形状は前方のグリッパー２側に突出する。第１窪み３５の開口は第１蓋３３により覆われており、これにより第１ハウジング３２には第１内部空間が設けられる。第１内部空間は第１軸部３１よりも第１及び第２爪部２１、３１側にあり、第１内部空間には作動液が充填されている。

第１軸部３１は、第１窪み３５の扇形状の中心に設けられ、第２方向に延びて第１蓋３３を貫通し、グリッパー２の第１連結部２４に接続している。第１内部空間において、第１軸部３１に第１ベーン３４が接続している。第１ベーン３４は、板状体であって、第１軸部３１から第１窪み３５の扇形状の径方向に延び、第１内部空間を一対の第１圧力室（第１ａ圧力室３６ａと第１ｂ圧力室３６ｂと）に区切る。

第１ａ圧力室３６ａの接続口は、第１窪み３５の直線部分に設けられ、第１ａ流路部分３７ａに接続する。第１ａ流路部分３７ａは、第１支持部２３の本体に設けられ、前後方向に延びて、挿入管４を通る第１ａ配管８１ａに接続する。第１ａ流路部分３７ａ及び第１ａ配管８１ａは第１ａ管路を構成し、第１ａ圧力室３６ａは第１ａ管路を介して給排機構６（図１）に接続している。

第１ｂ圧力室３６ｂの接続口は、第１窪み３５の直線部分に設けられ、第１ｂ流路部分３７ｂが接続する。第１ｂ流路部分３７ｂは、第１支持部２３の本体に設けられ、前後方向に延びて、挿入管４を通る第１ｂ配管８１ｂに接続する。第１ｂ流路部分３７ｂ及び第１ｂ配管８１ｂは第１ｂ管路を構成し、第１ｂ圧力室３６ｂは第１ｂ管路を介して給排機構６（図１）に接続している。

給排機構６により第１ａ及び第１ｂ管路を介して第１ａ及び第１ｂ圧力室３６ａ、３６ｂに作動液が供給される。この第１ａ圧力室３６ａと第１ｂ圧力室３６ｂとの作動液の圧力差によって第１ベーン３４は第１軸部３１を中心に回転する。そして、第１軸部３１を介して第１ベーン３４に接続する第１爪部２１が移動する。

第２ロータリアクチュエータ４０は、第２爪部２２に接続し、第２爪部２２を回転駆動する。第２ロータリアクチュエータ４０は、第２軸部４１、第２ハウジング４２、第２蓋４３及び第２ベーン４４を有している。第２内部空間は、第２ハウジング４２の第２窪み４５と第２蓋４３とにより形成され、第２ベーン４４により一対の第２圧力室（第２ａ圧力室４６ａと第２ｂ圧力室４６ｂと）に区切られる。第２ａ圧力室４６ａに接続する第２ａ流路部分４７ａ及びこれに接続する第２ａ配管８２ａは第２ａ管路を構成し、第２ａ圧力室４６ａは第２ａ管路を介して給排機構６（図１）に接続する。第２ｂ圧力室４６ｂに接続する第２ｂ流路部分４７ｂ及びこれに接続する第２ｂ配管８２ｂは第２ｂ管路を構成し、第２ｂ圧力室４６ｂは第２ｂ管路を介して給排機構６（図１）に接続する。

第２ロータリアクチュエータ４０は、第２方向に直交する面に対して第１ロータリアクチュエータ３０と対称に第１支持部２３に配置されている。このため、第２ロータリアクチュエータ４０の各部については面対称を除いて第１ロータリアクチュエータ３０の各部と同様であるため、その説明を省略する。

このように、第１支持部２３において面対称に配置された第１ハウジング３２及び第２ハウジング４２は、第１支持部２３の本体において一体的に形成されている。また、第１軸部３１及び第２軸部４１とは同一直線上に配置されている。

[手首部の構成]
図２Ａ〜図６Ｂにグリッパー２及び手首部５を示す。手首部５は、挿入管４の先端に設けられ、グリッパー２と接続する部分であって、第２支持部５１及び第３ロータリアクチュエータ６０を有している。第２支持部５１は円筒部５２及び一対の伸延部５３を有しており、円筒部５２は挿入管４の先端に取り付けられる。

伸延部５３は、略板状体であって、円筒部５２から前方に延びる。一対の伸延部５３は第１方向において互いに対向して配置され、円筒部５２の周方向に沿って一対の伸延部５３の互いの間に切欠き部が設けられる。

第３ロータリアクチュエータ６０は、グリッパー２の第１支持部２３に固定され、グリッパー２を挿入管４に対して回転駆動する。第３ロータリアクチュエータ６０は、第３軸部６１、第３ハウジング６２、第３蓋６３及び第３ベーン６４を有している。第３ハウジング６２は、例えば、直方体形状であって、その前面が第１支持部２３の後面に接続し、一対の伸延部５３の間であってその中心より第１方向の第１ｂ側に配置されている。第３ハウジング６２には、底面が扇形状（例えば、半円状）の第３窪み６５が設けられている。第３窪み６５においてその扇形状の円弧部分は直線部分よりも後方にあり、第１窪み３５の扇形状は後方の挿入管４側に突出する。第３窪み６５の開口は第３蓋６３により覆われており、これにより第３ハウジング６２には第３内部空間が設けられている。第３内部空間は第３軸部６１よりも第１及び第２爪部２１、３１側と反対側（挿入管４側）にあり、第３内部空間には作動液が充填されている。

第３軸部６１は、第３窪み６５の扇形状の中心に設けられ、第１方向に延びて第３ハウジング６２及び第３蓋６３を貫通し一対の伸延部５３のそれぞれに接続する。第３ベーン６４は、板状体であって、その一方端が第３軸部６１に接続し、第３軸部６１から第３窪み６５の扇形状の径方向に延び、第３内部空間を一対の第３圧力室（第３ａ圧力室６６ａと第３ｂ圧力室６６ｂと）に区切る。

第３ａ圧力室６６ａの接続口は、第３窪み６５の直線部分に設けられ、第３ａ１流路部分（流路部分）６７ａ１が接続する。第３ａ１流路部分６７ａ１は、第３ハウジング６２に設けられ、前方に延びて、第３ａ２流路部分（流路部分）６７ａ２に接続する。第３ａ２流路部分６７ａ２は、第１支持部２３の本体に設けられ、本体の後端面から前方に延びてＵ字状に曲がって後方に延び、挿入管４を通る第３ａ（配管）配管８３ａに接続する。第３ａ１流路部分６７ａ１、第３ａ２流路部分６７ａ２及び第３ａ配管８３ａは第３ａ管路を構成し、第３ａ圧力室６６ａは第３ａ管路を介して給排機構６（図１）に接続している。

第３ｂ圧力室６６ｂの接続口は、第３窪み６５の直線部分に設けられ、第３ｂ１流路部分（流路部分）６７ｂ１が接続する。第３ｂ１流路部分６７ｂ１は、第３ハウジング６２に設けられ、前方に延びて、第３ｂ２流路部分（流路部分）６７ｂ２に接続する。第３ｂ２流路部分６７ｂ２は、第１支持部２３の本体に設けられ、本体の後端面から前方に延びてＵ字状に曲がって後方に延び、挿入管４を通る第３ｂ配管（配管）８３ｂに接続する。第３ｂ１流路部分６７ｂ１、第３ｂ２流路部分６７ｂ２及び第３ｂ配管８３ｂは第３ｂ管路を構成し、第３ｂ圧力室６６ｂは第３ｂ管路を介して給排機構６（図１）に接続している。

また、第２支持部５１の一方側（第２ｂ側）に第３ロータリアクチュエータ６０が配置され、各管路の流路部分３７ａ、３７ｂ、４７ａ、４７ｂ、６７ａ２、６７ｂ２と配管８との接続部分２６が第２支持部５１の他方側（第２ａ側）に配置されている。なお、配管８は、第１ａ配管８１ａ、第１ｂ配管８１ｂ、第２ａ配管８２ａ、第２ｂ配管８２ｂ、第３ａ配管８３ａ、第３ｂ配管８３ｂを含む。以下、これらを区別する必要がない場合、単に配管８と称することがある。また、第１ａ配管８１ａと第１ｂ配管８１ｂとが対であり、第２ａ配管８２ａと第２ｂ配管８２ｂとが対であり、第３ａ配管８３ａと第３ｂ配管８３ｂとが対である。

このように、第２支持部５１の第１ｂ側の伸延部５３と配管８及びその接続部分２６との間に第３ロータリアクチュエータ６０が配置される。第２支持部５１の第１ａ側の伸延部５３と第３ロータリアクチュエータ６０との間に配管８及びその接続部分２６が配置される。この配管８は互いに平行であって、挿入管４に延びている。このうち、第２方向に並ぶ一対の配管８は、その互いの間に第３ロータリアクチュエータ６０の第３軸部６１を挟んで、第２支持部５１及び挿入管４における第２方向に延びる中心線に対して線対称に配置されている。

[ロボット鉗子の動作方法]
図１〜図６Ｂに示すように、給排機構６により各管路を介してグリッパー２の第１及び第２ロータリアクチュエータ３０、４０に作動液を供給又は排出する。作動液は、各管路により各接続口を通り第１及び第２ロータリアクチュエータ３０、４０の各圧力室３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂに流入又は各圧力室３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂから流出する。隣接する各圧力室３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂ間の第１及び第２ベーン３４、４４に作動液の圧力が加わり、隣接する各圧力室３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂ間の圧力差によって第１及び第２ベーン３４、４４がこれに接続する第１及び第２軸部３１、４１と共に回転する。この回転に伴い、第１及び第２軸部３１、４１に第１及び第２連結部２４、２５により接続する第１及び第２爪部２１、２２は、第１及び第２ロータリアクチュエータ３０、４０が設けられた第１支持部２３に対して傾斜する。

例えば、隣接する圧力室３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂにより構成される第１及び第２内部空間は半円形状である。この場合、第１及び第２ベーン３４、４４は第１方向に約１８０°（前後方向に対し±約９０°）回転し、これに連結される第１及び第２爪部２１、２２も第１方向に約１８０°傾斜する。なお、約１８０°は１８０°及びこれに製造誤差などを含む値であり、約９０°は９０°及びこれに製造誤差などを含む値である。

このように傾斜する第１爪部２１及び第２爪部２２が相対的に移動することにより、対向して配置される第１爪部２１及び第２爪部２２の互いの間隔を拡げたり狭めたりすることができる。この第１爪部２１及び第２爪部２２の互いの間隔を狭める（グリッパー２を閉じる）ことにより、体内組織及び器具などの把持対象物を第１爪部２１及び第２爪部２２により挟んで把持することができる。一方、第１爪部２１及び第２爪部２２の互いの間隔を拡げる（グリッパー２を開く）ことにより、第１爪部２１及び第２爪部２２により挟んでいた把持対象物を放すことができる。

なお、第１爪部２１は第１ロータリアクチュエータ３０により駆動し、第２爪部２２は第２ロータリアクチュエータ４０により駆動する。このため、第１爪部２１及び第２爪部２２はそれぞれ独立して動くこともでき、また、連動させて動くこともできる。さらに、第１爪部２１及び第２爪部２２は、その一方を固定し、他方のみが動いてもよい。

また、給排機構６により挿入管４内の各管路を介して手首部５の第３ロータリアクチュエータ６０に作動液を供給又は排出する。作動液は、各管路により各接続口を通り第３ロータリアクチュエータ６０の各圧力室６６ａ、６６ｂに流入又は各圧力室６６ａ、６６ｂから流出する。隣接する各圧力室６６ａ、６６ｂ間の第３ベーン６４に作動液の圧力が加わり、隣接する各圧力室６６ａ、６６ｂ間の圧力差によって各圧力室６６ａ、６６ｂを構成する第３ハウジング６２が第３ベーン６４及びこれに接続する第３軸部６１に対して回転する。この回転に伴い、第３ハウジング６２に第１支持部２３を介して接続する第１及び第２爪部２１、２２は、第３軸部６１と接続する第３支持部に対して傾斜する。この傾斜方向は、第１方向に延びる第３軸部６１に対して垂直な方向（第２方向）である。また、傾斜範囲は、その内部に第３ベーン６４が配置された第３内部空間が半円形状である場合、第３内部空間を有する第３ハウジング６２は約１８０°（前後方向に対し±約９０°）回転するため、これに連結された第１及び第２爪部２１、２２も約１８０°傾斜する。なお、約１８０°は１８０°及びこれに製造誤差などを含む値であり、約９０°は９０°及びこれに製造誤差などを含む値である。

[作用、効果]
このように、第１及び第２ロータリアクチュエータ３０、４０は第１及び第２爪部２１、２２を回転駆動する。このため、第１及び第２爪部２１、２２を駆動するための回転運動に変換する機構が必要ない。よって、ロボット鉗子１を小型化することができ、例えば、体内の限られたスペースにおける手術にロボット鉗子１を用いることができる。

また、第１及び第２爪部２１、２２を駆動する第１及び第２ベーン３４、４４は、第１及び第２ロータリアクチュエータ３０、４０内において回転する。このため、第１及び第２ベーン３４、４４が動作するための空間を別途、設ける必要がない。よって、ロボット鉗子１を小型化することができる。

さらに、第１及び第２爪部２１、２２は、これを駆動する第１及び第２ロータリアクチュエータ３０、４０の各軸部３１、４１に接続している。よって、第１及び第２爪部２１、２２とこの駆動部との間にワイヤー及びプーリー等の動力伝達機構を設ける必要がない。このため、動力伝達機構における摩擦などによる第１及び第２爪部２１、２２の動力の損失がなく、第１及び第２爪部２１、２２による把持力の低下を抑制することができる。また、プーリーによるワイヤー摩耗などの動力伝達機構の劣化がなく、この劣化によるロボット鉗子１の耐久性の低下を抑制することができる。

さらに、第１及び第２爪部２１、２２が第１及び第２ロータリアクチュエータ３０、４０により前後方向に対し±約９０°傾斜し、その可動範囲が広い。また、第１爪部２１と第２爪部２２とが独立して回転移動することができる。このため、第１及び第２爪部２１、２２は、挿入管４の前方だけでなく、それよりも第１方向の第１ａ側又は第１ｂ側（第１及び第２爪部２１、２２の回転方向の両側のそれぞれ）に移動させて、グリッパー２を開閉することができる。よって、挿入管４に対してグリッパー２の開閉位置を変えるために第１及び第２爪部２１、２２を第１ａ側及び第１ｂ側に移動させるための機構が必要なく、ロボット鉗子１を簡素化でき、また、別の機構を操作する必要がなく、操作性に優れる。

また、第１ハウジング３２と第２ハウジング４２とは第１支持部２３の本体に一体的に形成されている。このため、これらを別体で設けた場合よりもコスト及び製造工程よりも少なく抑えることができる。

さらに、第３ａ２及び第３ｂ２流路部分６７ａ２、６７ｂ２が第１方向にＵ字状に曲がり、第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂとの接続部分２６が第３ロータリアクチュエータ６０と第２支持部５１の第１ａ側伸延部５３との間に配置されている。このため、手首部５が傾斜して屈曲する際の第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂの突出及び長さの差を小さくすることができる。

つまり、第３ロータリアクチュエータ６０の接続口が第３ａ及び第３ｂ圧力室６６ａ、６６ｂの後部に設けられると、この接続口に接続する各流路部分が後方に延びて、第３ハウジング６２の後部で第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂに接続する。このため、流路部分と第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂとの接続部分２６が第３ロータリアクチュエータ６０の後部に位置し、第３軸部６１から離れて設けられる。よって、第３ロータリアクチュエータ６０が回転して手首部５を屈曲した際に、第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂが第３ロータリアクチュエータ６０から第２方向に延びてから後方へ曲がるため、第３ロータリアクチュエータ６０から突出してしまう。また、手首部５を屈曲した場合と屈曲していない場合との第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂの長さの差が大きい。

これに対して、第３ロータリアクチュエータ６０の各圧力室６６ａ、６６ｂの接続口が前方に設けられ、この接続口に第３ａ１及び第３ｂ１流路部分６７ｂ１を介して接続する第３ａ２及び第３ｂ２流路部分６７ａ２、６７ｂ２をＵ字状に曲げて、第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂに接続する。これにより、第３ａ２及び第３ｂ２流路部分６７ａ２、６７ｂ２と第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂとの接続部分２６を第３軸部６１に近づけて設けることができる。このため、手首部５を屈曲した場合と屈曲していない場合との第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂの長さの差が小さい。このため、第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂに伸縮しないパイプを用いることができる。

また、手首部５を屈曲した際に、第３ａ及び第３ｂ配管８３ａ、８３ｂが第１支持部２３から第２方向に延びてから後方へ曲がる。この接続部分２６が第３ロータリアクチュエータ６０と第２支持部５１の第１ａ側伸延部５３との間の第１支持部２３の後部に位置する。このため、第３ａ及び第３ｂ配管３８ａ、８３ｂが第３ロータリアクチュエータ６０から突出することを抑えることができる。

また、第２支持部５１において第１ｂ側に第３ロータリアクチュエータ６０が配置され、第１ａ側に各管路の流路部分と配管８との接続部分２６が配置されている。これにより、第３ロータリアクチュエータ６０の第１ｂ側に接続部分２６が設けられないため、第３ロータリアクチュエータ６０の第１ｂ側に第３蓋６３が配置される。よって、第１ｂ側から第３ハウジング６２の第３窪み６５等の内部加工を行うことができる。また、第１ｂ側から第３ハウジング６２に第３蓋６３を容易に取り付けることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した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可能である。

例えば、上記の実施形態において、第１ロータリアクチュエータ３０の第１窪み３５の内面、及び、これに接する第１ベーン３４の端面の少なくともいずれか一方にコーティング等の表面処理が施されていてもよい。これにより、第１窪み３５と第１ベーン３４との間の液密性を確保して、第１ベーン３４に連結する第１爪部２１の移動精度を高く維持することができる。しかもこれらの摩耗を低減して、耐久性を向上することができる。また、これと同様に、第２ロータリアクチュエータ４０の第２窪み４５の内面、及び、これに接する第２ベーン４４の端面の少なくともいずれか一方、並びに、第３ロータリアクチュエータ６０の第３窪み６５の内面、及び、これに接する第３ベーン６４の端面の少なくともいずれか一方にコーティング等の表面処理が施されていてもよい。

上記の実施形態において、第１爪部２１及び第２爪部２２の両方を移動可能にロボット鉗子１に設けたが、第２爪部２２が固定されていてもよい。この場合、第２爪部２２に接続される第２ロータリアクチュエータ４０がロボット鉗子１に設けられていなくてもよい。この場合であっても、第１ロータリアクチュエータ３０が接続した第１爪部２１が第２爪部２２に対して移動し、これらの間隔を変更可能であり、グリッパー２を開閉することができる。

上記の実施形態において、手首部５は第３ロータリアクチュエータ６０により構成されていたが、手首部５はワイヤー及びこれを操作するための機構により構成されていてもよい。この場合、ワイヤーを引っ張ることによりグリッパー２が挿入管４に対して傾斜して屈曲する。

上記の実施形態において、直動機構７及びモータ７１が省略され、ピストン６ｂが手動で操作されてもよい。

上記の実施形態において、挿入管４がフレキシブルであり、挿入管４内に所定ピッチでリングが設けられ、これらのリングで各配管８がガイドされてもよい。

上記の実施形態において、給排機構６は、必ずしもシリンダ６ａ及びピストン６ｂを含む必要はなく、小型の回転式ポンプであってもよい。この場合、モータ７１とポンプとの間にギアボックスを介在させてもよい。

１：ロボット鉗子
２：グリッパー
４：挿入管
５：手首部
２１：第１爪部
２２：第２爪部
３６ａ：第１ａ圧力室（第１圧力室）
３６ｂ：第１ｂ圧力室（第１圧力室）
３０：第１ロータリアクチュエータ
３１：第１軸部
３２：第１ハウジング
３３：第１蓋
３４：第１ベーン
３５：第１窪み
４０：第２ロータリアクチュエータ
４１：第２軸部
４２：第２ハウジング
４３：第２蓋
４４：第２ベーン
４５：第２窪み
４６ａ：第２ａ圧力室（第２圧力室）
４６ｂ：第２ｂ圧力室（第２圧力室）
５１：第２支持部（支持部）
６０：第３ロータリアクチュエータ
６１：第３軸部
６２：第３ハウジング
６３：第３蓋
６４：第３ベーン
６５：第３窪み
６６ａ：第３ａ圧力室（第３圧力室）
６６ｂ：第３ｂ圧力室（第３圧力室）
６７ａ１：第３ａ１流路部分（流路部分）
６７ａ２：第３ａ２流路部分（流路部分）
６７ｂ１：第３ｂ１流路部分（流路部分）
６７ｂ２：第３ｂ２流路部分（流路部分）
８３ａ：第３ａ配管（配管）
８３ｂ：第３ｂ配管（配管）

Claims

挿入管と、
前記挿入管の先端に設けられたグリッパーと、を備え、
前記グリッパーは、
互いに対向して配置される第１爪部及び第２爪部と、
前記第１爪部に接続し、第１圧力室内への作動液の供給により前記第１爪部を回転駆動する第１ロータリアクチュエータと、
前記第２爪部に接続し、第２圧力室内への作動液の供給により前記第２爪部を回転駆動する第２ロータリアクチュエータと、を有し、
前記第１ロータリアクチュエータは、第１軸部、扇形状の第１窪みを有する第１ハウジングと、前記第１窪みを覆う第１蓋と、前記第１窪みと前記第１蓋とにより形成される第１空間を一対の前記第１圧力室に分割し、作動液の圧力により前記第１軸部を中心に回転する第１ベーンと有し、
前記第２ロータリアクチュエータは、第２軸部、扇形状の第２窪みを有する第２ハウジングと、前記第２窪みを覆う第２蓋と、前記第２窪みと第２蓋とにより形成される第２空間を一対の前記第２圧力室に分割し、作動液の圧力により前記第２軸部を中心に回転する第２ベーンと有し、
前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは一体的に形成されている、ロボット鉗子。
前記挿入管と前記グリッパーとの間に介在する手首部、をさらに備え、
前記手首部は、第３圧力室内への作動液の供給により前記グリッパーを前記挿入管に対して回転駆動する第３ロータリアクチュエータを有している、請求項１に記載のロボット鉗子。
前記第３ロータリアクチュエータは、第３軸部、扇形状の第３窪みを有する第３ハウジングと、前記第３窪みを覆う第３蓋と、前記第３窪みと前記第３蓋とにより形成される第３空間を一対の前記第３圧力室に分割し、作動液の圧力により前記第３軸部を中心に回転する第３ベーンと有し、
前記第３ハウジングが前記グリッパーに固定されており、
前記手首部は、前記第３軸部に固定され、且つ、前記挿入管に接続した支持部を有している、請求項２に記載のロボット鉗子。
挿入管と、
前記挿入管の先端に設けられたグリッパーと、を備え、
前記グリッパーは、
互いに対向して配置される第１爪部及び第２爪部と、
前記第１爪部に接続し、第１圧力室内への作動液の供給により前記第１爪部を回転駆動する第１ロータリアクチュエータと、
前記第２爪部に接続し、第２圧力室内への作動液の供給により前記第２爪部を回転駆動する第２ロータリアクチュエータと、を有し、
前記挿入管と前記グリッパーとの間に介在する手首部、をさらに備え、
前記手首部は、第３圧力室内への作動液の供給により前記グリッパーを前記挿入管に対して回転駆動する第３ロータリアクチュエータを有し、
前記第３ロータリアクチュエータは、第３軸部、扇形状の第３窪みを有する第３ハウジングと、前記第３窪みを覆う第３蓋と、前記第３窪みと前記第３蓋とにより形成される第３空間を一対の前記第３圧力室に分割し、作動液の圧力により前記第３軸部を中心に回転する第３ベーンと有し、
前記第３ハウジングが前記グリッパーに固定されており、
前記手首部は、前記第３軸部に固定され、且つ、前記挿入管に接続した支持部を有している、ロボット鉗子。
前記第３空間は前記第３軸部に対して前記第１爪部及び前記第２爪部と反対側にあり、
前記第３ベーンにより前記第３空間が仕切られた一対の前記第３圧力室のそれぞれに接続し、Ｕ字状に曲がる一対の流路部分と、
前記挿入管を通過し、前記支持部と前記第３ロータリアクチュエータとの間を通り、一対の前記流路部分とそれぞれ接続する一対の配管と、をさらに備えている、請求項３又は４に記載のロボット鉗子。