JPWO2018142559A1 - 医療用マニピュレータおよびその作動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、弾性を有するエンドエフェクタの接触を力覚センサによって検出し、エンドエフェクタが変形しないように制御量を補正するロボットが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
このようにすることで、モータにより一方向にトルクを発生させている状態で、処置部が生体組織から意図せず外れたことが検出された場合に、トルク低減部がモータを逆回転させることにより、加えていたトルクを瞬時に解消して、外れた反動による処置部の急激な変位が抑制され、周辺組織への接触を回避することができる。
このようにすることで、処置部が生体組織から意図せず外れたことが検出された場合に、トルク低減部が、クラッチを遮断しモータから可動部に伝達されるトルクを低減することで、処置部が生体組織から外れた反動による処置部の急激な変位が抑制され、周辺組織への接触を回避することができる。
このようにすることで、トルク検出部により処置部が生体組織から意図せず外れたことが検出された時点から、トルク低減部によるトルクの低減が実施されるまでの瞬時に関節が急激に回転することをダンパによって抑制し、処置部の急激な変位をより確実に抑制することができる。
本実施形態に係る医療用マニピュレータ1は、図1に示されるように、生体組織を処置する処置部2を先端に備える可動部3と、可動部3を駆動するモータ4と、操作者が操作する操作入力部5と、モータ4の電流値を検出する電流センサ(トルク検出部)6と、操作入力部5への入力および電流センサ6により検出された電流値に従ってモータ4を制御する制御部(トルク低減部)7と、処置部2の生体組織への接触状態を表示するモニタ8とを備えている。
制御部7は、モータ4への駆動指令を算出して出力する駆動制御部11と、電流センサ6により検出された各モータ4の電流値に基づいて、可動部3の先端の処置部2と生体組織との接触状態を推定する接触状態推定部12とを備えている。
一方、接触継続時間が所定時間Δt以上である場合(第3状態)には、処置部2によって生体組織に所定の負荷を伴う接触が継続的に行われているものと判定できる。例えば、処置部2が把持鉗子である場合、把持鉗子によって把持した生体組織を一方向に引っ張るような動作である。
本実施形態に係る医療用マニピュレータ1を用いて生体組織の処置を行うには、動作モードが通常モードに設定された後(ステップS1)、操作者が操作入力部5を操作することにより(ステップS2)、駆動制御部11によって入力に対応する回転角度だけモータ4が回転駆動させられる(ステップS3)。このとき、電流センサ6によって各モータ4の電流値が検出される(ステップS4)。
ステップS5において、電流値の絶対値が第1閾値以上であると判定された場合には、接触継続時間がカウントアップされ(ステップS7)、接触継続時間が所定時間Δt以上か否かが判定される(ステップS8)。
2 処置部
3 可動部
4 モータ
6 電流センサ(トルク検出部)
7 制御部(トルク低減部)
9 リンク
10 関節
11 駆動制御部11(トルク低減部)
12 接触状態推定部(トルク低減部)
13 クラッチ(トルク低減部)
14 記憶部
15 ダンパ
Δt 所定時間
本実施形態に係る医療用マニピュレータ1を用いて生体組織の処置を行うには、動作モードが通常モードに設定された後(ステップS1)、操作者が操作入力部5を操作することにより(ステップS2)、駆動制御部11によって入力に対応する回転角度だけモータ4が回転駆動させられる(ステップS3)。このとき、電流センサ6によって各モータ4の電流値が検出される(ステップS4)。
Claims (5)
- 生体組織を処置する処置部を先端に備える可動部と、
該可動部を駆動するモータと、
該モータのトルクを検出するトルク検出部と、
該トルク検出部により検出された前記トルクの絶対値が所定の第1閾値以上となる状態が所定時間以上継続している状態で、前記トルクの単位時間当たりの絶対値の減少量が所定の第2閾値以上となったときに、前記モータから前記可動部に伝達される前記トルクを低減するトルク低減部とを備える医療用マニピュレータ。 - 前記トルク低減部は、前記モータを逆方向に回転させることにより前記トルクを低減する請求項1に記載の医療用マニピュレータ。
- 前記トルク低減部は、前記トルク検出部により検出された前記トルクの絶対値が前記第1閾値となったときの前記モータの角度位置を記憶する記憶部を備え、該記憶部に記憶されている角度位置に向けて前記モータを回転させることにより前記トルクを低減する請求項2に記載の医療用マニピュレータ。
- 前記モータと前記可動部との間に、前記モータの前記トルクの前記可動部への伝達を断続可能なクラッチを備え、
前記トルク低減部は、前記クラッチを遮断することにより前記トルクを低減する請求項1に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記可動部が、複数のリンクと、該リンクを連結し前記モータにより駆動される1以上の関節とを備え、
該関節が、該関節の回転速度に比例する減衰力を発生するダンパを備える請求項1から請求項4のいずれかに記載の医療用マニピュレータ。
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