WO2015012081A1 - マニピュレータ及びマニピュレータシステム - Google Patents

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WO2015012081A1
WO2015012081A1 PCT/JP2014/067792 JP2014067792W WO2015012081A1 WO 2015012081 A1 WO2015012081 A1 WO 2015012081A1 JP 2014067792 W JP2014067792 W JP 2014067792W WO 2015012081 A1 WO2015012081 A1 WO 2015012081A1
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unit
manipulator
transmission
transmission wire
movable
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PCT/JP2014/067792
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卓未 磯田
直也 畠山
雅敏 飯田
貞博 渡邉
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a manipulator and a manipulator system in which an operation unit and a movable unit are mechanically connected.
  • Patent Document 1 a manipulator that transmits power by winding one end of a wire inserted into a hollow shaft around a drive pulley and the other end around a driven pulley has been disclosed.
  • FIG. 20 is a schematic diagram of an example of a conventional manipulator.
  • a small slack 100 may exist in the wire 140 wound between the operation side pulley 122 and the movable side pulley 132 of the manipulator 110 in the neutral state.
  • the manipulator described in Patent Document 1 removes such looseness of the wire in advance by adjusting the tension of the wire.
  • the manipulator described in Patent Document 1 does not support such dynamic slack.
  • Such dynamic slack appears even if the slack of the wire is removed in advance as in the manipulator described in Patent Document 1.
  • dynamic slack may occur due to friction between the wire 140 and the wire guide member. There is a possibility that the force applied to the wire is too strong and the wire is broken.
  • the present invention has been made paying attention to the above problems, and provides a manipulator and a manipulator system in which a dynamic surplus portion is quickly removed, and a movable portion operates quickly in response to operation of the operation portion. is there.
  • a manipulator includes an operation unit that is operated by an operator, a movable unit that is operated by the operation unit, and the operation unit and the movable unit that are connected to each other to generate a driving force of the operation unit.
  • a transmission unit that transmits to the movable unit, and a transmission compensation unit that compensates for a dynamic surplus portion generated in the transmission unit in response to an operation of the operation unit.
  • the transmission unit includes an operation-side pulley that rotates together with the operation unit, and a transmission wire that is at least partially wound around the operation-side pulley, and the transmission compensation The unit compensates for the dynamic slack that occurs in the transmission wire in accordance with the operation of the operation unit.
  • the transmission compensation unit includes a pressing member that presses the transmission wire, and a driving member that drives the pressing member in accordance with an operation of the operation unit.
  • the manipulator according to an embodiment of the present invention includes a speed reducer that decelerates rotation input from the operation side pulley to the operation unit.
  • the pressing member rotates.
  • the pressing member moves on a straight line.
  • a plurality of the pressing members are provided.
  • the manipulator includes a guide roller installed across a position where the transmission wire is pressed by the pressing member.
  • an idler pulley that contacts the transmission wire, an elastic member that biases the idler pulley toward the transmission wire, and an opposite side of the elastic member with respect to the idler pulley.
  • a surplus absorbing portion that is installed and has a stopper that suppresses the movement of the idler pulley, and absorbs dynamic slack generated in the transmission wire in response to an operation of the operating portion.
  • the transmission unit includes a movable pulley that rotates together with the movable unit, and the transmission wire includes an operation-side transmission wire wound around the operation-side pulley; A movable transmission wire wound around a movable pulley, and a first support member that is respectively attached to one end and the other end of the operation side transmission wire; and one end and the other end of the movable transmission wire, respectively.
  • produces in a transmission wire is provided.
  • the first support member is provided with a bottom portion to which the operation-side transmission wire is attached, and an elastic member provided on the opposite side of the operation portion from the bottom portion to the operation-side transmission wire.
  • a cylindrical portion that surrounds and a lid portion that is provided on a side opposite to the bottom portion with respect to the cylindrical portion, and in which a hole through which the movable transmission wire passes is formed.
  • the bottom of the first support member is attached to the opposite side of the operation-side transmission wire, the other end is attached to the second support member, and the second support member is more than a hole formed in the lid portion. Largely attached to the other end of the elastic member on the bottom side, attached to the movable transmission wire on the lid side, and movably disposed within the first support member.
  • the transmission compensation unit includes an operation-side connection / disconnection member that connects / disconnects a force transmitted from the operation unit to the operation-side pulley, and the transmission compensation unit further includes the operation A drive member that rotates the operation-side pulley when the operation portion and the operation-side pulley are disconnected by a side connecting / disconnecting member;
  • the transmission compensation unit includes a movable connecting / disconnecting member that connects / disconnects a force transmitted from the driving member to the operating pulley, and the movable compensator is movable when the operating unit is operated.
  • the drive member and the operation side pulley are cut by the side connecting / disconnecting member.
  • a manipulator system includes the manipulator, a control unit that controls the manipulator, and a display unit that displays an image acquired by the manipulator, and the manipulator includes an observation optical system, An endoscope including an imaging element and an illumination optical system is included, and the control unit displays an image acquired by the endoscope on the display unit.
  • the manipulator and the manipulator system it is possible to remove the dynamic surplus portion and to quickly operate the movable portion in response to the operation of the operation portion.
  • FIG. 1 shows an example of the manipulator of this embodiment.
  • It is a schematic diagram of the 1st example of the manipulator of 1st Embodiment. It is a typical operation view of the 1st example of the manipulator of a 1st embodiment.
  • It is a schematic diagram of the 2nd example of the manipulator of 1st Embodiment.
  • It is a schematic diagram of the 3rd example of the manipulator of 1st Embodiment.
  • It is a schematic diagram of the 4th example of the manipulator of 1st Embodiment.
  • It is a schematic diagram of the 5th example of the manipulator of 1st Embodiment.
  • It is a schematic diagram of the 6th example of the manipulator of 1st Embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a manipulator 1 according to the present embodiment.
  • the manipulator 1 of this embodiment includes an operation unit 2, a movable unit 3, a transmission unit 4, and a treatment unit 5.
  • the operation unit 2 and the movable unit 3 are mechanically connected by the transmission unit 4.
  • the operator operates the operation unit 2
  • the operating force is transmitted to the movable unit 3 via the transmission unit 4, and the movable unit 3 is moved.
  • the operation unit 2 includes a handle 21 and a first encoder 22.
  • the handle 21 is schematically represented by a rod-shaped member.
  • the handle 21 has a shape suitable for operating a multi-joint arm, a treatment instrument provided in the movable portion 3, and the like, for example, a handle of a scissors.
  • the shape may be as follows.
  • the first encoder 22 constitutes an angle acquisition unit that acquires the angle of the handle 21.
  • the movable part 3 includes a curved piece 31 and a hard tip part 32.
  • the movable portion 3 has a plurality of substantially ring-shaped curved pieces 31 arranged in parallel along the axial direction, and a distal end hard portion 32 is provided at the tip.
  • the adjacent curved pieces 31 can be rotated with respect to each other. Further, the curved piece 31 adjacent to the distal end hard portion 32 can also be rotated.
  • the distal end hard portion 32 is appropriately provided with an endoscope 51 or the like as the treatment portion 5.
  • the transmission unit 4 includes an operation side pulley 41, a transmission wire 43, a flexible unit 44, and a transition unit 45.
  • the operation side pulley 41 is connected to the handle 21 of the operation unit 2 and rotates based on the operation of the handle 21.
  • the transmission wire 43 includes a first transmission wire 43 a and a second transmission wire 43 b, each having a distal end fixed to the distal end hard portion 32, and the other end fixed to the handle 21, and a distal end rigid based on the operation of the handle 21.
  • the movable part 3 is moved by moving the part 32.
  • the flexible portion 44 is made of a flexible cylindrical member that covers at least a part of the transmission wire 43 and can be bent.
  • the transition part 45 is provided on the movable part 3 side of the flexible part 44. The transition part 45 is attached so that the bending piece 31 at one end among the plurality of bending pieces 31 of the movable part 3 can turn.
  • the transmission unit 4 may use a pulley on the movable unit side.
  • the treatment section 5 includes an endoscope 51 and a treatment tool 52 and is disposed on the distal end hard portion 32.
  • the endoscope 51 has an observation optical system and an illumination optical system.
  • the manipulator 1 of the present embodiment operates as follows. First, when the operator operates the handle 21 of the operation unit 2, the operation side pulley 41 rotates, the transmission wire 43 partially wrapped around the operation side pulley 41 is pulled, and one end of the distal end hard portion 32 is pulled. Loosen the other. And the bending
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a first example of the manipulator 1 of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic operation diagram of the first example of the manipulator 1 according to the first embodiment.
  • the manipulator 1 of the first example of the first embodiment includes an operation unit 2, a movable unit 3, a transmission unit 4, and a transmission compensation unit 6.
  • the operation unit 2, the movable unit 3, and the transmission unit 4 may have the same configuration as that described in FIG.
  • the transmission compensation unit 6 includes a compensation motor 61, a moving member 62, and a pressing member 63.
  • the compensation motor 61 includes an actuator such as a motor, and moves the moving member 62 and the pressing member 63.
  • the pressing member 63 is supported by the moving member 62, rotates together with the moving member 62, and presses the transmission wire 43 of the transmission unit 4.
  • the first example of the manipulator 1 of the first embodiment operates as follows.
  • the first encoder 22 detects the inversion of the handle 21.
  • the compensation motor 61 of the transmission compensator 6 is driven to rotate the pressing member 63 in the direction of the arrow C1, as shown in FIG. 3B.
  • the first encoder 22 detects the reversal of the handle 21.
  • the compensation motor 61 of the transmission compensator 6 is driven to rotate the pressing member 63 in the direction of arrow C2, as shown in FIG.
  • the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 can be quickly removed, and the movable portion 3 can be rapidly rotated with respect to the rotation of the handle 21.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a second example of the manipulator 1 of the first embodiment.
  • the manipulator 1 of the second example of the first embodiment is obtained by applying the torque generator 23 or the speed reducer 24 or the like to the operation unit 2 to the manipulator 1 of the first example. Since it may be the same as that described in FIG.
  • the torque generator 23 makes it difficult to transmit the reaction from the transmission wire 43 to the hand when the dynamic slack 101 is removed.
  • a motor is used as the torque generator 23
  • the reaction from the transmission wire 43 is not transmitted to the hand unless the motor is rotated by the pulling force of the transmission wire 43.
  • the reaction from the transmission wire 43 is not so strong that the motor can be rotated, so that the reaction is not transmitted to the hand holding the handle 21.
  • the operation side pulley 41 When a motor is used as the torque generator 23, the operation side pulley 41 is rotated to remove the slack of the transmission wire 43 or the operating force of the handle 21 is assisted by driving the motor. It is possible to rotate the operation side pulley 41. Since the operation force of the handle 21 is assisted, it can be operated lightly.
  • the speed reducer 24 decelerates the rotation of the operation side pulley 41 and transmits it to the handle 21. Therefore, since the rotation of the handle 21 can be reduced with respect to the rotation of the operation side pulley 41, the movement of the transmission wire 43 when the dynamic slack 101 is removed is hardly transmitted to the handle 21.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a third example of the manipulator 1 of the first embodiment.
  • the manipulator 1 of the third example shown in FIG. 5 is obtained by changing a part of the configuration of the transmission compensation unit 6 of the manipulator 1 of the first example, and the other configurations are the same as those described in FIG. Since it is good, explanation is omitted.
  • the transmission compensation unit 6 of the third example includes a compensation motor 61, a moving member 62, and a pressing member 63.
  • the compensation motor 61 includes an actuator such as a motor, and moves the pressing member 63.
  • the pressing member 63 is supported by the moving member 62, moves with the moving member 62, and presses the transmission wire 43 of the transmission unit 4.
  • the third example of the manipulator 1 of the first embodiment operates as follows.
  • the first encoder 22 detects the reversal of the handle 21.
  • the compensation motor 61 of the transmission compensation unit 6 is driven to move the pressing member 63 in the direction of arrow C1, as shown in FIG.
  • the pressing member 63 presses the first transmission wire 43a, whereby the dynamics of the first transmission wire 43a shown in FIG. Sag 101 is quickly removed.
  • the dynamic slack 101 is removed, the tensile force of the first transmission wire 43a due to the rotation of the handle 21 is quickly transmitted to the movable part 3 and rotates in the direction of arrow B2.
  • the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 can be quickly removed, and the movable portion 3 can be rapidly rotated with respect to the rotation of the handle 21. Further, the manipulator 1 of the third example can be installed in a space-saving manner because the moving distance of the pressing member 63 until the transmission wire 43 is pressed is shorter than the manipulator 1 of the first example.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a fourth example of the manipulator 1 according to the first embodiment.
  • the manipulator 1 of the fourth example shown in FIG. 6 is obtained by changing the configuration of a part of the transmission unit 4 and the part of the transmission compensation unit 6 of the manipulator 1 of the first example. Since it may be the same as that described in FIG.
  • the transmission compensation unit 6 of the fourth example includes a compensation motor 61, a moving member 62, and a pressing member 63.
  • the pressing member 63 includes a first pressing member 63a and a second pressing member 63b.
  • the transmission unit 4 of the fourth example includes a guide roller 46 in addition to the configuration of the transmission unit 4 of the first example.
  • the moving member 62 supports the first pressing member 63a and the second pressing member 63b at opposite positions on the outside of the transmission wire 43 in a neutral state.
  • the first pressing member 63 a and the second pressing member 63 b are supported by both end portions of the moving member 62 protruding outside the transmission wire 43, rotate together with the moving member 62, and press the transmission wire 43 of the transmission unit 4.
  • the moving distance until the first pressing member 63a and the second pressing member 63b rotate to press the transmission wire 43 is shorter than that of the manipulator 1 from the first example to the third example.
  • the guide rollers 46 are respectively arranged inside the transmission wire 43 so as to sandwich the position where the first pressing member 63a and the second pressing member 63b press the transmission wire 43, respectively.
  • the fourth example of the manipulator 1 of the first embodiment operates as follows.
  • the first encoder 22 detects the reversal of the handle 21.
  • the compensation motor 61 of the transmission compensation unit 6 is driven to rotate the moving member 62 and the pressing member 63 in the direction of the arrow C1, as shown in FIG. 6C.
  • the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 can be quickly removed, and the movable portion 3 can be rapidly rotated with respect to the rotation of the handle 21. Further, since the manipulator 1 of the fourth example can set the movement distance of the pressing member 63 until the transmission wire 43 is pressed compared to the manipulators 1 to 3 of the first example to the rotation of the handle 21. On the other hand, the movable part 3 can be rotated more rapidly. Further, since the transmission wire 43 guided by the guide roller 46 is pressed, the pressing member 63 can press the transmission wire 43 at an appropriate position, and damage to the transmission wire 43 can be reduced.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a fifth example of the manipulator 1 according to the first embodiment.
  • a manipulator 1 of the fifth example shown in FIG. 7 is obtained by changing a part of the transmission unit 4 of the manipulator 1 of the fourth example and adding a surplus absorption unit 7.
  • the other configuration is shown in FIG. Since it may be the same as that of the 4th example demonstrated, description is abbreviate
  • the transmission unit 4 of the fifth example uses the guide roller 46 of the transmission unit 4 of the fourth example as a first guide roller 46a, and faces each first guide roller 46a with the transmission wire 43 interposed therebetween.
  • the second guide roller 46b is installed outside.
  • the surplus absorbing portion 7 includes an idler pulley 71, an elastic member 72, and a stopper 73.
  • One idler pulley 71 is arranged in the vicinity of each of the first pressing member 63a and the second pressing member 63b.
  • the idler pulley 71 is disposed inside the transmission wire 43 and is supported by an elastic member 72 that urges the transmission wire 43 in a direction of pressing the transmission wire 43 outward.
  • the stopper 73 is installed to suppress the idler pulley 71 and the transmission wire 43 from being pressed inward from the initial position.
  • the stopper 73 abuts at a position opposite to the direction in which the idler pulley 71 is urged by the elastic member 72 in the neutral state shown in FIG. That is, the idler pulley 71 is disposed so as to be sandwiched between the transmission wire 43 and the stopper 73.
  • the fifth example of the manipulator 1 of the first embodiment operates as follows.
  • the first transmission wire 43a is more than the biasing force of the elastic member 72.
  • the tensile force of the first transmission wire 43a is not transmitted to the movable part 3 and the movable part 3 does not rotate. .
  • the pressing member 63 rotates and the first pressing member 63 a presses the first transmission wire 43 a between the guide rollers 46. Then, the first transmission wire 43 a pulls the idler pulley 71, and the idler pulley 71 contacts the stopper 73. Therefore, when the transmission wire 43 is pressed by the first pressing member 63a, the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 shown in FIG. 7B is quickly removed.
  • the movable part 3 rotates in the direction of the arrow B2 by the tensile force of the first transmission wire 43a due to the rotation of the handle 21.
  • the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 can be quickly removed, and the movable portion 3 can be rapidly rotated with respect to the rotation of the handle 21.
  • the manipulator 1 of the fifth example can set the movement distance of the pressing member 63 until the transmission wire 43 is pressed compared to the manipulator 1 of the first example to the third example, so that the handle 21 can be rotated.
  • the movable part 3 can be rotated more rapidly.
  • the elastic member 72 temporarily absorbs the dynamic slack 101, it is possible to suppress the transmission wire 43 from being greatly displaced from the neutral position by the dynamic slack 101. As a result, the pressing member 63 presses the transmission wire 43 at an accurate position, so that damage to the transmission wire 43 can be reduced.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a sixth example of the manipulator 1 of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a surplus absorbing portion of a sixth example of the manipulator 1 of the first embodiment.
  • the manipulator 1 of the sixth example shown in FIG. 8 is obtained by adding the surplus absorbing portion 7 shown in FIG. 9 to the manipulator 1 of the fourth example, and the other configurations are those of the fourth example described in FIG. The description thereof will be omitted.
  • the surplus absorption part 7 includes a first support member 76, an elastic member 77, and a second support member 78.
  • the first support member 76 is attached to one end of the operation side transmission wire 43 c wound around the operation side pulley 41 and supports one end of the elastic member 77.
  • the second support member 78 is attached to one end of the movable transmission wire 43 d wound around the movable pulley 42 and supports the other end of the elastic member 77.
  • surplus absorbing portion 7 having the same structure is also installed between the other end of the operation side transmission wire 43c and the other end of the movable side transmission wire 43d.
  • the first support member 76 of the manipulator 1 of the sixth example includes a bottom portion 76a to which the operation side transmission wire 43c is attached, and a cylindrical portion 76b that is provided on the opposite side of the bottom portion 76a from the operation side transmission wire 43c and surrounds the elastic member 77. And a box-shaped case having a lid portion 76c provided on the opposite side of the bottom portion 76a with respect to the cylindrical portion 76b and having a hole through which the movable transmission wire 43d passes.
  • One end of the elastic member 77 is attached to the opposite side of the operation side transmission wire 43c of the bottom portion 76a of the first support member 76, the other end is attached to the second support member 78, and is surrounded by the cylindrical portion 76b.
  • the second support member 78 is attached to the other end of the elastic member 77 on the bottom portion 76 a side, is attached to the movable transmission wire 43 d on the lid portion 76 c side, and is movably disposed in the first support member 76.
  • the second support member 78 is larger than the hole formed in the lid portion 76c and cannot penetrate the hole.
  • the sixth example of the manipulator 1 of the first embodiment operates as follows.
  • the pressing member 63 rotates, and the first pressing member 63 a presses the movable transmission wire 43 d between the guide rollers 46. Then, the movable-side transmission wire 43d pulls the second support member 78, and the second support member 78 comes into contact with the lid portion 76c of the first support member 76. Then, the first support member 76 and the second support member 78 move together with the transmission wire 43. Therefore, when the transmission wire 43 is pressed by the first pressing member 63a, the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 shown in FIG. 8B is quickly removed.
  • the movable part 3 rotates in the direction of the arrow B2 by the tensile force of the transmission wire 43 caused by the rotation of the handle 21.
  • the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 can be removed more quickly, and the movable part 3 can be rotated more rapidly with respect to the rotation of the handle 21.
  • the manipulator 1 of the sixth example can set the movement distance of the pressing member 63 until the transmission wire 43 is pressed compared to the manipulator 1 of the first to third examples, so that the handle 21 can be rotated.
  • the movable part 3 can be rotated more rapidly.
  • the elastic member 77 temporarily absorbs the dynamic slack 101, it is possible to suppress the transmission wire 43 from being greatly displaced from the neutral position by the dynamic slack 101.
  • the pressing member 63 presses the transmission wire 43 at an appropriate position, it is possible to reduce the damage during the pressing that the transmission wire 43 receives from the pressing member 63.
  • the pressing member 63 further moves the transmission wire 43 at an accurate position. It is possible to further reduce the damage at the time of pressing that the transmission wire 43 receives from the pressing member 63.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a first example of the manipulator 1 of the second embodiment.
  • the manipulator 1 of the first example of the second embodiment shown in FIG. 10 is obtained by changing a part of the configuration of the operation unit 2 and the transmission compensation unit 6 of the manipulator 1 of the first example of the first embodiment.
  • Other configurations may be the same as those described with reference to FIG.
  • the manipulator 10 has a handle 21, a first encoder 22, and a first clutch 65.
  • the handle 21 constitutes an operation member
  • the first encoder 22 constitutes an operation state acquisition unit
  • the first clutch 65 constitutes an operation side connecting / disconnecting member.
  • the compensation motor 66 constitutes a driving member
  • the second encoder 67 constitutes a driving state acquisition unit.
  • the driving member is not limited to a motor, and may be an actuator that outputs a driving force.
  • the operation state acquisition unit is not limited to the encoder, and any operation state acquisition unit may be used as long as the rotation state of the operation unit 2 can be acquired.
  • an angle sensor and an angular velocity sensor may be used.
  • the thing which can acquire the rotation angle of the operation side pulley 41 may be used.
  • the drive state acquisition unit is not limited to the encoder, and may be any device that can acquire the rotation state of the compensation motor 66.
  • an angle sensor and an angular velocity sensor may be used.
  • the handle 21 is schematically represented by a rod-shaped member.
  • the handle 21 has a shape suitable for operating a multi-joint arm, a treatment instrument provided on the movable portion 3, and the like, for example, scissors. It may be shaped like a handle.
  • the first encoder 22 detects the input value of the handle 21.
  • the first clutch 65 is a member that is installed between the handle 21 and the operation side pulley 41 and connects and disconnects the force transmitted from the handle 21 to the operation side pulley 41.
  • the compensation motor 66 removes the dynamic slack 101 by rotating the operation side pulley 41. It is also possible to rotate the operation side pulley 41 to assist the rotation of the handle 21.
  • the second encoder 67 detects the rotation of the compensation motor 66.
  • the first clutch 65 is a member that connects and disconnects the force transmitted from the handle 21 to the operation side pulley 41.
  • the first example of the manipulator 1 of the second embodiment operates as follows.
  • FIGS. 11 to 13 are operation diagrams of the first example of the manipulator 1 according to the second embodiment.
  • the arrows in FIGS. 11 to 13 schematically represent the operation of the clutch.
  • the first encoder 22 detects the inversion of the handle 21.
  • the first clutch 65 of the operation unit 2 is disconnected in the direction of the arrow C1 in the figure and the compensation motor 66 is driven.
  • the compensation motor 66 is driven, the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 shown in FIG. 11 is quickly removed.
  • the first clutch 65 is disconnected, so that the driving force of the compensation motor 66 is not transmitted to the handle 21.
  • the first clutch 65 is connected in the direction of the arrow C2, and the movable portion 3 is moved to the arrow by the pulling force of the transmission wire 43 due to the rotation of the handle 21. It rotates in the B2 direction.
  • the compensation motor 66 may be driven to assist the operating force of the handle 21.
  • the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 is quickly removed, and the movable portion 3 is rapidly rotated with respect to the rotation of the handle 21. Is possible.
  • the manipulator 1 of the first example of the second embodiment does not need to be provided with a pressing member that presses the transmission wire 43 as compared with the manipulator 1 of the first embodiment, so that it can be installed in a space-saving manner.
  • the transmission wire 43 is not damaged.
  • the compensation motor 66 assists the operating force of the handle 21, it can be operated lightly.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of a second example of the manipulator 1 of the second embodiment.
  • the manipulator 1 of the second example of the second embodiment shown in FIG. 14 is obtained by changing a part of the configuration of the transmission compensation unit 6 of the manipulator 1 of the first example of the second embodiment. Since it may be the same as that described with reference to FIG.
  • the second clutch 68 is a member that connects and disconnects the force transmitted from the compensation motor 66 to the operation side pulley 41.
  • the second example of the manipulator 1 of the second embodiment operates as follows.
  • the first encoder 22 detects the inversion of the handle 21.
  • the first clutch 65 of the operation unit 2 is disconnected in the direction of arrow C1
  • the second clutch 68 of the transmission compensation unit 6 is moved in the direction of arrow D2.
  • the compensation motor 66 is driven by connection.
  • the compensation motor 66 is driven, the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 shown in FIG. 15 is quickly removed.
  • the first clutch 65 is disconnected, so that the driving force of the compensation motor 66 is not transmitted to the handle 21.
  • the first clutch 65 is connected in the direction of the arrow C2, and the second clutch 68 is disconnected in the direction of the arrow D1, and the rotation of the handle 21 is performed. Due to the tensile force of the transmission wire 43 caused by the above, the movable part 3 rotates in the direction of arrow B2. At this time, the compensation motor 66 may be driven to assist the operating force of the handle 21.
  • the dynamic slack 101 of the transmission wire 43 is quickly removed, and the movable portion 3 is rapidly rotated with respect to the rotation of the handle 21. Is possible.
  • the manipulator 1 of the second example of the second embodiment does not need to install a pressing member that presses the transmission wire 43 as compared with the manipulator 1 of the first embodiment, so that it can be installed in a space-saving manner.
  • the transmission wire 43 is not damaged.
  • the manipulator 1 of the second example of the second embodiment is provided with a second clutch 68 capable of connecting and disconnecting the compensation motor 66 and the operation side pulley 41 as compared with the manipulator 1 of the first example.
  • the compensation motor 66 does not feel heavy due to resistance, and the handle can be operated lightly.
  • a surgery support system 10 will be described as an example of a manipulator system to which the manipulator 1 of the present embodiment is applied.
  • FIG. 18 shows a surgery support system 10 to which the manipulator 1 of the present embodiment is applied.
  • FIG. 19 shows a system configuration diagram of the surgery support system 10 to which the manipulator 1 of the present embodiment is applied.
  • the operation support system 10 applies the manipulator 1 shown in FIG.
  • the operation support system 10 includes an operation unit 2 operated by an operator O, a movable unit 3 shown in FIG. 1 that can be inserted into the body of a patient P on an operating table BD, for example, a soft organ such as the large intestine, and the operation unit.
  • the treatment section shown in FIG. 1 has a flexible transmission section 4 that transmits the input from 2 to the movable section 3 and a part of which can be inserted into an organ, and an endoscope or the like installed at the distal end of the movable section 3 5, a control unit 91 that controls the manipulator 1, and a display unit 92 that displays an image acquired by the manipulator 1.
  • the operation unit 2 has a pair of operation handles attached to the operation table, a foot switch disposed on the floor surface, and the like.
  • the operation unit 2 may have a multi-joint structure.
  • the operation unit 2 is mechanically connected to the transmission unit 4 and the movable unit 3 and performs a bending operation of the movable unit 3.
  • the angle of the operated operation unit 2 is acquired from an angle acquisition unit such as an encoder, and the control unit 91 uses the acquired signal to treat the treatment instrument 52 and the treatment instrument 52 disposed at the distal end of the movable unit 3 via the driver 91b.
  • the transmission compensator 6 is activated.
  • the manipulator 1 includes an endoscope 51, a treatment instrument 52, and the like as the treatment portion 5 at the distal end hard portion 32 of the movable portion 3.
  • the endoscope 51 includes an observation optical system for acquiring an in-vivo image, an imaging element 51a, an illumination optical system, and the like.
  • An image acquired by the imaging element 51 a through the observation optical system is output to the image processing unit 91 a in the control unit 91.
  • the image processed by the image processing unit 91a is displayed on the display unit 92. Then, the operator O operates the manipulator 1 while viewing the image displayed on the display unit 92.
  • the operation unit 2 operated by the operator, the movable unit 3 operated by the operation unit 2, and the operation unit 2 and the movable unit 3 are coupled to drive the operation unit 2. Since the transmission unit 4 that transmits the force to the movable unit 3 and the transmission compensation unit 6 that compensates the dynamic surplus portion generated in the transmission unit 4 in response to the operation of the operation unit 2, the dynamic surplus portion is provided. Can be quickly removed, and the movable portion 3 can operate quickly in response to the operation of the operation portion 2.
  • the transmission unit 4 includes the operation-side pulley 41 that rotates together with the operation unit 2, and the transmission wire 43 that is at least partially wound around the operation-side pulley 41.
  • the compensation unit 6 compensates for the dynamic slack that occurs in the transmission wire 43 in accordance with the operation of the operation unit 2, so that the dynamic slack is quickly removed and the movable unit 3 can be operated in response to the operation of the operation unit 2. Can operate quickly.
  • the transmission compensation unit 6 includes the pressing member 63 that presses the transmission wire 43 and the driving member 61 that drives the pressing member 63 according to the operation of the operation unit 2.
  • the dynamic slack can be quickly removed, and the movable part 3 can be activated quickly in response to the operation of the operation part 2.
  • the speed reducer 24 that decelerates the rotation input from the operation side pulley 41 to the operation unit 2 is provided, a reaction applied to the transmission wire 43 by the pressing member 63 is caused from the operation side pulley 41. It is possible to reduce transmission to the operation unit 2.
  • the pressing member 63 since the pressing member 63 rotates and moves, the pressing member 63 can be pressed against the transmission wire 43 with a simple configuration.
  • the pressing member 63 since the pressing member 63 moves on a straight line, the damage given to the transmission wire 43 by the pressing member 63 can be reduced, and the pressing member 63 is accurately pressed by the transmission wire 43. It becomes possible.
  • the manipulator 1 since a plurality of pressing members 63 are provided, the distance until the pressing member 63 presses the transmission wire 43 can be shortened, and dynamic slack is removed more quickly. And the movable part 3 can operate
  • the guide wire 46 is installed across the position where the transmission wire 43 is pressed by the pressing member 63, so the pressing member 63 is pressed against the transmission wire 43 at a more accurate position. It becomes possible to make it.
  • the idler pulley 71 that contacts the transmission wire 43, the elastic member 72 that biases the idler pulley 71 toward the transmission wire 43, and the opposite of the elastic member 72 with respect to the idler pulley 71. Since it has a stopper 73 that is installed on the side and suppresses the movement of the idler pulley 71, and has a surplus absorbing part 7 that absorbs dynamic slack generated in the transmission wire 43 in response to the operation of the operating part 2, It is possible to suppress the transmission wire 43 from being largely displaced from the neutral position by the dynamic slack 101. As a result, since the pressing member 63 presses the transmission wire 43 at an appropriate position, it is possible to reduce the damage during the pressing that the transmission wire 43 receives from the pressing member 63.
  • the transmission unit 4 includes the movable pulley 42 that rotates together with the movable unit 3, and the transmission wire 43 includes the operation side transmission wire 43 c wound around the operation side pulley 41.
  • the first support member 76 that is divided into the movable side transmission wire 43d wound around the movable side pulley 42 and attached to one end and the other end of the operation side transmission wire 43c, one end of the movable side transmission wire 43d, and A second support member 78 attached to the other end; an elastic member 77 supported at one end by the first support member 76 and supported at the other end by the second support member 78; Since the surplus absorption part 7 that absorbs the dynamic slack generated in the transmission wire 43 in response to the operation of the elastic member 77 temporarily absorbs the dynamic slack 101, the transmission is transmitted.
  • the first support member 76 is provided with a bottom portion 76a to which the operation-side transmission wire 43c is attached, and an elastic member 77 that is erected from the bottom portion 76a on the opposite side to the operation-side transmission wire 43c.
  • One end is attached to the opposite side of the operation side transmission wire 43c of the bottom portion 76a of the first support member 76, the other end is attached to the second support member 78, and the second support member 78 is formed on the lid portion 76c. It is larger than the hole, is attached to the other end of the elastic member 77 on the bottom 76a side, is attached to the movable transmission wire 43d on the lid 76c side, and is movably disposed in the first support member 76.
  • the pressing member 63 moves the transmission wire 43 at an appropriate position. It is possible to further reduce the damage at the time of pressing that the transmission wire 43 receives from the pressing member 63.
  • the transmission compensation unit 6 includes the first clutch 65 that connects and disconnects the force transmitted from the operation unit 2 to the operation side pulley 41, and the transmission compensation unit 6 further includes the first clutch.
  • 65 has a drive member 66 that rotates the operation side pulley 41 when the operation unit 2 and the operation side pulley 41 are disconnected, so that the dynamic slack 101 can be quickly removed, and the operation of the operation unit 2
  • the movable part 3 can operate quickly.
  • the transmission compensation unit 7 has the second clutch 68 that connects and disconnects the force transmitted from the drive member 66 to the operation side pulley 41, and the second clutch is operated when the operation unit 2 is operated. Since the drive member 66 and the operation side pulley 41 are disconnected by 68, the compensation motor 66 does not feel heavy due to resistance when the handle 21 is operated, and the handle can be operated lightly.
  • the manipulator 1 includes a manipulator 1, a control unit 91 that controls the manipulator 1, and a display unit 92 that displays an image acquired by the manipulator 1, and the manipulator 1 includes observation optics.
  • the control unit 91 displays an image acquired by the endoscope 51 on the display unit 92, so that a dynamic surplus portion can be quickly removed.
  • the movable unit 3 can operate quickly, and an accurate image requested by the operator can be displayed.

Abstract

【課題】　動的な余剰部分を迅速に除去し、操作部の操作に対して、可動部が迅速に作動するマニピュレータ及びマニピュレータシステムを提供する。 【解決手段】　マニピュレータ１は、操作者が操作する操作部２と、操作部２によって操作される可動部３と、操作部２と可動部３を連結して、操作部２の駆動力を可動部３に伝達する伝達部４と、操作部２の操作に応じて伝達部３に発生する動的な余剰部分を補償する伝達補償部６と、を備えることを特徴とする。

Description

マニピュレータ及びマニピュレータシステム
　本発明は、操作部と可動部が機械的に接続されたマニピュレータ及びマニピュレータシステムに関する。
　従来、中空のシャフト内に挿通されたワイヤの一端を駆動プーリに巻き掛け、他端を従動プーリに巻き掛けて、動力を伝達するマニピュレータが開示されている（特許文献１）。
　特許文献１に記載されたマニピュレータは、駆動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けられたワイヤが十分な張力で巻き掛けられていない場合には、確実な動力伝達ができないので、ワイヤの張力を調整して、迅速且つ高精度に動力伝達を行うものである。
特開２００９－２０１６０７号公報
　図２０は、従来のマニピュレータの一例の模式図である。
　図２０（ａ）に示すように、中立状態のマニピュレータ１１０の操作側プーリ１２２と可動側プーリ１３２との間に巻き掛けられたワイヤ１４０には、小さな弛み１００が存在することがある。特許文献１に記載のマニピュレータは、ワイヤの張力を調整することで、このようなワイヤの弛みをあらかじめ除去するものである。
　これに対して、例えば、図示しない操作者が図２０（ａ）の中立状態からハンドル１２１を矢印Ａ１方向に回転させた場合、ハンドル１２１及び操作側プーリ１２２の矢印Ａ１方向の回転に対すると、ワイヤ１４１に発生する伸びやワイヤ１４０とワイヤ１４０を収納するガイド部材との接触による摩擦等が発生し、図２０（ｂ）に示すように、動的な弛み１０１が発生する。
　その後、図２０（ｂ）から図２０（ｃ）に示すように、ハンドル１２１を矢印Ａ２方向に反転させた場合、図２０（ｂ）に示したワイヤ１４０の動的な弛み１０１が除去するまで、可動側プーリ１３２に引張力は伝達されず、図２０（ｃ）に示すように、可動部材１３１は、ハンドル１２１を操作しても作動しないおそれがある。
　特許文献１に記載されているマニピュレータは、このような動的な弛みに対応していない。このような動的な弛みは、特許文献１に記載されているマニピュレータのようにあらかじめワイヤの弛みを除去したとしても、現れるものである。また、仮に動的な弛みが発生しないように強い張力であらかじめワイヤの弛みを除去した場合であってもワイヤ１４０とワイヤガイド部材との摩擦によって動的な弛みは発生する可能性がある上、ワイヤにかかる力が強すぎてワイヤが破断するおそれがある。
　本発明は上記課題に着目してなされたものであり、動的な余剰部分を迅速に除去し、操作部の操作に対して、可動部が迅速に作動するマニピュレータ及びマニピュレータシステムを提供することにある。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータは、操作者が操作する操作部と、前記操作部によって操作される可動部と、前記操作部と前記可動部を連結して、前記操作部の駆動力を前記可動部に伝達する伝達部と、前記操作部の操作に応じて前記伝達部に発生する動的な余剰部分を補償する伝達補償部と、を備えることを特徴とする。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記伝達部は、前記操作部と共に回転する操作側プーリと、前記操作側プーリに少なくとも一部が巻き掛けられる伝達ワイヤと、を有し、前記伝達補償部は、前記操作部の操作に応じて前記伝達ワイヤに発生する動的な弛みを補償する。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記伝達補償部は、前記伝達ワイヤを押圧する押圧部材と、前記操作部の操作に応じて前記押圧部材を駆動する駆動部材と、を有する。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記操作側プーリから前記操作部に入力される回転を減速する減速器を有する。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記押圧部材は、回転移動する。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記押圧部材は、直線上を移動する。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記押圧部材は、複数設けられる。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記伝達ワイヤが前記押圧部材によって押圧される位置を挟んで設置されるガイドローラを有する。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記伝達ワイヤに当接するアイドラプーリと、前記アイドラプーリを前記伝達ワイヤ側に付勢する弾性部材と、前記アイドラプーリに対して前記弾性部材の反対側に設置され、前記アイドラプーリの移動を抑制するストッパと、を有し、前記操作部の操作に応じて前記伝達ワイヤに発生する動的な弛みを吸収する余剰吸収部を備える。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記伝達部は、前記可動部と共に回転する可動側プーリを有し、前記伝達ワイヤは、前記操作側プーリに巻き掛けられた操作側伝達ワイヤと、前記可動側プーリに巻き掛けられた可動側伝達ワイヤと、に分割され、前記操作側伝達ワイヤの一端及び他端にそれぞれ取り付けられる第１支持部材と、前記可動側伝達ワイヤの一端及び他端にそれぞれ取り付けられる第２支持部材と、前記第１支持部材にそれぞれ一端を支持され、前記第２支持部材にそれぞれ他端を支持される弾性部材と、を有し、前記操作部の操作に応じて前記伝達ワイヤに発生する動的な弛みを吸収する余剰吸収部を備える。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記第１支持部材は、それぞれ前記操作側伝達ワイヤが取り付けられる底部と、前記底部から前記操作側伝達ワイヤとは反対側に立設され前記弾性部材を囲む筒部と、前記筒部に対して前記底部とは反対側に設けられ、前記可動側伝達ワイヤが貫通する孔が形成された蓋部と、を有し、前記弾性部材は、一端が前記第１支持部材の前記底部の前記操作側伝達ワイヤとは反対側に取り付けられ、他端が前記第２支持部材に取り付けられ、前記第２支持部材は、前記蓋部に形成された孔よりも大きく、前記底部側で前記弾性部材の他端に取り付けられ、前記蓋部側で前記可動側伝達ワイヤに取り付けられ、前記第１支持部材内に移動可能に配置される。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記伝達補償部は、前記操作部から前記操作側プーリに伝わる力を断接する操作側断接部材を有し、前記伝達補償部は、さらに、前記操作側断接部材によって前記操作部と前記操作側プーリが切断されている時に前記操作側プーリを回転させる駆動部材を有する。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、前記伝達補償部は、前記駆動部材から前記操作側プーリに伝わる力を断接する可動側断接部材を有し、前記操作部が操作される時に前記可動側断接部材によって前記駆動部材と前記操作側プーリが切断される。
　本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムは、前記マニピュレータと、前記マニピュレータを制御する制御部と、前記マニピュレータにより取得された画像を表示する表示部と、を備え、前記マニピュレータは、観察光学系、撮像素子及び照明光学系を有する内視鏡を含み、前記制御部は、前記内視鏡により取得された画像を前記表示部に表示することを特徴とする。
　この態様に係るマニピュレータ及びマニピュレータシステムによれば、動的な余剰部分を除去し、操作部の操作に対して、可動部が迅速に作動することが可能となる。
本実施形態のマニピュレータの一例を示す図である。 第１実施形態のマニピュレータの第１例の模式図である。 第１実施形態のマニピュレータの第１例の模式的な作動図である。 第１実施形態のマニピュレータの第２例の模式図である。 第１実施形態のマニピュレータの第３例の模式図である。 第１実施形態のマニピュレータの第４例の模式図である。 第１実施形態のマニピュレータの第５例の模式図である。 第１実施形態のマニピュレータの第６例の模式図である。 第１実施形態のマニピュレータの第６例の余剰吸収部の模式図である。 第２実施形態のマニピュレータの第１例の模式図である。 第２実施形態のマニピュレータの第１例の模式的な作動図である。 第２実施形態のマニピュレータの第１例の模式的な作動図である。 第２実施形態のマニピュレータの第１例の模式的な作動図である。 第２実施形態のマニピュレータの第２例の模式図である。 第２実施形態のマニピュレータの第２例の模式的な作動図である。 第２実施形態のマニピュレータの第２例の模式的な作動図である。 第２実施形態のマニピュレータの第２の模式的な作動図である。 本実施形態のマニピュレータシステムの一例を示す図である。 本実施形態のマニピュレータシステムの一例のブロック図である。 従来のマニピュレータの模式的な作動図である。
　以下、一実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態のマニピュレータ１の一例を示す図である。
　図１に示すように、本実施形態のマニピュレータ１は、操作部２と、可動部３と、伝達部４と、処置部５と、を備える。操作部２と可動部３は、伝達部４によって機械的に接続される。操作者が操作部２を操作すると、操作力が伝達部４を介して可動部３に伝達され、可動部３が可動する。
　操作部２は、ハンドル２１と、第１エンコーダ２２と、からなる。本実施形態では、模式的にハンドル２１を棒状の部材で表しているが、多関節状のアームや、可動部３に設けられる処置具等を操作するために適した形状、例えばハサミの持ち手のような形状でもよい。第１エンコーダ２２は、ハンドル２１の角度を取得する角度取得部を構成する。
　可動部３は、湾曲コマ３１と、先端硬質部３２と、を有する。可動部３は、略リング状の複数の湾曲コマ３１が軸方向に沿って並設され、先端に先端硬質部３２が設置されている。隣接する湾曲コマ３１は、互いに対して回動することが可能とされている。また、先端硬質部３２と隣接する湾曲コマ３１も回動することができるようになっている。先端硬質部３２には、処置部５として内視鏡５１等が適宜配設されるようになっている。
　伝達部４は、操作側プーリ４１と、伝達ワイヤ４３と、軟性部４４と、遷移部４５と、を有する。
　操作側プーリ４１は、操作部２のハンドル２１に接続され、ハンドル２１の操作に基づいて回転する。伝達ワイヤ４３は、第１伝達ワイヤ４３ａ及び第２伝達ワイヤ４３ｂを有し、それぞれ先端が先端硬質部３２にそれぞれ固定され、他端がハンドル２１に固定され、ハンドル２１の操作に基づいて先端硬質部３２を移動させることで、可動部３を可動させる。軟性部４４は、伝達ワイヤ４３の少なくとも一部を覆い、湾曲可能な軟性の筒状の部材からなる。遷移部４５は、軟性部４４の可動部３側に設けられる。遷移部４５は、可動部３の複数の湾曲コマ３１のうち一端の湾曲コマ３１が回動可能に取り付けられる。なお、伝達部４は、可動部側にプーリを用いても良い。
　処置部５は、内視鏡５１と、処置具５２と、を有し、先端硬質部３２に配設される。内視鏡５１は、観察光学系や照明光学系を有する。
　このような構造によって、本実施形態のマニピュレータ１は、以下のように作動する。まず、操作者が操作部２のハンドル２１を操作すると、操作側プーリ４１が回転し、操作側プーリ４１に一部が巻き掛けられた伝達ワイヤ４３が牽引され、先端硬質部３２の一方を引っ張り、他方をゆるめる。そして、先端硬質部３２が引っ張られることで、湾曲コマ３１が回動し、可動部３が湾曲する。
　図２は、第１実施形態のマニピュレータ１の第１例の模式図である。図３は、第１実施形態のマニピュレータ１の第１例の模式的な作動図である。
　第１実施形態の第１例のマニピュレータ１は、操作部２と、可動部３と、伝達部４と、伝達補償部６と、を備える。操作部２、可動部３、及び伝達部４は、図１において説明したものと同様の構成でよい。
　伝達補償部６は、補償モータ６１と、移動部材６２と、押圧部材６３と、を有する。補償モータ６１は、モータ等のアクチュエータからなり、移動部材６２及び押圧部材６３を移動させる。押圧部材６３は、移動部材６２に支持され、移動部材６２と共に回転し、伝達部４の伝達ワイヤ４３を押圧する。
　第１実施形態のマニピュレータ１の第１例は、以下のように作動する。
　図示しない操作者が図２に示した中立状態から図３（ａ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ１方向に回転させた場合、ハンドル２１及び操作側プーリ４１の矢印Ａ１方向の回転に対して、図３（ａ）に示すように、動的な余剰部分となる動的な弛み１０１が発生する。
　その後、図３（ａ）から図３（ｂ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ１方向から矢印Ａ２方向に反転させた場合、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出する。第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出すると、伝達補償部６の補償モータ６１が駆動し、図３（ｂ）に示すように、矢印Ｃ１方向に押圧部材６３を回転させる。
　図３（ｂ）に示すように、押圧部材６３が伝達部４の第１伝達ワイヤ４３ａを押圧することによって、図３（ａ）に示した第１伝達ワイヤ４３ａの動的な弛み１０１は迅速に除去される。動的な弛み１０１が除去されると、ハンドル２１の回転による第１伝達ワイヤ４３ａの引張力が可動部３へ迅速に伝達され矢印Ｂ２方向に回転する。
　さらに、図３（ｃ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ２方向に回転させると、ハンドル２１が回転した側で第２伝達ワイヤ４３ｂに動的な弛み１０１が発生する。
　その後、図３（ｃ）から図３（ｄ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ２方向から矢印Ａ１方向に反転させた場合、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出する。第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出すると、伝達補償部６の補償モータ６１が駆動し、図３（ｄ）に示すように、矢印Ｃ２方向に押圧部材６３を回転させる。
　図３（ｄ）に示すように、押圧部材６３が伝達部４の第２伝達ワイヤ４３ｂを押圧することによって、図３（ｃ）に示した第２伝達ワイヤ４３ｂの動的な弛み１０１は迅速に除去される。動的な弛み１０１が除去されると、ハンドル２１の回転による第２伝達ワイヤ４３ｂの引張力が可動部３へ迅速に伝達され矢印Ｂ１方向に回転する。
　このように、第１例のマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１を迅速に除去し、ハンドル２１の回転に対して可動部３を迅速に回転させることが可能となる。
　図４は、第１実施形態のマニピュレータ１の第２例の模式図である。
　図２に示した第１例のようなマニピュレータ１では、伝達補償部６が動的な弛み１０１を除去した時に伝達ワイヤ４３が引っ張られることによって生じるわずかな反動が伝達ワイヤ４３から操作部２のハンドル２１を握る手に伝わる可能性がある。
　そこで、第１実施形態の第２例のマニピュレータ１は、第１例のマニピュレータ１にトルク発生器２３又は減速器２４等を操作部２に適用したものであって、その他の構成は、図１において説明したものと同様でよいので、説明は省略する。
　トルク発生器２３は、動的な弛み１０１を除去した時に伝達ワイヤ４３からの反動を手に伝わりにくくするものである。例えば、トルク発生器２３としてモータを使用する場合、伝達ワイヤ４３からの反動は、伝達ワイヤ４３の引っ張り力によってモータを回転させなければ手に伝わらない。実際には、伝達ワイヤ４３からの反動はモータを回転させることができるほど強くないので、ハンドル２１を握る手に反動が伝わることがなくなる。
　また、トルク発生器２３としてモータを使用する場合、モータを駆動させることで、伝達ワイヤ４３の弛みを除去するために操作側プーリ４１を回転させたり、ハンドル２１の回転の操作力をアシストするために操作側プーリ４１を回転させたりすることが可能である。ハンドル２１の操作力をアシストするので、軽快に操作することが可能となる。
　減速器２４は、操作側プーリ４１の回転を減速してハンドル２１に伝達する。したがって、操作側プーリ４１の回転に対してハンドル２１の回転を少なくすることができるので、動的な弛み１０１を除去した時の伝達ワイヤ４３の移動は、ハンドル２１にほとんど伝わることがない。
　図５は、第１実施形態のマニピュレータ１の第３例の模式図である。
　図５に示す第３例のマニピュレータ１は、第１例のマニピュレータ１の伝達補償部６の一部の構成を変更したものであって、その他の構成は、図１において説明したものと同様でよいので、説明は省略する。
　第３例の伝達補償部６は、補償モータ６１と、移動部材６２と、押圧部材６３と、を有する。補償モータ６１は、モータ等のアクチュエータからなり、押圧部材６３を移動させる。押圧部材６３は、移動部材６２に支持され、移動部材６２と共に移動し、伝達部４の伝達ワイヤ４３を押圧する。
　第１実施形態のマニピュレータ１の第３例は、以下のように作動する。
　図示しない操作者が図５（ａ）に示した中立状態からハンドル２１を矢印Ａ１方向に回転させて図５（ｂ）の状態にした場合、ハンドル２１及び操作側プーリ４１の矢印Ａ１方向の回転に対して、図５（ｂ）に示すように、動的な弛み１０１が発生する。
　その後、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ１方向から矢印Ａ２方向に反転させた場合、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出する。第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出すると、伝達補償部６の補償モータ６１が駆動し、図５（ｃ）に示すように、矢印Ｃ１方向に押圧部材６３を移動させる。
　第３例のマニピュレータ１の場合、図５（ｃ）に示すように、押圧部材６３が第１伝達ワイヤ４３ａを押圧することによって、図５（ｂ）に示した第１伝達ワイヤ４３ａの動的な弛み１０１は迅速に除去される。動的な弛み１０１が除去されると、ハンドル２１の回転による第１伝達ワイヤ４３ａの引張力が可動部３へ迅速に伝達され矢印Ｂ２方向に回転する。
　このように、第３例のマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１を迅速に除去し、ハンドル２１の回転に対して可動部３を迅速に回転させることが可能となる。また、第３例のマニピュレータ１は、第１例のマニピュレータ１と比較して、伝達ワイヤ４３を押圧するまでの押圧部材６３の移動距離が短いため、省スペースで設置することができる。
　図６は、第１実施形態のマニピュレータ１の第４例の模式図である。
　図６に示す第４例のマニピュレータ１は、第１例のマニピュレータ１の伝達部４の一部及び伝達補償部６の一部の構成を変更したものであって、その他の構成は、図１において説明したものと同様でよいので、説明は省略する。
　第４例の伝達補償部６は、補償モータ６１と、移動部材６２と、押圧部材６３と、を有する。押圧部材６３は、第１押圧部材６３ａと、第２押圧部材６３ｂと、を有する。また、第４例の伝達部４は、第１例の伝達部４の構成に加えてガイドローラ４６を有する。
　移動部材６２は、図６（ａ）に示すように、中立状態で第１押圧部材６３ａと第２押圧部材６３ｂを伝達ワイヤ４３の外側の対向する位置にそれぞれ支持する。第１押圧部材６３ａと第２押圧部材６３ｂは、伝達ワイヤ４３の外側に突出する移動部材６２の両端部分に支持され、移動部材６２と共に回転し、伝達部４の伝達ワイヤ４３を押圧する。第１押圧部材６３ａと第２押圧部材６３ｂが回転して伝達ワイヤ４３を押圧するまでの移動距離は、第１例から第３例までのマニピュレータ１と比較して短く配置される。
　ガイドローラ４６は、第１押圧部材６３ａと第２押圧部材６３ｂがそれぞれ伝達ワイヤ４３を押圧する位置を挟むように、伝達ワイヤ４３の内側にそれぞれ配置される。
　第１実施形態のマニピュレータ１の第４例は、以下のように作動する。
　図示しない操作者が図６（ａ）に示した中立状態からハンドル２１を矢印Ａ１方向に回転させて図６（ｂ）の状態にした場合、図６（ｂ）に示すように、動的な弛み１０１が発生する。
　その後、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ１方向から矢印Ａ２方向に反転させた場合、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出する。第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出すると、伝達補償部６の補償モータ６１が駆動し、図６（ｃ）に示すように、矢印Ｃ１方向に移動部材６２及び押圧部材６３を回転させる。
　図６（ｃ）に示すように、ガイドローラ４６の間で第１押圧部材６３ａに第１伝達ワイヤ４３ａが押圧されることによって、図６（ｂ）に示した第１伝達ワイヤ４３ａの動的な弛み１０１は迅速に除去される。動的な弛み１０１が除去されると、ハンドル２１の回転による第１伝達ワイヤ４３ａの引張力が可動部３へ迅速に伝達され矢印Ｂ２方向に回転する。
　このように、第４例のマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１を迅速に除去し、ハンドル２１の回転に対して可動部３を迅速に回転させることが可能となる。また、第４例のマニピュレータ１は、第１例から第３例のマニピュレータ１と比較して、伝達ワイヤ４３を押圧するまでの押圧部材６３の移動距離を短く設定できるため、ハンドル２１の回転に対して可動部３をより迅速に回転させることが可能となる。また、ガイドローラ４６にガイドされた伝達ワイヤ４３を押圧するので、押圧部材６３が的確な位置で伝達ワイヤ４３を押圧することができ、伝達ワイヤ４３が受けるダメージを小さくすることが可能となる。
　図７は、第１実施形態のマニピュレータ１の第５例の模式図である。
　図７に示す第５例のマニピュレータ１は、第４例のマニピュレータ１の伝達部４の一部を変更すると共に、余剰吸収部７を付加したものであって、その他の構成は、図６において説明した第４例のものと同様でよいので、説明は省略する。
　第５例の伝達部４は、第４例の伝達部４のガイドローラ４６を第１ガイドローラ４６ａとし、各第１ガイドローラ４６ａに対して伝達ワイヤ４３を挟んで対向し、伝達ワイヤ４３の外側に第２ガイドローラ４６ｂを設置する。
　また、余剰吸収部７は、アイドラプーリ７１と、弾性部材７２と、ストッパ７３と、を有する。アイドラプーリ７１は、第１押圧部材６３ａと第２押圧部材６３ｂの近傍にそれぞれ１つずつ対応して配置される。第５例では、アイドラプーリ７１は、伝達ワイヤ４３の内側に配置され、伝達ワイヤ４３を外側に押圧する方向に付勢する弾性部材７２によって支持される。ストッパ７３は、アイドラプーリ７１及び伝達ワイヤ４３が初期位置より内側に押圧されることを抑制するために設置される。第５例では、ストッパ７３は、図７（ａ）に示した中立状態において、アイドラプーリ７１が弾性部材７２によって付勢される方向とは逆の位置で当接する。すなわち、アイドラプーリ７１は、伝達ワイヤ４３とストッパ７３とに挟まれるように配置される。
　第１実施形態のマニピュレータ１の第５例は、以下のように作動する。
　図示しない操作者が図７（ａ）に示した中立状態からハンドル２１を矢印Ａ１方向に回転させて図７（ｂ）の状態にした場合、ハンドル２１及び操作側プーリ４１の矢印Ａ１方向の回転に対して、図７（ｂ）に示すように、動的な弛み１０１が発生する。ただし、実際には、動的な弛み１０１が生じると、ほぼ同時に弾性部材７２に吸収されるので、図７（ｂ）に示す状態は見られない。
　すると、第１伝達ワイヤ４３ａの引張力が小さくなり、図７（ｃ）に示すように、弾性部材７２の付勢力によってアイドラプーリ７１が引っ張られる。その結果、動的な弛み１０１は、見かけ上、吸収される。
　しかしながら、実際には、図７（ｃ）に示した状態から、伝達補償部６を作動させずにハンドル２１を矢印Ａ２方向に回転させると、弾性部材７２の付勢力よりも第１伝達ワイヤ４３ａの引張力が大きくなり、第１伝達ワイヤ４３ａがアイドラプーリ７１を引っ張り、弾性部材７２が伸びるだけで、第１伝達ワイヤ４３ａの引張力は可動部３に伝達されず、可動部３は回転しない。
　そこで、図７（ｄ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ１方向から矢印Ａ２方向に反転させ、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出した場合、伝達補償部６の補償モータ６１を駆動させ、矢印Ｃ１方向に押圧部材６３を回転させる。
　第５例のマニピュレータ１の場合、図７（ｄ）に示すように、押圧部材６３が回転し、ガイドローラ４６の間で第１押圧部材６３ａが第１伝達ワイヤ４３ａを押圧する。すると、第１伝達ワイヤ４３ａがアイドラプーリ７１を引っ張り、アイドラプーリ７１はストッパ７３に当接する。したがって、第１押圧部材６３ａによって伝達ワイヤ４３が押圧されることによって、図７（ｂ）に示した伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１は迅速に除去される。
　動的な弛み１０１が除去されると、ハンドル２１の回転による第１伝達ワイヤ４３ａの引張力により可動部３が矢印Ｂ２方向に回転する。
　このように、第５例のマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１を迅速に除去し、ハンドル２１の回転に対して可動部３を迅速に回転させることが可能となる。また、第５例のマニピュレータ１は、第１例から第３例のマニピュレータ１と比較して、伝達ワイヤ４３を押圧するまでの押圧部材６３の移動距離を短く設定できるため、ハンドル２１の回転に対して可動部３をより迅速に回転させることが可能となる。
　また、弾性部材７２が動的な弛み１０１を一時的に吸収するので、伝達ワイヤ４３が動的な弛み１０１によって中立状態の位置から大きくずれてしまうことを抑制することが可能となる。その結果、押圧部材６３が的確な位置で伝達ワイヤ４３を押圧するので、伝達ワイヤ４３が受けるダメージを小さくすることが可能となる。
　図８は、第１実施形態のマニピュレータ１の第６例の模式図である。図９は、第１実施形態のマニピュレータ１の第６例の余剰吸収部の模式図である。
　図８に示す第６例のマニピュレータ１は、第４例のマニピュレータ１に図９に示す余剰吸収部７を付加したものであって、その他の構成は、図６において説明した第４例のものと同様でよいので、説明は省略する。
　余剰吸収部７は、第１支持部材７６と、弾性部材７７と、第２支持部材７８と、を有する。第１支持部材７６は、操作側プーリ４１に巻き掛けられた操作側伝達ワイヤ４３ｃの一端に取り付けられ、弾性部材７７の一端を支持する。第２支持部材７８は、可動側プーリ４２に巻き掛けられた可動側伝達ワイヤ４３ｄの一端に取り付けられ、弾性部材７７の他端を支持する。
　また、操作側伝達ワイヤ４３ｃの他端と可動側伝達ワイヤ４３ｄの他端の間にも同様の構造の余剰吸収部７が設置されている。
　第６例のマニピュレータ１の第１支持部材７６は、操作側伝達ワイヤ４３ｃが取り付けられる底部７６ａと、底部７６ａから操作側伝達ワイヤ４３ｃとは反対側に立設され弾性部材７７を囲む筒部７６ｂと、筒部７６ｂに対して底部７６ａとは反対側に設けられ、可動側伝達ワイヤ４３ｄが貫通する孔が形成された蓋部７６ｃと、を有する箱形のケースからなる。
　弾性部材７７は、一端が第１支持部材７６の底部７６ａの操作側伝達ワイヤ４３ｃとは反対側に取り付けられ、他端が第２支持部材７８に取り付けられ、筒部７６ｂに囲まれる。第２支持部材７８は、底部７６ａ側で弾性部材７７の他端に取り付けられ、蓋部７６ｃ側で可動側伝達ワイヤ４３ｄに取り付けられ、第１支持部材７６内に移動可能に配置される。また、第２支持部材７８は、蓋部７６ｃに形成された孔よりも大きく、該孔を貫通することはできない。
　第１実施形態のマニピュレータ１の第６例は、以下のように作動する。
　図示しない操作者が図８（ａ）に示した中立状態からハンドル２１を矢印Ａ１方向に回転させて図８（ｂ）の状態にした場合、ハンドル２１及び操作側プーリ４１の矢印Ａ１方向の回転に対して、図８（ｂ）に示すように、動的な弛み１０１が発生する。ただし、実際には、動的な弛み１０１が生じると、ほぼ同時に弾性部材７７に吸収されるので、図８（ｂ）に示す状態は見られない。
　すると、伝達ワイヤ４３の引張力が小さくなり、図８（ｃ）に示すように、弾性部材７７の付勢力によって第２支持部材７８が引っ張られる。その結果、動的な弛み１０１は、見かけ上、吸収される。
　しかしながら、実際には、図８（ｃ）に示した状態から、伝達補償部６を作動させずにハンドル２１を矢印Ａ２方向に回転させると、弾性部材７７の付勢力よりも伝達ワイヤ４３の引張力が大きくなり、可動側伝達ワイヤ４３ｄが第２支持部材７８を引っ張り、弾性部材７７が伸びるだけで、伝達ワイヤ４３の引張力は可動側プーリ４２に伝達されず、可動部３は回転しない。
　そこで、図８（ｄ）に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ１方向から矢印Ａ２方向に反転させ、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出した場合、伝達補償部６の補償モータ６１を駆動させ、矢印Ｃ１方向に押圧部材６３を回転させる。
　第６例のマニピュレータ１の場合、図８（ｄ）に示すように、押圧部材６３が回転し、ガイドローラ４６の間で第１押圧部材６３ａが可動側伝達ワイヤ４３ｄを押圧する。すると、可動側伝達ワイヤ４３ｄが第２支持部材７８を引っ張り、第２支持部材７８は第１支持部材７６の蓋部７６ｃに当接する。そして、第１支持部材７６と第２支持部材７８が一体となって伝達ワイヤ４３と共に移動する。したがって、第１押圧部材６３ａによって伝達ワイヤ４３が押圧されることによって、図８（ｂ）に示した伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１は迅速に除去される。
　動的な弛み１０１が除去されると、ハンドル２１の回転による伝達ワイヤ４３の引張力により可動部３が矢印Ｂ２方向に回転する。
　このように、第６例のマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１をさらに迅速に除去し、ハンドル２１の回転に対して可動部３をさらに迅速に回転させることが可能となる。また、第６例のマニピュレータ１は、第１例から第３例のマニピュレータ１と比較して、伝達ワイヤ４３を押圧するまでの押圧部材６３の移動距離を短く設定できるため、ハンドル２１の回転に対して可動部３をより迅速に回転させることが可能となる。
　また、弾性部材７７が動的な弛み１０１を一時的に吸収するので、伝達ワイヤ４３が動的な弛み１０１によって中立状態の位置から大きくずれてしまうことを抑制することが可能となる。その結果、押圧部材６３が的確な位置で伝達ワイヤ４３を押圧するので、伝達ワイヤ４３が押圧部材６３から受ける押圧時のダメージを小さくすることが可能となる。
　さらに、第１支持部材７６と第２支持部材７８が一体となって伝達ワイヤ４３と共に移動し、伝達ワイヤ４３の軌道が変わることがないので、さらに押圧部材６３が的確な位置で伝達ワイヤ４３を押圧することとなり、伝達ワイヤ４３が押圧部材６３から受ける押圧時のダメージをさらに小さくすることが可能となる。
　図１０は、第２実施形態のマニピュレータ１の第１例の模式図である。
　図１０に示す第２実施形態の第１例のマニピュレータ１は、第１実施形態の第１例のマニピュレータ１の操作部２及び伝達補償部６の一部の構成を変更したものであって、その他の構成は、図１において説明したものと同様でよいので、説明は省略する。
　図１０に示すマニピュレータ１の操作部２は、ハンドル２１と、第１エンコーダ２２と、第１クラッチ６５と、を有する。また、マニピュレータ１の伝達補償部６は、補償モータ６６と、第２エンコーダ６７と、を有する。
　ハンドル２１は操作部材を構成し、第１エンコーダ２２は操作状態取得部を構成し、第１クラッチ６５は操作側断接部材を構成する。また、補償モータ６６は駆動部材を構成し、第２エンコーダ６７は駆動状態取得部を構成する。
　なお、駆動部材は、モータに限らず、駆動力を出力するアクチュエータであればよい。また、操作状態取得部は、エンコーダに限らず、操作部２の回転状態が取得できるものであればよい。例えば、角度センサ及び角速度センサでもよい。さらに、操作側プーリ４１の回転角度を取得できるものでもよい。同様に、駆動状態取得部は、エンコーダに限らず、補償モータ６６の回転状態が取得できるものであればよい。例えば、角度センサ及び角速度センサでもよい。
　第２実施形態では、ハンドル２１は、模式的に棒状の部材で表しているが、多関節状のアームや、可動部３に設けられる処置具等を操作するために適した形状、例えばハサミの持ち手のような形状でもよい。第１エンコーダ２２は、ハンドル２１の入力値を検出する。第１クラッチ６５は、ハンドル２１と操作側プーリ４１の間に設置され、ハンドル２１から操作側プーリ４１に伝わる力を断接する部材である。
　補償モータ６６は、操作側プーリ４１を回転させて動的な弛み１０１を除去する。また、ハンドル２１の回転をアシストするために操作側プーリ４１を回転させることも可能である。第２エンコーダ６７は、補償モータ６６の回転を検出する。第１クラッチ６５は、ハンドル２１から操作側プーリ４１に伝わる力を断接する部材である。
　第２実施形態のマニピュレータ１の第１例は、以下のように作動する。
　図１１～図１３は、第２実施形態のマニピュレータ１の第１例の各作動図である。なお、図１１～図１３の図中の矢印は、クラッチの動作を模式的に表現したものである。
　図示しない操作者が図１０に示した中立状態からハンドル２１を矢印Ａ１方向に回転させて、図１１に示す状態とした場合、ハンドル２１及び操作側プーリ４１の矢印Ａ１方向の回転に対して、図１１に示すように、動的な弛み１０１が発生する。
　続いて、図１１から図１２に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ２方向に反転させた場合、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出する。第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出すると、図１２に示すように操作部２の第１クラッチ６５を図の矢印Ｃ１方向に切断すると共に、補償モータ６６を駆動させる。補償モータ６６が駆動すると、図１１に示した伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１は迅速に除去される。なお、図１２に示した状態では、補償モータ６６によって操作側プーリ４１を回転させても第１クラッチ６５が切断されているので、ハンドル２１には補償モータ６６の駆動力は伝達されない。
　その後、動的な弛み１０１が除去されると、図１３に示すように、第１クラッチ６５が矢印Ｃ２方向に接続され、ハンドル２１の回転による伝達ワイヤ４３の引張力により、可動部３が矢印Ｂ２方向に回転する。この時、補償モータ６６を駆動してハンドル２１の操作力をアシストしてもよい。
　このように、第２実施形態の第１例のマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１を迅速に除去し、ハンドル２１の回転に対して可動部３を迅速に回転させることが可能となる。
　また、第２実施形態の第１例のマニピュレータ１は、第１実施形態のマニピュレータ１と比較して、伝達ワイヤ４３を押圧する押圧部材を設置する必要がないので、省スペースに設置することができると共に、伝達ワイヤ４３がダメージを受けることがなくなる。さらに、補償モータ６６がハンドル２１の操作力をアシストするので、軽快に操作することが可能となる。
　図１４は、第２実施形態のマニピュレータ１の第２例の模式図である。
　図１４に示す第２実施形態の第２例のマニピュレータ１は、第２実施形態の第１例のマニピュレータ１の伝達補償部６の一部の構成を変更したものであって、その他の構成は、図１０において説明したものと同様でよいので、説明は省略する。
　図１４に示すマニピュレータ１の伝達補償部６は、第２クラッチ６８を有する。
　第２クラッチ６８は、補償モータ６６から操作側プーリ４１に伝わる力を断接する部材である。
　第２実施形態のマニピュレータ１の第２例は、以下のように作動する。
　図示しない操作者が図１４に示した中立状態からハンドル２１を矢印Ａ１方向に回転させて、図１５に示す状態とした場合、ハンドル２１及び操作側プーリ４１の矢印Ａ１方向の回転に対して、図１５に示すように、動的な弛み１０１が発生する。
　この時点では、第２クラッチ６８は、矢印Ｄ１方向に切断されており、操作側プーリ４１は、ハンドル２１の操作のみによって回転する。
　続いて、図１５から図１６に示すように、ハンドル２１を矢印Ａ２方向に反転させた場合、第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出する。第１エンコーダ２２がハンドル２１の反転を検出すると、図１６に示すように操作部２の第１クラッチ６５を矢印Ｃ１方向に切断すると共に、伝達補償部６の第２クラッチ６８を矢印Ｄ２方向に接続して補償モータ６６を駆動させる。補償モータ６６が駆動すると、図１５に示した伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１は迅速に除去される。なお、図１６に示した状態では、補償モータ６６によって操作側プーリ４１を回転させても第１クラッチ６５が切断されているので、ハンドル２１には補償モータ６６の駆動力は伝達されない。
　その後、動的な弛み１０１が除去されると、図１７に示すように、第１クラッチ６５が矢印Ｃ２方向に接続されると共に、第２クラッチ６８が矢印Ｄ１方向に切断され、ハンドル２１の回転による伝達ワイヤ４３の引張力により、可動部３が矢印Ｂ２方向に回転する。この時、補償モータ６６を駆動してハンドル２１の操作力をアシストしてもよい。
　このように、第２実施形態の第２例のマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３の動的な弛み１０１を迅速に除去し、ハンドル２１の回転に対して可動部３を迅速に回転させることが可能となる。
　また、第２実施形態の第２例のマニピュレータ１は、第１実施形態のマニピュレータ１と比較して、伝達ワイヤ４３を押圧する押圧部材を設置する必要がないので、省スペースに設置することができると共に、伝達ワイヤ４３がダメージを受けることがなくなる。
　さらに、第２実施形態の第２例のマニピュレータ１は、第１例のマニピュレータ１と比較して、補償モータ６６と操作側プーリ４１とを断接可能な第２クラッチ６８が設置されているので、ハンドル２１を操作する際に補償モータ６６が抵抗となって重く感じることがなくなり、軽快にハンドルを操作することが可能となる。
　次に、本実施形態のマニピュレータ１を適用したマニピュレータシステムの一例として手術支援システム１０について説明する。
　図１８は、本実施形態のマニピュレータ１を適用した手術支援システム１０を示す。図１９は、本実施形態のマニピュレータ１を適用した手術支援システム１０のシステム構成図を示す。
　本実施形態に係る手術支援システム１０は、図１に示したマニピュレータ１を適用する。手術支援システム１０は、操作者Ｏにより操作される操作部２、手術台ＢＤ上の患者Ｐの体内、例えば、大腸等の柔らかい臓器内に挿入可能な図１に示した可動部３、操作部２からの入力を可動部３に伝達し、一部が臓器内に挿入可能な軟性の伝達部４、及び可動部３の先端に設置された内視鏡等を有する図１に示した処置部５を有するマニピュレータ１と、マニピュレータ１を制御する制御部９１と、マニピュレータ１により取得された画像を表示する表示部９２と、を備えている。
　操作部２は、図１８に示すように、操作台に取り付けられた一対の操作ハンドルと、床面上に配置されたフットスイッチ等を有している。操作部２は、多関節構造を有してもよい。操作部２は、伝達部４及び可動部３と機械的に接続され、可動部３の湾曲操作を行う。また、操作した操作部２の角度をエンコーダ等の角度取得部から取得し、その取得した信号によって、制御部９１は、ドライバ９１ｂを介して可動部３の先端に配設された処置具５２及び伝達補償部６を作動させる。
　マニピュレータ１は、図１に示したように、可動部３の先端硬質部３２に処置部５として、内視鏡５１及び処置具５２等を有する。内視鏡５１は、体内の画像を取得するための観察光学系、撮像素子５１ａ及び照明光学系等を備えている。観察光学系を経て撮像素子５１ａにより取得された画像は、制御部９１内の画像処理部９１ａに出力される。画像処理部９１ａで処理された画像は、表示部９２に表示される。そして、操作者Ｏは、表示部９２に表示された画像を見ながらマニピュレータ１を操作する。
　このような手術支援システム１０によれば、操作者の求める的確な画像を表示することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、操作者が操作する操作部２と、操作部２によって操作される可動部３と、操作部２と可動部３を連結して、操作部２の駆動力を可動部３に伝達する伝達部４と、操作部２の操作に応じて伝達部４に発生する動的な余剰部分を補償する伝達補償部６と、を備えるので、動的な余剰部分を迅速に除去し、操作部２の操作に対して、可動部３が迅速に作動することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、伝達部４は、操作部２と共に回転する操作側プーリ４１と、操作側プーリ４１に少なくとも一部が巻き掛けられる伝達ワイヤ４３と、を有し、伝達補償部６は、操作部２の操作に応じて伝達ワイヤ４３に発生する動的な弛みを補償するので、動的な弛みを迅速に除去し、操作部２の操作に対して、可動部３が迅速に作動することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、伝達補償部６は、伝達ワイヤ４３を押圧する押圧部材６３と、操作部２の操作に応じて押圧部材６３を駆動する駆動部材６１と、を有するので、簡単な構成で、動的な弛みを迅速に除去し、操作部２の操作に対して、可動部３が迅速に作動することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、操作側プーリ４１から操作部２に入力される回転を減速する減速器２４を有するので、押圧部材６３によって伝達ワイヤ４３にかかる反動が操作側プーリ４１から操作部２に伝わることを低減することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、押圧部材６３は、回転移動するので、簡単な構成で押圧部材６３を伝達ワイヤ４３に押圧させることが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、押圧部材６３は、直線上を移動するので、押圧部材６３が伝達ワイヤ４３に与えるダメージを小さくできると共に、押圧部材６３を的確に伝達ワイヤ４３に押圧させることが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、押圧部材６３は、複数設けられるので、押圧部材６３が伝達ワイヤ４３を押圧するまでの距離を短くすることができ、動的な弛みをより迅速に除去し、操作部２の操作に対して、可動部３がより迅速に作動することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３が押圧部材６３によって押圧される位置を挟んで設置されるガイドローラ４６を有するので、押圧部材６３をより的確な位置で伝達ワイヤ４３に押圧させることが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、伝達ワイヤ４３に当接するアイドラプーリ７１と、アイドラプーリ７１を伝達ワイヤ４３側に付勢する弾性部材７２と、アイドラプーリ７１に対して弾性部材７２の反対側に設置され、アイドラプーリ７１の移動を抑制するストッパ７３と、を有し、操作部２の操作に応じて伝達ワイヤ４３に発生する動的な弛みを吸収する余剰吸収部７を備えるので、伝達ワイヤ４３が動的な弛み１０１によって中立状態の位置から大きくずれてしまうことを抑制することが可能となる。その結果、押圧部材６３が的確な位置で伝達ワイヤ４３を押圧するので、伝達ワイヤ４３が押圧部材６３から受ける押圧時のダメージを小さくすることが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、伝達部４は、可動部３と共に回転する可動側プーリ４２を有し、伝達ワイヤ４３は、操作側プーリ４１に巻き掛けられた操作側伝達ワイヤ４３ｃと、可動側プーリ４２に巻き掛けられた可動側伝達ワイヤ４３ｄと、に分割され、操作側伝達ワイヤ４３ｃの一端及び他端にそれぞれ取り付けられる第１支持部材７６と、可動側伝達ワイヤ４３ｄの一端及び他端にそれぞれ取り付けられる第２支持部材７８と、第１支持部材７６にそれぞれ一端を支持され、第２支持部材７８にそれぞれ他端を支持される弾性部材７７と、を有し、操作部２の操作に応じて伝達ワイヤ４３に発生する動的な弛みを吸収する余剰吸収部７を備えるので、弾性部材７７が動的な弛み１０１を一時的に吸収するので、伝達ワイヤ４３が動的な弛み１０１によって中立状態の位置から大きくずれてしまうことを抑制することが可能となる。その結果、押圧部材６３が的確な位置で伝達ワイヤ４３を押圧するので、伝達ワイヤ４３が押圧部材６３から受ける押圧時のダメージを小さくすることが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、第１支持部材７６は、それぞれ操作側伝達ワイヤ４３ｃが取り付けられる底部７６ａと、底部７６ａから操作側伝達ワイヤ４３ｃとは反対側に立設され弾性部材７７を囲む筒部７６ｂと、筒部７６ｂに対して底部７６ａとは反対側に設けられ、可動側伝達ワイヤ４３ｄが貫通する孔が形成された蓋部７６ｃと、を有し、弾性部材７７は、一端が第１支持部材７６の底部７６ａの操作側伝達ワイヤ４３ｃとは反対側に取り付けられ、他端が第２支持部材７８に取り付けられ、第２支持部材７８は、蓋部７６ｃに形成された孔よりも大きく、底部７６ａ側で弾性部材７７の他端に取り付けられ、蓋部７６ｃ側で可動側伝達ワイヤ４３ｄに取り付けられ、第１支持部材７６内に移動可能に配置されるので、第１支持部材７６と第２支持部材７８が一体となって伝達ワイヤ４３と共に移動し、伝達ワイヤ４３の軌道が変わることがないので、さらに押圧部材６３が的確な位置で伝達ワイヤ４３を押圧することとなり、伝達ワイヤ４３が押圧部材６３から受ける押圧時のダメージをさらに小さくすることが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、伝達補償部６は、操作部２から操作側プーリ４１に伝わる力を断接する第１クラッチ６５を有し、伝達補償部６は、さらに、第１クラッチ６５によって操作部２と操作側プーリ４１が切断されている時に操作側プーリ４１を回転させる駆動部材６６を有するので、動的な弛み１０１を迅速に除去し、操作部２の操作に対して、可動部３が迅速に作動することが可能となる。また、駆動部材６６による操作側プーリ４１の回転を操作側プーリ４１から操作部２に伝わることを防止することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１によれば、伝達補償部７は、駆動部材６６から操作側プーリ４１に伝わる力を断接する第２クラッチ６８を有し、操作部２が操作される時に第２クラッチ６８によって駆動部材６６と操作側プーリ４１が切断されるので、ハンドル２１を操作する際に補償モータ６６が抵抗となって重く感じることがなくなり、軽快にハンドルを操作することが可能となる。
　本実施形態に係るマニピュレータシステム１０によれば、マニピュレータ１と、マニピュレータ１を制御する制御部９１と、マニピュレータ１により取得された画像を表示する表示部９２と、を備え、マニピュレータ１は、観察光学系、撮像素子及び照明光学系を有する内視鏡５１を含み、制御部９１は、内視鏡５１により取得された画像を表示部９２に表示するので、動的な余剰部分を迅速に除去し、操作部２の操作に対して、可動部３が迅速に作動することができ、操作者の求める的確な画像を表示することが可能となる。
　なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。
１…マニピュレータ
２…操作部
２１…ハンドル
２２…第１エンコーダ（操作状態取得部）
２３…トルク発生器
２４…減速器
３…可動部
３１…湾曲コマ
３２…先端硬質部
３３…可動ワイヤ
４…伝達部
４１…操作側プーリ
４２…可動側プーリ
４３…伝達ワイヤ
４４…軟性部
４５…遷移部
４６…ガイドローラ
５…処置部
５１…内視鏡
５２…処置具
６…伝達補償部
６１…補償モータ（駆動部材）
６２…移動部材
６３…押圧部材
６５…第１クラッチ（操作側断接部材）
６６…補償モータ（駆動部材）
６７…第２エンコーダ（駆動状態取得部）
６８…第２クラッチ（駆動側断接部材）
７…余剰吸収部
７１…アイドラプーリ
７２…弾性部材
７３…ストッパ
７６…第１支持部材
７７…弾性部材
７８…第２支持部材
１０…手術支援システム
９１…制御部
９２…表示部

Claims (14)

  1. 　操作者が操作する操作部と、
    　前記操作部によって操作される可動部と、
    　前記操作部と前記可動部を連結して、前記操作部の駆動力を前記可動部に伝達する伝達部と、
    　前記操作部の操作に応じて前記伝達部に発生する動的な余剰部分を補償する伝達補償部と、
    を備える
    ことを特徴とするマニピュレータ。
  2. 　前記伝達部は、
    　　前記操作部と共に回転する操作側プーリと、
    　　前記操作側プーリに少なくとも一部巻き掛けられる伝達ワイヤと、
    を有し、
    　前記伝達補償部は、
    　　前記操作部の操作に応じて前記伝達ワイヤに発生する動的な弛みを補償する
    請求項１に記載のマニピュレータ。
  3. 　前記伝達補償部は、
    　　前記伝達ワイヤを押圧する押圧部材と、
    　　前記操作部の操作に応じて前記押圧部材を駆動する駆動部材と、
    を有する
    請求項２に記載のマニピュレータ。
  4. 　前記操作側プーリから前記操作部に入力される回転を減速する減速器を有する
    請求項３に記載のマニピュレータ。
  5. 　前記押圧部材は、回転移動する
    請求項４に記載のマニピュレータ。
  6. 　前記押圧部材は、直線上を移動する
    請求項４に記載のマニピュレータ。
  7. 　前記押圧部材は、複数設けられる
    請求項４乃至６のいずれか１項に記載のマニピュレータ。
  8. 　前記伝達ワイヤが前記押圧部材によって押圧される位置を挟んで設置されるガイドローラを有する
    請求項４乃至７のいずれか１項に記載のマニピュレータ。
  9. 　前記伝達ワイヤに当接するアイドラプーリと、
    　前記アイドラプーリを前記伝達ワイヤ側に付勢する弾性部材と、
    　前記アイドラプーリに対して前記弾性部材の反対側に設置され、前記アイドラプーリの移動を抑制するストッパと、
    を有し、
    　前記操作部の操作に応じて前記伝達ワイヤに発生する動的な弛みを吸収する余剰吸収部を備える
    請求項８に記載のマニピュレータ。
  10. 　前記伝達部は、前記可動部と共に回転する可動側プーリを有し、
    　前記伝達ワイヤは、
    　　前記操作側プーリに巻き掛けられた操作側伝達ワイヤと、
    　　前記可動側プーリに巻き掛けられた可動側伝達ワイヤと、
    に分割され、
    　前記操作側伝達ワイヤの一端及び他端にそれぞれ取り付けられる第１支持部材と、
    　前記可動側伝達ワイヤの一端及び他端にそれぞれ取り付けられる第２支持部材と、
    　前記第１支持部材にそれぞれ一端を支持され、前記第２支持部材にそれぞれ他端を支持される弾性部材と、
    を有し、
    　前記操作部の操作に応じて前記伝達ワイヤに発生する動的な弛みを吸収する余剰吸収部を備える
    請求項８に記載のマニピュレータ。
  11. 　前記第１支持部材は、それぞれ
    　　前記操作側伝達ワイヤが取り付けられる底部と、
    　　前記底部から前記操作側伝達ワイヤとは反対側に立設され前記弾性部材を囲む筒部と、
    　　前記筒部に対して前記底部とは反対側に設けられ、前記可動側伝達ワイヤが貫通する孔が形成された蓋部と、
    を有し、
    　前記弾性部材は、一端が前記第１支持部材の前記底部の前記操作側伝達ワイヤとは反対側に取り付けられ、他端が前記第２支持部材に取り付けられ、
    　前記第２支持部材は、前記蓋部に形成された孔よりも大きく、前記底部側で前記弾性部材の他端に取り付けられ、前記蓋部側で前記可動側伝達ワイヤに取り付けられ、前記第１支持部材内に移動可能に配置される
    請求項１０に記載のマニピュレータ。
  12. 　前記伝達補償部は、前記操作部から前記操作側プーリに伝わる力を断接する操作側断接部材を有し、
    　前記伝達補償部は、さらに、前記操作側断接部材によって前記操作部と前記操作側プーリが切断されている時に前記操作側プーリを回転させる駆動部材を有する
    請求項２に記載のマニピュレータ。
  13. 　前記伝達補償部は、前記駆動部材から前記操作側プーリに伝わる力を断接する可動側断接部材を有し、前記操作部が操作される時に前記可動側断接部材によって前記駆動部材と前記操作側プーリが切断される
    請求項１２に記載のマニピュレータ。
  14. 　請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のマニピュレータと、
    　前記マニピュレータを制御する制御部と、
    　前記マニピュレータにより取得された画像を表示する表示部と、
    を備え、
    　前記マニピュレータは、観察光学系、撮像素子及び照明光学系を有する内視鏡を含み、
    　前記制御部は、前記内視鏡により取得された画像を前記表示部に表示する
    ことを特徴とするマニピュレータシステム。
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