[发明专利]多关节机械手装置以及具有该装置的内窥镜系统

说明书

技术领域

本发明涉及通过多个线的牵引而使关节屈曲的多关节机械手装置以及具有该装置的内窥镜系统。

背景技术

一般地，作为臂型机器人之一，公知有利用屈曲自如的关节部连接多个棒的机械手。根据用途在末端部安装各种功能部位来使用这种机械手。作为功能部位，例如考虑夹持物品的夹持部等。在机械手的内部配设有用于使其进行屈曲动作的一端与各关节部连接的线。一个关节部至少需要2根线，所以至少需要关节数的2倍数量的线。

作为实现机械手的轻量化的手法，公知有如下结构：在对皮带轮的卷绕上下工夫，使线彼此干涉来减少线的数量。使用这种线的机械手的控制需要关节转矩控制系统和线张力控制系统，是繁杂的。例如，在专利文献1中公开了进行如下控制的技术。在该技术中，首先根据要移动的机械手的末端的目的位置，计算线的位移的目标位置。并且，测定线的实际位移。接着，对线的位移的目标位置与实际位移进行比较，根据该比较求出对线施加的张力，对机械手进行驱动控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-31662号公报

发明内容

发明要解决的课题

所述这种机械手用于各种领域。例如，如内窥镜装置那样要求较长、小径和轻量化。在可确保的内径受限的机械手中，当为了增加自由度而增加线的数量时，必须配设在有限空间内的线的数量增加。这种情况下，使用较细的线。同样，在要求更细的机械手的情况下，空间减少，所以为了设置相同数量的关节，采用更细的线。

在对机械手的线施加的张力超过线的强度的情况下，该线可能损伤。例如在用于内窥镜手术等的机械手中，在线损伤的情况下，有时手术被中断。鉴于这些情况，例如在用于内窥镜手术等的机械手中，从空间的观点来看，要求使用较细的线，另一方面，要求使用具有不会损伤的强度的线。

但是，在使用线的多关节机械手中，对各个线施加的张力不同。并且，用于使机械手的末端成为同一位置和姿势的关节的位移的组合存在多个。因此，在使机械手的末端成为目标位置和姿势时，如果优先牵引多个线中的施加张力低的线，则能够防止对线施加的张力超过线的强度。

因此，本发明的目的在于，提供如下的线驱动型的多关节机械手装置以及具有该装置的内窥镜系统：为了避免线的损伤，优先牵引多个线中的施加张力较低的线，使机械手的末端移动到目标位置和姿势。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，在本发明的多关节机械手装置的一个方式中，该多关节机械手装置具有：管状部件(2)，其具有多个关节部(18)；多个线状动力传递部件(19)，其贯穿插入所述管状部件中，其一端固定在任意一个所述关节部附近；驱动部(25)，其固定有所述线状动力传递部件(19)的另一端，使该线状动力传递部件在长度方向上移动以使所述管状部件屈曲；位置检测器(26)，其检测所述线状动力传递部件(19)的位置；张力检测器(27)，其检测对所述线状动力传递部件(19)施加的张力；操作部(6)，其接受所述管状部件(2)和安装在该管状部件上的部件(16)中被关注的部分即关注部位的目标位置和姿势的输入；以及移动量计算部(11)，其根据所述位置检测器(26)检测到的所述线状动力传递部件(19)的所述位置，计算所述关注部位的当前位置和姿势，根据所述张力检测器(27)检测到的对该线状动力传递部件施加的所述张力，计算使该关注部位从该当前位置和姿势移动到所述目标位置和姿势所需要的该线状动力传递部件的移动量。

为了实现上述目的，在本发明的内窥镜系统的一个方式中，该内窥镜系统具有：体腔插入部(38a2)，其对所述多关节机械手装置包覆了外皮；摄像部(38a5)，其设置在一端配设有所述驱动部(25)的所述体腔插入部的另一端；照明部(38a4)，其设置在所述体腔插入部(38a2)的所述另一端；以及显示部(52)，其显示所述摄像部(38a5)所拍摄的图像。

发明效果

根据本发明，能够提供如下的线驱动型的多关节机械手装置以及具有该装置的内窥镜系统：为了避免线的损伤，通过考虑了基于对线施加的张力的加权后的控制，优先牵引多个线中的施加张力较低的线，使机械手的末端移动到目标位置和姿势。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的多关节机械手装置的整体结构例的框图。

图2A是示出本发明的第1实施方式的多关节机械手的结构例的外观的概要的图。

图2B是示出本发明的第1实施方式的多关节机械手的结构例的剖面的概要的图。