JP2008093271A - manipulator - Google Patents
manipulator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008093271A JP2008093271A JP2006280361A JP2006280361A JP2008093271A JP 2008093271 A JP2008093271 A JP 2008093271A JP 2006280361 A JP2006280361 A JP 2006280361A JP 2006280361 A JP2006280361 A JP 2006280361A JP 2008093271 A JP2008093271 A JP 2008093271A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- pressure sensor
- detection unit
- detection
- input unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
【課題】術者の感覚に合い、しかも高い操作性を有するマニピュレータを提供する。
【解決手段】マニピュレータは、人手で把持される操作指令部14と、該操作指令部14に設けられ、指で操作される複合入力部34と、操作部から延在する連結シャフト48と、該連結シャフト48の先端に設けられた作業部12とを有する。複合入力部34は、ロール回転機構を駆動するシャトルリング100と、ヨー回動機構を駆動するパッド132とを有する。シャトルリング100の時計方向及び反時計方向の回動操作は、回動検出用第1感圧センサ及び回動検出用第2感圧センサにて検出される。回動検出用第1感圧センサ及び回動検出用第2感圧センサは、シャトルリング100の操作に対して中立位置を基準とした所定の不感帯の範囲で回動操作量を検出しない位置に配置されている。
【選択図】図2Provided is a manipulator that matches an operator's sense and has high operability.
A manipulator includes an operation command unit that is manually gripped, a composite input unit that is provided in the operation command unit and is operated by a finger, a connecting shaft extending from the operation unit, And a working portion 12 provided at the tip of the connecting shaft 48. The composite input unit 34 includes a shuttle ring 100 that drives a roll rotation mechanism and a pad 132 that drives a yaw rotation mechanism. The clockwise and counterclockwise rotation operations of the shuttle ring 100 are detected by a first rotation detection pressure sensor and a second rotation detection pressure sensor. The first pressure sensor for rotation detection and the second pressure sensor for rotation detection are in positions where the amount of rotation operation is not detected within a predetermined dead zone with respect to the operation of the shuttle ring 100 based on the neutral position. Has been placed.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、人手によって把持される操作部と、該操作部から延在する連結部と、該連結部の先端に設けられ、操作部の操作に基づいて回動する作業部とを有するマニピュレータに関する。 The present invention relates to a manipulator having an operation unit that is gripped by a hand, a connecting unit that extends from the operating unit, and a working unit that is provided at the distal end of the connecting unit and rotates based on the operation of the operating unit. .
内視鏡下外科手術(又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。)においては、体表面に複数の孔を開け、器具の通過ポートとしてトラカール(筒状の器具)を挿入した後、シャフトを有する鉗子器具の先端部をトラカールを通じて体腔内に挿入して患部の手術を行っている。鉗子器具の先端部には、作業部として、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。 In endoscopic surgery (also called laparoscopic surgery), a forceps device that has a shaft after opening a plurality of holes in the body surface and inserting a trocar (tubular device) as a passing port of the device The distal part of this is inserted into a body cavity through a trocar and the affected part is operated. A gripper, a scissors, an electric scalpel blade, and the like are attached to the distal end portion of the forceps device as a working portion.
鉗子器具による内視鏡下外科手術は、作業空間である体腔内が狭くしかもトラカールを支点として鉗子器具を操作するため、一定のトレーニングが必要となる。また、従来使用されている鉗子では先端の作業部に関節が無いため、自由度が小さく、先端作業部はシャフトの延長線上での動作しか行うことができない。したがって、通常のトレーニングで実施可能な症例には限度があり、他の様々な症例に対して適用するためには相当に高度なトレーニング及び習熟が必要になる。 Endoscopic surgery using a forceps device requires a certain amount of training since the inside of a body cavity, which is a work space, is narrow and the forceps device is operated using a trocar as a fulcrum. In addition, since the forceps that have been used in the past do not have a joint at the tip working portion, the degree of freedom is small, and the tip working portion can only operate on an extension line of the shaft. Therefore, there are limits to the cases that can be carried out by normal training, and a considerably high level of training and proficiency is required to apply to various other cases.
このような観点から、従来の鉗子器具を改良し、作業部に複数の関節を有する鉗子の開発が行われている(例えば、引用文献1参照)。このような鉗子(又はマニピュレータ)では、従来の鉗子器具のような制約や不自由がなく、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。 From such a viewpoint, a forceps having a plurality of joints in a working unit has been developed by improving a conventional forceps device (see, for example, cited document 1). With such forceps (or manipulator), there are no restrictions or inconveniences as in conventional forceps devices, the procedure is easy, and the number of applicable cases increases.
また、複数の関節を有する作業部に対してロボット技術を導入した内視鏡下外科手術システムが開発されている。つまり、産業用ロボット分野で開発されたマスター・スレーブ方式の遠隔操作システムが応用され、術者(医師)は患者が横たえられた手術ベッドから離れた所に設置された作業ステーション(マスターコンソール)に座り、モニターを見ながら操作ハンドルを操ることにより手術が行われる。手術ベッドには、鉗子器具が取り付けられたロボットアーム(スレーブマニピュレー夕)がセットされ、錨子器具のシャフトはトラカールから体腔内へ挿入される。術者が操作ハンドルを動かすことによって、その動きが電気信号に変換され、コンピュータを介して患部に到達させた鉗子器具の先端作業部が動かされる。 In addition, an endoscopic surgical system in which robot technology is introduced to a working unit having a plurality of joints has been developed. In other words, the master / slave remote control system developed in the industrial robot field is applied, and the operator (doctor) is placed in a work station (master console) installed away from the surgical bed where the patient is laid. Surgery is performed by sitting and watching the monitor and manipulating the operating handle. A robot arm (slave manipulator) to which a forceps device is attached is set on the surgical bed, and the shaft of the lever device is inserted into the body cavity from the trocar. When the operator moves the operation handle, the movement is converted into an electrical signal, and the distal end working portion of the forceps instrument that has reached the affected area via the computer is moved.
鉛子器具は、先端作業部は複数の関節が設けられているため、術者の手首の動きを反映した自由度の高い動きが可能となる。また、ロボットアームの動作により、体腔内における鉗子器具先端部の位置決めも操作ハンドルで可能となるため、トラカールを支点とすることによる自由度の制約も低減する。 Since the tip working unit is provided with a plurality of joints, the lead child instrument can move with a high degree of freedom reflecting the movement of the wrist of the operator. Further, since the operation of the robot arm enables positioning of the distal end portion of the forceps device in the body cavity with the operation handle, the restriction on the degree of freedom by using the trocar as a fulcrum is reduced.
マスター・スレーブ式のロボットを用いた手術では以下のような問題があることが指摘されている。すなわち、1.ロボットアームで構成されたスレーブマニピュレー夕の位置決め固定が事前に必要であるため、手術前の準備に時間が掛かる。2.同様の理由において、症例ごとにロボットアームの位置を術前に決めておく必要があり、手術プロトコル作成の上で作業負担が増えるとともに、一部の症例には適用できない。3.手術中に不測の事態が生じ、関胸、開腹手術に移行する必要が生じた場合、ロボットアームを撤去するのに時間がかかり、結果として手術時間が長くなって患者に対する侵襲が大きくなる懸念がある。4.装置が複雑且つ大掛かりであり、コスト高である。 It has been pointed out that there are the following problems in surgery using a master / slave robot. That is: Since the positioning and fixing of the slave manipulator composed of robot arms is necessary in advance, it takes time to prepare for the operation. 2. For the same reason, it is necessary to determine the position of the robot arm for each case before the operation, which increases the work load in creating the surgical protocol and is not applicable to some cases. 3. If an unexpected situation occurs during surgery and it is necessary to move to an arthroplasty or laparotomy, it may take time to remove the robot arm, resulting in longer surgical time and greater patient invasion. is there. 4). The apparatus is complicated and large, and the cost is high.
このような観点から、マスター・スレーブ式に頼らず、鉗子自体をさらに改良し、先端作業部をコンパクトに構成するとともに自由度を増して種々の症例に適用可能で且つ容易に操作可能なマニピュレータの開発がなされている。 From this point of view, a manipulator that can be applied to various cases and can be easily operated without further relying on the master / slave system, further improving the forceps itself, making the tip working part compact and increasing the degree of freedom. Development is in progress.
マニピュレータの開発では、先端作業部の開発はもとより、対応する操作手段の開発が重要であり、操作性の向上が望まれている。このような観点から、操作手段は、先端作業部の正逆方向の動作に対応して、中立位置から正逆方向に操作される構成とするとよい。これにより、術者は入力手段と操作部との対応を感覚的に理解することができ、習熟が早くなるとともに、操作性が向上する。 In the development of manipulators, it is important not only to develop advanced working parts but also to develop corresponding operating means, and improvement in operability is desired. From such a viewpoint, the operation means may be configured to be operated in the forward / reverse direction from the neutral position corresponding to the forward / reverse operation of the distal end working unit. Thereby, the surgeon can sensuously understand the correspondence between the input means and the operation unit, and the proficiency is improved and the operability is improved.
ところで、操作部を動作させずに停止させておくときには、入力部から手を離し中立位置に保持させておくが、このような入力部の中立保持の状態が僅かにずれていると、操作部は正逆のいずれか一方に低速で動作し続けることになってしまう。また、中立状態が完全に保持されている場合であっても、入力部に僅かに触れるだけで操作部が反応をしてしまうと、術者にとっては応答感度が高すぎて、操作性が悪いと感じることがある。 By the way, when the operation unit is stopped without being operated, it is released from the input unit and is held in the neutral position. If the neutral holding state of the input unit is slightly shifted, the operation unit Will continue to operate at low speed in either the forward or reverse direction. Even when the neutral state is completely maintained, if the operation unit reacts with a slight touch on the input unit, the response sensitivity is too high for the operator and the operability is poor. You may feel that.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、術者の感覚に合い、しかも高い操作性を有するマニピュレータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and an object of the present invention is to provide a manipulator that matches the operator's feeling and has high operability.
本発明に係るマニピュレータは、人手によって把持されるグリップハンドルを含む操作部と、前記操作部に設けられ、中立位置から正逆方向に操作される入力部と、前記入力部の正方向への操作量を検出する第1検出部と、前記入力部の逆方向への操作量を検出する第2検出部と、前記操作部から延在する連結部と、前記連結部の先端に設けられ、前記第1検出部及び前記第2検出部の検出信号に基づいて正逆方向に動作可能な作業部と、を有し、前記第1検出部及び前記第2検出部は、前記入力部の操作に対して中立位置を基準とした所定の不感帯の範囲で操作量を検出しない位置に配置されていることを特徴とする。 A manipulator according to the present invention includes an operation unit including a grip handle gripped by a hand, an input unit provided in the operation unit and operated in a forward / reverse direction from a neutral position, and an operation of the input unit in a forward direction. A first detection unit for detecting an amount; a second detection unit for detecting an operation amount in the reverse direction of the input unit; a connection unit extending from the operation unit; and a tip of the connection unit, A working unit operable in forward and reverse directions based on detection signals of the first detection unit and the second detection unit, wherein the first detection unit and the second detection unit are configured to operate the input unit. On the other hand, it is arranged at a position where an operation amount is not detected within a predetermined dead zone with respect to the neutral position.
このように、第1検出部と第2検出部とを、入力部の操作に対して、中立位置を基準として不感帯が得られるように配置することにより、遊びが存在することになり、操作部が無駄に動いたり、入力部に僅かに触れるだけで操作部が過度に反応することが防止され、高い操作性が得られる。また、中立位置を基準として入力部が正逆方向に操作されることによって、操作部も対応するように正逆方向に動作することから、術者の感覚に合った操作性が得られる。 In this way, by arranging the first detection unit and the second detection unit so that the dead zone is obtained with respect to the operation of the input unit with reference to the neutral position, there is play, and the operation unit Can be prevented from moving unnecessarily, or the operating unit can be prevented from reacting excessively by touching the input unit slightly, and high operability can be obtained. In addition, when the input unit is operated in the forward / reverse direction with the neutral position as a reference, the operation unit operates in the forward / reverse direction so as to correspond, so that operability suitable for the operator's sense can be obtained.
ここで、操作量とは、入力部の変位量に限らず押圧量等も含む広義の意味である。 Here, the operation amount has a broad meaning including not only the displacement amount of the input unit but also the pressing amount.
この場合、前記作業部は、前記入力部の操作に基づいて、先端部の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構を備え、前記入力部は、前記回転機構に対して駆動指令を与えるための回転部材であって、前記第1検出部及び前記第2検出部は、中立位置を基準として前記回転部材が±1°〜±8°のいずれかの範囲を不感帯として検出しない位置に配置されていると、一層高い操作性が得られる。 In this case, the working unit includes a rotation mechanism that can rotate around an axis in the extending direction of the distal end portion based on an operation of the input unit, and the input unit drives the rotation mechanism with a drive command. The first detection unit and the second detection unit are positions where the rotation member does not detect any range of ± 1 ° to ± 8 ° as a dead zone based on a neutral position. If it is arrange | positioned, higher operativity will be acquired.
また、前記作業部は、記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸を備え、前記入力部は、前記ピボット軸に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動する部材であって、前記第1検出部及び前記第2検出部は、前記傾動する部材の端面の左部及び右部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられ、前記第1検出部と前記第2検出部との距離は、2〜8mmのいずれかに設定されていると、さらに高い操作性が得られる。また、第1検出部と第2検出部との間が離間していることにより、入力部を傾動させずに押し下げた場合に、不用意に操作部が動作することがない。 The working unit includes a pivot shaft that can rotate in a non-parallel manner with an axis extending from the proximal end side to the distal end side of the connecting portion, and the input unit gives a drive command to the pivot shaft. Therefore, the first and second detection units are tilted in the left and right push-in direction, and the first detection unit and the second detection unit are opposed to the left and right portions of the end surface of the tilting member with a gap therebetween. When the distance between the first detection unit and the second detection unit is set to any of 2 to 8 mm, higher operability can be obtained. In addition, since the first detection unit and the second detection unit are separated from each other, the operation unit is not inadvertently operated when the input unit is pushed down without being tilted.
さらに、前記作業部は、第1回動軸及び第2回動軸を備え、前記入力部は、前記第1回動軸に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動するとともに、前記第2回動軸に対して駆動指令を与えるために、上下の押し込み方向に傾動する部材であって、前記第1検出部と前記第2検出部とからなる組は、前記入力部の左右方向の傾動と、上下方向の傾動とを検出するために二組設けられ、前記傾動する部材の端面の左部及び右部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられる第1組と、上部及び下部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられる第2組とからなるように構成してもよい。 Furthermore, the working unit includes a first rotating shaft and a second rotating shaft, and the input unit tilts in a left-right pushing direction in order to give a drive command to the first rotating shaft, In order to give a drive command to the second rotation shaft, the member is tilted in the vertical push-in direction, and the set of the first detection unit and the second detection unit is arranged on the left and right sides of the input unit. Two sets for detecting a tilt in the direction and a tilt in the vertical direction, and a first set provided at a position facing the left and right parts of the end face of the tilting member across a gap, You may comprise so that it may consist of a 2nd set provided in the position which opposes on both sides of a clearance gap between the upper part and the lower part.
本発明に係るマニピュレータによれば、第1検出部と第2検出部とを、入力部の操作に対して、中立位置を基準として不感帯が得られるように配置することにより、遊びが存在することになり、操作部が無駄に動いたり、入力部に僅かに触れるだけで操作部が過度に反応することが防止され、高い操作性が得られる。また、中立位置を基準として入力部が正逆方向に操作されることによって、操作部も対応するように正逆方向に動作することから、術者の感覚に合った操作性が得られる。 According to the manipulator according to the present invention, there is play by arranging the first detection unit and the second detection unit so that a dead zone is obtained with respect to the operation of the input unit with reference to the neutral position. Thus, it is possible to prevent the operation unit from moving unnecessarily, or the operation unit from excessively reacting only by slightly touching the input unit, thereby obtaining high operability. In addition, when the input unit is operated in the forward / reverse direction with the neutral position as a reference, the operation unit operates in the forward / reverse direction so as to correspond, so that operability suitable for the operator's sense can be obtained.
以下、本発明に係るマニピュレータについて実施の形態を挙げ、添付の図1〜図19を参照しながら説明する。本形態に係るマニピュレータ10(図1参照、医療用であって内視鏡下外科手術等に用いられるものである。 Hereinafter, an embodiment of the manipulator according to the present invention will be described with reference to FIGS. The manipulator 10 according to this embodiment (see FIG. 1, for medical use, used for endoscopic surgery, etc.).
マニピュレータ10は、先端の作業部12に生体の一部又は湾曲針等等を把持して所定の処置を行うためのものであり、通常、把持鉗子やニードルドライバ(持針器)などとも呼ばれる。
The manipulator 10 is for holding a part of a living body or a curved needle or the like on the working
図1及び図2に示すように、マニピュレータ10は、人手によって把持及び操作される基端部の操作指令部(操作部)14と、先端部で作業を行う作業部12と、これらの作業部12と操作指令部14とを接続する長尺な連結部16とを有する。作業部12及び連結部16は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール20から体腔22内に挿入可能であり、操作指令部14の操作により体腔22内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the manipulator 10 includes an operation command unit (operation unit) 14 at a proximal end that is gripped and operated by a human hand, a working
なお、以下の説明では、図1及び図2における幅方向をX方向、高さ方向をY方向及び、連結部16の延在方向をZ方向と規定する。また、右方をX1方向、左方をX2方向、上方向をY1方向、下方向をY2方向、前方をZ1方向、後方をZ2方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ10が中立姿勢である場合を基準として表すものとする。これらの方向の定義は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ10は任意の向きで(例えば、上下を反転させて)使用可能であることはもちろんである。
In the following description, the width direction in FIGS. 1 and 2 is defined as the X direction, the height direction is defined as the Y direction, and the extending direction of the connecting
操作指令部14は、人手によって把持されるグリップハンドル26と、該グリップハンドル26の上部から延在するブリッジ28と、該ブリッジ28の先端に接続されたアクチュエータブロック30とを有する。グリップハンドル26の下端部はアクチュエータブロック30の下端部と接続されていてもよい。
The
グリップハンドル26は、ブリッジ28の端部からY2方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、入力手段としてのトリガーレバー32と、複合入力部34とを有する。トリガーレバー32は、ブリッジ28のやや下方でZ1方向にやや突出したレバーであり、人差し指による引き寄せ動作が容易な位置に設けられている。
The grip handle 26 extends from the end of the
複合入力部34は、作業部12に対してロール方向(軸回転方向)及びヨー方向(左右方向)の回転指令を与える複合的な入力手段である。複合入力部34は、正面視(図13参照)で円形で、グリップハンドル26の上端部とブリッジ28との接続部の平面部39に設けられており、図2から明らかなように、親指による操作が容易な位置に配置されている。
The
平面部39は、複合入力部34の径よりもやや大きい径の略円環形であり、複合入力部34の操作をしないときには親指を当てておき、複合入力部34に触れることなくグリップハンドル26を確実に保持することができる。平面部39及び複合入力部34の表面部は、その法線がZ2方向とY1方向の略中間の方向を指向しており、親指の腹部Tを自然に当てることができる。ここで、腹部Tとは、親指の第1関節(最も先端の関節)より先の部分で手のひら側の部分をいうものとする。複合入力部34の詳細な構成については後述する。
The
アクチュエータブロック30には作業部12が有する3自由度の機構に対応してモータ40、モータ42及びモータ44が連結部16の延在方向に沿って並列して設けられている。これらのモータ40、42及び44は小型、細径であって、アクチュエータブロック30はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック30は、操作指令部14のZ1方向端部の下方に設けられている。また、モータ40、42及び44は、操作指令部14の操作に基づき、コントローラ45の作用下に回転をする。
In the
コントローラ45は、マニピュレータ10の電気的な制御をするものであり、グリップハンドル26の下端部のコネクタとケーブル45aで接続されている。
The
連結部16は、アクチュエータブロック30に対して接続される接続部46と、該接続部46からZ1方向に向かって延在する中空の連結シャフト48とを有する。接続部46には、モータ40、42及び44の駆動軸に接続される駆動プーリ50a、駆動プーリ50b及び駆動プーリ50cが回転自在に設けられている。駆動プーリ50a、駆動プーリ50b及び駆動プーリ50cには、ワイヤ53、52、ワイヤ53及びワイヤ54が巻き掛けられており、連結シャフト48の中空部分48a(図3参照)を通って作業部12まで延在している。ワイヤ52、ワイヤ54及びワイヤ56はそれぞれ同種、同径のものを用いることができる。
The connecting
連結部16は、接続部46における所定の操作によって操作指令部14から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。また、接続部46から先の部分は交換可能であって、手技に応じて連結部16の長さの異なるもの、又は作業部12の機構が異なるものを装着することができる。
The connecting
図3に示すように、作業部12はY方向の第1回転軸Oyを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第1自由度の機構(傾動機構、ピボット軸)と、第2回転軸Orを中心にしてロール方向に回動する第2自由度の機構(ロール回転機構)と、第3回転軸Ogを中心として先端のグリッパ(開閉機構)59を開閉させる第3自由度とを有する合計3自由度の機構となっている。
As shown in FIG. 3, the working
第1自由度の機構である第1回転軸Oyは、連結部16の基端側から先端側に延在する軸線Cと非平行に回動可能に設定するとよい。第2自由度の機構である第2回転軸Orは作業部12における先端部(つまりグリッパ59)の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構とし、先端部をロール回転可能に設定するとよい。
The first rotation axis Oy, which is a mechanism having the first degree of freedom, may be set so as to be rotatable in a non-parallel manner with the axis C extending from the proximal end side to the distal end side of the connecting
作業部12は、ワイヤ52、ワイヤ53及びワイヤ54によって駆動され、各ワイヤ52、53及び54は、それぞれ対応する筒体60c、60b、60aに巻き掛けられている。
The working
作業部12では、ワイヤ52及び54の作用下に歯車55が回転し、図示しないフェイスギアを回転させることによって先端部をロール方向に回転させることができる。また、ワイヤ54の作用下に歯車51が回転し、ファイスギア57及び歯車58を介してグリッパ59を開閉させることができる。さらに、ワイヤ52、53、54の作用下に主軸部材62を介して先端部をヨー方向に回転させることができる。
In the working
このような作業部12では、ピッチ方向(上下方向)の自由度の機構は設けられていないが、図4に示すように、グリップハンドル26を水平方向に向けてマニピュレータ10全体を90°傾斜させることにより、ヨー方向の動作がピッチ方向の動作になるため実用上の不都合はない。
Such a working
図5に示すように、複合入力部34は、シャトルリング(第1入力部)100と、略円筒形状のベース体102と、ゴムパッド104と、基板106と、Oリング108とを有する。以下、複合入力部34の中心軸をJとし、手前方向をJ1方向、奥の方向をJ2方向とする。シャトルリング100はベース体102に対してJ1方向から内腔部に挿入され、ゴムパッド104はJ2方向から挿入される。
As shown in FIG. 5, the
シャトルリング100は、作業部12に対してロール方向の回転指令を与える入力手段であり、シャトルリング100の操作量が大きいほど、作業部12の回転速度が速まるように設定されている。また、シャトルリング100の非操作時には、作業部12はロール方向に関して停止している。
The
シャトルリング100は、J1方向側面の左右対称位置に設けられたノブ110a及び110bと、内面の上下に設けられた係合片112a、112bと、J2方向側面の左右対称位置でやや上方寄りに設けられた突起114a、114bと、J2方向側面の左右対称位置でやや下方に設けられた細いストッパ116a、116bとを有する。
The
シャトルリング100の内径D1(つまり2つのノブ110aとノブ110bとの間隔。図14参照)は25mm(ノブ110a又はノブ110bから回転中心までの距離D2(図14参照)が12.5mm)に設定されている。該内径D1は、後述するパッド132を配置可能な幅を確保するとともに、無理なく操作可能なように親指の動作範囲に収めることが好ましい。このような観点から、内径D1は20mm〜40mm(距離D2が10mm〜20mm)のいずれかに設定されているとよく、より好ましくは、25mm〜30mm(距離D2が12.5mm〜15mm)のいずれかに設定されているとよい。
The inner diameter D1 of the shuttle ring 100 (that is, the distance between the two
シャトルリング100は、幅D3(図14参照)が親指を当てるのに適した5mmに設定され、外径が35mm(=D1+D3×2=25+5×2)である。幅D3は親指を当てるのに適した5mm〜10mmに設定するとよい。
The
ノブ110a及び110bは、親指の腹部Tを当てるのに適するようにJ1方向にやや膨出した形状であって、例えば、高さを1mm〜5mm、周方向長さD5(図14参照)を3mm〜10mmに設定するとよい。ノブ110a及びノブ110bは、軸Jを中心として左右対称の位置に設けられている。
The
突起114a及び114bは、傾斜面118を有する形状となっている。
The
ベース体102のJ1方向の内腔部には内筒120と、2つのガイド孔122と、突起114a及び114bが挿通する孔123と、係合片112a及び112bが周方向に移動自在に係合する係合部(図示せず)が設けられている。内筒120と外筒126との間隔は幅D3に略等しく、シャトルリング100を回動自在に保持することができる。ガイド孔122にはストッパ116a及び116bが挿入され、シャトルリング100はストッパ116a及び116bがガイド孔122の各端部に当接するまでの範囲内で回動可能である。
An
シャトルリングの動作範囲は、中立位置を基準として±10°に設定されている。シャトルリング100の動作範囲は、操作性を考慮して(例えば、微妙な操作が可能なように)ある程度の移動距離を確保するとともに、無理なく操作可能なように腹部Tの動作範囲に収めることが好ましい。このような観点から、シャトルリング100の動作範囲は±5°〜±20°のいずれかに設定されているとよく、より好ましくは、±5°〜±10°のいずれかに設定されているとよい。
The operating range of the shuttle ring is set to ± 10 ° with respect to the neutral position. The operating range of the
また、図6に示すように、ベース体102は、J2方向の面に2つのばね124a、124bが設けられている。シャトルリング100が正面視で時計方向(図6の反時計方向)に回動することにより、ストッパ116aはばね124aを圧縮し、反時計方向に復帰させる力が作用し、逆に正面視で反時計方向(図6の時計方向)に回動することにより、ストッパ116bはばね124bを圧縮し、時計方向に復帰させる力が作用する。これにより、シャトルリング100の非操作時にはばね124aとばね124bにより押し戻され(又は弾性力が平衡し)、シャトルリング100は中立状態(図13に示す状態)に維持される。
As shown in FIG. 6, the
ベース体102のJ2方向端部にはOリング108が当接して配置されるフランジ128が設けられている。
A
図5、図7及び図8に示すように、ゴムパッド104は、薄い円形シート130と、該円形シート130からJ1方向に突出したパッド(第2入力部)132と、円形シート130において左右対称に設けられ、J1方向に突出した受け突起134a及び134bと、上部に設けられた逃げ部136とを有する。円形シート130には、複数のビス孔138が設けられている。
As shown in FIGS. 5, 7, and 8, the
パッド132は、作業部12に対してヨー方向の傾動指令を与える入力手段であり、パッド132の操作量が大きいほど、作業部12の傾動速度が速まるように設定されている。また、パッド132の非操作時には、作業部12はヨー方向に関して停止している。
The
パッド132は、正面視で上面及び下面が平行で左右両端が円弧形状の突起である。左右の円弧形状は、内筒120及びシャトルリング100の内面に対応した径に設定されている(図13参照)。
The
パッド132のJ1方向の端面133は、中央部がやや窪み、左右に向かって緩やかに傾斜した湾曲面となっている。端面133の中央部には低い膨出部135が設けられており、左部分133aの部分と右部分133bの部分とを触覚により容易に区別して認識することができる。左部分133a及び右部分133bの幅D4は親指を当てるのに適した5mmに設定されている。該幅D4(図13参照)は幅D3と同様に5mm〜10mmに設定するとよい。
The
また、パッド132の幅D6(つまり傾動する方向に直交する方向の幅)は、17mmに設定されている。この幅D6は、親指の自然な配置と動作範囲とに適し、操作が容易となるように12mm〜22mmのいずれかに設定されているとよい。 The width D6 of the pad 132 (that is, the width in the direction orthogonal to the tilting direction) is set to 17 mm. The width D6 is suitable for the natural arrangement and operation range of the thumb, and is preferably set to any of 12 mm to 22 mm so that the operation is easy.
図8に示すように、パッド132は、J1方向側の略半分が中実であり、残余のJ2方向側の略半分は、J2方向に向かう突起137が形成されており、該突起137の周囲には外壁との間に隙間が設けられている。突起137のJ2方向の端面139は、円形シート130よりも僅かにJ1寄りとなるように形成されており、基板106との間には狭い隙間140が設けられている。
As shown in FIG. 8, the
隙間140(及び後述する隙間145、隙間160、隙間187、隙間188)は、例えば1mm程度に設定するとよい。
The gap 140 (and the
パッド132と円形シート130との接続部には、折り返し部142が設けられており、パッド132は端面133を指で操作することにより、左右押し込み方向に容易に傾動可能である。また、パッド132は、非操作時には、折り返し部142の弾性力により中立位置に自動的に復帰可能である。
The connection portion between the
受け突起134a及び134bは、下方よりも上方が高い傾斜面141(図11参照)を有する形状となっている。受け突起134a及び134bは、突起114a及び114bよりも僅かに上方に配置されており、中立状態で、各傾斜面118と各傾斜面141が対向している。
The receiving
受け突起134a及び134bの裏面側には浅い凹部143a及び143bが設けられており、基板106との間には狭い隙間145が設けられている。凹部143a及び143bには、狭い隙間145を確保するために、基板106に対して点状に接触する小突起147が設けられている。
基板106は六角形状であって、J1方向の面には、回動検出用第1感圧センサ144aと、回動検出用第2感圧センサ144bと、傾動検出用第1感圧センサ146aと、傾動検出用第2感圧センサ146bとが設けられている。これらの各センサ144a、144b、146a、146bは、微細なプリントパターンにより形成されており、直接露呈されないように薄い樹脂シート148で覆われている。
The
各センサ144a、144b、146a、146bは、シャトルリング100の回動量及びパッド132の傾動量を検出可能なものであればよく、例えば抵抗式(コンダクティブプラスチック等)、半導体式、光学式等であってもよい。各センサ144a、144b、146a、146bは必ずしも回動量及び傾動量を連続的に検出可能なものに限らず、オン・オフ式スイッチを用い、中立位置か又は回動(傾動)の方向のみ検出するようにしてもよい。
Each of the
回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bは、受け突起134a及び134bの裏面側(つまり、凹部143a、143b)に対向する位置に設けられている。傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bは、パッド132の端面139における左部分139a及び右部分139bに対向する位置に設けられている。
The first pressure sensor for
基板106のJ2方向の面には、各センサ144a、144b、146a及び146bの検出信号を調整してコントローラ45に供給するための複数の電子部品が表面実装されている(図11参照)。基板106には、コントローラ45に接続するためのコネクタ150と、グリップハンドル26にビス止めするための複数のビス孔152とが設けられている。コネクタ150のJ1方向にやや突出したターミナル端は、逃げ部136内に収まり、円形シート130を損傷することがない。各ビス孔138と各ビス孔152とは対応する位置に設けられており、ビス154が挿通して円形シート130と基板106とを一体的に固定することができる(図11参照)。
A plurality of electronic components for adjusting the detection signals of the
図8に示すように、指をパッド132から離しているときには、該パッド132は前記の折り返し部142の弾性力により中立位置に復帰している。
As shown in FIG. 8, when the finger is separated from the
図9に示すように、親指の腹部Tを左部分133aに当てて押し下げてパッド132を左方向に傾動させる場合、突起137の端面139の左部分139aが基板106に当接し、傾動検出用第1感圧センサ146aを押圧する。突起137は、左部分133aが押し下げられるほど傾動検出用第1感圧センサ146aを強く押圧することから、該傾動検出用第1感圧センサ146aの信号によりパッド132の傾動量及び(又は)押圧力を検出することができる。
As shown in FIG. 9, when the
また、右部分133bを押し下げパッド132を右方向に傾動させる場合には、右部分139bが傾動検出用第2感圧センサ146bを押圧することから、左方向の傾動と同様に傾動量及び(又は)押圧力の検出が可能である。
Further, when the
なお、図8から理解可能なように、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとは適度な距離Rだけ離間しており、しかも、パッド132が中立位置にあるときには端面139と基板106との間には狭い隙間140が設けられている。
As can be understood from FIG. 8, the first pressure sensor for
したがって、パッド132が微小量傾動しても傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bには押圧力が加わらず、中立位置を示す信号を出力し続けることになり、不感帯が存在することになる。これにより、端面133の中央部の膨出部135を意図せずに押し下げるような場合であっても、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとの離間配置により、傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bは中立信号を出力し続ける。
Therefore, even if the
つまり、図10に示すように、パッド132の左部分133aを押す押圧力を−α、右部分133bを押す押圧力を+αとしたとき、傾動検出用第1感圧センサ146aの出力O1を縦軸プラス方向に示し、傾動検出用第2感圧センサ146bの出力O2を縦軸マイナス方向に示すと、中立位置の原点を基準として±α0の範囲が出力O1及びO2の双方が0であって、不感帯が得られる。この不感帯は、いわゆる遊びとして作用し、操作部の反応感度を適度に抑制し、操作性を向上させることができる。このような適度な不感帯を得るためには、距離Rを2〜8mmに設定するとよい。
That is, as shown in FIG. 10, when the pressing force for pressing the
傾動方向の不感帯の存在により、指をパッド132から離しているときには、傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bは確実に中立位置を示す信号を出力し、作業部12がヨー方向に無駄に傾動することが防止できる。
When the finger is separated from the
さらに、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとが適度に離間していることにより、パッド132を傾動させずに押し下げても、端面139が緩やかに下に凸の形状であることから、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bには圧力が加わらず、作業部12が不用意にヨー方向に動作することがない。
Further, since the first pressure sensor for
このようなパッド132を一端押し下げる操作を準備操作して認識することも可能であって、この準備操作の後にパッド132を傾動させることにより、作業部12がヨー動作をすると判断して操作をしてもよい。つまり、傾動動作の前に押し込み操作を介入させることによって、見かけ上、二段階の操作になり、ゆっくりと確実な動作をさせたい場合に有効である。
It is also possible to recognize such an operation of depressing the
図11に示すように、指をシャトルリング100から離しているときには、該シャトルリング100は前記のばね124a、124bの弾性力により中立位置に復帰している。また、突起114a、114bが、受け突起134a及び134bに当接すると、ゴムの弾性力により戻り方向に力を受けることになり、この作用によってもシャトルリング100は中立位置に復帰可能となっている。
As shown in FIG. 11, when the finger is separated from the
図12に示すように、親指の腹部Tをノブ110aに当てて押し出してシャトルリング100を時計方向に回転させる場合、突起114aの傾斜面118が傾斜面141に乗り上げながら受け突起134aを押し倒すように変形させ、該受け突起134aの裏面部が基板106に当接し、回動検出用第1感圧センサ144aを押圧する。受け突起134aは、突起114aが押し出されるほど回動検出用第1感圧センサ144aを強く押圧することから、該回動検出用第1感圧センサ144aの信号によりシャトルリング100の回動量を検出することができる。
As shown in FIG. 12, when pushing the abdomen T of the thumb against the
なお、指をノブ110bに当てて引き込むように操作することによってもシャトルリング100は時計方向に回転し、同様の検出が可能である。
The
また、ノブ110bを押しだし、又はノブ110aを引き込み、シャトルリング100を反時計方向に回転させる場合には、突起114bが受け突起134bを押し下げて、回動検出用第2感圧センサ144bを押圧することから、時計方向の回動と同様に回動量の検出が可能である。
Further, when the
図11から理解可能なように、シャトルリング100が中立位置にあるときには、傾斜面118と傾斜面141との間には狭い隙間160が設けられるとともに、円形シート130と基板106との間には狭い隙間145が設けられている。したがって、シャトルリング100が微小量回動しても回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bには押圧力が加わらず、中立位置を示す信号を出力し続けることになり、不感帯が存在することになる。つまり、回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bは、図10と同様に基準位置を中心とした所定範囲内で出力が0となり、不感帯が得られる。
As can be understood from FIG. 11, when the
このような回動方向の不感帯の存在により、指をシャトルリング100から離しているときには、シャトルリング100の中立保持の状態が多少ずれている場合(例えば、2つのばね124a及び124bがバランスしない場合)でも、回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bは確実に中立位置を示す信号を出力し、作業部12がロール方向に無駄に回動することが防止できる。また、微小角度の範囲内ではシャトルリング100を回動させても作業部12がロール方向に回動することがなく、いわゆる遊びが存在することになり、操作性が向上する。
Due to the presence of such a dead band in the rotating direction, when the finger is separated from the
このような不感帯の量としては、シャトルリング100の回動量で、±1°〜±8°のいずれかの範囲に設定するとよい。
The amount of such a dead zone may be set in a range of ± 1 ° to ± 8 ° by the amount of rotation of the
なお、図10の±α0で示すような不感帯は、コントローラ45におけるソフトウェア処理によっても実現可能であるが隙間160、隙間145及び距離Rの存在に基づく機械的構成によって一層確実な不感帯が得られる。例えば、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとの間に隙間がない場合には、前記のパッド132を下方に押し下げると傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bの双方が押圧力に基づく信号を出力することになり、ソフトウェア側では適切な不感帯形成処理が困難であり、処理手順の複雑化、プログラムサイズの増大及びデバック時間の長期化を招くことになる。これに対して、マニピュレータ10においては、上記のような機械的構成により不感帯を設けていることから、このような不都合が発生しない。
Although the dead zone as shown by ± α 0 in FIG. 10 can be realized by software processing in the
図13に示すように、複合入力部34では、軸Jを中心としてパッド132とシャトルリング100が同軸上に集中的且つコンパクトに配置されている。
As shown in FIG. 13, in the
また、シャトルリング100によれば、左右のいずれかのノブ110a及び110bに対して、例えば親指を当てて、押し上げるようして回転動作をさせることにより、作業部12を同方向にロール回転させることができる。つまり、作業部12のロール回転機構の動作とシャトルリング100の動作が、同方向の回転動作同士で対応しており、直感的で容易な操作が可能になる。さらに、シャトルリング100は1つでロール回転機構の正逆両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。
Further, according to the
シャトルリング100はリング形状であることから、ロール回転に対応した入力手段であることが視覚的に容易に認識され、操作方法を容易に習得可能であり、しかも忘れにくい。設計条件によってはロール回転の入力手段はリング形状に限らず、軸Jを中心とした円弧回転手段であればよく、例えばノブ110a及び110bのみが表面に露呈している構成や、一部が開いたC字形状の構成としてもよい。
Since the
複合入力部34では、シャトルリング100とパッド132が集中的に配置されているが、機構的には独立的に設けられていることから、シャトルリング100とパッド132に対応する操作を混同することなく行うことができ、操作が容易となる。
In the
また、パッド132は、シャトルリング100の内側に設けられ、コンパクトにまとめられており、指の移動量が少なくて済む。パッド132は、1つでヨー方向の左右両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。
Further, the
また、ノブ110a、110b及びパッド132はX方向に並んで設けられており、しかも適度な径(D1+D3×2=35mm)であるシャトルリング100に設けられていることから、親指の腹部Tの動作範囲内であり操作性が高い。
Further, since the
具体的には、グリップハンドル26を把持したときに、親指の腹部Tはパッド132の中央の膨出部135の付近に自然と配置される。また、親指の第2関節(中央の関節)及び第3関節(根元側の関節)を動かすことによる概略の動作範囲を角度θ2としたときに、腹部Tの移動する円弧状の範囲162の中にノブ110a、110b及びパッド132が配置されている。したがって、親指の無理のない動作によりノブ110a、110b及びパッド132を集中的に操作することができる。
Specifically, when gripping the
さらに、シャトルリング100は、前記のストッパ116a、116bにより動作範囲が適度に広い±10°に設定されていることから、微妙な操作が可能であるとともに、腹部Tで無理なく操作可能である。
Further, since the
複合入力部34の表面部は、ノブ110a、110b及び膨出部135のみが僅かに膨出しているだけで、平面部39とほぼ同一面上に形成されている。したがって、腹部TをX方向に移動させる場合、略同一面上に沿わせればよく、操作が容易である。
The surface portion of the
手技を行う際には、例えば以下のように複合入力部34の操作をするとよい。すなわち、まず基本姿勢として親指の腹部Tを膨出部135に軽く当てておく。
When performing the procedure, for example, the
作業部12を左ヨー方向に動作させる場合には、腹部Tを膨出部135から左部分133aに移動させ、該左部分133aを押し下げる。このとき、左部分133aは膨出部135のない場所であり、且つノブ110aよりも右側の部分であることから、手元を見なくとも触覚により位置の確認が容易である。右ヨー方向に動作される場合には、逆に右部分133bを押し下げればよく、この場合も左部分133aと同様に位置の確認が容易である。
When operating the working
左右いずれの方向に動作させる場合にも、パッド132の中立位置を基準とした微小範囲の傾動は、不感帯の存在により傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bのいずれでも検出されないことから、ヨー方向動作はなされず、術者にとって不必要に高感度な操作感がなく、操作がしやすい。
When operating in either the left or right direction, the tilt of the minute range with respect to the neutral position of the
作業部12をロール動作させる場合には、腹部Tをやや膨出部135から左側に移動させるとノブ110aに当たることから、該ノブ110aを上方向に押し上げ、又は下に引き下げればよい。この場合、親指を複合入力部34の面に沿って左側に移動させれば自然とノブ110aに触れるので、位置の確認が容易である。作業部12のロール動作は、ノブ110bによって行うことも可能であり、該ノブ110bはノブ110aと同様に、腹部Tの移動により容易に位置確認がなされる。また、ノブ110a及び110bは、適度に膨出した形状であり、押し上げ、及び下に引き下げが容易であり、軽い力で操作可能である。
When the working
時計方向及び反時計方向いずれの方向に動作させる場合にも、シャトルリング100の中立位置を基準とした微小範囲の回動は、不感帯の存在により回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bのいずれでも検出されないことから、ロール方向動作はなされず、術者にとって不必要に高感度な操作感がなく、操作がしやすい。
When operating in either the clockwise direction or the counterclockwise direction, the rotation of the minute range based on the neutral position of the
複合入力部34の操作をしないときには、親指を平面部39に当てておいてもよい。例えば、平面部39の左端部に親指を当てておいた場合で、作業部12をロール動作又はヨー動作させようとするときには、平面部39及び複合入力部34の面に沿わせて右に移動させれば、自然とノブ110a、左部分133a、右部分133b及びノブ110bに触れて、手元を見ずに位置確認が可能である。
When the
また、ノブ110a、ノブ110bとパッド132は隣接配置されていることから、1本の親指で作業部12のロール動作とヨー動作の複合的な動作を行うこともできる。例えば、作業部12を左ヨー方向に動作させるとともに時計方向にロール動作させる場合には、親指を左部分133aとノブ110aとに跨ぐように置き、左部分133aを押し下げるとともにノブ110aを上へ押し上げればよい。また、作業部12を右ヨー方向に動作させるとともに時計方向にロール動作させる場合には、親指を右部分133bとノブ110bとに跨ぐように置き、右部分133bを押し下げるとともにノブ110bを下へ引き下げればよい。
Further, since the
このような複合的な操作を行う場合にも、各動作に不感帯が存在することより、操作をしやすい。 Even when such a complex operation is performed, the operation is easy because there is a dead zone in each operation.
上述したマニピュレータ10は、患部に対する位置決め固定が容易であり、手術前の準備に時間が短く、しかも症例ごとに柔軟な位置決めが可能であり手術プロトコル作成の上で作業負担が少なく、多くの症例に適用可能である。また、手術中に不測の事態が生じ、関胸、開腹手術に移行する必要が生じた場合にも、マニピュレータ10を撤去するのにはほとんど時間が係らず、結果として手術時間が不用意に長くなることがなく、患者にとって低侵襲である。さらに、遠隔操作装置等と比較して、装置が簡便であり、低コストである。 The above-described manipulator 10 is easy to position and fix to the affected area, has a short preparation time before surgery, can be positioned flexibly for each case, has a low work burden in creating a surgical protocol, and can be used in many cases. Applicable. Further, even if an unexpected situation occurs during the operation, and it becomes necessary to shift to a thoracic or laparotomy operation, it takes almost no time to remove the manipulator 10, resulting in an inadvertently long operation time. Is less invasive to the patient. Furthermore, the device is simpler and less expensive than a remote control device or the like.
また、上述したように、マニピュレータ10によれば、回動検出用第1感圧センサ144aと回動検出用第2感圧センサ144bとが、シャトルリング100の操作に対して、中立位置を基準として不感帯が得られるように配置されている。さらに、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとがパッド132の操作に対して、中立位置を基準として不感帯が得られるように配置されている。これらの構成により、各操作に対して遊びが存在することになり、作業部12が無駄に動いたり、入力部に僅かに触れるだけで操作部が過度に反応することが防止され、高い操作性が得られる。
Further, as described above, according to the manipulator 10, the rotation detection
また、中立位置を基準として入力部が正逆方向に操作されることによって、作業部12も対応するように正逆方向に動作することから、術者の感覚に合った操作性が得られる。
Further, when the input unit is operated in the forward / reverse direction with the neutral position as a reference, the working
次に、マニピュレータ10及びその各部分の変形例について図14A〜図19を参照しながら説明する。以下、マニピュレータ10と同様の箇所については同符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, modified examples of the manipulator 10 and each part thereof will be described with reference to FIGS. 14A to 19. Hereinafter, parts similar to those of the manipulator 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図14A〜図15に示すシャトルリング100a〜100cは、シャトルリング100の変形に係る入力手段であり、シャトルリング100と同様の中立位置を基準とした不感帯が得られる。
Shuttle rings 100a to 100c shown in FIGS. 14A to 15 are input means related to the deformation of
図14Aに示すシャトルリング100aは、前記の2つのノブ110a及び110bに換えて凹部190a及び190bが設けられている。凹部190a及び190bは、親指の腹部Tを当てるのに適するようにJ2方向にやや窪んだ形状であって、例えば、深さを1mm〜5mm、周方向長さを3mm〜10mmに設定するとよい。凹部190a及び凹部190bは、軸Jを中心として左右対称の位置に設けられている。
A
図14Bに示すシャトルリング100bは、前記のノブ110aに代えて上下一対の小ノブ192a及び193aが設けられ、前記のノブ110bに代えて上下一対の小ノブ192b及び193bが設けられている。小ノブ192aと小ノブ193aは上下対称位置に設けられており、その間の部分は凹部194aを形成している。同様に、小ノブ192bと小ノブ193bは上下対称位置に設けられており、その間の部分は凹部194bを形成している。
The
凹部194a及び194bは、親指の腹部Tを当てるのに適するようにJ2方向にやや窪んだ形状であって、例えば、前記の凹部190a及び190bと同様の位置及び形状にするとよい。
The
図15に示すシャトルリング100cは、前記の2つの突起114a及び114bに換えて1本の細い突起180が設けられている。突起180の左右にはゴム体182a及び182bが折り返し部184を介してグリップハンドル26のベース部186に取り付けられている。各ゴム体182a及び182bは、折り返し部184の屈曲作用により周方向に弾性的に変位可能である。
A
各ゴム体182a及び182bから見て突起180と反対側には、回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bが設けられている。中立状態では、突起180とゴム体182a及び182bとの間にはそれぞれ狭い隙間187が設けられ、ゴム体182a及び182bと回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bとの間には狭い隙間188が設けられている。
A rotation detection
シャトルリング100cを時計方向に回転させると、突起180は図15の左方向に変位し、ゴム体182aを介して回動検出用第1感圧センサ144aを押圧することになり、シャトルリング100cの時計方向の回動量が検出可能である。また、シャトルリング100cを反時計方向に回転させると、突起180は図15の右方向に変位し、ゴム体182bを介して回動検出用第2感圧センサ144bを押圧することになり、シャトルリング100cの反時計方向の回動量が検出可能である。この場合、隙間187及び188が存在することにより、不感帯が設けられ、作業部12が無駄に動作することがない。また、不感帯がいわゆる遊びとして作用し、操作性がよい。
When the
図16A〜図16Cに示すパッド200a〜200cは、前記のパッド132の変形例に係る入力手段であり、パッド132と同様に中立位置を基準とした不感帯が得られる。
図16Aに示すように、パッド200aは、前記の膨出部135がなく、代わりに、左部分133a及び右部分133bに、外方向を指し示す低い三角形状の突起202a及び202bが設けられている。このような突起202a及び202bによれば、膨出部135がなくとも、左部分133a及び右部分133bの位置を触覚により認識可能である。また、三角形状の指し示す向きを視覚又は触覚により確認して、対応する作業部12のヨー方向傾動方向が認識可能である。
As shown in FIG. 16A, the
図16Bに示すように、パッド200bは、膨出部135が屋根型であって、左部分133aの左端半円の板状部204a及び右部分133bの右端半円の板状部204bと滑らかに接続されている。板状部204a及び204bには浅く緩やかな形状の凹部206が設けられている。このようなパッド200bでは、膨出部135により左部分133aと右部分133bの区別が可能であるとともに、板状部204a及び204bによっても左部分133aと右部分133bの位置が認識可能である。また、凹部206により指が当てやすくなっており、操作性が向上する。
As shown in FIG. 16B, the
図16Cに示すように、パッド200cは、前記のパッド200aに対して、縦方向のスイッチ部208を付加した入力手段である。スイッチ部208は、横方向のスイッチ部と交差して十字形状を形成している。スイッチ部208には、上側及び下側に、外方向を指し示す低い三角形状の突起202c及び202dが設けられている。
As shown in FIG. 16C, the
このようなパッド200cによれば、ヨー方向以外の動作機構(例えば、グリッパ59の開閉動作機構)に対しても複合入力部34において集中的な操作が可能となる。
According to such a
また、この場合、図17Aに示すように、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bを左右に配列するとともに、傾動検出用第3感圧センサ146cと傾動検出用第4感圧センサ146dを上下に配列する。パッド200cは、これに対応させてJ2方向の端面139を十字形状にして、上下方向(正逆方向)に傾動する際に、傾動量及び(又は)押圧力を傾動検出用第3感圧センサ146cと傾動検出用第4感圧センサ146dで検出する。
In this case, as shown in FIG. 17A, the tilt detection
傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとの間で左右方向の隙間は前記と同様に距離Rとし、傾動検出用第3感圧センサ146cと傾動検出用第4感圧センサ146dとの間で上下方向の隙間も距離Rとするとよい。これにより、上下方向の傾動動作についても適切な不感帯が得られる。
The gap in the left-right direction between the
また、図17Bに示すように、傾動検出用第1感圧センサ146a、傾動検出用第2感圧センサ146b、傾動検出用第3感圧センサ146c及び傾動検出用第4感圧センサ146dをそれぞれ略90°の円弧形状として、左右と上下とに配列して円環形状を構成するようにしてもよい。この場合、J2方向の端面139は円形にしておくとよい。 傾動検出用第1感圧センサ146a、傾動検出用第2感圧センサ146b、傾動検出用第3感圧センサ146c及び傾動検出用第4感圧センサ146dによって形成される円環形状の内径は距離Rとするとよい。これにより、上下左右の方向の傾動動作について適切な不感帯が得られる。
Further, as shown in FIG. 17B, a tilt detection
このような図16C、図17A及び図17Bに示すような操作手段によれば、パッド200cは、第1回動軸(例えば、ピボット軸)に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動するとともに、第2回動軸(例えば、グリッパ59)に対して駆動指令を与えるために、上下の押し込み方向に傾動する部材となる。
According to the operation means as shown in FIGS. 16C, 17A, and 17B, the
また、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bは左右方向の傾動を検出する組であり、端面139の左部及び右部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられる第1組として規定される。さらに、傾動検出用第3感圧センサ146cと傾動検出用第4感圧センサ146dは上下方向の傾動を検出する組であり、端面139の上部及び下部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられる第2組として規定される。
Further, the first pressure sensor for
また、図18に示すように、複合入力部34の正面視で、第1入力部としてのシャトルリング100は、スイッチ部208及びスイッチ部209を囲うように配置され、且つ中心軸をJに対して同軸状にバランスよく配置されている。したがって、操作性が高く、操作方法を容易に習得可能である。特に、スイッチ部208をグリッパ59の開閉動作に対応させると、該グリッパ59は中立姿勢で上下方向に開閉する機構であることから、スイッチ部208の上下方向の傾動と対応がよく、直感的で容易な操作が可能になる。
As shown in FIG. 18, in the front view of the
さらに、図17A及び図17Bで示すような、傾動検出用第1感圧センサ146a、傾動検出用第2感圧センサ146b、傾動検出用第3感圧センサ146c及び傾動検出用第4感圧センサ146dの配置によれば、左右方向及び上下方向に限らず、任意の斜めの方向の傾動動作も検出可能である。例えば、図17A及び図17Bにおける左斜め上方に傾動が発生した場合、傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第3感圧センサ146cによる2つの検出信号のベクトル和により傾動量及び(又は)押圧力が検出可能であるとともに、該ベクトルの向きにより傾動方向を検出することができる。
Furthermore, as shown in FIGS. 17A and 17B, the
図19に示すように、作業部220は、前記の作業部12に相当する作業手段であり、生体に対して高周波通電して所定の箇所を凝固・切開処置するための、いわゆる電気メスである。作業部220は、前記のグリッパ59に代えて、Z1方向に突出し、先端がY1方向にやや屈曲した電極部材222が設けられている。また、グリッパ59の動作機構に代えて、軸Opを基準としたピッチ動作機構が設けられている。作業部220を用いる場合、生体とマニピュレータ10との間に電圧を印加する電源224(図1参照)を用いる。
As shown in FIG. 19, the working
このような作業部220に対しても複合入力部34が適用可能である。すなわち、電極部材222のロール回転に対してはシャトルリング100の回動動作を対応させ、ヨー方向及びピッチ方向動作に対しては図18のパッド200cの傾動動作を対応させるとよい。
The
もちろん、複合入力部34に対応可能な作業部はこれに限らず、ロール動作機構を有する作業部に対して好適に適用可能である。
Of course, the working unit that can handle the
なお、マニピュレータ10及び作業部12及び220は、医療用のものとして説明したが、使用用途はこれに限らず、例えば、エネルギー機器等の狭隘部補修の用途に適用可能であることはもちろんである。
In addition, although the manipulator 10 and the working
本発明に係るマニピュレータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The manipulator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…マニピュレータ 12、220…作業部
14…操作指令部(操作部) 16…連結部
26…グリップハンドル 32…トリガーレバー
34…複合入力部 48…連結シャフト
59…グリッパ
100、100a〜100c…シャトルリング(第1入力部)
102…ベース体 104…ゴムパッド
106…基板 110a、110b…ノブ
132、200a〜200c…パッド(第2入力部)
134a、134b…受け突起
144a…回動検出用第1感圧センサ(第1検出部)
144b…回動検出用第2感圧センサ(第2検出部)
146a…傾動検出用第1感圧センサ(第1検出部)
146b…傾動検出用第2感圧センサ(第2検出部)
146c…傾動検出用第3感圧センサ(第1検出部)
146d…傾動検出用第4感圧センサ(第2検出部)
208…スイッチ部(第3入力部) 209…スイッチ部(第2入力部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
DESCRIPTION OF
134a, 134b ... receiving
144b ... Second pressure sensor for detecting rotation (second detection unit)
146a... First pressure sensor for tilt detection (first detection unit)
146b ... Tilt detection second pressure sensor (second detection unit)
146c ... Tilt detection third pressure sensor (first detection unit)
146d ... Tilt detection fourth pressure sensor (second detection unit)
208: Switch unit (third input unit) 209 ... Switch unit (second input unit)
Claims (4)
前記操作部に設けられ、中立位置から正逆方向に操作される入力部と、
前記入力部の正方向への操作量を検出する第1検出部と、
前記入力部の逆方向への操作量を検出する第2検出部と、
前記操作部から延在する連結部と、
前記連結部の先端に設けられ、前記第1検出部及び前記第2検出部の検出信号に基づいて正逆方向に動作可能な作業部と、
を有し、
前記第1検出部及び前記第2検出部は、前記入力部の操作に対して中立位置を基準とした所定の不感帯の範囲で操作量を検出しない位置に配置されていることを特徴とするマニピュレータ。 An operation unit including a grip handle to be gripped by human hands;
An input unit provided in the operation unit and operated in a forward and reverse direction from a neutral position;
A first detection unit that detects an operation amount of the input unit in a positive direction;
A second detection unit that detects an operation amount of the input unit in the reverse direction;
A connecting portion extending from the operating portion;
A working unit provided at a distal end of the coupling unit and operable in forward and reverse directions based on detection signals of the first detection unit and the second detection unit;
Have
The first detection unit and the second detection unit are arranged at a position where an operation amount is not detected within a predetermined dead band range with respect to an operation of the input unit based on a neutral position. .
前記作業部は、前記入力部の操作に基づいて、先端部の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構を備え、
前記入力部は、前記回転機構に対して駆動指令を与えるための回転部材であって、
前記第1検出部及び前記第2検出部は、中立位置を基準として前記回転部材が±1°〜±8°のいずれかの範囲を不感帯として検出しない位置に配置されていることを特徴とするマニピュレータ。 The manipulator according to claim 1, wherein
The working unit includes a rotation mechanism that can rotate around an axis in the extending direction of the tip based on an operation of the input unit,
The input unit is a rotating member for giving a drive command to the rotating mechanism,
The first detection unit and the second detection unit are arranged at positions where the rotating member does not detect any range of ± 1 ° to ± 8 ° as a dead zone with reference to a neutral position. manipulator.
前記作業部は、記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸を備え、
前記入力部は、前記ピボット軸に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動する部材であって、
前記第1検出部及び前記第2検出部は、前記傾動する部材の端面の左部及び右部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられ、
前記第1検出部と前記第2検出部との距離は、2〜8mmのいずれかに設定されていることを特徴とするマニピュレータ。 The manipulator according to claim 1, wherein
The working portion includes a pivot shaft that can rotate non-parallel to an axis extending from the proximal end side to the distal end side of the connecting portion,
The input unit is a member that tilts in the left-right pushing direction to give a drive command to the pivot shaft,
The first detection unit and the second detection unit are provided at positions facing a left part and a right part of an end surface of the tilting member with a gap therebetween,
The manipulator characterized in that a distance between the first detection unit and the second detection unit is set to any of 2 to 8 mm.
前記作業部は、第1回動軸及び第2回動軸を備え、
前記入力部は、前記第1回動軸に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動するとともに、前記第2回動軸に対して駆動指令を与えるために、上下の押し込み方向に傾動する部材であって、
前記第1検出部と前記第2検出部とからなる組は、前記入力部の左右方向の傾動と、上下方向の傾動とを検出するために二組設けられ、
前記傾動する部材の端面の左部及び右部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられる第1組と、上部及び下部に対して隙間を挟んで対向する位置に設けられる第2組とからなることを特徴とするマニピュレータ。 The manipulator according to claim 1, wherein
The working unit includes a first rotation shaft and a second rotation shaft,
The input unit tilts in the left and right pushing direction in order to give a drive command to the first rotating shaft, and in the up and down pushing direction to give a driving command to the second turning shaft. A tilting member,
Two sets of the first detection unit and the second detection unit are provided to detect the horizontal tilt and the vertical tilt of the input unit,
A first set provided at a position facing the left and right portions of the end face of the tilting member with a gap therebetween, and a second set provided at a position facing the upper portion and the lower portion with a gap therebetween. A manipulator characterized by comprising:
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006280361A JP2008093271A (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | manipulator |
| AT10160890T ATE534338T1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-11 | MANIPULATOR |
| AT07118293T ATE470399T1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-11 | MANIPULATOR |
| US11/870,849 US20080091072A1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-11 | Manipulator |
| EP07118293A EP1911408B1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-11 | Manipulator |
| EP10160890A EP2204126B1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-11 | Manipulator |
| DE602007007031T DE602007007031D1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-11 | manipulator |
| CN2007101524451A CN101161192B (en) | 2006-10-13 | 2007-10-12 | Manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006280361A JP2008093271A (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008093271A true JP2008093271A (en) | 2008-04-24 |
Family
ID=39376746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006280361A Pending JP2008093271A (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008093271A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4862105B2 (en) * | 2009-12-10 | 2012-01-25 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical manipulator |
| JP2012065075A (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-29 | Seiko Epson Corp | Projection type display device |
| KR101146407B1 (en) | 2009-12-30 | 2012-05-17 | 국립암센터 | Manipulator for surgical operation |
| WO2013021850A1 (en) * | 2011-08-05 | 2013-02-14 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Therapeutic implement |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62152329U (en) * | 1986-03-19 | 1987-09-26 | ||
| JPS63307702A (en) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Electric lever device |
| JPH06262546A (en) * | 1993-03-08 | 1994-09-20 | Meidensha Corp | Controller of industrial manipulator |
| JPH0871072A (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-19 | Olympus Optical Co Ltd | Manipulator system for operation |
| JPH0997076A (en) * | 1995-10-02 | 1997-04-08 | Yamaha Corp | Keyboard device of electronic musical instrument |
| JPH1064373A (en) * | 1996-08-23 | 1998-03-06 | Smk Corp | Switch device |
| JPH10199374A (en) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Alps Electric Co Ltd | Compound operation type switch |
| JP2001216079A (en) * | 2000-02-02 | 2001-08-10 | Hitachi Ltd | Input mechanism of video recording device |
| JP2001276091A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-09 | Toshiba Corp | Medical manipulator |
| JP2002025394A (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Alps Electric Co Ltd | Composite operation switch |
| JP2002102248A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-09 | Toshiba Corp | manipulator |
-
2006
- 2006-10-13 JP JP2006280361A patent/JP2008093271A/en active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62152329U (en) * | 1986-03-19 | 1987-09-26 | ||
| JPS63307702A (en) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Electric lever device |
| JPH06262546A (en) * | 1993-03-08 | 1994-09-20 | Meidensha Corp | Controller of industrial manipulator |
| JPH0871072A (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-19 | Olympus Optical Co Ltd | Manipulator system for operation |
| JPH0997076A (en) * | 1995-10-02 | 1997-04-08 | Yamaha Corp | Keyboard device of electronic musical instrument |
| JPH1064373A (en) * | 1996-08-23 | 1998-03-06 | Smk Corp | Switch device |
| JPH10199374A (en) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Alps Electric Co Ltd | Compound operation type switch |
| JP2001216079A (en) * | 2000-02-02 | 2001-08-10 | Hitachi Ltd | Input mechanism of video recording device |
| JP2001276091A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-09 | Toshiba Corp | Medical manipulator |
| JP2002025394A (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Alps Electric Co Ltd | Composite operation switch |
| JP2002102248A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-09 | Toshiba Corp | manipulator |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4862105B2 (en) * | 2009-12-10 | 2012-01-25 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical manipulator |
| JP2012040416A (en) * | 2009-12-10 | 2012-03-01 | Olympus Medical Systems Corp | Medical manipulator |
| US8808277B2 (en) | 2009-12-10 | 2014-08-19 | Olympus Medical Systems Corp. | Medical manipulator |
| US9610129B2 (en) | 2009-12-10 | 2017-04-04 | Olympus Corporation | Medical manipulator |
| KR101146407B1 (en) | 2009-12-30 | 2012-05-17 | 국립암센터 | Manipulator for surgical operation |
| JP2012065075A (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-29 | Seiko Epson Corp | Projection type display device |
| WO2013021850A1 (en) * | 2011-08-05 | 2013-02-14 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Therapeutic implement |
| US8821531B2 (en) | 2011-08-05 | 2014-09-02 | Olympus Medical Systems Corp. | Treatment tool |
| JPWO2013021850A1 (en) * | 2011-08-05 | 2015-03-05 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Treatment tool |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1911408B1 (en) | Manipulator | |
| JP4680164B2 (en) | manipulator | |
| US9713500B2 (en) | Surgical robot control apparatus | |
| US10561471B2 (en) | Manipulator | |
| EP2198790B1 (en) | Operating mechanism, medical manipulator, and surgical robot system | |
| CN107708594B (en) | Control arm assembly for robotic surgical system | |
| JP5788029B2 (en) | Medical manipulator | |
| WO2013002063A1 (en) | Medical manipulator | |
| KR101267914B1 (en) | Contol Apparatus for surgical robot | |
| EP4364688A1 (en) | Operator-side device and surgery assistance system | |
| JP2009201607A (en) | Manipulator | |
| JP2001276091A (en) | Medical manipulator | |
| US12433698B2 (en) | Input handles for a surgeon console of a robotic surgical system | |
| US20160193000A1 (en) | Manipulator-system controlling method and manipulator system | |
| JP4747070B2 (en) | manipulator | |
| JP5645857B2 (en) | Surgical instruments with improved operability | |
| JP2008093271A (en) | manipulator | |
| JP2009195451A (en) | Operation mechanism and medical instrument having operation mechanism | |
| JP2009218070A (en) | Operating mechanism, and manipulator provided with the operating mechanism | |
| JP4346615B2 (en) | Medical manipulator | |
| CN110897721A (en) | Rotation mechanism and surgical robot | |
| JP2010253205A (en) | Manipulator | |
| KR20260009555A (en) | surgical instrument | |
| WO2023145676A1 (en) | Operation pedal device and remote control device | |
| WO2024042651A1 (en) | Operation device for surgical assist device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090824 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100316 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100318 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100517 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101124 |