机械手的控制方法、机械手和机械手系统与流程

本发明涉及机械手的控制方法、机械手和机械手系统。

本申请根据2014年6月19日在日本申请的日本特愿2014-126371号主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术：

以往，例如，公知有在前端设置关节构造部以在人体或装置的内部等进行各种处置的机械手。

这种机械手通过贯穿插入到在处置对象的内部延伸的管状部件的插入通道中而被导入到处置对象的部位。因此，机械手的关节构造部设置在软性的插入部的前端，以使得即使通道弯曲也能够贯穿插入，通过插入部的基端部的操作部对关节构造部进行驱动。

在专利文献1中记载了包含作为这种机械手的例子的处置器械的医疗装置。

该处置器械具备具有通过驱动部的驱动力而向任意方向弯曲的前端弯曲部的插入部，贯穿插入到前端部配置在处置部位(使用部位)附近的内窥镜装置的处置器械通道中进行使用。

前端弯曲部构成为，通过2个关节将串联配置的3个弯曲块连结为能够在2轴方向上转动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-101077号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的处置器械中，由于具有连接硬性的弯曲块的前端弯曲部，所以，硬性的部件位于插入部的前端。

这种前端弯曲部需要增加自由度以进行复杂的处置动作，所以，存在关节数增大、前端弯曲部自身的长度变长的倾向。

这种处置器械的前端弯曲部通过贯穿插入到内窥镜装置内的处置器械通道中，被送至使用部位即处置部位的附近，在使用结束后通过处置器械通道拔出。

处置器械通道根据处置部位的位置或插入内窥镜装置的路径而弯曲成各种形状，所以，在处置器械的贯穿插入时，还需要使前端弯曲部沿着处置器械通道的弯曲而弯曲。

因此，在处置器械的贯穿插入时，需要一边进行根据处置器械通道的弯曲而使前端弯曲部弯曲的操作一边插入，贯穿插入需要劳力和时间。

并且，此时，如果未适当进行弯曲操作，则前端弯曲部与处置器械通道的摩擦增大，所以，贯穿插入性恶化。

另一方面，考虑设为能够解除处置器械的驱动部与前端弯曲部的关节的连接的结构，通过在处置器械的贯穿插入时解除连接，使前端弯曲部成为弯曲自如的状态进行贯穿插入。

该情况下，当驱动部不具有被动运动的反向驱动性时，在连结驱动部时，所插入的关节从不确定的屈曲状态起根据驱动部的初始位置进行移动，所以，产生非预期的运动。

并且，在使驱动部具有反向驱动性的情况下，驱动部大型化。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供如下的机械手的控制方法、机械手和机械手系统：在将机械手贯穿插入到通道部件中并送至使用部位的情况下，即使是简单的结构，也能够容易地进行贯穿插入动作。

用于解决课题的手段

根据本发明的第1方式，在机械手的控制方法中，该机械手具有与插入部的前端连接的具有一个以上的关节的关节构造部、贯穿插入到所述插入部的内部以向所述关节构造部传递驱动力的动力传递部件、对所述动力传递部件进行驱动的驱动部，所述机械手通过贯穿插入到通道部件中而被送至使用部位，其中，所述控制方法具有用于将所述关节构造部贯穿插入到所述通道部件的内部的贯穿插入控制模式，在所述贯穿插入控制模式中，检测所述动力传递部件或所述驱动部中产生的负荷量，控制所述驱动部对所述动力传递部件的驱动量，以使得所述负荷量成为预先设定的目标控制范围，由此使所述关节构造部成为沿着所述通道部件的屈曲状态。

根据本发明的第2方式，在上述第1方式的机械手的控制方法中，也可以是，所述负荷量是所述动力传递部件中产生的张力。

根据本发明的第3方式，在上述第1方式或第2方式的机械手的控制方法中，也可以是，在所述贯穿插入控制模式中，对所述驱动部赋予使所述关节周期性地进行屈曲动作的动作指令值，由此使所述关节屈曲并检测所述负荷量，进行如下控制：变更所述动作指令值以使得所述负荷量的最大值和最小值收敛在所述目标控制范围内。

根据本发明的第4方式，在上述第3方式的机械手的控制方法中，也可以是，在所述关节构造部具有多个所述关节的情况下，在所述贯穿插入控制模式中，在对所述关节构造部中的控制对象关节赋予所述动作指令值时，检测所述关节构造部中的其他关节的屈曲状态，赋予根据所述其他关节的屈曲状态而加入了校正的动作指令值，该校正用于去除所述其他关节导致的相互干扰的影响。

根据本发明的第5方式，在上述第2方式的机械手的控制方法中，也可以是，所述动力传递部件具有使所述关节向第1方向屈曲的第1传递部和使所述关节向与所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2传递部，所述驱动部具有对所述第1传递部进行驱动的第1驱动部和对所述第2传递部进行驱动的第2驱动部，在所述贯穿插入控制模式中，分别检测所述第1传递部和所述第2传递部中产生的张力，相互独立地驱动所述第1驱动部和所述第2驱动部，由此，进行以使所述张力与预先设定的贯穿插入用的初始张力相等为目标来驱动所述第1传递部和所述第2传递部的控制。

根据本发明的第6方式，在上述第2方式的机械手的控制方法中，也可以是，所述动力传递部件具有使所述关节构造部向第1方向屈曲的第1传递部和使所述关节构造部向与所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2传递部，在所述贯穿插入控制模式中，分别检测所述第1传递部和所述第2传递部中产生的张力，取得这些张力之间的张力差的信息，进行以使所述张力差成为0为目标来驱动所述动力传递部件的控制。

根据本发明的第7方式，在上述第5方式或第6方式的机械手的控制方法中，也可以是，所述贯穿插入控制模式中的所述动力传递部件的初始张力低于在所述使用部位进行使用时的所述动力传递部件的初始张力。

根据本发明的第8方式，机械手具有与插入部的前端连接的具有一个以上的关节的关节构造部、贯穿插入到所述插入部的内部以向所述关节构造部传递动力的动力传递部件、对所述动力传递部件进行驱动的驱动部，所述机械手通过贯穿插入到通道部件中而被送至使用部位，其中，所述机械手具有：负荷量检测部，其检测所述动力传递部件或所述驱动部中产生的负荷量；以及动作控制部，其进行所述关节构造部的动作控制，所述动作控制部具有用于将所述关节构造部贯穿插入到所述通道部件的内部的贯穿插入控制模式，在所述贯穿插入控制模式中，控制所述驱动部对所述动力传递部件的驱动量，以使得由所述负荷量检测部检测到的所述负荷量成为预先设定的目标控制范围，由此使所述关节构造部成为沿着所述通道部件的屈曲状态。

根据本发明的第9方式，在上述第8方式的机械手中，也可以是，所述负荷量检测部检测所述动力传递部件中产生的张力作为所述负荷量。

根据本发明的第10方式，在上述第8或第9方式的机械手中，也可以是，所述动作控制部在所述贯穿插入控制模式中，对所述驱动部赋予使所述关节周期性地进行屈曲动作的动作指令值，由此使所述关节屈曲并检测所述负荷量，进行如下控制：变更所述动作指令值以使得所述负荷量的最大值和最小值收敛在所述目标控制范围内。

根据本发明的第11方式，在上述第10方式的机械手中，也可以是，所述关节构造部具有多个关节，所述动作控制部在所述贯穿插入控制模式中，在对所述关节构造部中的控制对象关节赋予所述动作指令值时，检测所述关节构造部中的其他关节的屈曲状态，赋予根据所述其他关节的屈曲状态而加入了校正的动作指令值，该校正用于去除所述其他关节导致的相互干扰的影响。

根据本发明的第12方式，在上述第9方式的机械手中，也可以是，所述动力传递部件具有使所述关节向第1方向屈曲的第1传递部和使所述关节向与所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2传递部，所述驱动部具有对所述第1传递部进行驱动的第1驱动部和对所述第2传递部进行驱动的第2驱动部，所述负荷量检测部具有检测所述第1传递部中的张力的第1检测部和检测所述第2传递部中的张力的第2检测部，所述动作控制部在所述贯穿插入控制模式中，相互独立地驱动所述第1驱动部和所述第2驱动部，由此，进行以使由所述第1检测部和所述第2检测部检测到的张力与预先设定的贯穿插入用的初始张力相等为目标来驱动所述第1传递部和所述第2传递部的控制。

根据本发明的第13方式，在上述第9方式的机械手中，也可以是，所述动力传递部件具有使所述关节向第1方向屈曲的第1传递部和使所述关节向与所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2传递部，所述负荷量检测部具有检测所述第1传递部中的张力的第1检测部和检测所述第2传递部中的张力的第2检测部，所述动作控制部在所述贯穿插入控制模式中，取得由所述第1检测部检测到的张力与由所述第2检测部检测到的张力之间的张力差的信息，进行以使所述张力差成为0为目标来驱动所述动力传递部件的控制。

根据本发明的第14方式，在上述第12或13方式的机械手中，也可以是，所述贯穿插入控制模式中的所述动力传递部件的初始张力低于在所述使用部位进行使用时的所述动力传递部件的初始张力。

根据本发明的第15方式，机械手系统具有上述第8～第13方式中的任意一个方式的机械手。

发明效果

根据上述各方式的机械手的控制方法、机械手和机械手系统，检测动力传递部件或驱动部中产生的负荷量，对控制驱动部对动力传递部件的驱动量，以使得负荷量成为预先设定的目标控制范围，由此使所述关节构造部成为沿着所述通道部件的屈曲状态，所以，在将机械手贯穿插入到通道部件中并送至使用部位的情况下，即使是简单的结构，也能够容易地进行贯穿插入动作。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的机械手系统的整体结构的示意性立体图。

图2是示出本发明的第1实施方式的机械手的前端部的外观的示意性立体图。

图3A是本发明的第1实施方式的机械手的示意性结构图。

图3B是本发明的第1实施方式的机械手的示意性结构图的A视图。

图4是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制单元的功能结构的功能框图。

图5是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法的流程的流程图。

图6是本发明的第1实施方式的机械手的控制框图。

图7A是本发明的第1实施方式的机械手的贯穿插入时的动作说明图。

图7B是本发明的第1实施方式的机械手的贯穿插入时的动作说明图。

图8A是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的干扰避免的校正的一例的示意性曲线图。

图8B是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的干扰避免的校正的一例的示意性曲线图。

图8C是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的干扰避免的校正的一例的示意性曲线图。

图8D是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的干扰避免的校正的一例的示意性曲线图。

图9A是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的动作指令值的一例的示意性曲线图。

图9B是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的张力的一例的示意性曲线图。

图10是本发明的第1实施方式的变形例(第1变形例)的机械手的示意性结构图。

图11是本发明的第2实施方式的机械手的示意性结构图。

图12是示出本发明的第2实施方式的机械手的控制单元的主要部分的功能结构的功能框图。

图13是示出本发明的第2实施方式的机械手的控制方法的流程的流程图。

图14是本发明的第3实施方式的机械手的示意性结构图。

图15是示出本发明的第3实施方式的机械手的控制单元的主要部分的功能结构的功能框图。

图16是示出本发明的第3实施方式的机械手的控制方法的流程的流程图。

图17是本发明的第3实施方式的变形例(第2变形例)的机械手和机械手系统的主要部分的示意性结构图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在全部附图中，在实施方式不同的情况下，也对相同或相当的部件标注相同标号并省略相同的说明。

[第1实施方式]

对本发明的第1实施方式的机械手和机械手系统进行说明。

图1是示出本发明的第1实施方式的机械手系统的整体结构的示意性立体图。图2是示出本发明的第1实施方式的机械手的前端部的外观的示意性立体图。图3A是本发明的第1实施方式的机械手的示意性结构图。图3B是图3A中的A视图。图4是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制单元的功能结构的功能框图。

另外，各附图是示意图，所以尺寸和形状适当不同(以下的附图也同样)。

如图1所示，本实施方式的机械手系统1是所谓的主从方式的系统，具有由操作者Op操作的主机械手2和将医疗用器具20(机械手)送至处置部位附近的设置有处置用内窥镜装置10的从机械手6。

主机械手2具有供操作者Op进行操作输入的主臂3、显示使用处置用内窥镜装置10进行拍摄而得到的影像等的显示部4、根据主臂3的动作生成用于使从机械手6进行动作的操作指令的控制单元5。

主臂3是用于使从机械手6的各部进行动作的操作部。并且，没有详细图示，但是，主机械手2具有与操作者Op的右手和左手分别对应的一对主臂3。

主臂3例如具有关节构造，以使得如后述处置用内窥镜装置10的弯曲部11B(参照图2)那样，使至少具有1个自由度的关节的机械手进行动作。

并且，在主臂3中，在位于操作者Op侧的端部例如设置有在处置用内窥镜装置10的前端部具有把持部的情况下能够对把持部进行操作的把持操作部(图示省略)。

显示部4是显示由安装在后述处置用内窥镜装置10上的观察部15(参照图2)进行拍摄而得到的处置对象部位的影像、操作所需要的操作画面、来自控制单元5的信息等的装置。在显示部4中，在处置用内窥镜装置10中贯穿插入有医疗用器具20的情况下，如图1所示，还与处置对象部位一起显示医疗用器具20。

并且，在主机械手2中，还设置有被分配了适当的操作功能其他操作部。作为这种操作部的例子，例如可以举出由按钮、杆等构成的图示省略的操作开关、脚踏开关3a等。

从机械手6具有载置患者P的载置台7以及配置在载置台7附近的多关节机器人8。

在多关节机器人8上保持有处置用内窥镜装置10。能够使医疗用器具20贯穿插入到处置用内窥镜装置10中。

多关节机器人8和处置用内窥镜装置10根据从主机械手2发出的动作指令进行动作。

但是，在本发明的机械手系统中，多关节机器人8不是必须的，例如也可以构成为由未图示的辅助者保持处置用内窥镜装置10。

如图2所示，处置用内窥镜装置10具有用于插入到患者P的体内的长条部件即外套管11。

外套管11从近位端朝向远位端依次具备具有挠性的管状的插入部11C(参照图1)、例如具有节轮或弯曲块等的公知的弯曲部11B、以及由圆柱状的硬质材料形成的前端部11A。

通过针对主臂3的操作输入使弯曲部11B弯曲，由此能够变更前端部11A的朝向。作为使弯曲部11B弯曲的机构，例如可以采用如下公知的结构：贯穿插入到节轮或弯曲块的内周面，使固定在前端部11A上的驱动线贯穿插入到插入部11C内，利用近位端侧的驱动马达等进行牵引。

在插入部11C和弯曲部11B的内部设置有将医疗用器具20等处置器械送至处置部位附近的路径即处置器械通道16(通道部件)。

如图1所示，处置器械通道16的基端部(近位端侧)与在插入部11C的侧方开口的供给口16a(插入口)连接。

处置器械通道16由挠性的管状部件形成，具有至少能够贯穿插入医疗用器具20的内径。如图2所示，处置器械通道16的前端部16b在轴向上贯通于前端部11A中，与在前端部11A的前端面11a开口的贯通孔部12的基端侧连接。

如图2所示，观察部15是用于观察处置对象部位的装置，具有公知的摄像机构13和照明机构14。

摄像机构13和照明机构14配置在前端部11A的内部，图示省略的电气布线和光纤贯穿插入到弯曲部11B和插入部11C的内部，与控制单元5中的电路和光源连结。

摄像机构13和照明机构14在前端部11A的前端面11a分别具有光学开口窗，通过该开口窗，能够接收前端部11A的前方的外光，并且能够向前方射出照明光。

医疗用器具20是通过具备具有多个关节的关节构造部而使前端的末端执行器移动或对其进行驱动的机械手的一例，整体形成为细长的轴状。

如图3A所示，医疗用器具20具有关节22、与关节22连结的轴状部21、把持处置对象等的把持部26、具有挠性的管状部件即筒状部23(插入部)、对关节22和把持部26供给驱动力的驱动单元30、对关节22和把持部26进行操作的操作部32、根据操作部32的操作来进行驱动单元30的动作控制的控制单元36(动作控制部)。

把持部26是医疗用器具20的末端执行器，安装在最前端侧(远位端侧)的轴状部21的前端。

筒状部23与最基端侧(近位端侧)的轴状部21连接。

关节22是屈曲用关节，只要是通过使用动力传递部件从近位端传递驱动力来进行屈曲的关节即可，具体结构没有特别限定。关节22的屈曲自由度、屈曲方向、屈曲量等也没有特别限定。

下面，作为关节22的一例，设为从近位端侧起依次具有向与医疗用器具20的延伸方向交叉的方向屈曲的关节22B和向与关节22B的屈曲方向垂直的方向屈曲的关节22A的结构来进行说明。

关节22A、22B均具有图示省略的线轮，在各个线轮上卷绕有向关节22A、22B传递驱动力的动力传递部件即驱动线24A、24B，其各端部被固定。

下面，在没有特别明示关节22A、22B或驱动线24A、24B的区分的情况下或进行总称的情况下，有时省略附加字母A、B，简称为关节22、驱动线24。

并且，在本说明书中，为了简化，在明显与关节22A、22B或驱动线24A、24B相关联的部件或部位的名称中，在明示对应关系的情况下，也对各个标号标注附加字母A、B。只要没有特别说明，则它们相互具有大致相同(包含相同的情况)的结构。并且，在不需要明示区分的情况下或进行总称的情况下，省略附加字母A、B。

轴状部21具有通过关节22B连结的轴状部21C、21B以及通过关节22A而与轴状部21B连结的轴状部21A。

因此，轴状部21C在医疗用器具20中成为最基端侧的轴状部21，与连接有关节22B的端部相反的一侧的端部固定在筒状部23的前端。

轴状部21A在医疗用器具20中成为最前端侧的轴状部21，在与关节22A相反的一侧的端部即前端固定有把持部26。

在轴状部21B的两端部连结有关节22B、22A。

下面，将由这种轴状部21C、关节22B、轴状部21B、关节22A、轴状部21A和把持部26构成的连结体称为前端屈曲部25(关节构造部)。

轴状部21A、21B、21C具有比前端部11A的贯通孔部12和处置器械通道16的内径小的外径。

各关节22形成为不从所连结的轴状部21的外形突出的大小。

轴状部21A、21B、21C各自的长度设定为，在处置器械通道16以被容许的最小的曲率半径弯曲的情况下，通过适当转动各关节22，前端屈曲部25成为能够贯穿插入到处置器械通道16中的屈曲状态。

把持部26例如具有用于保持处置器械或组织等的一对把持部件26a、26b以及将把持部件26a、26b支承为能够转动的转动轴26c。通过对后述把持操作部32N进行操作，把持部件26a、26b以转动轴26c为中心转动，如图3A的箭头那样运动并进行开闭动作。

把持部26的驱动力的传递手段没有特别限定，例如，可以是通过图示省略的驱动线对与把持部件26a、26b连结的图示省略的连杆进行驱动等的手段。下面，作为一例，设为通过与驱动线24相同的驱动线进行驱动来进行说明。

如图3A所示，把持部26是如下的大小：在不把持被把持物而闭合的情况下，不从所连结的轴状部21的外形突出。

因此，前端屈曲部25是如下的轴状体：在笔直延伸的状态下、即如上所述闭合把持部26的状态下，能够以可进退的方式插入到贯通孔部12中。

筒状部23例如由树脂管等软性的筒状部件构成，在其内部贯穿插入有驱动线24A、24B等贯穿插入物。

在从筒状部23的基端部到前端的线轮的附近之间，驱动线24A、24B分别贯穿插入到两端部的位置被固定的外皮27的内部。

各外皮27由密绕线圈等形成，密绕线圈具有与各驱动线24的直径大致相同的内径，由此，即使受到外力而弯曲，长度也几乎没有变化。

作为筒状部23中的驱动线24以外的贯穿插入物，图示省略，但是，例如可以举出用于驱动把持部26的操作线、与观察部15连接的电气布线和光纤等的例子。

驱动单元30、操作部32和控制单元36设置在基端部壳体31的内部或表面，该基端部壳体31固定在筒状部23的基端部，具有操作者Op能够用手把持的握把部31a。

驱动单元30是如下的装置部分：对驱动线24进行驱动而对关节22供给驱动力，对图示省略的驱动线进行驱动而对把持部26供给驱动力。

驱动单元30具有固定在基端部壳体31上且按照驱动关节22的每个驱动线24设置的多个驱动马达34(驱动部)、以及用于对把持部26进行驱动的把持驱动部28(图3A中省略图示、参照图4)。

下面，在明示驱动马达34对关节22A(22B)进行驱动的结构的情况下，如驱动马达34A(34B)那样表示。

图3A示出驱动单元30的驱动部中的作为一例的对驱动线24B进行驱动的驱动马达34B。

驱动马达34B的输出轴34Ba与卷绕有驱动线24B的驱动线轮33B连结，当驱动马达34B旋转驱动时，驱动线轮33B旋转，能够向旋转方向牵引驱动线24B。

关于驱动马达34B的种类，只要能够根据动作指令值使输出轴34Ba以规定旋转量进行旋转即可，没有特别限定。例如，可以采用伺服马达、步进马达、DC马达等。

在本实施方式中，驱动马达34B具有检测输出轴34Ba的旋转位置的编码器34Bb，以能够通信的方式与根据操作部32的操作进行驱动马达34B的驱动控制的控制单元36连接。

以上参照图3A说明了对驱动线24B进行驱动的驱动马达34B和与其相关联的部件，但是，同样的说明也适用于图3A中未图示的驱动马达34A、输出轴34Aa、驱动线轮33A、编码器34Ab。

并且，作为把持驱动部28，如后所述，仅控制方法不同，可以采用与驱动马达34相同的驱动马达。

并且，在本实施方式的驱动单元30中具有将负荷量作为张力进行检测的张力检测部35，作为检测各驱动线24中产生的负荷量的负荷量检测部。

张力检测部35的结构只要能够检测张力即可，没有特别限定，例如可以采用使用了应变仪的结构等。

在本实施方式中，作为张力检测部35的一例，采用安装在贯穿插入到基端部壳体31内的驱动线24上的负荷传感器。

张力检测部35以能够通信的方式与控制单元36连接。

下面，在明示张力检测部35检测驱动线24A(24B)中产生的张力的结构的情况下，如张力检测部35A(35B)那样表示。

如图3A所示，操作部32具有进行与关节22的动作有关的操作输入的关节操作部32M、以及进行与把持部26的动作有关的操作输入的把持操作部32N。

如图3B所示，关节操作部32M具有模式切换开关32a和弯曲操作按钮32b，以能够通信的方式与控制单元36连接。

模式切换开关32a是在“贯穿插入控制模式”与“动作控制模式”之间切换关节22的控制模式的开关，例如可以采用按钮开关、滑动开关、扳钮开关等。

例如，能够利用开关的操作状态或发光显示等得知设定了哪个控制模式。

这里，“贯穿插入控制模式”是在进行将医疗用器具20插入到处置器械通道16中或从处置器械通道16中拔出医疗用器具20的贯穿插入动作时推荐采用的控制模式。

在本控制模式中，弯曲操作按钮32b的操作无效，各关节22仅能够进行通过后述控制单元36自动控制的动作。

并且，在本控制模式中，把持操作部32N的操作无效，以使得不会在医疗用器具20的贯穿插入中打开把持部26。

并且，“动作控制模式”是操作者Op能够使用弯曲操作按钮32b对前端屈曲部25进行操作的控制模式，是在将医疗用器具20贯穿插入到处置器械通道16中的情况以外推荐采用的控制模式。

在本控制模式中，弯曲操作按钮32b的操作和把持操作部32N的操作有效。

在本实施方式中，以模式切换开关32a为中心，在对圆周四等分的四方的位置分别各设置一个弯曲操作按钮32b。

关于隔着模式切换开关32a对置的弯曲操作按钮32b的对儿，第一对儿沿着握把部31a的长度方向配置，以对关节22A的转动进行操作，第二对儿配置在与第一对儿垂直的方向上，以对关节22B的转动进行操作。

因此，各弯曲操作按钮32b的配置表示使前端屈曲部25以医疗用器具20的中心轴线O(参照图3A)为中心弯曲的弯曲方向。

通过检测按压各弯曲操作按钮32b的时间，设定与各弯曲方向上的弯曲量对应的关节22A、22B的转动量。

在动作控制模式中，当检测弯曲操作按钮32b的按压时，检测被按压的弯曲操作按钮32b的位置和按压时间。由此，根据被按压的弯曲操作按钮32b和按压时间的信息，生成关节22A或关节22B的转动量的操作信息并发送到控制单元36。

把持操作部32N是用于进行医疗用器具20的处置器械部分即把持部26的开闭操作的操作部。如图3A所示，在本实施方式中，把持操作部32N具有操作杆32c，以能够通信的方式与控制单元36连接。

操作杆32c的移动位置与把持部26的打开角对应，当操作者Op对操作杆32c进行操作时，在把持操作部32N中检测操作杆32c的移动量，根据该移动量设定把持部26的打开量。

把持部26的打开量的信息被发送到控制单元36。

接着，对控制单元36的功能结构进行说明。

如图4所示，控制单元36具有动作指令值设定部101A、101B、马达控制部100A、100B和把持动作控制部102。

动作指令值设定部101A(101B)构成为根据从关节操作部32M送出的关节22A(22B)的操作信息，设定驱动马达34A(34B)的动作指令值。

但是，动作指令值设定部101A进行如下控制，根据从张力检测部35A送出的驱动线24A的张力的信息和从编码器34Ab、34Bb送出的驱动马达34A、34B的当前的旋转位置的信息，根据需要对从关节操作部32M送出的操作信息进行变更。

并且，动作指令值设定部101B进行如下控制，根据从张力检测部35B送出的驱动线24B的张力的信息和从编码器34Ab、34Bb送出的驱动马达34A、34B的当前的旋转位置的信息，根据需要对从关节操作部32M送出的操作信息进行变更。

对这些操作信息进行变更的控制的详细情况与动作说明一起在后面叙述。

马达控制部100A(100B)构成为根据从动作指令值设定部101A(101B)送出的动作指令值，进行驱动马达34A(34B)的旋转量的控制。

把持动作控制部10构成为根据从把持操作部32N送出的动作指令值，进行驱动把持部26的把持驱动部28的动作控制。

这种控制单元36的装置结构通过由CPU、存储器、输入输出接口、外部存储装置等构成的计算机构成，由此，执行实现上述控制功能的适当的控制程序。

接着，以本实施方式的机械手的控制方法为中心对机械手系统1中的医疗用器具20的动作进行说明。

图5是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法的流程的流程图。图6是本发明的第1实施方式的机械手的控制框图。图7A和图7B是本发明的第1实施方式的机械手的贯穿插入时的动作说明图。图8A、图8B、图8C和图8D是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的干扰避免的校正的一例的示意性曲线图。在图8A、图8B、图8C和图8D中，横轴均是时间，纵轴是动作指令值或动作指令值的相当值。图9A和图9B是示出本发明的第1实施方式的机械手的控制方法中的动作指令值和张力的一例的示意性曲线图。在图9A和图9B中，横轴均是时间，图9A的纵轴是动作指令值，图9B的纵轴是张力。

在机械手系统1中使用医疗用器具20进行处置时，首先，使用处置用内窥镜装置10的外套管11，在处置对象部位将医疗用器具20的前端部分插入到患者P的体内，推进到处置对象部位的附近。

此时，外套管11根据体内的插入路径一般弯曲，所以，外套管11的内部的处置器械通道16也弯曲。

在将医疗用器具20贯穿插入到这种处置器械通道16中的情况下，需要使前端屈曲部25沿着处置器械通道16的弯曲状态弯曲并贯穿插入。

在本实施方式的医疗用器具20中，通过执行以下说明的本实施方式的机械手的控制方法，能够容易地进行这种贯穿插入。

本实施方式的机械手的控制方法是按照图5所示的流程执行图5所示的步骤S1～S11的方法。

步骤S1是将机械手即医疗用器具20的前端配置在供给口16a上的步骤。

在本步骤中，操作者Op在闭合把持部26的状态下，将前端屈曲部25的至少一部分从把持部26的一侧插入到供给口16a中。此时，通过操作者Op的手或适当的夹具等支承后端侧的筒状部23。

至此，步骤S1结束。

接着，进行步骤S2。本步骤是通过操作部32选择贯穿插入控制模式的步骤。

操作者Op对操作部32的模式切换开关32a进行操作，选择贯穿插入控制模式。

当选择贯穿插入控制模式后，基于弯曲操作按钮32b的操作和基于操作杆32c的操作无效，前端屈曲部25的各关节22根据从控制单元36送出的动作指令值开始进行动作。

该动作指令值是进行具有规定振幅的周期性往复转动的动作指令值。但是，如后所述，当在前端屈曲部25上作用有外力时，通过控制单元36逐次修正该动作指令值。

至此，步骤S2结束。

接着，进行步骤S3。本步骤是操作者Op开始进行医疗用器具20的贯穿插入的步骤。

操作者Op使前端屈曲部25和筒状部23前进，开始进行医疗用器具20的贯穿插入。

至此，步骤S3结束。

当步骤S3结束后，通过控制单元36进行以下说明的步骤S4～S11。此时，关节22A、22B同时并行地进行自动控制，但是，各自的控制动作相同，所以，下面以关节22A的控制动作为中心进行说明。

首先，参照通过控制单元36控制关节22A时的控制框图即图6，对基于控制单元36的控制的概要进行说明。

如图6所示，驱动马达34A将从动作指令值设定部101A送出的动作指令值θref作为目标值，反馈编码器34Ab检测的驱动马达34A的编码器输出θ1，由此，通过马达控制部100A进行驱动。

当驱动马达34A驱动后，驱动马达34A的驱动线轮33A(图示省略)旋转。由此，卷绕在驱动线轮33A上的驱动线24A(图示省略)被牵引，卷绕有驱动线24A的图示省略的线轮转动，关节22A被驱动。

因此，在驱动马达34A与关节22A之间存在有由驱动线轮33A、驱动线24A、外皮27、筒状部23、关节22A中的线轮等构成的传递系统37A。

在本实施方式中，在基端部壳体31内的驱动线24A上设置有张力检测部35A，能够检测驱动线24A中产生的张力。

驱动线24A中产生的张力主要表示作用于关节22A的负荷的大小。

由于驱动线24A受到的摩擦力、比关节22A更靠前方的前端屈曲部25的惯性等，以某种程度产生这种负荷，但是，在关节22A的运动被外力约束的情况下，这种负荷容易增大。

例如，在前端屈曲部25贯穿插入到处置器械通道16内时，相对于处置器械通道16的弯曲量，当关节22A未适当转动时，比关节22A更靠前端的轴状部21A、把持部26等(以下称为轴状部21A等)与处置器械通道16的内壁抵接，从处置器械通道16的内壁受到外力。因此，驱动线24A中产生的张力显著增大。

因此，通过预先进行实验等，能够根据驱动线24A的张力的大小来估计轴状部21A等是否与处置器械通道16相接。

在本实施方式中，进行如下控制：检测驱动线24A的张力，并且使关节22A周期地转动，在张力以某种程度增大后，减少转动量以降低张力。当进行这种控制后，得到轴状部21A等与处置器械通道16分开或以低压力与处置器械通道16接触的状态。

例如，在前端屈曲部25的前端到达向一定方向弯曲的处置器械通道16时，关节22A周期地转动。

例如，如图7A所示，在关节22A向与处置器械通道16的弯曲方向相反的方向转动的情况下，轴状部21A等与处置器械通道16的内壁抵接而无法转动，驱动线24A的张力增大。

另一方面，如图7B所示，在关节22A向与处置器械通道16的弯曲方向相同的方向转动的情况下，轴状部21A等不容易与处置器械通道16的内壁抵接，即使抵接，驱动线24A的张力也不怎么增大。

因此，在前端屈曲部25中，如果对各关节22进行驱动控制以使得各驱动线24中产生的张力在一定范围内，则前端屈曲部25自动地在与处置器械通道16之间的间隙的范围内反复屈曲。因此，前端屈曲部25的平均屈曲状态成为沿着处置器械通道16的弯曲的状态。

其结果，即使处置器械通道16的弯曲量变化，贯穿插入负荷也不会增大，能够容易地将医疗用器具20贯穿插入到处置器械通道16中。

步骤S4～S11是对这种控制进行具体化的一例。

如图5所示，步骤S4是设定贯穿插入控制模式中的动作指令值的初始值θ(t)的步骤。例如，如图8A中曲线200示意性示出的那样，作为θ(t)，可以采用振幅α、周期τ的正弦函数。即，θ(t)能够用下式(1)表示。

θ(t)＝αsin(2πt/τ)+β(t)…(1)

这里，β(t)是后述控制中使用的参数，初始值β(t)＝0。振幅α可以采用比前端屈曲部25与处置器械通道16之间的最大间隙的一半稍小的值。周期τ根据贯穿插入速度决定即可，例如设定为4sec左右。

至此，步骤S4结束。

接着，进行步骤S5。本步骤是如下步骤：动作指令值设定部101A从关节22B的编码器34Bb取得编码器输出θ2，根据与编码器输出θ2对应的干扰避免补偿量-θi对θ(t)进行修正。

关节22A、22B能够分别独立地进行驱动，但是，根据各自的驱动，前端屈曲部25的屈曲状态变化。根据前端屈曲部25的装置条件，该屈曲状态导致驱动线24A、24B的驱动负荷的变化，所以，有时驱动马达34A(34B)的动作指令值还影响关节22B(22A)的转动量。例如，驱动线24的路径长度在外皮27内大致一定，但是，在关节22的附近，驱动线24从外皮27露出，所以，路径长度受到关节22的屈曲状态的影响。

因此，当后端侧的关节22B正在向某个方向转动时，受到其影响，有时关节22A也运动。并且，还存在相反的可能性。

这种其他关节部的运动的影响是装置条件固有的，所以，能够预先进行实验等来调查。

例如，关于图8B中曲线201示意性示出的相互干扰量θi，作为一例，在利用与上述式(1)相同的动作指令值θ(t)驱动关节22B时，将受其影响而运动的关节22A的动作量换算为动作指令值进行显示。

对于与关节22A有关的控制系统来说，这种相互干扰量θi是一种外界干扰，所以优选去除该相互干扰量θi。

在本步骤中，进行使用预先取得并存储在例如数据表等中的相互干扰量θi对θ(t)的大小进行修正的前馈控制。

因此，动作指令值设定部101A求出改变了由编码器输出θ2决定的相互干扰量θi的符号的干扰避免补偿值-θi(参照图8C的曲线202)，与θ(t)进行相加(参照图8D的曲线203)。

至此，步骤S5结束。

接着，进行步骤S6。本步骤是从张力检测部35A取得驱动线24A中产生的张力T1的步骤。

接着，进行步骤S7。本步骤是判定张力T1的绝对值是否为预先决定的阈值Tsh(其中Tsh>0)以上的步骤。

根据轴状部21A等开始与处置器械通道16接触时产生的张力，设定阈值Tsh。

在|T1|为阈值Tsh以上的情况下，轴状部21A等与处置器械通道16抵接的可能性较高，所以转移到步骤S8。

在|T1|小于阈值Tsh的情况下，轴状部21A等不与处置器械通道16抵接的可能性较高，所以转移到步骤S9。

步骤S8是对θ(t)进行修正以使得能够将阈值Tsh作为目标值对|T1|进行控制的步骤。

具体而言，动作指令值设定部101A根据张力T1与阈值Tsh之差对θ(t)进行修正，以使得张力T1接近阈值Tsh。

在本实施方式中，作为一例，根据T1与Tsh之差对上述式(1)的β(t)的量进行变更。

如图6所示，本步骤中的这种控制相当于将传递系统37A中的张力T1作为检测输出而对驱动马达34A进行反馈控制。

至此，步骤S8结束。

步骤S9是如下步骤：将在步骤S5以及根据情况而在步骤S8中修正后的动作指令值θ(t)作为θref送出到马达控制部100A。

接着，进行步骤S10。本步骤是如下步骤，将动作指令值θref作为目标值对编码器输出θ1进行反馈，由此，马达控制部100A对驱动马达34A进行驱动。

当基于动作指令值θref与编码器输出θ1之差的控制信号从马达控制部100A送出到驱动马达34A后，驱动马达34A被驱动。

至此，步骤S10结束。

接着，进行步骤S11。本步骤是动作指令值设定部101A判定贯穿插入控制模式是否结束的步骤。

在本步骤中，动作指令值设定部101A调查基于从关节操作部32M的模式切换开关32a送出的模式信号M的控制模式的设定状态。

在控制模式设定为贯穿插入控制模式的情况下，转移到步骤S4，反复进行步骤S4～S11。

在控制模式设定为动作控制模式的情况下，结束贯穿插入控制模式。

这样，在控制模式是贯穿插入控制模式的期间内，通过控制单元36对驱动马达34A的动作进行自动控制。

图9A和图9B中示意性示出贯穿插入控制模式时的动作指令值θref和张力T1的一例。时刻t1～t2以及时刻t3～t4的期间分别是轴状部21A等与处置器械通道16相切的时间。

例如，如图9B中曲线205所示，在时刻t1，当张力T1超过Tsh时，如图9A所示，通过动作指令值设定部101A将θref设定为一定值θmax。

因此，关节22A的转动位置被固定，轴状部21A等相对于轴状部21B的屈曲一定，并且，成为沿着处置器械通道16的弯曲而屈曲的状态。因此，如图9B所示，来自处置器械通道16的外力不会增大，T1＝Tsh。

例如，当θref进行图9A的曲线203那样的变化时，如图9B中曲线206所示，张力T1的大小增大，但是，在本实施方式的控制方法中，张力T1的大小不会增大。

当成为时刻t2后，关节22A进入弯曲形状不同的处置器械通道16中，所以，轴状部21A等与处置器械通道16完全分开，张力T1的大小开始降低(参照图9B)。由此，θref返回正弦波状的变化(参照图9A)。

同样，在时刻t3～t4，θref设定为一定值θmin，T1＝-Tsh。并且，在时刻t4以后，θref返回正弦波状的变化，张力T1的大小降低。

在本实施方式的贯穿插入控制模式中，对基于驱动马达34A的驱动线24A的驱动量进行控制，以使得负荷量即张力在预先设定的目标控制范围即±Tsh内。

关于这种动作，关节22B也是同样的，所以，前端屈曲部25的整体在处置器械通道16内屈曲并前进，当与处置器械通道16抵接时，对前端屈曲部25的屈曲量进行自动控制，变化成沿着处置器械通道16的弯曲的屈曲。

这样，在从处置器械通道16中拔出前端屈曲部25后，操作者Op对模式切换开关32a进行操作，将模式信号M从贯穿插入控制模式切换为动作控制模式。

当在上述步骤S11中检测到该模式切换后，贯穿插入控制模式结束，转移到动作控制模式。

此时，各关节22处于控制单元36的控制下，所以，维持贯穿插入控制模式的最后的屈曲状态，不会引起非预期的运动。

在动作控制模式中，关节操作部32M的弯曲操作按钮32b和把持操作部32N的操作杆32c的操作有效。

因此，操作者Op使前端屈曲部25移动到使用部位即处置部位的附近，例如，能够一边观察由摄像机构13摄像并显示在显示部4中的图像等，一边进行必要的处置动作。

根据本实施方式的机械手的控制方法，即使处置器械通道16的弯曲量变化，前端屈曲部25也自动屈曲，降低了从处置器械通道16受到的外力。因此，例如，操作者Op能够容易地贯穿插入医疗用器具20，而不用对前端屈曲部25进行操作以使其与处置器械通道16的弯曲一致。

并且，当作用于前端屈曲部25的外力增大时，驱动前端屈曲部25以使得自动缓和外力，所以，各驱动马达34不需要具有反向驱动性。因此，可以不对各驱动马达34附加具有反向驱动性的结构，所以，能够成为简单的结构。

[第1变形例]

接着，对本实施方式的变形例(第1变形例)的机械手进行说明。

图10是本发明的第1实施方式的变形例(第1变形例)的机械手的示意性结构图。

如图10所示，本变形例的医疗用器具40(机械手)代替上述第1实施方式的基端部壳体31、驱动线轮33、驱动马达34和操作部32而具有基端部壳体41、驱动线轮43、驱动马达44(驱动部)和操作部42。

驱动线轮43、驱动马达44与驱动线轮33、驱动马达34同样，对应于关节22A、22B而分别具有驱动线轮43A、43B、驱动马达44A、44B，但是，在图10中，省略驱动线轮43A、驱动马达44A的图示。附加字母A、B的用法与上述第1实施方式相同。

医疗用器具40能够代替上述第1实施方式的医疗用器具20而与机械手系统1一起使用(参照图1)。

下面，以与上述第1实施方式的不同之处为中心进行说明。

基端部壳体41是如下的装置部分：在基端部壳体41的内部将驱动线轮43固定为能够转动，并且以能够拆装的方式装配各驱动马达44，该基端部壳体41与筒状部23的基端部连结。因此，在与驱动线轮43同轴的位置具有用于拆装驱动马达44的拆装部41a。

驱动线轮43与驱动线轮33同样，在外周部卷绕有驱动线24，在中心部设置有以能够拆装的方式连结驱动马达44的连结孔部43a。

驱动马达44具有以能够拆装的方式与基端部壳体41的拆装部41a连结的连结部44a和以能够相对于驱动线轮43的连结孔部43a进行拆装的方式与输出轴34a的前端部连结的连结轴部44c，除此以外，与上述第1实施方式中的驱动马达34具有相同的结构。

连结部44a的结构只要能够在装配时与拆装部41a嵌合且固定驱动马达44相对于基端部壳体41的位置即可，没有特别限定，可以采用具有适当的凹凸嵌合部的安装件等。

连结轴部44c具有如下的适当的凹凸构造：以能够在沿着输出轴34a的方向上进退的方式与驱动线轮43的连结孔部43a嵌合，绕输出轴34a而与连结孔部43a卡合。

操作部42在具有操作者Op能够把持的握把部46a的操作部主体46的表面，设置有与上述第1实施方式相同的关节操作部32M以及用于对把持部26进行操作的把持操作部42N。

在操作部主体46的内部设置有图10中省略图示、但是与上述第1实施方式相同的控制单元36(参照图4)。

控制单元36通过从操作部主体46延伸到外部的布线缆线46b以能够通信的方式与驱动马达44及其编码器34b连接。

本变形例的把持操作部42N采用如下结构：操作者Op对一对儿提钮部42a所成的角度进行变更，由此进行把持部26的开闭量的操作输入。

除了驱动马达44和与其连接的操作部42以能够拆装的方式设置在基端部壳体41上这点、以及利用把持操作部42N进行把持部26的操作输入这点以外，本变形例的医疗用器具40具有与医疗用器具20相同的结构。

由此，在驱动马达44和操作部42装配在基端部壳体41上的状态下，能够执行与上述第1实施方式相同的机械手的控制方法，所以，发挥与上述第1实施方式相同的效果。

并且，根据医疗用器具40，能够从基端部壳体41上卸下驱动马达44和操作部42，并且能够重新装配在其他基端部壳体41上。

这样，通过以能够拆装的方式将驱动马达44和操作部42安装在基端部壳体41上，例如，在丢弃已使用的前端屈曲部25、筒状部23或对其进行灭菌的情况下，能够卸下驱动马达44和操作部42。

卸下的驱动马达44和操作部42通过装配在新的医疗用器具40的基端部壳体41或灭菌后的医疗用器具40的基端部壳体41上，能够再次使用。

[第2实施方式]

接着，对本发明的第2实施方式的机械手进行说明。

图11是本发明的第2实施方式的机械手的示意性结构图。图12是示出本发明的第2实施方式的机械手的控制单元的主要部分的功能结构的功能框图。

如图11所示，本实施方式的医疗用器具60(机械手)代替上述第1实施方式的驱动马达34、张力检测部35和控制单元36而具有驱动马达64L(第1驱动部、驱动部)、驱动马达64R(第2驱动部、驱动部)、张力检测部65L(第1检测部、负荷量检测部)、张力检测部65R(第2检测部、负荷量检测部)和控制单元66(动作控制部)。

驱动马达64L、64R、张力检测部65L、65R对应于关节22A、22B而分别具有驱动马达64AL、64AR、64BL、64BR、张力检测部65AL、65AR、65BL、65BR。但是，在图11中，省略与驱动马达64AL、64AR、张力检测部65AL、65AR具有相同结构的驱动马达64BL、64BR、张力检测部65BL、65BR的图示。附加字母A、B的用法与上述第1实施方式相同。

并且，基端部壳体31和操作部32的结构与上述第1实施方式相同，但是，在图11中更加简化地进行描绘。

医疗用器具60能够代替上述第1实施方式的医疗用器具20而与机械手系统1一起使用(参照图1)。

下面，以与上述第1实施方式的不同之处为中心进行说明。

驱动马达64L、64R是根据来自控制单元66的控制信号分别独立地驱动分别导入到基端部壳体31中的驱动线24的两端部的驱动部，以能够通信的方式与控制单元66连接。

驱动马达64L、64R具有与驱动马达34相同的输出轴34a，分别具有与编码器34b相同的编码器64Lb、64Rb。

在驱动马达64L、64R的各输出轴34a的前端设置有卷绕驱动线24的端部并进行固定的驱动线轮63。

张力检测部65L、65R构成为检测导入到基端部壳体31中的驱动线24的一端部即第1线部24L(第1传递部)和另一端部即第2线部24R(第2传递部)中分别产生的张力，以能够通信的方式与控制单元66连接。

张力检测部65L、65R的结构可以采用与上述第1实施方式中的张力检测部35相同的结构。

如图12所示，控制单元66代替上述第1实施方式的控制单元36的马达控制部100A、动作指令值设定部101A而具有马达控制部100AL、100AR、动作指令值设定部161AL、161AR。

并且，在图12中省略图示，但是，代替上述第1实施方式的控制单元36的马达控制部100B、动作指令值设定部101B而具有马达控制部100BL、100BR、动作指令值设定部161BL、161BR。马达控制部100BL、100BR、动作指令值设定部161BL、161BR具有与马达控制部100AL、100AR、动作指令值设定部161AL、161AR相同的结构。

下面，针对这些部件，在不论与驱动马达64AL(64AR)、64BL(64BR)中的哪一方有关的情况下、总称双方的情况下，有时省略附加字母A、B，称为马达控制部100L、100R、动作指令值设定部161L、161R。

利用后述的动作说明对控制单元66进行的具体控制动作进行说明。

与上述第1实施方式同样，控制单元66可以构成为进行用于去除其他关节部导致的相互干扰的校正，但是，在相互干扰充分小的情况下，也可以不进行用于去除相互干扰的校正。下面，为了简化，对不进行用于去除相互干扰的校正的结构的例子进行说明。

这种控制单元66的装置结构通过由CPU、存储器、输入输出接口、外部存储装置等构成的计算机构成，由此，执行实现上述各功能结构的控制功能的适当的控制程序。

接着，以本实施方式的机械手的控制方法为中心对机械手系统1中的医疗用器具60的动作进行说明。

图13是示出本发明的第2实施方式的机械手的控制方法的流程的流程图。

本实施方式的机械手的控制方法是按照图13所示的流程执行图13所示的步骤S21～S27的方法。

除了代替上述第1实施方式的医疗用器具20而将医疗用器具60的前端配置在供给口16a上以外，步骤S21是与上述第1实施方式的步骤S1相同的步骤。

接着，进行步骤S22。本步骤是通过操作部32选择贯穿插入控制模式的步骤。

操作者Op对操作部32的模式切换开关32a进行操作，选择贯穿插入控制模式。

当选择贯穿插入控制模式后，与上述第1实施方式同样，基于弯曲操作按钮32b的操作和基于操作杆32c的操作无效。

但是，在本实施方式中，从控制单元66对前端屈曲部25的各关节22发出使前端屈曲部25呈直线状整齐排列的动作的指令。

至此，步骤S22结束。

接着，进行步骤S23。本步骤是将各驱动线24的初始张力设定为比动作控制模式时的初始张力低的贯穿插入用的初始张力T0的步骤。

在动作控制模式时，赋予即使前端屈曲部25受到某种程度的外力、驱动马达64L、64R的驱动力也传递到关节22的初始张力。

本步骤中的贯穿插入用的初始张力T0设为能够驱动未作用有外力的关节22的程度的张力，并且，设为在贯穿插入时从处置器械通道16受到操作者Op推入的力的反作用力的情况下也能够传递驱动力的程度的张力。

在本实施方式中，对牵引各驱动线24的驱动马达64L、64R的旋转位置进行调整，以适当量送出第1线部24L、第2线部24R，由此实现这种初始张力T0。

这种送出量预先存储在各动作指令值设定部161L、161R中。各动作指令值设定部161L、161R从关节操作部32M接收到切换为贯穿插入控制模式的模式信号M后，向马达控制部100L、100R发送用于进行与送出量相当的转动的动作指令值。

由此，各驱动马达64L、64R根据来自马达控制部100L、100R的控制信号进行转动，设定各第1线部24L、第2线部24R的初始张力T0。

至此，步骤S23结束。

接着，进行步骤S24。本步骤是操作者Op开始进行医疗用器具60的贯穿插入的步骤。

操作者Op使前端屈曲部25和筒状部23前进，开始进行医疗用器具60的贯穿插入。

至此，步骤S24结束。

当步骤S24结束后，通过控制单元66进行以下说明的步骤S25～S27。此时，关节22A、22B同时并行地进行自动控制，但是，各自的控制动作相同，所以，下面以关节22A的控制动作为中心进行说明。

步骤S25是取得驱动线24A的第1线部24AL、第2线部24AR中产生的张力TL、TR的步骤。

前端屈曲部25在步骤S22中被初始化为笔直状态，所以，当插入到处置器械通道16中弯曲的部分时，前端屈曲部25与处置器械通道16抵接，从处置器械通道16受到反作用力。

由此，前端屈曲部25在根据处置器械通道16的弯曲形状而屈曲的方向上受到外力。例如，如果是关节22A屈曲的弯曲形状，则向驱动线24A传递外力负荷，第1线部24AL、第2线部24AR中的张力TL、TR从初始张力T0起变化。

通过张力检测部65AL、65AR检测这些张力TL、TR，分别送出到动作指令值设定部161AL、161AR。

由此，取得张力TL、TR。

至此，步骤S25结束。

接着，进行步骤S26。本步骤是对驱动马达64AL、64AR进行驱动控制以使得张力TL、TR成为贯穿插入用的初始张力T0的步骤。

具体而言，动作指令值设定部161AL(161AR)将张力TL(TR)作为检测输出，将用于进行以初始张力T0为目标值的反馈控制的动作指令值送出到马达控制部100AL(100AR)。

接收到动作指令值的马达控制部100AL(100AR)向驱动马达64L(64R)送出与动作指令值对应的控制信号，对驱动马达64L(64R)进行驱动。

例如，在TL>T0>TR的情况下，前端屈曲部25受到轴状部21A以关节22A为中心向图11中的箭头R方向转动的外力。

因此，在张力TL、TR接近初始张力T0时，进行送出第1线部24AL并牵引第2线部24AR的驱动。

这样，张力被校正为初始张力T0的状态成为前端屈曲部25上未作用有外力的状态，轴状部21B、21A成为以沿着处置器械通道16的弯曲的角度屈曲的状态。

至此，步骤S26结束。

接着，进行步骤S27。本步骤是动作指令值设定部161AL(161AR)判定贯穿插入控制模式是否结束的步骤。

在本步骤中，动作指令值设定部161AL(161AR)调查基于从关节操作部32M的模式切换开关32a送出的模式信号M的控制模式的设定状态。

在控制模式设定为贯穿插入控制模式的情况下，转移到步骤S25，反复进行步骤S25～S27。

在控制模式设定为动作控制模式的情况下，结束贯穿插入控制模式。

在从处置器械通道16中拔出前端屈曲部25后，与上述第1实施方式同样，操作者Op对模式切换开关32a进行操作，将模式信号M从贯穿插入控制模式切换为动作控制模式。

当在上述步骤S27中检测到这种模式切换后，结束贯穿插入控制模式，转移到动作控制模式。

在动作控制模式中，与上述第1实施方式同样，能够进行必要的处置动作。

根据本实施方式的机械手的控制方法，在控制模式为贯穿插入控制模式的期间内，对各关节22的转动量进行控制，以使得根据作用于前端屈曲部25的外力而产生的各驱动线24的张力成为贯穿插入用的初始张力T0。

由此，前端屈曲部25被自动控制成沿着处置器械通道16的弯曲的屈曲状态，所以，即使处置器械通道16的弯曲量变化，例如，操作者Op也能够容易地贯穿插入医疗用器具60，而不用对前端屈曲部25进行操作以使其与处置器械通道16的弯曲一致。

此时，在医疗用器具60中，在贯穿插入时使各驱动线24的初始张力T0低于动作控制模式时的初始张力，所以，由于前端屈曲部25与处置器械通道16抵接而引起的张力的变化更少。由此，降低了贯穿插入时的平均阻力，所以，能够以较轻的荷重进行贯穿插入。

并且，在医疗用器具60中，通过分别能够独立驱动的驱动马达64L、64R对第1线部24L、第2线部24R进行驱动，所以，能够迅速地追随各个张力的变化。因此，即使初始张力T0较小，也能够防止驱动线24脱落。

并且，当作用于前端屈曲部25的外力增大时，驱动前端屈曲部25以使得自动缓和外力，所以，各驱动马达64L、64R不需要具有反向驱动性。因此，可以不对各驱动马达64L、64R附加具有反向驱动性的结构，所以，能够成为简单的结构。

[第3实施方式]

接着，对本发明的第3实施方式的机械手进行说明。

图14是本发明的第3实施方式的机械手的示意性结构图。图15是示出本发明的第3实施方式的机械手的控制单元的主要部分的功能结构的功能框图。

如图14所示，本实施方式的医疗用器具70(机械手)代替上述第2实施方式的驱动马达64L、64R和控制单元36而具有与上述第1实施方式相同的驱动马达34和控制单元76(动作控制部)。

驱动马达34、张力检测部65L、65R对应于关节22A、22B而分别具有驱动马达34A、34B、张力检测部65AL、65AR、65BL、65BR。但是，在图14中，省略驱动马达34B、张力检测部65BL、65BR的图示。附加字母A、B的用法与上述第1、第2实施方式相同。

并且，与上述第2实施方式同样，基端部壳体31和操作部32的结构在图14中更加简化地进行描绘。

医疗用器具70能够代替上述第1实施方式的医疗用器具20而与机械手系统1一起使用(参照图1)。

下面，以与上述第2实施方式的不同之处为中心进行说明。

如图15所示，控制单元76代替上述第2实施方式的控制单元66的马达控制部100AL、100AR、动作指令值设定部161AL、161AR而具有马达控制部100A、动作指令值设定部171A。

并且，在图15中省略图示，但是，代替上述第2实施方式的控制单元66的马达控制部100BL、100BR、动作指令值设定部161BL、161BR而具有马达控制部100B、动作指令值设定部171B。

动作指令值设定部171B具有与动作指令值设定部171A相同的结构。

下面，针对这些部件，在不论与驱动马达34A、34B中的哪一方有关的情况下、总称双方的情况下，有时省略附加字母A、B，称为马达控制部100、动作指令值设定部171。

利用后述的动作说明对控制单元76进行的具体控制动作进行说明。

与上述第1实施方式同样，控制单元76可以构成为进行用于去除其他关节部导致的相互干扰的校正，但是，在相互干扰充分小的情况下，也可以不进行用于去除相互干扰的校正。下面，为了简化，对不进行用于去除相互干扰的校正的结构的例子进行说明。

这种控制单元76的装置结构通过由CPU、存储器、输入输出接口、外部存储装置等构成的计算机构成，由此，执行实现上述各功能结构的控制功能的适当的控制程序。

接着，以本实施方式的机械手的控制方法为中心对机械手系统1中的医疗用器具70的动作进行说明。

图16是示出本发明的第3实施方式的机械手的控制方法的流程的流程图。

本实施方式的机械手的控制方法是按照图16所示的流程执行图16所示的步骤S31～S36的方法。

除了代替上述第2实施方式的医疗用器具60而使用医疗用器具70以外，步骤S31、S32、S33是与上述第2实施方式的步骤S21、S22、S24相同的步骤。

当步骤S33结束后，通过控制单元76进行以下说明的步骤S34～S36。此时，关节22A、22B同时并行地进行自动控制，但是，各自的控制动作相同，所以，下面以关节22A的控制动作为中心进行说明。

步骤S34是取得驱动线24A的第1线部24AL、第2线部24AR中产生的张力TL、TR的步骤。

前端屈曲部25在步骤S32中被初始化为笔直状态，所以，当插入到处置器械通道16中弯曲的部分时，前端屈曲部25与处置器械通道16抵接，从处置器械通道16受到反作用力。

由此，前端屈曲部25在根据处置器械通道16的弯曲形状而屈曲的方向上受到外力。例如，如果是关节22A屈曲的弯曲形状，则向驱动线24A传递外力负荷，第1线部24AL、第2线部24AR中的张力TL、TR从初始张力起变化。

通过张力检测部65AL、65AR检测这些张力TL、TR，送出到动作指令值设定部171A。

由此，取得张力TL、TR。

至此，步骤S34结束。

接着，进行步骤S35。本步骤是对驱动马达34A进行驱动控制以使得张力TL、TR相等的步骤。

具体而言，动作指令值设定部171A计算张力TL、TR之差(张力差)，将用于对驱动马达34A进行驱动以使得该差成为0的动作指令值送出到马达控制部100A。

接收到动作指令值的马达控制部100A向驱动马达34A送出与动作指令值对应的控制信号，对驱动马达34A进行驱动。

例如，在TL>TR的情况下，前端屈曲部25受到轴状部21A以关节22A为中心向图14中的箭头R方向转动的外力。

因此，在张力TL、TR之差接近0时，通过驱动马达34A进行使关节22A向箭头R方向转动的驱动。

当张力TL、TR相等时，成为前端屈曲部25上未作用有外力的状态，轴状部21B、21A成为以沿着处置器械通道16的弯曲的角度屈曲的状态。

至此，步骤S35结束。

接着，进行步骤S36。本步骤是动作指令值设定部171A判定贯穿插入控制模式是否结束的步骤。

在本步骤中，动作指令值设定部171A调查基于从关节操作部32M的模式切换开关32a送出的模式信号M的控制模式的设定状态。

在控制模式设定为贯穿插入控制模式的情况下，转移到步骤S34，反复进行步骤S34～S36。

在控制模式设定为动作控制模式的情况下，结束贯穿插入控制模式。

在从处置器械通道16中拔出前端屈曲部25后，与上述第2实施方式同样，操作者Op对模式切换开关32a进行操作，将模式信号M从贯穿插入控制模式切换为动作控制模式。

当在上述步骤S36中检测到这种模式切换后，结束贯穿插入控制模式，转移到动作控制模式。

在动作控制模式中，与上述第2实施方式同样，能够进行必要的处置动作。

根据本实施方式的机械手的控制方法，在控制模式为贯穿插入控制模式的期间内，对各关节22的转动量进行控制，以使得根据作用于前端屈曲部25的外力而产生的各驱动线24中产生的张力TL、TR相等。

由此，前端屈曲部25被自动控制成沿着处置器械通道16的弯曲的屈曲状态，所以，即使处置器械通道16的弯曲量变化，例如，操作者Op也能够容易地贯穿插入医疗用器具70，而不用对前端屈曲部25进行操作以使其与处置器械通道16的弯曲一致。

并且，当作用于前端屈曲部25的外力增大时，驱动前端屈曲部25以使得自动缓和外力，所以，各驱动马达34不需要具有反向驱动性。因此，可以不对各驱动马达34附加具有反向驱动性的结构，所以，能够成为简单的结构。

[第2变形例]

接着，对本实施方式的变形例(第2变形例)的机械手和机械手系统进行说明。

图17是本发明的第3实施方式的变形例(第2变形例)的机械手和机械手系统的主要部分的示意性结构图。

如图17中示出主要部分那样，本变形例的机械手系统18代替上述第1实施方式中的机械手系统1的医疗用器具20、主机械手2、控制单元5、从机械手6而具有医疗用器具80(机械手)、主机械手82、控制单元85(动作控制部)、从机械手86。

医疗用器具80删除上述第1实施方式的操作部32、控制单元36，代替基端部壳体31而具有基端部壳体81，在各驱动线24中贯穿插入到前端屈曲部25内的部分设置有上述第3实施方式中的张力检测部65L、65R。

驱动马达34、驱动线24、张力检测部65L、65R与上述第3实施方式同样，对应于关节22A、22B而分别具有驱动马达34A、34B、驱动线24A、24B、张力检测部65AL、65AR、65BL、65BR，但是，在图17中，省略驱动马达34A、张力检测部65BL、65BR的图示。附加字母A、B的用法与上述第3实施方式相同。

下面，以与上述第1、第3实施方式的不同之处为中心进行说明。

基端部壳体81是在其内部配置有各驱动马达34且与筒状部23的基端部连结的装置部分。各驱动马达34和各编码器34b经由布线缆线85a以能够通信的方式与后述控制单元85连接。

在布线缆线85a中还贯穿插入有图示省略的布线，该图示省略的布线与设置在前端屈曲部25的内部的各张力检测部65L、65R连接，且贯穿插入到在前端屈曲部25、筒状部23和基端部壳体81的内部配置的布线的内部。由此，各张力检测部65L、65R的检测输出被送出到后述控制单元85。

主机械手82中，代替上述第1实施方式的主机械手2的控制单元5而具有控制单元85。

控制单元85构成为在控制单元5的控制功能中追加了上述第3实施方式的控制单元76的控制功能。

关于针对控制单元85的操作输入，经由主臂3进行包含与医疗用器具80的动作有关的操作输入在内的全部操作输入。

关于基于主臂3的操作，例如，可以利用一对主臂3中的一方对处置用内窥镜装置10进行操作，利用另一方对医疗用器具80进行操作，也可以通过适当的操作部对处置用内窥镜装置10的操作和医疗用器具80的操作进行切换。

在进行医疗用器具80的操作的情况下，主臂3的具有关节构造的操作部被分配给与上述第3实施方式中的弯曲操作按钮32b相同的弯曲操作，主臂3的把持操作部被分配给与上述第3实施方式中的把持操作部32N相同的把持操作。

进而，主臂3中的图示省略的其他操作部被分配给与上述第3实施方式中的模式切换开关32a相同的模式切换操作。

根据这种结构，医疗用器具80在机械手系统18中是由主臂3进行操作的从机械手。

即，本变形例的从机械手86构成为在上述第1实施方式的从机械手6中追加了作为从机械手的医疗用器具80。

本变形例的机械手系统18是组入能够进行与上述第3实施方式的医疗用器具70相同的动作的医疗用器具80作为一个从机械手的主从方式的系统。

因此，当通过主臂3将医疗用器具80的控制模式切换为贯穿插入控制模式时，与上述第3实施方式完全相同，能够将医疗用器具80的前端屈曲部25和筒状部23贯穿插入到处置器械通道16中。

在上述第3实施方式中，说明了手动贯穿插入医疗用器具70的情况的例子，但是，这种贯穿插入操作仅使医疗用器具80的前端位于供给口16a并在轴向上送出医疗用器具80即可，所以，容易通过机器人进行操作。

例如，通过在从机械手86上设置贯穿插入操作用的多关节机器人8，能够通过该多关节机器人8进行贯穿插入。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，在进行动作说明的情况下，说明了将机械手插入到通道部件中的情况的例子，但是，在将贯穿插入到通道部件中之后进行了处置等的机械手通过通道部件拔出到外部的情况下，也进行相同的控制。因此，与插入时同样，能够容易地拔出。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，作为通道部件，以处置用内窥镜装置10的处置器械通道16为例进行了说明，但是，通道部件不限于此。通道部件例如也可以是所谓的软性的外套管，该情况下，外套管的内部构成供机械手贯穿插入的路径。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，作为机械手的末端执行器，说明了具有把持钳子即把持部26的情况的例子，但是，末端执行器不限于把持部26，能够根据手术的种类而采用适当的装置结构、例如高频处置器械、局部注射针、剥离钳子、抽吸器等。并且，末端执行器也不限于把持部26这样的可动机构。例如，也可以是仅在处置用内窥镜装置10的观察部15这样的前端固定的末端执行器。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了机械手的控制方法是医疗用机械手的控制方法的情况的例子，但是，本发明同样能够应用于医疗用机械手以外的机械手、例如工业用机械手。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了前端屈曲部25具有屈曲方向相互不同的2个关节22A、22B的情况的例子，但是，考虑手术的内容等而适当设定关节部的数量和自由度即可。例如，关节部可以仅为一个，也可以是3个以上。

并且，也可以代替关节部和筒状部的组合而使用与外套管11中的弯曲部11B相同的机构。即，也可以构成为通过作为屈曲用关节的转动关节连结作为轴状部的多个节轮或弯曲块。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了动力传递部件为线的情况的例子，但是，动力传递部件不限于线。动力传递部件例如也可以使用缆线、具有挠性的棒或它们的组合等。

例如，在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了利用驱动线轮33等对驱动线24进行驱动的情况的例子，但是，也可以构成为，驱动线24的端部与一对齿条连结，通过驱动马达使对这些齿条进行驱动的小齿轮旋转。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了检测动力传递部件的张力作为负荷量的情况的例子，但是，负荷量不限于张力。例如，在动力传递部件为棒的情况下，也可以采用棒中产生的应力或应变量作为负荷量。

并且，负荷量不限于动力传递部件中产生的负荷量，也可以是驱动部中产生的负荷量。

作为驱动部中产生的负荷量的例子，例如，可以举出驱动马达34中产生的驱动电流量。

在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了关节部仅由屈曲用关节构成的情况，但是，例如，也可以包含绕轴状部的中心轴旋转的旋转关节。

例如，即使基于其他屈曲用关节的屈曲部分与通道部件的弯曲形状一致，当屈曲方向和弯曲方向不同时，负荷也增大，但是，该情况下，通过使旋转关节旋转，屈曲部分旋转，能够使屈曲部分的屈曲方向与通道部件的弯曲方向一致。由此，降低了负荷，容易进行贯穿插入。

在上述第1实施方式的说明中，说明了如下情况的例子：在对动作指令值θ(t)进行修正的情况下，改变上述式(1)的β(t)，改变正弦波的偏置量，由此进行修正，但是，这是一例。

例如，通过使上述式(1)的振幅α变化，也可以对θ(t)进行修正。

并且，θ(t)是周期性函数即可，不限于正弦波函数。

上述说明的全部结构要素能够在本发明的技术思想范围内进行适当组合或删除来实施。

例如，可以在上述第2、第3实施方式的控制方法中追加上述第1实施方式中说明的用于去除相互干扰的校正。

并且，在上述第1实施方式中，也可以省略用于去除相互干扰的校正。

并且，在上述第3实施方式中，与上述第2实施方式同样，也可以使驱动线24的贯穿插入用的初始张力低于动作控制时的初始张力。

产业上的可利用性

根据上述各实施方式，能够提供如下的机械手的控制方法、机械手和机械手系统：在将机械手贯穿插入到通道部件中并送至使用部位的情况下，即使是简单的结构，也能够容易地进行贯穿插入动作。

标号说明

1、18：机械手系统；2、82：主机械手；3：主臂；5：控制单元；6、86：从机械手；10：处置用内窥镜装置；11：外套管；11B：弯曲部；11C：插入部；16：处置器械通道(通道部件)；16a：供给口(插入口)；20、40、60、70、80：医疗用器具(机械手)；21、21A、21B、21C：轴状部；22、22A、22B：关节；23：筒状部(插入部)；24、24A、24B：驱动线(动力传递部件)；24L、24AL、24BL：第1线部(第1传递部)；24R、24AR、24BR：第2线部(第2传递部)；25：前端屈曲部(关节构造部)；26：把持部；30：驱动单元；32、42：操作部；32a：模式切换开关；32b：弯曲操作按钮；32c：操作杆；32M：关节操作部；32N、42N：把持操作部；34、34A、34B、44、44A、44B：驱动马达(驱动部)；34b、34Ab、34Bb、64Lb、64Rb：编码器；35、35A、35B、65L、65R、65AL、65AR、65BL、65BR：张力检测部(负荷量检测部)；36、66、76、85：控制单元(动作控制部)；64L、64AL、64BL：驱动马达(第1驱动部、驱动部)；64R、64AR、64BR：驱动马达(第2驱动部、驱动部)；100、100A、100B、100AL、100AR、100BL、100BR：马达控制部；101、101A、101B、161L、161R、161AL、161AR、161BL、161BR、171、171A、171B：动作指令值设定部；Op：操作者；P：患者；T0：初始张力(贯穿插入用的初始张力)；T1、TL、TR：张力；Tsh：阈值；θ1、θ2：编码器输出；θi：相互干扰量；-θi：干扰避免补偿量；θref、θ(t)：动作指令值。