机械手系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及机械手系统。
【背景技术】
[0002] -般情况下，由插入到被检体内的细长的插入部和与插入部的基端侧连接的操作 部构成的内窥镜或机械手在插入部的前端部分具有弯曲部，通过弯曲部的弯曲动作，能够 变更前端的朝向。作为用于使弯曲部弯曲的机构，采用通过手动旋转设置在操作部中的旋 钮来牵引与弯曲部连接的线的基端部分的方式。近年来，该弯曲机构的电动化技术的研究 进展，广泛研究将现行的基于手动的旋钮操作置换为马达驱动的技术（例如参照专利文献 1和2。）。一般情况下，在马达驱动中，通过W与输入到操作部的操作量成比例的量使马达 旋转，能够W与操作量对应的弯曲量来变更弯曲部的弯曲角度。
[0003] 但是，实际上，由于线与周围部件之间的摩擦或线的松弛等，对线的基端部分施加 的牵引量很难完全传递到线的前端。即，线的牵引量和弯曲部的弯曲量处于非线性关系。进 而，该非线性性依赖于插入部的弯曲形状而变化。因此，仅使马达的旋转量与操作量成比例 时，针对操作者的操作，无法得到弯曲部的弯曲动作的良好且相同的响应性。公知在插入到 插入部的通道内的处置器械的进退动作和旋转动作中也会产生运种响应性的降低和偏差 (例如参照专利文献3。）。
[0004] 因此，在专利文献1~3中，根据软性部或弯曲部的弯曲形状，对马达进行控制W 补偿弯曲部或处置器械的动作的响应性的降低和偏差，由此实现响应性的改善。
[0005] 现有技术文献 [000引专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2002-264048号公报
[0008] 专利文献2 :日本特许第5048158号公报
[0009] 专利文献3 :日本特开2007-89808号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的课题
[0011] 但是，处置器械和弯曲部的动作均受软性部和弯曲部双方的弯曲形状的影响。专 利文献1~3仅考虑了软性部和弯曲部中的任意一方的弯曲形状，所W，存在处置器械和弯 曲部的响应性的提高存在极限的问题。
[0012] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够高精度地补偿弯曲部或 处置器械的动作的响应性的降低和偏差而始终得到良好且相同的响应性的机械手系统。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 为了实现上述目的，本发明提供W下手段。
[0015] 本发明的第1方式是一种机械手系统，其具有：机械手，其具有插入部和弯曲部驱 动部，其中，该插入部具有细长且具有晓性的软性部和设置在该软性部的前端侧的弯曲部， 该弯曲部驱动部使所述弯曲部进行弯曲动作；操作输入部，其被操作者输入针对所述弯曲 部的操作指示；软性部形状检测部，其检测所述软性部的弯曲形状；弯曲部形状检测部，其 检测所述弯曲部的弯曲形状；控制部，其根据输入到所述操作输入部的所述操作指示，生成 用于使所述弯曲部驱动部进行驱动的弯曲控制信号；W及补偿值设定部，其根据由所述软 性部形状检测部检测到的所述软性部的弯曲形状和由所述弯曲部形状检测部检测到的所 述弯曲部的弯曲形状，设定针对所述弯曲控制信号的补偿值，所述控制部使用由所述补偿 值设定部设定的所述补偿值对所述弯曲控制信号进行校正，将校正后的所述弯曲控制信号 发送到所述弯曲部驱动部。
[0016] 根据本方式，操作者对操作输入部输入操作指示后，控制部通过由补偿值设定部 设定的补偿值对根据该操作指示生成的弯曲控制信号进行校正后，将其发送到弯曲部驱动 部，由此，弯曲部进行与操作指示对应的弯曲动作。由此，例如，能够使用配置在体外的操作 输入部远程操作配置在体内的插入部的弯曲部。
[0017] 该情况下，针对操作信号的弯曲部的弯曲动作的响应性依赖于软性部和弯曲部双 方的弯曲形状。根据由软性部形状检测部和弯曲部形状检测部检测到的软性部和弯曲部双 方的弯曲形状来设定补偿值。由此，能够高精度地补偿弯曲部的响应性的降低和偏差而始 终得到良好且相同的响应性。
[0018] 在上述第1方式中，也可W是，所述机械手具有在长度方向上插入到所述插入部 内的处置器械，所述机械手系统具有处置器械识别部，该处置器械识别部识别所述插入部 内的所述处置器械的有无，并且在所述插入部内存在所述处置器械的情况下识别该处置器 械，所述补偿值设定部还根据由所述处置器械识别部识别出的处置器械的有无、W及在所 述插入部内存在所述处置器械的情况下由所述处置器械识别部识别出的处置器械的力学 特性，设定所述补偿值。
[0019] 由此，弯曲部的响应性还依赖于插入部内的处置器械的有无和该处置器械所具有 的力学特性。因此，通过将插入部内的处置器械的有无和处置器械的力学特性也反映到补 偿值中，能够更高精度地补偿弯曲部的响应性的降低和偏差。
[0020] 在上述第1方式中，也可W是，所述机械手具有线材，该线材经由所述软性部连接 所述弯曲部和所述弯曲部驱动部，将所述弯曲部驱动部产生的驱动力传递到所述弯曲部， 在所述插入部中设置有规定该插入部内的所述线材的路径的通路。
[0021] 由此，由于弯曲部的响应性的偏差的要因、即线材中产生的摩擦和松弛的偏差减 小，所W，能够更高精度地补偿弯曲部的响应性的降低和偏差。
[0022] 在上述第1方式中，也可W是，所述机械手具有线材，该线材经由所述软性部连接 所述弯曲部和所述弯曲部驱动部，将所述弯曲部驱动部产生的驱动力传递到所述弯曲部， 所述机械手系统具有体外部分形状检测部，该体外部分形状检测部检测该线材的从所述插 入部拉出到外部的基端部分的弯曲形状，所述补偿值设定部还根据由所述体外部分形状检 测部检测到的所述线材的基端部分的弯曲形状，设定所述补偿值。
[0023] 由此，弯曲部的响应性还依赖于位于插入部外部的线材的基端部分的弯曲形状。 因此，通过将插入部外部的线材的基端部分的弯曲形状也反映到补偿值中，能够更高精度 地补偿弯曲部的响应性的降低和偏差。
[0024] 在上述第1方式中，也可W是，所述控制部对所述弯曲部驱动部进行前馈控制或 反馈控制，所述补偿值设定部将所述控制部在所述前馈控制或反馈控制中使用的增益设定 为所述补偿值。
[0025] 由此，能够利用简便的控制方法来补偿弯曲部的响应性的降低和偏差。
[0026] 在上述第1方式中，也可W是，所述控制部将叠加了偏置信号的所述弯曲控制信 号发送到所述弯曲部驱动部，所述补偿值设定部将所述弯曲部的弯曲动作的方向被切换为 相反方向时符号反转的所述偏置信号设定为所述补偿值。
[0027] 由此，能够有效消除弯曲部的弯曲动作的方向反转时产生的反撞化ackrush)。
[0028] 本发明的第2方式是一种机械手系统，其具有：机械手，其具有插入部、在长度方 向上插入到该插入部内的处置器械、在所述插入部内使所述处置器械进行进退动作和旋转 动作的处置器械驱动部，其中，该插入部具有细长且具有晓性的软性部和设置在该软性部 的前端侧的弯曲部；操作输入部，其被操作者输入针对所述处置器械的操作指示；软性部 形状检测部，其检测所述软性部的弯曲形状；弯曲部形状检测部，其检测所述弯曲部的弯曲 形状；控制部，其根据输入到所述操作输入部的所述操作指示，生成用于使所述处置部驱动 部进行驱动的进退控制信号和旋转控制信号；W及补偿值设定部，其根据由所述软性部形 状检测部检测到的所述软性部的弯曲形状和由所述弯曲部形状检测部检测到的所述弯曲 部的弯曲形状，设定针对所述进退控制信号和所述旋转控制信号的补偿值，所述控制部使 用由所述补偿值设定部设定的针对所述进退控制信号和所述旋转控制信号的所述补偿值， 对所述进退控制信号和所述旋转控制信号进行校正，将校正后的所述进退控制信号和所述 旋转控制信号发送到所述处置部驱动部。
[0029] 根据本方式，操作者对操作输入部输入操作指示后，控制部通过由补偿值设定部 设定的补偿值对根据该操作指示生成的进退控制信号和旋转控制信号进行校正后，将其发 送到处置器械驱动部，由此，处置器械进行与操作指示对应的进退动作和旋转动作。由此， 例如，能够使用配置在体外的操作输入部远程操作经由插入部配置在体内的处置器械。
[0030] 该情况下，针对操作信号的处置器械的进退动作和旋转动作的响应性依赖于软性 部和弯曲部双方的弯曲形状。根据由软性部形状检测部和弯曲部形状检测部检测到的软性 部和弯曲部双方的弯曲形状来设定补偿值。由此，能够高精度地补偿处置器械的响应性的 降低和偏差而始终得到良好且相同的响应性。
[0031] 在上述第2方式中，也可W是，所述机械手系统具有处置器械识别部，该处置器械 识别部识别所述插入部内的所述处置器械，所述补偿值设定部还根据由所述处置器械识别 部识别出的处置器械的力学特性，设定各所述补偿值。
[0032] 由此，处置器械的响应性还依赖于该处置器械所具有的力学特性。因此，通过将处 置器械的力学特性也反映到补偿值中，能够更高精度地补偿处置器械的响应性的降低和偏 差D
[0033] 在上述第2方式中，也可W是，所述机械手系统具有体外部分形状检测部，该体外 部分形状检测部检测所述处置器械的从所述插入部拉出到外部的基端部分的弯曲形状，所 述补偿值设定部还根据由所述体外部分形状检测部检测到的所述处置器械的基端部分的 弯曲形状，设定各所述补偿值。
[0034] 由此，处置器械的响应性还依赖于位于插入部外部的基端部分的弯曲形状。因此， 通过将插入部外部的处置器械的基端部分的弯曲形状也反映到补偿值中，能够更高精度地 补偿处置器械的响应性的降低和偏差。
[0035] 在上述第2方式中，也可W是，在所述插入部中设置有在长度方向上贯通形成且 供所述处置器械插入的多个通道，所述机械手系统具有使用通道检测部，该使用通道检测 部检测所述多个通道中的所述处置器械所插入的通道，所述补偿值设定部还根据由所述使 用通道检测部检测到的所述通道，设定各所述补偿值。
[0036] 由此，处置器械的响应性还依赖于处置器械所插入的通道的插入部内的位置和内 径尺寸等特性。因此，通过将处置器械所插入的通道也反映到补偿值中，能够更高精度地补 偿处置器械的响应性的降低和偏差。
[0037] 在上述第2方式中，也可W是，所述控制部对所述处置器械驱动部进行前馈控制 或反馈控制，所述补偿值设定部将所述控制部在所述前馈控制或反馈控制中使用的增益作 为所述补偿值。
[0038] 在上述第2方式中，也可W是，所述控制部将叠加了偏置信号的所述进退控制信 号和所述旋转控制信号发送到所述处置器械驱动部，所述补偿值设定部将所述处置器械的 进退动作或旋转动作的方向被切换为相反方向时符号反转的所述偏置信号设定为所述补 偿值。
[00測发明效果
[0040] 根据本发明，发挥能够高精度地补偿弯曲部或处置器械的动作的响应性的降低和 偏差而始终得到良好且相同的响应性运样的效果。
【附图说明】
[0041] 图1是示出本发明的第1实施方式的机械手系统的基本结构的外观图。
[0042] 图2是示出图1的机械手系统所具有的插入部的前端部分的结构的外观图。
[0043] 图3是示出图1的机械手系统的整体结构的框图。
[0044] 图4是示出图1的机械手系统所具有的插入部的整体结构的外观图。
[0045] 图5是示出使图4的弯曲部弯曲的机构的结构图。
[0046] 图6是示出图1的机械手系统所具有的处置器械的整体结构的外观图。
[0047] 图7A