机械手的制作方法

本发明涉及机械手。

背景技术：

公知有腹腔镜手术中使用的机械手，该机械手通过配置在轴的基端侧的操作部对配置在轴的前端侧的关节进行操作，该轴贯通于设置在皮肤上形成的开口部中的套针中(例如参照专利文献1。)。

在该机械手中，在操作部中具有供操作者把持的手柄，检测把持手柄的手的手腕的弯曲量和弯曲方向，使关节在对应的方向上以对应的量进行弯曲。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4014792号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在专利文献1的机械手中，当手腕弯曲时，关节弯曲，所以，在希望变更关节的位置而不使关节弯曲的情况下，必须移动手柄的位置而不使手腕弯曲。即，当要移动手柄的位置来变更轴的角度或位置时，把持手柄的手的手腕弯曲，其结果，关节弯曲。

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供能够独立且直观地对轴的前端的关节的动作角度和位置进行操作的机械手。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式是一种机械手，其具有：细长的轴；配置在该轴的前端的至少一个关节；输入该关节的动作指令的操作部；以及根据借助于该操作部输入的动作指令对所述关节进行驱动的驱动部，所述操作部具有固定在所述轴上且由操作者的单手把持的手柄、移位部件、检测该移位部件的移位并作为动作指令进行输出的传感器，其中所述移位部件配置在把持着该手柄的手的至少一根手指能够顺沿的位置，且通过顺沿的手指的动作而进行移位。

根据本方式，当操作者单手把持手柄时，该手的至少一根手指沿着移位部件配置，所以，当移动手指而使移位部件移位时，利用传感器检测该移位，根据与移位对应的动作指令，通过驱动部对关节进行驱动。另一方面，能够使把持着手柄的手的手腕弯曲并使手柄的位置移动，能够使固定有手柄的轴移动而对轴的前端的关节位置进行变更。即，通过将能够相互独立动作的手的手指和手腕分别分配给关节的动作角度的变更和关节的位置的变更，能够对两个动作进行操作而不会干扰。

在上述方式中，也可以是，所述移位部件是呈悬臂梁状安装在所述手柄上的板簧。

由此，当操作者使沿着移位部件配置的手指弯曲时，由板簧构成的移位部件受到来自手指的力而弯曲，使各部移位，所以，能够简易地取出其移位量。并且，当解除对手指施加的力时，通过由板簧构成的移位部件的弹性复原力而复原到中立位置，所以，能够使关节复原到中立位置。

在上述方式中，也可以是，所述传感器检测所述板簧前端的移位量。

由此，悬臂梁状的板簧的前端最大地移位，所以，能够高分辨率地输入动作指令。

在上述方式中，也可以是，所述传感器是检测所述板簧的应变的应变仪。

由此，仅通过在板簧的表面粘贴由应变仪构成的传感器，能够利用紧凑的结构、容易地根据板簧的应变来检测移位量。

在上述方式中，也可以是，所述移位部件以能够摆动的方式安装在所述手柄上，所述传感器是检测所述移位部件的摆动角度的编码器。

由此，不依赖于移位部件的弹簧刚性，能够通过编码器高精度地检测移位部件的移位作为摆动角度。

在上述方式中，也可以是，所述移位部件以能够在与其移位方向交叉的方向上摆动的方式安装在所述手柄上，所述机械手具有检测该移位部件的摆动角度的第2传感器。

由此，通过传感器检测移位部件的移位，通过第2传感器检测移位部件的摆动角度，由此，能够通过一个移位部件进行两个方向的动作指令的输入。由此，能够独立地对配置在轴的前端的2个关节进行驱动。

在上述方式中，也可以是，所述机械手在能够利用与使所述移位部件移位的手指不同的手指进行操作的位置具有输入部。

由此，利用与使移位部件移位的手指不同的手指对输入部进行操作，由此，能够进行其他输入、例如配置在比关节更靠前端侧的末端执行器的工作指令等。

发明效果

根据本发明，发挥能够独立且直观地对轴的前端的关节的动作角度和位置进行操作的效果。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的机械手的整体结构图。

图2是示出图1的机械手的操作部的立体图。

图3是示出右手把持着图2的操作部的状态的立体图。

图4A是示出未对移位部件施加手指的力的状态的俯视图的图。

图4B是示出未对移位部件施加手指的力的状态的磁力传感器的图。

图5A是示出对移位部件施加有手指的力的状态的俯视图的图。

图5B是示出对移位部件施加有手指的力的状态的磁力传感器的图。

图6是图2的第1变形例，是示出装配有应变仪的操作部的立体图，该应变仪作为检测移位部件的移位的传感器。

图7是图2的第2变形例，是示出装配有编码器的操作部的立体图，该编码器作为检测移位部件的移位的传感器。

图8是图2的第3变形例，是具有连杆机构作为移位部件的操作部的立体图。

图9是图2的第4变形例，是示出装配有编码器的操作部的立体图，该编码器检测移位部件的摆动。

图10A是在图2的操作部中具有使处置器械进行工作的开关的俯视图。

图10B是示出在图2的操作部中具有使处置器械进行工作的开关的处置器械的前端部的立体图。

图11A是在图2的操作部中具有使其他关节进行工作的拨盘的俯视图。

图11B是示出在图2的操作部中具有使其他关节进行工作的拨盘的处置器械的前端部的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式的机械手进行说明。

如图1所示，本实施方式的机械手1例如是腹腔镜手术中使用的机械手1，具有贯通并插入于套针2的细长的轴3、配置在该轴3的前端的关节4、配置在该关节的前端侧的处置器械5、对关节4进行操作的操作部6、对关节4进行驱动的驱动部7、对该驱动部7进行控制的控制部8，所述套针2配置成贯通皮肤A。

轴3例如形成为硬质的圆筒状，内部贯通配置有用于对关节4或处置器械5进行驱动的未图示的线或布线等。在图1所示的例子中，关节4是屈曲关节，将包含处置器械5在内的前端部支承为能够绕与轴3的长度轴垂直的轴线摆动。处置器械5是把持钳子、能量钳子等用于对体内的患部B进行处置的器械。

操作部6具有如图1所示固定在轴3的长度方向的中途位置的手柄9、如图2所示呈悬臂梁状固定在手柄9上的板簧(移位部件)10、检测该板簧10的前端位置的移位量的传感器11。

手柄9例如形成为四棱柱状，如图3所示，通过操作者的右手的手掌、中指、无名指和小指进行把持。

板簧10由长条状的平板构成，设置在如下位置：在操作者通过其右手把持着手柄9的状态下，通过使该手的食指笔直延伸，食指沿着板簧10的长度方向配置。

传感器11例如具有一端固定在板簧10的摆动端的由磁性材料构成的线12、以及供该线12的另一端以能够在长度方向上移动的方式插入且电压根据该插入长度而变化的磁传感器13。磁传感器13例如固定在手柄9上。并且，标号14是将线12包覆为能够移动的外皮。

驱动部7例如是马达，对贯通在轴3内的线赋予牵引力，对关节4进行驱动。

控制部8接收来自传感器11的输出，将与该输出对应的驱动指令输出到驱动部7。

下面，对这样构成的本实施方式的机械手1的作用进行说明。

在使用本实施方式的机械手1对体内的患部B进行处置时，如图1所示，从机械手1的前端侧将轴3插入到配置成贯通皮肤A的套针2的贯通孔内，将前端的处置器械5和关节4配置在体内。

该状态下，操作者利用监视器确认由另行插入到体内的未图示的内窥镜取得的图像，并且，如图3所示，利用右手把持手柄9，沿着板簧10配置右手的食指C。由于手柄9固定在轴3上，所以，通过使手柄9移动，能够使轴3在其长度轴方向上移动，或者，能够以套针2为支点、以变更倾斜角度的方式使轴3移动。

即，通过轴3的移动，能够对配置在轴3的前端的关节4的位置进行调节。

接着，操作者通过使把持着手柄9的右手的食指C弯曲，使板簧10弯曲。由于在板簧10的前端固定有线12，所以，当板簧10弯曲而使前端移位时，线12在外皮14内移动，线12的另一端在磁传感器13内的插入长度变化。

即，如图4A所示，在板簧10笔直伸长的状态下，如图4B所示，磁传感器13内的线12的插入长度较短，但是，如图5A所示，在板簧10弯曲的状态下，如图5B所示，磁传感器13内的线12的插入长度较长。磁传感器13输出与线12的插入长度对应的电压，所以，能够根据所输出的电压的大小来检测板簧10的前端的移位量。

当由磁传感器13检测到的板簧10的前端的移位量输入到控制部8后，控制部8将与移位量对应的驱动指令送出到驱动部7，驱动部7使关节4以与驱动指令对应的角度进行屈曲。即，能够使轴3的前端的关节4以操作者移动的右手的食指C的移动量进行屈曲，能够使处置器械5的方向变化。

该情况下，根据本实施方式的机械手1，能够根据右手的手腕的弯曲程度和右臂的移动量来调节轴3的前端的关节4的位置，另一方面，能够根据右手的食指C的弯曲程度来调节关节4的动作角度。在手腕和手臂的动作时，食指C不用进行动作，相反，在食指C的动作时，也不用使手腕和手臂弯曲。即，具有如下优点：能够独立地进行关节4的位置的调节和关节4的屈曲动作而不会相互干扰，能够直观地按照想法移动处置器械5。

并且，根据本实施方式，通过板簧10构成移位部件，所以，当操作者解除对食指C施加的力时，通过板簧10的弹性复原力，返回图4A所示的笔直的状态。由此，仅通过去掉手的力，就能够使关节4返回中立位置。

另外，在本实施方式中，通过线12和磁传感器13来检测板簧10的移位量，但是，也可以取而代之，如图6所示，通过粘贴在板簧10的表面上的应变仪15来检测板簧10的移位量。

并且，作为移位部件，也可以如图7所示，代替板簧10，而以能够摆动的方式在手柄9上支承平板部件16，通过编码器17来检测平板部件16相对于手柄9的摆动角度。

并且，作为移位部件，也可以如图8所示，代替板簧10，而采用以能够摆动的方式连结多个连杆18而构成的连杆机构19。并且，还可以采用包覆在食指C上的未图示的指套那样的移位部件。

并且，如图9所示，也可以在手柄9上以能够在与其移位方向垂直的方向上摆动的方式安装板簧10，设置检测该摆动角度的编码器(第2传感器)20。

由此，通过食指C的弯曲使板簧10弯曲，能够使轴3的前端的关节4进行工作，通过食指C的根部的关节的运动使板簧10摆动，能够使轴3的前端的其他关节进行工作。即，能够通过食指C对在轴3的前端具有2个关节的机械手1进行操作。图中，标号21是通过穿过食指C的前端而使食指C维持沿着移位部件的状态的皮带。

并且，如图10A所示，也可以利用食指C对板簧10进行操作，并且，在能够利用拇指D操作的位置设置使处置器械5进行工作的开关22。例如，在图10B所示的例子中，设为使由把持钳子构成的处置器械5进行开闭的开关22即可。开关22的位置只要是能够利用拇指D操作的位置即可，不限于图10A的位置。也可以设置在能够利用食指C或拇指D以外的其他手指操作的位置。

并且，如图11A所示，也可以利用食指C对板簧10进行操作，并且，如图11B所示，在能够利用拇指D操作的位置设置使屈曲关节4以外的关节23进行工作的拨盘24。拨盘24的位置也只要是能够利用拇指D操作的位置即可，不限于图11A的位置。也可以设置在能够利用食指C或拇指D以外的其他手指操作的位置。

并且，如图7或图8所示，在通过平板部件16或连杆机构19等构成移位部件的情况下，也可以在平板部件16的摆动轴或各连杆18的节上配置断接机构(图示省略)，能够使移位部件维持在移位后的状态。由此，即使解除作用于移位部件的食指C的力，也能够保持轴3的前端的关节4的弯曲状态。因此，在维持关节4的屈曲状态并进行其他操作时是便利的。

并且，作为处置器械5，也可以采用具有力觉传感器(图示省略)的器械，在由连杆机构19构成的移位部件的各连杆18的节上配置马达，通过将由力觉传感器检测到的力反馈给驱动部7，产生向食指C侧传递的反作用力。例如，在使用牵引器或钳子作为处置器械5的情况下，通过产生反作用力，能够防止对患部B施加过大的负荷。

并且，在本实施方式中，设操作者利用右手进行操作，但是，也可以是左手，还可以利用双手进行操作。并且，例示了利用食指C进行操作的情况来进行说明，但是，也可以利用其他手指或2根以上的手指进行操作。

标号说明

C：食指(手指)；1：机械手；3：轴；4：关节；6：操作部；7：驱动部；9：手柄；10：板簧(移位部件)；11：传感器；15：应变仪(传感器)；16：平板部件(移位部件)；17：编码器；19：连杆机构(移位部件)；20：编码器(第2传感器)；22：开关(输入部)；24：拨盘(输入部)。