牵引平衡调整机构、机械手及机械手系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供使不产生活动剩余部分地可靠地进行动作的牵引平衡调整机构、机械手及机械手系统。牵引平衡调整机构(1)的特征在于，该牵引平衡调整机构(1)具有：可动部(2)，其至少以一个自由度进行动作；牵引线(7)，其与可动部(2)连接；以及牵引部(6)，其将牵引线(7)中一方拉伸，将另一方推出，牵引部(6)将一方牵引线(7)拉伸的长度比将另一方牵引线(7)推出的长度长。
【专利说明】
牵弓I平衡调整机构、机械手及机械手系统
技术领域
[0001]本发明涉及牵引平衡调整机构、机械手及机械手系统，通过将牵引线拉伸及送出，调整对操作末端部件的装置所对应的牵引线进行牵引时的平衡。
【背景技术】
[0002]以往，已有通过将牵引线拉伸及送出而操作末端部的弯曲状态的机械手。在进行牵引线驱动时，拉伸侧的牵引线产生伸长。因此，在对于拉伸侧和送出侧以相同的行程进行操作时，送出侧的牵引线产生松弛，有可能产生路径的偏离等问题。
[0003]在专利文献I中公开了如下的技术，使固定了操作牵引线的基端的线轮的卷取部分的中心轴相对于线轮的旋转中心轴偏心，以便在操作弯曲部时防止操作牵引线产生松弛，使得到良好的操作感。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:特开2008 —142199号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]在专利文献I所记载的技术中，在线轮的旋转角度达到90°之前，牵引线被拉伸的量多于被送出的量，但在线轮的旋转角度大于90°时，牵引线被送出的量多于被拉伸的量。因此，在线轮的旋转角度大于90°的情况下，有可能送出侧的牵引线产生松弛。
[0009]本发明的一个实施方式正是着眼于上述问题而完成的，提供不产生活动剩余部分地可靠地进行动作的牵引平衡调整机构、机械手及机械手系统。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构的特征在于，该牵引平衡调整机构具有:
[0012]可动部，其至少以一个自由度进行动作；
[0013]动力传递部件，其与所述可动部连接;以及
[0014]牵引部，其将所述动力传递部件中一方拉伸，将另一方推出，
[0015]所述牵引部将一方所述动力传递部件拉伸的长度比将另一方所述动力传递部件推出的长度长。
[0016]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构中，所述牵引部将一方所述动力传递部件拉伸的长度的变化量是固定的或者增加的。
[0017]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构中，所述变化量始终增加。
[0018]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构中，所述变化量以固定的比率增加。
[0019]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构中，所述牵引部由能够相对于规定的轴旋转的线轮构成，
[0020]所述线轮具有卷取所述动力传递部件的螺旋状的卷取部，
[0021]所述卷取部具有:
[0022]最小径部，其距所述轴的距离最短；以及
[0023]最大径部，其距所述轴的距离最长。
[0024]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构中，所述动力传递部件包括至少一对的第I动力传递部件和第2动力传递部件，
[0025]所述可动部具有:
[0026]第I连接部，其连接所述第I动力传递部件的一端；以及
[0027]第2连接部，其连接所述第2动力传递部件的一端，
[0028]所述线轮具有:
[0029]第I卷取部，其具有第I最大径部，卷取所述第I动力传递部件；以及
[0030]第2卷取部，其具有第2最大径部，卷取所述第2动力传递部件，
[0031]所述最小径部具有:
[0032]第I最小径部，其与第I安装部相邻，在该第I安装部安装被卷绕在所述第I卷取部上的所述第I动力传递部件的另一端；以及
[0033]第2最小径部，其与第2安装部相邻，在该第2安装部安装被卷绕在所述第2卷取部上的所述第2动力传递部件的另一端。
[0034]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构中，
[0035]所述牵引部包括:
[0036]驱动齿轮，其能够相对于规定的轴旋转；以及
[0037]第I从动齿轮及第2从动齿轮，它们与所述驱动齿轮啮合，
[0038]所述动力传递部件包括至少一对的第I动力传递部件和第2动力传递部件，
[0039]所述可动部具有:
[0040]第I连接部，其连接所述第I动力传递部件的一端；以及
[0041]第2连接部，其连接所述第2动力传递部件的一端，
[0042]所述第I从动齿轮具有卷取所述第I动力传递部件的第I卷取部，
[0043]所述第2从动齿轮具有卷取所述第2动力传递部件的第2卷取部，
[0044]所述第I卷取部具有:第I最小径部，其与第I安装部相邻，在该第I安装部安装所述第I动力传递部件的另一端；以及第I最大径部，其位于最外周，
[0045]所述第2卷取部具有:第2最小径部，其与第2安装部相邻，在该第2安装部安装所述第2动力传递部件的另一端；以及第2最大径部，其位于最外周。
[0046]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构中，
[0047]所述牵引部包括:
[0048]驱动齿轮，其能够相对于规定的轴旋转；以及
[0049]第I从动部件及第2从动部件，它们与所述驱动齿轮啮合，
[0050]所述动力传递部件包括至少一对的第I动力传递部件和第2动力传递部件，
[0051 ]所述可动部具有:
[0052]第I连接部，其连接所述第I动力传递部件的一端；以及
[0053]第2连接部，其连接所述第2动力传递部件的一端，
[0054]所述第I从动部件具有安装所述第I动力传递部件的第I安装部，
[0055]所述第2从动部件具有安装所述第2动力传递部件的第2安装部，
[0056]所述驱动齿轮由第I驱动齿轮和第2驱动齿轮构成，
[0057]该第I驱动齿轮形成有第I驱动最小径部和第I驱动最大径部，该第2驱动齿轮形成有第2驱动最小径部和第2驱动最大径部，
[0058]所述第I从动部件的齿的倾斜比率和所述第I驱动齿轮的直径的增减比率相对应，使得所述第I动力传递部件的延伸方向的直线始终位于相同的位置，
[0059]所述第2从动部件的齿的倾斜比率和所述第2驱动齿轮的直径的增减比率相对应，使得所述第2动力传递部件的延伸方向的直线始终位于相同的位置。
[0060]本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构具有:
[0061 ]连接部，其将所述可动部支撑为能够转动；以及
[0062]万向架机构，其具有支撑所述连接部的支撑部件、第I框部件和第2框部件，所述第I框部件以能够绕规定的第I轴转动的方式安装于所述支撑部件，所述第2框部件以能够绕与第I轴不同的规定的第2轴转动的方式安装于所述第I框部件，
[0063]所述牵引部安装于所述第I框部件。
[0064]本发明的一个实施方式的机械手的特征在于，该机械手具有:
[0065]驱动部，其驱动所述牵引部；
[0066]操作部，其通过使所述驱动部进行动作来操作所述可动部的朝向；以及
[0067]所述牵引平衡调整机构。
[0068]本发明的一个实施方式的机械手系统的特征在于，该机械手系统具有:
[0069]所述机械手；
[0070]系统控制部，其控制所述机械手；以及
[0071 ]显示部，其显示通过所述机械手取得的图像，
[0072 ]所述机械手包括内窥镜，
[0073]所述系统控制部使所述显示部显示通过所述内窥镜取得的图像。
[0074]发明效果
[0075]根据本发明的牵引平衡调整机构、机械手及机械手系统，能够不产生活动剩余部分地可靠地进行动作。
【附图说明】
[0076]图1示出本实施方式的牵引平衡调整机构I的概略图。
[0077]图2示出第I实施方式的牵引部6的概略图。
[0078I图3示出从相反侧观察图2时的图。
[0079]图4示出第I实施方式的牵引部6的动作状态的概略图。
[0080]图5示出与第I实施方式的牵引部6的图4不同的动作状态的概略图。
[0081 ]图6示出第2实施方式的牵引部6的概略图。
[0082]图7示出第3实施方式的牵引部6的概略图。
[0083]图8示出第4实施方式的牵引部6的概略图。
[0084]图9示出第5实施方式的牵引部6的概略图。
[0085 ]图1O示出本实施方式的机械手1的概略图。
[0086]图11示出本实施方式的机械手1的可动部20的放大图。
[0087]图12是示出本实施方式的机械手系统的一例的图。
[0088]图13是示出本实施方式的机械手系统的一例的框图。
【具体实施方式】
[0089]下面，对实施方式进行说明。
[0090]图1示出本实施方式的牵引平衡调整机构I的概略图。
[0091]牵引平衡调整机构I具有可动部2、连接部3、操作部4、驱动部5、牵引部6、牵引线7。
[0092]可动部2是筒状的部件，被安装成能够以贯通可动部2和连接部3的轴部件2c为中心进行旋转。可动部2具有用于安装牵引线7的一端的牵引线安装部2a、2b。连接部3是筒状的部件，连接操作部4和可动部2，牵引线7插通于连接部3的内侧。
[0093]操作部4具有由操作者的手握持的把手41和动作指示部42，动作指示部42形成于把手41，具有指示可动部2的动作的操纵杆等。
[0094]把手41在本实施方式中形成为圆柱状，只要是容易握持的形状，就可以是任意形状。动作指示部42通过使如使用了电位计的操纵杆那样突出的棒状的杆倾倒，使可动部2向倾倒的方向屈曲。另外，动作指示部42也可以使用指示设备或者触摸垫等。
[0095]驱动部5内置于操作部4的把手41内。驱动部5驱动安装有牵引线7另一端的牵引部6，并具有能够将牵引线7拉伸及送出的致动器等。
[0096]另外，驱动部5也可以与牵引部6—起内置于连接部3。构成第I实施方式的驱动部4的致动器使用能够通过牵引部6卷取及送出牵引线7的电机等即可。
[0097]图2示出第I实施方式的牵引部6的概略图。图3示出从相反侧观察图2时的图。
[0098]第I实施方式的牵引部6也可以是通过驱动部5进行驱动而能够旋转的线轮61。线轮61具有用于安装第I牵引线7a的另一端的第I牵引线安装部61a、用于安装第2牵引线7b的另一端的第2牵引线安装部61b、以及旋转中心的中心轴部61c。
[0099]并且，线轮61从中心轴部61c的轴向的一侧朝向另一侧依次具有第I表面部611、第I卷取部612、中间部613、第2卷取部614、及第2表面部615。第I表面部6h、中间部613及第2表面部615也可以是圆形的板状部分。
[0100]第I卷取部612是位于第I表面部614P中间部613之间且直径比第I表面部间部613小的部分。并且，第I牵引线安装部61a形成于第I卷取部612的外周612a的直径最小的第I最小径部612min附近。
[0101 ] 第I卷取部6 12是从直径最小的第I最小径部6 l2min到直径最大的第I最大径部612max，其外周612a的直径至少相同或者增加不减小的构造。通过形成这样的结构，能够稳定地进行动作。
[0102]特别优选的是，第I卷取部612的外周6123的直径从直径最小的第I最小径部612min到直径最大的第I最大径部612max逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。通过形成这样的结构，能够更稳定地进行动作。
[0103]第2卷取部614是位于中间部613和第2表面部615之间且直径比中间部613和第2表面部615小的部分。并且，第2牵引线安装部61b形成于第2卷取部6U的外周614a的直径最小的第2最小径部6l4min附近。
[0104]第2卷取部6U是从直径最小的第2最小径部6Umin到直径最大的第2最大径部614max，其外周614a的直径至少相同或者增加不减小的构造。通过形成这样的结构，能够稳定地进行动作。
[0105]特别优选的是，第2卷取部614的外周61&的直径从直径最小的第2最小径部6l4min到直径最大的第2最大径部614max逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。通过形成这样的结构，能够更稳定地进行动作。
[0106]图4示出第I实施方式的牵引部6的动作状态的概略图。图5示出与第I实施方式的牵引部6的图4不同的动作状态的概略图。
[0107]在使线轮61向卷取第I牵引线7a的方向旋转、使得从图2所示的状态成为图4所示的状态时，第I牵引线7a被卷取在第I卷取部612的外周6123上，第2牵引线7b被从第2卷取部614的外周614a送出。在使线轮61从图2的状态向图4的状态旋转的过程中，卷取第I牵引线7a的第I卷取部612的外周612a的直径、比送出第2牵引线7b的第2卷取部6U的外周6Ua的直径大，因而第I牵引线7a被卷取的长度比第2牵引线7b被送出的长度长。
[0108]同样，在使线轮61从图4的状态向图5的状态旋转的过程中，卷取第I牵引线7a的第I卷取部612的外周612a的直径、比送出第2牵引线7b的第2卷取部614的外周61&的直径大，因而第I牵引线7a被卷取的长度比第2牵引线7b被送出的长度长。
[0109]因此，被送出的第2牵引线7b不会松弛，能够使可动部2进行动作，能够利用简单的构造可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0110]图6示出第2实施方式的牵引部6的概略图。
[0111]第2实施方式的牵引部6如图6所示是圆筒的轴向中央部分的直径比两端的直径小的线轴状的线轮62。线轮62通过驱动部5进行驱动能够以中心轴62c为中心进行旋转。在线轮62的外周面形成有由螺旋状的槽构成的卷取部62a。
[0112]卷取部62a是从位于轴向的中心位置的直径最小的最小径部62amin到两端的直径最大的最大径部62amax，其直径至少相同或者增加不减小的构造。特别优选的是，卷取部62a的直径从直径最小的最小径部62amin到在第I牵引线7a侧直径最大的第I最大径部62amaxi以及在第2牵引线7b侧直径最大的第2最大径部62&_\2逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0113]牵引线7被卷挂在卷取部62a上。如图1所示，牵引线7的端部安装于可动部的牵引线安装部2a、2b。此时，优选将牵引线7的中间点7c配置在线轮62的最小径部62amin的位置，将一方作为第I牵引线7a、将另一方作为第2牵引线7b进行卷绕。
[0114]另外，优选以在卷取部62a上不打滑的方式卷绕牵引线7。作为一例，可以在规定的部位设置引导器，增大牵引线7和卷取部62a的摩擦力。
[0115]并且，也可以将牵引线7区分成第I牵引线7a和第2牵引线7b这两条。在将牵引线7区分成两条的情况下，各条牵引线7的端部不需要安装在线轮62的最小径部62amin的位置。例如，也可以将第I牵引线7a安装于未图示的第I牵引线安装部，第I牵引线安装部被设定在从最小径部62amin—直形成到第I最大径部62amaxl的第I卷取部62ai的任意位置，将第2牵引线7b安装于未图示的第2牵引线安装部，第2牵引线安装部被设定在从最小径部62amin—直形成到第2最大径部62amax2的第2卷取部62a2的任意位置。
[0116]下面，对第2实施方式的牵引部6的动作进行说明。
[0117]在使线轮62向卷取第I牵引线7a的方向旋转时，第I牵引线7a被卷取在第I卷取部62&1上，第2牵引线7b被从第2卷取部62a2送出。卷取第I牵引线7a的第I卷取部62&1的直径增大、送出第2牵引线7b的第2卷取部62a2的直径减小，因而第I牵引线7a被卷取的长度比第2牵引线7b被送出的长度长。
[0118]因此，被送出的第2牵引线7b不会松弛，能够使图1所示的可动部2进行动作，能够利用简单的构造可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0119]图7示出第3实施方式的牵引部6的概略图。
[0120]第3实施方式的牵引部6如图7所示使用外周的直径在一圈中不同的异形齿轮63。第I驱动齿轮63m和第2驱动齿轮63h通过驱动部5进行驱动能够以共同的中心轴63c为中心进行旋转。
[0121]第I驱动齿轮63ai是从直径最小的第I驱动齿轮最小径部63aminl朝向直径最大的第I驱动齿轮最大径部63amaxl，其直径至少相同或者增加不减小的构造。特别优选的是，第I驱动齿轮63&1的直径从直径最小的第I驱动齿轮最小径部63aminJlj直径最大的第I驱动齿轮最大径部63&_^逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0122]第2驱动齿轮63b!是从直径最小的第2驱动齿轮最小径部63bminJlj直径最大的第2驱动齿轮最大径部63bmaxl，其直径至少相同或者增加不减小的构造。特别优选的是，第2驱动齿轮63匕的直径从直径最小的第2驱动齿轮最小径部63bminJlj直径最大的第2驱动齿轮最大径部631^^逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0123]第I从动齿轮63a2与第I驱动齿轮63ai啮合，通过第I驱动齿轮63&1进行驱动，以与驱动中心轴63c平行的第I从动中心轴63ac为中心旋转。第I从动齿轮63&2形成为其直径的增加比率与第I驱动齿轮63ai的直径相对应。作为一例，优选以从第I驱动齿轮63&1的中心轴63c到第I从动齿轮63a2的第I从动中心轴63ac的距离固定的状态进行啮合并旋转。
[0124]在第I从动齿轮63a2的齿形成有由槽构成的第I卷取部63a3。第I卷取部63a3的直径从直径最小的第I卷取部最小径部63a_3到直径最大的第I卷取部最大径部63amax3至少相同或者增加不减小。特别优选的是，第I卷取部63a3的直径从直径最小的第I卷取部最小径部63amin3到直径最大的第I卷取部最大径部63amax3逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0125]第I从动齿轮63a2具有第I牵引线安装部63a4，在第I牵引线安装部63a4安装一端被安装于图1所示的可动部2的第I牵引线7a的另一端。第I牵引线7a被卷挂在第I卷取部63a3上。
[0126]第2从动齿轮63b2与第2驱动齿轮63h啮合，通过第2驱动齿轮63匕进行驱动，以与驱动中心轴63c平行的第2从动中心轴63bc为中心旋转。第2从动齿轮63132形成为其直径的增加比率与第2驱动齿轮63b!的直径相对应。作为一例，优选以从第2驱动齿轮63匕的中心轴63c到第2从动齿轮63b2的第2从动中心轴63bc的距离固定的状态进行啮合并旋转。
[0127]在第2从动齿轮63b2的齿形成有由槽构成的第2卷取部63b3。第2卷取部63b3的直径从直径最小的第2卷取部最小径部63b_3到直径最大的第2卷取部最大径部63bmax3至少相同或者增加不减小。特别优选的是，第2卷取部63b3的直径从直径最小的第2卷取部最小径部63bmin3到直径最大的第2卷取部最大径部63bmax3逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0128]第2从动齿轮63b2具有第2牵引线安装部63b4，在第2牵引线安装部63b4安装一端被安装于图1所示的可动部2的第2牵引线7b的另一端。第2牵引线7b被卷挂在第2卷取部63b3上。
[0129]下面，对第3实施方式的牵引部6的动作进行说明。
[0130]在使第I驱动齿轮63&1向卷取第I牵引线7a的方向旋转、使第2驱动齿轮63b!向送出第2牵引线7b的方向旋转时，第I牵引线7a被卷取在第I从动齿轮63a2的第I卷取部63a3上，第2牵引线7b被从第2从动齿轮63b2的第2卷取部63b3送出。卷取第I牵引线7a的第I卷取部63a3的直径增大、送出第2牵引线7b的第2卷取部63b3的直径减小，因而第I牵引线7a被卷取的长度比第2牵引线7b被送出的长度长。
[0131]因此，被送出的第2牵引线7b不会松弛，能够使图1所示的可动部2进行动作，能够利用简单的构造可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0132]图8示出第4实施方式的牵引部6的概略图。
[0133]如图8所示，第4实施方式的牵引部6是异形齿条小齿轮机构，该异形齿条小齿轮机构使用外周的直径不同的异形的小齿轮部件和齿的部分倾斜的齿条部件。作为异形的小齿轮部件的第I驱动齿轮64ai及第2驱动齿轮64h通过图1所示的驱动部5进行驱动，能够以共同的中心轴64c为中心旋转。作为齿的部分倾斜的齿条部件的第I从动部件64a2及第2从动部件64b2分别与第I驱动齿轮64ai及第2驱动齿轮64bi嗤合。
[0134]第I驱动齿轮64ai是从直径最小的第I驱动齿轮最小径部64aminJlj直径最大的第I驱动齿轮最大径部64amaxl，其直径至少相同或者增加不减小的构造。特别优选的是，第I驱动齿轮64&1的直径从直径最小的第I驱动齿轮最小径部64aminJlj直径最大的第I驱动齿轮最大径部64&_^逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0135]第2驱动齿轮64b!是从直径最小的第2驱动齿轮最小径部64bminJlj直径最大的第2驱动齿轮最大径部64bmaxl，其直径至少相同或者增加不减小的构造。特别优选的是，第2驱动齿轮641^的直径从直径最小的第2驱动齿轮最小径部64bminJlj直径最大的第2驱动齿轮最大径部641^^逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0136]第I从动部件64a2具有第I牵引线安装部64a4，在第I牵引线安装部64a4安装一端被安装于图1所示的可动部2的第I牵引线7a的另一端。第I从动部件64a2与第I驱动齿轮64&1啮合，通过第I驱动齿轮64&1进行驱动，在与驱动中心轴64c垂直的方向的面内在直线上移动。作为一例，优选形成为使第I从动部件64&2的齿轮的倾斜比率和第I驱动齿轮63&1的直径的增减比率相对应，使得第I牵引线7a的延伸方向的直线7ac始终位于相同位置。为此，也可以使用用于使第I从动部件64a2在第I牵引线7a的延伸方向的直线7ac上移动的未图示的引导部件。
[0137]第2从动部件64b2具有第2牵引线安装部64b4，在第2牵引线安装部64b4安装一端被安装于图1所示的可动部2的第2牵引线7b的另一端。第2从动部件64b2与第2驱动齿轮64匕啮合，通过第2驱动齿轮6仙1进行驱动，在与驱动中心轴64c垂直的方向的面内在直线上移动。作为一例，优选形成为使第2从动部件6仙2的齿轮的倾斜比率和第2驱动齿轮63匕的直径的增减比率相对应，使得第2牵引线7b的延伸方向的直线7bc始终位于相同位置。为此，也可以使用用于使第2从动部件64b2在第2牵引线7b的延伸方向的直线7bc上移动的未图示的引导部件。
[0138]下面，对第4实施方式的牵引部6的动作进行说明。
[0139]在使第I驱动齿轮64ai和第2驱动齿轮64匕分别向第I牵引线7a被向第I从动部件64a2侧拉伸的方向旋转时，第2从动部件64b2被第2牵引线7b拉伸。将第I牵引线7a拉伸的一侧的第I驱动齿轮64&1的直径在越旋转时越小，送出第2牵引线7b的第I卷取部63b3的直径减小，因而第I牵引线7a被拉伸的长度比第2牵引线7b被送出的长度长。
[0140]因此，被送出的第2牵引线7b不会松弛，能够使图1所示的可动部2进行动作，能够利用简单的构造可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0141]图9示出第5实施方式的牵引部6的概略图。
[0142]第5实施方式的牵引部6是如图9所示的如下构造，将图2所示的第I实施方式的一个线轮61划分成分别与一条牵引线7对应的两个，并且使用万向架机构使图1所示的可动部2能够按照两个自由度进行动作。
[0143]第5实施方式的牵引部6具有第I线轮65a、第2线轮65b、第3线轮66a、第4线轮66b。第I线轮65a和第2线轮65b设于对置的位置。图1所示的可动部2通过分别推拉被卷绕于第I线轮65a的第I牵引线7a和被卷绕于第2线轮65b的第2牵引线7b，能够向相反的方向移动。
[0144]另外，第I线轮65a、第2线轮65b、第3线轮66a及第4线轮66b具有相同的构造，因而在此仅说明第I线轮65a的构造，省略其它部分的说明。
[0145]第I线轮65a从中心轴部65ac的轴向的一侧朝向另一侧依次具有第I表面部65a!、第I卷取部65a2及第2表面部65a3。
[0146]第I卷取部652是位于第I表面部65!和第2表面部65a3之间且直径比第I表面部65!和第2表面部65a3小的部分。并且，第I牵引线安装部65a21形成于第I卷取部652的外周6523的直径最小的第I最小径部65a2min附近。
[0147]第I卷取部652是从直径最小的第I最小径部652min到直径最大的第I最大径部652max，其外周652a的直径至少相同或者增加不减小的构造。特别优选的是，第I卷取部652的外周652a的直径从直径最小的第I最小径部652min到直径最大的第I最大径部652max逐渐增加。另外，优选以固定的比率增加。
[0148]第5实施方式的牵引部6安装于万向架机构8。万向架机构8具有支撑部件80、第I框部件81和第2框部件82，第I框部件81围绕规定的轴可转动地安装于支撑部件80，第2框部件82围绕规定的轴可转动地安装于第I框部件81。
[0149]第I框部件81围绕规定的轴可摆动地支撑于支撑部件80。并且，第I框部件81将牵引部6支撑为能够转动。在第5实施方式中，第I线轮65a?第4线轮66b分别相隔90°安装于第I框部件81。另外，第I线轮65a?第4线轮66b分别由未图示的驱动部进行驱动。
[0150]第2框部件82围绕轴可摆动地支撑于第I框部件81的内侧，该轴与第I框部件81被支撑于支撑部件80的轴垂直。在第2框部件82安装有连接部3和操作部4至少一个。因此，连接部3和操作部4能够相对于支撑部件80以两个自由度进行动作。
[0151]被卷挂于第I线轮65a?第4线轮66b的各条牵引线7，通过转向用的线轮或者引导器等经过连接部3的内侧被向可动部2引导。
[0152]在图5实施方式的牵引平衡调整机构I中，在使第I线轮65a向卷取第I牵引线71a的方向旋转时，第I牵引线71a被卷取在第I卷取部65a2的外周65a2a上，第2牵引线71b被从第2线轮65b送出。在这种情况下，卷取第I牵引线71a的第I卷取部65a2的外周65a2a的直径比送出第2牵引线71b的未图示的第2卷取部的外周的直径大，因而第I牵引线71a被卷取的长度比第2牵引线71b被送出的长度长。
[0153]因此，被送出的第2牵引线71b不会松弛，能够使可动部2进行动作，能够利用简单的构造提高操作性而且可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0154]另外，第I线轮65a、第2线轮65b、第3线轮66a及第4线轮66b具有相同的构造，因而也能够使各条牵引线7进行相同的动作。
[0155]下面，对本实施方式的机械手10进行说明。
[0156]图10示出本实施方式的机械手10的概略图。
[0157]本实施方式的内窥镜10具有可动部20、连接部30、操作部40。机械手10在末端侧具有可动部20、在基端侧具有操作部40 ο可动部20是插入体腔内的部分，从末端侧起依次具有末端部21和弯曲部22。连接部30是连接可动部20和操作部40的部分，内置有牵引线等。操作部40用于操作可动部20的移动等。
[0158]图11示出本实施方式的机械手1的可动部20的放大图。
[0159]本实施方式的机械手10作为一例构成内窥镜。末端部21具有在机械手10的末端设置的圆柱状的处置部21a、和内置于处置部21a的处置器具21b及摄像部21c。另外，处置器具21b是对对象物进行处置的钳子、电手术刀等。摄像部21b是拍摄对象物的部分。并且，也可以具有照明对象物的未图示的照明部。
[0160]弯曲部22具有大致圆柱状的挡块部22a、连接相邻的挡块部22a使其能够在规定的角度范围内旋转的关节部22b。如图11所示，优选将相邻的挡块部22a及关节部22b的各组设置成以直直地伸展状态的弯曲部22的轴即连接部30的中心轴C为中心旋转90°。
[0161 ]末端部21通过关节部22b安装于弯曲部22的最末端侧使用的挡块部22a。并且，弯曲部22的最基端侧使用的挡块部22a通过关节部22b与连接部30连接。
[0162]另外，可动部20的构造不限于此，也可以实施各种变形。
[0163]根据这样的构造，在本实施方式的机械手10中，在操作者操作操作部40时，被卷挂于图1所示的牵引部6的各条牵引线7中一方被牵引。并且，可动部20向牵引线7被牵引的一侧弯曲，能够使末端部21朝向对象物的方向。
[0164]下面，作为应用了本实施方式的机械手10的机械手系统的一例，对手术支持系统90进彳丁说明。
[0165]图12示出应用了本实施方式的机械手I的手术支持系统90。图13示出应用了本实施方式的机械手I的手术支持系统90的系统结构图。
[0166]本实施方式的手术支持系统90应用图12所示的机械手10。手术支持系统90具有:机械手10;控制部91，其控制机械手10;以及显示部92，其显示通过内置于机械手10的内窥镜等的摄像部21c取得的图像，机械手10具有:操作部40，其由操作者O进行操作；以及可动部20，其能够插入手术台BD上的患者P的体内例如大肠等柔软的脏器内，在末端设置有图11所不的内窥镜等的处置部21a。
[0167]如图12所示，操作部40具有安装于操作台的一对操作手柄、和配置在地板面上的脚踏开关等。操作部40也可以具有多关节构造。所操作的操作部40的角度由编码器等的角度取得部取得，根据该取得的信号，如图13所示，控制部91通过驱动器91a使在处置部21a的末端设置的处置器具21b等进行动作。
[0168]并且，将通过摄像部21c取得的图像输出给控制部91内的图像处理部9 Ib。在图像处理部91b进行处理后的图像被显示于显示部92。并且，操作者O观察着被显示于显示部92的图像来操作机械手10。
[0169]根据这样的手术支持系统90，能够具有牵引平衡调整机构I的效果，并且显示操作者寻找的可靠的图像，操作者能够使机械手10更可靠地进行动作。
[0170]如上所述，本实施方式的牵引平衡调整机构I具有:可动部2;其以至少一个自由度进行动作;牵引线7，其与可动部2连接;以及牵引部6，其将牵引线7中一方拉伸、将另一方推出，牵引部6拉伸一方牵引线7的长度比推出另一方牵引线7的长度长，因而能够可靠地进行动作而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0171]在本实施方式的牵引平衡调整机构I中，牵引部6拉伸一方牵引线7的长度的变化量是固定的或者增加的，因而能够稳定地进行动作。
[0172]在本实施方式的牵引平衡调整机构I中，变化量始终增加，因而能够更稳定地进行动作。
[0173]在本实施方式的牵引平衡调整机构I中，变化量以固定的比率增加，因而能够更稳定地进行动作。
[0174]在本发明的一个实施方式的牵引平衡调整机构I中，牵引部6由能够相对于规定的轴旋转的线轮61、62构成，线轮61具有卷取牵引线7的螺旋状的卷取部612、614、6231、6232，卷取部612、6U、62al、62a2具有:最小径部612min、6l4min、62amin，其距轴61c、62c的距离最短；以及最大径部61^\、61細》、623_^、623脑^，其距轴61(:、62(3的距离最长，因而能够利用简单的构造可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0175]在本实施方式的牵引平衡调整机构I中，牵引线7包括至少一对的第I牵引线7a和第2牵引线7b，可动部2具有:第I连接部2a，其连接第I牵引线7的一端；以及第2连接部2b，其连接第2牵引线7b的一端，线轮61具有:第I卷取部612，其具有第I最大径部612max，卷取第I牵引线7a;以及第2卷取部614，其具有第2最大径部614max，卷取第2牵引线7b，最小径部612min、614min具有:第I最小径部612min，其与第I安装部61a相邻，在第I安装部61a安装被卷绕在第I卷取部612上的第I牵引线7a的另一端；以及第2最小径部614min，其与第2安装部61b相邻，在第2安装部61b安装被卷绕在第2卷取部614上的第2牵引线7b的另一端，因而能够利用简单的构造迅速去除牵引线7的活动剩余部分，可靠地进行动作。
[0176]在本实施方式的牵引平衡调整机构I中，牵引部6包括:驱动齿轮63&1、631^，其能够相对于规定的轴旋转；以及第I从动齿轮63a2及第2从动齿轮63b2，它们与驱动齿轮63a1、63bi嗤合，牵引线7包括至少一对的第I牵引线7a和第2牵引线7b，可动部2具有:第I连接部2a，其连接第I牵引线7a的一端；以及第2连接部2b，其连接第2牵引线7b的一端，第I从动齿轮63a2具有卷取第I牵引线7a的第I卷取部63a3，第2从动齿轮63b2具有卷取第2牵引线7b的第2卷取部63b3，第I卷取部63a3具有用于安装第I牵引线7a的另一端的第I最小径部63amin3和位于最外周的第I最大径部63amax3，第2卷取部63b3具有用于安装第2牵引线7b的另一端的第2最小径部63bmin3和位于最外周的第2最大径部63bmax3，因而能够利用简单的构造可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0177]在本实施方式的牵引平衡调整机构I中，牵引部6包括:驱动齿轮64a1、64h，其能够相对于规定的轴64c旋转；以及第I从动部件64a2及第2从动部件64b2，它们与驱动齿轮64a1、64bi嗤合，牵引线7包括至少一对的第I牵引线7a和第2牵引线7b，可动部2具有:第I连接部2a，其连接第I牵引线7a的一端；以及第2连接部2b，其连接第2牵引线7b的一端，第I从动部件64a2具有安装第I牵引线7a的第I安装部64a4，第2从动部件64b2具有安装第2牵引线7b的第2安装部64b4，驱动齿轮64&1、641^由第I驱动齿轮64ai和第2驱动齿轮64b!构成，该第I驱动齿轮形成有第I驱动最小径部64aminl和第I驱动最大径部64amaxl，该第2驱动齿轮形成有第2驱动最小径部64bminl和第2驱动最大径部64bmaxl，使第I从动部件64a2的齿的倾斜比率和第I驱动齿轮64ai的直径的增减比率相对应，使得第I牵引线7a的延伸方向的直线始终位于相同的位置，使第2从动部件64b2的齿的倾斜比率和第2驱动齿轮641^的直径的增减比率相对应，使得第2牵引线7b的延伸方向的直线始终位于相同的位置，因而能够利用简单的构造可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0178]本实施方式的牵引平衡调整机构I具有:连接部3，其将可动部2支撑为能够转动；以及万向架机构，其具有支撑连接部3的支撑部件80、第I框部件81和第2框部件82，第I框部件81以能够绕规定的第I轴转动的方式安装于支撑部件80，第2框部件82以能够绕与第I轴不同的规定的第2轴转动的方式安装于第I框部件81，牵引部6安装于第I框部件81，因而能够利用简单的构造提高操作性而且可靠地进行动作，而不产生牵引线7的活动剩余部分。
[0179]本实施方式的机械手10具有:驱动部5，其驱动牵引部6;操作部40，其通过使驱动部5进行动作来操作可动部2的朝向；以及牵引平衡调整机构I，因而能够在牵引平衡调整机构I的效果基础上，使可动部20向牵引线7被牵引的一侧迅速弯曲，能够使末端部21可靠地朝向对象物的方向。
[0180]本实施方式的机械手系统90具有:机械手10;系统控制部91，其控制机械手10;以及显示部92，其显示通过机械手10取得的图像，机械手10包括摄像部21c，系统控制部91使显示部92显示通过摄像部21c取得的图像，因而能够具有牵引平衡调整机构I的效果，并且显示操作者寻找的可靠的图像，操作者能够使机械手10更加可靠地进行动作。
[0181]另外，本发明不受该实施方式限定。即，在进行实施方式的说明时包含许多示例用的特定的详细内容，然而本领域技术人员能够理解，即使对这些详细内容施加各种变形和变更也不超过本发明的范围。因此，本发明的示例性实施方式是针对要求保护的发明不丧失一般性并且不进行任何限定地叙述的实施方式。
[0182]标号说明
[0183]I牵引平衡调整机构;2可动部;3连接部;4操作部;5驱动部;6牵引部;61、62线轮；63异形齿轮;64联动线轮用引导器;7牵引线(动力传递部件)；8剩余吸收部；10机械手;20可动部;21末?而部;22弯曲部;30连接部;40操作部;90手术支持系统(机械手系统)；91控制部；92显示部。
【主权项】
1.一种牵引平衡调整机构，其特征在于，该牵引平衡调整机构具有: 可动部，其至少以一个自由度进行动作； 动力传递部件，其与所述可动部连接；以及 牵引部，其将所述动力传递部件中一方拉伸，将另一方推出， 所述牵引部将一方所述动力传递部件拉伸的长度比将另一方所述动力传递部件推出的长度长。2.根据权利要求1所述的牵引平衡调整机构，其中， 所述牵引部将一方所述动力传递部件拉伸的长度的变化量是固定的或者增加的。3.根据权利要求2所述的牵引平衡调整机构，其中， 所述变化量始终增加。4.根据权利要求3所述的牵引平衡调整机构，其中， 所述变化量以固定的比率增加。5.根据权利要求1?4中任意一项所述的牵引平衡调整机构，其中， 所述牵引部由能够相对于规定的轴旋转的线轮构成， 所述线轮具有卷取所述动力传递部件的螺旋状的卷取部， 所述卷取部具有: 最小径部，其距所述轴的距离最短；以及 最大径部，其距所述轴的距离最长。6.根据权利要求5所述的牵引平衡调整机构，其中， 所述动力传递部件包括至少一对的第I动力传递部件和第2动力传递部件， 所述可动部具有: 第I连接部，其连接所述第I动力传递部件的一端；以及 第2连接部，其连接所述第2动力传递部件的一端， 所述线轮具有: 第I卷取部，其具有第I最大径部，卷取所述第I动力传递部件；以及 第2卷取部，其具有第2最大径部，卷取所述第2动力传递部件， 所述最小径部具有: 第I最小径部，其与第I安装部相邻，在该第I安装部安装被卷绕在所述第I卷取部上的所述第I动力传递部件的另一端；以及 第2最小径部，其与第2安装部相邻，在该第2安装部安装被卷绕在所述第2卷取部上的所述第2动力传递部件的另一端。7.根据权利要求1?4中任意一项所述的牵引平衡调整机构，其中， 所述牵引部包括: 驱动齿轮，其能够相对于规定的轴旋转；以及 第I从动齿轮及第2从动齿轮，它们与所述驱动齿轮啮合， 所述动力传递部件包括至少一对的第I动力传递部件和第2动力传递部件， 所述可动部具有: 第I连接部，其连接所述第I动力传递部件的一端；以及 第2连接部，其连接所述第2动力传递部件的一端， 所述第I从动齿轮具有卷取所述第I动力传递部件的第I卷取部， 所述第2从动齿轮具有卷取所述第2动力传递部件的第2卷取部， 所述第I卷取部具有:第I最小径部，其与第I安装部相邻，在该第I安装部安装所述第I动力传递部件的另一端；以及第I最大径部，其位于最外周， 所述第2卷取部具有:第2最小径部，其与第2安装部相邻，在该第2安装部安装所述第2动力传递部件的另一端；以及第2最大径部，其位于最外周。8.根据权利要求1?4中任意一项所述的牵引平衡调整机构，其中， 所述牵引部包括: 驱动齿轮，其能够相对于规定的轴旋转；以及 第I从动部件及第2从动部件，它们与所述驱动齿轮啮合， 所述动力传递部件包括至少一对的第I动力传递部件和第2动力传递部件， 所述可动部具有: 第I连接部，其连接所述第I动力传递部件的一端；以及 第2连接部，其连接所述第2动力传递部件的一端， 所述第I从动部件具有安装所述第I动力传递部件的第I安装部， 所述第2从动部件具有安装所述第2动力传递部件的第2安装部， 所述驱动齿轮由第I驱动齿轮和第2驱动齿轮构成，该第I驱动齿轮形成有第I驱动最小径部和第I驱动最大径部，该第2驱动齿轮形成有第2驱动最小径部和第2驱动最大径部，所述第I从动部件的齿的倾斜比率和所述第I驱动齿轮的直径的增减比率相对应，使得所述第I动力传递部件的延伸方向的直线始终位于相同的位置， 所述第2从动部件的齿的倾斜比率和所述第2驱动齿轮的直径的增减比率相对应，使得所述第2动力传递部件的延伸方向的直线始终位于相同的位置。9.根据权利要求1?8中任意一项所述的牵引平衡调整机构，其中，所述牵引平衡调整机构具有: 连接部，其将所述可动部支撑为能够转动；以及 万向架机构，其具有支撑所述连接部的支撑部件、第I框部件和第2框部件，所述第I框部件以能够绕规定的第I轴转动的方式安装于所述支撑部件，所述第2框部件以能够绕与第I轴不同的规定的第2轴转动的方式安装于所述第I框部件， 所述牵引部安装于所述第I框部件。10.一种机械手，其特征在于，该机械手具有: 驱动部，其驱动所述牵引部； 操作部，其通过使所述驱动部进行动作来操作所述可动部的朝向；以及 权利要求1?9中任意一项所述的牵引平衡调整机构。11.一种机械手系统，其特征在于，该机械手系统具有: 权利要求10所述的机械手； 系统控制部，其控制所述机械手；以及 显示部，其显示通过所述机械手取得的图像， 所述机械手包括内窥镜， 所述系统控制部使所述显示部显示通过所述内窥镜取得的图像。
【文档编号】A61B1/00GK105960191SQ201580006983
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】原口雅史
【申请人】奥林巴斯株式会社