专利名称：光位移传感器和机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测对象物的位移的光位移传感器和具有该光位移传感器的机械手。
背景技术：
在腹腔镜手术和胸腔镜手术中，利用医疗用的机械手。医疗用机械手通常在前端侧设置关节，在该关节前端的部位设置有手术器具(例如钳子等的把持部)。在这种结构的机械手中，通过动カ传递部件(例如线等线状部件)将驱动源(例如， 电动机等)产生的动カ传递到关节，使该关节位移。通过这种动カ传递机构，对钳子的把持部等进行开闭，或改变方向。另外，在机械手中，内部设置有引导部件，沿着该引导部件可以移动地设置有动カ传递部件。在使用这种机械手的腹腔镜手术或胸腔镜手术中，在患者的腹部等开小孔，在该孔内安装套管这样的夹具，从套管的插入口插入医疗用的机械手，操作手术器具来进行手木。目前所使用的套管的插入口的口径大概为Φ IOmm以下。因此，要求从套管插入的机械手的口径比套管的口径细。作为机械手,存在例如Intuitive Surgical公司的达芬奇系统所代表的具有Φ IOmm以下的细径并且较长(大概300mm以上)的多自由度的机械手。此外，作为动カ传递部件，如上所述，使用线状部件。在达芬奇系统中的机械手中，为了在Φ IOmm以下的细径所限定的空间内传递动力，使用形成为细径(例如Φ0. 5mm左右)的线等动力传递部件作为动カ传递部件。例如在美国专利第5807377号说明书中公开了与使用这种线状且细径的动カ传递部件的机械手关联的技木。即，美国专利第5807377号说明书的机械手是用于检测手术器具的位置的机械手。美国专利第5807377号说明书公开了通过在电动机等驱动源的附近配置的位移传感器和编码器来检测关节的位移的技木。然而，在美国专利第5807377号说明书中公开的机械手的驱动源配置在外套管的后端侧。因此，关节与驱动源之间的距离变长，该路径上配置的动カ传递部件的长度也必然变长。此外，如上所述，用于向关节传递驱动源的动カ的线状的动カ传递部件的径非常细。因此，当动力传递部件产生张カ时，会发生伸长或松弛。而且，驱动源的驱动量与传递到前端的关节的驱动量会产出误差。即，在通过配置在驱动源附近的位移传感器和编码器检测关节的位移的情况下，如上所述，由于动カ传递部件的伸长或松弛，无法准确地检测关节的移动量。因此，很难检测手术器具的前端的准确位置。因此，为了掌握关节的移动量，从检测精度的观点来看，期望在关节附近检测该关节的移动量。但是，如前述那样，在使用机械手的手术中，由于从套管的插入口插入医疗用的机械手，因此，机械手在实际应用上必须为细径(例如Φ IOmm以下)。在这种机械手内部设置检测单元(例如位移传感器和编码器等)是非常困难的。
发明内容
本发明正是鉴于所述的情况而完成的，其目的在于提供一种构成机械手的、可以配置在径较细的管状的细径管的内部的光位移传感器，以及具有该光位移传感器的机械手。为达到所述目的，本发明的第I方面的光位移传感器具有第I筒状部件，其一端被封闭；第2筒状部件，其在所述第I筒状部件的另一端，与所述第I筒状部件具有嵌套构造的关系，能够引导所述第I筒状部件在其长度方向上移动；
光供给部件，其保持于所述第2筒状部件；开口部，其沿着所述筒状部件的长度方向设置在所述第I筒状部件或所述第2筒状部件上，配置在开口量随着所述第I筒状部件的移动而变化的位置；以及传感器部，其检测来自所述筒状部件内部的反射光量的变化。为达到所述目的，本发明的第2方面的机械手具有在机械手上设置的可动部；用于驱动所述可动部的驱动源；线状动力传递部件，其与所述可动部连接，并将所述驱动源的动力传递到所述可动部；以及光位移传感器，其检测所述线状动力传递部件的移动量，所述机械手的特征在于，所述光位移传感器具有第I筒状部件，其以与所述线状动力传递部件连动的方式连结于所述线状动力传递部件，并且，一端被封闭；第2筒状部件，其在所述第I筒状部件的另一端，与所述第I筒状部件具有嵌套构造的关系，能够引导所述第I筒状部件在其长度方向上移动；光供给部件，其保持于所述第2筒状部件；开口部，其沿着所述筒状部件的长度方向设置在所述第I筒状部件或所述第2筒状部件上，配置在开口量随着所述第I筒状部件的移动而变化的位置；以及传感器部，其检测来自所述筒状部件内部的反射光量的变化。
图I是不出具有本发明一个实施方式的光位移传感器的机械手的一个结构例的图。图2A是示出本发明一个实施方式的光位移传感器的整体结构例的图。图2B是将光位移传感器与动力传递用线的连接部分放大而示出的图。图3是将光位移传感器与关节保持部侧引导固定部的固定部分放大而示出的图。图4是示出在金属管(第2筒状部件)的端部连接两根光纤而设置的结构例的图，所述两根光纤为仅与光源连接并仅用于传输来自光源的照射光的光纤、和仅与光功率计连接并仅用于传输来自金属管(第I筒状部件)内的反射光的光纤。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图I是示出具有本发明一个实施方式的光位移传感器的医疗用机械手(以下，简称作机械手)的一个结构例的图。机械手I具有对例如钳子等进行把持的把持部2 ;用于使把持部2动作的关节部4 ;前端设置有关节部4的、径较细的管状的细径管即收纳部10。后面会详细叙述，机械手I是所谓软性或半软性且进行3自由度的动作的机械手。关节部4是由3个关节构成的关节部。由此，把持部2进行以机械手I的轴向为中心在箭头A方向的旋转、以轴3为中心在箭头B方向的头部摇摆(弯曲)以及在把持部2 的箭头C方向上的把持动作这3自由度的动作。关节部4设置在构成机械手I的、较长且径较细的管状的细径管即收纳部10的前端。另外，为了避免图的复杂化，在图I中示出在关节部4上设置把持部2，把持部2经由该关节部4，以轴3为中心在箭头B方向进行头部摇摆的I自由度的结构。收纳部10由在关节部4附近(即前端部附近)配置的硬性部即关节保持部11和关节保持部侧引导固定部12(以下，简称作引导固定部12)、具有挠性且较长的管状部13以及基端固定部14连结而构成。作为细径管的收纳部10的径为至少Φ15ι πι以下,例如Φ IOmm左右，长度为(除去硬性部即关节保持部11和引导固定部12) 300mm左右。管状部13的材质由例如埋设了金属细线的树脂体构成。动力传递用线21a、21b (以下，简称为线21a、21b)收纳在收纳部10内，各空压致动器24沿着长度方向收纳在管状部13内部。另外，如上所述，机械手I本来是3自由度，因此，在收纳部10的内部设置有6根线，并且在管状部13内设置有6个空压致动器。通过作为线状动力传递部件的线将来自驱动源即空压致动器的动力传递到关节部4。并且，驱动关节部4内的各关节。在图I中，空压致动器与线21a、21b的一端连接(线21b连接的空压致动器未图示)。这些线21a、21b由例如SUS形成。在关节保持部11内并列设置有可以在同一旋转轴上旋转的一对带轮20。各个线21a、21b的另一端分别在带轮20上例如缠绕I圈，相对于关节部4的背面的各固定部22a、22b被固定。关节保持部11例如使用SUS材质形成。此外，关节保持部11保持关节部4。这些线21a、21b使把持部2进行以轴3为中心在箭头B方向头部摇摆的I自由度的动作。使线21a、21b在其线方向移动，由此，使把持部2在箭头B方向上头部摇摆。例如，拉伸线21a，送出线21b，由此能够使把持部2在箭头B方向的一个方向上头部摇摆。另外，为了避免图的复杂化而未图示，关节部4针对用于弯曲、旋转、把持动作的3个关节，分别具有一对带轮。各带轮可以旋转地安装在关节保持部11内的所期望的位置。各带轮上挂着I根线。各线的末端部与作为驱动源的例如空压致动器连接。而且，通过空压致动器的空压控制，来拉拽与一对带轮连接的两根中的一根线，送出两根中的另一根线，由此，一对带轮在一个方向上旋转。由此可以使关节部4内的各关节动作。关节部4由3个关节构成，因此，进行3自由度(弯曲、旋转、把持)的动作。引导固定部12在关节保持部11与管状部13之间连结。在引导固定部12内形成有动力引导部23。该动力引导部23作为引导固定部12内的孔而形成。线21a在线21a的线方向上插入并通过动力引导部23内。即在动力引导部23中引导一根线21a，可以使线21a在其长度方向上移动。另外，动力引导部23使设置了钳子等的把持部2的关节部4以3自由度进行动作时，在引导固定部12内，例如在预定半径的圆周上以等间隔设置6个该动力引导部23。此外，在管状部13的内部设置有构成驱动源的空压致动器24。该空压致动器24构成为较细且具有挠性的管状。空压致动器24的前端被闭塞， 作为其闭塞部的一个端部与线21a连接。而且，另一端部与空压调节器25连接。另外，为了将由空压调节器控制的空气提供到空压致动器24内部，空压调节器25经由软管24b(例如，聚氨酯管)和致动器用流体出入口 25a (以下，简称作流体出入口 25a)与空压致动器24连通。该流体出入口 25a与空压致动器24的另一端连接。另外，流体出入口 25a是具有能够插入并通过致动器固定部15a，并且能够连接软管24b的长度的管。空压致动器24利用插入并通过致动器固定孔24a的流体出入口 25a而固定在致动器固定部15a。此外,在致动器固定部15a上设置有用于通过光纤118 (光传输管)的致动器固定部贯通孔15b。该空压调节器25通过控制空压致动器24的空压来控制线21a在其线方向的移动。另外，虽然未图示，但是线21b还与构成用于使把持部2位移的驱动源的空压致动器连接。该空压致动器还与空压调节器连接。该空压调节器通过控制空压致动器的空压来控制动力传递用线21b在其线方向的移动。这种与线21a连接的空压致动器24和与线21b连接的空压致动器成对地动作。即，当空压致动器24进行用于拉伸线21a的动作时，另一方的空压致动器进行用于送出线21b的动作，相反，当空压致动器24进行用于送出线21a的动作时，另一方的空压致动器进行用于拉伸线21b的动作。通过进行这种空压致动器的控制，能够使把持部2在箭头B方向进行头部摇摆动作。另外，各个空压致动器由所谓的McKibben式构成，为埋设了网状细线的树脂体。细线是由例如金属或合成树脂这样难以伸长的材质构成的细线。通过这种结构，根据内部的气压变化在轴方向上伸缩。各个空压致动器的前端连接的动力传递用线通过该伸缩而移动。此外，各个空压致动器是树脂体，因此具有挠性。鉴于管状部13为Φ IOmm左右，长度为300mm左右，故将各个空压致动器制作为Φ I. 5mm左右，接近300mm的长度。通过这样构成，能够将6个空压致动器收纳在管状部13中，并且，通过O. I O. 6MPa左右的压力可以得到作为机械手所需要的10 20N左右的力量，和10 20mm左右的位移。另外，可以通过调整细线的网角、致动器部的直径等参数来变更位移/力量。另外，用于使把持部2位移的驱动源不限于空压致动器24，也可以使用其他的驱动源，例如油压等其他方式的致动器，或者电动机等。接着，对光位移传感器101进行说明。如图I所示，光位移传感器101配置在引导固定部12中，其一端与由动力引导部23引导的线21a连接。以下是光位移传感器101的一个结构例。图2A是示出光位移传感器101的整体结构例的图。图2B是将光位移传感器与动力传递用线的连接部分放大示出的图。图3是将光位移传感器101与引导固定部12的固定部分放大示出的图。如图2A所示，光位移传感器101具有第I筒状部件即金属管114、第2筒状部件即金属管112、将第I筒状部件的一端封闭的镜面部件116、光纤118 (光供给部件)、分束器120、光源122 (光供给部件)以及作为传感器部的光功率计124。金属管114为了光不从其两端泄漏，通过镜面部件116将其一端封闭。此外，金属管114构成为，未被镜面部件116封闭的另一端侧为可以插入金属管112的嵌套构造。在 该实施方式中，金属管114是内侧的管，金属管112是外侧的管。金属管112与金属管114是金属制的细径/壁薄的管的2重构造，内侧的金属管114可以在其长度方向上滑动。金属管114由金属构成，是构成为至少其内面可以反射光的管。此外，如图2A所示，在金属管114上形成在长度方向上延伸的细开口部即狭缝132。狭缝132是用于将来自光源122的光放出到金属管114的外部的开口部。金属管112和金属管114构成为，金属管112的内径与金属管114的外径是几乎相等并彼此可以嵌合的嵌套构造。因此，除狭缝132以外，光不会从金属管114向外部泄漏。此外，金属管114在形成有狭缝132的位置以外的地方，通过连接部31，与关节保持部11内的线21a的外周面连接(固定)(参照图2B)。由此，金属管114在狭缝132露出到外部的状态下与线21a连动。另外，作为所述连接部31的连接方法可以举出，将线21a和金属管114插入并通过热收缩的环状部件内并加热制作连接部31从而连接的方法，或者通过焊锡或粘接剂等制作连接部31从而连接的方法等。然而，不限于这些连接方法。通过这种结构，金属管114与线21a的运动连动，在金属管112的内部在其长度方向上滑动。此时，金属管112的端面与金属管114的狭缝132的位置关系根据线21a的移动量而发生变化。由此，狭缝132的开口量发生变化。金属管112是第2筒状部件，其可以引导金属管114在长度方向上移动，并且，使设置在金属管114上的狭缝132的开口量变化。该金属管112的长度是金属管114能够在长度方向上在期望的范围内滑动的长度。此外，由于是金属制，所以其内面当然可以反射光。而且，在金属管112的一方的开口端侧内部，具有与金属管112的内径几乎相同或稍小的外径的光纤118被压入或通过粘接剂等粘接从而被固定。即，金属管112和光纤118以不向外部漏光的方式被固定。由此，光纤118被保持在金属管112上，其端面插入在金属管112的内部。被镜面部件116封闭的金属管114从金属管114的开口端侧插入到金属管112的另一方的开口端侧内部。由此，光纤118的端面与镜面部件116的面(镜面)相对。此处，镜面部件116是用于将金属管114的一端封闭的闭塞部件。具体而言，该镜面部件116是被镜面加工的部件，是具有至少能够闭塞金属管114内部的直径的圆板状，至少金属管114的内部侧为镜面状。光纤118是来自光源(例如0))122的照射光和来自金属管114内的反射光的传输部件。光纤118经由在基端固定部14设置的光纤引导用孔(未图示)与分束器120连接。分束器120入射来自光源122的照射光和来自内侧金属管114内的反射光，并将它们分离。光源122是向金属管114内发送光的光源。光功率计124是传感器部，其检测(测定)由于狭缝132的开口量变化而产生的来自金属管114内的反射光量的变化，该狭缝132的开口量伴随金属管114的移动而变化。具体而言，光功率计124对通过分束器120从来自光源122的照射光分离出的所述反射光的光量(强度)进行测定。光纤118与分束器120、光源122构成光供给部件。 此外，如图3所示，引导固定部12是圆柱状。在引导固定部12上，在圆周方向上以预定的间隔配合金属管112的根数，分别形成6个在长度方向上贯通的金属管用孔12hl和动力引导部23。这些金属管用孔12hl是用于固定金属管112的孔，其直径形成为比金属管112的外形稍大。而且，金属管112分别插入金属管用孔12hl内并被固定。另外，在引导固定部12上，在该引导固定部12的外周面中，朝向金属管用孔12hl设置有贯通的螺钉孔部12h2 (图I中关节保持部侧引导固定部位12a)。使用该螺钉孔部12h2，将金属管112用螺钉固定在引导固定部12上。而且，金属管114的一端与由动力引导部23引导的线21a连接。以下，对光位移传感器101的动作原理进行说明。首先，来自光源122的光从光纤118的端面朝向金属管112和金属管114的内部照射。该照射光在金属管112和金属管114的内面反射,该反射光在与光纤118的端面相对的镜面部件116的镜面部反射。来自该镜面部的反射光在金属管114和金属管112各自的内面反射，这些反射光被光纤118的端面接收。另一方面，从光纤118的端面向金属管112照射的光分别在金属管112、镜面部件116以及金属管114的内面反射。由于在金属管114上形成有狭缝132，因此，该反射光的一部分光从该狭缝132放出到外部。即，从光纤118提供到金属管114内的光从狭缝132泄漏到外部。该光的泄漏量伴随金属管114的移动，对应狭缝132的开口量(即狭缝132从金属管112露出的部分的长度的变化)而发生变化。因此，结果是，通过光纤118在金属管112和金属管114内传递的光的返回量发生变化。而且，能够基于光纤118的端面接收的光的量来检测该光的返回量的变化。因此，通过检测在光纤118的端面接收的光量的变化，能够检测金属管114的长度方向的移动量。此处，由于金属管114与线21a以彼此连动的方式连接，因此能够根据金属管114的移动量检测线21a的移动量。以下，对本发明的一个实施方式的光位移传感器进行的线21a的移动量的检测工序进行详细说明。当线21a移动时，与线21a连接的金属管114连动，在金属管112内在长度方向上移动。即，线21a的移动量(位移)被传递到金属管114，该金属管114与固定在引导固定部12上的金属管112的相对位置发生变化。结果是，在金属管114上形成的狭缝132中的开
口量(露出量)发生变化。而且，该狭缝132的开口量的变化使通过光纤118传递的光的返回量(反射光量)发生变化。被镜面部件116、金属管114以及金属管112反射而返回的光(反射光)在与金属管112连接的光纤118的端面被接收后，输入到分束器120，通过光功率计124测定从该分束器120输出的反射光的光量(强度)。基于该反射光的光量的变化，检测金属管114的移动量。即，检测线21a的移动量(位移)，检测带轮的位移。换言之，检测把持部2的移动量(位移)。即，在本发明的一个实施方式中，利用来自镜面部件116、金属管112以及金属管114内的反射光的光量(返回的光的光量)的变化，检测在金属管114的长度方向上的移动量。基于该检测结果，检测动力传递用线21a的移动量和带轮的位移，检测把持部2的移动 量(位移)。如以上说明的那样，根据本发明的一个实施方式，能够提供配置在构成例如机械手的径较细的细径管那样的内部的光位移传感器，以及具有该光位移传感器机械手。具体而言，根据本发明的一个实施方式，能够基于来自金属管114等的反射光量来检测线21a的移动量。因此，即便在将金属管(筒状部件)的外形设为较小的情况下，也不会影响该线21a的移动量，可以实现金属管114的细径化。因此，即便限定在例如Φ10_左右的空间的细径管的内部，也能够配置光位移传感器101。此外，将光纤118的端面与作为金属管114的闭塞部的镜面部件116相对配置，因此，能够将金属管114与光纤118沿着长度方向排列，能够使光位移传感器101的外形小型化。此外，主要通过仅设置了金属管112、形成有狭缝132的金属管114等的简单的结构，能够检测线21a的移动量(即带轮的位移)。换言之，通过采用将金属管114与线21a连接的结构，能够容易地检测线21a的移动量。另外，在上述一个实施方式中，将金属管114和金属管112构成为金属制的管,构成为能够在它们的内面反射光，但不限于该结构。即，只要能够在这些管的内面反射光，内面也可不采用金属制的镜面材料。例如，可以使用在树脂制的管的内面用镜面材料进行镜面加工后得到的管，作为第I筒状部件和第2筒状部件。此外，金属管114与金属管112的嵌套构造的内外关系也可以相反地构成。S卩，也可以将引导部件(第2筒状部件)的直径设为比被引导部件(第I筒状部件)的直径小的直径。即，只要构成为被引导部件可以在其长度方向上滑动，并且，狭缝132的开口量发生变化，可以是任何方式。此外，只要构成为被引导部件(第I筒状部件)可以在其长度方向上滑动，并且，狭缝132的开口量发生变化，在引导部件(第2筒状部件)和被引导部件(第I筒状部件)中的哪个部件上形成狭缝132均可。此外，只要构成为通过引导部件或被引导部件使狭缝132的开口量发生变化，也可以在它们两方上设置狭缝132。此外，在上述一个实施方式中，对将光纤118固定在金属管112—方的开口端的结构进行了说明，但不限于该结构。例如也可以将光纤118固定在金属管114的与一端闭塞的镜面部件116相反一侧的开口端上。该情况下，希望将金属管114固定在引导固定部12上，以金属管112滑动的方式与动力传递部件连接。在这样构成的情况下，引导部件即金属管112的内面可以不具有光反射性。因此，无需使用特定的材质，无需特别的加工。此外，能够可靠地将光纤118连接的端面与金属管114的闭塞部相对配置。另外，在上述一个实施方式中，以3自由度的机械手为例进行了说明，但不限于此，当然也可以是I自由度或多自由度(例如7自由度)的机械手。此外，在上述一个实施方式中，对在具有挠性管状部13的机械手即软性或半软性的机械手中设置光位移传感器101的例子进行了说明。然而，当然也可以在所谓的刚性的机械手中设置光位移传感器101。而且，可以使用管部件作为光传输管。此外，也可以使用在内部配置了中继透镜等的管部件。此外，当然也可使用棒状部件而不是上述线21a那样的线部件，作为线状动力传递部件。
此外,在上述一个实施方式中，对将光位移传感器101应用于机械手I的例子进行了说明，但是，此外也可以将本发明的一个实施方式应用于例如弯曲驱动的内窥镜，将用于弯曲驱动的线状动力传递部件与光位移传感器101连结。S卩，只要是具有将来自驱动源的动力向对象物传递的线状动力传递部件的装置，光位移传感器101可以应用于任何装置中。此外，在上述一个实施方式中，对利用空压致动器24作为驱动源的例子进行了说明，但不限于此，例如也可以将水压致动器作为驱动源。还可以将电动机作为驱动源。此外，在上述一个实施方式中，构成为通过分束器120将来自光源122的照射光和来自金属管114内的反射光进行分离，但是，如果采用例如以下的结构，则分束器120不是必须的结构要件。S卩，例如，如图4所示，与金属管112 (第2筒状部件)的端部连接并设置有，仅与光源122连接并仅用于传输来自光源122的照射光的光纤143、和仅与光功率计124连接并仅用于传输来自金属管114 (第I筒状部件)内的反射光的光纤141这两根光纤。通过采用这种结构，从而不需要分束器120。以上，根据一个实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本发明的宗旨的范围内当然可以进行各种变形和应用。[附记]能够从所述具体的实施方式中提取以下那样的结构的发明。(I) 一种光位移传感器，该光位移传感器具有筒状部件，其具有将一端闭塞的闭塞部，并且，包含所述闭塞部的筒状部件的内面可以反射；光源，其向该筒状部件内发送光；开口部，其设置在所述筒状部件上，并在长度方向上延伸，用于将来自该光源的光放出到外部；引导部件，其可以引导所述筒状部件在长度方向上移动，并且，使所述开口部的开口量变化；以及传感器部，其通过所述开口部的开口量伴随所述筒状部件的移动的变化，检测(测定)来自所述筒状部件内的反射光量的变化。
(对应的实施方式)关于该(I)所述的光位移传感器的实施方式与所述一个实施方式对应。在该实施方式中，上述光源与例如光源122对应，上述筒状部件与例如金属管114对应，上述引导部件与例如金属管112对应，上述开口部与例如狭缝132对应，上述传感器部与例如光功率计124对应，上述闭塞部与例如镜面部件116对应，上述光位移传感器与例如光位移传感器101对应。(作用效果)根据该(I)所述的光位移传感器，伴随筒状部件的移动，开口部的开口量发生变化，来自光源的光的放出量发生变化。随之，来自筒状部件内的反射光量发生变化。使用传感器检测(测定)该反射光量的变化，由此能够检测筒状部件的长度方向的移动量。 由此，能够通过筒状部件内的光的反射量的变化来检测筒状部件的长度方向的移动量，因此，即便较小地设定筒状部件的外形也能够检测所述移动量，因此可以实现筒状部件的细径化。因此，即便在限定了空间的径较细的细径管的内部也能够配置光位移传感器。( 2)在上述(I)所述的光位移传感器中，所述传感器部具有通过端面在所述筒状部件内接收来自光源的光的照射和来自所述筒状部件内的反射光的光传输管，并将该光传输管的端面与所述闭塞部相对配置。(对应的实施方式)关于该(2)所述的光位移传感器的实施方式与所述一个实施方式对应。在该实施方式中，上述光源与例如光源122对应，上述筒状部件与例如金属管114对应，上述引导部件与例如金属管112对应，上述开口部与例如狭缝132对应，上述光传输管与例如光纤118对应，上述闭塞部与例如镜面部件116对应，上述光位移传感器与例如光位移传感器101对应。(作用效果)根据该(2)所述的光位移传感器,将光传输管作为在筒状部件内用于发送来自光源的光的部件，将其端面与筒状部件的闭塞部相对配置，因此，能够将筒状部件与光传输管沿着长度方向排列，即便在具有构成传感器部的一部分的光传输管的状态下，也能够较小地设定光位移传感器的外形。因此，即便在限定了空间的细径管的内部也能够配置。(3)在上述(I)所述的光位移传感器中，所述筒状部件和所述引导部件是金属制的管，所述筒状部件的所述闭塞部通过用镜面部件闭塞所述管的一端的开放部而形成，该镜面部件的所述管侧设为镜面状态。(对应的实施方式)关于该(3)所述的光位移传感器的实施方式与所述一个实施方式对应。在该实施方式中，上述筒状部件与例如金属管114对应，上述引导部件与例如金属管112对应，上述光位移传感器与例如光位移传感器101对应。(作用效果)根该(3)所述的光位移传感器，能够通过简单的结构达到与上述(I)、(2)所述的位移传感器同样的效果。(4)在上述(I)所述的光位移传感器中，对将来自驱动源的动力向对象物传递的线状动力传递部件设置所述筒状部件，使所述筒状部件与该线状动力传递部件连动。
(对应的实施方式)关于该(4)所述的光位移传感器的实施方式与所述一个实施方式对应。在该实施方式中，上述驱动源与例如空压致动器24对应，上述线状动力传递部件与例如线21a对应，上述光位移传感器与例如光位移传感器101对应。(作用效果)根据该(4)所述的光位移传感器，筒状部件与线状动力传递部件连动，因此，通过检测筒状部件的移动量，能够检测线状动力传递部件的移动量。
(5) 一种机械手，该机械手具有较长且细径的管状体(细径管)；在该管状体的前端设置的关节；驱动该关节的驱动源；(在收纳于所述管状体的状态下，)与所述关节连接并将所述驱动源的动力向所述关节传递的线状动力传递部件；以及检测所述关节的位移的光位移传感器，所述光位移传感器具有筒状部件，其以与所述线状动力传递部件连动的方式设置于该线状动力传递部件，具有将一端闭塞的闭塞部，并且，包含所述闭塞部的筒状部件的内面可以反射；光源，其向该筒状部件内发送光；开口部，其设置在所述筒状部件上，并在长度方向上延伸，用于将来自该光源的光放出到外部；引导部件，其可以引导所述筒状部件在长度方向上移动，并且，使所述开口部的开口量变化；以及传感器部，其通过所述开口部的开口量伴随所述筒状部件的移动的变化，检测(测定)来自所述筒状部件内的反射光量的变化。(对应的实施方式)关于该(5)所述的机械手的实施方式与所述一个实施方式对应。在该实施方式中，上述管状体(细径管)与例如收纳部10对应，上述关节与例如关节部4对应,上述驱动源与例如空压致动器24对应，上述线状动力传递部件与例如线21a对应，上述光源与例如光源122对应，上述筒状部件与例如金属管114对应，上述引导部件与例如金属管112对应，上述开口部与例如狭缝132对应，上述传感器部与例如光功率计124对应，上述闭塞部与例如镜面部件116对应,上述光位移传感器与例如光位移传感器101对应,上述机械手与例如机械手I对应。(作用效果)根据该(5)所述的机械手，能够经由筒状部件检测线状动力传递部件的移动量。而且，如上所述，筒状部件可以实现细径化，因此，即便在机械手中的限定了空间的细径的管状体的内部也能够配置光位移传感器。(6)在上述(5)所述的机械手中，所述传感器部具有通过端面在所述筒状部件内接收来自光源的光的照射和来自所述筒状部件内的反射光的光传输管，并将该该光传输管的端面与所述闭塞部相对配置。
(对应的实施方式)关于该(6)所述的机械手的实施方式与一个实施方式对应。在该实施方式中，传感器部与例如光功率计124对应，上述光源与例如光源122对应，上述筒状部件与例如金属管114对应，上述引导部件与例如金属管112对应，上述开口部与例如狭缝132对应，上述光传输管与例如光纤118对应,上述闭塞部与例如镜面部件116对应,上述光位移传感器与例如光位移传感器101对应,上述机械手与例如机械手I对应。(作用效果)根据该(6)所述的机械手，即便在具有构成传感器部的一部分的光传输管的状态下，也能够较小地设定光位移传感器的外形。因此，即便在限定了空间的机械手中的细径的管状体的内部也能够配置。(7)在上述(5)所述的机械手中，所述筒状部件和所述引导部件是金属制的管，所 述筒状部件的所述闭塞部通过用镜面部件闭塞所述管的一端的开放部而形成，该镜面部件的所述管侧设为镜面状态。(对应的实施方式)关于该(7)所述的光位移传感器的实施方式与所述一个实施方式对应。在该实施方式中，上述筒状部件与例如金属管114对应，上述引导部件与例如金属管112对应，上述光位移传感器与例如光位移传感器101对应，上述机械手与例如机械手I对应。(作用效果)根据该(7)所述的机械手，能够通过简单的结构达到与上述(5)所述的机械手同样的效果。此外，在上述实施方式中包含各种阶段的发明，通过适当地组合公开的多个结构要件可以提取各种发明。例如，在从实施方式所示的全部结构要件中删除几个结构要件也能够解决发明要解决的课题的栏中记述的课题、且能够得到发明的效果栏中记述的效果的情况下，删除了该结构要件的结构也可以作为发明而被提取。
权利要求
1.一种光位移传感器，其特征在于，该光位移传感器具有 第I筒状部件，其一端被封闭； 第2筒状部件，其在所述第I筒状部件的另一端，与所述第I筒状部件具有嵌套构造的关系，能够引导所述第I筒状部件在其长度方向上移动； 光供给部件，其保持于所述第2筒状部件； 开口部，其沿着所述筒状部件的长度方向设置在所述第I筒状部件或所述第2筒状部件上，配置在开口量随着所述第I筒状部件的移动而变化的位置；以及传感器部，其检测来自所述筒状部件内部的反射光量的变化。
2.根据权利要求I所述的光位移传感器，其特征在于， 所述光供给部件具有 光源；以及 传输管，其用于将来自该光源的光向所述第I筒状部件内部传输。
3.根据权利要求2所述的光位移传感器，其特征在于， 所述传输管是光纤或管部件。
4.根据权利要求2所述的光位移传感器，其特征在于， 所述传输管的一个端面与所述第I筒状部件中的所述被封闭的一端相对配置。
5.根据权利要求I所述的光位移传感器，其特征在于， 在所述第I筒状部件和所述第2筒状部件中，至少配置在内侧的筒状部件的内面由具有光反射面的金属材料构成。
6.根据权利要求I所述的光位移传感器，其特征在于， 在所述第I筒状部件和所述第2筒状部件中，至少配置在内侧的筒状部件的内面由镜面材料构成。
7.根据权利要求I所述的光位移传感器，其特征在于， 在所述第I筒状部件和所述第2筒状部件中，至少配置在内侧的筒状部件的内部具有光反射部。
8.根据权利要求I所述的光位移传感器，其特征在于， 所述传感器部检测来自具有所述开口部的所述筒状构件内部的反射光量。
9.一种机械手，该机械手具有 在机械手上设置的可动部； 用于驱动所述可动部的驱动源； 线状动力传递部件，其与所述可动部连接，并将所述驱动源的动力传递到所述可动部；以及 光位移传感器，其检测所述线状动力传递部件的移动量， 所述机械手的特征在于， 所述光位移传感器具有 第I筒状部件，其以与所述线状动力传递部件连动的方式连结于所述线状动力传递部件，并且，一端被封闭； 第2筒状部件，其在所述第I筒状部件的另一端，与所述第I筒状部件具有嵌套构造的关系，能够引导所述第I筒状部件在其长度方向上移动；光供给部件，其保持于所述第2筒状部件； 开口部，其沿着所述筒状部件的长度方向设置在所述第I筒状部件或所述第2筒状部件上，配置在开口量随着所述第I筒状部件的移动而变化的位置；以及传感器部，其检测来自所述筒状部件内部的反射光量的变化。
10.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于， 所述光供给部件具有 光源；以及 传输管，其用于将来自该光源的光向所述第I筒状部件内部传输。
11.根据权利要求10所述的机械手，其特征在于， 所述传输管是光纤或管部件。
12.根据权利要求10所述的机械手，其特征在于， 所述传输管的一个端面与所述第I筒状部件中的所述被封闭的一端相对配置。
13.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于， 在所述第I筒状部件和所述第2筒状部件中，至少配置在内侧的筒状部件的内面由具有光反射面的金属材料构成。
14.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于， 在所述第I筒状部件和所述第2筒状部件中，至少配置在内侧的筒状部件的内面由镜面材料构成。
15.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于， 在所述第I筒状部件和所述第2筒状部件中，至少配置在内侧的筒状部件的内部具有光反射部。
16.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于， 所述传感器部检测来自具有所述开口部的所述筒状构件内部的反射光量。
全文摘要
使光位移传感器具有金属管(114)，其一端被封闭；金属管(112)，其与金属管(114)具有嵌套构造的关系，可以引导金属管(114)在其长度方向上移动；光源(122)和光纤(118)，它们向金属管(114)内部提供光；以及光功率计(124)，其检测来自金属管(114)内部的反射光量的变化。金属管(114)沿着其长度方向具有狭缝(132)，光功率计(124)检测来自金属管(114)内部的反射光量的变化，该反射光量的变化是由伴随金属管(114)的长度方向上的移动而产生的狭缝(132)的开口量的变化所引起的。
文档编号G01D5/26GK102859329SQ201180021428
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年4月30日
发明者饭田雅敏 申请人:奥林巴斯株式会社