(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ（１００、１０２）によって回転される駆動軸（１１５、１１６）を有する駆動部（３０）と、
前記駆動軸（１１５、１１６）によって従動回転される従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）、該従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転によって動作される先端動作部（１２）、及び、該先端動作部（１２）を先端に設けたシャフト（１８）を有し、前記駆動部（３０）に対して着脱可能な作業部（１６）と、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の位相を検出する位相検出手段と、
を備え、
前記駆動軸（１１５、１１６）は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面（１３７、１３８）を有し、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面（１３７、１３８）と係合可能な従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）を有し、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）及び前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転を前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）に伝達可能であり、
前記位相検出手段は、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の径方向に沿って設けられた当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と、
前記当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）が前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）と共に回転した際に、該当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と当接することで前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部（１７９ａ）と、
前記当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と前記規制部（１７９ａ）との当接を検出する検出部（５１４）と、を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）と前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）との係合時、前記駆動軸（１１５、１１６）及び前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の一方が他方によって強制的に回転可能であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記位相検出手段は、前記従動軸の回転に伴って動作する被検出部材（３１０、３１２、３４４、３４６、６１２）と、
前記被検出部材（３１０、３１２、６１２）の動作を検出する検出センサ（３０６、３０８、６１０）と、
を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項４】
請求項３記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記被検出部材（３１０、３１２、３４４、３４６）及び前記検出センサ（３０６、３０８）が前記駆動部（３０）に設けられる一方、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の周面には、その周方向での軸線方向位置が変化したカム面（１７５）が設けられ、
前記被検出部材（３４４、３４６）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態でその先端（３４４ａ、３４６ａ）が前記カム面（１７５）に当接して、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転による前記カム面（１７５）の前記軸線方向位置の変化に伴って進退可能に構成されていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項５】
請求項３記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記被検出部材（６１２）は、前記作業部（１６）に設けられると共に、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転に伴って回転可能であり、
前記検出センサ（６１０）は、前記駆動部（３０）に設けられると共に、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で前記被検出部材（６１２）を検出可能に配置されていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項６】
アクチュエータ（１００、１０２）によって回転される駆動軸（１１５、１１６）を有する駆動部（３０）と、
前記駆動軸（１１５、１１６）によって従動回転される従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）、該従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転によって動作される先端動作部（１２）、及び、該先端動作部（１２）を先端に設けたシャフト（１８）を有し、前記駆動部（３０）に対して着脱可能な作業部（１６）と、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の位相を検出する位相検出手段と、
を備え、
前記駆動軸（１１５、１１６）は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面（１３７、１３８）を有し、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面（１３７、１３８）と係合可能な従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）を有し、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）及び前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転を前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）に伝達可能であり、
前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された後、前記位相検出手段の検出に基づき、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）を回転させて原点に設定する原点サーチ動作を実行する原点サーチ部を備えることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記駆動部（３０）は、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転位置を検出する駆動軸位相センサ（３３１、３３２）を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項８】
アクチュエータ（１００、１０２）によって回転される駆動軸（１１５、１１６）を有する駆動部（３０）と、
前記駆動軸（１１５、１１６）によって従動回転される従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）、該従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転によって動作される先端動作部（１２）、及び、該先端動作部（１２）を先端に設けたシャフト（１８）を有し、前記駆動部（３０）に対して着脱可能な作業部（１６）と、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の位相を検出する位相検出手段と、
を備えた医療用マニピュレータであって、
前記駆動軸（１１５、１１６）は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面（１３７、１３８）を有し、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面（１３７、１３８）と係合可能な従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）を有し、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）及び前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転を前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）に伝達可能であり、
前記駆動部（３０）は、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転位置を検出する駆動軸位相センサ（３３１、３３２）を有し、
前記医療用マニピュレータは、さらに、前記駆動部（３０）に接続されるコントローラ（５１４）を備え、
前記作業部（１６）は、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の径方向に沿って設けられた当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と、前記当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）が前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）と共に回転した際に、該当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と当接することで前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部（１７９ａ）とを有し、
前記コントローラ（５１４）は、前記駆動側接合面（１３７、１３８）と前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）とが係合される際に、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）が強制的に前記規制部（１７９ａ）による規制を越えて回転されることを回避可能な安全領域へと、前記駆動軸（１１５、１１６）を前記駆動軸位相センサ（３３１、３３２）の検出に基づいて予め回転させておく安全着脱動作を実行することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項９】
請求項８記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記安全着脱動作は、前記作業部（１６）が前記駆動部（３０）から取り外された際、前記駆動部（３０）に前記コントローラ（５１４）を接続した際、及び、前記駆動部（３０）に設けられたマスタスイッチ（３４）がオフにされた際のうち、少なくともいずれかのタイミングで実行されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１０】
アクチュエータ（１００、１０２）によって回転される駆動軸（１１５、１１６）を有する駆動部（３０）と、
前記駆動軸（１１５、１１６）によって従動回転される従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）、該従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転によって動作される先端動作部（１２）、及び、該先端動作部（１２）を先端に設けたシャフト（１８）を有し、前記駆動部（３０）に対して着脱可能な作業部（１６）と、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の位相を検出する位相検出手段と、
を備え、
前記駆動軸（１１５、１１６）は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面（１３７、１３８）を有し、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面（１３７、１３８）と係合可能な従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）を有し、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）及び前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転を前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）に伝達可能であり、
前記作業部（１６）は、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の径方向に沿って設けられた当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と、前記当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）が前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）と共に回転した際に、該当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と当接することで前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部（１７９ａ）とを有し、
前記駆動部（３０）から前記作業部（１６）を取り外すときに、又は、前記駆動部（３０）から前記作業部（１６）を取り外し可能な状態のときに、次回の駆動部（３０）と作業部（１６）との装着時に前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）が強制的に前記規制部（１７９ａ）による規制を越えて回転されることを回避できる安全領域へと、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）を誘導する安全領域誘導手段を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１１】
請求項１０記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記安全領域誘導手段は、前記規制部（１７９ａ）の前記当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）が当接する端面に設けられた緩衝部材（６２０）、又は、前記端面から進退する進退部材（６２２）を含むことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１２】
アクチュエータ（１００、１０２）によって回転される駆動軸（１１５、１１６）を有する駆動部（３０）と、
前記駆動軸（１１５、１１６）によって従動回転される従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）、該従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転によって動作される先端動作部（１２）、及び、該先端動作部（１２）を先端に設けたシャフト（１８）を有し、前記駆動部（３０）に対して着脱可能な作業部（１６）と、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の位相を検出する位相検出手段と、
を備え、
前記駆動軸（１１５、１１６）は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面（１３７、１３８）を有し、
前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面（１３７、１３８）と係合可能な従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）を有し、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）及び前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転を前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）に伝達可能であり、
前記作業部（１６）は、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の径方向に沿って設けられた当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と、前記当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）が前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）と共に回転した際に、該当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と当接することで前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部（１７９ａ）とを有し、
前記駆動部（３０）と前記作業部（１６）とを装着するときに、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）が強制的に前記規制部（１７９ａ）による規制を越えて回転されることを回避できる安全領域へと、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）を誘導する安全領域誘導手段を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１３】
請求項１２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記安全領域誘導手段は、前記駆動部（３０）に設けられることにより、前記駆動部（３０）と前記作業部（１６）とが装着される際に、前記規制部（１７９ａ）と前記当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）との間に進動する移動部材（６２４）を含むことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）及び前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）は、一方が先細りのテーパ形状であり、他方が前記先細りのテーパ形状に対応した奥細りのテーパ形状であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１５】
請求項１４記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記先細りのテーパ形状の前記駆動側接合面（１３７、１３８）又は前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）には、径方向に突出する突出部（４０２）が周方向で等間隔に複数設けられ、
前記奥細りのテーパ形状の前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）又は前記駆動側接合面（１３７、１３８）には、前記突出部（４０２）に対応する複数の溝部（４０４）が設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記駆動側接合面（１３７、１３８）及び前記従動側接合面（１７６ａ、１７６ｂ）は、互いに噛み合う歯面形状であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）の着脱状態を検出する着脱センサ（３１４）を備えたことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部と、該駆動部によって動作される先端動作部を備えた作業部とを備え、これら駆動部と作業部とを着脱可能に構成した医療用マニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡下手術においては、患者の腹部等に小さな孔をいくつかあけて内視鏡、マニピュレータ（又は鉗子）等を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら手術を行っている。このような腹腔鏡下手術は、開腹を必要としないため患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減されることから、適用分野の拡大が期待されている。【０００３】
一方、腹腔鏡下手術で用いるマニピュレータには、患部の位置及び大きさに応じて迅速且つ適切な手技が可能であることが望まれており、しかも患部切除、縫合及び結紮等の様々な手技が行われる。これに関連して、操作の自由度が高くしかも簡便に操作することのできるマニピュレータの提案がなされている（例えば、日本国特開２００８−１０４８５４号公報参照）。
【発明の概要】
【０００４】
日本国特開２００８−１０４８５４号公報記載のマニピュレータは、先端動作部を有する作業部と、モータやハンドルを有する駆動部とを着脱可能に構成している。これにより、はさみやグリッパ等の各種の先端動作部を設けた作業部を適宜駆動部に対して交換することにより、手技に応じた各種の先端動作部を持つマニピュレータを容易に構成することができる。このマニピュレータでは、駆動部と作業部との装着時、駆動軸と従動軸の先端にそれぞれ形成された十字状の凸部と凹部とが係合し、これにより、モータの回転駆動力を駆動部から作業部へと伝達し、先端動作部を動作させることができる。さらに、このマニピュレータでは、モータの回転位置を固定可能なロック部材を設けており、駆動部と作業部との着脱時、予め原点位置にモータを戻しておくことで、常に所定の原点位置に保持しておくことができ、次回の装着時に容易に原点位置から制御を開始することができる。
【０００５】
上記従来構成に係るマニピュレータでは、着脱に際しては常にモータを原点位置に戻す必要があり、そうしないと駆動部と作業部とを着脱できない構造となっている。ところが、例えば、手術中に作業部を交換する場合等には、作業部と駆動部の現在位相に係わらず、一層迅速に且つ一層簡単に駆動部と作業部とを着脱できる構成も望まれている。
【０００６】
本発明はこのような従来技術に関連してなされたものであり、駆動軸を有する駆動部と、従動軸や先端動作部を有する作業部とを、一層迅速に且つ簡単に着脱することができる医療用マニピュレータを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係る医療用マニピュレータは、アクチュエータによって回転される駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸によって従動回転される従動軸、該従動軸の回転によって動作される先端動作部、及び、該先端動作部を先端に設けたシャフトを有し、前記駆動部に対して着脱可能な作業部と、前記従動軸の位相を検出する位相検出手段と、を備え、前記駆動軸は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面を有し、前記従動軸は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面と係合可能な従動側接合面を有し、前記駆動側接合面及び前記従動側接合面は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達可能であり、前記位相検出手段は、前記従動軸の径方向に沿って設けられた当接部材と、前記当接部材が前記従動軸と共に回転した際に、該当接部材と当接することで前記従動軸の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部と、前記当接部材と前記規制部との当接を検出する検出部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、駆動部側の駆動軸に前記駆動側接合面を設け、駆動部と着脱可能な作業部側の従動軸に前記駆動側接合面と係合可能な従動側接合面を設け、これらを各軸に対して傾斜させたことにより、駆動軸と従動軸とを連結する際の互いの初期位相に係わらず駆動側接合面と従動側接合面とを円滑に係合させることができる。従って、駆動側接合面と従動側接合面の初期位相を特別に考慮することなく、駆動部と作業部とを迅速に且つ簡単に着脱することができる。
【０００９】
この場合、前記駆動側接合面と前記従動側接合面との係合時、前記駆動軸及び前記従動軸の一方が他方によって強制的に回転可能であると、互いの初期位相がずれている場合であっても一層円滑に駆動側接合面と従動側接合面とを係合させることが可能となる。
【００１１】
この場合、前記位相検出手段は、前記従動軸の回転に伴って動作する被検出部材と、前記被検出部材の動作を検出する検出センサとを有する構成とすることができる。
【００１２】
また、前記被検出部材及び前記検出センサが前記駆動部に設けられる一方、前記従動軸の周面には、その周方向での軸線方向位置が変化したカム面が設けられ、前記被検出部材は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態でその先端が前記カム面に当接して、前記従動軸の回転による前記カム面の前記軸線方向位置の変化に伴って進退可能に構成されていると、従動軸の位相を容易に検出することが可能となる。
【００１３】
前記被検出部材は、前記作業部に設けられると共に、前記従動軸の回転に伴って回転可能であり、前記検出センサは、前記駆動部に設けられると共に、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で前記被検出部材を検出可能に配置されている構成としてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る医療用マニピュレータは、アクチュエータによって回転される駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸によって従動回転される従動軸、該従動軸の回転によって動作される先端動作部、及び、該先端動作部を先端に設けたシャフトを有し、前記駆動部に対して着脱可能な作業部と、前記従動軸の位相を検出する位相検出手段と、を備え、前記駆動軸は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面を有し、前記従動軸は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面と係合可能な従動側接合面を有し、前記駆動側接合面及び前記従動側接合面は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達可能であり、前記駆動部及び前記作業部が装着された後、前記位相検出手段の検出に基づき、前記従動軸を回転させて原点に設定する原点サーチ動作を実行する原点サーチ部を備えることを特徴とするものであり、迅速且つ正確な原点検出が可能となる。
【００１６】
前記駆動部に、前記駆動軸の回転位置を検出する駆動軸位相センサを設けて構成することもできる。
【００１７】
また、本発明に係る医療用マニピュレータは、アクチュエータによって回転される駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸によって従動回転される従動軸、該従動軸の回転によって動作される先端動作部、及び、該先端動作部を先端に設けたシャフトを有し、前記駆動部に対して着脱可能な作業部と、前記従動軸の位相を検出する位相検出手段と、を備えた医療用マニピュレータであって、前記駆動軸は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面を有し、前記従動軸は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面と係合可能な従動側接合面を有し、前記駆動側接合面及び前記従動側接合面は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達可能であり、前記駆動部は、前記駆動軸の回転位置を検出する駆動軸位相センサを有し、前記医療用マニピュレータは、さらに、前記駆動部に接続されるコントローラを備え、前記作業部は、前記従動軸の径方向に沿って設けられた当接部材と、前記当接部材が前記従動軸と共に回転した際に、該当接部材と当接することで前記従動軸の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部とを有し、前記コントローラは、前記駆動側接合面と前記従動側接合面とが係合される際に、前記従動軸が強制的に前記規制部による規制を越えて回転されることを回避可能な安全領域へと、前記駆動軸を前記駆動軸位相センサの検出に基づいて予め回転させておく安全着脱動作を実行することを特徴とするものであり、従動軸が規制部を超えて回転される強制力を受けて、該従動軸等に過度の負荷が生じることを有効に回避することができる。
【００１８】
前記安全着脱動作は、前記作業部が前記駆動部から取り外された際、前記駆動部に前記コントローラを接続した際、及び、前記駆動部に設けられたマスタスイッチがオフにされた際のうち、少なくともいずれかのタイミングで実行されるとよい。
【００１９】
また、本発明に係る医療用マニピュレータは、アクチュエータによって回転される駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸によって従動回転される従動軸、該従動軸の回転によって動作される先端動作部、及び、該先端動作部を先端に設けたシャフトを有し、前記駆動部に対して着脱可能な作業部と、前記従動軸の位相を検出する位相検出手段と、を備え、前記駆動軸は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面を有し、前記従動軸は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面と係合可能な従動側接合面を有し、前記駆動側接合面及び前記従動側接合面は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達可能であり、前記作業部は、前記従動軸の径方向に沿って設けられた当接部材と、前記当接部材が前記従動軸と共に回転した際に、該当接部材と当接することで前記従動軸の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部とを有し、前記駆動部から前記作業部を取り外すときに、又は、前記駆動部から前記作業部を取り外し可能な状態のときに、次回の駆動部と作業部との装着時に前記従動軸が強制的に前記規制部による規制を越えて回転されることを回避できる安全領域へと、前記従動軸を誘導する安全領域誘導手段を有することを特徴とするものであり、従動軸等に過度の負荷が生じることを有効に回避することができる。
【００２０】
さらに、前記安全領域誘導手段は、前記規制部の前記当接部材が当接する端面に設けられた緩衝部材、又は、前記端面から進退する進退部材を含む構成としてもよい。
【００２１】
さらにまた、本発明に係る医療用マニピュレータは、アクチュエータによって回転される駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸によって従動回転される従動軸、該従動軸の回転によって動作される先端動作部、及び、該先端動作部を先端に設けたシャフトを有し、前記駆動部に対して着脱可能な作業部と、前記従動軸の位相を検出する位相検出手段と、を備え、前記駆動軸は軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面を有し、前記従動軸は軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面と係合可能な従動側接合面を有し、前記駆動側接合面及び前記従動側接合面は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達可能であり、前記作業部は、前記従動軸の径方向に沿って設けられた当接部材と、前記当接部材が前記従動軸と共に回転した際に、該当接部材と当接することで前記従動軸の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０°未満の範囲で規定する規制部とを有し、前記駆動部と前記作業部とを装着するときに、前記従動軸が強制的に前記規制部による規制を越えて回転されることを回避できる安全領域へと、前記従動軸を誘導する安全領域誘導手段を有することを特徴とする。
【００２２】
この場合、前記安全領域誘導手段は、前記駆動部に設けられることにより、前記駆動部と前記作業部とが装着される際に、前記規制部と前記当接部材との間に進動する移動部材を含む構成とすることもできる。
【００２３】
なお、前記駆動側接合面及び前記従動側接合面は、一方が先細りのテーパ形状であり、他方が前記先細りのテーパ形状に対応した奥細りのテーパ形状であると、両接合面の係合を一層円滑に行うことができる。
【００２４】
この場合、前記先細りのテーパ形状の前記駆動側接合面又は前記従動側接合面には、径方向に突出する突出部が周方向で等間隔に複数設けられ、前記奥細りのテーパ形状の前記従動側接合面又は前記駆動側接合面には、前記突出部に対応する複数の溝部が設けられていてもよい。
【００２５】
また、前記駆動側接合面及び前記従動側接合面は、互いに噛み合う歯面形状とすることもできる。
【００２６】
さらに、前記駆動部及び前記作業部の着脱状態を検出する着脱センサを備えると、当該着脱状態を確実に検出することが可能となるため好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係るマニピュレータの斜視図である。
【図２】操作部の一部省略斜視図である。
【図３】作業部の一部省略斜視図である。
【図４】複合入力部及びその周辺部の一部省略斜視図である。
【図５】複合入力部の正面図である。
【図６】操作部及び作業部の一部省略分解側面図である。
【図７】操作部及び作業部が装着された状態での駆動部及びその周辺部の一部省略斜視図である。
【図８】操作部及び作業部が装着された状態での駆動部及びその周辺部の一部省略平面図である。
【図９】駆動部及びその周辺部の一部省略断面側面図である。
【図１０】駆動部及びその周辺部の一部省略断面正面図である。
【図１１】作業部の一部省略平面図である。
【図１２】図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う一部省略断面側面図である。
【図１３】プーリボックスの断面斜視図である。
【図１４】図１４Ａは、プーリの許容回転範囲を説明するための一部省略底面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示す状態からプーリを回転させた状態を示す一部省略底面図である。
【図１５】図１２中のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。
【図１６】トリガレバーの一部省略断面斜視図である。
【図１７】図１７Ａは、トリガレバーの一部省略断面側面図であり、図１７Ｂは、図１７Ａに示す状態からリリースレバーを操作した状態での一部省略断面側面図である。
【図１８】トリガレバー取付部及びその周辺部の一部省略断面側面図である。
【図１９】カメラによるバーコードの撮像方向を説明するための一部省略側面図である。
【図２０】図２０Ａは、操作部の一部省略底面図であり、図２０Ｂは、作業部の一部省略平面図である。
【図２１】プーリの許容回転範囲を規制する構造の変形例を示す一部省略平面図である。
【図２２】図２２Ａは、係合凸部と係合凹部の係合前の状態を示す一部省略斜視図であり、図２２Ｂは、係合凸部と係合凹部が係合した状態を示す一部省略斜視図である。
【図２３】図２３Ａは、係合時に係合凸部及び係合凹部の初期位相がずれている状態を示す説明図であり、図２３Ｂは、係合凸部及び係合凹部が係合した状態を示す説明図である。
【図２４】図２４Ａは、係合凹部が所定の原点にあり、係合凸部の位相が多少正転方向にある係合前の状態を示す説明図であり、図２４Ｂは、図２４Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部が係合された状態を示す説明図である。
【図２５】図２５Ａは、係合凸部が所定の原点にあり、係合凹部の位相が多少逆転方向にある係合前の状態を示す説明図であり、図２５Ｂは、図２５Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部が係合された状態を示す説明図である。
【図２６】駆動シャフトとプーリとの係合構造の変形例を示す斜視図である。
【図２７】駆動シャフトとプーリとの係合構造の他の変形例を示す斜視図である。
【図２８】カム面を周方向で３６０°展開し、その上面のＹ方向位置を示した説明図である。
【図２９】図２９Ａは、原点サーチ動作の第１変形例を実施するための操作部１４側の構造を例示した説明図であり、図２９Ｂは、図２９Ａに示す操作部１４に対応する作業部１６側の構造を例示した説明図である。
【図３０】図３０Ａは、図２９Ａ及び図２９Ｂに示す係合凸部と係合凹部との係合構造の側面説明図であり、図３０Ｂは、図３０Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部とを係合した状態での側面説明図である。
【図３１】図３１Ａは、原点サーチ動作の第２変形例に係る方法における係合凸部と係合凹部が初期位相での状態を示す説明図であり、図３１Ｂは、図３１Ａに示す状態からモータを正回転させて当接部を一方のストッパに当接させた状態を示す説明図であり、図３１Ｃは、図３１Ｂに示す状態からモータを逆回転させて当接部を他方のストッパに当接させた状態を示す説明図であり、図３１Ｄは、図３１Ｃに示す状態からモータを原点に設定した状態を示す説明図である。
【図３２】図３２Ａは、第１の安全着脱動作を説明するための説明図であり、図３２Ｂは、図３２Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部とを係合した状態を示す説明図である。
【図３３】図３３Ａは、第１の安全着脱動作を説明するための説明図であり、図３３Ｂは、図３３Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部とを係合した状態を示す説明図である。
【図３４】図３４Ａは、第１の安全着脱動作を説明するための説明図であり、図３４Ｂは、図３４Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部とを係合した状態を示す説明図である。
【図３５】図３５Ａは、第１の安全着脱動作を説明するための説明図であり、図３５Ｂは、図３５Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部とを係合しようとした状態を示す説明図である。
【図３６】係合凹部の動作範囲が２４０°の状態での安全領域及び危険領域を示す説明図である。
【図３７】係合凹部の動作範囲が２１０°の状態での安全領域及び危険領域を示す説明図である。
【図３８】図３８Ａは、第２の安全着脱動作を説明するための説明図であり、図３８Ｂは、図３８Ａに示す状態からモータを回転させて当接部をゴム部材に当接させた状態を示す説明図であり、図３８Ｃは、図３８Ｂに示す状態から係合凸部と係合凹部とが取り外されてゴム部材の反発作用によって当接部が安全領域内へと回転された状態を示す説明図である。
【図３９】図３９Ａは、第２の安全着脱動作の変形例を説明するための説明図であり、図３９Ｂは、図３９Ａに示す状態からモータを回転させて当接部をストッパに当接させた状態を示す説明図であり、図３９Ｃは、図３９Ｂに示す状態から係合凸部と係合凹部とが取り外されて進退部材によって当接部が安全領域内へと回転された状態を示す説明図である。
【図４０】図４０Ａは、第３の安全着脱動作を説明するための側面説明図であり、図４０Ｂは、図４０Ａに示す状態から移動部材を当接部とストッパとの間に進動させた状態を示す説明図である。
【図４１】図４１Ａは、図４０Ａに示す第３の安全着脱動作を説明するための説明図であり、図４１Ｂは、図４１Ａに示す状態から移動部材を当接部とストッパとの間に進動させた状態を示す説明図である。
【図４２】本実施形態に係るマニピュレータの動作の一例を示すフローチャートである。
【図４３】トリガレバーを十分に引いたときの、先端動作部の模式側面図である。
【図４４】トリガレバーを押し出したときの、先端動作部の模式側面図である。
【図４５】先端動作部の模式構造図である。
【図４６】先端動作部の断面側面図である。
【図４７】先端動作部の断面平面図である。
【図４８】先端動作部で、グリッパを閉じた状態の断面側面図である。
【図４９】先端動作部の分解斜視図である。
【図５０】エンドエフェクタ駆動機構の一部を示す模式構造図である。
【図５１】トリガレバーを操作しないときの、エンドエフェクタ駆動機構の模式側面図である。
【図５２】受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面平面図である。
【図５３】受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面側面図である。
【図５４】トリガレバーを押し出したときの、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面平面図である。
【図５５】トリガレバーを十分に引いたとき、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面平面図である。
【図５６】トリガレバーを押し出したときの、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面側面図である。
【図５７】変形例に係る先端動作部の模式構造図である。
【図５８】作業部が着脱可能な基部をロボットアームの先端に接続した手術用ロボットシステムの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態に係るマニピュレータ（医療用マニピュレータ）１０は、連結シャフト１８の先端に設けられた先端動作部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うための医療用の器具であり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる。
【００３０】
以下の説明では、図１における幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向、連結シャフト１８の延在方向をＺ方向と規定する。また、先端側から見て右方をＸ１方向、左方をＸ２方向、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向、前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ１０が中立姿勢である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ１０は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることはもちろんである。
【００３１】
マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される操作部（基部）１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを備え、コネクタ５２０を介して操作部１４に着脱自在なコントローラ５１４を有するマニピュレータシステムとして構成されている。操作部１４には、作業部１６側を電動的に駆動する駆動部（アクチュエータ部）３０が設けられている。なお、分離した状態の操作部１４は図２に、分離した状態の作業部１６は図３に示されている。
【００３２】
コントローラ５１４は、マニピュレータ１０を総合的に制御する制御部であって、グリップハンドル（ハンドル）２６の下端部から延在するケーブル６１と前記コネクタ５２０を介して接続される。コントローラ５１４の機能の一部又は全部は、例えば操作部１４に一体的に搭載することもできる。
【００３３】
コントローラ５１４は、例えば、第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃを備えており、マニピュレータ１０を独立的に３台同時に制御することができる。図１中の参照符号５１６は、コントローラ５１４の電源スイッチである。
【００３４】
コントローラ５１４には、ＬＡＮ等の通信手段を介して使用履歴管理手段であるホストコンピュータ５０２を接続することができる。ホストコンピュータ５０２は、内部の図示しない記録手段に使用履歴テーブルを記録しており、コントローラ５１４又は前記ＬＡＮにより接続された複数台のコントローラに対して要求された個体番号に応じた使用履歴データを送受信し、管理する。ホストコンピュータ５０２は、コントローラ５１４から独立的な構成に限らず、コントローラ５１４内にその機能を設けてもよい。
【００３５】
このようなマニピュレータ１０及びこれを含むシステムは、選択的に種々の構成を採用可能であり、例えば、作業部１６は先端動作部１２としてグリッパやはさみ等、各種のエンドエフェクタを適用し、所望の動作を行うことができる。
【００３６】
図１及び図２に示すように、操作部１４は、Ｚ１方向及びＹ２方向に延びた略Ｌ字状に構成されると共に、Ｚ方向に略対称に分割された一対の上部カバー２５ａ、２５ｂ（以下、まとめて「上部カバー２５」ともいう）を筐体として、その内部に、駆動部３０やカメラ２２４（図６参照）等が収納されると共に、基端側でＹ２方向に延びた部分が人手によって把持されるグリップハンドル２６として構成されている。上部カバー２５は、例えば樹脂性材料によって形成され、分割できない一体構成としてもよい。
【００３７】
グリップハンドル２６は、人手によって把持されるのに適した長さであり、上部の傾斜面２６ａに複合入力部２４を有する。グリップハンドル２６は、上部カバー２５の屈曲部に形成された傾斜面２６ａから略Ｙ２方向に向かって延在しており、詳細には連結シャフト１８の軸を基準として７５°（度）程度の角度に延在している。このような角度にすることにより、マニピュレータ１０の全体を動かす際の操作性が高まるとともに、複合入力部２４の操作性が高まることが確かめられている。
【００３８】
図１に示すように、操作部１４のＹ１方向頂部近傍には、上部カバー２５から露出してマスタスイッチ（メインスイッチ）３４が設けられ、マスタスイッチ３４のＺ１方向で視認しやすい箇所にＬＥＤ２９が設けられている。
【００３９】
作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、該先端動作部１２を先端に設けた長尺で中空の連結シャフト（シャフト）１８と、該連結シャフト１８の基端側が固定される下部ブラケット３２と、下部ブラケット３２のＺ２方向端に軸支されたトリガレバー３６とを有する。作業部１６は、Ｚ方向で略対称に分割された一対の下部カバー３７ａ、３７ｂ（以下、まとめて「下部カバー３７」ともいう）を筐体として、その内部に下部ブラケット３２を収納している。下部カバー３７は、例えば樹脂性材料によって形成され、分割できない一体構成としてもよい。
【００４０】
このような作業部１６は、操作部１４（駆動部３０）に設けられた左右一対の着脱レバー４００、４００によって当該操作部１４に固定されると共に、着脱レバー４００の開放操作によって操作部１４から分離可能であり、特別な器具を用いることなく、手術現場で容易に交換作業等を行うことができる。下部ブラケット３２の上面（Ｙ１面）には、該下部ブラケット３２を再使用するために、その内部空間を洗浄する際に使用する洗浄液注入ポート３９が設けられている。
【００４１】
図１に示すように、先端動作部１２及び連結シャフト１８は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール２０から体腔２２内に挿入可能であり、複合入力部（基部部側入力部）２４及びトリガレバー（作業部側入力部）３６の操作により体腔２２内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
【００４２】
複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作に基づいて動作する先端動作部１２は、３軸の動作が可能である。すなわち、Ｙ軸を基準に傾動するヨー軸動作、先端を指向する軸（中立姿勢時にはＺ軸）を基準に回転するロール軸動作、及び、開閉可能なグリッパ軸動作である。本実施形態の場合、ヨー軸及びロール軸は、複合入力部２４の操作に基づいて電気的に駆動され、グリッパ軸はトリガレバー３６の操作に基づいて機械的に駆動される。ここで機械的とは、ワイヤ、チェーン、タイミングベルト、リンク、ロッド、ギア等を介して駆動する方式であり、主に、動力伝達方向に非弾性な固体の機械部品を介して駆動する方式である。ワイヤやチェーン等は、張力により不可避的な多少の伸びが発生する場合があるが、これらは非弾性な固体の機械部品とする。後述する荷重リミッタ２１２（図１８参照）は、通常操作時にはほとんど弾性変形がなく、実質的に非弾性部品である。
【００４３】
以下、上記のような基本構成からなるマニピュレータ１０の各部分について、順に説明する。
【００４４】
先ず、操作部１４を構成する駆動部３０について、上部カバー２５等を外した（もしくは透視した）状態の図６〜図１０を用いて説明する。
【００４５】
図６〜図１０に示すように、駆動部３０は、２つのモータ（アクチュエータ）１００、１０２と、該モータ１００、１０２を支持する上部ブラケット１０４と、モータ１００、１０２の回転方向を変換して作業部１６側に伝達するギア機構部１０６とを有する。モータ１００、１０２及びギア機構部１０６は、一方の上部カバー２５ｂの内面に２本のビス１０３、１０３（図６参照）で固定された前記上部ブラケット１０４によって支持されている。
【００４６】
図８に示すように、モータ１００、１０２は、径：長さが１：４程度の円柱形状であり、Ｚ１方向側に設けられた減速機１００ａ、１０２ａと、該減速機１００ａ、１０２ａによって減速される出力軸１００ｂ、１０２ｂ（図９参照）と、Ｚ２方向側に設けられた角度センサ１００ｃ、１０２ｃとを含む。モータ１００、１０２は、例えばＤＣモータである。減速機１００ａ、１０２ａは、例えば遊星歯車式であり、減速比は１：１００〜１：３００程度である。角度センサ１００ｃ、１０２ｃとしては、例えばロータリエンコーダが用いられ、検出した角度信号はコントローラ５１４に供給される。モータ１００とモータ１０２や、減速機１００ａと減速機１０２ａは、同一である必要はなく、適宜選定すればよい。
【００４７】
図８に示すように、モータ１００とモータ１０２は、Ｘ方向に対称位置で且つほとんど隙間なく配置されている。モータ１００、１０２のＺ２方向端は、グリップハンドル２６のＺ１方向端と略等しい位置である（図６参照）。図６に示すように、モータ１００、１０２のケーブル１００ｄ、１０２ｄ（角度センサ１００ｃ、１０２ｃの接続線を含む）は、それぞれＺ２方向端側から延在し、グリップハンドル２６の中へと引き込まれている。
【００４８】
上部ブラケット１０４は、モータ１００、１０２が固定されるＸＹ平面である第１プレート１０８と、第１プレート１０８の上下端からＺ１方向に延びた第２プレート１１０及び第３プレート１１２と、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２で囲まれた空間内をＸ１側及びＸ２側に仕切る第４プレート１１４とを有し、切削加工又は溶接加工成型等によって形成されている。第３プレート１１２のＺ１側端には、Ｙ１方向に突出したブロック状のセンサ支持部１０９が形成されている。平面視（図８参照）で上部ブラケット１０４の外形を構成する第１プレート１０８及び第３プレート１１２の外周面には、これを一周する溝部にＯリング１０５が嵌合されている（図７参照）。
【００４９】
図９に示すように、第１プレート１０８は、モータ１００、１０２の外径の１．５倍程度の高さとなっている。第１プレート１０８には、モータ１００、１０２がそれぞれＺ２方向に延在する向きで複数のビス１１１でＸ方向に平行して支持されており、その出力軸１００ｂ、１０２ｂが孔１１３を通ってＺ１方向側へと突出している。
【００５０】
図７及び図９に示すように、第２プレート１１０は、第１プレート１０８の上端からＺ１方向に向かって突出している。第３プレート１１２は、第２プレート１１０と平行且つＺ１方向端の位置が多少突出しており、その突出部分に前記センサ支持部１０９が設けられている。第４プレート１１４は、三方が第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２に接続され、Ｘ方向に関する中央部分でＹＺ平面を形成している。この第４プレート１１４は補強板として作用し、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２が安定する。第４プレート１１４のＺ１方向且つＹ１方向の角部はＺ１側に突出形成されており、ここに上部ブラケット１０４を上部カバー２５ｂの内面に固定する前記ビス１０３の１つが配設される（図６及び図９参照）。
【００５１】
図１０に示すように、センサ支持部１０９には、各モータ１００、１０２の軸線の延長線上（Ｚ方向）にある一対の孔部３００、３０２と、これらの間にある孔部３０４とからなる合計３つのＹ方向の貫通孔がＸ方向に並んでいる。
【００５２】
孔部３００、３０２には、それぞれ作業部原点センサ（検出センサ）３０６、３０８のセンサドグ（被検出部材）として機能する検出シャフト（検出軸）３１０、３１２が挿通配置されている。孔部３０４には、着脱センサ３１４のセンサドグとして機能する検出シャフト（検出軸）３１６が挿通配置されている。作業部原点センサ３０６、３０８及び着脱センサ３１４は、Ｙ方向が開口した平面視（図８参照）で略Ｕ字状であり、Ｕ字の内側で検出シャフト３１０、３１２、３１６を検出可能である。作業部原点センサ３０６、３０８及び着脱センサ３１４は、センサ支持部１０９のＺ１面にＸＹ平面に沿って固定されたセンサ基板３１７に設けられている（図６、図８及び図９参照）。
【００５３】
図１０に示すように、着脱センサ３１４の検出シャフト３１６は、Ｙ方向に延びてＹ１側が細い段付きの棒状部材である。検出シャフト３１６は、高さ方向で略中央の細径部に外嵌されたコイルばね３１８によってＹ２方向（下方）に向かって付勢されると共に、Ｙ１方向端近傍に嵌合されたＥリング３２０によって孔部３０４に対して抜け止めされている。
【００５４】
コイルばね３１８は、孔部３０４のＹ１方向端に縮径形成されたフランジ３０４ａに上部が着座し、検出シャフト３１６の略中央に形成されたフランジ３１６ａに下部が着座して保持されている。フランジ３１６ａは、Ｏリング３２０が嵌められる環状溝の一側壁を構成している。
【００５５】
同様に、作業部原点センサ３０６、３０８の検出シャフト３１０、３１２もＹ方向に延びてＹ１側が細い段付きの棒状部材である。検出シャフト３１０、３１２は、Ｙ１側の細径部に外嵌されたコイルばね３２２、３２４によってＹ２方向（下方）に向かって付勢されている。検出シャフト３１０、３１２は、そのＹ１方向端（上端）近傍に嵌合されたＥリング３２７、３２９と、そのＹ２方向端（下端）に固定された支持部材３４０、３４２とによって、孔部３００、３０２に対して抜け止めされている。支持部材３４０、３４２は、そのＺ２側でＹ方向に延びた小径の検出ピン３４４、３４６を支持する部材である（図９参照）。
【００５６】
図９に示すように、検出ピン３４４、３４６は、検出シャフト３１０、３１２と平行するようにＺ２側に配置され、その上端側が孔部３００、３０２のＺ側に形成された孔部３４７、３４８に挿通支持されている。これら検出ピン３４４、３４６は、作業部１６側の係合凹部１７６ａ、１７６ｂの外周面に形成されたカム面１７５、１７５（図２２Ａ参照）に対し、その先端球面３４４ａ、３４６ａが着座して摺接可能である。検出ピン３４４、３４６は、カム面１７５の回転による軸線方向位置（Ｙ方向位置）の変化に伴ってＹ方向に進退し、検出シャフト３１０、３１２をＹ方向に進退させることができる。
【００５７】
コイルばね３２２、３２４は、孔部３００、３０２のＹ１方向端に縮径形成されたフランジ３００ａ、３０２ａに上部が着座し、検出シャフト３１０、３１２の中央やや下方に形成されたフランジ３１０ａ、３１２ａに下部が着座して保持されている。フランジ３１０ａ、３１２ａは、Ｏリング３２６、３２８が嵌められる環状溝の一側壁を構成している。検出シャフト３１０、３１２のＹ１方向端（上端）には、作業部原点センサ３０６、３０８に対応する検出頭部３１０ｃ、３１２ｃが設けられている。
【００５８】
図７、図９及び図１０に示すように、ギア機構部１０６は、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２で囲まれた空間で、第４プレート１１４を基準にしてＸ方向に対称構成として設けられている。ギア機構部１０６は、２本の駆動シャフト（駆動軸）１１５、１１６と、２つの駆動傘歯車１１７、１１８と、２つの従動傘歯車１１９、１２０とを有する。
【００５９】
図９に示すように、上部ブラケット１０４を構成する第２プレート１１０及び第３プレート１１２には、各駆動シャフト１１５、１１６にそれぞれ対応し、ベアリング１２２、１２４が配置される軸孔１２６、１２８が一対ずつ設けられている。ベアリング１２２、１２４は、外輪の一部が第２プレート１１０及び第３プレート１１２の端面に当接することにより位置決めされている。第２プレート１１０の上面には、ベアリング１２２の外輪を止める止板１３０が複数のビス１２９（図７及び図８参照）によって固定されている。止板１３０には、駆動シャフト１１５、１１６のＹ１方向端（上端）が挿通する一対の孔１３０ａ、１３０ａ（図９参照）が設けられている。
【００６０】
図９に示すように、モータ１００（１０２）の出力軸１００ｂ（１０２ｂ）は、孔１１３を貫通して駆動シャフト１１５（１１６）の近傍までＺ方向に延在し、駆動傘歯車１１７（１１８）が押しねじ１３４によって固定されている。一方、駆動シャフト１１５（１１６）には、従動傘歯車１１９（１２０）が押しねじ１３６によって固定されている（図９参照）。駆動傘歯車１１７（１１８）と従動傘歯車１１９（１２０）とは互いに噛合し、出力軸１００ｂ（１０２ｂ）の回転を９０°変換して駆動シャフト１１５（１１６）に伝達することができる。
【００６１】
図７〜図１０に示すように、駆動シャフト１１５（１１６）の上端側（Ｙ１側）はベアリング１２２を貫通し、止板１３０の孔１３０ａから所定量突出している。止板１３０から突出した駆動シャフト１１５（１１６）の先端には、平面視（図８参照）で軸中心から等位相で放射状に突出した複数の突出片３３３ａ（３３４ａ）を有する検出片３３３（３３４）が固定されている。検出片３３３（３３４）は、駆動シャフト１１５（１１６）と共に回転し、側面視（図９参照）で略Ｕ字状のモータ位相センサ（駆動軸位相センサ）３３１（３３２）のセンサドグとして機能する。モータ位相センサ３３１、３３２は、上部ブラケット１０４を構成する第２プレート１１０の上面に立設されたセンサ基板３３５のＺ１側面に設けられている。
【００６２】
図９に示すように、駆動シャフト１１５（１１６）の下端側（Ｙ２側）はベアリング１２４に軸支された部分より下部が段付き形状となっており、順に、Ｏリング１３１が外嵌されるフランジ１１５ａ（１１６ａ）と、該フランジ１１５ａ（１１６ａ）より大径で断面波形六角形状の波形部１１５ｂ（１１６ｂ）と、該波形部１１５ｂ（１１６ｂ）の先端に設けられ、断面波形六角形状で先細りのテーパ形状からなる係合凸部１３７（１３８）とが設けられている（図２２Ａも参照）。係合凸部１３７、１３８は、基端側でＹ方向に直線状の直線部１３７ａ、１３８ａと、該直線部１３７ａ、１３８ａの先端側から連続し、先細りのテーパ形状からなるテーパ部１３７ｂ、１３８ｂとから構成されている。
【００６３】
駆動シャフト１１５（１１６）は、中央部１１５ｄ（１１６ｄ）の上端がベアリング１２２の内輪に当接し、該中央部１１５ｄ（１１６ｄ）の下部に連続するフランジ１１５ａ（１１６ｂ）の上端がベアリング１２４の内輪に当接することで位置決めされている（図９参照）。駆動シャフト１１５、１１６は、平面視（図８参照）で、モータ１００、１０２の軸方向の延長線上（Ｚ方向）に配置されている。
【００６４】
このような駆動傘歯車１１７、１１８、従動傘歯車１１９、１２０、及び、駆動シャフト１１５、１１６を含むギア機構部１０６によれば、モータ１００、１０２が連結シャフト１８と比較して大径であっても並列配置が可能になると共に、モータ配置の自由度が高まる。また、モータ１００及びモータ１０２と、駆動シャフト１１５及び駆動シャフト１１６とは、連結シャフト１８を基準としてＹ方向を基準とした対称位置に設けられており、バランスがよい。
【００６５】
ギア機構部１０６では、第２プレート１１０及び第３プレート１１２が従動傘歯車１１９、１２０を挟んで駆動シャフト１１５、１１６を軸支する軸支部材として作用し、第１プレート１０８がモータ１００、１０２を固定するモータ板として作用すると共に、第２プレート１１０と第３プレート１１２とを接続しており、簡便でありながら高い剛性が得られ、モータ１００、１０２及び駆動シャフト１１５、１１６を安定して保持することができる。また、駆動シャフト１１５、１１６間に、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２を接続する第４プレート１１４を設けたことにより、一層高い剛性を得ることができる。
【００６６】
次に、作業部１６を構成する下部ブラケット３２について説明する。
【００６７】
図６及び図１１に示すように、下部ブラケット３２は、Ｚ方向に延びた側面視略矩形（図６参照）に形成されており、Ｚ１側がボックス構造からなるプーリボックス３２ａを構成し、該プーリボックス３２ａのＺ２側が平行した一対のプレート構造からなるトリガレバー取付部３２ｂを構成している。この下部ブラケット３２は、第１に、プーリボックス３２ａが駆動部３０のギア機構部１０６に着脱可能に接続されることで、駆動シャフト１１５、１１６の回転を連結シャフト１８から先端動作部１２へと中継する機能を有し、第２に、トリガレバー取付部３２ｂでトリガレバー３６を軸支すると共に、トリガレバー３６の操作を連結シャフト１８から先端動作部１２へと中継する機能を有し、第３に、連結シャフト１８内の気密状態を維持する機能を有する。
【００６８】
先ず、プーリボックス３２ａについて説明する。
【００６９】
図１１〜図１３に示すように、プーリボックス３２ａは、Ｘ方向両側が開口した空洞部１５２と、空洞部１５２のＺ１側のシャフト支持部１５４と、空洞部１５２のＺ２側のロッド孔１５６ａ、１５６ｂと、空洞部１５２に収納されたプーリ（従動軸）１５８ａ、１５８ｂ及びワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂとを有する。プーリボックス３２ａとトリガレバー取付部３２ｂとの接続部近傍には、Ｚ方向を基準として対称な一対のピン穴１６１、１６１が形成されている。各ピン穴１６１、１６１には、作業部１６と操作部１４との着脱時、上部ブラケット１０４からＹ１方向に突出した一対のガイドピン１６３、１６３が挿入される（図２及び図６参照）。
【００７０】
空洞部１５２は、プーリボックス３２ａのＸ方向両面を連通する孔であって、側面視（図１２参照）で、プーリボックス３２ａのややＺ２方向寄りに設けられ、Ｚ方向両端が半円形状となっている。プーリボックス３２ａのＸ方向両面には、空洞部１５２を囲うＯリング１６４、１６４が設けられており（図６及び図１３参照）、その外面から装着される下部カバー３７ａ、３７ｂによってＯリング１６４が適度に圧縮される。
【００７１】
シャフト支持部１５４は、空洞部１５２からプーリボックス３２ａのＺ１方向端面に連通する孔であり、Ｚ方向に延びる連結シャフト１８の基端側を支持している。連結シャフト１８のＺ２方向端には、筒状のカプラ１６５が設けられており（図１２及び図１３参照）、シャフト支持部１５４はカプラ１６５を介して連結シャフト１８を支持している。カプラ１６５と連結シャフト１８との間には２つのＯリング１６６、１６６が設けられ、カプラ１６５とシャフト支持部１５４との間にはＯリング１６８が設けられている。連結シャフト１８は、プーリボックス３２ａのＺ１方向上端に形成された切欠部にクランプ部材１７０がＹ１側から締結されることによって固定されている（図１１及び図１２参照）。
【００７２】
図１２及び図１３に示すように、空洞部１５２には、Ｙ方向に並んだ２対の同軸孔１７２ａ、１７２ａ（Ｙ１側）及び１７２ｂ、１７２ｂ（Ｙ２側）に、それぞれベアリング１７４ａ、１７４ａ及び１７４ｂ、１７４が設けられており、該ベアリング１７４ａ、１７４ｂによってプーリ１５８ａ、１５８ｂが軸支されている。
【００７３】
プーリ１５８ａ、１５８ｂは、駆動シャフト１１５、１１６に対して同軸である（図６及び図７参照）。前記同軸孔１７２ａから上方に突出したプーリ１５８ａ、１５８ｂのＹ１方向端には、駆動シャフト１１５、１１６のＹ２方向端に設けられた係合凸部１３７、１３８（図９及び図１０参照）と係合可能な係合凹部１７６ａ、１７６ｂが設けられている（図１１及び図１２参照）。
【００７４】
図３及び図１２に示すように、係合凹部１７６ａ、１７６ｂは、前記係合凸部１３７、１３８が係合（嵌合）する断面波形六角形状で奥細りのテーパ形状からなる凹部として、上端側でＹ方向に直線状の直線部１７１と、該直線部１７１の下端から連続したテーパ部１７３とを有する。係合凸部１３７、１３８と係合凹部１７６ａ、１７６ｂとは、後述するように、その係合時にプーリ１５８ａ、１５８ｂが従動的に且つ強制的に回転されることで、原則として互いにどのような位相であっても係合可能である（図２３Ａ及び図２３Ｂ等参照）。これらが係合することにより、駆動軸である駆動シャフト１１５、１１６からの回転駆動力が、従動軸であるプーリ１５８ａ、１５８ｂへと伝達される。
【００７５】
図２０Ｂ及び図２２Ａに示すように、プーリ１５８ａ、１５８ｂの上端近傍において、係合凹部１７６ａ、１７６ｂの外周には、その周方向での軸線方向位置（Ｙ方向位置）が変化した環状のカム面１７５が設けられており、つまりプーリ１５８ａ、１５８ｂはカム軸としての機能も有する。
【００７６】
カム面１７５は、軸回りでのＹ方向位置が低いＹ２側の低面１７５ａと、Ｙ方向位置が高いＹ１側の高面１７５ｂと、低面１７５ａ及び高面１７５ｂの間を滑らかに接続する傾斜面１７５ｃと、低面１７５ａ及び高面１７５ｂの境界となる壁部１７５ｄとから構成されている。カム面１７５は、操作部１４と作業部１６が装着された際、駆動部３０側の検出ピン３４４、３４６が着座する面である。
【００７７】
プーリ１５８ａとプーリ１５８ｂとの軸間距離は、駆動シャフト１１５と駆動シャフト１１６との軸間距離と等しく（図７及び図１０参照）、プーリ１５８ａとプーリ１５８ｂとの隙間は連結シャフト１８の径よりも大きい（図１３参照）。
【００７８】
図１２に示すように、プーリ１５８ａ、１５８ｂは、同軸孔１７２ａに対してＯリング１７８ａで回転可能に気密シールされ、同軸孔１７２ｂに対してＯリング１７８ｂで回転可能にシールされている。プーリ１５８ａ、１５８ｂは、Ｙ２方向端がＥリング１８０によって抜け止めされている。また、プーリ１５８ａ、１５８ｂの中央部には、径調整部材１８２が介装されており、該径調整部材１８２を適宜選定することにより、後述するワイヤ１０５２、１０５４の巻き付け径を調整可能となっている（図１２及び図１３参照）。なお、プーリ１５８ａ、１５８ｂはそれぞれ径調整部材と一体のものとしてもよい。
【００７９】
プーリ１５８ａ、１５８ｂの上端に設けられた係合凹部１７６ａ、１７６ｂ及びカム面１７５、１７５は、空洞部１５２に位置した部位よりも大径であって、プーリボックス３２ａの上面（Ｙ１方向面）に面するカム面１７５の下面には、その外周の所定角度分（例えば、２７０°）を縮径方向（中心方向）に切欠いた円弧切欠部１７７、１７７がそれぞれ形成されている（図１２参照）。各円弧切欠部１７７、１７７には、それぞれストッパ（規制部）１７９ａ、１７９ａが挿入配置されている（図１１及び１２参照）。ストッパ１７９ａは、ワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂのＹ１方向端の抜け止めをする止板１７９のＺ２側に突出形成されたプレート状の突起である。
【００８０】
従って、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、プーリ１５８ａ、１５８ｂの回転範囲は、図１４Ａに示す状態でのＺ１方向を原点として、円弧切欠部１７７の両終端の当接部（当接部材）１７７ａ、１７７ｂが、前記ストッパ１７９ａの両側面に当接するまでの正転及び逆転の範囲に規制されている。すなわち、図１４Ａに示すように、一方のプーリ１５８ａの回転範囲は、前記原点から時計回り（図１４Ａは下面図のため、反時計回り）の正転（１８０°未満）の範囲（図１４Ａに矢印＋θで示し、例えば９０°）と、反時計回り（図１４Ａは下面図のため、時計回り）の逆転（１８０°未満）の範囲（図１４Ａに矢印−θで示し、例えば９０°）とに規制されている。同様に、他方のプーリ１５８ｂの回転範囲も、原点から時計回りの正転の範囲（図１４Ａに矢印＋θで示し、例えば１３５°）と、反時計回りの逆転の範囲（図１４Ａに矢印−θで示し、例えば１３５°）とに規制されている。これにより、プーリ１５８ａ等が過剰に回転し、ワイヤ１０５２等によって駆動される先端動作部１２が過度な動作を生じたり、ワイヤ１０５２等に過度の引張等の負荷が生じたりすることを確実に回避することができる。
【００８１】
なお、プーリ１５８ａ、１５８ｂの回転範囲は、他の構造によって規制してもよく、例えば、図２１に示すように、プーリ１５８ａ、１５８ｂ（係合凹部１７６ａ、１７６ｂ）に、その外径方向に突出した当接部（当接部材）１７７ｃを設け、下部ブラケット３２の上面（Ｙ１方向面）に、前記当接部１７７ｃが所定の正転及び逆転を行った際に当接し、それ以上の回転を規制するストッパ１７９ｂを設けてもよい。これらの当接部１７７ｃ及びストッパ１７９ｂは、上記の当接部１７７ａ、１７７ｂ及びストッパ１７９ａの構造のように、係合凹部１７６ａ、１７６ｂの下部に形成した円弧切欠部１７７（図１２及び図１４Ａ参照）内に配置されるように構成してもよい。
【００８２】
図１２及び図１３に示すように、ワイヤガイド部１６０ａ（１６０ｂ）は、挿入軸１８４と、該挿入軸１８４に隣接して軸支された２層の円筒アイドラ１８６、１８８と、これら円筒アイドラ１８６、１８８の位置決めをする位置決め筒１９０ａ、１９０ｂとを有する。
【００８３】
挿入軸１８４はＹ方向に延在し、プーリボックス３２ａに対してＹ１側の貫通孔１９４ａを通り、Ｙ２側の有底の穴１９４ｂに挿入されており、貫通孔１９４ａのＹ１方向端が前記止板１７９によって閉塞されている。挿入軸１８４は、止板１７９の近傍がＯリング１９３によってシールされている。挿入軸１８４は、空洞部１５２において、Ｙ１側からＹ２側に向かって順に位置決め筒１９０ａ、円筒アイドラ１８６、円筒アイドラ１８８及び位置決め筒１９０ｂが設けられている。円筒アイドラ１８６、１８８は、独立に回転可能なプーリである。
【００８４】
図１３に示すように、各ワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂを構成する２つの円筒アイドラ１８６、１８６間の隙間Ｓ１（円筒アイドラ１８８、１８８間の隙間も同様）は、連結シャフト１８の内径よりも狭く、該内径の１／２程度に設定されている。円筒アイドラ１８６、１８８は、回転自在であって、その周面にはワイヤ１０５４（１０５２）が配置される溝１８６ａ、１８８ａが設けられている。円筒アイドラ１８６、１８８は、適度な潤滑性が確保されていれば必ずしも回転可能な構成でなくてもよい。
【００８５】
このようなワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂを用いることにより、連結シャフト１８は、モータ１００、１０２の径やプーリ１５８ａとプーリ１５８ｂとの軸間距離Ｓ２（図１３参照）に依存することなく十分に細くでき、例えば、トラカール２０に挿入するのに適した５ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定することができる。また、ギア機構部１０６を介したモータ１００、１０２の配置の自由度が高まる。ワイヤ１０５４（１０５２）の往路線及び復路線は逆方向に動くが、２層の円筒アイドラ１８６、１８８は、これに対応しており、各線が摩擦のない動作が可能である。
【００８６】
図１２に示すように、プーリボックス３２ａを構成する空洞部１５２には、さらに、棒状又は線状の伝達部材である２本のロッド１９２ａ、１９２ｂがＹ方向に並んで、Ｚ方向に貫通している。ロッド１９２ａ、１９２ｂは、例えば、十分に強く且つ細いステンレスパイプ又は中実ロッドであり、Ｚ１方向は空洞部１５２を貫通して連結シャフト１８内へと延び、Ｚ２方向はロッド孔１５６ａ、１５６ｂを貫通してトリガレバー取付部３２ｂへと延びている。
【００８７】
ロッド孔１５６ａ、１５６ｂの開口側（Ｚ２側）には、これらロッド孔１５６ａ、１５６ｂの周囲を囲繞する矩形プレート状のゴムシート１９４と、該ゴムシート１９１を密着支持する支持プレート１９６とが設けられている（図１２参照）。ロッド１９２ａ、１９２ｂは、ゴムシート１９４及び支持プレート１９６に設けられた一対の貫通孔にそれぞれ挿通されると共に、ゴムシート１９４によりその貫通した摺接面がシールされている。すなわち、ゴムシート１９４は、ロッド１９２ａ、１９２ｂに対して隙間なく接触し、空洞部１５２及び連結シャフト１８をＺ方向に進退自在に気密シールする。
【００８８】
このように、プーリボックス３２ａを構成する空洞部１５２は、ロッド１９２ａ、１９２ｂに対してはゴムシート１９４でシールされ（図１２参照）、プーリ１５８ａ、１５８ｂに対してはＯリング１７８ａ、１７８ｂでシールされ（図１２参照）、ワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂ（挿入軸１８４）に対してはＯリング１９３でシールされ（図１２参照）、連結シャフト１８に対してはＯリング１６６、１６８でシールされ（図１２参照）、下部カバー３７ａ、３７ｂに対してはＯリング１６４によってシールされ（図６及び図１３参照）、これにより気密に維持されている。一方、連結シャフト１８の外周面はトラカール２０（図１参照）によって気密に支持される。
【００８９】
従って、体腔２２に供給された気体が連結シャフト１８からプーリボックス３２ａを介して外部に漏出することがない。さらに、密封状態となった空気により、血液等の液体が先端動作部１２の隙間から連結シャフト１８及びプーリボックス３２ａへと浸入すること事態を可及的に抑制することができ、連結シャフト１８やプーリボックス３２ａ、さらには操作部１４等の洗浄が容易となる。なお、連結シャフト１８の内部に仕切り部等を設けて、気密状態を保つ構成としてもよい。
【００９０】
図１１及び図１２に示すように、プーリボックス３２ａのＺ１方向上端のクランプ部材１７０には、Ｙ１方向に立設された電極棒１９７が設けられている。電極棒１９７は、上部カバー２５ｂに形成されたＹ方向の貫通孔１９８に挿通され、電極プラグ１９９（図１参照）が取り付けられることにより、当該マニピュレータ１０を電気メスとして使用する際の高電圧が印加される。電極棒１９７は導電板１９５によって一方のワイヤガイド部１６０ｂに電気的に接続されており（図１１参照）、これにより、ワイヤガイド部１６０ｂに接触するワイヤ１０５２を介して先端動作部１２側へと高電圧を伝えることができる。
【００９１】
図１５に示すように、シャフト支持部１５４では、カプラ１６５及び連結シャフト１８の内側で、Ｙ方向にロッド１９２ａ及び１９２ｂが並列し、ワイヤ１０５２及び１０５４の各往復線はＹ方向に近接して並び、ワイヤ１０５２とワイヤ１０５４はＸ方向に並列しており、バランスよく配列されている。
【００９２】
次に、下部ブラケット３２を構成するトリガレバー取付部３２ｂと、該トリガレバー取付部３２ｂに軸支されるトリガレバー３６とについて説明する。
【００９３】
図１、図６及び図１８に示すように、トリガレバー取付部３２ｂは、プーリボックス３２ａのＺ２方向端面からＺ２方向に平行に延びた一対の支持プレート２０１、２０１の間に渡ったトリガ軸３５により、トリガレバー３６を回動可能に軸支している。
【００９４】
先ず、トリガレバー３６について説明する。
【００９５】
図１６及び図１８に示すように、トリガレバー３６は、トリガ軸３５に軸支されるアーム部２００と、該アーム部２００のＹ２側に設けられた指輪部２０２と、該指輪部２０２のＹ２側に設けられた略円弧状の指掛け突起２０４ａ、２０４ｂと、指輪部２０２から指掛け突起２０４ａ、２０４ｂに渡って形成された内部空間２０３に収納されたラチェット爪２０６と、該ラチェット爪２０６を揺動させるレバー２０８とを有する。指輪部２０２は、主に人差し指（又は中指）を挿入し、指掛け突起２０４ａ、２０４ｂは、主に中指（又は薬指）を掛けるのに適している。
【００９６】
ラチェット爪２０６は、Ｚ１側が揺動軸２０７に軸支されると共に、Ｚ２側には、凹部２０６ｂによって形成されて上方を指向した爪部２０６ａが設けられ、揺動軸２０７よりＺ１側の端部がコイルばね２０９によってＹ２方向へと付勢されている。これにより、爪部２０６ａが上方に向けて付勢されると共に、凹部２０６ｂが内部空間２０３をＸ方向に渡るストッパピン（ストッパ部材）２１１に当接することで、それ以上の上方への揺動が規制されている。
【００９７】
そこで、トリガ軸３５を支点としてトリガレバー３６をＺ２方向に大きく変位（回動）させると、ラチェット爪２０６の爪部２０６ａは、グリップハンドル２６からＺ１方向に突出した平面視略Ｕ字状の係合リング（係合部）２７に当接する（図２、図６及び図１６参照）。次いで、爪部２０６ａのＺ２側傾斜面に係合リング２７が摺接しつつ、爪部２０６ａがコイルばね２０９の付勢力に抗して多少下方に揺動される。そして、係合リング２７が爪部２０６ａを完全に乗り越えると、ラチェット爪２０６は、コイルばね２０９の付勢力によってストッパピン２１１に当接する位置まで戻され、同時に、係合リング２７が爪部２０６ａ（凹部２０６ｂ）に係合する（図１７Ａ参照）。その結果、トリガレバー３６の位置を保持することができ、エンドエフェクタ１３００（図１参照）を閉状態にロックすることができる。係合リング２７は、例えば多段に設けてもよく、そうするとトリガレバー３６のロック位置又は把持力を把持対象に合わせて調整可能にすることもできる。
【００９８】
レバー２０８は、一部が内部空間２０３からＺ１方向に露出した略Ｌ字状の部材である（図１６参照）。レバー２０８は、内部空間２０３内の一端側が揺動軸２１３に軸支されており、通常、コイルばね２０９によってＹ２方向に付勢されたラチェット爪２０６のＺ１方向端によって押圧され、図１７Ａに示すような初期姿勢で保持されている。
【００９９】
そこで、図１７Ｂに示すように、レバー２０８の外部に露出した操作端２０８ｂをＹ２方向に押し下げると、該レバー２０８が揺動軸２１３を支点として揺動し、内部空間２０３内の一端側に形成された押圧面２０８ａがラチェット爪２０６をコイルばね２０９の弾性力に抗して揺動させ、図１７Ｂに示すように該ラチェット爪２０６を固定することができる。これにより、図１７Ｂに示すように爪部２０６ａ（凹部２０６ｂ）と係合リング２７との係合が発生しない状態で使用することができる。また、爪部２０６ａと係合リング２７との係合を発生させながら使用した際に該係合を解除する場合、指輪部２０２の下部に部分的に突出しているラチェット爪２０６の中央凹部（解除部）２０６ｃを指で下側に押し下げることによって解除することができる（図１７Ａの一点鎖線で示すラチェット爪２０６参照）。
【０１００】
図１６に示すように、トリガレバー３６の内部空間２０３のＺ２側上部には、上方に向けて傾斜した傾斜面２０３ａが形成されると共に、他の部分よりも深く掘り下げられた凹部２０３ｂが形成されている。これにより、グリップハンドル２６側の係合リング２７を凹部２０３ｂから円滑にラチェット爪２０６に対して係合させることができる。
【０１０１】
さらに、ラチェット爪２０６が係合リング２７に係合した状態のまま、仮に操作部１４と作業部１６とを分離させた場合であっても、ストッパピン２１１によってラチェット爪２０６の上方への揺動が規制されており、しかも傾斜面２０３ａ及び凹部２０３ｂが係合リング２７の逃げ部として作用するため、図１７Ａ中の破線矢印で示すように、係合リング２７を傾斜面２０３ａに沿って容易に抜くことができる。このため、係合リング２７とラチェット爪２０６との係合状態が強固に維持されて、係合リング２７やトリガレバー３６に無理な力が生じることを有効に回避することができる。
【０１０２】
なお、図示はしないが、係合リング２７に相当する構造の係合リングを爪部２０６ａ及び凹部２０６ｂに代えてラチェット爪２０６側に設ける一方、爪部２０６ａ（及び凹部２０６ｂ）に相当する構造の爪部をグリップハンドル２６側に設けてもよい。この場合にも、ラチェット爪２０６側の前記係合リングに対し、グリップハンドル２６側の前記爪部をＹ１側からＹ２側に向かって係合する構成とすることにより、上記と略同様な作用効果を得ることができる。
【０１０３】
次に、トリガレバー取付部３２ｂについて説明する。
【０１０４】
図１１及び図１８に示すように、トリガレバー取付部３２ｂは、プーリボックス３２ａのＺ２方向端面から延び、そのＺ２方向端近傍でトリガレバー３６を軸支する一対の支持プレート２０１、２０１と、支持プレート２０１、２０１間に設けられた荷重リミッタ２１２及びトリガワイヤ２１４とを有する。支持プレート２０１、２０１間の中心は連結シャフト１８と略同軸構成となっている。支持プレート２０１は平行な一対のプレート部材以外、例えば円筒形状等でもよく、トリガ軸３５や荷重リミッタ２１２等を支持できる形状であればよい。
【０１０５】
荷重リミッタ２１２は円筒形状であって、外筒２１２ａと、内ロッド２１２ｂと、コイルばね２１２ｃとを有し、Ｚ１方向端の内ロッド２１２ｂがロッド１９２ａの端部に軸支され、Ｚ２方向端の外筒２１２ａがアーム部２００における軸２００ａに軸支されている。内ロッド２１２ｂとロッド１９２ａを枢動可能に接続する軸２０５は、支持プレート２０１に設けられた長丸穴２１５にスライド自在な状態で支持されている（図１９参照）。これにより、ロッド１９２ａと内ロッド２１２ｂの角度に係わらず、ロッド１９２ａをＺ方向へ真っ直ぐに動かすことができる。コイルばね２１２ｃは適度に硬く、プリロードをかけた状態で外筒２１２ａと内ロッド２１２ｂとの間に介在している。従って、荷重リミッタ２１２は、通常は、実質的な剛体としてロッド１９２ａとトリガレバー３６とを接続しているが、過度に大きい荷重がかかったとき、すなわち、エンドエフェクタ１３００が何かを挟持するなどしてプリロード以上の荷重がかかったときには、コイルばね２１２ｃがさらに圧縮されて内ロッド２１２ｂが延出する。これにより、トリガレバー３６を過度に強く引いても、その力は荷重リミッタ２１２によって制限されることになり、エンドエフェクタ１３００（図１参照）及びその駆動機構あるいは把持対象物を保護することができる。
【０１０６】
なお、荷重リミッタ２１２の最大荷重は、エンドエフェクタ１３００が最大に開いたときにトリガレバー３６を最も手前に引いた場合であっても、トリガワイヤ２１４等の駆動機構が許容強度以下となるように設定されることが望ましい。
【０１０７】
図１８に示すように、トリガワイヤ２１４は、Ｚ１方向端がロッド１９２ｂの端部に接続（例えば、圧着）され、Ｚ２方向端がピン２１４ａを介してアーム部２００における軸２００ｂに軸支されている。トリガワイヤ２１４は、プーリ２１６に案内されており、該プーリ２１６よりもＺ１側の部分は、ロッド１９２ｂと略同軸状となっている。
【０１０８】
軸２００ａはトリガ軸３５よりもＹ２側、軸２００ｂはトリガ軸３５よりもＹ１側に配置されており、軸２００ａ、２００ｂは、トリガ軸３５から略等距離にある。従って、トリガレバー３６を操作することにより、軸２００ａと軸２００ｂは反対方向に略等距離変位し、これに伴って、ロッド１９２ａとロッド１９２ｂが反対方向（Ｚ１方向とＺ２方向）に略等距離変位する。このように、トリガ軸３５、ロッド１９２ａ、１９２ｂ、軸２００ａ、２００ｂ、荷重リミッタ２１２及びトリガワイヤ２１４等は、トリガレバー３６への入力操作を先端動作部１２へと機械的に伝達する操作伝達部を構成している。勿論、該操作伝達部は、他の構成要素を含み又はいずれかの構成要素を省略してもよく、要は、トリガレバー３６への入力操作によってロッド１９２ａ、１９２ｂ等の伝達部材を進退できる構成であればよい。
【０１０９】
図３、図１１及び図２０Ｂに示すように、トリガレバー取付部３２ｂを構成する一対の支持プレート２０１、２０１の上面（Ｙ１方向面）において、プーリボックス３２ａ寄りの位置には、両支持プレート２０１、２０１に渡ってバーコードプレート２２０が固定され、その表面にバーコード２２２が設けられている。
【０１１０】
バーコード２２２は、例えば略正方形のマトリックス形状であり、桝目に従って白及び黒が印刷された二次元バーコードであり、操作部１４側に設けられたカメラ２２４により、ミラー２２６及び撮影窓２２７を介して撮像される（図６及び図１９参照）。
【０１１１】
そこで、次に、バーコード２２２及びそれを撮像するカメラ２２４について説明する。
【０１１２】
図３、図１１及び図２０Ｂに示すように、バーコード２２２は、ＸＺ平面を構成するバーコードプレート２２０の上面（Ｙ１方向面）に貼り付けられ、下部カバー３７ａ、３７ｂの合わせ面に形成される切欠２３０によって上部に露出している。バーコード２２２には、作業部１６の個体情報、仕様、タイムスタンプ（製造日等）やシリアルナンバー、使用量（使用回数）上限等の情報が含まれている。バーコード２２２が保持している個体情報は、作業部毎に識別が可能なように異なる値が付与されている。また、バーコード２２２はミラー２２６を介して撮影されるため、鏡像となっている。
【０１１３】
バーコード２２２は１枚に限らず、複数枚からなる構成であってもよい。バーコード２２２が２枚からなる場合、一枚は個体情報、製造日、シリアルナンバー等の個体特有の情報を示し、もう一枚は仕様、使用量上限等の型式毎に共通的な情報を示すようにしてもよい。バーコード２２２は二次元データに限らず、一次元形状であってもよい。バーコード２２２における枡目の色は白及び黒に限らず、赤外線吸収色及び赤外線反射色であってもよく、又は３色以上の色の区別により情報を示すようにしてもよい。
【０１１４】
図６及び図１９に示すように、カメラ２２４は、操作部１４を構成するモータ１００、１０２の下部に配置され、一方の上部カバー２５ｂの内面に固定されている。カメラ２２４のＸ方向両側部には、一対のＬＥＤ２２４ａ、２２４ａが設けられている（図７も参照）。カメラ２２４は、例えばＣＣＤ形式又はＣＭＯＳ形式からなり、バーコード２２２を撮像するためのカメラである。
【０１１５】
図１９に示すように、カメラ２２４は、撮像方向が反射鏡であるミラー２２６で屈曲されてバーコード２２２を撮像可能な向き（略Ｚ１方向）に設定されており、つまり、屈曲方向（直交方向）に位置した被写体であるバーコード２２２をミラー２２６を介して撮像可能である。同様に、ＬＥＤ２２４ａは、光軸がミラー２２６で屈曲されてバーコード２２２を照明する向き（略Ｚ１方向）に設定されている。ＬＥＤ２２４ａにより、カメラ２２４はバーコード２２２を一層確実に認識することができる。ＬＥＤ２２４ａは、カメラ２２４を挟んで左右対称位置に設けられており、バーコード２２２をバランスよく照明することができる。ＬＥＤ２２４ａは、カメラ２２４を挟んで上下に設けられていてもよく、等間隔に３以上設けられていてもよい。ＬＥＤ２２４ａが十分な光量を有する場合には１つでもよい。
【０１１６】
ミラー２２６のＹ２方向には、上部カバー２５を透過させる撮影窓２２７が設けられており（図１９参照）、すなわち、操作部１４において、カメラ２２４、ＬＥＤ２２４ａ及びミラー２２６は、上部カバー２５内に収納されている（図２及び図６参照）。さらに、操作部１４に作業部１６が装着された状態では、上部カバー２５及び下部カバー３７によってバーコード２２２も略閉空間内に配置されるため、当該マニピュレータ１０の使用時に、バーコード２２２及びカメラ２２４が血液等で汚れることを防止可能であると共に、不要な外乱光を遮蔽してＬＥＤ２２４ａによる安定した撮像が可能となる。また、バーコード２２２とカメラ２２４との相対的な位置及び向きが固定的であることから、カメラ２２４側では、バーコード２２２の位置及び向きを特定する必要がなく、これらを特定するためのコードが不要か又は少量で足り、その分、バーコード２２２における記録可能な情報量が多くなる、あるいは省スペースでの配置が可能となる。
【０１１７】
このようなバーコード２２２を作業部１６に設けたことにより、操作部１４及びコントローラ５１４では、カメラ２２４を用いて作業部１６の個体情報を認識することができ、マニピュレータ１０を構成するモータ１００、１０２等を当該作業部１６の種類（例えば、グリッパやはさみ、電気メス）に対応するように適切に且つ正確に駆動制御することができる。
【０１１８】
ここで、作業部１６が操作部１４に装着されたことは、着脱センサ３１４及び検出シャフト３１６（図７等参照）によって迅速に検出することができる。そこで、コントローラ５１４では、着脱センサ３１４による作業部１６の装着の検出を、カメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａを起動制御してバーコード２２２から個体信号を取得するためのトリガ信号とすることもできる。
【０１１９】
すなわち、コントローラ５１４は、作業部１６が操作部１４に装着されたと略同時に、カメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａを駆動制御してバーコード２２２から個体信号を取得する。コントローラ５１４では、少なくとも作業部１６が操作部１４に装着されたときに個体信号を取得すれば足り、それ以外のときにはカメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａの動作を停止しておくことができ、処理負荷が低減すると共に省電力化を図ることができる。さらに、バーコード２２２は直接的な通電の必要がなく操作部１４及び作業部１６には電気的接点が存在せず、しかもバッテリ等の蓄電体もないため一層省電力であると共に、操作部１４から取り外した作業部１６の洗浄や滅菌等を一層容易に行うことができる。
【０１２０】
次に、操作部１４側のマスタスイッチ３４及び複合入力部２４について説明する。
【０１２１】
マスタスイッチ３４（図１及び図６参照）は、マニピュレータ１０の動作状態の有効又は無効を設定するための入力手段であり、その操作は入力検出部（トグルスイッチ又はタクトスイッチ等）３５０によって検出され、検出された信号がコントローラ５１４に供給される。ＬＥＤ２９は、マニピュレータ１０の制御状態を示すインジケータであり、操作者が容易に認識可能な大きさであり、且つ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。ＬＥＤ２９は、上部カバー２５の頂面（Ｙ１方向面）における略中央部で、視認性のよい位置に設けられており、マスタスイッチ３４と並んで配置されている。ＬＥＤ２９は、例えば、マスタスイッチ３４によるＯＮ操作に同期して点灯等をするため、操作者はマスタスイッチ３４の操作をしながらその入力状態をＬＥＤ２９により確実に認識することができる。ＬＥＤ２９は、例えば、緑色及び赤色をそれぞれ発光可能であり、さらに各色につき点灯及び点滅が可能である。
【０１２２】
図６及び図７に示すように、マスタスイッチ３４は、一方の上部カバー２５ｂの内面に支持部材３５２を介して固定された基板３５４上に配置され、上部カバー２５内の部分がスイッチカバー３５６によって外部から密封されている。
【０１２３】
コントローラ５１４（図１参照）では、マスタスイッチ３４の入力状態を読み込み、オンされた際に後述する原点サーチ動作を行ってマニピュレータ１０を所定の使用可能状態に駆動制御する。これにより、操作部１４の操作指令が有効となり、先端動作部１２に所望の動作を付与することが可能となる。
【０１２４】
図４及び図５に示すように、複合入力部２４は、Ｚ軸（Ｙ軸）を中心としてＸ１方向及びＸ２方向に対称な構造であり、先端動作部１２に対してロール方向（軸回転方向）及びヨー方向（左右方向）の回転指令を与える複合的な入力部である。グリップハンドル２６の上面は、Ｚ１方向に向けてＹ１方向に上がる傾斜面２６ａとなっており、複合入力部２４はこの傾斜面２６ａに設けられている。傾斜面２６ａの傾斜角は、グリップハンドル２６を人手で把持したときに複合入力部２４が親指又は人差し指で操作し易い角度であり、Ｚ方向を基準として２０°〜３５°程度が好適である。
【０１２５】
複合入力部２４は、傾斜面２６ａに配置されたセンサホルダ５２によって支持されており、傾斜面２６ａのＺ１側（Ｙ１側）の回転操作部５４と、そのＺ２側（Ｙ２側）に設けられた傾動操作部５６と、傾動操作部５６の下部側面にそれぞれ配設された３つのスイッチ操作子５８ａ、５８ｂ、５８ｃとを有する。
【０１２６】
図５に示すように、センサホルダ５２内には、スイッチ基板６２が設けられ、該スイッチ基板６２には、回転操作部５４への入力操作を検出する入力検出部（タクトスイッチ）６６ａと、傾動操作部５６への入力操作を検出する入力検出部（タクトスイッチ）６６ｂと、スイッチ操作子５８ａ〜５８ｃへの入力操作を検出する入力検出部（タクトスイッチ）６６ｃ〜６６ｅとが設けられる。このような複合入力部２４により、モータ１００、１０２、駆動シャフト１１５、１１６及びプーリ１５８ａ、１５８ｂが駆動され、可撓性部材であるワイヤ１０５２、１０５４を介して先端動作部１２をロール方向及びヨー方向に動作させることができる。
【０１２７】
スイッチ操作子５８ｂは、回転操作部５４及び傾動操作部５６の有効及び無効の切換や、ヨー軸機構（ピボット軸機構）を所定の初期姿勢に戻す（一度押すと初期姿勢まで自動的に移動し、停止する）、又は初期姿勢方向に移動させる（押しているときだけ初期姿勢方向に移動し、初期姿勢になったら自動的に停止する）ためのスイッチとして用いるとよい。
【０１２８】
スイッチ操作子５８ａ及び５８ｃは、ロール回転機構を所定の初期姿勢に戻す、又は初期姿勢方向に移動させるためのスイッチとして用いるとよい。スイッチ操作子５８ａ及び５８ｃは、全く同一の機能を有するスイッチとして左右に配置することで、操作者が操作部１４を右手で把持した場合でも左手で把持した場合でも問題なく、同様の操作をすることができる。具体的には、右手操作の場合及び左手操作のいずれの場合にも、例えば親指による同様の操作が可能である。また、現在のロール回転機構の位置（正領域か負領域か）を意識せずにロール回転機構を所定の初期姿勢まで戻し、又は初期姿勢方向に移動させることができる。
【０１２９】
図５に示すように、回転操作部５４は、ＹＺ方向に沿う軸（図示せず）を中心として回動可能な構成であり、Ｘ１方向及びＸ２方向にそれぞれ伸びたレバー７２ａと、両レバー７２ａ、７２ａの間でＸ、Ｙ、Ｚ方向に適度に膨出して３方に切欠７２ｂを設けた操作子７２ｃとを有する。レバー７２ａの左右両端は、表面に滑り止め用の多数の筋が設けられた半円形状となっている。操作子７２ｃは、初期位置の状態で上部カバー２５ａ、２５ｂと連続的な面（平面又は曲面）を構成しており（図４参照）、無駄な突起や段差等がなく、外観上で好適であるとともに、操作もし易い形状とされている。
【０１３０】
回転操作部５４は、操作子７２ｃの切欠７２ｂを指で周方向に向かう回動操作がなされ、ロール回動機構を動作させる機能を有する。このように外周面に指掛け部が設けられている回転操作部５４によれば、前記ＹＺ方向に沿う軸を中心とした回動操作がなされ、ロール回動機構についての直感的な操作性が得られる。また、指掛け部が傾動操作部５６の端部よりも外径側に設けられていることにより、該傾動操作部５６との使い分けが容易である。
【０１３１】
図５に示すように、傾動操作部５６は、ＹＺ方向に沿う軸７４を中心として傾動可能な傾動板７６を設けた構成である。軸７４はＸ方向に関して複合入力部２４の中心となっている。傾動操作部５６は、傾動板７６を指で押し込むことによる傾動操作がなされ、ヨー軸機構（ピボット軸機構）を動作させる機能を有する。
【０１３２】
このように、複合入力部２４において、回転操作部５４は周方向に向かう回動操作がなされ、傾動操作部５６は押し込むことによる傾動操作がなされ、このような操作方法の違いにより、ロール回動機構とヨー（ピボット）軸機構との対応付けが容易に理解され、より直感的な操作が可能となる。
【０１３３】
また、センサホルダ５２は、上部カバー２５と密着して当該複合入力部２４の周囲をシールする機能も有し、複合入力部２４の周辺から液体等が上部カバー２５内に浸入することを防止している。勿論、センサホルダ５２と別体のシール部材を配設してもよい。
【０１３４】
以上より、操作部１４において上部カバー２５内は、複合入力部２４の周辺がセンサホルダ５２によりシールされ（図４及び図６参照）、マスタスイッチ３４の周辺がスイッチカバー３５６によりシールされ（図６参照）、カメラ２２４及びミラー２２６とバーコード２２２との間が撮影窓２２７によりシールされ（図６及び図１９参照）、上部ブラケット１０４の底面周辺がＯリング１０５、１３１、３２０、３２６、３２８によりシールされ（図６、図９及び図１０参照）、これにより密封されている。従って、血液や洗浄液等が上部カバー２５内に浸入することを防止でき、作業部１６と分離した状態であっても操作部１４の洗浄や滅菌等が容易となる。
【０１３５】
次に、操作部１４（駆動部３０）と作業部１６との着脱の構成について説明する。
【０１３６】
図２及び図６に示すように、駆動部３０は上部カバー２５内に収納されており、操作部１４及び作業部１６が分離された状態において、上部カバー２５の下面側（Ｙ２方向）からギア機構部１０６等を支持する上部ブラケット１０４の底面が露呈する。
【０１３７】
図２及び図２０Ａに示すように、上部カバー２５から露出している上部ブラケット１０４の底面からは、駆動シャフト１１５、１１６の先端に設けられた係合凸部１３７、１３８と、各作業部原点センサ３０６、３０８にそれぞれ対応する検出シャフト３１０、３１２の先端に固定された支持部材３４０、３４２及び検出ピン３４４、３４６と、着脱センサ３１４の検出シャフト３１６とがＹ２方向に突出している。さらに、上部ブラケット１０４の底面からは、一対のガイドピン１６３、１６３がＹ２方向に突出している。各ガイドピン１６３近傍の上部カバー２５ａのＸ１方向面及び上部カバー２５ｂのＸ２方向面に形成された凹部３９９、３９９内には、下端側が上部カバー２５からＹ２方向に突出した着脱レバー４００、４００がそれぞれ設けられている。
【０１３８】
２本のガイドピン１６３、１６３は、下部ブラケット３２の２つのピン穴１６１、１６１に対向する位置で、上部ブラケット１０４の底面Ｚ２方向端のＸ方向両端にそれぞれ設けられている（図６、図２０Ａ及び図２０Ｂ参照）。
【０１３９】
図１及び図２に示すように、２つの着脱レバー４００、４００は、駆動部３０を覆う上部カバー２５の左右側面（Ｘ１及びＸ２側面）に対称に設けられており、Ｚ方向に沿った回動軸４００ａの上部（Ｙ１側）に設けられた一対の弾性部材４００ｂ、４００ｂにより、Ｙ２方向端の内側に形成された爪部４００ｃが上部カバー２５の内側に向かう方向で弾性的に付勢されている。着脱レバー４００の上部表面（Ｙ１側）はやや窪んでおり、弾性部材４００ｂの付勢力に抗して当該着脱レバー４００を開放させるために指で押圧する操作面４００ｄを構成している。
【０１４０】
このような着脱レバー４００によれば、操作部１４が作業部１６に装着される際には、爪部４００ｃが、下部カバー３７のＸ方向両側面に形成された凹部４０１内に固定された係止部４０１ａに係合する。これにより、操作部１４と作業部１６とを確実に連結し固定することができる。一方、操作部１４及び作業部１６が装着された状態で、２つの操作面４００ｄ、４００ｄを略同時に内側へと押圧することにより、爪部４００ｃと係止部４０１ａとの係合状態が解除され、操作部１４と作業部１６とを分離させることができる。
【０１４１】
操作部１４及び作業部１６の装着時には、２本並列して設けられたガイドピン１６３が作業部１６側の２つのピン穴１６１に嵌挿されるため、駆動部３０（操作部１４）は作業部１６に対して確実に位置決めされ、安定して保持される。勿論、ガイドピンは３本以上としてもよい。ガイドピン１６３は、Ｘ−Ｚ平面内に作用するモーメントを受けることができ、係合部やプーリ、駆動シャフト等に加わる力を低減することができる。
【０１４２】
さらに、図２、図３及び図６に示すように、このような装着時には、上部カバー２５の底面側（Ｙ２側）でグリップハンドル２６の根元近傍に形成された位置決め凹部４０６に対し、下部カバー３７のＺ２方向端に形成された位置決め凸部４０８が係合する。これにより、操作部１４と作業部１６とを一層確実に位置決めすることができ、しかも装着後における操作部１４と作業部１６との間でのねじり方向等での剛性を高めることができる。
【０１４３】
図２、図２０Ａ及び図２２Ａに示すように、駆動シャフト１１５（１１６）の先端（Ｙ２方向端）に設けられた係合凸部１３７（１３８）は、基端側の直線部１３７ａ（１３８ａ）と、先端側で先細りのテーパ形状のテーパ部１３７ｂ（１３８ｂ）とから構成されている。これら直線部１３７ａ（１３８ａ）及びテーパ部１３７ｂ（１３８ｂ）の外周面には、軸中心から放射状に等位相で突出した複数（６つ）の突出部４０２がセレーション状に形成されている。突出部４０２は略半円柱状であり、直線部１３７ａ（１３７ａ）に対応した部位ではＹ方向に延びており、テーパ部１３７ｂ（１３８ｂ）に対応した部位ではＹ方向から所定角度傾斜した方向に延びている。
【０１４４】
一方、図３、図２０Ｂ及び図２２Ａに示すように、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の先端（Ｙ１方向端）に設けられた係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）は、前記係合凸部１３７（１３８）の形状に対応しており、上端開口側の直線部１７１と、奥側で奥細りのテーパ形状のテーパ部１７３とから構成されている。これら直線部１７１及びテーパ部１７３の内周面には、前記突出部４０２を挿入可能であり、軸中心から放射状に等位相で窪んだ凹状の複数（６つ）の溝部４０４がセレーション状に形成されている。
【０１４５】
係合凸部１３７、１３８と係合凹部１７６ａ、１７６ｂとは、操作部１４と作業部１６とが装着された状態で、各突出部４０２が各溝部４０４に嵌合することにより互いに係合する（図２２Ｂ及び図２３Ｂ参照）。これにより、モータ１００、１０２の回転駆動力を、駆動シャフト１１５、１１６からプーリ１５８ａ、１５８へと確実に伝達することができる。この際、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とは、互いに直線部１３７ａ（１３８ａ）と直線部１７１とが噛合うことから、全ての係合部位がテーパ部のみで形成されている場合に比べ、駆動シャフト１１５（１１６）の回転駆動力を一層確実に安定してプーリ１５８ａ（１５８ｂ）へと伝達することができる。勿論、直線部１３７ａ、１３８ａ、１７１を省略してテーパ部１３７ｂ、１３８ｂ、１７３のみが噛合う構成であっても回転駆動力の伝達は十分可能である。また、駆動シャフト１１５（１１６）側に係合凹部を設け、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）側に係合凸部を設けるようにしてもよい。
【０１４６】
次に、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）との係合動作（カップリング動作）及びこの係合動作に続けて実施される原点サーチ動作について説明する。この場合、一方の係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの係合動作及び原点サーチ動作と、他方の係合凸部１３８及び係合凹部１７６ｂの係合動作及び原点サーチ動作とは略同様である。このため、以下では一方の係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの係合動作及び原点サーチ動作について代表的に説明する。
【０１４７】
先ず、係合動作について説明する。
【０１４８】
図２０Ａ及び図２０Ｂから諒解されるように、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが係合される際に互いの初期位相が一致している場合、つまり各突出部４０２と各溝部４０４の係合時の位相が一致している場合には、互いに干渉等を生じることなく係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが円滑に係合する（図２２Ｂ及び図２３Ｂ参照）。
【０１４９】
一方、図２３Ａに示すように、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが係合される際に互いの初期位相がずれている場合、つまり各突出部４０２と各溝部４０４の係合時の位相がずれている場合には、各突出部４０２と各溝部４０４とが互いに干渉する。そこで、係合時、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａのうち、いずれか一方が回転不能であり、他方が回転自在（フリー）な状態にあることにより、他方が一方によって強制的に回転されるため、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａは、互いの初期位相に係わらず係合可能である。本実施形態では、駆動シャフト１１５が回転不能であり、プーリ１５８ａが回転自在に構成されている。
【０１５０】
すなわち、図２３Ａに示すように、互いの突出部４０２と溝部４０４の初期位相がずれた状態で、操作部１４と作業部１６の装着動作に伴う係合動作が行われた場合には、先ず、係合凸部１３７先端のテーパ部１３７ｂが、係合凹部１７６ａ上端の直線部１７１に挿入される。続いて、係合凸部１３７がＹ２方向で所定位置まで係合凹部１７６ａ内に進入すると、各突出部４０２が各溝部４０４間の凸部に当接及び摺接しつつ、フリーな状態にある係合凹部１７６ａを強制的に回転させる。これにより、最終的には係合凹部１７６ａの位相が係合凸部１３７の位相に強制的に一致され、互いに係合することができる（図２３Ｂ参照）。
【０１５１】
このような係合動作について、図２４〜図２５Ｂを参照してより具体的に説明する。
【０１５２】
図２４Ａ及び図２４Ｂは、係合凹部１７６ａが所定の原点（モータ原点Ｍ０）にあり、係合凸部１３７の位相が多少正転方向にある状態でのカップリング動作の説明図である。図２５Ａ及び図２５Ｂは、係合凸部１３７が所定の原点（モータ原点Ｍ０）にあり、係合凹部１７６ａの位相が多少逆転方向にある状態でのカップリング動作の説明図である。図２４Ａ及び図２４Ｂは、理解の容易のため、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａをそれぞれ周方向（回転方向）で３６０°展開し、突出部４０２及び溝部４０４を互いに対向する山形歯状に模式的に図示した説明図である。また、係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）の回転範囲を明確にするため、係合凹部１７６ａと共に回転する当接部１７７ａ（１７７ｂ）をＹ２方向に突出した当接部材として図示すると共に、その回転を規制するストッパ（プーリ動作限）１７９ａを、ハッチングを付与した直線で図示しており、換言すれば、図２１の変形例に示す当接部１７７ｃとストッパ１７９ｂとの当接による回転範囲の規制に類似した構造として図示しており、図２５Ａ等についても同様である。
【０１５３】
先ず、図２４Ａに示すように、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの初期位相がずれた状態で係合凸部１３７がＹ２方向に進動されると、各突出部４０２の先端頂部が各溝部４０４の斜面中腹に当接する。そこで、突出部４０２がさらにＹ２方向に進動されると、突出部４０２の斜面と溝部４０４の斜面とが互いに摺接しつつ、フリーな状態にある係合凹部１７６ａが突出部４０２の斜面によって強制的に回転される（図２４Ｂ中の左向き矢印参照）。従って、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとは、最終的に互いの突出部４０２と溝部４０４の位相が一致した状態で係合する（図２４Ｂ参照）。このように、回転不能側である係合凸部１３７の位相が維持されたまま、回転自在側である係合凹部１７６ａが回転されることで係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとは、互いの初期位相に係わらず係合可能であり、図２５Ａ及び図２５Ｂに示す例でも同様である。
【０１５４】
従って、操作部１４と作業部１６の装着時には、着脱レバー４００の爪部４００ｃが係止部４０１ａに係合し（図１〜図３参照）、操作部１４と作業部１６との装着が完了すると、検出シャフト３１６が止板１７９に着座したことが着脱センサ３１４に検出されることによりコントローラ５１４でも認識される。同時に、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とは、互いの初期位相に関係なく、円滑に且つ迅速に係合する。すなわち、当該医療用マニピュレータ１０では、操作部１４と作業部１６とをどのような状態で着脱しても、操作部１４と作業部１６とを装着すると同時に、駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）とを連結することができる。
【０１５５】
なお、係合凸部１３７（１３８）及び係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）は、上記のように、断面波形形状且つテーパ形状からなり突出部と溝部とを嵌合する係合構造以外の構造であっても勿論よく、要は、駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）とが互いに着脱可能であり、回転駆動力を伝達可能な構造であればよい。
【０１５６】
図２６は、駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）との係合構造の変形例を示す斜視図である。この係合構造では、駆動シャフト１１５の先端（Ｙ２方向端）に角錐形状で先細りのテーパ形状からなる係合凸部６００を設け、プーリ１５８ａの上端（Ｙ１方向端）に係合凸部６００に対応する角錐形状で奥細りのテーパ形状からなる係合凹部６０２を設けて構成されている。これにより、係合凸部６００と係合凹部６０２の係合時の初期位相に関係なく、両者を迅速に且つ円滑に係合することができる。
【０１５７】
図２７は、駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）との係合構造の他の変形例を示す斜視説明図である。この係合構造では、駆動シャフト１１５の先端（Ｙ２方向端）に山形環状歯からなる係合凸部６０４を設け、プーリ１５８ａの上端（Ｙ１方向端）に係合凸部６０４に対向する山形環状歯からなる係合凹部６０６を設けて構成されている。この場合にも、係合凸部６０４と係合凹部６０６の係合時の初期位相に関係なく、両者を迅速に且つ円滑に係合することができる。
【０１５８】
このように、駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）とは、互いに着脱可能且つ回転駆動力を伝達可能なものであればよい。すなわち、駆動軸である駆動シャフト１１５の先端に、係合凸部１３７、６００、６０４のように該駆動軸の軸線方向に対して傾斜した接合面（駆動側接合面）を設け、従動軸であるプーリ１５８ａの先端に、係合凹部１７６ａ、６０２、６０６のように該従動軸の軸線方向に対して傾斜すると共に、前記駆動側接合面と係合（接合）可能な接合面（従動側接合面）を設けることにより、両軸間を着脱可能に且つ回転駆動力を伝達可能な構造に容易に構成することができる。
【０１５９】
以上のような係合動作の終了後には、コントローラ５１４が先端動作部１２を正確に且つ精度よく駆動制御するため、先端動作部１２を所定の原点姿勢（図１、図４６及び図４８参照）とし、モータ１００、１０２を所定の原点位相とすべく、ワイヤ１０５２、１０５４を往復駆動するプーリ１５８ａ、１５８ｂ及び駆動シャフト１１５、１１６と、モータ１００、１０２の回転位相を原点に設定する原点サーチ動作を実施する必要がある。
【０１６０】
そこで、次に、上記の係合動作に続いて実施される原点サーチ動作について説明する。本実施形態では、コントローラ５１４の制御下に該原点サーチ動作が駆動制御され、つまりコントローラ５１４が原点サーチ部としての機能を有する。
【０１６１】
上記したように、操作部１４と作業部１６とが装着されると、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とが係合する。この際、作業部原点センサ３０６（３０８）の検出シャフト３１０（３１２）に対し、支持部材３４０（３４２）を介して連結された検出ピン３４４（３４６）は、コイルばね３２２（３２４）によるＹ２方向への付勢力により（図９、図１０及び図２２Ａ参照）、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）側のカム面１７５のいずれかの位置に着座する（図２２参照）。
【０１６２】
図２８は、カム面１７５を周方向（回転方向）で３６０°展開し、その上面（Ｙ２側面）のＹ方向位置を示した説明図であり、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの係合動作に伴い、カム面１７５の所定位置（位置Ｐ１、Ｐ２）に検出ピン３４４が着座した状態を示している。本実施形態の場合、カム面１７５のうち、傾斜面１７５ｃの中間点を作業部１６側の原点（モータ原点Ｍ０）として、Ｚ１方向を指向するように設定している。
【０１６３】
この場合、コントローラ５１４の制御下にモータ１００を駆動して、駆動シャフト１１５を介してプーリ１５８ａを回転させ、該プーリ１５８ａをモータ原点Ｍ０に設定することにより、モータ１００、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａ等が原点位相に設定され、先端動作部１２が原点姿勢となる。
【０１６４】
先ず、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが係合されると共に、検出シャフト３１６が押され、着脱センサ３１４により、操作部１４と作業部１６が装着されたことを認識する。このとき、検出ピン３４４が図２８中の位置Ｐ１に着座した場合、検出ピン３４４は低い低面１７５ａに着座するため、作業部原点センサ３０６の出力信号は変化しない。しかし、着脱センサ３１４により着座されたこと自体は認識できていることから、プーリ１５８ａが原点に対してマイナス領域に位置することが認識される。そこで、モータ１００を駆動してプーリ１５８ａを図２８中の正転方向に回転させると、検出ピン３４４は、コイルばね３２２の弾性付勢下にその先端球面３４４ａがカム面１７５上を摺接し、やがて位置Ｐ０に到達する。検出ピン３４４が位置Ｐ０に到達したこと、つまりプーリ１５８ａが原点位相に設定されたことは、作業部原点センサ３０６によって検出される。このように、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａを所定の原点位相に設定することで、先端動作部１２も所定の原点姿勢に設定することができる。
【０１６５】
同様に、検出ピン３４４が図２８中の位置Ｐ２に着座した場合には、検出シャフト３１６が押され、着脱センサ３１４により、操作部１４と作業部１６が装着されたことを認識する。このとき、検出ピン３４４は高面１７５ｂに着座するため、作業部原点センサ３０６の出力信号が変化し、プーリ１５８ａが原点に対しプラス領域に位置することが認識される。そこで、モータ１００を駆動してプーリ１５８ａを図２８中の逆転方向に回転させると、検出ピン３４４は、コイルばね３２４の弾性付勢下にその先端球面３４４ａがカム面１７５上を摺接し、やがて位置Ｐ０に到達する。このように、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａを所定の原点位相に設定することで、先端動作部１２も所定の原点姿勢に設定することができる。
【０１６６】
このような原点サーチ動作では、作業部原点センサ３０６、検出ピン３４４及びカム面１７５等が、従動軸であるプーリ１５８ａの位相を検出する位相検出手段として機能し、これにより迅速な原点サーチが可能となっている。なお、原点サーチ動作としては、上記のように、作業部原点センサ３０６（３０８）によるカム面１７５の検出（位相検出）に基づく方法以外に、他の方法（構造）で実施することも勿論可能である。
【０１６７】
そこで、次に、原点サーチ動作の変形例について説明する。
【０１６８】
図２９Ａ〜図３０Ｂは、原点サーチ動作の第１変形例を実施するための構造を例示した説明図である。
【０１６９】
この場合、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の位相（原点）を検出する位相検出手段として、上記の作業部原点センサ３０６や検出ピン３４４（３４６）、カム面１７５等に代えて、駆動部３０側に、上部ブラケット１０４の底面から突出した作業部原点センサ６１０を設け（図２９Ａ参照）、作業部１６側に、係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）の略半周を囲繞する環状の壁面からなる検出リング（被検出部材）６１２を設けている（図２９Ｂ参照）。検出リング６１２は、例えば、３箇所のブリッジ６１４によって係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）に連結されており、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）と共に回転する。検出リング６１２は、円弧の端部がプーリ１５８ａ（１５８ｂ）の原点に対応するように配置されており、動作領域の半周分の領域にのみに検出リング６１２が存在するように設定されている。これにより、検出リング６１２の有無を検出すれば、コントローラ５１４は、作業部１６が原点に対してプラス領域にあるか、マイナス領域にあるかを認識することができる。これに応じて、プラス領域にある場合は逆転方向に回転させ、マイナス領域にある場合は正転方向に回転させることによって、検出リング６１２の有無が切り替わる点を原点として検出することができる。
【０１７０】
具体的には、図３０Ａ及び図３０Ｂに示すように、作業部原点センサ６１０は、作業部原点センサ３０６等と略同様に側面視で略Ｕ字状であり、Ｕ字の内側で検出リング６１２を跨いで検出可能である。そこで、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが係合した状態で（図３０Ｂ参照）、モータ１００によってプーリ１５８ａが回転されると、これに伴って検出リング６１２も回転し、各端部６１２ａが作業部原点センサ６１０を通過することにより、その出力が切り替わる点として原点を検出することができる。
【０１７１】
すなわち、コントローラ５１４は、上述した方法により原点を認識し、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａをモータ原点Ｍ０に戻して停止させる。これにより、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａを所定の原点位相に設定し、先端動作部１２も所定の原点姿勢に設定することができる。なお、当該機構は正転方向及び逆転方向に対称構造であることから、一方の回転側（正転側又は逆転側）の端部６１２ａのみを検出することにより、原点を演算してモータ１００を原点位置へと戻すことができるが、より正確な原点サーチを行うためには、両回転方向での検出を行うことが望ましい。
【０１７２】
このような原点サーチ動作及びその構造によれば、コイルばね３２２や検出ピン３４４、支持部材３４０、カム面１７５等を省略することができるため部品点数の削減が可能であり、マニピュレータ１０の構成を一層簡素化することができる。
【０１７３】
図３１Ａ〜図３１Ｄは、原点サーチ動作の第２変形例に係る方法の説明図である。なお、図３１Ａ〜図３１Ｄでは、係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）の回転範囲を明確にするため、図２４Ａ等と略同様に、係合凹部１７６ａ側の当接部１７７ａ（１７７ｂ）を外径方向に突出した当接部材として図示すると共に、その回転を規制するストッパ（プーリ動作限）１７９ａを、ハッチングを付与した直線で図示しており、図２１の変形例に示す当接部１７７ｃとストッパ１７９ｂとの当接による回転範囲の規制に類似した構造として図示している。
【０１７４】
先ず、図３１Ａ中に実線矢印で示すように、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが係合した状態で、これを正転方向へと回転させることにより原点サーチ動作が開始される。この際、モータ１００（１０２）について、モータ回転速度は所定の設定速度（速度閾値）より大きく、モータ電流値は所定の電流値（電流閾値）より小さいものとする。
【０１７５】
当該原点サーチ動作が開始されると、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａはモータ原点Ｍ０を通過すると共にさらに正転方向に回転され、正転側動作端となる一方のストッパ１７９ａに当接部１７７ａが当接し（図３１Ｂ参照）、前記モータ回転速度が速度閾値より小さくなり、モータ電流値が電流閾値より大きくなる。すなわち、コントローラ（検出部）５１４により、モータ１００の電流値と回転速度とを検知しておくことで、先ず、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの正転側領域（正領域）での動作限を検出することができ、現在位相も検出することができる。
【０１７６】
従って、当該機構は対称系であることから、逆転側領域（負領域）についても演算可能であり、モータ１００を原点位置へと戻すことができるが、本例では、より正確に且つより確実に原点サーチを行うため、逆転方向での検出を行うものとする。
【０１７７】
すなわち、図３１Ｃ中の矢印に示すように、今度は逆転方向にモータ１００を回転させ（この回転時には、前記モータ回転速度が速度閾値より大きく、モータ電流値が電流閾値より小さくなる）、最終的に逆転側動作端となる他方のストッパ１７９ａに当接部１７７ａが当接し（図３１Ｃ参照）、前記モータ回転速度が速度閾値より小さくなり、モータ電流値が電流閾値より大きくなる。
【０１７８】
従って、コントローラ５１４では、モータ１００の逆転側領域（負領域）での動作限を検出することができ、検出した正領域での動作限と負領域での動作限との平均値を得ることにより原点サーチが完了する。従って、図３１Ｄに示すように、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａをモータ原点Ｍ０に戻して停止させ、これにより、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａが所定の原点位相に設定し、先端動作部１２も所定の原点姿勢に設定することができる。
【０１７９】
このような原点サーチ動作及びその構造についても、作業部原点センサ３０６、検出シャフト３１０、コイルばね３２２、検出ピン３４４及び支持部材３４０等を省略して部品点数の削減が可能となるため、マニピュレータ１０の構成を一層簡素化することができる。
【０１８０】
ところで、当該マニピュレータ１０において、係合凸部１３７、１３８、６００、６０４と係合凹部１７６ａ、１７６ｂ、６０２、６０６とは、その係合時の初期位相に関係なく、迅速に且つ円滑に係合可能に構成されているが、その係合時、互いの初期位相が一致していない限り、一方（係合凹部）が強制的に回転され、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）が回転される。この際、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の初期位相がその動作限（回転許容範囲の限界点）近傍にある場合には、係合時、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）が動作限を超えて回転される強制力を受ける可能性があり、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）及びその回転を規制する当接部１７７ａ、１７７ｂやストッパ１７９ａに過度の負荷が生じ、破損や誤動作等を惹起する可能性がある。
【０１８１】
そこで、次に、係合凸部と係合凹部との係合時、プーリがその動作限を超えて強制的に回転されることを防止するための動作（安全着脱動作）について説明する。
【０１８２】
先ず、駆動側の係合凸部１３７（１３８、６００、６０４）を適宜駆動制御して実行する安全着脱動作（第１の安全着脱動作）について、図３２Ａ〜図３７を参照し、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとの係合動作（カップリング動作）を例示しながら説明する。図３２Ａ〜図３７は、操作部１４と作業部１６を装着する際の駆動側である係合凸部１３７と従動側である係合凹部１７６ａの係合動作の説明図であり、該係合動作を図２４Ａ等と同様に図示したものである。この場合、図３２Ａ〜図３６は、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの係合位相が６０°位相であり、係合凹部１７６ａの動作範囲が２４０°に規制された状態での係合動作を例示した説明図であり、図３７は、係合凹部１７６ａの動作範囲が２１０°に規制された状態での係合動作を例示した説明図である。
【０１８３】
図３２Ａ及び図３３Ａに示すように、駆動側の係合凸部１３７（突出部４０２）が正転側動作限（正転側のストッパ１７９ａ）の位相である位相Ｍ１と一致しており、従動側の係合凹部１７６ａが正転側動作限（又はその付近）にある場合には、図３２Ｂ及び図３３Ｂにそれぞれ示すように、係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）が動作限を超えて回転する強制力を受けることがなく、円滑な係合が可能である。
【０１８４】
図３４Ａに示すように、係合凸部１３７が正転側動作限から３０°（６０°位相形状の係合凸部１３７の半位相分）逆転側の位相Ｍ２にあり、係合凹部１７６ａが正転側動作限にある場合にも、図３４Ｂに示すように、係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）が動作限を超えて回転する強制力を受けることがなく、円滑に係合する。
【０１８５】
一方、図３５Ａに示すように、係合凸部１３７が正転側動作限を超えた位相Ｍ３にあり、係合凹部１７６ａが正転側動作限にある場合には、図３５Ｂに示すように、係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）が動作限を超えて回転する強制力を受けることになる。このため、プーリ１５８ａや当接部１７７ａ、ストッパ１７９ａ等に過度の負荷が生じ、破損や誤動作等を惹起する可能性がある。
【０１８６】
従って、図３６に正転動作限側として示すように、係合凸部１３７の位相が位相Ｍ１、Ｍ２間にある領域Ｒｓは、安全な着脱が可能な安全領域（実線で示す係合凸部１３７参照）であり、位相Ｍ１、Ｍ３間にある領域Ｒｄは、安全な着脱ができない可能性がある危険領域（破線で示す係合凸部１３７参照）であり、これらは、係合凸部１３７の係合位相（６０°）の半位相（３０°）からなる間隔で存在している。同様に、図３６に逆転動作限側として示すように、係合凸部１３７の位相が位相Ｍ４、Ｍ５間にある領域Ｒｓは、安全な着脱が可能な安全領域（実線で示す係合凸部１３７参照）であり、位相Ｍ５、Ｍ６間にある領域Ｒｄは、安全な着脱ができない可能性がある危険領域（破線で示す係合凸部１３７参照）であり、これらは、係合凸部１３７の係合位相（６０°）の半位相（３０°）からなる間隔で存在している。
【０１８７】
ところが、図３６から諒解されるように、この場合には、正転動作限側と逆転動作限側の安全領域Ｒｓと危険領域Ｒｄが完全に逆位相になっているため、例えば、係合凸部１３７が正転動作限側の安全領域Ｒｓに設定された場合であっても、係合凹部１７６ａの位相が逆転動作限側にある場合には、安全な着脱ができない可能性がある。つまり、６０°位相形状の係合凸部１３７に対して、係合凹部１７６ａの動作範囲がその整数倍（４倍）の２４０°に規定されており、この場合には、安全領域Ｒｓと危険領域Ｒｄとが完全に逆位相になるため、係合凸部１３７側の位相制御だけでは常に安全な着脱を行うことは困難である。
【０１８８】
一方、図３７に示すように、係合凸部１３７の係合位相が６０°のままで、係合凹部１７６ａの動作範囲を２１０°に設定した場合には、正転動作限側と逆転動作限側の安全領域Ｒｓと危険領域Ｒｄが完全に同位相となる。そうすると、係合凸部１３７が正転動作限側の安全領域Ｒｓに設定された場合には、係合凹部１７６ａの位相が正転動作限側及び逆転動作限側のどちらにあっても安全な着脱が可能となり、その逆も同様に成立する。つまり、６０°位相の係合凸部１３７に対して、係合凹部１７６ａの動作範囲がその整数倍（３倍）の１８０°に、その半位相分（３０°）を加算した角度に規定されており、この場合には、安全領域Ｒｓと危険領域Ｒｄとが完全に同位相になるため、係合凸部１３７を位相制御して安全領域Ｒｓに設定することで、常に安全な着脱を行うことは可能である。
【０１８９】
以上より、駆動側の係合凸部１３７を駆動制御して実行する当該第１の安全着脱動作では、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの係合位相形状と、係合凹部１７６ａの動作範囲との関係において、正転動作限側及び逆転動作限側の安全領域Ｒｓが一致又は略一致しており、且つ、係合時に係合凸部１３７が安全領域Ｒｓに設定されることにより、常に安全な着脱を行うことができる。
【０１９０】
換言すれば、係合位相がｍ°位相の場合に、係合凹部１７６ａの動作範囲を｛ｍ・ｎ｝°（ｎは自然数）とした場合、例えば、係合位相が６０°位相の場合に、係合凹部１７６ａの動作範囲が１２０°、１８０°、２４０°、３００°等の場合には、正転動作限側と逆転動作限側の安全領域Ｒｓと危険領域Ｒｄが逆位相になり、係合凸部１３７を正転側及び逆転側の両側で常に安全領域Ｒｓに設定することができず、安全に着脱できない可能性がある。
【０１９１】
一方、係合位相がｍ°位相の場合に、係合凹部１７６ａの動作範囲を｛ｍ・ｎ＋ｍ／２｝°（ｎは自然数）とした場合、例えば、係合位相が６０°位相の場合に、係合凹部１７６ａの動作範囲が９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°等の場合には、正転動作限側と逆転動作限側の安全領域Ｒｓと危険領域Ｒｄが同位相になり、係合凸部１３７を正転側及び逆転側の両側で常に安全領域Ｒｓに設定することができ、常に安全に着脱することができる。
【０１９２】
この第１の安全着脱動作は、コントローラ５１４の制御下に、例えば、作業部１６が操作部１４から取り外されたとき、操作部１４にコントローラ５１４を接続したとき、及び、マスタスイッチ３４がオフ操作されたときのうち、少なくともいずれかのタイミングでモータ１００（１０２）を駆動制御して、係合凸部１３７を前記安全領域Ｒｓに設定するとよく、他の係合凸部１３８等でも略同様である。この際、モータ１００（１０２）の位相制御は、モータ位相センサ３３１（３３２）による検出片３３３（３３４）の突出片３３３ａ（３３４ａ）の検出によって実施すればよい。すなわち、突出片３３３ａが係合凸部１３７の係合位相に対応した位相形状（６０°位相）に配置されていることにより、該突出片３３３ａがモータ位相センサ３３１を通過して出力が切り替わる点として、モータ１００の位相をコントローラ５１４により検出することができる。従って、突出片３３３ａの位相形状は、係合凸部１３７の位相形状に対応して適宜変更可能である。
【０１９３】
なお、図３４Ｂから諒解されるように、係合凹部１７６ａが正転側動作限及び逆転側動作限からそれぞれ係合位相の半位相分離間した位置にある場合、すなわち、従動側の係合凹部１７６ａが正転側動作限から半位相分逆転側の位相（位相Ｍ２）と、逆転側動作限から半位相分正転側の位相（位相Ｍ２´）との間（Ｍ２・Ｍ２´間）にある場合には、駆動側の係合凸部１３７の位相に係わらず安全に着脱することが可能である。係合凹部１７６ａが半位相分強制的に回転されたとしても、その動作限であるストッパ１７９ａを超えることがないからである。
【０１９４】
そこで、次に、従動側の係合凹部１７６ａ（１７６ｂ、６０２、６０６）を安全領域である位相Ｍ２・Ｍ２´間に設定する安全着脱動作（第２の安全着脱動作）について、図３８Ａ〜図３８Ｃを参照して説明する。図３８Ａ〜図３８Ｃは、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａを図３１Ａ等と同様に図示したものである。
【０１９５】
図３８Ａに示すように、この第２の安全着脱動作では、従動側である係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）の正転及び逆転の動作範囲を規定するストッパ１７９ａの内側に緩衝部材としてゴム部材（弾性部材）６２０を配置している。ゴム部材６２０は、モータ１００の回転トルクによる当接部１７７ａとの当接によって所定量変形（収縮）可能な材質からなる。
【０１９６】
この場合、ゴム部材６２０は、モータ１００によって回転された当接部１７７ａに押圧されることで、動作範囲の動作限まで変形する（図３８Ｂ参照）。すなわち、モータ１００は、そのモータ定格トルクに対して支障のある負荷を受けることなく係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）を図３８Ａに示す動作範囲の動作限まで当接部１７７ａによってゴム部材６２０を潰しつつ回転させることができる（図３８Ｂ参照）。
【０１９７】
一方、図３８Ｂに示すように、当接部１７７ａがゴム部材６２０を圧縮して動作限付近に回転された状態で、係合凹部１７６ａから係合凸部１３７が取り外された場合には、係合凹部１７６ａがフリーな状態になる。従って、図３８Ｃに示すように、弾性部材６２０の反発（復元）作用により、係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）は安全領域まで戻されることになる。つまり、ゴム部材６２０は、従動側の係合凹部１７６ａを常に安全領域内へと誘導する安全領域誘導手段として機能するものであり、ゴム以外にも、例えば、コイルばねやウレタン樹脂等の緩衝部材を適用することができる。
【０１９８】
以上より、当該第２の安全着脱動作では、操作部１４と作業部１６との取り外し時において、駆動側の係合凸部１３７の位相に係わらず、従動側の係合凹部１７６ａの位相が、上記した正転側動作限から半位相分逆転側の位相と、逆転側動作限から半位相分正転側の位相との間（図３４Ｂでは位相Ｍ２・Ｍ２´間）である安全領域に必ず設定されるため、常に安全な着脱を行うことができる。
【０１９９】
図３９Ａ〜図３９Ｃは、上記した第２の安全着脱動作の変形例を示す説明図である。
【０２００】
図３９Ａに示すように、この変形例では、上記した緩衝部材であるゴム部材６２０に代えて、操作部１４と作業部１６の取り外し時に、又は取り外し可能な状態のときにストッパ１７９ａから突出して、動作範囲の動作限付近にある係合凹部１７６ａを安全領域内へと誘導する進退部材６２２を設けている。従って、この場合にも、駆動側の係合凸部１３７の位相に係わらず、従動側の係合凹部１７６ａの位相が、上記した正転側動作限から半位相分逆転側の位相と、逆転側動作限から半位相分正転側の位相との間（図３４Ｂでは位相Ｍ２・Ｍ２´間）である安全領域に必ず設定され、常に安全な着脱を行うことができる。
【０２０１】
図４０Ａ〜図４１Ｂは、操作部１４と作業部１６の装着時に係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）を安全領域に誘導する安全領域誘導手段を駆動部３０側に設けた安全着脱動作（第３の安全着脱動作）の説明図である。
【０２０２】
図４０Ａに示すように、この第３の安全着脱動作では、操作部１４と作業部１６との装着時、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとの係合に先立ってストッパ１７９ａの内側に進動する楔状の移動部材６２４が、駆動部３０から下方に突出している。
【０２０３】
従って、図４０Ａ及び図４１Ａに示すように、操作部１４と作業部１６との装着時に係合凹部１７６ａが安全領域外の動作限付近に位置している場合であっても、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが係合するより前に移動部材６２４がストッパ１７９ａと当接部１７７ａとの間に進動し、図４０Ｂ及び図４１Ｂに示すように、係合凹部１７６ａを安全領域へと誘導する。このため、駆動側の係合凸部１３７の位相に係わらず、従動側の係合凹部１７６ａの位相が、上記した正転側動作限から半位相分逆転側の位相と、逆転側動作限から半位相分正転側の位相との間（図３４Ｂでは位相Ｍ２・Ｍ２´間）の安全領域に必ず設定され、常に安全な着脱を行うことができる。
【０２０４】
なお、上記した第１〜第３の安全着脱動作は、少なくともいずれか１つを実行すると、係合凸部と係合凹部との円滑な係合動作を行うことができるため好ましいが、先端動作部１２の種類や当該マニピュレータ１０の用途等によっては省略することもでき、この場合には、モータ位相センサ３３１等の安全着脱動作に係る各要素を省略し、当該マニピュレータ１０の構成の簡素化を図ることも可能である。
【０２０５】
次に、基本的には以上のように構成されるマニピュレータ１０における起動動作（使用準備動作）及び該起動動作に関連した操作部１４及び作業部１６の装着動作について、図４２のフローチャートを参照して説明する。以下、係合凸部１３７（１３８）及び係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）を用いた構成を例示して説明するが、上記した係合凸部６００等についても略同様に制御及び動作可能である。
【０２０６】
図４２のステップＳ１において、マニピュレータ１０を含むシステムを起動するために、先ず、操作者はコントローラ５１４の電源スイッチ５１６（図１参照）をオンし、コントローラ５１４及び周辺システム等を起動する（ステップＳ２）。
【０２０７】
次に、ステップＳ３において、操作部１４をコントローラ５１４に対して装着する。例えば、操作部１４のグリップハンドル２６下端から延びたケーブル６１先端のコネクタ５２０をコントローラ５１４の第１ポート５１５ａに接続する（図１参照）。なお、このタイミングで、コントローラ５１４の制御下に、上記した第１の安全着脱動作によるモータ１００、１０２の位相制御を実行することもできる（図３７等参照）。
【０２０８】
ステップＳ４では、コントローラ５１４に接続された操作部１４に対し、所定の先端動作部１２を備えた作業部１６を装着する。この装着動作は、上記したように、操作部１４から突出している２本のガイドピン１６３、１６３がそれぞれ作業部１６のピン穴１６１、１６１に嵌合するように、且つ、操作部１４の位置決め凹部４０６が作業部１６の位置決め凸部４０８に係合するように位置合わせを行いつつ、操作部１４と作業部１６とを互いに押圧して密着させる（図６、図２０Ａ及び図２０Ｂ参照）。これにより、着脱レバー４００の爪部４００ｃが係止部４０１ａに係合し（図１〜図３参照）、操作部１４と作業部１６との装着が完了すると同時に、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）の係合も完了する。操作部１４と作業部１６との装着が完了したことは、検出シャフト３１６が止板１７９に着座したことが着脱センサ３１４に検出されることにより（図７、図２３Ａ及び図２３Ｂ参照）、コントローラ５１４に認識される。同様に、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）の係合時の位相についても、検出ピン３４４（３４６）のカム面１７５への着座位置が作業部原点センサ３０６（３０８）によって検出されることにより（図２８参照）、コントローラ５１４に認識される。ここで、上記した第３の安全着脱動作を実行する構造を適用している場合には、該安全着脱動作が行われる。
【０２０９】
そこで、ステップＳ５において、コントローラ５１４は、ステップＳ４での着脱センサ３１４の検出をトリガとして、又は他の図示しないスイッチ入力等に基づき、カメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａを駆動制御してバーコード２２２を撮像し（図１９参照）、バーコード２２２から作業部１６の個体情報として、仕様（先端動作部１２の種類）、使用回数及び使用量制限（上限）等を取得する。また、コントローラ５１４では、作業部１６の個体情報を取得し、該個体情報に応じて作業部１６の種類に応じてモータ１００、１０２等を適切に制御することができる。
【０２１０】
ステップＳ６では、操作部１４と作業部１６とが装着されたマニピュレータ１０のマスタスイッチ３４（図１参照）をオンすることにより、ステップＳ７において、コントローラ５１４の制御下に、又は操作部１４に内蔵される図示しない制御部の制御下に、上記した原点サーチ動作が実施される。これにより、駆動シャフト１１５（１１６）及びプーリ１５８ａ（１５８ｂ）が所定の原点位相に設定され、先端動作部１２も所定の原点姿勢に設定されて、マニピュレータ１０の使用準備が完了する（ステップＳ８）。このように、原点サーチ動作が実行されることにより、原点位置の検出を容易に行うことができると共に、操作部１４と作業部１６の装着後の動作開始を一層円滑に実行することができる。
【０２１１】
上記ステップＳ７による原点サーチ動作中には、マスタスイッチ３４と並設されたＬＥＤ２９（図１参照）を、例えば緑色で点滅させるように制御する。そうすると、操作者は原点サーチ動作が実施されていることを容易に認識することができる。また、ステップＳ８により使用準備が完了した後は、ＬＥＤ２９を、例えば緑色で点灯させるように制御することにより、マニピュレータ１０が正常に起動されて所定の使用可能状態にあることを操作者に明示することができる。なお、ＬＥＤ２９は、上記ステップＳ１〜Ｓ６までは消灯されているが、その処理状態に応じた点灯や点滅等をするように制御してもよいことは勿論である。
【０２１２】
ステップＳ８により使用準備が完了された後、つまりマニピュレータ１０が使用可能状態となった後、操作者は、グリップハンドル２６を把持すると共に、複合入力部２４及びトリガレバー３６を操作して、マニピュレータ１０を所定の手技に対応して動作させることができる。
【０２１３】
この状態で、例えば手技の一時中断等により、マスタスイッチ３４がオフされた場合には（ステップＳ９）、ＬＥＤ２９が消灯されてマニピュレータ１０の使用可能状態が停止される。なお、このタイミングで、コントローラ５１４の制御下に、上記した第１の安全着脱動作によるモータ１００、１０２の位相制御を実行することもできる（図３７等参照）。
【０２１４】
その後、作業部１６を取り外す等することなく、続けて手技を行う場合には、再びマスタスイッチ３４をオンすることにより（ステップＳ１０）、ステップＳ８へと戻り、マニピュレータ１０は再び使用可能状態となり、操作者は所定の手技を開始し又は継続することができる。この際、ステップＳ９からステップＳ１０までの間、つまりマスタスイッチ３４がオフされた後、オンされるまでの間に、作業部１６の操作部１４からの取り外し等が行われない限りは、ステップＳ７で設定されたモータ１００、１０２や先端動作部１２の原点位置がずれることはなく、ステップＳ１０の後は迅速にステップＳ８に移行することができる。
【０２１５】
一方、ステップＳ８の後、例えば他の手技に対応して作業部１６を変更するために、作業部１６と操作部１４とを取り外した場合には（ステップＳ１１及びステップＳ１２）、それぞれステップＳ４及びステップＳ３へと戻り、その後は上記した制御フローが実施される。なお、このタイミングで、コントローラ５１４の制御下に、上記した第１の安全着脱動作によるモータ１００、１０２の位相制御を実行することもできる（図３７等参照）。一方、第２及びその変形例に係る安全着脱動作を実行する構造を適用している場合には、該安全着脱動作が行われる。
【０２１６】
ところで、上記ステップＳ５に示すバーコード２２２の読取動作では、例えば、図４２中にＥ１〜Ｅ３で示すようなエラーを生じることがある。マニピュレータ１０で発生するエラーは、次のエラーＥ１〜Ｅ３及びエラーＥ４以外の状態に係るものも当然発生する可能性があるが、以下ではエラーＥ１〜Ｅ４を例示して説明する。
【０２１７】
エラーＥ１（バーコード読取異常）は、ステップＳ５におけるバーコード２２２の読取動作によって、バーコード２２２の読取異常が生じた場合、例えばカメラ２２４でバーコード２２２を正確に撮像できない場合やバーコード２２２がコントローラ５１４の制御対象の作業部１６等以外のものの場合等である。この場合には、ステップＳ１３において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する作業部取り外し要請が実施される。該作業部取り外し要請は、ＬＥＤ２９の表示以外にも、コントローラ５１４の表示部（ディスプレイ）５１７（図１参照）にエラーＥ１の表示を行い、また図示しないスピーカ等により警告音等を発生するようにしてもよい。この作業部取り外し要請に応じて、操作者が作業部１６を操作部１４から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ４に戻る。そこで、操作者は作業部１６の再確認やバーコード２２２の汚れ等の確認等を行うことになる。
【０２１８】
エラーＥ２（使用量制限オーバー）は、ステップＳ５におけるバーコード２２２の読取動作によって、装着された作業部１６が使用回数制限オーバーとなっている場合である。これは、例えば所定の作業部１６の使用量制限が１０回であるところ、既に１０回の使用がなされているにもかかわらず当該作業部１６が装着された場合や、累積使用時間制限が３００時間であるところ、既に３００時間を越える使用がなされているにもかかわらず当該作業部１６が装着された場合や、又はマニピュレータ先端部の屈曲動作や回転動作が累積使用角度制限を越えて使用された場合等に報知されるエラーである。この場合には、上記エラーＥ１の場合と略同様に、ステップＳ１３において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する作業部取り外し要請が実施される。勿論、この場合の作業部取り外し要請についても、コントローラ５１４の表示部５１７にエラーＥ２の表示を行い、また前記警告音等を発生するようにしてもよい。この作業部取り外し要請に応じて、操作者が作業部１６を操作部１４から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ４に戻る。そこで、操作者は作業部１６を新たな作業部１６に交換する等の作業を行うことになる。
【０２１９】
エラーＥ３（撮影モジュール系異常）は、ステップＳ５におけるバーコード２２２の読取動作において、カメラ２２４が正常に機能しなかった場合等である。この場合には、ステップＳ１４において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する操作部取り外し要請が実施される。この場合にも、コントローラ５１４の表示部５１７にエラーＥ３の表示を行い、また前記警告音等を発生するようにしてもよい。この操作部取り外し要請に応じて、操作者が操作部１４を作業部１６から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ３に戻る。そこで、操作者は操作部１４の確認や交換等の作業を行うことになる。
【０２２０】
同様に、上記ステップＳ７に示す原点サーチ動作では、例えば、図４２中にＥ４で示すようなエラーを生じることがある。エラーＥ４（操作部系異常）は、ステップＳ７における原点サーチ動作中に異常が生じた場合、例えばコントローラ５１４によりモータ１００、１０２の異常が検知された場合や原点サーチが所定時間内に完了しない場合等である。この場合には、上記エラーＥ３の場合と略同様に、ステップＳ１４において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する操作部取り外し要請が実施される。この場合にも、コントローラ５１４の表示部５１７にエラーＥ３の表示を行い、また前記警告音等を発生するようにしてもよい。この操作部取り外し要請に応じて、操作者が操作部１４を作業部１６から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ３に戻る。そこで、操作者は操作部１４の確認や交換等の作業を行うことになる。
【０２２１】
なお、各ステップＳ１〜Ｓ１４を含む各状態において、例えば、コントローラ５１４の電源スイッチ５１６や図示しない別の主電源スイッチ等がオフされた場合や、コントローラ５１４に接続された図示しない電源プラグ等からの電源コードが抜ける等した場合、さらにはコントローラ５１４で各種の故障や異常等が発生した場合には、マニピュレータ１０では所定の終了処理（ＬＥＤ２９は、例えば赤色の点滅に制御される）の後、操作終了となる。
【０２２２】
以上のように、本実施形態に係るマニピュレータ１０によれば、駆動部３０を含む操作部１４と作業部１６とが互いに着脱可能であり、駆動軸である駆動シャフト１１５、１１６が、その軸線方向に対して傾斜した駆動側接合面として係合凸部１３７等を有し、従動軸であるプーリ１５８ａ、１５８ｂが、その軸線方向に対して傾斜すると共に、係合凸部１３７等と係合可能な従動側接合面として係合凹部１７６ａ等を有する。従って、係合凸部１３７や係合凹部１７６ａ等の係合時の初期位相に係わらず両者を円滑に係合することができ、操作部１４（駆動部３０）と作業部１６とを一層迅速に且つ簡単に着脱することができる。
【０２２３】
この場合、駆動軸である駆動シャフト１１５及び従動軸であるプーリ１５８ａのうち、いずれか一方（本実施形態では駆動シャフト１１５）が回転不能であり、他方（本実施形態ではプーリ１５８ａ）が回転自在（フリー）な状態にあることにより、フリーな状態にある他方が一方によって強制的に回転される。このため、係合凸部１３７や係合凹部１７６ａ等を、互いの初期位相に係わらず一層円滑に係合させることができる。
【０２２４】
従動軸であるプーリ１５８ａ、１５８ｂの位相を検出する位相検出手段として、被検出部材（検出ピン３４４、３４６、検出シャフト３１０、３１２、検出リング６１２）及び検出センサ（作業部原点センサ３０６、３０８、６１０）を設けた構成や、モータ１００（１０２）のモータ回転速度やモータ電流値を検出する構成を適用することにより、作業部１６側の原点を円滑に設定することができ、先端動作部１２の正確な駆動制御等が可能となる。
【０２２５】
また、上記した第１〜第３の安全着脱動作を実行することにより、係合凸部１３７、１３８、６００、６０４と係合凹部１７６ａ、１７６ｂ、６０２、６０６の係合時、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の初期位相がその動作限近傍にある場合であっても、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）が動作限を超えて回転される強制力を受けて、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）及びその回転を規制する当接部１７７ａ、１７７ｂやストッパ１７９ａに過度の負荷が生じ、破損や誤動作等を惹起することを有効に回避することができる。
【０２２６】
当該マニピュレータ１０では、先端動作部１２を機械的に駆動する機構部であるトリガレバー３６、トリガレバー取付部３２ｂ及び棒状又は線状の伝達部材であるロッド１９２ａ、１９２ｂ等が全て作業部１６側に設けられている。一方、先端動作部１２を電気的に駆動する機構部である駆動部３０等と、プーリ１５８ａ、１５８ｂ及びワイヤ１０５２、１０５４等とは互いに操作部１４側と作業部１６側に分離するように設けられている。つまり、電気的な駆動部を構成するモータ１００、１０２の回転駆動力は、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）との間のカップリング構造によって比較的容易に分離可能な構造に構成することができるが、トリガレバー３６の操作をロッド１９２ａ等によって直接的に伝達する機械的な駆動部は分離構造を構成すると、その構造がやや複雑になり易い。そこで、マニピュレータ１０では、機械的な駆動部を構成するトリガレバー３６やロッド１９２ａ等を作業部１６側にまとめて配置したことにより、操作部１４と作業部１６との着脱構造が一層簡便に構成されている。特に、ロッド１９２ａ、１９２ｂはＺ方向での進退動作によってトリガレバー３６への入力を伝達する構造、つまり棒状又は線状の伝達部材として構成されていることから、これらを分離しない構造としたことにより、前記着脱構造が一層簡素化されている。
【０２２７】
この場合、トリガレバー３６のラッチ機構を構成する爪部２０６ａと係合リング２７とが、それぞれ作業部１６側（又は操作部１４側でもよい）と操作部１４側（又は作業部１６側でもよい）に設けられている。これにより、トリガレバー３６にその位置を固定するラッチ機構を搭載した場合であっても、操作部１４と作業部１６とを容易に着脱可能な構成にすることができる。
【０２２８】
次に、以上のように構成されるマニピュレータ１０に適用される先端動作部１２の具体的な構成について、グリッパであるエンドエフェクタ１３００を採用した構造を例示して説明する。先端動作部１２としては、グリッパ以外の構造、例えばはさみや電気メス等も勿論適用可能であり、該先端動作部１２を含む作業部１６として構成することにより、操作部１４に対して容易に着脱し交換することができる。
【０２２９】
図４３に示すように、先端動作部１２には、ロッド１９２ａ、受動ワイヤ１２５２ａ、アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ、受動プーリ１１５６ａを含む第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと、これに対応した第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂが設けられている。第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａ及び第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂは、エンドエフェクタ（グリッパ）１３００を開閉させる基本的な構成である。
【０２３０】
第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａにおける構成要素には符号にａを付し、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂにおける構成要素には符号にｂを付して区別する。第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａにおける構成要素と第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂにおける構成要素で同じ機能のものについては、煩雑とならないよう、代表的に第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａについてのみ説明する場合がある。
【０２３１】
図４３、図４４においては、理解が容易となるように、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂを紙面上で並列して示すが、実際のマニピュレータ１０に適用する場合には、図４５に示すように、各プーリの軸方向（つまりＹ方向）に並列させ、アイドルプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４０ａ及び１１４０ｂと、ガイドプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４２ａ及び１１４２ｂの回転軸は、それぞれ同軸上に配置するとよい。つまり、アイドルプーリ１１４０ａ及び１１４０ｂは軸１１１０（図４５参照）に共通的に軸支することができ、ガイドプーリ１１４２ａと１１４２ｂは軸１１１２に共通的に軸支することができる。ガイドプーリ１１４２ａとガイドプーリ１１４２ｂを同軸構成とすることにより、ヨー軸動作機構が簡便になる。
【０２３２】
図４６〜図４９に示すように、先端動作部１２は、ワイヤ受動部１１００と、複合機構部１１０２と、エンドエフェクタ１３００とを有し、Ｙ方向の第１回転軸Ｏｙを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第１自由度と、第２回転軸Ｏｒを中心にしてロール方向に回転する第２自由度と、第３回転軸Ｏｇを中心として先端のエンドエフェクタ１３００を開閉させる第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。
【０２３３】
第１自由度の機構である第１回転軸Ｏｙは、連結シャフト１８の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能に設定するとよい。第２自由度の機構である第２回転軸Ｏｒは先端動作部１２における先端部（つまりエンドエフェクタ１３００）の延在方向の軸線を中心として回転可能な機構とし、先端部をロール回転可能に設定するとよい。
【０２３４】
第１自由度の機構（ヨー方向）は、例えば±９０°又はそれ以上の稼動範囲を有する傾動機構（又は屈曲機構）である。第２自由度の機構（ロール方向）は、例えば±１８０°又はそれ以上の稼動範囲を有する回転機構である。第３自由度の機構（エンドエフェクタ１３００）は、例えば４０°又はそれ以上開くことのできる開閉機構である。
【０２３５】
エンドエフェクタ１３００は、手術において実際の作業を行う部分であり、第１回転軸Ｏｙ及び第２回転軸Ｏｒは、作業を行い易いようにエンドエフェクタ１３００の姿勢を変えるための姿勢変更機構を構成する姿勢軸である。一般に、エンドエフェクタ１３００を開閉させる第３自由度に係る機構部はグリッパ（又はグリッパ軸）とも呼ばれ、ヨー方向に回動する第１自由度に係る機構部はヨー軸とも呼ばれ、ロール方向に回転する第２自由度に係る機構部はロール軸とも呼ばれる。
【０２３６】
ワイヤ受動部１１００は、一対の舌片部１０５８の間に設けられており、ワイヤ１０５２、ワイヤ１０５４のそれぞれの往復動作を回転動作に変換して複合機構部１１０２に伝達する部分である。ワイヤ受動部１１００は、軸孔１０６０ａ、１０６０ａに挿入される軸１１１０と、軸孔１０６０ｂ、１０６０ｂに挿入される軸１１１２とを有する。軸１１１０、１１１２は、軸孔１０６０ａ、１０６０ｂに対して、例えば圧入若しくは溶接により固定される。軸１１１２は第１回転軸Ｏｙの軸上に配置される（図４６及び図４９参照）。
【０２３７】
軸１１１２のＹ方向両端には、Ｙ方向に対称形状の歯車体１１２６及びプーリ１１３０が設けられている。歯車体１１２６は、筒体１１３２と、該筒体１１３２の上部に同心状に設けられた歯車１１３４とを有する。プーリ１１３０は、筒体１１３２と略同径且つ略同形状である。歯車１１３４は、後述するギア体１１４６のフェイスギア１１６５に噛合する。
【０２３８】
筒体１１３２及びプーリ１１３０には、ワイヤ１０５２及び１０５４が所定の固定手段によって一部が固定されて巻き掛けられている。ワイヤ１０５２及び１０５４の巻き掛けられる角度は、例えば１．５回転（５４０°）である。プーリ１１３０は、主軸部材１１４４の基端部側に一体的に設けられており、この主軸部材１１４４は、軸１１１２により第１回転軸Ｏｙ（ヨー軸）を中心に回動（傾動）自在に支持されている。
【０２３９】
ワイヤ１０５４を回転動作させることにより、プーリ１１３０と一体的に設けられた主軸部材１１４４が第１回転軸Ｏｙを中心に回動し、ヨー方向動作が行われる。ワイヤ１０５２（図４６参照）を回転動作させることにより、歯車体１１２６が軸１１１２に対して回転し、ギア体１１４６が第２回転軸Ｏｒを基準として回転し、ロール回転動作が行われる。歯車体１１２６とプーリ１１３０をそれぞれ回転させると、ヨー方向動作とロール回転動作の複合動作が行われる。先端動作部１２の機構は、このように、ワイヤ１０５２が歯車１１３４を介してフェイスギア１１６５を駆動するのに対してワイヤ１０５４は主軸部材１１４４を直接的に回転駆動する形式に限らず、例えば、特開２００８−２５３４６３号公報における図２３に示される構成に相当するような差動機構であってもよい。
【０２４０】
軸１１１０の略中央部にはアイドルプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４０ａが回転自在に軸支されており、軸１１１２の略中央部にはガイドプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４２ａが回転自在に軸支されている。アイドルプーリ１１４０ａは、ガイドプーリ１１４２ａに巻きかける受動ワイヤ（可撓性部材、伝達部材）１２５２ａの巻き掛け角度を常に一定（両側あわせて約１８０°）に保つためにある。アイドルプーリ１１４０ａの代わりに、ガイドプーリ１１４２ａに受動ワイヤ１２５２ａを１巻き以上してもよい。アイドルプーリ１１４０ａ及びガイドプーリ１１４２ａは、受動ワイヤ１２５２ａ（図５１参照）に対する滑り、及び摩擦による摩耗を低減するために、表面を滑らかにし、又は摩擦の少ない材質を用いるとよい。ガイドプーリ１１４２ａは、姿勢変更機構におけるヨー軸Ｏｙに設けられている。
【０２４１】
軸１１１２における、歯車体１１２６とガイドプーリ１１４２ａとの間にはプーリ１１３０を有する主軸部材１１４４が回転自在に軸支されている。主軸部材１１４４は、複合機構部１１０２に向けて突出する筒部を有する。主軸部材１１４４の軸心部には方形の孔１１４４ａが設けられている。主軸部材１１４４のＺ２方向端部には、ガイドプーリ１１４２ａのＹ方向上面及びガイドプーリ１１４２ｂのＹ方向下面を保持するとともに、軸１１１２が挿通する孔を有する２枚の補助板１１４４ｂが設けられている。補助板１１４４ｂはＺ１方向に向かって幅広となる山形であって、糸等の異物の侵入を防止する。
【０２４２】
複合機構部１１０２は、エンドエフェクタ１３００の開閉動作機構と、該エンドエフェクタ１３００の姿勢を変化させる姿勢変更機構とを含む複合的な機構部である。
【０２４３】
複合機構部１１０２は、主軸部材１１４４の筒部周面に対して回転自在に嵌挿されたギア体１１４６と主軸部材１１４４の先端に設けられたナット体１１４８と、Ｚ２方向端部が孔１１４４ａに挿入される断面四角の伝達部材１１５２と、該伝達部材１１５２のＺ２方向端部に対してピン１１５４により回転自在に軸支される受動プーリ（円柱部材、伝達部材）１１５６ａと、受動板（伝達部材）１１５８と、円筒状のカバー１１６０とを有する。
【０２４４】
主軸部材１１４４におけるギア体１１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１１４４ｃが設けられている。ナット体１１４８におけるギア体１１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１１４８ａが設けられている。スラスト軸受部材１１４４ｃ及び１１４８ａは低摩擦材であって、当接部分の摩擦及びトルクを低減するとともに、フェイスギア１１６５に負荷が直接的にかかることを防止する。スラスト軸受部材１１４４ｃ及び１１４８ａは、いわゆる滑り軸受であるが、転がり軸受を設けてもよい。これにより、エンドエフェクタ１３００を強く閉じた場合や開いた場合、すなわちギア体１１４６が主軸部材１１４４に強く当接する場合でも、ロール軸動作をスムーズに行うことができる。
【０２４５】
ギア体１１４６は、段付き筒形状であって、Ｚ２方向の大径部１１６２と、Ｚ１方向の小径部１１６４と、大径部１１６２のＺ２方向端面に設けられたフェイスギア１１６５とを有する。フェイスギア１１６５は、歯車１１３４に噛合する。ギア体１１４６は、ナット体１１４８が主軸部材１１４４に対して抜けることを防止する。大径部１１６２の外周には、ねじが設けてある。
【０２４６】
受動板１１５８は、Ｚ２方向の凹部１１６６と、該凹部１１６６の底面に設けられた係合部１１６８と、Ｙ方向両面にそれぞれ設けられた軸方向のリブ１１７０と、リンク孔１１７２とを有する。係合部１１６８は、伝達部材１１５２の先端に設けられたきのこ状の突起１１７４に係合する形状である。この係合により、受動板１１５８と伝達部材１１５２は、相対的なロール軸の回転が可能になる。受動板１１５８の幅はカバー１１６０の内径に略等しい。
【０２４７】
カバー１１６０は、複合機構部１１０２の略全体を覆う大きさであり、複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１３００に異物（生体組織、薬剤、糸等）が入り込むことが防止される。カバー１１６０の内面には、受動板１１５８の２つのリブ１１７０が嵌る軸方向の２本の溝１１７５が対向する向きに設けられている。溝１１７５にリブ１１７０が嵌ることにより受動板１１５８が軸方向にガイドされる。受動板１１５８の係合部１１６８には突起１１７４が係合することから、受動プーリ１１５６ａは孔１１４４ａ内において、受動板１１５８及び伝達部材１１５２とともに軸方向に進退可能であるとともに、伝達部材１１５２を基準としてロール回転が可能である。カバー１１６０は、ギア体１１４６の大径部１１６２に対して螺入、圧入等の手段により固定されている。
【０２４８】
カバー１１６０は、ギア体１１４６と基部側で結合（螺合、圧入、溶接等）されており、ギア体１１４６の回転とともにカバー１１６０及びエンドエフェクタ１３００はロール軸動作を行う。
【０２４９】
レバー部１３１０と受動板１１５８は、グリッパリンク１２２０により連接されている。つまり、各グリッパリンク１２２０の一端の孔１２２０ａは、孔１２１８とともにピン１２２２が挿入され、他端の孔１２２０ｂは、受動板１１５８のリンク孔１１７２とともにピン１２２４が挿入されて連接されている。
【０２５０】
図５０に示すように、アイドルプーリ１１４０ａは、同軸上の第１層アイドルプーリ（第１層アイドル円柱体）１２３２と第２層アイドルプーリ（第２層アイドル円柱体）１２３４の２枚が並列して構成されており、ガイドプーリ１１４２ａは、同軸上の第１層ガイドプーリ（第１層ガイド円柱体）１２３６と第２層ガイドプーリ（第２層ガイド円柱体）１２３８の２枚が並列して構成されている。
【０２５１】
図５１に示すように、ロッド１９２ａのＺ１方向端部は、ワイヤ係合部１２５０ａによって受動ワイヤ（可撓性部材）１２５２ａの両端部に接続されている。
【０２５２】
図５２及び図５３に示すように、ワイヤ係合部１２５０ａは、ロッド１９２ａの先端部１４１４にローラ１４１６が設けられ、該ローラ１４１６に受動ワイヤ１２５２ａが巻き掛けられている。ローラ１４１６はピン１４１８に軸支されており回転自在である。これにより、受動ワイヤ１２５２ａはローラ１４１６に巻きかけられながら適度に進退し、ロッド１９２ａをＺ２方向に引くときに、特にヨー軸が屈曲しないような状態でも、受動ワイヤ１２５２ａをＸ方向のバランスよく引くことができる。先端部１４１４は、ロッド１９２ａに螺設されている。この実施例では、受動ワイヤ１２５２ａのＹ方向一対の張力が均一となり、長寿命化を図ることができるとともに、上下両方のＹ方向一対の平行化を図ることができる。
【０２５３】
図５０及び図５１に戻り、受動ワイヤ１２５２ａは、一部がワイヤ係合部１２５０ａに接続された環状の可撓性部材であり、ワイヤ以外にもロープ、樹脂線、ピアノ線及びチェーン等を用いることができる。ここで、環状とは広義であり、必ずしも全長にわたって可撓性部材が適用されている必要はなく、少なくとも各プーリに巻き掛けられる箇所が可撓性部材であればよく、直線部は剛体で接続されていてもよいことはもちろんである。
【０２５４】
受動ワイヤ１２５２ａは、駆動部材のロッド１９２ａから、アイドルプーリ１１４０ａのＸ１方向（第１の側方）を通り、Ｘ２方向（第２の側方）に向かい、ガイドプーリ１１４２ａのＸ２方向の面を通り受動プーリ１１５６ａのＸ２方向面に至る。受動ワイヤ１２５２ａは、さらに、受動プーリ１１５６ａのＺ１方向面に半周巻き掛けられてＸ１方向面に至り、ガイドプーリ１１４２ａのＸ１方向の面を通り、Ｘ２方向に向かいアイドルプーリ１１４０ａのＸ２方向を通りワイヤ係合部１２５０ａに至る経路で配設されている。
【０２５５】
つまり、受動ワイヤ１２５２ａは、ワイヤ係合部１２５０ａを基点及び終点とする一巡の経路を構成し、アイドルプーリ１１４０ａの両側方を通り、受動プーリ１１５６ａに巻き掛けられ、アイドルプーリ１１４０ａとガイドプーリ１１４２ａとの間で交差して、略８字形状をなす。これにより、ワイヤ係合部１２５０ａ及び受動ワイヤ１２５２ａは、ロッド１９２ａを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。
【０２５６】
アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ及び受動プーリ１１５６ａは略同径であり、受動ワイヤ１２５２ａがあまり屈曲しないように、レイアウト上の可能な範囲で適度に大径にしている。ワイヤ係合部１２５０ａは、受動ワイヤ１２５２ａが過度に屈曲しないように、アイドルプーリ１１４０ａよりも適度に離れた位置に設けられており、受動ワイヤ１２５２ａの両端部はワイヤ係合部１２５０ａを頂部として鋭角を形成している。アイドルプーリ１１４０ａとガイドプーリ１１４２ａとの間は狭く、例えば、受動ワイヤ１２５２ａの幅と略等しい隙間が形成されている。
【０２５７】
アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ及び受動プーリ１１５６ａには、受動ワイヤ１２５２ａの抜け止めのために、上面及び下面に小さいフランジを設け、又は側面を凹形状にしてもよい。
【０２５８】
図５１から明らかなように、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａでは、基端側から先端側に向かって、受動ワイヤ１２５２ａ、アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ及び受動プーリ１１５６ａが中心線に沿って配置されている。エンドエフェクタ１３００は、伝達部材１１５２等を介して受動プーリ１１５６ａに連結されている。
【０２５９】
このように構成される第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａでは、ロッド１９２ａ（図５１参照）をＺ２方向に引き寄せると、平面視で、第１層アイドルプーリ１２３２及び第２層ガイドプーリ１２３８は反時計方向に回転し、第２層アイドルプーリ１２３４及び第１層ガイドプーリ１２３６は時計方向に回転する。このように、アイドルプーリ１１４０ａ及びガイドプーリ１１４２ａは、それぞれ同軸上で２枚のプーリが並列する構成であることから、当接する受動ワイヤ１２５２ａの動きに従って逆方向に回転可能であり、動作がスムーズである。
【０２６０】
図４６〜図４９に示すように、エンドエフェクタ１３００は、一対のグリッパ１３０２が動作をするいわゆる両開き型である。エンドエフェクタ１３００は、カバー１１６０に対して一体構成のグリッパベース１３０４と、該グリッパベース１３０４に設けられたピン１１９６を基準にして動作する一対のエンドエフェクタ部材１３０８と、一対のグリッパリンク１２２０とを有する。
【０２６１】
各エンドエフェクタ部材１３０８は、Ｌ字形状であって、Ｚ１方向に延在するグリッパ１３０２と、該グリッパ１３０２に対して略３５°に曲がって延在するレバー部１３１０とを有する。Ｌ字形状の屈曲部には、孔１２１６が設けられ、レバー部１３１０の端部近傍には孔１２１８が設けられている。孔１２１６にピン１１９６が挿入されることにより一対のエンドエフェクタ部材１３０８は第３回転軸Ｏｇを中心として揺動自在となる。
【０２６２】
各エンドエフェクタ部材１３０８は側方の１つのグリッパリンク１２２０によって、受動板１１５８のピン１２２４に連接されている。エンドエフェクタ１３００の受動板１１５８ではリンク孔１１７２が図４７のＹ方向に対称位置に２つ設けられており、一対のグリッパリンク１２２０は側面視で交差する配置である。
【０２６３】
図４５〜図４９に示すように、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂは、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａ（図５１参照）に対して、基本的には、折り返しプーリ（円柱部材、伝達部材）１３５０が付加された構成である。受動プーリ１１５６ａ及び受動プーリ１１５６ｂは同軸構成となっている。
【０２６４】
主軸部材１１４４には、ピン１３５２が挿入及び固定される径方向の軸孔１３５４が設けられている。軸孔１３５４は、孔１１４４ａを経由して主軸部材１１４４の筒部を貫通している。
【０２６５】
伝達部材１１５２には、ピン１３５２が挿通可能な幅で軸方向に延在する長孔１３５６が設けられている。伝達部材１１５２は、作業部１６の軸心よりＹ１方向にややオフセットした位置に設けられるが、先端の突起１１７４だけは軸心に配置させるとよい（図５１参照）。もちろん、伝達部材１１５２は中心に配置してもよい。
【０２６６】
ピン１１５４は、伝達部材１１５２を通り抜けてＹ２方向に突出し受動プーリ１１５６ｂを軸支する。受動プーリ１１５６ｂは、受動ワイヤ１２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。主軸部材１１４４の孔１１４４ａは、受動プーリ１１５６ａ、１１５６ｂ及び伝達部材１１５２が挿入可能な高さを有する（図４６及び図４９参照）。受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂは、孔１１４４ａ内でピン１１５４によって同軸に軸支されており、独立的に回転自在である。
【０２６７】
図４５及び図４６に示すように、ピン１３５２は、孔１１４４ａ内でＹ１方向からＹ２方向に向かって、長孔１３５６及び折り返しプーリ１３５０の中心孔に挿入されて、伝達部材１１５２と受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂが軸方向に進退可能である。折り返しプーリ１３５０はピン１３５２に軸支されて回転自在であり、位置は固定である。折り返しプーリ１３５０は受動ワイヤ１２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。また、折り返しプーリ１３５０を２層化することにより、開閉動作のときに反対方向に回転できる構成となり、受動ワイヤ１２５２ｂとプーリの摩擦を低減させることができる。
【０２６８】
図５４、図５５及び図５６に示すように、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂにおいては、受動プーリ１１５６ｂよりも先端側に折り返しプーリ１３５０が設けられ、受動ワイヤ１２５２ｂは、受動プーリ１１５６ｂと折り返しプーリ１３５０とにわたって巻き掛けられている。つまり、受動ワイヤ１２５２ｂは、駆動部材のロッド１９２ｂのワイヤ係合部１２５０ｂ（図４３〜図４５参照）から、アイドルプーリ１１４０ｂのＸ１方向を通り、Ｘ２方向に向かい、ガイドプーリ１１４２ｂのＸ２方向を通り受動プーリ１１５６ｂのＸ２方向面に至る。受動ワイヤ１２５２ｂはそのままＺ１方向に向かって延在し、折り返しプーリ１３５０のＸ２方向の面に達し、該折り返しプーリ１３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。
【０２６９】
受動ワイヤ１２５２ｂは受動プーリ１１５６ｂのＺ２方向の面に半回転巻き付けられてＸ２側を通って再度折り返しプーリ１３５０に至り、再び該折り返しプーリ１３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。この後、受動ワイヤ１２５２ｂはガイドプーリ１１４２ｂのＸ１方向からアイドルプーリ１１４０ｂのＸ２方向に至り、ロッド１９２ｂのワイヤ係合部１２５０ｂに接続される。ワイヤ係合部１２５０ａ及び受動ワイヤ１２５２ｂは、ロッド１９２ｂを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。
【０２７０】
先端動作部１２の構造について理解を容易にするために、その模式図を図４５に示す。
【０２７１】
このように構成される先端動作部１２では、図４３に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に引くと、ロッド１９２ａは受動ワイヤ１２５２ａを引き寄せ、受動プーリ１１５６ａ、伝達部材１１５２をＺ２方向に移動させることからエンドエフェクタ１３００を閉じさせることができる。つまり、ロッド１９２ａや受動ワイヤ１２５２ａ、受動プーリ１１５６ａ等の伝達部材が牽引されることによりエンドエフェクタ１３００が閉じられる。
【０２７２】
この場合、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂについては、ロッド１９２ｂは、押し出されるように配置されているため、伝達部材１１５２の動作を阻害しない。
【０２７３】
また、図４４に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に押し出すと、伝達部材１１５２及び受動プーリ１１５６ａは先端側にＺ１方向に移動してエンドエフェクタ１３００を開くことができる。
【０２７４】
エンドエフェクタ１３００には、トリガレバー３６を人手によって押し出す力が第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂによって機械的に直接伝えられることから、弾性体のような所定の力ではなく任意の強い力で開くことができる。したがって、エンドエフェクタ１３００の外側面を用いて生体組織を剥離させ、又は孔部を拡開させるような手技に対して好適に用いることができる。
【０２７５】
また、エンドエフェクタ１３００の外側面に対象物が接触した場合には、受動ワイヤ１２５２ｂ、ロッド１９２ｂ及びトリガレバー３６もそれ以上Ｚ１方向に動かなくなり、操作者はエンドエフェクタ１３００の外側面が対象物に接触したこと、及び該対象物の硬さ等を指先で知覚することができる。
【０２７６】
先端動作部１２は、ヨー軸動作及びロール軸動作が可能である。図示を省略するが、先端動作部１２では、ヨー軸動作をする場合、ガイドプーリ１１４２ａ及びガイドプーリ１１４２ｂの軸１１１２（図４５参照）を中心にして、それよりも先端の複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１３００がヨー方向に揺動する。先端動作部１２は、非干渉機構であることから、ヨー軸動作をしてもエンドエフェクタ１３００の開度が変化することはなく、逆にエンドエフェクタ１３００の開度を変化させてもヨー軸が動作することはない。エンドエフェクタ１３００とロール軸の関係についても同様である。
【０２７７】
次に、先端動作部１２の変形例としての先端動作部１２ａを図５７に示す。
【０２７８】
図５７に示すように、先端動作部１２ａは、前記の先端動作部１２（図４４参照）と比較して第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａを有している点で共通するが、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂが省略された構成となっている。先端動作部１２ａについて、先端動作部１２と同一の構成要素については同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０２７９】
先端動作部１２ａは、前記の両開き型のエンドエフェクタ１３００に代えて片開き式のエンドエフェクタ１３００ａが設けられている。エンドエフェクタ１３００ａは、固定のグリッパ１２０２とピン１１９６を中心として軸開閉動作をするグリッパ１２１２と、伝達部材１１５２をＺ１方向に弾性付勢するスプリング１３０５とを有している。グリッパ１２１２は、伝達部材１１５２が進退することにともなってグリッパリンク１２２０を介して開閉駆動される。すなわち、トリガレバー３６をＺ２方向に引くと第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａによって伝達部材１１５２もＺ２方向に変位し、グリッパ１２１２は図５７における反時計方向に回動してエンドエフェクタ１３００が閉動作をする。一方、トリガレバー３６を開放すると、伝達部材１１５２はスプリング１３０５の付勢によってＺ１方向に変位し、エンドエフェクタ１３００は開状態に復帰する。また、トリガレバー３６はＺ１方向に復帰する。
【０２８０】
本発明は、例えば図５８に示すような手術用ロボットシステム７００に適用してもよい。
【０２８１】
手術用ロボットシステム７００は、多関節型のロボットアーム７０２と、コンソール７０４とを有し、ロボットアーム７０２の先端には前記のマニピュレータ１０と同じ機構が設けられている。ロボットアーム７０２の先端部７０８には、操作部１４に代えて、内部に駆動部３０を収納した基部１４ａが固定され、該基部１４ａに対して作業部１６が着脱可能に取り付けられる。ロボットアーム７０２は、作業部１６を移動させる手段であればよく、据置型に限らず、例えば自律移動型でもよい。コンソール７０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採りうる。
【０２８２】
ロボットアーム７０２は、独立的な６以上の関節（回転軸やスライド軸等）を有すると、作業部１６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のマニピュレータ１０を構成する基部１４ａは、ロボットアーム７０２の先端部７０８と一体化している。マニピュレータ１０は、前記のトリガレバー３６による機械的な動作機構の代わりに図示しないモータ（人手によって操作する入力部に連動するアクチュエータ）による電気的な動作機構を有し、該モータが２本のロッド１９２ａ及び１９２ｂを駆動する。
【０２８３】
ロボットアーム７０２は、コンソール７０４の作用下に動作し、プログラムによる自動動作や、コンソール７０４に設けられたジョイスティック７０６に倣った操作、及びこれらの複合的な動作をする構成にしてもよい。コンソール７０４は、前記のコントローラの機能を含んでいる。作業部１６には、前記の先端動作部１２が設けられている。
【０２８４】
コンソール７０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック７０６と、モニタ７１０が設けられている。図示を省略するが、２つのジョイスティック７０６により、２台のロボットアーム７０２を個別に操作が可能である。２つのジョイスティック７０６は、両手で操作し易い位置に設けられている。モニタ７１０には、軟性鏡による画像等の情報が表示される。
【０２８５】
ジョイスティック７０６は、上下動作、左右動作、捻り動作、及び傾動動作が可能であり、これらの動作に応じてロボットアーム７０２を動かすことができる。ジョイスティック７０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム７０２とコンソール７０４との間の通信手段は、有線、無線、ネットワーク又はこれらの組合せでよい。
【０２８６】
ジョイスティック７０６には、トリガレバー３６が設けられており、該トリガレバー３６を操作することにより前記モータを駆動可能である。
【０２８７】
本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至工程を採り得ることは勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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