(57)【要約】      （修正有）【課題】湾曲角度の差が増大しない連続体ロボットを提供すること。【解決手段】ワイヤ駆動式操作装置１であって、ドライバと、第１の遠位部材３、複数の第１の案内部材４、および複数の第１のワイヤを含む第１の変形セクションと、第１の変形セクションとドライバとの間に設けられ、第２の遠位部材、複数の第２の案内部材、および複数の第２のワイヤを含む第２の変形セクションとを含む、ワイヤ駆動式操作装置。複数の第１のワイヤは、第１の遠位部材に固定され、複数の第１のワイヤの少なくとも１つは、複数の第１の案内部材にさらに固定され、複数の第１のワイヤの他のワイヤは、複数の第１の案内部材に対して摺動可能である。複数の第２のワイヤは、第２の遠位部材に固定され、複数の第２のワイヤの少なくとも１つは、複数の第２の案内部材にさらに固定され、複数の第１のワイヤの他のワイヤは、複数の第２の案内部材に対して摺動可能である。【選択図】図１
2018171701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ駆動式操作装置であって、
ドライバと、
第１の遠位部材、複数の第１の案内部材、および複数の第１のワイヤを含む第１の変形セクションと、
前記第１の変形セクションと前記ドライバとの間に設けられた第２の変形セクションであって、第２の遠位部材、複数の第２の案内部材、および複数の第２のワイヤを含む、第２の変形セクションと、
を備え、
前記複数の第１のワイヤは、前記第１の遠位部材に固定され、前記複数の第１のワイヤの少なくとも１つは、前記複数の第１の案内部材にさらに固定され、前記複数の第１のワイヤの他のものは、前記複数の第１の案内部材に対して摺動可能であり、
前記複数の第２のワイヤは、前記第２の遠位部材に固定され、前記複数の第２のワイヤの少なくとも１つは、前記複数の第２の案内部材にさらに固定され、前記複数の前記第２のワイヤの他のものは、前記複数の第２の案内部材に対して摺動可能であり、
前記複数の第１のワイヤは、前記ドライバから前記第２の変形セクションを通り前記第１の遠位部材まで延び、前記第２の案内部材に対して摺動可能であり、
前記第１の変形セクションの長さは、前記第２の変形セクションの長さより短い、ワイヤ駆動式操作装置。
【請求項２】
前記複数の第１のワイヤが、前記複数の第２の案内部材に設けられた穴および前記第２の遠位部材に設けられた穴を通過する、請求項１に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項３】
前記複数の第１のワイヤおよび前記複数の第２のワイヤが、曲げることができるワイヤである、請求項１に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項４】
第１のワイヤの数が３本であり、第２のワイヤの数が３本である、請求項１に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項５】
前記第２の変形セクションと前記ドライバとの間に設けられた第３の変形セクションであって、第３の遠位部材、複数の第３の案内部材、および複数の第３のワイヤを含む、第３の変形セクションをさらに備え、
前記第１の変形セクションの前記長さが、前記第３の変形セクションの長さより短く、
前記複数の第１のワイヤおよび前記複数の第２のワイヤが、前記ドライバから前記第３の変形セクションを通って延びる、請求項１に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項６】
前記複数の第３のワイヤが、曲げることができるワイヤである、請求項５に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項７】
前記複数の第１のワイヤが、前記複数の第３の案内部材に設けられた穴および前記第３の遠位部材に設けられた穴を通過し、
前記複数の第２のワイヤが、前記複数の第３の案内部材に設けられた穴および前記第３の遠位部材に設けられた穴を通過する、請求項５に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項８】
前記第１の変形セクションおよび前記第３の変形セクションの差が、前記第３の変形セクションの前記長さの少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも５０％、または少なくとも７０％である、請求項５に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項９】
前記第１の変形セクションおよび前記第３の変形セクションの差が、少なくとも５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、または１６０ｍｍである、請求項５に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項１０】
前記隣接する変形セクションの前記長さの差が、前記ワイヤ駆動式操作装置の決定された使用に基づく、請求項５に記載のワイヤ駆動式操作装置。
【請求項１１】
連続体ロボット制御装置であって、
遠位湾曲セクションおよび追従湾曲セクションを含む連続体ロボットであって、各湾曲セクションはワイヤによって駆動される、連続体ロボットと、
前記ワイヤを独立的に駆動するように構成された駆動ユニットと、
前記連続体ロボットが装着されたベースと、
前記ベースを長手方向に移動させるように構成されたベース制御ユニットと、
前記追従湾曲セクションに適用されるワイヤ駆動量を、前記ベースの変位に基づいて制御するように構成された制御ユニットと、
前記制御ユニットによって前記追従湾曲セクションに適用される前記ワイヤ駆動量を決定するように構成された決定ユニットと、
を備え、
前記決定ユニットは、第１のベース変位量および第１の湾曲角度を、前記遠位湾曲セクションの遠位端に与えられた命令から取得し、第２のベース変位量および前記ワイヤ駆動量を参照テーブルから取得し、
前記第２のベース変位量は、前記第１のベース変位量と前記追従湾曲セクションの仮想長さとの和であり、
前記追従湾曲セクションの前記仮想長さが、前記追従湾曲セクションの実際の長さより短い、連続体ロボット制御装置。
【請求項１２】
前記決定ユニットは、前記ベースが前記第２のベース変位量と等しい距離だけ移動されるときに前記追従湾曲セクションに適用されるワイヤ駆動量の推移を、補間法によって決定する、請求項１１に記載の連続体ロボット制御装置。
【請求項１３】
前記追従湾曲セクションの前記仮想長さが、前記連続体ロボットが前進する経路の容積または断面積に応じて前記追従湾曲セクションの前記仮想長さを記憶する第２の参照テーブルを使用することによって決定される、請求項１１に記載の連続体ロボット制御装置。
【請求項１４】
前記第２の参照テーブルが、前記経路の経路情報を使用して、前記経路内を前記前進する間の前記連続体ロボットの湾曲形状を算出し、前記湾曲形状の曲率の分布の２つのノルムを算出することによって生成される、請求項１３に記載の連続体ロボット制御装置。
【請求項１５】
逆運動学制御ユニットであって、前記遠位湾曲セクションの前進量命令および角度命令に基づいて最遠位座標命令を算出し、前記最遠位端座標命令に基づいて前記追従湾曲セクションのワイヤ駆動命令および前記ベースの変位を算出するように構成された逆運動学制御ユニットをさらに備える、請求項１１に記載の連続体ロボット制御装置。
【請求項１６】
連続体ロボット制御装置であって、
遠位湾曲セクションおよび複数の追従湾曲セクションを含む連続体ロボットであって、各湾曲セクションはワイヤによって駆動される、連続体ロボットと、
前記ワイヤを独立的に駆動するように構成された駆動ユニットと、
前記連続体ロボットが装着されたベースと、
前記ベースを長手方向に移動させるように構成されたベース制御ユニットと、
前記追従湾曲セクションの少なくとも１つに適用されるワイヤ駆動量を、前記ベースの前記変位に基づいて制御するように構成された制御ユニットと、
前記制御ユニットによって前記少なくとも１つの追従湾曲セクションに適用される前記ワイヤ駆動量を決定するように構成された決定ユニットと、
を備え、
前記決定ユニットが、第１のベース変位量および第１の湾曲角度を、前記遠位湾曲セクションの遠位端に与えられた命令から取得し、第２のベース変位量および前記ワイヤ駆動量を参照テーブルから取得し、
前記第２のベース変位量は、前記第１のベース変位量と前記少なくとも１つの追従湾曲セクションの仮想長さとの和であり、
前記少なくとも１つの追従湾曲セクションの前記仮想長さが、前記追従湾曲セクションの実際の長さより短く、
前記制御ユニットが、前記参照テーブルから得られた値に従って、残りの複数の追従湾曲セクションの各々に適用されるワイヤ駆動量を制御する、連続体ロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／４６４，８９８号および２０１７年２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／４６４９２１号の優先権の利益を主張するものであり、いずれの文献も、参照によって全体的に本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、一般に、連続体ロボットに関する。
【背景技術】
【０００３】
連続体ロボットは、可撓性構造体を有する複数の湾曲セクションを含む。連続体ロボットの形状は、湾曲セクションを変形させることによって制御される。１つの例では、隣り合う湾曲セクションの対は、追従セクションの湾曲形状が先頭セクションの湾曲形状をたどるように制御され、それにより、ベースが前進するにつれて形状が連続的に伝播される。
【０００４】
このロボットは、剛性リンクを伴って構成されたロボットに比べて、主に２つの利点を有する。第１の利点は、連続体ロボットは、狭い空間内または剛性リンクロボットが動けなくなる可能性がある、物が散乱した環境内で、曲線に沿って移動することができることである。第２の利点は、連続体ロボットはかなりの可撓性を有するため、もろい経路に損傷を与えることなく連続体ロボットを操作できることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、最遠位端の湾曲角度を追従セクションのものに連続的に伝播する制御方法が、追従セクションの長さが先頭セクションの長さより長い構成に適用された場合、追従セクションの湾曲角度と先頭セクションの湾曲角度との間の差が増大する。この場合、連続体ロボットは、狭い空間内の妨害物により接触しやすくなる。そのような接触は、摩擦の増大を引き起こしやすくなり、その結果、連続体ロボットまたは経路に損傷を与える恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ワイヤ駆動式操作装置の一部の実施形態は、ドライバと、第１の遠位部材、複数の第１の案内部材、および複数の第１のワイヤを含む第１の変形セクションと、第１の変形セクションとドライバとの間に設けられ、第２の遠位部材、複数の第２の案内部材、および複数の第２のワイヤを含む、第２の変形セクションとを備える。複数の第１のワイヤは、第１の遠位部材に固定され、複数の第１のワイヤの少なくとも１つは、複数の第１の案内部材にさらに固定され、複数の第１のワイヤの他のワイヤは、複数の第１の案内部材に対して摺動可能である。複数の第２のワイヤは、第２の遠位部材に固定され、複数の第２のワイヤの少なくとも１つは、複数の第２の案内部材にさらに固定され、複数の第１のワイヤの他のワイヤは、複数の第２の案内部材に対して摺動可能である。加えて、第１の変形セクションの長さは、第２の変形セクションの長さより短い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ワイヤ駆動式操作装置の構成を示す斜視図である。
【図２】案内部材を示す斜視図である。
【図３】案内部材を示す平面図である。
【図４】線形部材が駆動されるときのワイヤ駆動式操作装置の変形を示す斜視図である。
【図５】線形部材が駆動されるときのワイヤ駆動式操作装置の変形を示す平面図である。
【図６（ａ）】２つのセクションを備えたワイヤ駆動式操作装置の構成を示す斜視図である。
【図６（ｂ）】案内部材の平面図である。
【図６（ｃ）】案内部材の平面図である。
【図７（ａ）】３つのセクションを備えたワイヤ駆動式操作装置の構成を示す斜視図である。
【図７（ｂ）】案内部材の平面図である。
【図８】第１の実施形態による運動学的モデルを示す図である。
【図９】第１の実施形態による運動学的モデルを示す図である。
【図１０】第１の実施形態による先頭追従制御を示す図である。
【図１１】第１の実施形態による制御システムを示す図である。
【図１２（ａ）】第１の実施形態による先頭追従制御を示す図である。
【図１２（ｂ）】第１の実施形態による先頭追従制御を示す図である。
【図１３】第１の実施形態による制御システムを示す図である。
【図１４】第１の実施形態による制御システムを示すブロック図である。
【図１５】第１の実施形態による制御グラフを示す図である。
【図１６（ａ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１６（ｂ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１６（ｃ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１７（ａ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１７（ｂ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１８（ａ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１８（ｂ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１９（ａ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図１９（ｂ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図２０（ａ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図２０（ｂ）】第１の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】第２の実施形態による制御システムを示すブロック図である。
【図２２】第３の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図２３（ａ）】第３の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図２３（ｂ）】第３の実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。
【図２４】第３の実施形態による制御システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
連続体ロボットの機構が、第１の実施形態によって説明される。説明は以下に詳細に提供され、シミュレーションによって得られた制御結果が提供される。
【０００９】
機構の基本的構成
【００１０】
図１は、第１の構成によるワイヤ駆動式操作装置１の斜視図である。ワイヤ駆動式操作装置１は、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃと、遠位部材３と、案内部材４と、支持部材５とを含む。線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃは、Ｚ軸に対して平行な方向に配置され、Ｚ軸方向の＋Ｚ側の末端部において遠位部材３に結合される。線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃは、Ｚ軸方向の−Ｚ側の末端部においてドライバ７（図示せず）に結合される。線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃは、たとえば、ピアノ線、ステンレス鋼ワイヤまたはニッケルチタン合金ワイヤなどの金属ワイヤであることができる。遠位部材３は、その中心軸がＺ軸に沿って延びる環状形状を有し、たとえば接着、ピン止め、またはねじ込みによって線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃに結合される。
【００１１】
図２に示すように、代表的な案内部材４は、その中心軸がＺ軸方向に沿って延びる環状形状を有し、Ｚ軸方向に案内部材４を貫通する案内穴８ａ、８ｂ、および８ｃを有する。案内穴８ａ、８ｂ、および８ｃは、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃが案内穴８ａ、８ｂ、および８ｃのそれぞれを通過することを可能にするように配置される。線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃの中でも、線形部材２ａは、たとえば接着、ピン止め、またはねじ込みによって、案内穴８ａにおいて案内部材４に固定され、線形部材２ｂおよび２ｃは、案内穴８ｂおよび８ｃに対して摺動可能である。案内部材４は、案内穴８ｂおよび８ｃを通して線形部材２ｂおよび２ｃと接触するため、案内部材４は、小さい摩擦係数を有する樹脂などの部材を含むことができる。
【００１２】
支持部材５は、その中心軸がＺ軸方向に沿って延びる円筒形状を有する。支持部材５は、案内部材４と同様にＺ軸方向に支持部材５を貫通する穴を有する。この穴は、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃが穴を通過することを可能にするように配置される。線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃは、支持部材５に形成された貫通穴に対して摺動可能である。支持部材５は、支持部材５の貫通穴を通過する線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃが、Ｚ軸方向に駆動されたとき、線形部材２ａ、２ｂ、および２を座屈させずに力を伝達する機能を有する。湾曲セクション（変形セクション）６は、遠位部材３から支持部材５のＺ軸方向の＋Ｚ側の遠位端まで延びる部分であり、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃが駆動されたとき、湾曲動作をもたらすセクションである。
【００１３】
線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃは、Ｚ軸方向の−Ｚ側のそれぞれの末端部においてドライバ７（図示せず）に結合され、ドライバ７は、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃを押し引きすることによって線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃをＺ軸方向に独立的に駆動することができる機構を有する。
【００１４】
次に、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃが駆動されるときのワイヤ駆動式操作装置の湾曲動作を説明する。図３に示すように、案内部材４の案内穴８ａ、８ｂ、および８ｃは、案内部材４の中心から半径ｒの円に内接する正三角形のそれぞれの頂点に配置される。案内穴８ａは、Ｙ軸上に位置する。ワイヤ駆動式操作装置の湾曲動作の一例として、図４は、斜視図を示し、図５は、線形部材２ｂおよび２ｃがＺ軸方向の＋Ｚ側に駆動変位ｌpだけ駆動されるときの湾曲セクション６の湾曲状態のＹ−Ｚ平面図を示す。
【００１５】
θが駆動後の遠位部材の角度の変化を示し、ｌが駆動前の湾曲セクション６の長さを示すとき、湾曲セクション６は、一定の曲率を維持しながらＹ−Ｚ平面内で湾曲する。ｒa、ｒb、およびｒcが、それぞれ、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃの曲率半径を示す場合、図５を参照して以下の関係を得ることができる。
ｒa・θ＝ｌ                             （１）
ｒb・θ＝ｌ＋ｌp                        （２）
ｒc・θ＝ｌ＋ｌp                        （３）
【００１６】
また、図３から分かるように、Ｙ−Ｚ平面内に投影された案内穴８ａと案内穴８ｂおよび８ｃとの間の距離は、３ｒ／２であり、故に、以下の関係を得ることができる。
【数１】
2018171701.tif 000003
【００１７】
式（１）、（２）、（３）、および（４）を使用することによって、以下の関係を得ることができる。
【数２】
2018171701.tif 000004
【００１８】
上記の構成では、線形部材２ａを固定しながら線形部材２ｂおよび２ｃをＺ軸方向の＋Ｚ側に駆動することによって、湾曲セクション６がＹ−Ｚ平面内で湾曲するように説明した。線形部材２ａを固定しながら、線形部材２ｂおよび２ｃが、それぞれ、Ｚ軸方向の＋Ｚ側に駆動変位ｌｐおよびＺ軸方向の−Ｚ側に駆動変位ｌｐで駆動されるとき、湾曲セクション６をＸ−Ｚ平面内で湾曲させることができる。Ｘ−Ｚ平面内の変形が、Ｙ−Ｚ平面内の変形に類似すると考えられる場合、θが駆動後の遠位部材の角度の変化を示し、ｌが駆動前の湾曲セクション６の長さを示し、ｒa、ｒb、およびｒcが、それぞれ、線形部材２ａ、２ｂ、および２ｃの曲率半径を示すとき、以下の関係式を得ることができる。
ｒa・θ＝ｌ                             （６）
ｒb・θ＝ｌ＋ｌp                        （７）
ｒc・θ＝ｌ−ｌp                        （８）
【数３】
2018171701.tif 000005
【００１９】
式（６）、（７）、（８）、および（９）を使用することにより、以下の関係を得ることができる。
【数４】
2018171701.tif 000006
【００２０】
さらに、線形部材２ｂおよび２ｃの駆動量を組み合わせることによって、湾曲セクション６をＺ軸を含む所望の平面内で湾曲させることができる。遠位部材３の姿勢を制御するには、３つの線形部材のうち２つを駆動するだけで十分である。この場合、駆動されない線形部材２に結合されたドライバ７は、実際には、駆動機構を有さなくてもよい。したがって、ドライバ７によって占有される空間を低減するために、２つの線形部材を駆動し、１つの線形部材を駆動しないことが望ましい。また、駆動されない線形部材２は、案内部材４の案内穴８に結合された線形部材２であってよい。さらに、ワイヤ駆動式操作装置１を湾曲させたい方向が事前に決定される場合、３つの線形部材２の１つを駆動し、残りの２つの線形部材を駆動しないようにしてもよい。さらに、ワイヤ駆動式操作装置をＺ軸回りで回転させる機構を追加的に設けて、１つの線形部材のみを駆動することによって湾曲セクション６を所望の方向に湾曲させてもよい。この場合、３つの線形部材２の２つを案内部材４に固定してもよい。たとえば、ドライバ７によって駆動されない線形部材２を案内部材４に固定することができ、ドライバ７によって駆動される線形部材２は、案内部材４に固定されずに案内部材４に対して摺動することができる。
【００２１】
案内部材４は、湾曲セクション６が曲げられるときに線形部材２が座屈することを防止し、線形部材２の間に間隔を維持することによって湾曲セクション６の一定の曲率を保証する機能を有する。したがって、湾曲セクション６内に多数の案内部材４が配置されることが望ましい。他方では、線形部材２がＺ軸方向の−Ｚ側に駆動される場合、湾曲セクション６内の線形部材２の長さは減少し、案内部材４間の間隔は減少する。したがって、案内部材４の数は、案内部材４が互いに機械的に干渉しないように配置されるように決定される。したがって、ｌが駆動前の湾曲セクション６の長さを示し、ｌpmaxが線形部材２の最大駆動量を示し、Ｔtが遠位部材３のＺ軸方向の厚さであり、Ｔgが案内部材４のＺ軸方向の厚さであり、Ｎgが湾曲セクション６内の案内部材４の数であるとき、それぞれのパラメータは、望ましくは以下の関係を満たすように設計される。
ｌ−ｌpmax＜Ｔt＋Ｔg・Ｎg                      （１１）
【００２２】
案内部材４を線形部材２の１つに固定することにより、湾曲セクション６が曲げられたとき、案内部材４間に一定の間隔を維持することができ、その結果、湾曲セクション６の駆動再現性が改善する。また、湾曲セクション６内の曲率を一定になるように維持することができ、線形部材２の駆動時の湾曲セクション６の姿勢の制御可能性が、改善される。さらに、隣り合う案内部材４間に一定の間隔を維持することにより、案内部材４が互いに機械的に干渉することを防止することができる。
【００２３】
複数の湾曲セクションの構成
【００２４】
上記では１つだけの湾曲セクション６の構成を提供したが、この項は、複数の湾曲セクション（変形セクション）６ａおよび６ｂを含む構成を提供する。
【００２５】
図６（ａ）では、ワイヤ駆動式操作装置１は、それぞれの湾曲セクション６ａおよび６ｂの遠位端に遠位部材３ａおよび３ｂを有する。３つの線形部材２の２つのセットが、遠位部材３ａおよび３ｂの各々にそれぞれ結合される。第１の構成の設計と同様に、案内部材４ｂは案内穴８を有する。これらの穴は、遠位部材３ｂに結合された線形部材２が穴を通過することを可能にするように配置される。３つの線形部材２の１つは、案内穴８に固定され、残りの２つの線形部材２は、案内穴８に対して摺動可能である。
【００２６】
湾曲セクション６ａでは、線形部材２は、遠位部材３ａに結合され、図６（ｂ）に示す遠位部材３ａは、線形部材２と機械的に干渉しない位置に案内穴８を有する。案内穴８は、遠位部材３ｂに結合された線形部材２が案内穴８に対して摺動可能であることを可能にするように配置される。図６（ｃ）に示す案内部材４ａは、案内穴８を有し、これによって遠位部材３ａおよび３ｂに結合された線形部材２が案内穴８を通過することを可能にする。遠位部材３ｂに結合された線形部材２は、案内部材４ａに対して摺動可能である。遠位部材３ａに結合された３つの線形部材２の１つは、案内部材４ａの案内穴に固定され、残りの２つの線形部材２は、案内穴８に対して摺動可能である。
【００２７】
支持部材５は、貫通穴を有し、これによってすべての線形部材２が貫通穴に対して摺動可能であることを可能にする。線形部材２は、遠位部材３とは反対側の末端部においてドライバ７（図示せず）に結合され、独立的に駆動することができる。遠位部材３ａおよび３ｂの各々に結合された３つの線形部材２の少なくとも２つを駆動することにより、湾曲セクション６ａおよび６ｂを、Ｚ軸を含む所望の平面内で曲げることができる。これまでの構成のように、線形部材２の１つを駆動させずにドライバ７内に固定することができる。
【００２８】
次に、複数の湾曲セクション６ａおよび６ｂを含むワイヤ駆動式操作装置の駆動を説明する。
【００２９】
遠位部材３ａに結合された線形部材２が駆動されず、遠位部材３ｂに結合された線形部材２が駆動される場合、湾曲セクション６ａの形状は、遠位部材３ａに結合された線形部材２によって制限され、湾曲セクション６ｂの形状のみが変更されるため、遠位部材３ａの姿勢は変更されない。遠位部材３ｂの姿勢は、遠位部材３ｂに結合された線形部材２の駆動量によって決定される。この場合の姿勢の変化は、第１の構成における説明に類似する。
【００３０】
これとは対照的に、遠位部材３ａに結合された線形部材２のみが駆動される場合、遠位部材３ｂに結合された線形部材２は湾曲セクション６ａ内で摺動し、したがって、この駆動は遠位部材３ｂの姿勢に影響を与えず、第１の構成の場合と同じようにして遠位部材３ａの姿勢を制御することができる。また、遠位部材３ｂは、遠位部材３ｂに結合された線形部材２によって制限されるため、遠位部材３ｂの姿勢は変更されない。
【００３１】
遠位部材３ａおよび３ｂの１つに結合された線形部材２を駆動する場合を上記で説明してきたが、すべての線形部材２が駆動される場合、それぞれの遠位部材３ａおよび３ｂの姿勢を、遠位部材３ａおよび３ｂに結合された線形部材２の駆動量によって独立的に決定することができる。
【００３２】
案内部材４ｂを遠位部材３ｂに結合された線形部材２に固定することにより、案内部材４ｂと遠位部材３ａとの間に機械的干渉が起こることを防止することができ、湾曲セクション６ａと湾曲セクション６ｂとの間の反力の生成を制限することができる。その結果、それぞれの湾曲セクション６が独立的に駆動されるときの駆動精度を改善することができる。
【００３３】
異なる長さの複数の湾曲セクションの構成
【００３４】
これまでの２つの項では、同じ長さの湾曲セクション６を有するワイヤ駆動式操作装置の構成を示したが、この項は、ワイヤ駆動式操作装置が異なる長さの複数の湾曲セクション６を有する構成を提供する。
【００３５】
図７（ａ）では、ワイヤ駆動式操作装置は、３つの湾曲セクション６ａ、６ｂ、および６ｃを有する。線形部材３ａ、３ｂ、および３ｃならびに案内部材４ａ、４ｂ、および４ｃは、それぞれ、湾曲セクション６ａ、６ｂ、および６ｃ内に配置される。３つの線形部材２の３つのセットは、それぞれ、線形部材３ａ、３ｂ、および３ｃの各々に結合される。
【００３６】
遠位部材３の各々に結合された線形部材２は、遠位部材３の中心に中点を有する正三角形のそれぞれの頂点に配置される。図７（ｂ）に示すように、合計９つの線形部材２は、遠位部材３ａ、３ｂ、および３ｃの中心回りに４０°の位相差で配置される。この構成では、湾曲セクション６は、３つのセクションである。湾曲セクション６がＮ個のセクションである場合、線形部材２の数は合計で３×Ｎとなる。線形部材２の位相差は、１２０／Ｎ度であってよく、正三角形を形成する線形部材２の組み合わせを遠位部材３の各々に結合することができる。また、それぞれの湾曲セクション６の線形部材２は、隣接する湾曲セクション６の配置順に位相を時計回りまたは反時計回りに１２０／Ｎ度シフトさせることによって配置され得る。さらに、案内部材４に固定された線形部材２は、隣接する湾曲セクション６の配置順に位相を時計回りまたは反時計回りに１２０／Ｎ度シフトさせることによって配置され得る。
【００３７】
湾曲セクション６の長さは、ワイヤ駆動式操作装置１の所望の使用に応じて決定することができ、湾曲セクション６の長さは互いに異なっていてよい。これは第１の構成の式（５）および（１０）から見出されるので、遠位部材３の各々の姿勢は、案内部材４の中心からの線形部材２の距離ｒおよび線形部材２のＺ軸方向の駆動量ｌpによって決定される。各々の遠位部材３の姿勢は、対応する湾曲セクションの長さに依存しない。図７（ａ）に示す構成は、湾曲セクション６ｂおよび６ｃが湾曲セクション６ａより短い構造体を有する。この場合、ワイヤ駆動式操作装置１の姿勢を遠位端においてより精密に制御することができる。また、案内部材４は、湾曲セクション６に基づく式（１１）の関係を満たす間隔で配置されることのみが必要とされる。この配置は、湾曲セクション６内で変動し得る。また、ばね要素などが案内部材４間に配置されて案内部材４間の間隔を維持する場合、この間隔およびばね要素は、湾曲セクション６の長さに従って設計されることが必要とされる。したがって、案内部材４は線形部材２に固定されるため、湾曲セクション６の長さに依存することなく設計を行うことができる。また、第３の構成では、線形部材２に結合されたすべてのドライバ７を駆動するわけではない。１つまたは２つのドライバ７が、必要とされる自由度にしたがって湾曲セクションの各々に対して駆動されてよい。
【００３８】
モデリング−この項では、連続体ロボットのＸ−Ｚ平面内の運動学を導出する。
【００３９】
以下に提供する等式の記号の定義：ｌn：第ｎの湾曲セクションの長さ、ｒn：第ｎの湾曲セクションの案内部材４の案内穴８ａ、８ｂ、および８ｃから案内部材４の中心までの変位、ｅ：ロボットの湾曲セクションの数、θn：第ｎの湾曲セクションの遠位端の角度、θrefn：第ｎの湾曲セクションの遠位端の目標角度、ｌpn：第ｎの湾曲セクションのワイヤの駆動変位、ｘtn，ｚtn：第ｎの湾曲セクションの遠位端の座標、ｃ：ロボットの評価点の合計数、ｘi，ｚi：ロボットが長手方向にｃ個に分割されたときの第ｉの座標、およびｚb：ベース変位。
【００４０】
湾曲セクション数がｎである連続体ロボットの図８に示す運動学は、以下の仮定に基づいて導出される。
１．ワイヤは、紙平面内でのみ変形する。
２．ワイヤは、各湾曲セクション内で一定の曲率で変形する。
３．ワイヤのねじり変形は、考慮しない。
４．ワイヤは、長手方向には変形しない。
【００４１】
最初に、式（５）は以下の式になる。
【数５】
2018171701.tif 000007
【００４２】
次いで、ワイヤ駆動変位ｌpnと第ｎの湾曲セクションの遠位端の角度θnとの間の関係を導出する。この場合、ｎは２以上であると仮定する。
【数６】
2018171701.tif 000008
【００４３】
次いで、ｘtn-1，ｚtn-1は、原点を示し、θn-1方向およびこの方向に直交する方向における相対座標系ｘn−ｚnが、図８に示すようにプロットされるとき、
【数７】
2018171701.tif 000009
【００４４】
第ｎの湾曲セクションのワイヤ駆動変位ｌpnは、第１のセクションから第（ｎ−１）のセクションまでの相対座標系における、第ｎの湾曲セクションを駆動するためのワイヤの変形の総和である。この総和は、以下の通りに表される。
【数８】
2018171701.tif 000010
【００４５】
したがって、第ｎの湾曲セクションの遠位端の角度θnは、ワイヤ駆動変位ｌpnに基づいてのみ決定され、角度θnは、中ほどの湾曲セクションの角度に依存しないことが分かる。
【００４６】
次に、第ｎの湾曲セクションの遠位端角度と遠位端座標との間の関係を導出する。第１の湾曲セクションは、以下の通りに考えられる。
【数９】
2018171701.tif 000011
【００４７】
次いで、第ｎの湾曲セクションの遠位端角度と遠位端座標との間の関係を導出する。この場合、ｎは２以上であると仮定する。
【数１０】
2018171701.tif 000012
【００４８】
したがって、絶対座標系における遠位端の座標ｘtn，ｚtnは、回転変換行列を使用して以下の通りに得られる。
【数１１】
2018171701.tif 000013
【００４９】
また、次項において、ロボット全体をα倍に分割するための座標が、最適化アルゴリズムの評価点として使用される。この時点で、評価点の合計数は、ｃ＝αｅである。第ｉの評価点の座標ｘi，ｚiは、以下の通りに得られる。
【数１２】
2018171701.tif 000014
【００５０】
この場合、Ｑ，Ｒは、商および剰余であり、以下の式から得られる。
Ｑ＝［ｉ／α］，Ｒ＝ｉ ｍｏｄ α
【００５１】
制御システム設計
【００５２】
次に、先頭追従制御システムを説明する。図１０に示すように、先頭追従制御は、追従湾曲セクションが、最遠位端１００２にある湾曲セクションが通過する経路１０００と同じ経路を通過することを可能にする制御方法である。したがって、連続体ロボット１００１は、空間を湾曲くねって通過することによって空間内で前進することができる。先頭追従制御において、経路１０００は、事前に決定される必要はなく、最遠位端１００２の湾曲角度は、湾曲セクションの長さだけ追従湾曲セクションに連続的に伝播させてもよい。この方法により、操作装置が、最遠位端１００２の湾曲角度およびベース１００３の前進量を含む命令を与えたとき、操作装置は、先頭追従制御を実時間で連続体ロボット１００１上で実行することができる。命令は、たとえばジョイスティックを使用して与えることができる。
【００５３】
第１の先頭追従制御方法
【００５４】
図１１は、水平軸がベースの変位ｚbをプロットし、垂直軸が湾曲角度θをプロットするグラフを示す。破線は、操作装置による最遠位端への湾曲命令を示し、太い破線は、追従湾曲セクションへの湾曲命令を示す。ベース変位ａにおいて、角度ａｂの湾曲命令が操作装置によって与えられる場合、追従湾曲セクションに適用される湾曲命令角度を自動的に生成することができ、それにより、湾曲角度はベース変位ｃにおいてｃｄとなる。この場合、ベース変位ｃは、距離ａｃが追従湾曲セクションｌとなるように決定される。次いで、追従湾曲セクションに適用された湾曲角度命令値は、制御装置の記憶ユニットにテーブルとして記憶され、ベース変位にしたがって読み出され、適用される。追従湾曲セクションの数が２以上である場合、上記の説明における追従湾曲セクションは、最遠位端に置き換えられ、その処理は連続的に実行される。したがって、すべての湾曲セクションに対する湾曲角度命令値を得ることができる。
【００５５】
しかし、上記の説明では、追従部の湾曲角度は、ベース変位がａとｃの間であるとき変更されない。湾曲角度命令は、ベース変位ｃにおいて上昇し、したがって連続体ロボットは突然反応する。したがって、この実施形態では、追従湾曲セクションの湾曲角度命令は、点ａが点ｄに連結されるように補間される。図１１の実線は、追従湾曲セクションへの補間された湾曲角度命令を示す。この実施形態では、湾曲角度命令生成アルゴリズムを第１の先頭追従制御方法と呼ぶ。
【００５６】
第２の先頭追従制御方法
【００５７】
上記の項において説明する第１の先頭追従制御方法が、たとえば図１２（ａ）に示すような妨害物１２ｂによって取り囲まれた狭い空間内の経路１２ａに適用されるとき、図１２（ｂ）に示すような周囲の妨害物１２ｂに対する接触が起こる可能性がある。図１２（ｂ）では、追従セクション１２ｃの湾曲角度は小さく、したがって、追従セクション１２ｃは経路入り口の内側と接触し、先頭セクション１２ｄは経路の外側と接触する。以前に説明したように、この開示による連続体ロボットでは、各湾曲セクションの遠位端の角度は、駆動ワイヤの変位によってのみ決定される。ワイヤを駆動するための変位制御システムのサーボ剛性が高い場合、周囲内の障害物に対する接触が起こる場合であっても、湾曲角度の遠位端の角度が得られる。したがって、追従部の湾曲角度が小さい間にベースが前進する場合、湾曲セクションの遠位端周りの部分は大きく変形される。これは、１）妨害物に対する縦方向の垂直抗力が増加するにつれて摩擦が増加し、連続体ロボットが前進に問題を有し得るものであり、および２）連続体ロボットの破損の可能性が増大する問題を引き起こし得る。また、この問題は、追従部の湾曲セクションの長さが、先頭部の湾曲セクションの長さより長いとき、顕著に現れるようになる。
【００５８】
したがって、この実施形態では、第２の先頭追従制御アルゴリズムを、図１３に示すように作り出す。実線、太い破線、および破線は、それぞれ、補間後の湾曲角度命令、補間前の湾曲角度命令、および図１１に類似する操作装置による命令を示す。第２の先頭追従制御方法では、追従部の湾曲角度命令が立ち上がるベース変位ｅは、距離ａｅが実際の湾曲セクション長さｌより短くなるように決定される。距離ａｅは、仮想湾曲セクション長さと呼ばれる。したがって、命令は、先頭部の湾曲角度にさらに近づくように追従部の湾曲角度に与えられる。図１２（ｂ）に示すような接触が起こる可能性は低く、狭い空間の経路内の前進は、より容易にもたらされる。
【００５９】
図１４は、ブロック図である。この場合、Ｐは、制御対象物を示し、ＦＴＬは第２の先頭追従制御アルゴリズムを示し、ｌvは仮想湾曲セクション長さベクトルを示し、θtrefは最遠位端の湾曲角度命令値を示し、θfrefは最遠位端の湾曲角度命令ベクトルであり、ｚbはベース変位命令値であり、Ｓtは、経路の周囲の断面積を示し、ｆは変換テーブルを示す。変換テーブルの例の場合、ｗdが案内部材および遠位部材の各々の直径を示すとき、通過を可能にする大まかな最少断面積Ｓtminおよび最大断面積Ｓtmaxを使用することによって、図１５に示すような設定を行うことができる。
【数１３】
2018171701.tif 000015
【００６０】
シミュレーション
【００６１】
この項では、上記の項で説明した先頭追従制御システムを使用してシミュレーションが実行される。このシミュレーションは、湾曲セクションの数が２つであり、図１２に示すように、第１の湾曲セクションの長さが、最遠位端における第２の湾曲セクションの長さより長い連続体ロボットを対象とする。第１の湾曲セクションの長さが０．１８ｍであり、第２の湾曲セクションの長さが０．０２ｍであり、この湾曲セクションの数が２つである連続体ロボットが使用され、ロボットは２００個の要素に分割され、シミュレーションが実行される。また、案内部材間の機械的湾曲限界に関して、要素間の相対角度は、最大１０度に設定される。
【００６２】
図１６（ａ）は、周囲内に妨害物が無い空間内の湾曲角度命令生成アルゴリズムの比較応答を示す。実線は連続体ロボットの形状を示し、破線は目標経路を示す。図１６（ａ）は、補間の無い先頭追従制御方法の制御応答を示す。湾曲角度命令は段階的に立ち上がるため、長い追従セクションを有する連続体ロボットは、経路の末端部において突然変化することが分かる。図１６（ｂ）は、第１の先頭追従制御方法による制御応答を示す。湾曲角度命令は補間されるため、その前進を操作装置によって意図される経路にほぼ沿って行うことができることが分かる。図１６（ｃ）は、第２の先頭追従制御方法による制御応答を示す。湾曲角度命令は補間されるが、追従セクションの角度は、先頭セクションの角度に近づくように生成される。先頭セクションは、妨害物などの無い空間内で大きく変動し、その前進は経路に沿ってもたらされないことが分かる。これは、追従セクションの長さの方が長い場合により顕著である。
【００６３】
次に、経路の周囲が妨害物によって取り囲まれる狭い空間内の前進のシミュレーションが実行される。狭い空間内の連続体ロボットの形状を予測するために、分割の数に対応する２００個の評価点が、式（２１）を使用して連続体ロボット上に生成される。この形状は、最急降下法によって算出され、それにより、各々の湾曲セクションの遠位端における評価点以外の評価点は、湾曲セクションの遠位端の角度を更新することなく経路に近づく。したがって、駆動ワイヤのサーボ剛性による各湾曲セクションの遠位端の角度に対する制限が、シミュレートされる。さらに、それぞれの要素間の相対角度に関して、相対角度が１０度を超える場合、相対角度は、最急降下法によって更新から取り除かれる。これにしたがって、案内部材間の機械的湾曲角度の限界がシミュレートされる。
【００６４】
図１７（ａ）および（ｂ）は、ベース変位Ｚb＝０．０５１ｍである狭い空間内の連続体ロボットの形状を示す。実線は連続体ロボットの形状を示し、破線は経路を示し、点鎖線は、同じベース変位における、妨害物を有さない空間内のロボットの形状を参考として示す。図１７（ａ）は、第２の先頭追従制御方法による応答を示す。図１７（ｂ）は、第１の先頭追従制御による応答を示す。図１７（ａ）では、第２の先頭追従制御が使用されるとき、第１の湾曲セクションと第２の湾曲セクションとの間の差は小さく、したがって、連続体ロボットの形状は経路に沿って前進する。妨害物に対する摩擦が小さく、したがって連続体ロボットは破壊されないことが分かる。しかし、図１７（ｂ）を参照すれば、第１の先頭追従制御では、ロボット形状は、点鎖線によって示す妨害物の無い空間内の経路に近づく。しかし、第１の湾曲セクションの遠位端の角度は小さいため、大きな曲率を有する変形が、第１の湾曲セクションの遠位端の周囲内に生成されることが分かる。これは、妨害物に対する摩擦が大きく、経路を前進することが難しくなり得ること、および連続体ロボットが破壊されやすくなり得ることを表す。図１８（ａ）および（ｂ）は、図１７（ａ）および（ｂ）の形状を有する連続体ロボットの曲率の分布を示す。水平軸は連続体ロボット上の近位端からの距離をプロットし、垂直軸は曲率をプロットする。図１８（ａ）に示す第２の先頭追従制御方法による応答において、±５度のピークが、第１の湾曲セクションの前端がある０．１８ｍの所に現れる。しかし、図１８（ｂ）に示す第１の先頭追従制御方法による応答では、曲率は、第１の湾曲セクションの前端がある約０．１８ｍの位置に設定された最大曲率において飽和され、大きな曲率を有する変形が生成されることが分かる。
【００６５】
図１９（ａ）および（ｂ）は、ベース変位Ｚb＝０．１５１ｍにおける狭い空間内の連続体ロボットの形状を示す。図２０は、曲率分布を示す。図１９（ａ）および図２０（ａ）では、第２の先頭追従制御が、ベース変位Ｚb＝０．０５１ｍにおける場合の応答と同じようにして使用されるとき、連続体ロボットの形状が経路に沿うように前進が行われる。これとは対照的に、第１の先頭追従制御が使用される場合の図１９（ｂ）および図２０（ｂ）で分かるように、第１の湾曲セクションの前端がある約０．１８ｍの位置に設定された最大曲率において曲率が飽和される応答が行われ、大きい曲率を有する変形が生成されることが分かる。
【００６６】
このシミュレーション応答により、本開示による第２の先頭追従制御は、狭い空間内の経路の領域全体内で効果的であることが分かる。
【００６７】
第２の実施形態
【００６８】
第１の実施形態では、仮想湾曲セクション長さｌvは、図１５に示すグラフを使用して得られる。しかし、経路の周囲内の妨害物までの距離、経路の曲率、および他のパラメータを事前に得ることができる場合、第１の実施形態によるシミュレーションによって使用される形状予測算出を反復的に使用することによる算出によって、適切な仮想湾曲セクション長さを得ることができる。このシミュレーションでは、経路内の妨害物までの距離が大きいとき、連続体ロボットの形状予測における最急降下法の反復の数は、小さい数に設定され、こうして経路内の妨害物までの距離をシミュレートすることができる。図２１は、上記で説明した数値算出を示す最適化アルゴリズムを示すブロック図である。この場合、Ｐは制御対象物を示し、ＦＴＬは第２の先頭追従制御アルゴリズムを示し、ｌvは仮想湾曲セクション長さベクトルを示し、θtrefは最遠位端の湾曲角度命令値を示し、frefは最遠位端の湾曲角度命令ベクトルであり、ｔｒａｊ．は連続体ロボットの軌道である。１つの実施形態では、軌道は、知られているセグメンテーション法および検査される物体の管構造の３Ｄ  ＣＴ画像に適用されるスケルトン化法から得られる。最適化アルゴリズムの処理において、ｔｒａｊは入力項目であり、仮想湾曲セクション長さｌvは算出され、ＦＴＬアルゴリズムに出力される。最適化において、ｌvに対する候補値の範囲が定義され、この範囲内の複数の異なる候補値が選択される。複数の候補値から、１つの値が、「最適化アルゴリズム」処理によって仮想湾曲セクション長さｌvとして取り出される。候補値ごとに、第１の実施形態において説明した方法を使用してシミュレーションが実行されて、図１７（ａ）の点鎖線として示す連続体ロボットの軌道を得る。各々得られた軌道の評価値または各々の候補値は、たとえば、図１８（ａ）に示すような変位ｍに沿った曲率の積分値である。この評価値は、連続体ロボットが曲がる様子を評価するためのものであり、評価値が小さいほど、連続体ロボットは経路内（ここでは入力された軌道）により嵌合する。選択された複数の異なる評価値における最少評価値に対応する候補値は、仮想湾曲セクション長さｌvとして出力される。
【００６９】
第３の実施形態
【００７０】
第１の実施形態では、操作装置は、最遠位端の湾曲角度をジョイスティックなどによって追従湾曲セクションに湾曲セクションの長さだけ連続的に伝播することによって先頭追従制御を実行した。この実施形態では、先頭追従制御に加えて、逆運動学による最遠端部の位置に対する制御および角度に対する制御も使用され、こうして経路内の前進のための制御が実行される。
【００７１】
操作装置は、最遠位端の湾曲角度およびベースの前進量命令を与えるが、ベースの前進量命令の代わりに、最遠位端の前進量命令ｚtrefを与える。
【００７２】
この場合、最遠位端の変位ｘtn，ｚtnは、制御算出デバイスによってサンプリング期間ごとに更新される。
ｘtn→ｘtn＋ｚtrefｓｉｎθn
ｚtn→ｚtnｃｏｓθｎ                              （２４）
【００７３】
これを第１の実施形態において説明した運動学に適用することにより、最遠位端の位置および角度を所望の値に制御するための各湾曲セクションの湾曲角度およびベース変位を得ることができる。この実施形態では、第１の実施形態と同様に、２つの湾曲セクションを有する連続体ロボットが使用される。湾曲セクションの数が２つである場合、湾曲セクションは冗長性を有さない。最遠位端の位置ｘt2，ｚt2およびθ2を所望の値に制御するための第１の湾曲セクションの湾曲角度θ1およびベース変位ｚbを逆運動学算出によって一意的に得ることができる。
【００７４】
図２２は、逆運動学による制御応答を示す。実線は、連続体ロボットの形状を示し、破線は経路を示す。連続体ロボットの最遠位端の位置および角度が、経路を定常的に満たすように制御されることが分かる。
【００７５】
次に、逆運動学の制御による狭い空間内の前進における連続体ロボットの形状応答を説明する。狭い空間内の連続体ロボットの形状を予測するための算出方法は、第１の実施形態の方法に類似する。図２３（ａ）では、実線は連続体ロボットの形状を示し、破線は経路を示し、点鎖線は、同じベース変位における、妨害物を有さない空間内のロボットの形状を参考として示す。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の形状を有する連続体ロボットの曲率の分布を示す。逆運動学による制御は、最遠位端の位置および角度のみを考慮しているため、したがって、大きい曲率を有する変形は、第１の実施形態による第１の先頭追従制御の応答と同様に、第１の湾曲セクションの遠位端近くに生成されることが分かる。しかし、空間内の最遠位端に対する位置決め性能に関して、経路に対する誤差は、第１の先頭追従制御のものより小さい。これにより、逆運動学による制御は、たとえば、周囲内の妨害物に関して経路の中央までの距離が大きく、狭い区間の入口が空間内の特定の地点に存在するとき、経路の入り口に非常に正確に到達する目的に効果的である。
【００７６】
したがって、本実施形態は、逆運動学による制御と、第２の先頭追従制御方法との間で制御を所望に切り替えることができる制御アルゴリズムを提供する。図２４は、ブロック図である。図２４では、ａｌｇは式（２４）の代数学算出を示し、ＩＫは、逆運動学算出を示し、スイッチは、逆運動学による制御と、第２の先頭追従制御との間の切り替え入力を示す。仮想湾曲セクション長さｌvは、第２の実施形態による方法によって得ることができる。
【００７７】
他の可能な構成
【００７８】
図７（ａ）に説明するような一部の実施形態では、各変形部材は、３本のワイヤによって制御される。第１の変形セクション６ｃを駆動するワイヤは、遠位部材３ｂ、３ａおよび案内部材４ｂ、４ａに設けられた穴を通って延びる。第１の変形セクション６ｂを駆動するワイヤは、遠位部材３ａおよび案内部材４ａに設けられた穴を通って延びる。
【００７９】
図６によって説明することができる一部の例示的な実施形態では、セクション６ｂの長さは５から２００ｍｍであり、セクション６ａの長さは１０から３００ｍｍであり、この場合、長さは、長さ６ｂ＜長さ６ａであるようなものである。
【００８０】
図７（ａ）によって説明することができる一部の例示的な実施形態では、セクション６ｃの長さは５から３０ｍｍであり、セクション６ｂの長さは１０から２００ｍｍであり、セクション６ａの長さは２０から３００ｍｍであり、この場合、長さは、長さ６ｃ＜長さ６ｂ＜長さ６ａであるようなものである。例示的な実施形態では、セクション６ｃの長さは１０ｍｍであり、セクション６ｂの長さは２０ｍｍであり、セクション６ａの長さは１００ｍｍである。他の実施形態では、セクションの２つは同じ長さを有することができるが、最遠位セクションは他のセクションより短い。
【００８１】
一部の実施形態では、長さの差（６ａと６ｂの間、または６ｂと６ｃの間）は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも５０％、または少なくとも７０％である。一部の実施形態では、長さの差は、少なくとも５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１６０ｍｍ、またはそれ以上である。一部の実施形態では、長さの差は、たとえば肺または洞などの提案された用途によって決定される。
【００８２】
例示的な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は開示された例示的な実施形態に限定されないことを理解されたい。特許請求の範囲は、最も広範な解釈に従うものとし、それによってすべてのそのような改変形態ならびに等価の構造および機能を包含する。
【図１】
2018171701.tif 000016
【図２】
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【図３】
2018171701.tif 000018
【図４】
2018171701.tif 000019
【図５】
2018171701.tif 000020
【図６（ａ）】
2018171701.tif 000021
【図６（ｂ）】
2018171701.tif 000022
【図６（ｃ）】
2018171701.tif 000023
【図７（ａ）】
2018171701.tif 000024
【図７（ｂ）】
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【図８】
2018171701.tif 000026
【図９】
2018171701.tif 000027
【図１０】
2018171701.tif 000028
【図１１】
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【図１２（ａ）】
2018171701.tif 000030
【図１２（ｂ）】
2018171701.tif 000031
【図１３】
2018171701.tif 000032
【図１４】
2018171701.tif 000033
【図１５】
2018171701.tif 000034
【図１６（ａ）】
2018171701.tif 000035
【図１６（ｂ）】
2018171701.tif 000036
【図１６（ｃ）】
2018171701.tif 000037
【図１７（ａ）】
2018171701.tif 000038
【図１７（ｂ）】
2018171701.tif 000039
【図１８（ａ）】
2018171701.tif 000040
【図１８（ｂ）】
2018171701.tif 000041
【図１９（ａ）】
2018171701.tif 000042
【図１９（ｂ）】
2018171701.tif 000043
【図２０（ａ）】
2018171701.tif 000044
【図２０（ｂ）】
2018171701.tif 000045
【図２１】
2018171701.tif 000046
【図２２】
2018171701.tif 000047
【図２３（ａ）】
2018171701.tif 000048
【図２３（ｂ）】
2018171701.tif 000049
【図２４】
2018171701.tif 000050
【外国語明細書】
2018171701000001.pdf