Source: https://patents.google.com/patent/JP2009226029A/en
Timestamp: 2019-08-23 03:21:09
Document Index: 532257758

Matched Legal Cases: ['art 16', 'art 16', 'arts 41', 'art 16', 'arts 51', 'arts 51', 'arts 16', 'arts 41', 'arts 51', 'arts 49', 'art 15', 'art 15', 'art 15', 'art 49', 'art 16', 'art 49', 'arts 49', 'art 47']

JP2009226029A - Manipulator - Google Patents
JP2009226029A
JP2009226029A JP2008075714A JP2008075714A JP2009226029A JP 2009226029 A JP2009226029 A JP 2009226029A JP 2008075714 A JP2008075714 A JP 2008075714A JP 2008075714 A JP2008075714 A JP 2008075714A JP 2009226029 A JP2009226029 A JP 2009226029A
JP2008075714A
JP5210014B2 (en
Shuichi Uenohara
Yoshiaki Yuno
秀一 上之原
嘉晃 湯野
2008-03-24 Application filed by Terumo Corp, テルモ株式会社 filed Critical Terumo Corp
2008-03-24 Priority to JP2008075714A priority Critical patent/JP5210014B2/en
2009-10-08 Publication of JP2009226029A publication Critical patent/JP2009226029A/en
2013-06-12 Publication of JP5210014B2 publication Critical patent/JP5210014B2/en
<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manipulator for preventing misrecognition of individual information about a work part in fitting an actuator part and the work part. <P>SOLUTION: The manipulator 10 includes an actuator block 30, a work part 16 freely attachable to/removable from the actuator block 30, and a controller 514 for controlling operation of the work part 16. The actuator block 30 is provided with engagement recessed parts 41a to 41c and the work part 16 is provided with engagement projection parts 51a to 51c. The engagement projection parts 51a to 51c are set at different angles in accordance with the kind of the work parts 16, and the engagement recessed parts 41a to 41c and the engagement projection parts 51a to 51c are engaged with each other only when they are set at predetermined engagement angles. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT
本発明は、アクチュエータを備えるアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータにより動作される先端動作部を備える作業部とを有するマニピュレータに関する。 The present invention includes an actuator unit comprising an actuator, detachable from the actuator unit, to a manipulator having a working portion comprising a distal-end working unit operated by the actuator to the distal end of the shaft.
内視鏡下外科手術（又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。）においては、患者の腹部等に複数の孔を開け、器具の通過ポートとしてトラカール（筒状の器具）を挿入した後、シャフトを有する鉗子の先端部をトラカールを通じて体腔内に挿入して患部の手術を行っている。 (Also referred to as or laparoscopic surgery.) Endoscopic surgical operation in the opened a plurality of holes in the patient's abdomen, after inserting the trocar (tubular instruments) as a transit port of the instrument has a shaft and inserted into the body cavity is performed surgery affected area the leading end of the forceps through the trocar. 鉗子の先端部には、作業部として、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。 The tip of the forceps, as a working unit, and a gripper for gripping a living tissue, scissors, blades and the like are mounted in the electric knife.
鉗子による内視鏡下外科手術は、作業空間である体腔内が狭くしかもトラカールを支点として鉗子を操作するため、一定のトレーニングが必要となる。 Endoscopic surgical operation by forceps to manipulate the forceps as a fulcrum body cavity is narrow yet trocar is a working space, it is necessary to a certain training. また、従来使用されている鉗子では先端の作業部に関節が無いため、自由度が小さく、先端作業部はシャフトの延長線上での動作しか行うことができない。 Further, the forceps are conventionally used because there is no joint in the working portion of the tip, a small degree of freedom, the tip working section can only be carried out operating in an extension of the shaft. 従って、通常のトレーニングで実施可能な症例には限度があり、他の様々な症例に対して適用するためには相当に高度なトレーニング及び習熟が必要になる。 Therefore, there is a limit to the feasible cases in normal training, it is necessary to considerably advanced training and familiarization is to apply to other various cases.
このような観点から、従来の鉗子を改良し、作業部に複数の関節を有する鉗子の開発が行われている（例えば、引用文献１参照）。 From this point of view, an improvement of the forceps, the development of a forceps having a plurality of joints in the working portion being performed (e.g., see cited references 1). 特許文献１に記載のマニピュレータは、人手によって操作される操作部と、操作部に対して交換自在に着脱される作業部とから構成される。 Manipulator according to Patent Document 1 is composed of an operating section operated by hand, a working unit replaceably mounted on the operating unit. このようなマニピュレータでは、従来の鉗子のような制約や不自由がなく、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなり、また、作業部の種類を交換することにより種々の手技に対応することができる。 In such a manipulator, such limitations and without inconvenience as in the conventional forceps, the procedure becomes easy and applicable cases is increased, also correspond to the various procedures by exchanging the type of the working unit can.
一方、このようなマニピュレータをロボットアームにより駆動する医療用ロボットシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 On the other hand, a medical robotic system for driving such a manipulator with a robot arm has been proposed (e.g., see Patent Document 2). 特許文献２に記載の医療用ロボットシステムでは、マニピュレータの着脱について、先端のマニピュレータにＩＤを取得するためのメモリを有していて制御装置がその情報を取得して制御することが記載されている。 The medical robot system described in Patent Document 2, the attachment and detachment of the manipulator, the control unit have a memory for acquiring the ID to the tip of the manipulator is described to be controlled to obtain the information . メモリはＲＯＭ又はフラッシュメモリ等であり、電気的接点を介してＩＤが伝達される。 Memory is a ROM or a flash memory or the like, ID is transmitted via the electrical contacts.
特開２００４−１０５４５１号公報 JP 2004-105451 JP 米国特許第６３３１１８１号明細書 US Pat. No. 6331181
従来、外科手術が行われる際には、外科医が患者の内部を直接見ながら手術ができるように大きな切開が施された。 Conventionally, when surgery is performed, the surgeon has been performed large incision to allow surgery while watching the inside of the patient directly. 大きな切開は、患者の回復を遅らせたりするものであった。 Large incision was intended to speed up or slow a patient's recovery. 近年、多くの外科医は内視鏡下での低侵襲の外科手術を行い、切開を著しく小さくすることができている。 Recently, many surgeons will perform surgery minimally invasive endoscopically, which can significantly reduce the incision.
ロボット外科器具は低侵襲外科手術をさらに発展させてきている。 Robot surgical instrument has been further development of the minimally invasive surgery. それらの外科器具は高度に専門的になっている。 These surgical instruments are highly become a professional. それらの外科器具は外科医の最小化された動きに追随しなければならない。 These surgical instruments must follow the movement is minimized surgeons. 外科医は臓器に対して切断、剥離そして縫合等の多くの異なったことを行う。 The surgeon performs the cutting, a different lot of peeling and sewing or the like to the organ. 異なったそれぞれの外科器具はそれぞれの機能を要求される。 Distinct respective surgical instrument is required the respective functions. それぞれの機能のために異なった医療器具が作られる。 Different medical devices for each function is made. しかし、単にコントロールユニットに接続された外科器具を機能ごとに代える方が経済的である。 But just who replaced by function the connected surgical instrument control unit is economical. 外科器具のコントロールを正確に行うためには、取り付けられるそれぞれの外科器具を認識しなければならない。 To accurately control the surgical instrument, we must be aware of each mounted surgical instrument.
つまり、アクチュエータ部に対して種々の作業部が装着可能である場合、制御部では作業部の種類に応じた制御を行う必要があり、作業部の個体情報が必要となる。 That is, when various working units to the actuator unit can be mounted in the control unit must perform a control in accordance with the type of the working unit, it is necessary to individual information of the working unit. また、先端動作部の姿勢は、例えば原点位置を基準として算出されることから、手術の途中で作業部を交換する場合には、次の作業に備えて該作業部は正確に原点に一致した軸位置としてから取り外すことが望ましい。 Moreover, the attitude of the distal end working unit, for example, the origin position from being calculated as a reference, when replacing the working portion in the middle of surgery, is the working portion for the next task matches exactly the origin it is desirable to remove from the axis position. 原点位置に一致していない状態で取り外されたときには、所定の警報を発してその作業部を再装着するように促すとよいが、このとき別の作業部を装着されることがないように作業部を識別することが必要になる。 When removed in a state that does not match the home position, may prompt the user to re-mount the working unit issues a predetermined alarm, but the work so as not to be attached to another working unit this time parts it is necessary to identify.
そこで、アクチュエータ部に装着された作業部を識別するため、作業部側のＩＤをアクチュエータ部側の認識部で認識する必要がある。 Therefore, to identify a working unit attached to the actuator unit, it is necessary to recognize the ID of the working unit side by the recognition unit of the actuator unit side. 例えば、前記の特許文献２ではＲＯＭからツールの個体情報を読み取ることができ、該個体情報に応じて作業部の種類に応じた制御が可能となる。 For example, the individual information of the Patent Document 2 tool from the ROM can be read in, it is possible to control in accordance with the type of the working unit according to the individual information.
通常、アクチュエータ部に作業部を装着するに当たっては、装着動作が完了した後、認識部によって作業部固有の個体情報を記録したＩＤを認識する処理が行われる。 Usually, when mounting the working unit to the actuator unit, after the mounting operation is completed, processing for recognizing the ID which records the working unit specific individual information by the recognition unit is performed. ところが、作業部側の前記ＩＤが、例えば異なる種類のものを誤って表示していた場合等には、装着された作業部の種類（例えば、グリッパ）と異なる他の種類（例えば、電気メス）であるとアクチュエータ部側では認識され、該電気メス用の制御手法でグリッパが駆動制御され、正確な操作を行うことができない可能性がある。 However, the ID of the working unit side, for example, different types of the like when you were displayed incorrectly ones, loaded working unit of the type (e.g., grippers) different from other types (e.g., electrocautery) recognized by the actuator unit side is, the gripper is controlled drive control method for the electric knife, there is a possibility that it is impossible to perform accurate operation.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、アクチュエータ部と作業部とを装着する際に、作業部の個体情報の誤認識を防止することができるマニピュレータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, aims to provide when mounting an actuator portion and the working portion, the manipulator can prevent wrong recognition of the individual information of the working unit to.
本発明に係るマニピュレータは、アクチュエータを備えるアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータにより動作される先端動作部を備える作業部と、前記アクチュエータ部に設けられ、前記アクチュエータに連動して回転駆動される駆動側係合部と、前記作業部に設けられ、前記駆動側係合部に係合して従動的に回転駆動される従動側係合部を備えることで、前記アクチュエータからの駆動力を受けて前記先端動作部を動作させる機構部とを有し、前記駆動側係合部と前記従動側係合部とがそれぞれ所定の係合角度に設定されている場合にのみ、該駆動側係合部と該従動側係合部とは互いに係合可能であることを特徴とする。 Manipulator according to the present invention, an actuator unit comprising an actuator, detachable from the actuator unit, and a working portion comprising a distal-end working unit operated by the actuator to the distal end of the shaft, provided in the actuator unit, and the driving side engaging portion which is driven to rotate in conjunction with the actuator, is provided in the working unit, it is provided with a driven-side engaging part driven driven to rotate engaged with the driving side engaging portion in, and a mechanism for operating the distal-end working unit receives a driving force from the actuator, and the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion is respectively set to a predetermined engaging angle If you are only, characterized in that the mutually engageable with the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion.
このような構成によれば、作業部側の従動側係合部とアクチュエータ部側の駆動側係合部とが互いに所定の係合角度、例えば、作業部の先端動作部の種類に応じた原点角度に設定されている場合にのみ、作業部とアクチュエータ部との装着を行うことができ、換言すれば、従動側係合部と駆動側係合部とが互いに所定の係合角度にない場合には作業部とアクチュエータ部とは構造的に接続不能に構成される。 According to this structure, the driven side engaging portion and the actuator portion of the driving side engaging portion and a predetermined engagement angles of the working unit side, for example, the origin in accordance with the type of the distal end working unit of the working unit only if it is set at an angle, it can be performed attachment of a working unit and the actuator unit, in other words, when a driven side engaging portion and the driving side engaging portion is not in the predetermined engaging angle with each other structurally connected non configured and working unit and the actuator unit to. このため、装着時の作業部の個体情報を誤って認識し、これに対応してアクチュエータ部を駆動制御することを有効に防止することができる。 Therefore, it is possible to recognize erroneously individual information of the working unit during mounting, to effectively prevent the driving control of the actuator unit in response to this.
この場合、前記作業部は複数種類を前記アクチュエータ部に交換可能であると共に、各作業部の種類に応じて前記駆動側係合部の原点角度が異なるように構成され、前記従動側係合部が、各作業部の前記駆動側係合部の原点角度にそれぞれ対応した角度に設定された場合にのみ、各作業部の前記駆動側係合部と前記従動側係合部とは係合可能であると、例えば、手技中に作業部の種類を交換する場合において、操作者は、従動側係合部と駆動側係合部とのマッチング関係をほとんど意識することなく、装着作業を行うことができる。 In this case, together with the working unit is replaceable a plurality of types to the actuator unit, the origin angle of the driving side engaging portion is configured differently depending on the type of the working unit, the driven side engaging portion but engageable and said only if the respective origin angle of the driving side engaging portion is set to the corresponding angle, the driven side engaging portion and the driving side engaging portion of the working portion of the working unit If it is, for example, when replacing a type of the working unit during the procedure, the operator, with little conscious matching relationship between the driven side engaging portion and the driving side engaging portion, to perform the mounting operation can.
また、前記駆動側係合部及び前記従動側係合部は、一方に凹部が形成され、他方に前記凹部に係合可能な凸部が形成されていると、アクチュエータの駆動力を機構部側に簡便に伝達でき、しかも駆動側係合部と従動側係合部とを簡便に係合可能に構成することができる。 The driving side engaging portion and the driven-side engagement portion is a recess formed in one and the other to the engageable protruding portions in the recess is formed, mechanism-side driving force of the actuator conveniently it is transmitted, yet can be easily engageable configure the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion.
なお、前記駆動側係合部及び前記従動側係合部は、十字型であると、一層簡便に駆動側係合部と従動側係合部とを係合することができる。 Incidentally, the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion, if it is cross, can engage the more easily the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion.
また、本発明に係るマニピュレータは、アクチュエータを備えるアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータにより動作される先端動作部を備える作業部と、前記アクチュエータ部に設けられ、前記アクチュエータに連動して回転駆動される駆動側係合部と、前記作業部に設けられ、前記駆動側係合部に係合して従動的に回転駆動される従動側係合部を備えることで、前記アクチュエータからの駆動力を受けて前記先端動作部を動作させる機構部と、前記作業部の動作を制御する制御部と、前記作業部に設けられ、個体識別用の個体信号を保持するＩＤ保持部と、前記アクチュエータ部に設けられ、前記ＩＤ保持部に対して非接触で前記個体信号を認識し前記制御部へ供給するＩＤ Further, the manipulator according to the present invention, an actuator unit comprising an actuator, detachable from the actuator unit, and a working portion comprising a distal-end working unit operated by the actuator to the distal end of the shaft, provided on the actuator portion is a driving side engaging portion which is driven to rotate in conjunction with the actuator, is provided in the working portion, the driven side engaging portion that is driven driven to rotate engaged with the driving side engaging portion the provision, a mechanism for operating the distal-end working unit receives a driving force from the actuator, and a control unit for controlling the operation of the working unit, provided in the working unit, the individual signal for identification an ID retaining section for retaining, provided in the actuator unit, ID supplied to the control unit to recognize the individual signal in a non-contact with respect to the ID holding section 識部とを有し、前記作業部は複数種類を前記アクチュエータ部に交換可能であると共に、各作業部の種類に応じて前記駆動側係合部の原点角度が異なるように構成され、前記アクチュエータ部に前記作業部が装着される際、前記制御部は、前記ＩＤ認識部で認識した前記作業部の種類に応じた前記従動側係合部に係合可能な状態に、前記駆動側係合部を回転させることを特徴とする。 And a 識部, the working unit together with a plurality of types can be exchanged for the actuator unit, the origin angle of the driving side engaging portion is configured differently depending on the type of the working unit, the actuator when the working unit is mounted on part, wherein, the engageable state to the driven side engaging portion in accordance with the type of the working unit recognized by the ID recognizer, the driving side engaging wherein the rotating part.
このような構成によれば、作業部の個体信号をＩＤ認識部により認識し、これに応じた設定に駆動側係合部を簡便に変更することができる。 According to such a configuration, it is possible to individuals signal of the working unit is recognized by the ID recognizer, conveniently change the driving side engaging portion to the settings accordingly. このため、例えば、作業部の種類を交換する場合であっても、駆動側係合部の設定を、交換される作業部の従動側係合部の原点設定に簡便に対応させることができる。 Thus, for example, even when replacing a type of the working unit, the setting of the driving side engaging portion, it is possible to easily correspond to the origin setting of the driven side engaging portion of the working unit to be exchanged. 従って、作業部とアクチュエータ部とを簡便に装着可能でありながら、装着時の作業部の個体情報を誤って認識し、これに対応してアクチュエータ部を駆動制御することを有効に防止することができる。 Therefore, while being easily attachable and a working portion and the actuator portion, that is erroneously recognized individual information of the working unit during mounting, to effectively prevent the driving control of the actuator unit in response to this it can.
この場合、前記駆動側係合部及び前記従動側係合部は、一方に凹部が形成され、他方に凸部が形成され、前記従動側係合部の前記凹部又は前記凸部の原点角度は、各作業部の種類毎に異なるように設定され、前記制御部は、前記ＩＤ認識部で認識した前記作業部の種類に応じた前記従動側係合部に対応する角度に、前記駆動側係合部の凸部又は凹部の角度を変更するように構成すると、アクチュエータの駆動力を機構部側に簡便に伝達でき、しかも駆動側係合部と従動側係合部とを簡便に係合可能に構成することができる。 In this case, the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion is a recess formed in one convex portion is formed on the other, the recess or the origin angle of the convex portion of the driven side engaging portion , it is set to be different for each type of the working unit, wherein the control unit, the angle corresponding to the driven side engaging portion in accordance with the type of the working unit recognized by the ID recognizer, the driving side engaging When configured to change the angle of the projections or recesses of the engaging portion, the driving force of the actuator can easily transmitted to the mechanism portion side, yet easily engageable with the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion it can be configured to.
本発明によれば、先端動作部を備える作業部とアクチュエータ部とを装着する際に、該作業部の個体情報を誤って認識し、これに対応してアクチュエータ部を駆動制御することを有効に防止することができる。 According to the present invention, when mounting the working unit and an actuator unit including a distal end working unit, and erroneously recognized individual information of the working unit, effectively to drive control the actuator unit in response to this it is possible to prevent.
以下、本発明に係るマニピュレータについて実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, like the embodiment manipulator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１に示すように、本実施の形態に係るマニピュレータ１０は、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。 As shown in FIG. 1, the manipulator 10 according to this embodiment, by grasping a portion of a living body to the tip operating portion 12 or the curved needle or the like is for medical for performing a predetermined treatment, usually, the grasping forceps also referred to as or a needle driver (needle holder).
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１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを備え、操作部１４に対しコネクタ５２０を介して着脱自在なコントローラ（制御部）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。 Manipulator 10 includes an operating section 14 which is held and operated by hand, and a freely working unit 16 detachably attached to the operation section 14, a detachable from the operation unit 14 via the connector 520 controller (control unit ) and it is configured 514 as manipulator system having a.
マニピュレータ１０は、基本構成として操作部１４と作業部１６とを有しており、コントローラ５１４は当該マニピュレータ１０の電気的な制御をするものであって、グリップハンドル２６の下端部から延在するケーブル６１に対しコネクタ５２０を介して接続されている。 Manipulator 10 has an operation unit 14 and the working unit 16 as a basic configuration, the controller 514 has been made to the electrical control of the manipulator 10, the cable extending from the lower end of the grip handle 26 It is connected via a connector 520 to 61. 制御部であるコントローラ５１４の機能の一部又は全部を、例えば操作部１４に一体的に搭載することもできる。 Some or all of the functions of a control unit controller 514 may also be mounted integrally with, for example, in the operation unit 14.
コントローラ５１４は、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。 The controller 514 may control the manipulator 10 independently three simultaneously. コントローラ５１４のうち、第１、第２及び第３のマニピュレータ１０を制御する部分を総括的に第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃとも呼ぶ。 Of controller 514, first, the first port 515a and the part which controls the second and third manipulators 10 Collectively, also the second port 515b and the third port 515c is referred to.
図２に示すように、マニピュレータ１０及び該マニピュレータ１０を含むシステムは、選択的に種々の構成を採りうる。 2, the system including a manipulator 10 and the manipulator 10 can selectively adopt various configurations. すなわち、操作部１４はバリエーションとして、例えば操作部１４ａ〜１４ｄが用意され、作業部１６はバリエーションとして、例えば作業部１６ａ〜１６ｄが用意されている。 That is, as the operation unit 14 variation, for example, the operation unit 14a~14d are provided, the working unit 16 as a variation, for example, the working unit 16a~16d are prepared.
コントローラ５１４には、操作部１４（１４ａ）に代えて操作部１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄを装着することができる。 The controller 514 can be in place of the operation unit 14 (14a) mounted operating section 14b, and 14c and 14d. また、各操作部１４ａ〜１４ｄに対し、作業部１６（１６ａ）に代えて作業部１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄを装着することができる。 Furthermore, for each operation unit 14a to 14d, the working unit 16b instead of the working unit 16 (16a), 16c, and 16d can be mounted. すなわち、術者は手技の種類や慣れ等に応じて操作部１４ａ〜１４ｄ及び作業部１６ａ〜１６ｄを選択的に組み合わせて構成することができる。 That is, the operator can be configured selectively combining the operation unit 14a~14d and the working portion 16a~16d depending on the type and familiar like procedures.
例えば、図１及び図５に示すように、作業部１６ａ（１６）は先端動作部１２がグリッパ５９となっている。 For example, as shown in FIGS. 1 and 5, the working unit 16a (16) is distal end working unit 12 is in the gripper 59. 作業部１６ｂは先端動作部１２がはさみとなっている。 Working unit 16b distal end working unit 12 is a pair of scissors. 作業部１６ｃは先端動作部１２がブレード型電気メスとなっている。 Working unit 16c distal end working unit 12 is in the blade-type electric knife. 作業部１６ｄは先端動作部１２がフック型電気メスとなっている。 Working unit 16d has the distal end working unit 12 is in a hook-type electric knife. 各作業部１６ａ〜１６ｄは、接続部１５内のプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃ等（図１参照）は共通の構成となっている。 Each working unit 16a~16d the pulley 50a in the connection portion 15, 50b, 50c, etc. (see FIG. 1) has a common configuration.
上記したように、コントローラ５１４は、３台のマニピュレータ１０を同時に制御可能であることから、操作部１４ａ〜１４ｄのうちいずれか３つを第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃに接続が可能である。 As described above, the controller 514, since it is possible simultaneously control three manipulators 10, three one of the operation portions 14a~14d first port 515a, the second port 515b and the third port 515c connection is possible.
図１に示すように、コントローラ５１４には、図示しないＬＡＮを介して使用履歴管理手段であるホストコンピュータ６０２が接続されている。 As shown in FIG. 1, the controller 514, the host computer 602 is connected a history administration means used through the LAN, not shown. ホストコンピュータ６０２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。 The host computer 602 keeps track of the usage history table in the recording means, not internal illustrated, transmit and receive usage history data corresponding to the individual number requested for a plurality of controllers connected by the controller 514 or the LAN and, to management. ホストコンピュータ６０２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にその機能を設けてもよい。 The host computer 602 is not limited to independent configuration from the controller 514, its function may be provided in the controller 514.
次に、操作部１４及び作業部１６について説明する。 Next, a description will be given of an operation unit 14 and the working unit 16.
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、及び、連結シャフト４８の延在方向をＺ方向と規定する。 In the following description, the width direction X direction in FIG. 1, the height direction Y direction, and the extending direction of the connecting shaft 48 is defined as Z direction. また、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。 Also, defining the right X1 direction, the leftward direction X2, the upward direction Y1 direction, and the downward direction as a Y2 direction, forward direction Z1, the rear and Z2 directions. 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が基準姿勢（中立姿勢）である場合を基準として表すものとする。 Further, unless otherwise noted, these directions represent directions with reference to the case where the manipulator 10 is the reference position (neutral position). 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。 These directions is for illustrative purpose only, the manipulator 10 in any orientation (e.g., upside down) can of course be used.
作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、操作部１４のアクチュエータブロック（アクチュエータ部）３０に対して接続される接続部１５と、これらの先端動作部１２と接続部１５とを連接する長尺で中空の連結シャフト（シャフト）４８とを有する。 The working unit 16 is connected with the distal end working unit 12 for performing operations, a connector 15 connected to the actuator block (actuator unit) 30 of the operation unit 14, and a connecting portion 15 and these distal-end working unit 12 hollow connecting shaft a long (shaft) and a 48. 作業部１６は、アクチュエータブロック３０における所定の操作によって操作部１４から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。 Working unit 16 be separated from the operating unit 14 by a predetermined operation in the actuator block 30, the cleaning can be performed sterilization and maintenance and the like. ここで、アクチュエータブロック３０は作業部１６が装着される箇所を意味するものであり、モータ（アクチュエータ）４０ａ、４０ｂ及び４０ｃを格納する場所に限定されず、ブリッジ２８との接続面３０ａ（図４参照）を含む。 Here, the actuator block 30 is intended to mean a location where the working unit 16 is mounted, a motor (actuator) 40a, not limited to the location to store 40b and 40c, the connection surface 30a of the bridge 28 (FIG. 4 including the reference).
先端動作部１２及び連結シャフト４８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、操作部１４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。 Distal end working unit 12 and the connecting shaft 48, which are small in diameter, can be inserted from the trocar 20 of cylindrical shape provided on the patient's abdomen into the body cavity 22, in the body cavity 22 by operating the operation unit 14 affected area ablation, grasping, various procedures such as suturing and ligation can be performed.
操作部１４は、人手によって把持されるグリップハンドル２６と、該グリップハンドル２６の上部から延在するブリッジ２８と、該ブリッジ２８の先端に接続されたアクチュエータブロック３０とを有する。 Operation unit 14 includes a grip handle 26 gripped by hand, a bridge 28 extending from an upper portion of the grip handle 26, and an actuator block 30 connected to a distal end of the bridge 28.
図４に示すように、グリップハンドル２６は、ブリッジ２８の端部からＹ２方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、該グリップハンドル２６の近傍には先端動作部１２の動作等に供される入力手段が設けられている。 As shown in FIG. 4, the grip handle 26 extends toward the end of the bridge 28 in the Y2 direction is a length suitable for being gripped by hand, in the vicinity of the grip handle 26 input means to be subjected to the operations of the distal end working unit 12 is provided. すなわち、このような入力手段として、グリップハンドル２６に近接したＺ１方向にトリガーレバー３２及びスイッチ３６が設けられ、Ｙ１方向に複合入力部３４及び作動スイッチ３５が設けられている。 That is, such an input means, the trigger lever 32 and a switch 36 is provided in the Z1 direction close to the grip handle 26, the composite input unit 34 and the operation switch 35 is provided in the Y1 direction.
作動スイッチ３５のＺ１方向でブリッジ２８の上面における視認しやすい箇所にはＬＥＤ２９が設けられている。 The viewing easy location in an upper surface of the bridge 28 in the Z1 direction of the operation switch 35 is LED29 is provided. 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、かつ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。 LED29 is an indicator showing the controlled state of the manipulator 10, the operator is readily recognizable size, and are sufficiently small and light to an extent not to interfere with the operation.
グリップハンドル２６の下端には、コントローラ５１４に接続されるケーブル６１が設けられている。 The lower end of the grip handle 26, the cable 61 is provided which is connected to the controller 514. グリップハンドル２６とケーブル６２とはコネクタにより接続されていてもよい。 The grip handle 26 and the cable 62 may be connected by a connector.
次に、先端動作部１２を動作させるために操作部１４に設けられる入力手段について説明する。 Next, a description will be given input means provided on the operation unit 14 for operating the distal-end working unit 12.
作動スイッチ３５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る。 Operation switch 35 is an input means for setting a valid or invalid operation state of the manipulator 10. 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 is an indicator showing the controlled state of the manipulator 10, the operator is readily recognizable size, and which is sufficiently small and light to an extent not to interfere with the operation. ＬＥＤ２９は、ブリッジ２８の上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、作動スイッチ３５と並んで配置されていることから、例えば、作動スイッチ３５によるＯＮ操作に同期して点灯等をするため、操作者は作動スイッチ３５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 is a substantially central portion on the upper surface of the bridge 28 is provided in good visibility position, since it is located alongside the operating switch 35, for example, in synchronization with the ON operation by the operation switch 35 lights to the like, the operator can reliably recognize the LED29 its input state while the operation of the operation switch 35.
この場合、コントローラ５１４は、作動スイッチ３５の状態を読み込み、オン状態であるときに動作モードとし、オン状態からオフ状態に切り換わったときに自動原点復帰動作としてモータ４０ａ〜４０ｃを原点（原点角度、初期位相）に戻し、原点に戻った後に停止モードとする。 In this case, the controller 514 reads the state of the operation switch 35, the operation mode when in the ON state, the origin (the origin angle of the motor 40a~40c as an automatic homing operation when switched from the ON state to the OFF state , back to the initial phase), the stop mode after returning to the origin. 動作モードは、操作部１４の操作指令を有効にしてモータ４０ａ〜４０ｃを駆動するモードである。 Operation mode is a mode for driving the motor 40a~40c enable operation command of the operation unit 14. 停止モードは、操作部１４の操作指令の有無に関わらずモータ４０ａ〜４０ｃを停止させるモードである。 Stop mode is a mode for stopping the motor 40a~40c regardless of the operation command of the operation unit 14. これらのモード及び動作はコントローラ５１４によって区別されて制御され、ＬＥＤ２９及び所定のランプの点灯状態が切り換えられる。 These modes and operations are controlled are distinguished by the controller 514, it is switched on state of the LED29 and the predetermined lamp.
複合入力部３４は、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手段であり、例えば軸回転に動作する第１入力手段によってロール方向指示を行い、横方向に動作する第２入力手段によってヨー方向指示を行うことができる。 Composite input unit 34 is a composite input means for giving a rotation command in the roll direction with respect to the distal-end working unit 12 (rotation direction) and a yaw direction (lateral direction), for example, first input means for operating the pivoting by works in the roll direction indicated by the second input means for lateral movement can be performed yaw direction indication. トリガーレバー３２は、先端動作部１２のグリッパ５９（図１及び図５参照）に開閉指令を与える入力手段である。 Trigger lever 32 is an input means for giving opening and closing commands to the gripper 59 of the distal end operation portion 12 (see FIGS. 1 and 5).
図３に示すように、複合入力部３４、トリガーレバー３２には、それぞれ動作量を検出する入力センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃが設けられており、検出した動作信号（例えばアナログ信号）をコントローラ５１４に供給し、これにより、モータ４０ａ〜４０ｃ及びプーリ５０ａ〜５０ｃが駆動され、ワイヤ５４ａ〜５４ｃ（図５参照）が駆動されることにより先端動作部１２を動作させることができる。 As shown in FIG. 3, the composite input unit 34, the trigger lever 32 includes an input sensor 39a for detecting the respective operation amount, 39 b, 39c are provided, the detected operation signal (e.g., analog signals) to the controller 514 supplied, thereby, the motor 40a~40c and pulley 50a~50c is driven, the wire 54a to 54c (see FIG. 5) can operate the distal-end working unit 12 by being driven.
図３及び図４に示すように、トリガーレバー３２は、ブリッジ２８のやや下方でＺ１方向にやや突出したレバーであり、人差し指による操作が容易な位置に設けられている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the trigger lever 32 is a lever that projects slightly in the Z1 direction slightly below the bridge 28, the operation by the index finger is disposed in a position where it can easily.
トリガーレバー３２は、グリップハンドル２６に対してアーム９８により接続されており、該グリップハンドル２６に対して進退するように構成されている。 Trigger lever 32 is connected by an arm 98 with respect to the grip handle 26, and is movable toward and away from the grip handle 26. アーム９８はグリップハンドル２６内で入力センサ３９ｃに接続されており、トリガーレバー３２の進退量が該入力センサ３９ｃによって計測されてコントローラ５１４に供給される。 Arm 98 is connected to the input sensor 39c in the grip handle 26, advancing and retreating amount of the trigger lever 32 is supplied is measured by the input sensors 39c to the controller 514. トリガーレバー３２は、指を当て、グリップハンドル２６の方向（つまり、Ｚ２方向）に向かって引き込む操作と、グリップハンドル２６からＺ１方向に押し出す操作とが可能に構成され、これにより、グリッパ５９へと開閉指令を与えることができる。 Trigger lever 32 against the finger, the direction of the grip handle 26 (i.e., Z2 direction) operations and retract towards, operations and extruding from the grip handle 26 in the Z1 direction may be configured, thereby, to the gripper 59 it is possible to give the opening and closing commands.
なお、トリガーレバー３２のＹ２方向に設けられたスイッチ３６は、オルタネート式であって、該スイッチ３６を操作することによりトリガーレバー３２により所定の開閉状態とされたグリッパ５９の状態、例えば、閉じ状態を保持しておくことができる。 The switch 36 provided in the Y2 direction of the trigger lever 32 is an alternate type, state of gripper 59 which is the trigger lever 32 with a predetermined open or closed state by operating the switch 36, for example, closed state it is possible to hold the.
次に、作業部１６と操作部１４の着脱の構成について説明する。 Next, the configuration of the attachment and detachment of the working unit 16 and the operation unit 14.
作業部１６の接続部１５は、樹脂のカバー３７に覆われており、モータ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃの駆動軸に接続されて従動回転されるプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃをそれぞれ回転自在に保持している。 Connecting portion 15 of the working portion 16 is covered with a resin cover 37, the motor 40a, 40b and 40c of the drive is connected to a shaft pulley 50a which is rotated, by rotatably holding 50b and 50c, respectively there. プーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃには、それぞれワイヤ５４ａ、５４ｂ及び５４ｃ（図５参照）が巻き掛けられており、連結シャフト４８の中空部分を通って先端動作部１２まで延在している。 The pulleys 50a, 50b and 50c, respectively wires 54a, 54b and 54c (see FIG. 5) and is wound and extends to the distal-end working unit 12 through the hollow portion of the connecting shaft 48. ワイヤ５４ａ〜５４ｃは同種、同径のものを用いることができる。 Wire 54a~54c can be of the same type and same diameter. プーリ５０ａ〜５０ｃにはそれぞれカップリングが設けられている。 Coupling each is provided on the pulley 50 a to 50 c.
図５に示すように、連結シャフト４８内を挿通したワイヤ５４ａ、５４ｂ及び５４ｃは、グリッパ５９を備えた先端動作部１２の対応するプーリ５７ａ、５７ｂ及び５７ｃにそれぞれ巻き掛けられている。 As shown in FIG. 5, the wire 54a inserted through the connecting shaft 48, 54b and 54c, the corresponding pulleys 57a of the distal end working unit 12 equipped with a gripper 59, it is wound around each of 57b and 57c. なお、図５は、グリッパ５９を備える先端動作部１２は、プーリ５０ａ〜５０ｃが原点角度にある場合の状態を示している。 Incidentally, FIG. 5, the distal-end working unit 12 comprises a gripper 59 shows a state in which the pulley 50a~50c at the origin angle.
従って、プーリ５０ａとプーリ５７ａとの間にワイヤ５４ａが巻き掛けられた状態で当該プーリ５０ａがモータ４０ａによって回転駆動されると、その回転駆動力がワイヤ５４ａを介してプーリ５７ａへと伝達され、該プーリ５７ａを回転させる。 Therefore, when the pulleys 50a in a state where the wire 54a is wound between the pulley 50a and the pulley 57a is rotated by a motor 40a, a rotational driving force is transmitted to the pulley 57a via the wire 54a, rotating the pulley 57a. そうすると、プーリ５７ａの回転が、例えば歯車５５、歯車リング６４及び歯車６６へと順次伝達され、グリッパ５９を開閉させることができる。 Then, rotation of the pulley 57a is, for example gear 55, is sequentially transmitted to the gear ring 64 and the gear 66, thereby opening and closing the gripper 59. マニピュレータ１０では、このようなプーリ５０ａ〜５０ｃ、ワイヤ５４ａ〜５４ｃ及びプーリ５７ａ〜５７ｃを備えた動力伝達機構により、先端動作部１２をロール方向（軸回転方向）、ヨー方向（左右方向）及びグリッパ開閉からなる３自由度の機構として構成している。 In the manipulator 10, such pulley 50 a to 50 c, the power transmission mechanism including a wire 54a~54c and pulleys 57a-57c, the roll direction (rotation direction) of the distal end working unit 12, the yaw direction (lateral direction) and the gripper constitute a mechanism of three degrees of freedom consisting of opening and closing.
図３及び図６に示すように、接続部１５は、左右側面の係合片２００と、上下面に開口する３つの嵌合孔２０２ａ、２０２ｂ及び２０２ｃとを有する。 As shown in FIGS. 3 and 6, the connecting portion 15 has a engaging piece 200 of the left and right sides, three fitting holes 202a to be opened on the upper and lower surfaces, and 202b and 202c. ３つの嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃは、Ｚ１方向及びＺ２方向の端部近傍に設けられており、Ｙ方向に延在する孔である。 Three fitting holes 202a~202c is provided near the end portion of the Z1 direction and the Z2 direction, a hole extending in the Y direction. なお、図６や図７等では、接続部１５の構造が理解しやすいように、カバー３７（図１参照）の一部又は全部を取り外した状態で示す。 In the Figure 6 and 7 and the like, for clarity the structure of the connecting portion 15, shown in a state of removing the part or all of the cover 37 (see FIG. 1).
図３及び図４に示すように、アクチュエータブロック３０には、先端動作部１２が有する３自由度の機構に対応してアクチュエータであるモータ４０ａ、４０ｂ及びモータ４０ｃが連結シャフト４８の延在方向に沿って並列して設けられている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the actuator block 30, the motor 40a is an actuator in response to mechanisms of three degrees of freedom with the distal end working unit 12, in the extending direction of 40b and the motor 40c is connecting shaft 48 It is provided in parallel along. これらのモータ４０ａ〜４０ｃは小型・細径であって、アクチュエータブロック３０はコンパクトな扁平形状に構成されている。 These motors 40a~40c is a small-diameter, the actuator block 30 is constructed in a compact flat shape. アクチュエータブロック３０は、操作部１４のＺ１方向端部の下方に設けられている。 The actuator block 30 is disposed below the Z1 direction end portion of the operation portion 14. また、モータ４０ａ〜４０ｃは、操作部１４の操作に基づき、コントローラ５１４の作用下に回転をする。 The motor 40a~40c, based on the operation of the operation unit 14, the rotation under the action of the controller 514.
モータ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃには、回転角度を検出することのできる角度センサ４３ａ、４３ｂ及び４３ｃが設けられており、検出した角度信号はコントローラ５１４に供給される。 The motor 40a, 40b and 40c, the angle sensor 43a capable of detecting the rotation angle, 43b and 43c are provided, the detected angle signal is supplied to the controller 514. 角度センサ４３ａ〜４３ｃとしては、例えばロータリエンコーダが用いられる。 The angle sensor 43a to 43c, for example, a rotary encoder is used.
図４、図６、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、接続部１５を構成するプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃのＹ２方向下端には、十字の一本が短く形成された短尺部４９を有した十字状突起からなる係合凸部（従動側係合部）５１ａ、５１ｂ及び５１ｃが設けられている。 4, 6, as shown in FIGS. 10A and 10B, in the Y2 direction lower end of the pulley 50a, 50b and 50c constituting the connecting portion 15, having a short portion 49 that one of the cross is shorter engaging convex portion composed of cross-bars projections (driven side engaging portion) 51a, 51b and 51c are provided. 一方、アクチュエータブロック３０を構成するモータ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃの回転軸には、係合凸部５１ａ、５１ｂ及び５１ｃと同様に十字の一本が短く形成された短尺部４７を有した十字状溝からなる係合凹部（駆動側係合部）４１ａ、４１ｂ及び４１ｃが設けられている。 On the other hand, the motor 40a constituting the actuator block 30, the 40b and 40c of the rotary shaft, the cross-shaped groove having a short portion 47 that the engaging projection 51a, 51b and 51c as well as one of the cross is shorter engaging recess (driving side engaging portion) 41a, 41b and 41c are provided comprised of.
係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとは互いに係合可能であり、これにより、アクチュエータブロック３０に接続部１５が装着された状態で、モータ４０ａ〜４０ｃの回転駆動力がプーリ５０ａ〜５０ｃに対して確実に伝達される。 Engaging portion can engage each other and 51a~51c and the engaging recesses 41a to 41c, thereby, in a state where the connecting portion 15 to the actuator block 30 is mounted, the rotational driving force of the motor 40a~40c is pulley It is reliably transmitted to 50 a to 50 c. もちろん、接続部１５側に係合凹部を設け、アクチュエータブロック３０側に係合凸部を設けるようにしてもよい。 Of course, the engagement recess provided in the connecting portion 15 side, the actuator block 30 side may be provided on the engaging protrusion.
図１０Ａに示すように、接続部１５の係合凸部５１ａ〜５１ｃは、プーリ５０ａ〜５０ｃと共に中心軸ＣＬ１１を中心として回転可能であり、同様に図１０Ｂに示すように、アクチュエータブロック３０の係合凹部４１ａ〜４１ｃは、モータ４０ａ〜４０ｃと共に中心軸ＣＬ１２を中心として回転可能である。 As shown in FIG. 10A, the engaging projection 51a~51c connecting portion 15 is rotatable about a central axis CL11 with pulley 50 a to 50 c, similarly as shown in FIG. 10B, the engagement of the actuator block 30 if recess 41a~41c is rotatable about a central axis CL12 the motor 40a to 40c. この場合、係合凸部５１ａ〜５１ｃ及び係合凹部４１ａ〜４１ｃは、それぞれ十字の一本が短い短尺部４９を持ち、中心軸ＣＬ１１、ＣＬ１２に対して非対称な形状であり、換言すれば、これら係合凸部５１ａ〜５１ｃ及び係合凹部４１ａ〜４１ｃはそれぞれ３個１組とした場合に、その中心（係合凸部５１ｂ及び係合凹部４１ｂの中心軸ＣＬ１１、ＣＬ１２）に対して非対称な形状である。 In this case, the engaging projection 51a~51c and the engagement recess 41a~41c each have a short strip parts 49 single cross is a asymmetrical shape with respect to the central axis CL11, CL12, in other words, when these engaging protrusion 51a~51c and the engagement recess 41a~41c is that the triplets respectively, asymmetrical with respect to the center (central axis CL11, CL12 engaging protrusions 51b and engagement concave portion 41b) it is a shape. このため、係合凸部５１ａ〜５１ｃ及び係合凹部４１ａ〜４１ｃは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す原点に設定された場合にのみ互いに係合可能であり、それ以外の角度（位置）では構造的に係合不能である。 Therefore, the engaging projection 51a~51c and the engagement recess 41a~41c are only engageable with each other when it is set to the origin as shown in FIGS. 10A and 10B, the other angle (position) in the structure is impossible engaged manner.
図４及び図６に示すように、アクチュエータブロック３０には、さらに作業部１６の接続部１５を保持する２つの独立した係合部２１０と、該接続部１５の位置決め機能及び保持機構を有する３本のアライメントピン２１２ａ、２１２ｂ及び２１２ｃとが設けられる。 As shown in FIGS. 4 and 6, 3 to the actuator block 30, further having two independent engaging portion 210 for holding the connection part 15 of the working unit 16, the positioning function and the holding mechanism of the connecting portion 15 this alignment pins 212a, are provided and 212b and 212c.
２つの係合部２１０は、アクチュエータブロック３０の左右側面（Ｘ１及びＸ２側面）で対称位置に設けられており、操作面２０４と、該操作面２０４からＹ１方向に延在するレバー２０６とを有する。 Two engaging portions 210, the left and right side surfaces of the actuator block 30 (X1 and X2 sides) are provided at symmetrical positions, with the operating surface 204, a lever 206 extending from the operating surface 204 in the Y1 direction . レバー２０６はアクチュエータブロック３０の上面よりもＹ１方向に向かってやや突出しており、先端内側がテーパ形状になっている。 Lever 206 than the upper surface of the actuator block 30 has been slightly protruding toward the Y1 direction, distal inner has a tapered shape. 係合部２１０は、図示しない弾性部材によってレバー２０６が内側に向かう方向に弾性付勢されている。 The engaging portion 210 is elastically biased in a direction in which the lever 206 by an elastic member (not shown) toward the inside.
アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃに対向する位置で、アクチュエータブロック３０の上面におけるＺ１方向端の近傍に２本、Ｚ２方向端の近傍に１本設けられ、それぞれＹ１方向に延在している。 Alignment pins 212a~212c is a position facing the fitting holes 202a to 202c, 2 present in the vicinity of the Z1 direction end of the upper surface of the actuator block 30, provided one near the Z2 direction end, extending in the Y1 direction, respectively It is Mashimashi. Ｚ１方向端の近傍に２本のアライメントピン２１２ａ、２１２ｂがＸ方向に並んで設けられている。 Two alignment pins 212a in the vicinity of the Z1 direction end, 212b are arranged in the X direction.
このように、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは３本設けられていることから、接続部１５は３点で支持され、簡便且つ確実に位置決めを行うことができる。 Thus, since the alignment pins 212a~212c are provided three, connecting portion 15 is supported at three points, it is possible to easily and reliably positioned. また、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは直線状配列ではないため、いずれの方向のねじれに対しても、接続部１５を安定して保持することができる。 Further, the three alignment pins 212a~212c is not a linear array, with respect to twisting in either direction, the connection portion 15 can be held stably. アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、このうち２本以上設けられていれば、接続部１５は確実に位置決めがなされて、安定して保持される。 Alignment pins 212a~212c is, if provided these two or more, the connection portion 15 is made reliably positioned, stably held. この場合、Ｚ方向に離間した２本を選択すると一層安定する。 In this case, more stable Selecting two spaced in the Z direction.
また、図３に示すように、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの高さＨ１は、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃを備える接続部１５を構成するプーリ収納体（機構部）３００の高さＨ２よりも大きく、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃはプーリ収納体３００を適度に貫通する。 Further, as shown in FIG. 3, the height H1 of the alignment pins 212a~212c is a pulley housing body constituting the connecting portion 15 provided with a fitting hole 202a to 202c (mechanism unit) larger than the height H2 of 300, alignment pins 212a~212c is moderately through the pulley container 300.
次に、接続部１５及びアクチュエータブロック３０の構成について詳細に説明する。 Next, a detailed description of the construction of the connecting portion 15 and the actuator block 30.
図６〜図８に示すように、接続部１５は、プーリ５０ａ〜５０ｃを収納するプーリ収納体３００と、該プーリ収納体３００の上面（Ｙ１側）に固定されたベースプレート３０２と、該ベースプレート３０２の上部（Ｙ１側）に設けられたロッキングプレート３０４とを有する。 As shown in FIGS. 6 to 8, the connecting portion 15, a pulley container 300 for accommodating the pulley 50 a to 50 c, a base plate 302 which is fixed to the upper surface (Y1 side) of the pulley container 300, the base plate 302 and a locking plate 304 provided in the upper (Y1 side). ベースプレート３０２（プーリ収納体３００）の上面には軸部材３０５が突設されている。 The upper surface of the base plate 302 (the pulley container 300) the shaft member 305 is projected. 軸部材３０５は、ロッキングプレート３０４の孔部３１９を通過してＹ１方向に突出するように一対設けられ、ロッキングプレート３０４をベースプレート３０２方向（Ｙ２方向）に付勢する一対のコイルスプリング３０６を支持すると共に、ロッキングプレート３０４のＹ方向の移動をガイドする。 The shaft member 305 has a pair provided so as to protrude through the hole 319 of the locking plate 304 in the Y1 direction, for supporting a pair of coil springs 306 for urging the locking plate 304 to the base plate 302 direction (Y2 direction) together, to guide the movement of the Y-direction of the locking plate 304.
プーリ５０ａ〜５０ｃは、上記の通りプーリ収納体３００におけるＺ方向に並列しており、各上端はプーリ収納体３００の上面からやや突出した板形状部３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃとなっている。 Pulley 50a~50c is parallel to the Z direction in the street pulley container 300 described above, each upper end has a plate-shaped portion 308a which is slightly protruded from the upper surface of the pulley container 300, 308b, and 308c. 板形状部３０８ａ〜３０８ｃは、同形状であり、プーリ５０ａ〜５０ｃの上端の直径に相当する箇所に設けられて、Ｙ１方向にやや伸びている。 Plate-shaped portion 308a~308c are the same shape, provided at a location corresponding to the diameter of the upper end of the pulley 50 a to 50 c, somewhat elongated in the Y1 direction. 板形状部３０８ａ〜３０８ｃは、各プーリ５０ａ〜５０ｃが原点であるときに平面視でＸ方向を指向する。 Plate-shaped portion 308a~308c is directed to the X direction in a plan view when the pulleys 50a~50c is the origin.
ロッキングプレート３０４はＺ方向に長尺であり、中央部は幅が広く、Ｚ１方向には幅狭部３１０を介してＴ字形状の第１端部３１２を有すると共に、Ｚ２方向にはプーリ収納体３００の嵌合孔２０２ｃに対応する平面視で略三角形状の第２端部３１４を有する。 Locking plate 304 is long in the Z-direction, the central portion is wider, has a first end portion 312 of the T-shape through the narrow portion 310 in the Z1 direction, the pulley container in the Z2 direction a second end portion 314 of a substantially triangular shape in plan view corresponding to 300 of the fitting hole 202c.
図６、図７及び図１１に示すように、ロッキングプレート３０４の下面（Ｙ２側）においてアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃが当接する部位には、それぞれ円板状の絶縁部材３１１が設けられている。 As shown in FIGS. 6, 7 and 11, the site alignment pins 212a~212c at the lower surface (Y2 side) of the locking plate 304 abuts a disc-shaped insulating member 311, respectively are provided. さらに、プーリ収納体３００の嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃについては、その内周面に筒状の絶縁部材３２３が設けられ、上面（Ｙ１側）縁部に円筒テーパ状の絶縁部材３０１が設けられ、下面（Ｙ２側）縁部に円環状の絶縁部材３１５が設けられている。 Furthermore, for the fitting hole 202a~202c pulley container 300, tubular insulating member 323 is provided on the inner peripheral surface thereof, an upper surface (Y1 side) edge cylindrical tapered insulating member 301 is provided, an annular insulating member 315 is provided on the lower surface (Y2 side) edges. これら絶縁部材３０１、３１１、３１５、３２３は、例えば、樹脂やゴム、セラミック等から構成される。 These insulating members 301,311,315,323 comprises, for example, a resin or rubber, ceramics or the like. これにより、アライメントピン２１１ａ〜２１２ｃと接続部１５との間が絶縁され、すなわち、操作部１４と作業部１６との間が絶縁される。 This will insulation between the connection portion 15 and the alignment pins 211A～212c, i.e., between the operating unit 14 and the working unit 16 is insulated. 従って、電気メス等の高電圧を生じる器具を作業部１６として用いた場合にも、この高電圧が操作部１４側に漏れることが有効に防止され、当該操作部１４側に設けられるモータ４０ａ〜４０ｃ等の電気部品を保護することができる。 Therefore, when the instrument produces a high voltage, such as an electric scalpel was used as the working unit 16 is also the high voltage is effectively prevented to leak the operation unit 14 side, a motor provided in the operation unit 14 side 40a~ it is possible to protect electrical components 40c and the like. 絶縁部材３１１等に代えて、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃ自体を絶縁材料によって構成することも可能である。 Instead of the insulating member 311 such as, it is also possible to configure the alignment pin 212a~212c itself of an insulating material.
ロッキングプレート３０４の中央部には、Ｘ方向を指向する３つのスリット３１６ａ、３１６ｂ及び３１６ｃがＺ方向に並列されており、順にプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃに対応する位置に設けられている。 At the center of the locking plate 304, three slits 316a to direct X-direction, 316b and 316c are parallel to the Z-direction, it is sequentially provided at positions corresponding to the pulleys 50a, 50b and 50c. 各スリット３１６ａ〜３１６ｃのＺ方向の幅は、板形状部３０８ａ〜３０８ｃの板厚よりやや広く、Ｘ方向の長さは、板形状部３０８ａ〜３０８ｃよりやや長い。 The width of the Z direction of each slit 316a~316c is slightly wider than the thickness of the plate-shaped portion 308a-308c, the length of X direction is slightly longer than the plate-shaped portion 308a-308c. これにより、各プーリ５０ａ〜５０ｃが原点にあるときに、板形状部３０８ａ〜３０８ｃをスリット３１６ａ〜３１６ｃに対して挿脱可能である。 Thus, when the pulleys 50a~50c at the origin, it is able to be removably inserted a plate-shaped portion 308a~308c respect to the slit 316A-316C.
ロッキングプレート３０４の上面で、スリット３１６ａとスリット３１６ｂとの間、及びスリット３１６ｂとスリット３１６ｃとの間には、浅い丸溝３２０が設けられ、各丸溝３２０の中央に孔部３１９が形成されている。 In the upper surface of the locking plate 304, between the slit 316a and the slit 316b, and between the slits 316b and the slit 316c, shallow chamfer 320 is provided with holes 319 is formed at the center of each chamfer 320 there. 各丸溝３２０はコイルスプリング３０６より僅かに大径であり、該コイルスプリング３０６の下端（Ｙ２側）の取付座となっている。 Each chamfer 320 is slightly larger in diameter than the coil spring 306, and has a mounting seat for the lower end (Y2 side) of the coil spring 306. 各孔部３１９は、軸部材３０５より僅かに大径であり、該軸部材３０５の挿通孔となっている。 Each hole 319 is slightly larger in diameter than the shaft member 305, and has a through hole of the shaft member 305.
図６〜図８に示すように、コイルスプリング３０６は、孔部３１９に挿通され、ロッキングプレート３０４のＹ１側に突出した軸部材３０５の周囲に設けられると共に、各軸部材３０５の上端近傍に形成された環状溝３２１に固着される固定具３２２と丸溝３２０の底部との間に挟まれることで保持されている。 As shown in FIGS. 6-8, the coil spring 306 is inserted into the hole 319, with provided around the shaft member 305 projecting in the Y1 side of the locking plate 304, formed in the vicinity of the upper end of each shaft member 305 It is held by being sandwiched between the bottom of the fixture 322 and round groove 320 which is secured to the annular groove 321. すなわち、固定具３２２は、コイルスプリング３０６の上端（Ｙ１側）の取付座であり、例えば、コイルスプリング３０６よりやや大径のＥリング等から構成される。 That is, the fixture 322 is a mounting seat of the upper end of the coil spring 306 (Y1 side), for example, slightly consists large diameter E-ring or the like from the coil spring 306.
従って、図８及び図１１に示すように、作業部１６が操作部１４から分離された状態では、ロッキングプレート３０４がコイルスプリング３０６の付勢力によって、Ｙ２方向に押し下げられ、プーリ収納体３００（ベースプレート３０２）の上面に当接する。 Accordingly, as shown in FIGS. 8 and 11, in the state where the working unit 16 is separated from the operation section 14, the locking plate 304 by the biasing force of the coil spring 306, is pushed down in the Y2 direction, the pulley container 300 (the base plate It abuts against the upper surface 302). なお、コイルスプリング３０６は、図１１及び図１２に示されるような圧縮ばねには限られず、例えば引張ばねとすることもできる。 The coil spring 306 is not limited to the compression spring, as shown in FIGS. 11 and 12, may be, for example, a tension spring.
この際、プーリ収納体３００の上面には絶縁部材３０１がやや突出し、ロッキングプレート３０４の下面には絶縁部材３１１がやや突出している。 At this time, the upper surface of the pulley container 300 protrudes slightly insulating member 301, the lower surface of the locking plate 304 has an insulating member 311 is slightly projected. そこで、ベースプレート３０２をスペーサとして機能させ、プーリ収納体３００の上面の高さを絶縁部材３０１、３１１の厚み分（図１１中の距離Ｈ１１）に合わせて調整し、ロッキングプレート３０４がコイルスプリング３０６の付勢により安定してプーリ収納体３００（ベースプレート３０２）に当接できるように構成している。 Therefore, to function the base plate 302 as a spacer, the height of the upper surface of the pulley container 300 corresponding to the thickness of the insulating member 301, 311 and adjusted to the (distance H11 in FIG. 11), the locking plate 304 of the coil spring 306 stably by the biasing is configured to abut the pulley container 300 (base plate 302). もちろん、ベースプレート３０２を省略し、その分の調整をプーリ収納体３００やロッキングプレート３０４の形状を調整することで対応することもでき、また、絶縁部材３１１等を使用しない構成の場合には、ベースプレート３０２も省略可能である。 Of course, omit the base plate 302, it can also be dealt with by the minute adjustment to adjust the shape of the pulley container 300 and locking plate 304, also in the case of a configuration not using the insulating member 311 or the like, a base plate 302 can also be omitted.
一方、図９及び図１２に示すように、作業部１６が操作部１４に装着された状態では、第１端部３１２の下面左右の絶縁部材３１１にアライメントピン２１２ａ、２１２ｂが当接し、第２端部３１４の下面の絶縁部材３１１にアライメントピン２１２ｃが当接し、これにより、ロッキングプレート３０４がコイルスプリング３０６に抗して相対的にＹ１方向に押し出され、プーリ収納体３００（ベースプレート３０２）の上面と離間する（図１２中の距離Ｈ１２）。 On the other hand, as shown in FIGS. 9 and 12, in the state where the working unit 16 is mounted on the operating unit 14, contact the underside lateral insulating member 311 to the alignment pins 212a of the first end portion 312, 212b abut the second lower surface of the insulating member 311 to the alignment pins 212c of the end portion 314 abuts, thereby locking plate 304 is pushed relatively Y1 direction against the coil spring 306, the upper surface of the pulley container 300 (base plate 302) separated from the (distance in Figure 12 H12).
図７及び図８に示すように、接続部１５においてロッキングプレート３０４のＺ２側端部（第２端部３１４の基端側部）には、第２端部３１４を跨いでＹ１方向に延びた支持プレート３１３がねじ３１７により固定される。 As shown in FIGS. 7 and 8, in the Z2-side end portion of the locking plate 304 in the connecting portion 15 (proximal end side portion of the second end portion 314), extending in the Y1 direction across the second end 314 It is fixed by the supporting plate 313 screws 317. 支持プレート３１３のＺ２側、つまりアクチュエータブロック３０の接続面３０ａ側の面には、二次元状のバーコード（ＩＤ保持部）１０４が設けられている。 Z2 side of the support plate 313, that is, the surface of the connection surface 30a side of the actuator block 30, two-dimensional form of the bar code (ID holder) 104 is provided. バーコード１０４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ている。 Code 104 is, for example, a matrix shape substantially square, white and black are printed in accordance with meshes.
バーコード１０４は、ＸＹ平面を構成する支持プレート３１３に貼り付けられ、カバー３７の後端部から適度な距離Ｐだけ前方（Ｚ１方向）にずれた位置に設けられている。 Code 104 is affixed to a support plate 313 which constitutes the XY plane, only moderate distance P from the rear end of the cover 37 is provided at a position shifted forward (Z1 direction). バーコード１０４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、使用回数上限等の情報が含まれている。 The bar code 104, the individual information of the working unit 16, specification, time stamp (manufacturing date, etc.) and serial number, and information such as the usage count upper limit. バーコード１０４の保持する個体情報は、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。 Individual information held by the bar code 104, different values ​​allow identification for each working unit is given.
バーコード１０４は１枚に限らず、複数枚からなる構成であってもよい。 Code 104 is not limited to one, it may be a structure comprising a plurality. バーコード１０４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、使用回数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。 If the bar code 104 is composed of two, shows a piece identification information, date of manufacture, show the individual-specific information such as serial number, another piece design, the common information for each type of such usage count upper limit it may be so. バーコード１０４は二次元データに限らず、一次元形状であってもよい。 Code 104 is not limited to two-dimensional data may be one-dimensional shape. バーコード１０４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。 Color squares in the bar code 104 is not limited to white and black, may be an infrared absorbing color and an infrared reflecting color, or the distinction between 3 or more colors may indicate the information.
図４に示すように、アクチュエータブロック３０におけるブリッジ２８との接続面３０ａには、カメラ（ＩＤ認識部）１０６と、２つの白色ＬＥＤ１０５とが設けられている。 As shown in FIG. 4, the connection surface 30a of the bridge 28 in the actuator block 30, a camera (ID recognizer) 106, and two white LED105 is provided. 接続面３０ａは、接続部１５のカバー３７の端面に当接する面であり、ＸＹ平面を構成する。 Connection surface 30a is a surface abutting the end surface of the cover 37 of the connecting portion 15, constituting the XY plane.
カメラ１０６は、バーコード１０４を撮像するカメラであり、例えばＣＣＤ形式又はＣＭＯＳ形式である。 The camera 106 is a camera for imaging a bar code 104, for example a CCD type or CMOS type. 白色ＬＥＤ１０５は、光軸がバーコード１０４を照明する向きに設定されており、カメラ１０６はバーコード１０４を一層確実に認識することができる。 White LED105 the optical axis is set in a direction to illuminate the barcode 104, the camera 106 can recognize the barcode 104 more reliably. 白色ＬＥＤ１０５は、カメラ１０６を挟んで左右対称位置に設けられており、バーコード１０４をバランスよく照明することができる。 White LED105 are provided symmetrically located across a camera 106, it is possible to illuminate the barcode 104 good balance. 白色ＬＥＤ１０５は、カメラ１０６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。 White LED105 may be provided in upper and lower positions across the camera 106 may be provided at equal intervals in three or more. 白色ＬＥＤ１０５が十分な光量を有する場合には１つでもよい。 It may be one if the white LED105 has sufficient amount of light. このように、ＩＤ保持部であるバーコード１０４は、個体情報（個体信号）を画像情報として保持する表示手段であり、ＩＤ認識部であるカメラ１０６は、前記表示手段を撮像する撮像手段である。 Thus, the bar code 104 is an ID holding unit is a display means for holding individual information (individual signal) as image information, the camera 106 is an ID recognition unit is an imaging unit for imaging the display means .
このように操作部１４及びコントローラ５１４では、カメラ１０６を用いて作業部１６の個体情報を認識することにより、マニピュレータ１０を構成するモータ４０ａ〜４０ｃ等を当該作業部１６の種類（例えば、図２の作業部１６ａ〜１６ｄ）や操作部１４の種類（例えば、図２の操作部１４ａ〜１４ｄ）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。 In this way the operation unit 14 and the controller 514, by recognizing the identification data of the working unit 16 with a camera 106, a motor 40a~40c like constituting the manipulator 10 type of the working unit 16 (e.g., FIG. 2 of the working unit 16 a to 16 d) and the type of the operation unit 14 (for example, it is possible to appropriately and accurately driven and controlled so as to correspond to the operation unit 14a to 14d) FIG.
図４及び図８に示すように、接続部１５が載置されるアクチュエータブロック３０の上面３０ｂにおいて、Ｚ２方向の端部（接続面３０ａ）近傍には、装着される接続部１５の有無を検出する作業部検出手段１０７が設けられている。 As shown in FIGS. 4 and 8, the upper surface 30b of the actuator block 30 connecting portion 15 is mounted on the end portion (connection surface 30a) near the Z2 direction, detects the presence or absence of the connection portion 15 to be mounted working unit detecting means 107 for is provided.
作業部検出手段１０７は、対向する位置に設けられた投光器１０７ａと受光器１０７ｂとからなり、投光器１０７ａと受光器１０７ｂとの間に接続部１５の後端部の被検出片１０９が挿入されて遮光することにより該接続部１５が装着されたことを検出できる。 Working unit detecting means 107 is composed of a light projector 107a provided at a position opposite to the light receiver 107b, and the detected piece 109 of the rear end portion of the connecting portion 15 is inserted between the light projector 107a and the photoreceiver 107b It can detect that the connection part 15 is attached by shading. 投光器１０７ａと受光器１０７ｂは、Ｘ方向に対向する向きで且つ近接した位置に設けられている。 Projector 107a and the light receiver 107b is provided and close positions in a direction opposite to the X direction. 投光器１０７ａは例えばＬＥＤであり、受光器１０７ｂは例えばフォトダイオードである。 Projector 107a is LED for example, light receiver 107b is a photodiode, for example.
そこで、プーリ収納体３００の後端面（Ｚ２側）における下端には、上記した被検出片１０９が後方に向かって突出している。 Therefore, the lower end of the rear end surface of the pulley container 300 (Z2 side), the detected piece 109 mentioned above is projected toward the rear. 接続部１５がアクチュエータブロック３０に装着されると、被検出片１０９が投光器１０７ａと受光器１０７ｂとの間に挿入されて受光器１０７ｂに対する投光器１０７ａの光を遮光する。 When the connection portion 15 is mounted on the actuator block 30, to block light projector 107a for inserted and the light receiver 107b between the light receiver 107b detected piece 109 is a projector 107a.
このとき、カバー３７は、バーコード１０４及びカメラ１０６が略閉空間内となるようにこれらの箇所を覆う。 At this time, the cover 37, as the bar code 104 and the camera 106 is within the substantially closed space covering these positions. これにより、バーコード１０４及びカメラ１０６の汚れを防止することができると共に、外乱光を遮蔽して安定した撮像が可能となる。 Thus, it is possible to prevent contamination of the bar code 104 and the camera 106, a stable imaging becomes possible to shield the ambient light. また、閉空間となっても、白色ＬＥＤ１０５によりバーコード１０４が照明されることから、安定した撮像が可能である。 Further, even when a closed space, since the white LED105 code 104 is illuminated, it is possible to stably captured. バーコード１０４及びカメラ１０６を覆うカバー３７は、アクチュエータブロック３０に設けられていてもよい。 Cover 37 for covering the image code 104 and the camera 106 may be provided in the actuator block 30. バーコード１０４とカメラ１０６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１０６側では、バーコード１０４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１０４における記録可能な情報量が多くなる。 Since the relative position and orientation of the bar code 104 and the camera 106 is fixed, the camera 106 side, it is not necessary to specify the position and orientation of the bar code 104, unnecessary code to identify these or sufficient in a small amount, that amount becomes large amount of information can be recorded in the bar code 104.
このように作業部検出手段１０７を備えることにより、コントローラ５１４において作業部１６がアクチュエータブロック３０に装着されているか否かを認識することができると共に、該作業部検出手段１０７による作業部１６の検出を、カメラ１０６及び白色ＬＥＤ１０５を起動制御してバーコード１０４から個体信号を取得するためのトリガー信号とすることができる。 By thus comprising a working unit detecting means 107, it is possible to work unit 16 in the controller 514 to recognize whether or not it is attached to the actuator block 30, the detection of the working portion 16 by the working unit detecting means 107 and the camera 106 and the white LED105 activation may be controlled to a trigger signal for obtaining the individual signals from the bar code 104.
すなわち、コントローラ５１４は、作業部１６がアクチュエータブロック３０に装着されたときにカメラ１０６及び白色ＬＥＤ１０５を制御してバーコード１０４から個体信号を取得する。 That is, the controller 514 controls the camera 106 and the white LED105 obtaining an individual signal from the bar code 104 when the working unit 16 is attached to the actuator block 30. コントローラ５１４では、少なくとも作業部１６がアクチュエータブロック３０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１０６及び白色ＬＥＤ１０５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。 In the controller 514, only necessary to acquire an individual signal when at least the working unit 16 is attached to the actuator block 30, it is possible to keep stopping the operation of the camera 106 and the white LED105 when otherwise, the processing load is reduced it can achieve power saving as well as.
カメラ１０６による撮像は、可視光に限らず、例えば赤外光を用いてもよい。 Imaging by the camera 106 is not limited to visible light may be used, for example infrared light. 赤外光を用いることにより、暗い場所でもバーコード１０４を明りょうに撮像することができる。 The use of infrared light, it is possible to clearly image the bar code 104 in the dark. 赤外光を用いる場合には所定の赤外線ＬＥＤでバーコード１０４を照射してもよい。 In the case of using the infrared light may be irradiated code 104 at a predetermined infrared LED.
作業部検出手段１０７は、投光器１０７ａ及び受光器１０７ｂからなる構成に限らず、例えば被検出片１０９により操作されるリミットスイッチであってもよい。 Working unit detecting means 107 is not limited to the configuration comprising a light projector 107a and the light receiver 107 b, may be, for example, limit switch operated by the detected piece 109. 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の種類に応じた制御が可能となる。 Further, the controller 514 obtains the individual information of the working unit 16, it is possible to control in accordance with the type of the working unit 16 in accordance with the individual information.
ところで、バーコード１０４は直接的な通電の必要がなく接続部１５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。 Meanwhile, the bar code 104 on the connecting portion 15 and the working portion 16 without the need for direct current there is no electrical contact, yet no power storage unit such as a battery. 従って、操作部１４から取り外した作業部１６は洗浄、滅菌等を容易に行うことができる。 Accordingly, the working unit 16 detached from the operating unit 14 washing, it is possible to perform sterilization and the like easily. つまり、モータやスイッチ、センサなどの電気機器をすべて操作部１４側に配し、連結シャフト４８及び先端動作部１２からなる機械構成部品のみからなるものを作業部１６側に配することで洗浄性を向上させている。 That is, the motor and switches arranged in all the electrical equipment operating portion 14 side, such as sensors, washability by arranging the working unit 16 side consist solely mechanical component consisting of the connecting shaft 48 and the distal end working unit 12 thereby improving the. 作業部１６と操作部１４では汚れ具合、汚れ種類、洗浄方法が異なり、異なるメンテナンスが行われるため、離脱して洗浄することが好適である。 Working unit 16 and the operation unit 14 in cleanliness, contamination types, different cleaning methods, since the different maintenance is performed, it is preferable to wash disengaged.
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において、操作部１４と作業部１６とを装着する動作及びその作用について説明する。 Then, the manipulator 10 constructed as described above is basically, the operation and operation for mounting the operation unit 14 and the working unit 16.
操作部１４のアクチュエータブロック３０に対して作業部１６の接続部１５を装着する際には、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃがそれぞれ嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃに嵌合するように合わせて、接続部１５を下方（Ｙ２方向）に押し下げる。 When mounting the connecting portion 15 of the working unit 16 to the actuator block 30 of the operating unit 14, the combined three alignment pins 212a~212c is to be fitted into the fitting hole 202a~202c respectively, connected depress the section 15 downward (Y2 direction). これにより、レバー２０６は内面側の楔部２０６ａが係合片２００を乗り越える際に一旦外方に拡がり、その後原位置に戻ることにより係合片２００に係合し、接続が完了する。 Thus, the lever 206 is once spread outward when the wedge portion 206a of the inner surface slides over the engaging member 200 engages the engaging member 200 by thereafter returning to the original position, the connection is completed.
すなわち、図８に示すように、先ず、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃに対応するアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃを挿通させる。 That is, as shown in FIG. 8, first, inserting the alignment pins 212a~212c corresponding to the fitting hole 202a to 202c. 続いて、接続部１５をアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃに沿ってＹ２方向に移動させると、各アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４の下面（絶縁部材３１１）に当接し、図１１に示す状態となる。 Then, moving in the Y2 direction along the connecting portion 15 of the alignment pins 212a-212c, in contact with the lower surface (insulating member 311) of the tip of each alignment pin 212a-212c is a locking plate 304, the state shown in FIG. 11 to become.
図１１に示すように、マニピュレータ１０では、各アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した時点で、バーコード１０４の中心線ＣＬ１及びカメラ１０６の中心線ＣＬ２が一致する。 As shown in FIG. 11, the manipulator 10, when the leading end of each alignment pin 212a~212c abuts against the locking plate 304, the center line CL2 of the center line CL1 and the camera 106 of the bar code 104 matches. すなわち、前記当接した時点で、カメラ１０６の中心線ＣＬ２とアクチュエータブロック３０の上面３０ｂとの間でのＹ方向の距離Ｈ１０に対し、バーコード１０４の中心線ＣＬ１と上面３０ｂとの間でのＹ方向の距離もＨ１０として決定される。 That is, the when abutting against the Y direction a distance H10 between the upper surface 30b of the center line CL2 and the actuator block 30 of the camera 106, between the center line CL1 and the upper surface 30b of the bar code 104 distance Y direction is determined as H10. この際、バーコード１０４とカメラ１０６とはカメラ１０６の焦点距離Ｐだけ離れて対向している。 In this case, it faces separated by the focal length P of the camera 106 and the bar code 104 and the camera 106.
なお、図１１及び図１２において、バーコード１０４のＸＹ方向での中心線をＣＬ１、カメラ１０６のＸＹ方向での中心線をＣＬ２とし、カメラ１０６はバーコード１０４に対する焦点距離Ｐにおいて、中心線ＣＬ１及びＣＬ２が同軸上に一致する状態で一層正確な撮像を行うことができるものとする。 Note that in FIG. 11 and FIG. 12, the center line in the XY direction of the bar code 104 CL1, a center line in the XY direction of the camera 106 and CL2, the camera 106 at the focal distance P with respect to the bar code 104, the center line CL1 and CL2 are presumed to be capable of performing more accurate imaging in a state that matches coaxially. 換言すれば、接続部１５とアクチュエータブロック３０との装着に際し、一層迅速に中心線ＣＬ１及びＣＬ２の位置を一致させることで、カメラ１０６によるバーコード１０４の撮像を一層迅速に且つ正確に行うことができる。 In other words, upon attachment of the connecting portion 15 and the actuator block 30, it is more quickly by matching the position of the center line CL1 and CL2, be carried out imaging of the barcode 104 by the camera 106 more quickly and accurately it can.
ところで、図１１から諒解されるように、各アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した時点では、接続部１５側の係合片２００がアクチュエータブロック３０側の係合部２１０に係合しておらず、接続部１５とアクチュエータブロック３０との係合動作は完了していない。 Incidentally, as can be understood from FIG. 11, at the time when the leading end of each alignment pin 212a~212c abuts against the locking plate 304, the engaging piece 200 of the connecting portion 15 side in the engagement portion 210 of the actuator block 30 side not engaging, the engaging operation between the connecting part 15 and the actuator block 30 has not been completed.
つまり、図１１に示すように、この時点（前記当接した時点）でのアクチュエータブロック３０の上面３０ｂとプーリ収納体３００の上面との間でのＹ方向の距離をＨ１３とし、図１２に示すように、係合動作の完了時点での上面３０ｂとプーリ収納体３００の上面との間でのＹ方向の距離をＨ１４とすると、レバー２０６の楔部２０６ａが係合片２００を乗り越えるためには、さらに距離Ｈ１３から距離Ｈ１４を引いた分（Ｈ１３−Ｈ１４）だけプーリ収納体３００（楔部２０６ａ）を押し下げ、レバー２０６の楔部２０６ａが係合片２００を乗り越える必要がある。 That is, as shown in FIG. 11, the point Y direction distance between the upper surface of the upper surface 30b and the pulley container 300 of the actuator block 30 in (the abutting point) and H13, shown in FIG. 12 as described above, when the Y-direction distance between the upper surface 30b and the upper surface of the pulley container 300 at the completion of engagement operation and H14, to the wedge portion 206a of the lever 206 climbs over the engaging piece 200 further distance amount obtained by subtracting the distance H14 from H13 depressing the (H13-H14) only pulley container 300 (wedge 206a), it is necessary to wedge portion 206a of the lever 206 climbs over the engaging piece 200.
そこで、図１２に示すように、接続部１５をさらにＹ２方向へと押し下げる。 Therefore, as shown in FIG. 12, further pushed down to the Y2 direction the connection portion 15. これにより、レバー２０６が先端のテーパ形状によってやや外方向に押されながら変位して、係合片２００に対して摺動する。 Thus, the lever 206 is displaced while being slightly pushed outwardly by the tapered shape of the tip, slide with respect to the engaging piece 200. この間、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの上端部は、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃを貫通してプーリ収納体３００の上面から突出し（図９及び図１２参照）、ロッキングプレート３０４の第１端部３１２及び第２端部３１４の下面（絶縁部材３１１）に当接し、コイルスプリング３０６を圧縮してロッキングプレート３０４を上面３０ｂから距離Ｈ２０の位置に保持したままプーリ収納体３００を相対的に押し下げる。 During this time, the upper end portion of the three alignment pins 212a~212c protrude from the upper surface of the pulley container 300 through the fitting holes 202a to 202c (see FIGS. 9 and 12), the first end of the locking plate 304 312 and in contact with the lower surface (insulating member 311) of the second end portion 314 compresses the coil spring 306 pushes down relatively pulley container 300 while holding at a distance H20 the locking plate 304 from the upper surface 30b.
やがて、接続部１５の下面がアクチュエータブロック３０の上面３０ｂに当接するか又はその直前で、係合片２００がレバー２０６の楔部２０６ａを乗り越え、該レバー２０６は弾性作用によって原位置に復帰し、テーパ形状の下端の楔部２０６ａが係合片２００に係合するため、接続部１５とアクチュエータブロック３０との装着動作が完了することになる。 Eventually, the lower surface of the connecting portion 15, or in just before it comes into contact with the top surface 30b of the actuator block 30, over the wedge portion 206a of the engaging piece 200 is the lever 206, the lever 206 returns to its original position by the elastic action, since the wedge portion 206a of the lower end of the tapered engages the engaging pieces 200, so that the mounting operation of the connecting portion 15 and the actuator block 30 is completed. このような装着動作中に、作業部検出手段１０７によって作業部１６が検出される。 During such mounting operation, the working portion 16 is detected by the working unit detecting means 107. また、上記のように接続部１５が装着され、レバー２０６が弾性的に原位置に復帰することにより、適度なクリック感及び装着音が発生し、操作者は装着が正常に完了したことを確認できる。 The connection portion 15 is mounted as described above, confirm that the lever 206 by returning to the resiliently situ, moderate click feeling and wearing sound is generated, the operator of mounting was successful it can.
図９及び図１２から諒解されるように、操作部１４と作業部１６の装着が完了した状態では、コイルスプリング３０６の弾性作用により、軸部材３０５を介してプーリ収納体３００が上方（Ｙ１側）に引き上げられるように付勢され、係合片２００と楔部２０６ａとは互いに噛み合う方向に弾性支持される。 As can be seen from FIG. 9 and FIG. 12, in a state where the mounting is completed the operating unit 14 and the working unit 16, by the elastic action of the coil spring 306, a pulley container 300 via the shaft member 305 is the upper (Y1 side ) in biased manner lifted, the engaging piece 200 and the wedge portion 206a is elastically supported in a direction to mesh with each other. これにより、係合片２００と係合部２１０との間の係合状態を一層確実に保持することができると共に、作業部１６を操作部１４に対して一層安定して保持することができる。 Thus, it is possible to hold the engagement state between the engaging piece 200 and the engaging portion 210 more securely, it can be held more stably the working unit 16 to the operation unit 14.
さらに、図１１及び図１２から諒解されるように、マニピュレータ１０では、上記の操作部１４と作業部１６の装着動作に際し、カメラ１０６の中心線ＣＬ２とバーコード１０４の中心線ＣＬ１とは、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した時点で互いに一致した後（図１１参照）、レバー２０６と係合片２００との係合動作が完了するまでその一致した状態が保持される（図１２参照）。 Furthermore, as it will be understood from FIGS. 11 and 12, the manipulator 10, is upon the mounting operation of the above operation unit 14 and the working unit 16, and the center line CL1 of the center line CL2 and a bar code 104 of the camera 106, the alignment after coincide with each other when the tip of the pin 212a~212c comes into contact with the locking plate 304 (see FIG. 11), a state that they coincide with until it engages the operation of the lever 206 and the engaging member 200 is completed is maintained (see Figure 12).
従って、接続部１５のアクチュエータブロック３０への装着開始時、つまりアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した時点でカメラ１０６とバーコード１０４との相対位置が早々に固定され、その後のレバー２０６と係合片２００との係合動作、つまり接続部１５のアクチュエータブロック３０への装着が完了するまで、前記相対位置は保持される。 Therefore, when mounting the start of the actuator block 30 of the connecting portion 15, that is, the relative position between the camera 106 and a bar code 104 at the leading end of the alignment pin 212a~212c abuts against the locking plate 304 is quickly fixed, then engagement operation of the lever 206 and the engaging piece 200 of, i.e. until the attachment to the actuator block 30 of the connector 15 is completed, the relative position is maintained. 換言すれば、アクチュエータブロック３０に接続部１５が装着される際、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃがロッキングプレート３０４に当接することでアクチュエータブロック３０に対する支持プレート３１３及びバーコード１０４の位置が決定される。 In other words, when the connection portion 15 is mounted on the actuator block 30, alignment pins 212a~212c the position of the support plate 313 and the bar code 104 to the actuator block 30 is determined by abutting the locking plate 304. その後、ロッキングプレート３０４及びこれに固定された支持プレート３１３（バーコード１０４）を除く接続部１５、例えばプーリ収納体３００やカバー３７がロッキングプレート３０４に対して相対的にアクチュエータブロック３０側へと移動され、レバー２０６と係合片２００とが係合される。 Thereafter, the connection portion 15 except the locking plate 304 and the support plate 313 secured thereto (code 104), to relatively actuator block 30 side with respect to the example pulley container 300 and the cover 37 is the locking plate 304 moves It is, engaged and the lever 206 and the engaging member 200.
このため、作業部１６と操作部１４との装着作業の開始から完了まで及び装着完了後、常時、バーコード１０４の位置をカメラ１０６による良好な撮像が可能な位置に保持しておくことができる。 Therefore, it is possible to hold the working unit 16 after completing up and completely mounted from the start of the mounting operation of an operation unit 14, at all times, the position of the bar code 104 that can be good imaging position by the camera 106 . 換言すれば、カメラ１０６は、接続部１５のアクチュエータブロック３０への装着開始時から、常にバーコード１０４を正確に撮像可能な状態に置かれることになる。 In other words, the camera 106, from the time of mounting the start of the actuator block 30 of the connector 15, always be placed to the bar code 104 exactly to the imaging state.
そこで、例えば、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した後であって、レバー２０６の楔部２０６ａと係合片２００との係合動作が完了した時点又は該係合動作が完了する前において、作業部検出手段１０７によって作業部１６が検出されることにより、該検出をトリガー信号として、コントローラ５１４ではカメラ１０６及び白色ＬＥＤ１０５を駆動制御して、バーコード１０４を正確に撮像することができる。 Therefore, for example, even after the leading end of the alignment pin 212a~212c abuts against the locking plate 304, the point or engagement action engagement operation has been completed with the wedge portion 206a and the engaging piece 200 of the lever 206 before completing, by the working unit 16 is detected by the working unit detecting means 107, as a trigger signal to said detection, drives and controls the camera 106 and the white LED105 the controller 514, to accurately image the bar code 104 be able to.
仮に、バーコード１０４がプーリ収納体３００等に設けられ、これと連動して移動するような構成では、カメラ１０６によるバーコード１０４の正確な撮像を行うためには、接続部１５のアクチュエータブロック３０への装着完了を待つように、カメラ１０６に待機時間を設定しておく必要があり、しかも該待機時間は余裕を持って相当長く設定しなければならないのに対して、本実施形態では、該待機時間が不要となる。 If the bar code 104 is provided on the pulley container 300, etc., in conjunction with such moving configuration and which, in order to perform an accurate imaging of the barcode 104 by the camera 106, the actuator block 30 of the connecting portion 15 to wait for the completely mounted to, it is necessary to set the waiting time to the camera 106, moreover whereas 該待 machine time must be set considerably longer with a margin, in this embodiment, the the waiting time is not required. 従って、マニピュレータ１０では、例えば手術中において、所定の操作部１４に対して所定の作業部１６を装着した際には、装着と略同時にカメラ１０６によるバーコード１０４の撮像及びコントローラ５１４による作業部１６の識別をすることができ、次の手技に迅速に移行することができる。 Accordingly, the manipulator 10, for example during surgery, when worn the predetermined working unit 16 for a predetermined operation section 14, operation by the image pickup and the controller 514 of the barcode 104 by the mounting at substantially the same time the camera 106 16 can be the identification, it can quickly shift to the next procedure.
次に、一連の手技が終了し、又は作業部１６を別の種類に交換する場合等において、操作部１４と作業部１６とを取り外す動作について説明する。 Next, a series of procedures is completed, or when the like to replace the working portion 16 with a different type, the operation of removing the operation unit 14 and the working unit 16.
この場合には、係合片２００と係合部２１０との係合状態を解除する操作に先立ち、先ず、作動スイッチ３５を操作して上記した停止モードとし、コントローラ５１４の作用下に各モータ４０ａ〜４０ｃ及びプーリ５０ａ〜５０ｃを原点に自動的に復帰させておく。 In this case, prior to the operation of releasing the engagement between the engaging piece 200 and the engaging portion 210, first, by operating the operation switch 35 and the stop mode as described above, the motors 40a under the action of the controller 514 allowed to automatically return to the origin ~40c and pulley 50 a to 50 c.
図１２に示すように、操作部１４と作業部１６とが装着された状態では、プーリ５０ａ〜５０ｃの上端の板形状部３０８ａ〜３０８ｃがロッキングプレート３０４のスリット３１６ａ〜３１６ｃから離脱した状態にある。 As shown in FIG. 12, in the state where the operation unit 14 and the working unit 16 is mounted, in a state where the upper end of the plate-shaped portion 308a~308c pulley 50a~50c has left the slit 316a~316c the locking plate 304 . このため、板形状部３０８ａ〜３０８ｃを原点に復帰しておかないと、取り外し時にプーリ収納体３００がコイルスプリング３０６の付勢力によってロッキングプレート３０４に当接する際、スリット３１６ａ〜３１６ｃに板形状部３０８ａ〜３０８ｃを正確に挿入させることができないからである。 Therefore, If you do not return the plate-shaped portion 308a~308c the origin, when the pulley container 300 during removal abuts against the locking plate 304 by the biasing force of the coil spring 306, the plate in the slit 316a~316c shaped portion 308a it is not possible to accurately insert the ～308C.
次いで、アクチュエータブロック３０の両側面に設けられたレバー２０６の下方の操作面２０４を内側に押して、各レバー２０６をそれぞれ外方に開くように傾動させ、該レバー２０６の楔部２０６ａを、接続部１５の両側面に設けられた係合片２００から解放する。 Then, the operating surface 204 of the lower of the two sides provided with a lever 206 of the actuator block 30 by pressing inwardly, each lever 206 is tilted so that each opens to the outside, the wedge portion 206a of the lever 206, the connecting portion released from the engagement piece 200 provided on both sides of 15. これにより、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃから下方に抜けることから、接続部１５を操作部１４から上方（Ｙ１方向）に引き抜き、取り外しが可能となる。 Thus, the three alignment pins 212a~212c, since the exit from the fitting hole 202a~202c downward, pulling the connector 15 from the operation unit 14 upward (Y1 direction), and can be removed.
この際、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃが、第１端部３１２及び第２端部３１４から離間すると、ロッキングプレート３０４はコイルスプリング３０６の弾性力によって相対的に下方に押し下げられる。 At this time, the alignment pins 212a~212c is, when separated from the first end 312 and a second end 314, the locking plate 304 is pushed down relatively downward by the elastic force of the coil spring 306. 各モータ４０ａ〜４０ｃは、それぞれ原点に復帰していることから、連動するプーリ５０ａ〜５０ｃの板形状部３０８ａ〜３０８ｃは平面視でＸ方向を指向しており（図７参照）、ロッキングプレート３０４の３つのスリット３１６ａ〜３１６ｃに係合する（図１１参照）。 Each motor 40a~40c, since it has been returned to the respective origin, the plate-shaped portion 308a~308c of interlocking pulley 50a~50c is directed to the X direction in a plan view (see FIG. 7), the locking plate 304 engaging the three slits 316a~316c (see FIG. 11). これにより、これ以後の各プーリ５０ａ〜５０ｃの回転が防止でき、先端動作部１２が原点に保持されるため（図５参照）、次回に操作部１４に装着するときには、プーリ５０ａ〜５０ｃをモータ４０ａ〜４０ｃに正しく装着することができる。 Thus, this can prevent rotation of the subsequent respective pulleys 50 a to 50 c, (see FIG. 5) for the end working portion 12 is retained at the origin, when mounting the operation unit 14 to the next, the motor pulley 50 a to 50 c it can be properly attached to the 40a~40c.
つまり、再び操作部１４と作業部１６とを装着する際には、操作部１４のモータ４０ａ〜４０ｃはそれぞれ原点となっている。 In other words, when mounting the operation unit 14 and a working portion 16 again, the motor 40a~40c of the operation portion 14 respectively become the origin. また、接続部１５でも、プーリ５０ａ〜５０ｃの板形状部３０８ａ〜３０８ｃが、コイルスプリング３０６によりＹ２側に付勢されたロッキングプレート３０４のスリット３１６ａ〜３１６ｃに挿入され、回転不能状態に保持されているため、プーリ５０ａ〜５０ｃがそれぞれ原点に位置している。 Further, even in the connecting portion 15, the plate-shaped portion 308a~308c pulley 50a~50c is inserted into the slit 316a~316c the locking plate 304 biased by the Y2 side by the coil spring 306, is held in non-rotatable state because you are, pulleys 50a~50c is located at the origin, respectively.
すなわち、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、操作部１４と作業部１６との装着時、マニピュレータ１０では、係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとが全て所定の原点角度に保持されているため、これら係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとを確実に係合させ、モータ４０ａ〜４０ｃの上端部をプーリ５０ａ〜５０ｃの下端部に適切に接続することができる。 That is, as shown in FIGS. 10A and 10B, when mounting the operation unit 14 and the working unit 16, the manipulator 10, all the engaging convex portion 51a~51c and engaging recesses 41a~41c a predetermined origin angle because it is held, and these engagement projection 51a~51c engaging recess 41a~41c reliably engaged, appropriately connected to the lower end portion of the pulley 50a~50c the upper end of the motor 40a~40c can.
ところで、図２に示すように、マニピュレータ１０では、操作部１４（１４ａ〜１４ｄ）と作業部１６（１６ａ〜１６ｄ）との組み合わせで選択的に種々の構成を採ることができる。 Meanwhile, as shown in FIG. 2, the manipulator 10, it is possible to take selectively a variety of a combination of the operation section 14 and (14a to 14d) and the working unit 16 (16 a to 16 d). そして、コントローラ５１４では、バーコード１０４をカメラ１０６で撮像することによって認識された作業部１６の個体情報（種類）に対応するように適切且つ正確に駆動制御することができる。 Then, the controller 514 can be appropriately and accurately driven and controlled so as to correspond to the bar code 104 to the individual information of the working unit 16, which is recognized by imaging by the camera 106 (type).
マニピュレータ１０を正確に駆動制御するためには、装着された作業部１６の種類をコントローラ５１４で正確に認識することが必要であり、例えば、先端動作部１２がはさみの作業部１６ｂに対して、先端動作部１２が電気メスの作業部１６ｃ用のバーコード１０４が貼り付けられている場合のようなバーコード１０４の貼り違えや、バーコード１０４に傷や汚れ等を生じた場合のカメラ１０６による誤認識等を生じた場合には、先端動作部１２を適切に動作させることが困難となる。 In order to accurately drive and control the manipulator 10, it is necessary to accurately recognize the type of the working unit 16 mounted in the controller 514, for example, the distal-end working unit 12 with respect to the working unit 16b of the scissors, a paste Chigae Ya barcode 104 as when the distal end working unit 12 is is adhered code 104 of the working portion 16c of the electric knife, according to the camera 106 of the case any scratches or dirt on the bar code 104 when caused erroneous recognition or the like, it is difficult to operate properly distal end working unit 12.
そこで、本実施形態に係るマニピュレータ１０では、係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとの係合関係を利用することで、バーコード１０４の撮像によって認識した作業部１６の種類と、実際に操作部１４に装着される作業部１６の種類とを一致させることを可能とし、これにより、先端動作部１２を一層正確に動作させることを可能としている。 Therefore, the manipulator 10 according to the present embodiment, by utilizing the engagement between the engaging portion 51a~51c and the engaging recesses 41a to 41c, and the type of the working unit 16 recognized by the imaging bar code 104 , it makes it possible to match the type of the working unit 16 is actually mounted on the operating unit 14, thereby, it is made possible to more accurately operate the distal-end working unit 12.
すなわち、図１４Ａ〜図１４Ｄに示すように、マニピュレータ１０では、各作業部１６ａ〜１６ｄについて、係合凸部５１ａ〜５１ｃの原点角度をそれぞれ異なるように設定している。 That is, as shown in FIG 14A~ Figure 14D, the manipulator 10, for each working unit 16 a to 16 d, is set to the origin angle of the engaging projection 51a~51c so different as.
例えば、図１４Ａ（図１０Ａ）に示すように、先端動作部１２がグリッパ５９の作業部１６ａ（１６）は、各係合凸部５１ａ〜５１ｃの短尺部４９が全てＺ２側に設定されている。 For example, Figure 14A working unit 16a (16) of, as shown in (FIG. 10A), the distal-end working unit 12 is gripper 59 is shorter part 49 of Kakukakarigototsu portion 51a~51c is all set to Z2 side . 図１４Ｂに示すように、先端動作部１２がはさみの作業部１６ｂは、係合凸部５１ａ〜５１ｃの短尺部４９がそれぞれＸ２側、Ｚ１側、Ｘ１側に設定されている。 As shown in FIG. 14B, the working unit 16b of the distal end working unit 12 is scissors, short portions 49 of the engaging portion 51a~51c is set X2 side, respectively, Z1 side, the X1 side. 図１４Ｃに示すように、先端動作部１２が電気メスの作業部１６ｃは、係合凸部５１ａ〜５１ｃの短尺部４９がそれぞれＺ１側、Ｘ１側、Ｚ１側に設定されている。 As shown in FIG. 14C, the distal-end working unit 12 is the working part 16c of the electric knife is shorter part 49 of the engaging portion 51a~51c is set Z1 side, respectively, X1 side, the Z1 side. 図１４Ｄに示すように、先端動作部１２がフック型電気メスの作業部１６ｄは、係合凸部５１ａ〜５１ｃの短尺部４９がそれぞれＸ１側、Ｘ２側、Ｘ２側に設定されている。 As shown in FIG. 14D, the working unit 16d of the hook-type electric surgical knife end working unit 12, the strip parts 49 of the engaging portion 51a~51c is set X1 side, respectively, X2 side, the X2 side. もちろん、各作業部１６ａ〜１６ｄに係る各係合凸部５１ａ〜５１ｄの原点角度は一例であり、図１４Ａ〜図１４Ｄに示す設定に限られない。 Of course, the origin angle of the engaging convex portions 51a~51d of the respective working unit 16a~16d is an example and is not limited to the configuration shown in Figure 14A~ Figure 14D. 例えば、３つの係合凸部５１ａ〜５１ｃのそれぞれに４通りの原点角度が設定可能であるため、係合凸部５１ａ〜５１ｃの全体では、４の３乗通り（６４通り）の組み合わせに設定できる。 For example, set for the origin angle of the four types in each of the three engaging projection portions 51 a - 51 c can be set, the entire engaging projection 51 a - 51 c, the combination of the cube Street 4 (64 kinds) it can.
図１５Ａ〜図１５Ｃを参照して、例えば、先端動作部１２がグリッパ５９の作業部１６ａ（１６）を、先端動作部１２が電気メスの作業部１６ｃ（図１５Ａ参照）に交換する場合について説明する。 Referring to FIG. 15A~ Figure 15C, for example, the working unit 16a of the distal end working unit 12 is gripper 59 (16), a case where the distal end working unit 12 is replaced with a working unit 16c of the electric knife (see FIG. 15A) Description to.
図１５Ｂに示すように、交換（装着）開始時のアクチュエータブロック３０の係合凹部４１ａ〜４１ｃの角度は、図１４Ａに示す作業部１６ａの係合凸部５１ａ〜５１ｃに対応した角度のままであり、各係合凹部４１ａ〜４１ｃの短尺部４７が全てＺ２側に設定されている。 As shown in FIG. 15B, the angle of the engaging recess 41a~41c exchange (mounting) at the start of the actuator block 30, while an angle corresponding to the engaging portion 51a~51c of the working unit 16a shown in FIG. 14A There, short portions 47 of the respective engaging recesses 41a~41c is all set to the Z2 side. このため、図１５Ａに示す作業部１６ｃを、図１５Ｂに示す状態の操作部１４に取り付けようとしても、係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとが構造的に係合できず、図９や図１２に示すようにプーリ収納体３００を押し下げて係合片２００と係合部２１０とを係合させて操作部１４と作業部１６ｃとを装着することはできなくなっている。 Therefore, the working unit 16c shown in FIG. 15A, even about to install the operating unit 14 in the state shown in FIG. 15B, can not be structurally engagement with the engaging projection 51a~51c engaging recess 41a~41c , is no longer possible to mount a working unit 16c and the operating portion 14 pushes down the pulley container 300 engaged with the engaging piece 200 and the engaging portion 210 as shown in FIGS. 9 and 12.
そこで、本実施形態に係るマニピュレータ１０では、アクチュエータブロック３０に接続部１５を装着している途中でバーコード１０４をカメラ１０６により撮像する。 Therefore, the manipulator 10 according to the present embodiment, imaging the barcode 104 by the camera 106 in the course of wearing the connecting portion 15 to the actuator block 30. これにより、装着途中で作業部１６の種類（例えば、作業部１６ｃであること）を判断し、この判断結果に伴ってコントローラ５１４の制御下にモータ４０ａ〜４０ｃを駆動制御することができ、係合凹部４１ａ〜４１ｃの設定（回転角度）を装着される作業部１６の種類に対応する原点へと変化させることができる。 Thus, the type of the working unit 16 in the middle mounting (for example, it is a working unit 16c) determines, it is possible to drive and control the motor 40a~40c under the control of the controller 514 in accordance with this determination result, the engagement setting the slip recesses 41a to 41c (the rotation angle) can be changed to the origin corresponding to the type of the working unit 16 to be mounted.
すなわち、図１５Ａに示される作業部１６ｃの種類を認識した後、係合凹部４１ａ〜４１ｃの回転角度を、図１５Ｂに示す状態から図１５Ｃに示す状態へと迅速に変更（調整）する。 That is, after recognizing the type of the working unit 16c shown in FIG. 15A, the rotation angle of the engaging recesses 41a to 41c, rapidly changing (adjusting) to the state shown in FIG. 15C from the state shown in FIG. 15B. これにより、図１５Ａに示される作業部１６ｃの係合凸部５１ａ〜５１ｃの原点に、操作部１４の係合凹部４１ａ〜４１ｃの角度を対応させることができるため（図１５Ｃ参照）、作業部１６ｃと操作部１４とを簡便に装着することができる。 Thus, (see FIG. 15C) for the origin of the engaging portion 51a~51c of the working unit 16c, the angle of the engaging recess 41a~41c of the operation unit 14 may correspond shown in FIG. 15A, the working unit 16c and an operating portion 14 can be easily mounted.
この際、マニピュレータ１０では、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した時点でカメラ１０６によりバーコード１０４の撮像を正確に行うことができるため、装着動作の完了前に一層簡便に操作部１４の係合凹部４１ａ〜４１ｃの回転角度を変更することができる。 At this time, the manipulator 10, since it is the tip of the alignment pins 212a~212c is accurately imaging the barcode 104 by the camera 106 at the time of contact with the locking plate 304, more conveniently prior to completion of the mounting operation it is possible to change the rotation angle of the engaging recess 41a~41c of the operation unit 14. 従って、操作者は、作業部１６の係合凸部５１ａ〜５１ｃと操作部１４の係合凹部４１ａ〜４１ｃのマッチング関係を意識せず、例えば目視等による判断をせずに簡便に装着作業を行うことができる。 Thus, the operator, the engaging protrusion 51a~51c of the working unit 16 operation unit 14 without regard to matching relation of the engaging recess 41a~41c of, for example, a conveniently mounted work without a determination by visual inspection, etc. It can be carried out.
なお、装着作業途中でカメラ１０６によるバーコード１０４の撮像を行わない場合には、操作者は、装着しようとする作業部１６の種類を予めコントローラ５１４に入力し、係合凹部４１ａ〜４１ｃの設定を事前に変更しておけば、作業部１６と操作部１４とを簡便に装着することができる。 In the case where the way mounting work is not performed imaging barcode 104 by the camera 106, the operator, in advance and inputted to the controller 514, setting the engagement recess 41a~41c the type of the working unit 16 to be mounted a Once you have changed in advance, it can be easily mounted and an operation unit 14 and the working unit 16.
ところで、仮に、全種類の作業部１６の係合凸部５１ａ〜５１ｃの原点角度が同一に設定されている場合には、作業部１６の種類に関わらず操作部１４に装着可能である。 Meanwhile, if, when the origin angle of the engaging projection 51a~51c all types of working unit 16 is set to the same can be mounted on the operating unit 14 regardless of the type of the working unit 16. 従って、例えば、作業部１６に誤った種類のバーコード１０４が貼り付けられている場合や、当該バーコード１０４に傷や汚れが生じていて他の種類のバーコード１０４として認識される状態にある場合には、装着後、コントローラ５１４では作業部１６の種類を誤認識したまま先端動作部１２の駆動制御を行うことになり、正確な操作が困難になる可能性がある。 Thus, for example, or when the type of the bar code 104 a wrong working unit 16 is attached, the state of scratches and dirt on the bar code 104 is recognized as another type of bar code 104 has occurred case, after mounting, will be controlling the driving of the left end working unit 12 erroneously recognizes the type of controller 514 the working unit 16, there is a possibility that correct operation is difficult.
そこで、図１６Ａ〜図１６Ｃを参照して、例えば、先端動作部１２がグリッパ５９の作業部１６ａ（１６）を、先端動作部１２が電気メスの作業部１６ｃ（図１６Ａ参照）に交換する場合において、該作業部１６ｃに設けられたバーコード１０４の種類（表示）が作業部１６ｂ（図１４Ｂ参照）を示すものとされている場合について説明する。 Referring now to FIG. 16A~ Figure 16C, for example, the working unit 16a of the distal end working unit 12 is gripper 59 (16), when the distal end working unit 12 is replaced with a working unit 16c of the electric knife (see FIG. 16A) in will be described when the type of the barcode 104 provided on the working unit 16c (display) is intended to indicate a working portion 16b (see FIG. 14B).
この場合にも、図１６Ｂに示すように、装着開始時の操作部１４側の係合凹部４１ａ〜４１ｃの角度は、作業部１６ａの係合凸部５１ａ〜５１ｃ（図１４Ａ参照）に対応した角度とされており、各係合凹部４１ａ〜４１ｃの短尺部４７が全てＺ２側に設定されている。 In this case, as shown in FIG. 16B, the angle of the engaging recess 41a~41c of the operation unit 14 side at the attachment start, corresponding to the engaging portion 51a~51c of the working unit 16a (see FIG. 14A) are the angle, shorter part 47 of the engaging recess 41a~41c is all set to the Z2 side.
そこで、マニピュレータ１０では、交換（装着）動作中に、作業部１６の種類（例えば、作業部１６ｃであること）を判断し、この判断結果に伴ってモータ４０ａ〜４０ｃを駆動制御し、係合凹部４１ａ〜４１ｃの設定（回転角度）を当該装着される作業部１６の種類に対応する原点へと変化させることになるが、ここでは、バーコード１０４は実際の作業部１６ｃを示すものではなく、異なる作業部１６ｂを示すものとなっている。 Therefore, the manipulator 10, during the exchange (mounted) operation, and determines the type of the working unit 16 (e.g., it is a working unit 16c), drives and controls the motor 40a~40c Along with this determination result, the engagement It becomes set recess 41a~41c (rotation angle) to be changed to the origin corresponding to the type of the working unit 16 to be the placement, where the bar code 104 does not indicate an actual working unit 16c , which is intended to indicate a different working section 16b.
すなわち、図１６Ａに示される作業部１６ｃに対し、コントローラ５１４は誤ったバーコード１０４の個体情報に基づき、係合凹部４１ａ〜４１ｃの角度を図１６Ｂに示す状態から図１６Ｃに示す作業部１６ｂに対応する原点へと誤って変更する。 That is, with respect to the working unit 16c shown in FIG. 16A, the controller 514 is based on the incorrect individual information of the bar code 104, the angle of the engaging recess 41a~41c from the state shown in FIG. 16B to the working unit 16b shown in FIG. 16C incorrect changes to the corresponding origin. このため、図１６Ａに示す作業部１６ｃと、図１６Ｃに示す操作部１４とは、互いの係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとが不一致となっていることから係合不能となっている。 Therefore, the working unit 16c shown in FIG. 16A, the operation unit 14 shown in FIG. 16C, non engagement from that the mutual engagement projection 51a~51c and the engaging recess 41a~41c has become mismatched It has become. これにより、操作者は、バーコード１０４の誤設置を認識することができるため、装着後、コントローラ５１４による作業部１６の誤った駆動制御を防止することができる。 Thus, the operator, it is possible to recognize the erroneous installation of the bar code 104, it is possible to prevent the mounting post, the drive control incorrectly working unit 16 by the controller 514.
図１７は、上記のような作業部１６と操作部１４の装着動作における各構成要素の動作状態の一例を示すタイミングチャートである。 Figure 17 is a timing chart illustrating an example of an operating state of each component in the mounting operation of the working unit 16 and the operation unit 14 as described above. 図１７中のＡ線は、カメラ１０６によるバーコード１０４の撮像動作を示し、Ｂ線は、アクチュエータブロック３０の係合凹部４１ａ〜４１ｃの原点設定動作を示し、Ｃ線は、作業部検出手段１０７による被検出片１０９の検出信号を示し、Ｄ線は、アクチュエータブロック３０の上面３０ｂとバーコード１０４の中心線ＣＬ１との間の距離を示し、Ｅ線は、アクチュエータブロック３０の上面３０ｂとプーリ収納体３００の上面との間の距離を示す。 A line in FIG. 17 shows an image pickup operation of the bar code 104 by the camera 106, B line indicates the origin setting operation of the engaging recess 41a~41c the actuator block 30, C line, the working unit detecting means 107 It shows the detection signal of the detected piece 109 by, D line indicates the distance between the center line CL1 of the upper surface 30b and a bar code 104 of the actuator block 30, E line, the upper surface 30b of the actuator block 30 and the pulley housing It indicates the distance between the upper surface of the body 300.
図１７に示すように、装着動作の開始時刻ｔ０からアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した時刻ｔ１（図１１参照）の間は、Ｄ線及びＥ線は同様に下降される。 As shown in FIG. 17, between the time the leading end of the alignment pin 212a~212c from the start time t0 of the mounting operation is in contact with the locking plate 304 t1 (see FIG. 11) is, D lines and E lines are lowered similarly that. その後、時刻ｔ１以降は、Ｄ線、つまりアクチュエータブロック３０の上面３０ｂとバーコード１０４との間は距離Ｈ１０にて保持される一方（図１１参照）、Ｅ線、つまり上面３０ｂとプーリ収納体３００の上面との間の距離は次第に小さくなり、装着動作が完了する時刻ｔ７において距離Ｈ１４となる（図１２参照）。 Then, after time t1, D line, i.e. (see FIG. 11) while being held at a distance H10 between the upper surface 30b and the bar code 104 of the actuator block 30, E line, i.e. the upper surface 30b and the pulley container 300 the distance between the top surface of the gradually reduced, the mounting operation is distance H14 in completing the time t7 (refer to FIG. 12).
この間、時刻ｔ１の後の時刻ｔ２において、作業部検出手段１０７により接続部１５を構成する被検出片１０９が検出されると共に、その検出信号をトリガーとして、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間にカメラ１０６によるバーコード１０４の撮像動作が行われる。 During this period, at time t2 after the time t1, together with the detection piece 109 is detected to constitute a connecting portion 15 by the working unit detecting means 107, a detection signal as a trigger, the camera 106 during the time t3 time t4 imaging operation of the bar code 104 by is performed. つまり、時刻ｔ１以降、Ｄ線（アクチュエータブロック３０の上面３０ｂとバーコード１０４との間の距離）が、上面３０ｂとカメラ１０６との間の距離Ｈ１０と同一で一定に保持されることにより（図１１及び図１２参照）、装着完了時刻ｔ７とは無関係にカメラ１０６によるバーコード１０４の撮像を行うことができる。 That is, after time t1, (Fig. By distance H10 identical to be kept constant between the a top surface 30b and the camera 106 (the distance between the upper surface 30b and the bar code 104 of the actuator block 30) D line 11 and FIG. 12), it is possible to perform imaging of the barcode 104 by the independent camera 106 to the mounting completion time t7. これにより、例えば、接続部１５とアクチュエータブロック３０との装着動作を極めてゆっくりと行い、時刻ｔ１〜ｔ７が相当に長くなったとしても、バーコード１０４の撮像動作には影響がなく、迅速に撮像を行うことができる。 Thus, for example, it performs the mounting operation of the connecting portion 15 and the actuator block 30 very slowly, even time t1~t7 becomes considerably long, no effect on the imaging operation of the bar code 104, rapidly captured It can be performed. なお、カメラ１０６の初期準備時間（時間ｔ３−ｔ２）を考慮して、作業部検出手段１０７による検出動作が、時刻ｔ１と同時か又はそれより前に行われるように各部品を配置してもよい。 In consideration of the initial preparation time of the camera 106 (time t3-t2), the detection operation by the working unit detecting means 107, be placed the parts to be made prior to either simultaneously or with a time t1 good.
また、時刻ｔ４でバーコード１０４の認識が完了されると、その後の時刻ｔ５から時刻ｔ６の間に、認識された作業部１６の種類に対応する原点角度へとアクチュエータブロック３０の係合凹部４１ａ〜４１ｃを設定し直す。 Further, when at time t4 the recognition of the bar code 104 is completed, subsequent to a period from time t5 to time t6, recognized engagement recess 41a of the actuator block 30 to the corresponding origin angle to the type of the working unit 16 reset the ~41c. これにより、作業部１６の種類によって係合凸部５１ａ〜５１ｃが異なる原点に設定されていても、それに対応するように操作部１４側の係合凹部４１ａ〜４１ｃを設定変更し、装着動作を簡便に行うことができる。 Thus, even if the engaging projection 51a~51c the type of the working unit 16 is set to a different origin, and changes the setting of the engagement recess 41a~41c of the operation unit 14 side so as to correspond thereto, the mounting operation it can be easily performed.
図１２に示すように、マニピュレータ１０では、一連の装着動作が完了した状態では、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの上端部が、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃを貫通してプーリ収納体３００の上面から突出し、第１端部３１２及び第２端部３１４の下面に当接し、コイルスプリング３０６を圧縮してロッキングプレート３０４を上面３０ｂから距離Ｈ２０の位置に保持したままプーリ収納体３００が相対的に押し下げられている。 As shown in FIG. 12, the manipulator 10, in the state in which a series of mounting operation is completed, the upper end portion of the three alignment pins 212a~212c is, the upper surface of the pulley container 300 through the fitting holes 202a~202c from projecting, in contact with the lower surface of the first end 312 and a second end 314, the pulley container 300 while holding at a distance H20 the locking plate 304 from the upper surface 30b to compress the coil spring 306 is relatively It is depressed.
すなわち、ロッキングプレート３０４とプーリ収納体３００との間のＹ方向の間隔は、図１１に示す装着前の間隔Ｈ１１から、図１２に示す装着後の間隔Ｈ１２へと拡大されるため、プーリ５０ａ〜５０ｃの上端の板形状部３０８ａ〜３０８ｃは、ロッキングプレート３０４のスリット３１６ａ〜３１６ｃから抜け、プーリ５０ａ〜５０ｃはモータ４０ａ〜４０ｃによって回転可能になる。 That is, the Y direction distance between the locking plate 304 and the pulley container 300, since the interval H11 before mounting as shown in FIG. 11, is expanded to distance H12 after mounting as shown in FIG. 12, a pulley 50a~ the upper end of the plate-shaped portion 308a~308c of 50c are missing from the slit 316a~316c of the locking plate 304, the pulley 50a~50c is rotatable by a motor 40a to 40c.
そして、作業部１６の装着後、コントローラ５１４では、作業部１６の種類を確実に認識しており、しかも当該作業部１６の種類に対応した原点角度にモータ４０ａ〜４０ｃ及びプーリ５０ａ〜５０ｃが設定されていることから、原点を基準として角度の計算を行い先端動作部１２を正しく制御することができる。 After mounting of the working unit 16, the controller 514, and reliably recognize the type of the working unit 16, moreover setting motor 40a~40c and pulleys 50a~50c is the origin angle corresponding to the type of the working unit 16 by the fact that it is possible to correctly control the distal end working unit 12 performs angle calculation based on the origin. すなわち、操作部１４が装着された位置を原点（０°）として推定し、トリガーレバー３２と及び複合入力部３４のプラス方向及びマイナス方向の入力に対応して、先端動作部１２をロール方向及びヨー方向の回転指令を与え、グリッパ５９の開閉指令を与えることができる。 That is, to estimate the operating unit 14 is mounted a position as the origin (0 °), in response to the input of the plus and minus directions of the trigger lever 32 and Oyobi composite input unit 34, the roll direction and a distal end operation portion 12 giving a rotation command in the yaw direction, it can provide switching command of the gripper 59.
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、各作業部１６の種類によって係合凸部５１ａ〜５１ｃの原点角度の設定を変えると共に、作業部１６の接続部１５と操作部１４のアクチュエータブロック３０とを装着する際には、カメラ１０６で撮像し認識した作業部１６の種類に対応した原点角度へと係合凹部４１ａ〜４１ｃを設定する。 As described above, according to the manipulator 10 according to the present embodiment, the changing the setting of the origin angle of the engaging portion 51a~51c the type of the working unit 16, and the connecting portion 15 of the working unit 16 operation unit 14 when mounting the actuator block 30, to the origin angle corresponding to the type of the working unit 16 captured recognized by the camera 106 sets the engaging recess 41a to 41c.
従って、仮に、作業部１６に設けられたバーコード１０４に貼付や表示の間違いがあった場合には、接続部１５側の係合凸部５１ａ〜５１ｃとアクチュエータブロック３０側の係合凹部４１ａ〜４１ｃとが構造的に係合しない。 Therefore, if, when there is inaccurate sticking and display the barcode 104 provided on the working unit 16, the engaging recesses of the engaging projection 51a~51c and the actuator block 30 side of the connecting portion 15 side 41a~ 41c and are not structurally engage. 換言すれば、係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとが、それぞれ所定の係合角度（原点）に設定された場合にのみ、これら係合凸部５１ａ〜５１ｃと係合凹部４１ａ〜４１ｃとを係合させ、作業部１６と操作部１４とを接続することができる。 In other words, only when the engaging projection 51a~51c and the engaging recess 41a~41c were respectively set to a predetermined engagement angle (origin), these engagement projection 51a~51c engaging recess and 41a~41c engaged, it is possible to connect the operation unit 14 and the working unit 16. このため、操作者は、バーコード１０４の誤設置を認識することができるため、装着後、コントローラ５１４による作業部１６の誤った駆動制御を防止することができ、作業部１６の個体情報の誤認識を防止することが可能となる。 Therefore, the operator, it is possible to recognize the erroneous installation of the bar code 104, after mounting, it is possible to prevent the driving control of erroneous working unit 16 by the controller 514, erroneous identification data of the working unit 16 it is possible to prevent the recognition.
しかも、マニピュレータ１０では、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの先端がロッキングプレート３０４に当接した時点でカメラ１０６によりバーコード１０４の撮像を正確に行うことができる。 Moreover, the manipulator 10, the imaging of the bar code 104 can be accurately performed by the camera 106 when the distal end of the alignment pin 212a~212c abuts against the locking plate 304. このため、装着動作の完了前に一層簡便に操作部１４の係合凹部４１ａ〜４１ｃの角度を変更することができる。 Therefore, it is possible to change the angle of the engaging recess 41a~41c a more convenient operation unit 14 before completion of the mounting operation. このため、操作者は、作業部１６の係合凸部５１ａ〜５１ｃと操作部１４の係合凹部４１ａ〜４１ｃのマッチング関係をほとんど意識することなく、装着作業を行うことができる。 Therefore, the operator, with little conscious matching relation of the engaging recess 41a~41c of the operation portion 14 and the engaging portion 51a~51c of the working unit 16 can perform the mounting operation.
なお、上記実施形態では、バーコード１０４に代えたＩＤ保持部として、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を設け、カメラ１０６に代えたＩＤ認識部として、送受信器を設けることもできる。 In the above embodiment, as an ID holding section instead of the code 104, provided RFID (Radio Frequency Identification), as an ID recognition portion instead of the camera 106, it can be provided transceiver. ＲＦＩＤとは微小なＩＣチップに製品の個別情報を格納し、無線を利用して情報の読み取りや更新などを行う無線認証システムのことであり、無線タグ、ＩＣタグ又はミューチップとも呼ばれる。 Stores individual information of the product to small IC chip and RFID, is that the wireless authentication system that performs such as reading and updating of information by using the wireless, a wireless tag, an IC tag or mu-chip.
さらに、作業部１６と操作部１４との間の情報の伝達には、バーコード１０４（つまり画像情報）やＲＦＩＤ（つまり電波）以外にも、磁気、光（例えば赤外線通信）を用いると非接触で個体情報を伝達することができ、作業部１６の清掃、洗浄が容易となる。 Furthermore, the transmission of information between the working unit 16 and the operation unit 14, the bar code 104 (i.e. image information) in addition to or RFID (i.e. radio wave), magnetic, non-contact with the use of light (e.g., infrared communication) in can be transmitted individual information, cleaning of the working unit 16, cleaning is facilitated.
また、係合凸部５１ａ〜５１ｃとこれに対応する係合凹部４１ａ〜４１ｃの形状は、上記した短尺部４９を有する十字形状以外にも種々変更可能である。 The shape of the engagement recess 41a~41c corresponding thereto and engaging projection 51a~51c may be variously modified in addition to a cross shape having a short portion 49 described above.
例えば、図１８Ａに示すように、作業部１６の係合凸部５１ａ〜５１ｃは、例えば、１つだけ短尺部４９を有する係合凸部５１ａとし、残りの２つには短尺部４９を設けない十字形状の係合凸部１００ｂ、１００ｃとした接続部１５ａとすることもでき、当然、２つに短尺部４９を設けるような構成としてもよく、つまり３個の係合凸部の形状は必ずしも同一である必要はない。 For example, as shown in FIG. 18A, the engaging projection 51a~51c of the working unit 16 is, for example, the engaging portion 51a having only one short section 49, the short portion 49 provided in the other two engaging portion 100b of the free cross-shaped, can also be a connecting portion 15a which is a 100c, of course, may be configured as providing short portion 49 into two, i.e. the shape of the three engaging convex portion not necessarily the same.
図１８Ｂに示すように、それぞれ短尺部４９を２つずつ設けた係合凸部１０２ａ〜１０２ｃを備える接続部１５ｂとすることもできる。 As shown in FIG. 18B, it may be a connecting portion 15b, each provided with a engaging portion 102a~102c having a short portion 49 two by two.
図１８Ｃに示すように、十字形状ではなく、例えば、三角形状からなる係合凸部１０４ａ〜１０４ｃを有する接続部１５ｃとすることもできる。 As shown in FIG. 18C, instead of the cross shape, for example, it may be a connecting portion 15c having engaging convex portion 104a~104c consisting triangular.
上記実施形態は、例えば図１９に示すような医療用ロボットシステム４００に適用してもよい。 The above embodiments may be applied to a medical robotic system 400, as shown in FIG. 19 for example.
医療用ロボットシステム４００は、多関節型のロボットアーム４０２と、コンソール４０４とを有し、作業部４０６はロボットアーム４０２の先端に接続されている。 Medical robotic system 400 includes a multi-joint robot arm 402, and a console 404, the working unit 406 is connected to the end of the robot arm 402. ロボットアーム４０２の先端には前記のマニピュレータ１０と同様な機構を有するマニピュレータ４０８が設けられている。 Manipulator 408 at the distal end of the robot arm 402 has the same mechanism as the manipulator 10 of the is provided. ロボットアーム４０２は、作業部４０６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。 Robotic arm 402 may be any means for moving the working unit 406 is not limited to stationary, for example, it may be an autonomous mobile. コンソール４０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採りうる。 Console 404 may be of a table type, a control panel type, or the like.
ロボットアーム４０２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４０６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。 Robotic arm 402 as having six or more independent joints (rotary shafts, slide shafts, etc.), is suitable for can be arbitrarily set the position and orientation of the working unit 406. 先端のマニピュレータ４０８は、ロボットアーム４０２の先端部４１０と一体化している。 Manipulator 408 of the tip is integral with the distal end portion 410 of the robot arm 402. マニピュレータ４０８は、前記のアクチュエータブロック３０（図１参照）の代わりに、基端側が前記先端部４１０に連結されると共に、内部にモータ４０ａ、４０ｂ及び４０ｃ（図１９では図示せず）を収納したアクチュエータブロック４１２を有する。 Manipulator 408, instead of the actuator block 30 (see FIG. 1), the base end side is connected to the distal end portion 410, housing a motor 40a, 40b and 40c (FIG. 19 not shown) therein an actuator block 412.
ロボットアーム４０２は、コンソール４０４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４０４に設けられたジョイスティック４１４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。 Robot arm 402 is operated under the action of the console 404, and automatic operation by the program operation following the joystick 414 provided in the console 404, and may be configured to these complex operations. コンソール４０４は、前記のコントローラ５１４（図１参照）の機能を含んでいる。 Console 404 includes the functions of the controller 514 (see FIG. 1). 作業部４０６には、前記の先端動作部１２が設けられている。 The working unit 406, the distal-end working unit 12 is provided.
コンソール４０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック４１４と、モニタ４１６が設けられている。 The console 404 has two joysticks 414 as an operation command unit, the monitor 416 is provided. 図示を省略するが、２つのジョイスティック４１４により、２台のロボットアーム４０２を個別に操作が可能である。 Although not shown, the two joysticks 414 are capable operating two robot arms 402 individually. ２つのジョイスティック４１４は、両手で操作しやすい位置に設けられている。 Two joysticks 414 are provided in the operation position easy with both hands. モニタ４１６には、内視鏡による画像等の情報が表示される。 The monitor 416, information such as an image by the endoscope is displayed.
ジョイスティック４１４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４０２を動かすことができる。 Joystick 414 can be moved vertically and horizontally, but may be twisting operation, and the tilting operation, can move the robot arm 402 in accordance with these operations. ジョイスティック４１４はマスターアームであってもよい。 Joystick 414 may be a master arm. ロボットアーム４０２とコンソール４０４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み合わせでよい。 Communication means between the robotic arm 402 and the console 404 may be a wired, wireless, or network, or a combination thereof.
このような医療用ロボットシステム４００においても、上記した係合凸部５１ａ〜５１ｃ及び係合凹部４１ａ〜４１ｃ等による係合構造を設けることにより、コンソール４０４側での作業部１６の誤認識を有効に防止することができる。 In such a medical robotic system 400, by providing the engaging structure by engaging projection 51a~51c and the engagement recess 41a~41c etc. mentioned above, enable the erroneous recognition of the working unit 16 of the console 404 side it is possible to prevent the.
本発明に係るマニピュレータは、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、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Manipulator according to the present invention is not limited to the above embodiments without departing from the gist of the present invention, it is should be understood that various configurations.
本実施の形態に係るマニピュレータの斜視図である。 It is a perspective view of a manipulator according to the present embodiment. 本実施の形態に係るマニピュレータの構成の組み合わせに係る説明図である。 It is an explanatory diagram relating to the combination of the manipulator structure according to the present embodiment. 作業部と操作部とを分離したマニピュレータの側面図である。 It is a side view of the manipulator to separate the operation unit and the working unit. 操作部の斜視図である。 It is a perspective view of the operation unit. 先端動作部の斜視図である。 It is a perspective view of the distal end working unit. 作業部の接続部と操作部のアクチュエータブロックとを分離した状態を斜め下方から見た一部省略分解斜視図である。 Some saw a separated state and an actuator block of the operation portion and the connection portion of the working portion obliquely from below is omitted exploded perspective view. 接続部の一部省略分解斜視図である。 It is a partially omitted exploded perspective view of the connecting portion. 接続部とアクチュエータブロックの装着中の一部断面斜視図である。 It is a partially sectional perspective view in the mounting of the connecting portion and the actuator block. 接続部とアクチュエータブロックを装着した状態での一部断面斜視図である。 Some of those who wear connecting portion and the actuator block is a sectional perspective view. 図１０Ａは、接続部の係合凸部の模式説明図であり、図１０Ｂは、アクチュエータブロックの係合凹部の模式説明図である。 10A is a schematic explanatory view of the engaging convex portion of the connecting portion, FIG. 10B is a schematic explanatory view of the engagement recess of the actuator block. 接続部とアクチュエータブロックの装着中の一部断面側面図である。 It is a partially sectional side view in the mounting of the connecting portion and the actuator block. 接続部とアクチュエータブロックを装着した状態での一部断面側面図である。 Some of those who wear connecting portion and the actuator block is a cross-sectional side view. 接続部をアクチュエータブロックから取り外す際に、２つの操作面を同時に押圧する状態のマニピュレータの正面図である。 When removing the connection portion from the actuator block, it is a front view of a state of the manipulator simultaneously press the two operation surface. 図１４Ａは、先端動作部がグリッパの接続部の係合凸部の模式説明図であり、図１４Ｂは、先端動作部がはさみの接続部の係合凸部の模式説明図であり、図１４Ｃは、先端動作部が電気メスの接続部の係合凸部の模式説明図であり、図１４Ｄは、先端動作部がフック型電気メスの接続部の係合凸部の模式説明図である。 Figure 14A is a schematic explanatory view of the engaging convex portion of the connection portion of the distal end working unit gripper, Figure 14B, the distal end working unit is a schematic illustration of the engaging convex portion of the connection portion of the scissors, Figure 14C is a schematic illustration of the engaging convex portion of the connection portion of the distal end working unit is an electric knife, FIG. 14D, the distal end working unit is a schematic illustration of the engaging convex portion of the connecting portion of the hook-type electric surgical knife. 図１５Ａは、交換対象に係る作業部の係合凸部の模式説明図であり、図１５Ｂは、交換前の作業部に対応した状態のアクチュエータブロックの係合凹部の模式説明図であり、図１５Ｃは、作業部の交換に対応して係合凹部の角度を変更した状態を示す模式説明図である。 15A is a schematic explanatory view of the engaging convex portion of the working unit according to the replacement target, FIG. 15B is a schematic explanatory view of the engagement recess of the actuator block state corresponding to the working portion before replacement, Figure 15C is a schematic explanatory view showing a state in which changed the angle of the engaging recesses in correspondence with the replacement of the working unit. 図１６Ａは、交換対象に係る作業部の係合凸部の模式説明図であり、図１６Ｂは、交換前の作業部に対応した状態のアクチュエータブロックの係合凹部の模式説明図であり、図１６Ｃは、交換対象に係る作業部の個体情報を誤認識した場合に角度変更された係合凹部を示す模式説明図である。 Figure 16A is a schematic explanatory view of the engaging convex portion of the working unit according to the replacement target, FIG. 16B is a schematic explanatory view of the engagement recess of the actuator block state corresponding to the working portion before replacement, Figure 16C is a schematic explanatory view showing the angle altered engaging recesses when misrecognized individual information of the working unit according to the replacement target. 作業部と操作部の装着動作における各構成要素の動作状態の一例を示すタイミングチャートである。 Is a timing chart illustrating an example of an operating state of each component in the mounting operation of the operating unit and the working unit. 図１８Ａは、接続部の係合凸部の第１変形例を示す模式説明図であり、図１８Ｂは、接続部の係合凸部の第２変形例を示す模式説明図であり、図１８Ｃは、接続部の係合凸部の第３変形例を示す模式説明図である。 18A is a schematic explanatory view showing a first modification of the engaging convex portion of the connecting portion, Figure 18B is a schematic explanatory view showing a second modification of the engaging convex portion of the connecting portion, FIG. 18C is a schematic explanatory view showing a third modification of the engaging convex portion of the connecting portion. マニピュレータをロボットアームの先端に接続した医療用ロボットシステムの斜視図である。 The manipulator is a perspective view of a medical robotic system connected to the distal end of the robot arm.
１０、４０８…マニピュレータ １２…先端動作部１４、１４ａ〜１４ｄ…操作部 １５、１５ａ〜１５ｃ…接続部１６、１６ａ〜１６ｄ、４０６…作業部３０、４１２…アクチュエータブロック（アクチュエータ部） 10,408 ... manipulator 12 ... distal end working unit 14,14A～14d ... operation unit 15,15A～15c ... connecting portion 16,16a~16d, 406 ... working unit 30,412 ... actuator block (actuator unit)
４０ａ〜４０ｃ…モータ（アクチュエータ） 40a~40c ... motor (actuator)
４１ａ〜４１ｃ…係合凹部（駆動側係合部） ４７、４９…短尺部５１ａ〜５１ｄ、１００ｂ、１００ｃ、１０２ａ〜１０２ｃ、１０４ａ〜１０４ｃ…係合凸部（従動側係合部） 41a to 41c ... engaging recess (driving side engaging portion) 47, 49 ... short section 51a~51d, 100b, 100c, 102a~102c, 104a~104c ... engaging projection (driven side engaging portion)
５０ａ〜５０ｃ、５７ａ〜５７ｃ…プーリ ５４ａ〜５４ｃ…ワイヤ５９…グリッパ １０４…バーコード（ＩＤ保持部） 50 a to 50 c, 57a-57c ... pulley 54a to 54c ... wire 59 ... gripper 104 ... Barcode (ID holder)
１０６…カメラ（ＩＤ認識部） ３００…プーリ収納体（機構部） 106 ... camera (ID recognizer) 300 ... pulley container (mechanism)
３０４…ロッキングプレート ３０６…コイルスプリング４００…医療用ロボットシステム ５１４…コントローラ（制御部） 304 ... locking plate 306 ... coil spring 400 ... medical robotic system 514 ... controller (control unit)
アクチュエータを備えるアクチュエータ部と、 An actuator unit comprising an actuator,
前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータにより動作される先端動作部を備える作業部と、 Detachable with respect to the actuator unit, and a working portion comprising a distal-end working unit operated by the actuator to the distal end of the shaft,
前記アクチュエータ部に設けられ、前記アクチュエータに連動して回転駆動される駆動側係合部と、 Provided in the actuator unit, and a driving side engaging portion that is rotated in conjunction with said actuator,
前記作業部に設けられ、前記駆動側係合部に係合して従動的に回転駆動される従動側係合部を備えることで、前記アクチュエータからの駆動力を受けて前記先端動作部を動作させる機構部と、 Provided in the working portion, engaged with the driving side engaging portion by providing the driven side engaging portion that is driven driven to rotate, it operates the distal end working unit receives a driving force from the actuator and a mechanism unit which,
前記駆動側係合部と前記従動側係合部とがそれぞれ所定の係合角度に設定されている場合にのみ、該駆動側係合部と該従動側係合部とは互いに係合可能であることを特徴とするマニピュレータ。 Only when said driving-side engaging portion and the driven-side engagement portion is respectively set to a predetermined engagement angle, the said driving-side engaging portion and the driven side engaging portion can be engaged with each other manipulator, characterized in that there.
請求項１記載のマニピュレータにおいて、 A manipulator according to claim 1,
前記作業部は複数種類を前記アクチュエータ部に交換可能であると共に、各作業部の種類に応じて前記駆動側係合部の原点角度が異なるように構成され、 The working unit together with a plurality of types can be exchanged for the actuator unit, the origin angle of the driving side engaging portion is configured differently depending on the type of the working unit,
前記従動側係合部が、各作業部の前記駆動側係合部の原点角度にそれぞれ対応した角度に設定された場合にのみ、各作業部の前記駆動側係合部と前記従動側係合部とは係合可能であることを特徴とするマニピュレータ。 The driven side engaging portion, only when it is set to an angle corresponding respectively to the origin angle of the driving side engaging portion of the working unit, the driven engagement with said driving-side engaging portion of the working unit manipulator, characterized in that the parts can engage.
請求項１又は２記載のマニピュレータにおいて、 A manipulator according to claim 1 or 2, wherein,
前記駆動側係合部及び前記従動側係合部は、一方に凹部が形成され、他方に前記凹部に係合可能な凸部が形成されていることを特徴とするマニピュレータ。 The driving side engaging portion and the driven-side engaging portion, one recess is formed in the manipulator, characterized in that engageable protrusion in the recess on the other are formed.
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマニピュレータにおいて、 A manipulator according to any one of claims 1 to 3,
前記駆動側係合部及び前記従動側係合部は、十字型であることを特徴とするマニピュレータ。 Manipulator, wherein the driving side engaging portion and the driven-side engagement portion is a cross.
前記作業部の動作を制御する制御部と、 A control unit for controlling the operation of the working unit,
前記作業部に設けられ、個体識別用の個体信号を保持するＩＤ保持部と、 Provided in the working unit, and the ID storage unit storing individual signals for individual identification,
前記アクチュエータ部に設けられ、前記ＩＤ保持部に対して非接触で前記個体信号を認識し前記制御部へ供給するＩＤ認識部と、 Said provided to the actuator unit, the ID holding section recognizes the individual signal in a non-contact manner with respect to ID recognition unit for supplying to the control unit,
前記アクチュエータ部に前記作業部が装着される際、前記制御部は、前記ＩＤ認識部で認識した前記作業部の種類に応じた前記従動側係合部に係合可能な状態に、前記駆動側係合部を回転させることを特徴とするマニピュレータ。 When the working unit is mounted on the actuator unit, wherein the control unit, the engageable state to the driven side engaging portion in accordance with the type of the working unit recognized by the ID recognizer, the driving-side manipulator, characterized in that rotating the engaging portion.
請求項５記載のマニピュレータにおいて、 A manipulator according to claim 5,
前記駆動側係合部及び前記従動側係合部は、一方に凹部が形成され、他方に凸部が形成され、 The driving side engaging portion and the driven-side engagement portion is a recess formed in one convex portion is formed on the other,
前記従動側係合部の前記凹部又は前記凸部の原点角度は、各作業部の種類毎に異なるように設定され、 Wherein the recess or the origin angle of the convex portion of the driven side engaging portion is set to be different for each type of the working unit,
前記制御部は、前記ＩＤ認識部で認識した前記作業部の種類に応じた前記従動側係合部に対応する角度に、前記駆動側係合部の凸部又は凹部の角度を変更することを特徴とするマニピュレータ。 Wherein, the angle corresponding to the driven side engaging portion in accordance with the type of the working unit recognized by the ID recognizer, to change the angle of the projections or recesses of the driving side engaging portion manipulator characterized.
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