機(jī)械手系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及機(jī)械手系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] -般情況下，由插入到被檢體內(nèi)的細(xì)長的插入部和與插入部的基端側(cè)連接的操作 部構(gòu)成的內(nèi)窺鏡或機(jī)械手在插入部的前端部分具有彎曲部，通過彎曲部的彎曲動作，能夠 變更前端的朝向。作為用于使彎曲部彎曲的機(jī)構(gòu)，采用通過手動旋轉(zhuǎn)設(shè)置在操作部中的旋 鈕來牽引與彎曲部連接的線的基端部分的方式。近年來，該彎曲機(jī)構(gòu)的電動化技術(shù)的研究 進(jìn)展，廣泛研究將現(xiàn)行的基于手動的旋鈕操作置換為馬達(dá)驅(qū)動的技術(shù)（例如參照專利文獻(xiàn) 1和2。）。一般情況下，在馬達(dá)驅(qū)動中，通過W與輸入到操作部的操作量成比例的量使馬達(dá) 旋轉(zhuǎn)，能夠W與操作量對應(yīng)的彎曲量來變更彎曲部的彎曲角度。
[0003] 但是，實際上，由于線與周圍部件之間的摩擦或線的松弛等，對線的基端部分施加 的牽引量很難完全傳遞到線的前端。即，線的牽引量和彎曲部的彎曲量處于非線性關(guān)系。進(jìn) 而，該非線性性依賴于插入部的彎曲形狀而變化。因此，僅使馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量與操作量成比例 時，針對操作者的操作，無法得到彎曲部的彎曲動作的良好且相同的響應(yīng)性。公知在插入到 插入部的通道內(nèi)的處置器械的進(jìn)退動作和旋轉(zhuǎn)動作中也會產(chǎn)生運種響應(yīng)性的降低和偏差 (例如參照專利文獻(xiàn)3。）。
[0004] 因此，在專利文獻(xiàn)1~3中，根據(jù)軟性部或彎曲部的彎曲形狀，對馬達(dá)進(jìn)行控制W 補(bǔ)償彎曲部或處置器械的動作的響應(yīng)性的降低和偏差，由此實現(xiàn)響應(yīng)性的改善。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [000引專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2002-264048號公報
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特許第5048158號公報
[0009] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2007-89808號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] 但是，處置器械和彎曲部的動作均受軟性部和彎曲部雙方的彎曲形狀的影響。專 利文獻(xiàn)1~3僅考慮了軟性部和彎曲部中的任意一方的彎曲形狀，所W，存在處置器械和彎 曲部的響應(yīng)性的提高存在極限的問題。
[0012] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供能夠高精度地補(bǔ)償彎曲部或 處置器械的動作的響應(yīng)性的降低和偏差而始終得到良好且相同的響應(yīng)性的機(jī)械手系統(tǒng)。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供W下手段。
[0015] 本發(fā)明的第1方式是一種機(jī)械手系統(tǒng)，其具有：機(jī)械手，其具有插入部和彎曲部驅(qū) 動部，其中，該插入部具有細(xì)長且具有曉性的軟性部和設(shè)置在該軟性部的前端側(cè)的彎曲部， 該彎曲部驅(qū)動部使所述彎曲部進(jìn)行彎曲動作；操作輸入部，其被操作者輸入針對所述彎曲 部的操作指示；軟性部形狀檢測部，其檢測所述軟性部的彎曲形狀；彎曲部形狀檢測部，其 檢測所述彎曲部的彎曲形狀；控制部，其根據(jù)輸入到所述操作輸入部的所述操作指示，生成 用于使所述彎曲部驅(qū)動部進(jìn)行驅(qū)動的彎曲控制信號；W及補(bǔ)償值設(shè)定部，其根據(jù)由所述軟 性部形狀檢測部檢測到的所述軟性部的彎曲形狀和由所述彎曲部形狀檢測部檢測到的所 述彎曲部的彎曲形狀，設(shè)定針對所述彎曲控制信號的補(bǔ)償值，所述控制部使用由所述補(bǔ)償 值設(shè)定部設(shè)定的所述補(bǔ)償值對所述彎曲控制信號進(jìn)行校正，將校正后的所述彎曲控制信號 發(fā)送到所述彎曲部驅(qū)動部。
[0016] 根據(jù)本方式，操作者對操作輸入部輸入操作指示后，控制部通過由補(bǔ)償值設(shè)定部 設(shè)定的補(bǔ)償值對根據(jù)該操作指示生成的彎曲控制信號進(jìn)行校正后，將其發(fā)送到彎曲部驅(qū)動 部，由此，彎曲部進(jìn)行與操作指示對應(yīng)的彎曲動作。由此，例如，能夠使用配置在體外的操作 輸入部遠(yuǎn)程操作配置在體內(nèi)的插入部的彎曲部。
[0017] 該情況下，針對操作信號的彎曲部的彎曲動作的響應(yīng)性依賴于軟性部和彎曲部雙 方的彎曲形狀。根據(jù)由軟性部形狀檢測部和彎曲部形狀檢測部檢測到的軟性部和彎曲部雙 方的彎曲形狀來設(shè)定補(bǔ)償值。由此，能夠高精度地補(bǔ)償彎曲部的響應(yīng)性的降低和偏差而始 終得到良好且相同的響應(yīng)性。
[0018] 在上述第1方式中，也可W是，所述機(jī)械手具有在長度方向上插入到所述插入部 內(nèi)的處置器械，所述機(jī)械手系統(tǒng)具有處置器械識別部，該處置器械識別部識別所述插入部 內(nèi)的所述處置器械的有無，并且在所述插入部內(nèi)存在所述處置器械的情況下識別該處置器 械，所述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述處置器械識別部識別出的處置器械的有無、W及在所 述插入部內(nèi)存在所述處置器械的情況下由所述處置器械識別部識別出的處置器械的力學(xué) 特性，設(shè)定所述補(bǔ)償值。
[0019] 由此，彎曲部的響應(yīng)性還依賴于插入部內(nèi)的處置器械的有無和該處置器械所具有 的力學(xué)特性。因此，通過將插入部內(nèi)的處置器械的有無和處置器械的力學(xué)特性也反映到補(bǔ) 償值中，能夠更高精度地補(bǔ)償彎曲部的響應(yīng)性的降低和偏差。
[0020] 在上述第1方式中，也可W是，所述機(jī)械手具有線材，該線材經(jīng)由所述軟性部連接 所述彎曲部和所述彎曲部驅(qū)動部，將所述彎曲部驅(qū)動部產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞到所述彎曲部， 在所述插入部中設(shè)置有規(guī)定該插入部內(nèi)的所述線材的路徑的通路。
[0021] 由此，由于彎曲部的響應(yīng)性的偏差的要因、即線材中產(chǎn)生的摩擦和松弛的偏差減 小，所W，能夠更高精度地補(bǔ)償彎曲部的響應(yīng)性的降低和偏差。
[0022] 在上述第1方式中，也可W是，所述機(jī)械手具有線材，該線材經(jīng)由所述軟性部連接 所述彎曲部和所述彎曲部驅(qū)動部，將所述彎曲部驅(qū)動部產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞到所述彎曲部， 所述機(jī)械手系統(tǒng)具有體外部分形狀檢測部，該體外部分形狀檢測部檢測該線材的從所述插 入部拉出到外部的基端部分的彎曲形狀，所述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述體外部分形狀檢 測部檢測到的所述線材的基端部分的彎曲形狀，設(shè)定所述補(bǔ)償值。
[0023] 由此，彎曲部的響應(yīng)性還依賴于位于插入部外部的線材的基端部分的彎曲形狀。 因此，通過將插入部外部的線材的基端部分的彎曲形狀也反映到補(bǔ)償值中，能夠更高精度 地補(bǔ)償彎曲部的響應(yīng)性的降低和偏差。
[0024] 在上述第1方式中，也可W是，所述控制部對所述彎曲部驅(qū)動部進(jìn)行前饋控制或 反饋控制，所述補(bǔ)償值設(shè)定部將所述控制部在所述前饋控制或反饋控制中使用的增益設(shè)定 為所述補(bǔ)償值。
[0025] 由此，能夠利用簡便的控制方法來補(bǔ)償彎曲部的響應(yīng)性的降低和偏差。
[0026] 在上述第1方式中，也可W是，所述控制部將疊加了偏置信號的所述彎曲控制信 號發(fā)送到所述彎曲部驅(qū)動部，所述補(bǔ)償值設(shè)定部將所述彎曲部的彎曲動作的方向被切換為 相反方向時符號反轉(zhuǎn)的所述偏置信號設(shè)定為所述補(bǔ)償值。
[0027] 由此，能夠有效消除彎曲部的彎曲動作的方向反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的反撞化ackrush)。
[0028] 本發(fā)明的第2方式是一種機(jī)械手系統(tǒng)，其具有：機(jī)械手，其具有插入部、在長度方 向上插入到該插入部內(nèi)的處置器械、在所述插入部內(nèi)使所述處置器械進(jìn)行進(jìn)退動作和旋轉(zhuǎn) 動作的處置器械驅(qū)動部，其中，該插入部具有細(xì)長且具有曉性的軟性部和設(shè)置在該軟性部 的前端側(cè)的彎曲部；操作輸入部，其被操作者輸入針對所述處置器械的操作指示；軟性部 形狀檢測部，其檢測所述軟性部的彎曲形狀；彎曲部形狀檢測部，其檢測所述彎曲部的彎曲 形狀；控制部，其根據(jù)輸入到所述操作輸入部的所述操作指示，生成用于使所述處置部驅(qū)動 部進(jìn)行驅(qū)動的進(jìn)退控制信號和旋轉(zhuǎn)控制信號；W及補(bǔ)償值設(shè)定部，其根據(jù)由所述軟性部形 狀檢測部檢測到的所述軟性部的彎曲形狀和由所述彎曲部形狀檢測部檢測到的所述彎曲 部的彎曲形狀，設(shè)定針對所述進(jìn)退控制信號和所述旋轉(zhuǎn)控制信號的補(bǔ)償值，所述控制部使 用由所述補(bǔ)償值設(shè)定部設(shè)定的針對所述進(jìn)退控制信號和所述旋轉(zhuǎn)控制信號的所述補(bǔ)償值， 對所述進(jìn)退控制信號和所述旋轉(zhuǎn)控制信號進(jìn)行校正，將校正后的所述進(jìn)退控制信號和所述 旋轉(zhuǎn)控制信號發(fā)送到所述處置部驅(qū)動部。
[0029] 根據(jù)本方式，操作者對操作輸入部輸入操作指示后，控制部通過由補(bǔ)償值設(shè)定部 設(shè)定的補(bǔ)償值對根據(jù)該操作指示生成的進(jìn)退控制信號和旋轉(zhuǎn)控制信號進(jìn)行校正后，將其發(fā) 送到處置器械驅(qū)動部，由此，處置器械進(jìn)行與操作指示對應(yīng)的進(jìn)退動作和旋轉(zhuǎn)動作。由此， 例如，能夠使用配置在體外的操作輸入部遠(yuǎn)程操作經(jīng)由插入部配置在體內(nèi)的處置器械。
[0030] 該情況下，針對操作信號的處置器械的進(jìn)退動作和旋轉(zhuǎn)動作的響應(yīng)性依賴于軟性 部和彎曲部雙方的彎曲形狀。根據(jù)由軟性部形狀檢測部和彎曲部形狀檢測部檢測到的軟性 部和彎曲部雙方的彎曲形狀來設(shè)定補(bǔ)償值。由此，能夠高精度地補(bǔ)償處置器械的響應(yīng)性的 降低和偏差而始終得到良好且相同的響應(yīng)性。
[0031] 在上述第2方式中，也可W是，所述機(jī)械手系統(tǒng)具有處置器械識別部，該處置器械 識別部識別所述插入部內(nèi)的所述處置器械，所述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述處置器械識別 部識別出的處置器械的力學(xué)特性，設(shè)定各所述補(bǔ)償值。
[0032] 由此，處置器械的響應(yīng)性還依賴于該處置器械所具有的力學(xué)特性。因此，通過將處 置器械的力學(xué)特性也反映到補(bǔ)償值中，能夠更高精度地補(bǔ)償處置器械的響應(yīng)性的降低和偏 差D
[0033] 在上述第2方式中，也可W是，所述機(jī)械手系統(tǒng)具有體外部分形狀檢測部，該體外 部分形狀檢測部檢測所述處置器械的從所述插入部拉出到外部的基端部分的彎曲形狀，所 述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述體外部分形狀檢測部檢測到的所述處置器械的基端部分的 彎曲形狀，設(shè)定各所述補(bǔ)償值。
[0034] 由此，處置器械的響應(yīng)性還依賴于位于插入部外部的基端部分的彎曲形狀。因此， 通過將插入部外部的處置器械的基端部分的彎曲形狀也反映到補(bǔ)償值中，能夠更高精度地 補(bǔ)償處置器械的響應(yīng)性的降低和偏差。
[0035] 在上述第2方式中，也可W是，在所述插入部中設(shè)置有在長度方向上貫通形成且 供所述處置器械插入的多個通道，所述機(jī)械手系統(tǒng)具有使用通道檢測部，該使用通道檢測 部檢測所述多個通道中的所述處置器械所插入的通道，所述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述使 用通道檢測部檢測到的所述通道，設(shè)定各所述補(bǔ)償值。
[0036] 由此，處置器械的響應(yīng)性還依賴于處置器械所插入的通道的插入部內(nèi)的位置和內(nèi) 徑尺寸等特性。因此，通過將處置器械所插入的通道也反映到補(bǔ)償值中，能夠更高精度地補(bǔ) 償處置器械的響應(yīng)性的降低和偏差。
[0037] 在上述第2方式中，也可W是，所述控制部對所述處置器械驅(qū)動部進(jìn)行前饋控制 或反饋控制，所述補(bǔ)償值設(shè)定部將所述控制部在所述前饋控制或反饋控制中使用的增益作 為所述補(bǔ)償值。
[0038] 在上述第2方式中，也可W是，所述控制部將疊加了偏置信號的所述進(jìn)退控制信 號和所述旋轉(zhuǎn)控制信號發(fā)送到所述處置器械驅(qū)動部，所述補(bǔ)償值設(shè)定部將所述處置器械的 進(jìn)退動作或旋轉(zhuǎn)動作的方向被切換為相反方向時符號反轉(zhuǎn)的所述偏置信號設(shè)定為所述補(bǔ) 償值。
[00測發(fā)明效果
[0040] 根據(jù)本發(fā)明，發(fā)揮能夠高精度地補(bǔ)償彎曲部或處置器械的動作的響應(yīng)性的降低和 偏差而始終得到良好且相同的響應(yīng)性運樣的效果。
【附圖說明】
[0041] 圖1是示出本發(fā)明的第1實施方式的機(jī)械手系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的外觀圖。
[0042] 圖2是示出圖1的機(jī)械手系統(tǒng)所具有的插入部的前端部分的結(jié)構(gòu)的外觀圖。
[0043] 圖3是示出圖1的機(jī)械手系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0044] 圖4是示出圖1的機(jī)械手系統(tǒng)所具有的插入部的整體結(jié)構(gòu)的外觀圖。
[0045] 圖5是示出使圖4的彎曲部彎曲的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0046] 圖6是示出圖1的機(jī)械手系統(tǒng)所具有的處置器械的整體結(jié)構(gòu)的外觀圖。
[0047] 圖7A