JP2002103255A

JP2002103255A - マニピュレータの支持装置

Info

Publication number: JP2002103255A
Application number: JP2000298412A
Authority: JP
Inventors: Makoto Jinno; 野誠神
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-09
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP3759393B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機構を単純化して軽量、コンパクト、かつ、
動作範囲が広いマニピュレータの支持装置を提供する。【解決手段】本発明のマニピュレータの支持装置１
は、支持装置の固定部に対して回転自在に支持された第
１の回転軸１０と、第１の回転軸の出力軸側１１に固定
支持された第１アーム１２と、第１アーム１２の先端部
１２ａに回転自在に支持された第２アーム１４と、第２
アーム先端部１４ｂに設けられた受動回転部１５と、受
動回転部１５に固定された連結支持部１６とを有し、受
動回転部１５は、第１アーム１２に、減速比が１より大
きい状態で、可撓性連結部材１０を介して連結し、第１
の回転軸１０の概略延長線上に第２の回転軸２０を配置
した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マニピュレータの
支持装置に係り、とりわけ、機構が単純化され、軽量、
コンパクトであると共に動作範囲が広い医療用マニピュ
レータの支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、胆のう摘出手術などの腹腔鏡下手
術においては、図１６に示すように、患者１５０の腹部
に小さな六１５１，１５２，１５３をいくつかあけ、そ
れらにトラカール１５４を取り付け、トラカール１５４
を介して、それらの孔に内視鏡１６１、鉗子１７１、１
７２などを挿入し、術者（通常、外科医）１６０が内視
鏡１６１の映像をモニタ１６２で見ながら手術を行って
いる。

【０００３】このような手術方法は、開腹を必要としな
いため、患者への負担が少なく、術後の回復や退院まで
の日数が大幅に低減される。このため、このような手術
方法は、適用分野の拡大が期待されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の腹腔鏡下手術
は、患者の腹部１５０への負担が少ないという点で優れ
た手術方法であるが、術者１６０が実際に術部を見られ
ないという点が、場合によって問題となりえる。

【０００５】また、鉗子１７１，１７２には、開閉する
クリッパしか設けられておらず、クリッパの姿勢を自在
に変えることは困難で、操作性に乏しい。

【０００６】以上の要因により、前述の手術方法で適切
な処置を行えるのは、熟練した術者に限られている。ま
た、手術方法に熟練するまでには、非常に長期間を要す
る。

【０００７】このような課題に対して、マスタスレーブ
マニピュレータなどの遠隔操作型ロボット技術を、医療
分野へ応用する研究が行われている。

【０００８】遠隔操作型ロボット技術は、術者が操作す
るマスタアームと、実際に術部に操作を施すスレーブア
ームとが、完全に分離したロボットシステムであり、マ
スタアームの指令値が電気信号としてスレーブアームに
伝わるものである。したがって、通常、マスタアームと
スレーブアームとは６自由度以上の関節数を有してお
り、それぞれの自由度に対応してコントローラが設けら
れており、電気的に多数の制御系、部品、配線を有する
複雑なシステムとなっている。

【０００９】複雑であるがゆえに、マスタスレープマニ
ピュレータシステムの操作に関する信頼性は、未だ十分
に高いと言えるレベルにはない。また、システム自体が
大掛かりであるため、購入費用やメンテナンス費用も高
価である。さらに、マスタスレーブマニピュレーダシス
テムでは、術者は患者から離れたところでマスタアーム
を操作するので、緊急時に直ちに患者に直接処置を施す
ことができない、という問題がある。

【００１０】このような問題点を解決するために、発明
者らは、図１７に示すような、操作指令部１０２と、一
端側が前記操作指令部１０２に接続された連結部１０３
と、前記連結部１０３の他端側に接続され、作業部１０
１と、を備えた医療用マニピュレータ１００を提案して
いる（特願平１１−１６５９６１号）。医療用マニピュ
レータ１００は、不動点２３を有するように、支持装置
１によって、支持されている。すなわち、医療用マニピ
ュレータ１００は、水平回転部１０５および円弧ガイド
１０６により、連結支持部１６を介して、２軸回りに回
転自在に支持されている。

【００１１】このほか、従来の医療用マスタスレーブマ
ニピュレータシステムなどで用いられている支持装置に
は、図１８〜図２０に示すような構成のものがある。図
１８は、回転軸１０５と円弧ガイド１０６を組合せた方
式を示し、図１９は、回転軸１０５と平行リンク１０７
を組合せた方式を示し、図２０は、円弧ガイド１０６ａ
と円弧ガイド１０６ｂを組合せた方式を示す。

【００１２】基本的には、回転軸、円弧ガイド、平行リ
ンクを組合せた方式が採用されている。しかし、円弧ガ
イド１０６を用いた構成では、円弧ガイド１０６を限ら
れた範囲にしか設けることができないので、動作範囲が
狭く、重量が重いなどの問題がある。また、平行リンク
１０７を複数段用いた方法は、同様に動作範囲が狭く、
また、複数の平行リンクを形成する必要があるため機構
が複雑になりガタがあり、高い組み立て精度が要求され
るなどの問題がある。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題を解消し、機構が単純化され、軽量、コンパ
クトであると共に動作範囲が広く、さらには、操作性の
良いマニピュレータシステムを可能にするマニピュレー
タシステムの支持装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマニピュレータシステムの支持装置は、操
作指令部と、一端側が前記操作指令部に接続された連結
部と、前記連結部の他端側に接続れた作業部とを備えた
マニピュレータを、少なくとも第１の回転軸及び第２の
回転軸の２軸回りに回転自在に支持するマニピュレータ
の支持装置であって、前記第１の回転軸は前記支持装置
の固定部に対して回転自在に支持されており、前記第２
の回転軸は前記第１の回転軸のほぼ延長線上に配置され
ており、前記第１の回転軸の出力軸側に回転自在に支持
された第１アームと、前記第１アームの先端部に設けら
れた第１の受動回転部と、前記第１の受動回転部に固定
された第２アームと、前記第２アーム先端部に設けられ
た第２の受動回転部と、前記第２の受動回転部に固定さ
れた連結支持部と、前記第１の受動回転部を、前記第１
の回転軸の出力軸側に減速比が１の状態で連結する第１
の可撓性連結部材と、前記第２の受動回転部を、前記第
１アームに減速比が１の状態で連結する第２の可撓性連
結部材と、を備えることを特徴とする。

【００１５】また、操作指令部と、一端側が前記操作指
令部に接続された連結部と、前記連結部の他端側に接続
された作業部とを備えたマニピュレータを、少なくとも
第１の回転軸及び第２の回転軸の２軸回りに回転自在に
支持するマニピュレータの支持装置において、前記第１
の回転軸は前記支持装置の固定部に対して回転自在に支
持されており、前記第２の回転軸は前記第１の回転軸の
ほぼ延長線上に配置されており、前記第１の回転軸の出
力軸側に回転自在に支持された第１アームと、前記第１
アームに対して構成される平行リンク機構と、前記平行
リンク機構において前記第１の回転軸の出力軸側に対し
て平行駆動される前記平行リンク機構の第１リンクに固
定された第２アームと、前記第２アーム先端部に設けら
れた受動回転部と、前記受動回転部に固定された連結支
持部と、前記受動回転部を、前記第１アームまたは前記
平行リンク機構において前記第１アームと平行駆動され
る前記平行リンク機構の第２リンクに、減速比が１の状
態で連結する可撓性連結部材と、を備えることを特徴と
する。

【００１６】また、操作指令部と、一端側が前記操作指
令部に接続された連結部と、前記連結部の他端側に接続
された作業部とを備えたマニピュレータを、少なくとも
第１の回転軸及び第２の回転軸の２軸回りに回転自在に
支持するマニピュレータの支持装置において、前記第１
の回転軸は前記支持装置の固定部に対して回転自在に支
持されており、前記第２の回転軸は前記第１の回転軸の
ほぼ延長線上に配置されており、前記第１の回転軸の出
力軸側に固定支持された第１アームと、前記第１アーム
の先端部に回転自在に支持された第２アームと、前記第
２アーム先端部に設けられた受動回転部と、前記受動回
転部に固定された連結支持部と、前記受動回転部を、前
記第１アームに減速比が１より大きい状態で連結する可
撓性連結部材と、を備えることを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、マニピュレータの支持装
置は円弧ガイドを用いないで構成されているため、動作
範囲を広くとることが可能になり、重量を軽量化するこ
とが可能である。また、平行リンクを複数段用いないた
め、機構が単純化され、ガタの問題も少なく、複数段の
リンク構成ほどの組み立て精度を要求されることはな
い。動作範囲が広く、また、軽量化されているため、本
発明の支持装置により支持されるマニピュレータの操作
性は従来に比べて極めて高くなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１、図２は、本発明の第
１の実施の形態による医療用マニピュレータの支持装置
１の構成を示す斜視図と側面図である。図３は、本発明
の第１の実施の形態による医療用マニピュレータの支持
装置１の動作を説明する図である。

【００１９】図１、図２に示すように、本発明の第１の
実施の形態による医療用マニピュレータの支持装置１
は、操作指令部１０２と、一端側が前記操作指令部に接
続された連結部１０３と、連結部１０３の他端側に接続
された作業部１０１とを備えた医療用マニピュレータ１
００を少なくとも２軸回り、即ち第１の回転軸１０の回
りと第２の回転軸２０の回りに回転自在に支持する支持
装置である。

【００２０】支持装置１は、固定部２０１に対して回転
自在に支持された第１の回転軸１０と、第１の回転軸１
０の出力軸側１１に回転自在に支持された第１アーム１
２と、第１アーム１２の先端部１２ａに設けられた第１
の受動回転部１３（図中、受動回転部１３ａと受動回転
部１３ｂとは一体関係にある）と、第１の受動回転部１
３に固定された第２アーム１４と、第２アーム１４の先
端部１４ｂに設けられた第２の受動回転部１５と、第２
の受動回転部１５に固定された連結支持部１６とを有す
る。第１の受動回転部１３は、第１の回転軸１０の出力
軸側１１（第１アーム１２の固定側の部分）に、減速比
が１の状態で可撓性連結部材１７を介して連結され、か
つ、第２の受動回転部１５は、第１アーム１２に、減速
比が１の状態で可撓性連結部材１８を介して連結されて
いる。ここで、減速比が１であるように、第１の受動回
転部１３の回転直径と出力軸側１１の回転直径とは等し
く設定され、可撓性連結部材１７は、第１の受動回転部
１３と出力軸側１１とを介していわば平行リンク的な動
作を行う。同様に、可撓性連結部材１８は、第１の受動
回転部１５と第１アーム１２とを介していわば平行リン
ク的な動作を行う。第１の回転軸１０の概略延長線上に
第２の回転軸２０が配置され、第１の回転軸１０と第２
の回転軸２０とは、ほぼ不動点２３またはその近傍で交
差している。

【００２１】可撓性連結部材１７、１８を備える減速機
構としては、１対１のプーリとベルトを組合せて構成す
ることができる。歯付ベルトやスチールベルトなどのよ
うに、基本的にすべりを生じない動力伝達機構を利用す
れば良く、また、摩擦駆動ベルトにより、通常時はすべ
らず、過負荷時にすべる構成とすることで、安全機構
（過負荷防止機構）を兼ねることも可能である。

【００２２】連結支持部１６は、医療用マニピュレータ
１００を、連結部１０３に対して挿入方向２１に直動可
能であって軸回り２２に回転可能な状態で支持する機能
を有している。連結支持部１６の機能は、医療用マニピ
ュレータ１００そのものの自由度数や自由配置によって
決定されるものである。

【００２３】図３により、本発明の第１の実施の形態に
よる医療用マニピュレータの支持装置１の動作を説明す
る。操作者は、操作指令部１０２を操作して、作業部１
０１を患者腹部内の術部への位置決めを行う。例えば、
図中矢印の方向に操作した場合、支持装置１は、パッシ
ブに駆動される。第２アーム１４は、第２アーム１４が
連結されている第１の受動回転部１３が第１の回転軸の
出力軸側１１（第１アーム１２の固定側）に減速比が１
の状態で可撓性連結部材１７を介して連結されているた
め、平行移動する。さらに、連結支持部１６は、連結支
持部１６が連結されている第２の受動回転部１５が第１
アーム１２に減速比が１の状態で可撓性連結部材１８を
介して連結されているため、第１アーム１２に対して平
行移動する。したがって、手術用マニピュレータ１００
は、第２の回転軸２０に対して回転操作することが可能
である。一方、紙面に対して垂直方向に操作指令部１０
２を操作することで、第１の回転軸１０に対して回転操
作することが可能である。

【００２４】また、必要に応じて、重力補償機構を付加
しても良い。図２および図３では、重力補償機構の一例
としてカウンタウェイト２４を利用した構成を点線で示
している。さらに、操作指令部１０２の操作（位置）に
応じて、カウンタウェイトを機械的または電気的（例え
ばモータ）に上下方向に駆動して、バランスをとる方法
も考えられる。もちろん、回転部分にねじりバネを配置
しても良い。倒立（中立）状態を、ねじりバネの中立点
とすれば、角度に応じて自重による荷重が大きくなるの
に対応して、ねじりバネの復元力も大きくなる。

【００２５】図４、図５は、本発明の第２の実施の形態
による医療用マニピュレータの支持装置１の構成を示す
斜視図と側面図である。

【００２６】本発明の第２の実施の形態による医療用マ
ニピュレータの支持装置１は、支持装置１の固定部２０
１に対して回転自在に支持された第１の回転軸１０と、
第１の回転軸１０の出力軸側１１に回転自在に支持され
た第１アーム１２と、第１アーム１２に対して構成され
る平行リンク機構３０と、平行リンク機構３０の第１の
回転軸の出力軸側１１に対して平行駆動されるリンク
（第１リンク）３１に固定された第２アーム１４と、第
２アーム先端部１４ｂに設けられた受動回転部１５と、
受動回転部１５に固定された連結支持部１６とを有す
る。平行リンク機構３０は出力軸側１１と第１アーム１
２とリンク３１とリンク（第２リンク）３２とを有す
る。受動回転部１５は、第１アーム１２または前記第１
アーム１２と平行駆動されるリンク３２に、減速比が１
の状態で可撓性連結部材１８を介して連結されている。
第１の回転軸１０の概略延長線上に第２の回転軸２０が
配置され、第１の回転軸１０と第２の回転軸２０とは、
ほぼ不動点２３またはその近傍で交差している。

【００２７】本発明の第２の実施の形態による医療用マ
ニピュレータの支持装置１の動作を図５により説明す
る。第１の実施例と同様に、操作者は、操作指令部１０
２を操作して、作業部１０１を患者腹部内の術部への位
置決めを行う。例えば、図中矢印の方向に操作した場
合、第２アーム１４は、平行リンク機構３０によって、
平行移動する。さらに、連結支持部１６は、連結支持部
１６が連結されている第２の受動回転部１５が、第１ア
ーム１２（または、リンク３２）に減速比が１の状態
で、可撓性連結部材１８を介して連結されているため、
第１アーム１２に対して平行移動する。したがって、手
術用マニピュレータ１００は、第２の回転軸２０に対し
て回転操作することが可能である。一方、紙面に対して
垂直方向に操作指令部１０２を操作することで、第１の
回転軸１０に対して回転操作することが可能である。

【００２８】図６は、第１の回転軸１０を鉛直方向にし
た場合を示す図である。なお、第１の回転軸１０の方向
は、水平、鉛直に限定されるものではない。

【００２９】また、上述の説明においては、支持装置１
は固定部２０１に固定される場合を例にしたが、図１４
に示すように、不動点２３の位置を任意に移動できるよ
うにしてもよい。図１４において、第１の回転軸１０は
固定部２０１に代えて３次元移動機構２０２に取り付け
られており、３次元移動機構２０２は、上下移動機構４
１と回転機構４２と伸縮機構４３とを備えている。支持
装置１における不動点２３は、３次元移動機構２０２に
よって所望の位置に設定することが可能になる。

【００３０】以上、説明したように、本発明の第１およ
び第２の実施の形態による医療用マニピュレータの支持
装置１によれば、例えば図１７に示すような円弧ガイド
１０６を用いないで医療用マニピュレータを支持できる
ため、動作範囲が広くなり、重量を軽量化することが可
能になる。また、例えば図１９に示すような複数段の平
行リンク１０７を用いないで医療用マニピュレータを支
持できるため、機構が単純化され、ガタの問題も少な
く、複数段のリンク構成ほどの組み立て精度を要求され
ることはない。

【００３１】また、本実施形態による支持装置１は、動
作範囲が広く、また、軽量化されているため、支持装置
１により医療用マニピュレータの操作性は、従来に比べ
て極めて高くなる。

【００３２】また、従来の剛性の高い支持装置では、患
者に関係なく機構的に不動点２３が決まり、患者の腹部
と不動点２３が若干ずれている場合には、患者側の腹部
に非常に負担がかかるという問題があった。これに対
し、本発明の第１および第２の実施の形態による医療用
マニピュレータの支持装置１によれば、可擦性連結部材
１７，１８の弾性を利用して、医療用マニピュレータ１
００を柔軟に支持することができ、患者の腹部と不動点
２３が若干ずれている場合でも、患者側の腹部に負担が
あまりかからない構成とすることが可能である。

【００３３】図７は、本発明の第３の実施の形態による
医療用マニピュレータの支持装置１の構成を示す斜視図
である。

【００３４】本発明の第３の実施の形態による医療用マ
ニピュレータの支持装置１は、支持装置１の固定部２０
１に対して回転自在に支持された第１の回転軸１０と、
第１の回転軸１０の出力軸側１１に固定支持された第１
アーム１２と、第１アーム１２の先端部１２ａに回転自
在に支持された第２アーム１４と、第２アーム先端部１
４ｂに設けられた受動回転部１５と、受動回転部１５に
固定された連結支持部１６とを有する。受動回転部１５
は、第１アーム１２に、減速比が１より大きい状態で、
可撓性連結部材１０を介して連結されている。第１の回
転軸１０の概略延長線上に第２の回転軸２０が配置さ
れ、第１の回転軸１０と第２の回転軸２０とは、ほぼ不
動点２３またはその近傍で交差している。受動回転部１
５が第１アーム１２に減速比が１より大きい状態で連結
されるための減速機構は、第１および第２の実施例と同
様に、通常のベルトとプーリなどによるもので構成する
ことができる。

【００３５】図８に、本発明の第３の実施の形態による
医療用マニピュレータの支持装置１の変形例を示す。こ
の実施例での減速機構は、遊星歯車減速機構１９とベル
トとプーリを組合せたもので構成されている。もちろん
他の減速機構を利用しても良い。

【００３６】図９、図１０は、本発明の第３の実施の形
態による医療用マニピュレータの支持装置１の動作を示
す図である。減速比に注目して説明する。減速比Ｒが１
の場合（本実施例ではない）には、第２アーム１４をθ
度回転させると、連結支持部１５は、第２アーム１４に
対して−θ度回転させられるため、結果として連結支持
部１５は平行移動させられる。したがって、連結部１０
３は、下向きのまま姿勢を変化させない。ところが、図
９に示すように、減速比Ｒを２とすると、第２アーム１
４を第１アーム１２に対してθ度回転させると、連結支
持部１６は、第２アーム１４の回転角度に対して−θ／
２しか回転できないため、結果として、連結支持部１５
はθ−θ／２＝θ／２回転することになる。したがっ
て、つねにθ／２ずつ回転することになり、第２アーム
１４の長さをＬとすると、第２アーム１４の回転中心か
ら同じ距離Ｌの位置に第２の回転軸２０が位置すること
になる。

【００３７】さらに、図１０に示すように、減速比Ｒを
３とすると、回転中心の位置ｘはｘ＜Ｌ（ｘ≒０．５
Ｌ）となり、第２アーム１４の根元側１４ａ側に近づ
く。ただし、第２の回転軸２０は、固定した位置ではな
く、若干、移動することになる。第２の回転軸２０は、
不動点２３の概略近傍を通る。

【００３８】第２アームの回転角をθ、減速比をＲ、第
２アーム１４の長さＬとすると、回転中心の位置ｘは、
図１１に示すように、ｘ＝Ｌｓｉｎθ／ｔａｎ（θ−θ／Ｒ）−Ｌｃｏｓ（１）と表せる。式（１）を図に示すと図１２のように表せ
る。回転中心の位置ｘは、減速比を大きくしたほうが、
第２アーム１４の回転中心１４ａに近づく。このため、
θに対して、振れる角度の大きさ（第２の回転軸２０の
回転角度）θ−θ／Ｒは、大きくなる。

【００３９】第２の回転軸２０の移動量は、たとえば、
減速比Ｒ＝３の場合、θ＝０［゜］のときｘ／Ｌ＝０．
５、θ＝９０［゜］のときｘ／Ｌ＝０．５７７となる。
したがって、Ｌ＝１００［ｍｍ］とした場合、移動量は
±４［ｍｍ］程度となる。なお、回転中心位置ｘの移動
量が、数ｍｍ程度以内であれば、特に患者の負担になら
ないし、術者の操作上も問題とはならない。減速比Ｒ、
第２アームの長さＬは、第２の回転軸２０の位置と動作
範囲、許容移動利用に応じて、適宜、決定すれば良い。

【００４０】また、本発明の第３の実施の形態による医
療用マニピュレータの支持装置は、第２の回転軸２０の
回転角度と、作業部１０１の到達位置（挿入方向の動作
範囲）との関係にも特徴がある。第１、第２の実施例で
は、図３、図５で示したように作業部１０１の到達位置
（挿入方向の動作範囲）は、第２の回転軸２０を中心と
した円弧状（扇形状）になる。一方、第３の実施例にお
いては、図９や図１０に示すように、円弧状（扇形状）
にはならず、θが大きくなるほど、作業部１０１の到達
位置（挿入方向の動作範囲）は深くなる。

【００４１】図１３に示すように、患者の腹部内１５０
の動作領域を考慮すると、点線で示した円弧状の動作領
域２０３に比べ、より広い領域まで到達することを意味
しており、理想的な動作領域であるといえる。また、支
持装置の動作領域に関しての制約をより少なくすること
ができる。

【００４２】また、上述の説明においては、支持装置１
は固定部２０１に固定される場合を例にしたが、図１５
に示すように、不動点２３の位置を任意に移動できるよ
うにしてもよい。なお、第１の実施例及び第２の実施例
では、図１４に示したように、不動点２３の位置を任意
に設定できるようにするためには第１の回転軸１０の固
定位置を３次元的に移動させる必要があり、このため、
設置スペースが増大したり患者と支持機構との干渉など
の問題が生じ得る。

【００４３】これに対し、図１５に示す第３の実施例の
変形例の場合においては、第１の回転軸１０はその位置
を上下動自在に上下機構４１によって支持されるとと
も、回転自在に回転機構４２によって支持されており、
また、第１アーム１２はスライド自在に伸縮機構４３に
よって支持されている。図１５に示す例によれば、図１
４に示す場合に比べて、設置スペースが増大したり患者
と支持機構との干渉などの問題を解消することができ、
不動点２３の位置を任意に移動して設定することが可能
になる。

【００４４】以上説明したように、本発明の第３の実施
の形態による医療用マニピュレータの支持装置１によれ
ば、第１および第２の実施例の基本的な特徴を有すると
共に、より機構が単純化されており、また、患者の腹部
内１５０の術部の領域に適した理想的な動作領域を備え
ることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、マニピュレータの支持装置は円弧ガイドを用いな
いで構成されているため、動作範囲を広くとることが可
能になり、重量を軽量化することが可能である。また、
平行リンクを複数段用いないため、機構が単純化され、
ガタの問題も少なく、複数段のリンク構成ほどの組み立
て精度を要求されることはない。動作範囲が広く、ま
た、軽量化されているため、本支持装置により、支持さ
れたマニピュレータの操作性は従来に比べて極めて高く
なる。

【００４６】また、従来の剛性の高い支持装置では、患
者に関係なく機構的に不動点が決まり、患者の腹部と不
動点が若干ずれている場合には、患者側の腹部に非常に
負担がかかるという問題があったが、可撓性連結部材弾
性を利用して、マニピュレータを柔軟に支持し、患者の
腹部と不動点が若干ずれている場合でも、患者側の腹部
に負担があまりかからない構成とすることが可能であ
る。

【００４７】また、患者の腹部内の術部の領域に適した
理想的なマニピュレータの動作領域を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による医療用マニピ
ュレータの支持装置を示す概略斜視図。

【図２】第１の実施例の側面図。

【図３】第１の実施例の動作を説明する側面図。

【図４】本発明の第２の実施の形態による医療用マニピ
ュレータの支持装置を示す概略斜視図。

【図５】第２の実施例の側面図。

【図６】第２の実施例の変形例。

【図７】本発明の第３の実施の形態による医療用マニピ
ュレータの支持装置を示す概略斜視図とその変形例。

【図８】本発明の第３の実施の形態による医療用マニピ
ュレータの支持装置を示す概略斜視図とその変形例。

【図９】第３の実施例の動作を説明する側面図。

【図１０】第３の実施例の動作を説明する側面図。

【図１１】第３の実施例における第２の回転軸の位置を
説明する図。

【図１２】第３の実施例における、第２アーム長Ｌと第
２の回転軸の位置ｘと第２アームの回転角度θとの関係
を示す図。

【図１３】第３の実施例における、第２アームの回転角
度θと挿入方向の到達領域を説明する図。

【図１４】第１の実施例及び第２の実施例において不動
点の位置を任意の位置に設定可能にすることを示す図。

【図１５】第３の実施例において不動点の位置を任意の
位置に設定可能にすることを示す図。

【図１６】従来の医療マニピュレータ（鉗子）を示す概
略図。

【図１７】従来の医療マニピュレータを示す概略図。

【図１８】従来の医療マニピュレータの支持装置を示す
概略図であり、（ａ）と（ｂ）は回転軸の位置が異なる
位置にある場合を示す。

【図１９】従来の医療マニピュレータの支持装置を示す
概略図であり、（ａ）と（ｂ）は回転軸の位置が異なる
位置にある場合を示す。

【図２０】従来の医療マニピュレータの支持装置を示す
概略図。

【符号の説明】１医療マニピュレータの支持装置１０第１の回転軸１１第１の回転軸１出力軸側１２第１アーム１３第１の受動回転部１４第２アーム１５第２の受動回転部１６支持連結部１７，１８可撓性連結部材１９遊星歯車減速機構２０第２の回転軸２３不動点２４カウンタウェイト１００医療マニピュレータ１０１作業部１０２操作指令部１０３連結部１０５水平回動部１０６円弧アーム１００医療マニピュレータ１０１作業部！０２操作指令部１０３連結部１０５水平回動部１０６円弧アーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作指令部と、一端側が前記操作指令部に
接続された連結部と、前記連結部の他端側に接続れた作
業部とを備えたマニピュレータを、少なくとも第１の回
転軸及び第２の回転軸の２軸回りに回転自在に支持する
マニピュレータの支持装置であって、前記第１の回転軸は前記支持装置の固定部に対して回転
自在に支持されており、前記第２の回転軸は前記第１の
回転軸のほぼ延長線上に配置されており、前記第１の回転軸の出力軸側に回転自在に支持された第
１アームと、前記第１アームの先端部に設けられた第１の受動回転部
と、前記第１の受動回転部に固定された第２アームと、前記第２アーム先端部に設けられた第２の受動回転部
と、前記第２の受動回転部に固定された連結支持部と、前記第１の受動回転部を、前記第１の回転軸の出力軸側
に減速比が１の状態で連結する第１の可撓性連結部材
と、前記第２の受動回転部を、前記第１アームに減速比が１
の状態で連結する第２の可撓性連結部材と、を備えるこ
とを特徴とするマニピュレータの支持装置。
【請求項２】操作指令部と、一端側が前記操作指令部に
接続された連結部と、前記連結部の他端側に接続された
作業部とを備えたマニピュレータを、少なくとも第１の
回転軸及び第２の回転軸の２軸回りに回転自在に支持す
るマニピュレータの支持装置において、前記第１の回転軸は前記支持装置の固定部に対して回転
自在に支持されており、前記第２の回転軸は前記第１の
回転軸のほぼ延長線上に配置されており、前記第１の回転軸の出力軸側に回転自在に支持された第
１アームと、前記第１アームに対して構成される平行リンク機構と、前記平行リンク機構において前記第１の回転軸の出力軸
側に対して平行駆動される前記平行リンク機構の第１リ
ンクに固定された第２アームと、前記第２アーム先端部に設けられた受動回転部と、前記受動回転部に固定された連結支持部と、前記受動回転部を、前記第１アームまたは前記平行リン
ク機構において前記第１アームと平行駆動される前記平
行リンク機構の第２リンクに、減速比が１の状態で連結
する可撓性連結部材と、を備えることを特徴とするマニ
ピュレータの支持装置。
【請求項３】操作指令部と、一端側が前記操作指令部に
接続された連結部と、前記連結部の他端側に接続された
作業部とを備えたマニピュレータを、少なくとも第１の
回転軸及び第２の回転軸の２軸回りに回転自在に支持す
るマニピュレータの支持装置において、前記第１の回転軸は前記支持装置の固定部に対して回転
自在に支持されており、前記第２の回転軸は前記第１の
回転軸のほぼ延長線上に配置されており、前記第１の回転軸の出力軸側に固定支持された第１アー
ムと、前記第１アームの先端部に回転自在に支持された第２ア
ームと、前記第２アーム先端部に設けられた受動回転部と、前記受動回転部に固定された連結支持部と、前記受動回転部を、前記第１アームに減速比が１より大
きい状態で連結する可撓性連結部材と、を備えることを
特徴とするマニピュレータの支持装置。