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] 一般情況下，在內(nèi)窺鏡的插入部中設(shè)置有在長(zhǎng)度方向上貫通形成的處置器具用的 通道，能夠經(jīng)由該通道內(nèi)將患部的處置所需要的處置器具引導(dǎo)到體內(nèi)。另外，通過(guò)操作者對(duì) 操作指示裝置進(jìn)行操作，通道內(nèi)的處置器具能夠進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)（例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 作為用于使處置器具進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，采用通過(guò)電動(dòng)的電動(dòng)機(jī)使處置器具的基 端部分在前后方向上推拉并且在周向上旋轉(zhuǎn)的方式。通過(guò)使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)與輸入到操作指示 裝置的操作量成比例的量，能夠使處置器具進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)與操作量對(duì)應(yīng)的量。
[0004] 但是，實(shí)際上由于處置器具與通道的內(nèi)表面之間的摩擦或通道內(nèi)的處置器具的松 弛等，施加到處置器具的基端部分的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在被傳遞到處置器具的前端的期 間衰減。目P，利用電動(dòng)機(jī)而施加到處置器具的基端部分的進(jìn)退量/旋轉(zhuǎn)量與處置器具的前 端的進(jìn)退量/旋轉(zhuǎn)量具有非線性的關(guān)系。而且，該非線性依賴于插入部的彎曲形狀而變化。 因此，若僅使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)量與操作量成正比例，對(duì)于操作者的操作來(lái)說(shuō)，不能獲得處置器 具良好且相同的響應(yīng)性。因此，在專利文獻(xiàn)1中，根據(jù)作為使處置器具的動(dòng)作的響應(yīng)性下降 的主要原因的彎曲部的彎曲形狀來(lái)控制電動(dòng)機(jī)，W補(bǔ)償彎曲部的響應(yīng)性的下降和偏差，由 此，實(shí)現(xiàn)上述響應(yīng)性的改善。
[OCX)日]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2007-89808號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引發(fā)明要解決的課題
[0009] 但是，使處置器具的動(dòng)作的響應(yīng)性下降的主要原因也在于上述的彎曲部的彎曲形 狀W外的因素。因此，如專利文獻(xiàn)1那樣，僅考慮彎曲部的彎曲形狀，則存在處置器具的動(dòng) 作的響應(yīng)性的提高存在界限的問(wèn)題。
[0010] 本發(fā)明就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)償處置器具 的動(dòng)作的響應(yīng)性的下降和偏差而始終獲得良好且相同的響應(yīng)性的機(jī)械手系統(tǒng)。
[0011] 用于解決課題的手段
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供W下手段。
[0013] 本發(fā)明提供機(jī)械手系統(tǒng)，該機(jī)械手系統(tǒng)具有：機(jī)械手，其具有細(xì)長(zhǎng)的插入部、處置 器具W及處置器具驅(qū)動(dòng)部，其中，該插入部具有在長(zhǎng)度方向上貫通形成的多個(gè)通道，該處置 器具插入于該插入部的所述通道內(nèi)，該處置器具驅(qū)動(dòng)部使所述處置器具在所述通道內(nèi)進(jìn)行 進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)中的至少一方的動(dòng)作；操作輸入部，其被操作者輸入針對(duì)所述處置器具的操作 指示；控制部，其根據(jù)輸入到該操作輸入部的所述操作指示而生成用于驅(qū)動(dòng)所述處置器具 驅(qū)動(dòng)部的控制信號(hào)；使用通道檢測(cè)部，其檢測(cè)所述多個(gè)通道中的插入有所述處置器具的通 道；W及補(bǔ)償值設(shè)定部，其根據(jù)由該使用通道檢測(cè)部檢測(cè)出的通道來(lái)設(shè)定針對(duì)所述控制信 號(hào)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)償值來(lái)校正所述控制信 號(hào)，將被校正的所述控制信號(hào)發(fā)送給所述處置器具驅(qū)動(dòng)部。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)操作者向操作輸入部輸入操作指示時(shí)，控制部將根據(jù)該操作指示 而生成的控制信號(hào)向處置器具驅(qū)動(dòng)部發(fā)送，由此，處置器具進(jìn)行與操作指示對(duì)應(yīng)的進(jìn)退和 旋轉(zhuǎn)中的至少一方的動(dòng)作。由此，例如，能夠使用配置于體外的操作輸入部遠(yuǎn)距離操作經(jīng)由 插入部的通道而配置于體內(nèi)的處置器具。
[0015] 在運(yùn)種情況下，控制部使用由補(bǔ)償值設(shè)定部設(shè)定的補(bǔ)償值將控制信號(hào)校正后發(fā)送 到處置器具驅(qū)動(dòng)部。處置器具的動(dòng)作相對(duì)于操作信號(hào)的響應(yīng)性依賴于每個(gè)通道的特性、例 如內(nèi)徑或內(nèi)表面的摩擦系數(shù)等。根據(jù)由使用通道檢測(cè)部檢測(cè)出的插入有處置器具的通道來(lái) 設(shè)定補(bǔ)償值。由此，能夠高精度地補(bǔ)償處置器具的動(dòng)作的響應(yīng)性的下降和偏差，始終獲得良 好且相同的響應(yīng)性。
[0016] 在上述發(fā)明中，也可W是，該機(jī)械手系統(tǒng)具有處置器具識(shí)別部，該處置器具識(shí)別部 對(duì)插入于各所述通道內(nèi)的所述處置器具進(jìn)行識(shí)別，所述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述處置器 具識(shí)別部識(shí)別到的處置器具的力學(xué)特性來(lái)設(shè)定各所述補(bǔ)償值。
[0017] 由此，處置器具的響應(yīng)性也依賴于該處置器具所具有的力學(xué)特性。因此，通過(guò)在補(bǔ) 償值中也反映處置器具的力學(xué)特性，能夠進(jìn)一步高精度地補(bǔ)償處置器具的響應(yīng)性的下降和 偏差。
[0018] 在上述發(fā)明中，也可W是，所述插入部具有細(xì)長(zhǎng)的具有曉性的軟性部和設(shè)置于該 軟性部的前端側(cè)的能夠彎曲的彎曲部，該機(jī)械手系統(tǒng)具有檢測(cè)該彎曲部的彎曲形狀的彎曲 部形狀檢測(cè)部，所述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述彎曲部形狀檢測(cè)部檢測(cè)出的所述彎曲部的 彎曲形狀來(lái)設(shè)定各所述補(bǔ)償值。
[0019] 由此，處置器具的響應(yīng)性也依賴于彎曲部的彎曲形狀。因此，通過(guò)在補(bǔ)償值中也反 映彎曲部的彎曲形狀，能夠進(jìn)一步高精度地補(bǔ)償處置器具的響應(yīng)性的下降和偏差。
[0020] 在上述發(fā)明中，也可W是，所述插入部具有細(xì)長(zhǎng)的具有曉性的軟性部和設(shè)置于該 軟性部的前端側(cè)的能夠彎曲的彎曲部，該機(jī)械手系統(tǒng)具有檢測(cè)所述軟性部的彎曲形狀的軟 性部形狀檢測(cè)部，所述補(bǔ)償值設(shè)定部還根據(jù)由所述軟性部形狀檢測(cè)部檢測(cè)出的所述軟性部 的彎曲形狀來(lái)設(shè)定各所述補(bǔ)償值。
[0021] 由此，處置器具的響應(yīng)性也依賴于軟性部的彎曲形狀。因此，通過(guò)在補(bǔ)償值中也反 映軟性部的彎曲形狀，能夠進(jìn)一步高精度地補(bǔ)償處置器具的響應(yīng)性的下降和偏差。
[0022] 在上述發(fā)明中，也可W是，該機(jī)械手系統(tǒng)具有體外部分形狀檢測(cè)部，該體外部分形 狀檢測(cè)部檢測(cè)所述處置器具的被從所述插入部向外部拉出的基端側(cè)的部分的彎曲形狀，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(cè)部檢測(cè)出的所述處置器具的基端側(cè)的部 分的彎曲形狀來(lái)設(shè)定各所述補(bǔ)償值。
[0023] 由此，處置器具的響應(yīng)性也依賴于位于插入部的外部的基端側(cè)的部分的彎曲形 狀。因此，通過(guò)在補(bǔ)償值中也反映處置器具的基端側(cè)的部分的彎曲形狀，能夠進(jìn)一步高精度 地補(bǔ)償處置器具的響應(yīng)性的下降和偏差。
[0024] 在上述發(fā)明中，也可W是，所述通道由在所述插入部?jī)?nèi)沿長(zhǎng)度方向配置的管構(gòu)成， 該管在所述插入部?jī)?nèi)的徑向的位置被固定。
[0025] 由此，作為處置器具的響應(yīng)性的偏差的主要原因的在處置器具中產(chǎn)生的摩擦或松 弛等的偏差依賴于穿過(guò)插入部?jī)?nèi)的處置器具的路徑。通過(guò)固定插入部?jī)?nèi)的管的徑向的位置 來(lái)規(guī)定處置器具的路徑，能夠降低所述摩擦或松弛的偏差，提高基于補(bǔ)償值的處置器具的 響應(yīng)性的下降和偏差的補(bǔ)償精度。
[00%] 在上述發(fā)明中，也可W是，所述控制部對(duì)所述處置器具驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行前饋控制或者 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者反饋控制中使用的增益作 為所述補(bǔ)償值。
[0027] 由此，能夠利用簡(jiǎn)單的控制方法補(bǔ)償彎曲部的響應(yīng)性的下降和偏差。
[0028] 在上述發(fā)明中，也可W是，所述控制部將重疊了偏移信號(hào)的所述控制信號(hào)發(fā)送給 所述處置器具驅(qū)動(dòng)部，所述補(bǔ)償值設(shè)定部將在所述處置器具的動(dòng)作的方向切換成相反方向 時(shí)符號(hào)反轉(zhuǎn)的所述偏移信號(hào)設(shè)定為各所述補(bǔ)償值。
[0029] 由此，能夠有效地消除處置器具的動(dòng)作的方向反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反沖力。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，發(fā)揮了能夠高精度地補(bǔ)償處置器具的動(dòng)作的響應(yīng)性的下降和偏差而 始終獲得良好且相同的響應(yīng)性的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的機(jī)械手系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的外觀圖。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 圖5是示出使圖4的彎曲部進(jìn)行彎曲的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖6是示出處置器具用的通道的結(jié)構(gòu)的插入部的側(cè)視圖。
[0038] 圖7是示出圖1的機(jī)械手系統(tǒng)所具有的處置器具的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0039] 圖8是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的機(jī)械手系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0040] 圖9是圖S的控制部所保持的FF增益的表。
[0041] 圖10是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的機(jī)械手系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0042] 圖11是圖10的控制部所保持的FF增益的表。
[0043] 圖12是說(shuō)明彎曲部的彎曲角度與各通道的彎曲半徑的關(guān)系的彎曲部的側(cè)視圖。
[0044] 圖13是說(shuō)明彎曲部的彎曲方向與各通道的彎曲半徑的關(guān)系的彎曲部的側(cè)視圖。 W45]圖14是說(shuō)明彎曲部的彎曲方向與2個(gè)通道的位置的關(guān)系的插入部的正視圖。
[0046] 圖15是示出本發(fā)明的第4實(shí)施方式的機(jī)械手系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0047] 圖16A是說(shuō)明基于圖15的軟性部形狀檢測(cè)部的特征量k的計(jì)算方法的圖，是示出 由軟性部形狀檢測(cè)部檢測(cè)出的軟性部的彎曲形狀的圖。 W48]圖16B是說(shuō)明基于圖15的軟性部形狀檢測(cè)部的特征量k的計(jì)算方法的圖，是示出 微小區(qū)間的變量的圖。 W例圖17是圖15的控制部所保持的FF增益的表。
[0050] 圖18是示出本發(fā)明的第5實(shí)施方式的機(jī)械手系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。 陽(yáng)05U 圖19是圖18的控制部所保持的FF增益的表。
[0052]圖20是示出本發(fā)明的第6實(shí)施方式的機(jī)械手系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
[0053] 圖21是示出圖20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。
[0054] 圖22是圖20的控制部所保持的FF增益的表。
【具體實(shí)施方式】 陽(yáng)〇5引（第1實(shí)