機(jī)械手裝置制造方法
【專利摘要】機(jī)械手裝置具備狀態(tài)檢測(cè)部，該狀態(tài)檢測(cè)部隨時(shí)間檢測(cè)前端臂部的振動(dòng)狀態(tài)和上述前端臂部的負(fù)荷狀態(tài)中的至少一方，并生成表示上述前端臂部的上述振動(dòng)狀態(tài)和上述負(fù)荷狀態(tài)中的至少一方的檢測(cè)信號(hào)。上述機(jī)械手裝置具備伺服增益變更部，該伺服增益變更部根據(jù)由上述狀態(tài)檢測(cè)部生成的上述檢測(cè)信號(hào)來(lái)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部中的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益，通過(guò)變更上述伺服增益來(lái)與上述前端臂部的上述振動(dòng)狀態(tài)或者上述負(fù)荷狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地改變上述前端臂部的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性。
【專利說(shuō)明】機(jī)械手裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在機(jī)械手的前端部設(shè)置通過(guò)使驅(qū)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的前端臂部的機(jī)械手裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了用于原子反應(yīng)堆內(nèi)的檢查等的機(jī)械手裝置。該機(jī)械手裝置具備插入到原子反應(yīng)堆內(nèi)的機(jī)械手。機(jī)械手具備臂部(前端臂部)，臂部具備三個(gè)關(guān)節(jié)部以及各自向所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部的前端方向側(cè)延伸設(shè)置的三個(gè)棒狀部(聯(lián)桿部)。在各個(gè)關(guān)節(jié)部的內(nèi)部設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的球面超聲波電動(dòng)機(jī)。根據(jù)原子反應(yīng)堆外的操作指令輸入部的操作指令來(lái)生成各個(gè)球面超聲波電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)指令，并根據(jù)各個(gè)驅(qū)動(dòng)指令來(lái)驅(qū)動(dòng)球面超聲波電動(dòng)機(jī)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)各個(gè)球面超聲波球面電動(dòng)機(jī)，使所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部進(jìn)行工作，使比所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部更靠前端方向側(cè)的部位進(jìn)行動(dòng)作。
[0003]另外，在專利文獻(xiàn)I的機(jī)械手裝置中，各個(gè)球面超聲波電動(dòng)機(jī)具備定子和轉(zhuǎn)子。在各個(gè)球面超聲波電動(dòng)機(jī)中，通過(guò)由定子對(duì)轉(zhuǎn)子的按壓力來(lái)使驅(qū)動(dòng)速度等驅(qū)動(dòng)特性發(fā)生變化。在各個(gè)關(guān)節(jié)部中，所作用的力與臂部(機(jī)械手)的姿勢(shì)的變化等相對(duì)應(yīng)地發(fā)生變化。各個(gè)球面超聲波電動(dòng)機(jī)中的由定子對(duì)轉(zhuǎn)子的按壓力依賴于作用于所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部的力而發(fā)生變化。
[0004]因此，在專利文獻(xiàn)I的機(jī)械手裝置中，設(shè)置有對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)部的位置以及姿勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)的位置姿勢(shì)檢測(cè)部。根據(jù)關(guān)節(jié)部的位置以及姿勢(shì)來(lái)計(jì)算作用于各個(gè)關(guān)節(jié)部的力。另外，在各個(gè)關(guān)節(jié)部設(shè)置有電磁鐵或者形狀記憶合金彈簧。在各個(gè)關(guān)節(jié)部中，通過(guò)改變施加到電磁鐵的電壓或者改變提供給形狀記憶合金彈簧的電流，來(lái)調(diào)整由定子對(duì)轉(zhuǎn)子的按壓力。施加到電磁鐵的電壓以及提供給形狀記憶合金彈簧的電流是根據(jù)作用于各個(gè)關(guān)節(jié)部的力的計(jì)算結(jié)果來(lái)進(jìn)行控制的。如上所述，在各個(gè)關(guān)節(jié)部中，根據(jù)所作用的力的計(jì)算結(jié)果來(lái)調(diào)整由定子對(duì)轉(zhuǎn)子的按壓力，從而調(diào)整剛性。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-182485號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0007]在使用機(jī)械手裝置時(shí)，有時(shí)由于外力進(jìn)行作用使臂部(機(jī)械手)發(fā)生振動(dòng)。特別是在機(jī)械手插入體內(nèi)的醫(yī)療用機(jī)械手裝置中，從防止處置性能下降的觀點(diǎn)考慮，需要在前端臂部(機(jī)械手)處發(fā)生了振動(dòng)的情況下迅速地抑制振動(dòng)。在上述專利文獻(xiàn)I的機(jī)械手裝置中，在各個(gè)關(guān)節(jié)部處與所作用的力相對(duì)應(yīng)地調(diào)整剛性。但是，在只改變各個(gè)關(guān)節(jié)部的剛性時(shí)，所發(fā)生的振動(dòng)未必被迅速地抑制。
[0008]本發(fā)明是著眼于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種能夠在進(jìn)行動(dòng)作的機(jī)械手的前端臂部處發(fā)生了振動(dòng)的情況下迅速地抑制振動(dòng)的機(jī)械手裝置。
_9] 用于解決問(wèn)題的方案[0010]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方式的機(jī)械手裝置，具備:機(jī)械手，其沿著長(zhǎng)軸延伸設(shè)置，在前端部具備能夠動(dòng)作地設(shè)置的前端臂部，上述前端臂部在前端部具備前端功能部；操作指令輸入部，其被輸入表示上述前端功能部的目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的操作指令；驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，其通過(guò)被提供驅(qū)動(dòng)電流而被驅(qū)動(dòng)，通過(guò)被驅(qū)動(dòng)而使上述前端臂部進(jìn)行動(dòng)作；伺服控制部，其根據(jù)上述操作指令輸入部中的上述操作指令來(lái)被輸入上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)指令，根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)指令來(lái)向上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件提供上述驅(qū)動(dòng)電流；狀態(tài)檢測(cè)部，其隨時(shí)間檢測(cè)上述前端臂部的振動(dòng)狀態(tài)和上述前端臂部的負(fù)荷狀態(tài)中的至少一方，并生成表示上述前端臂部的上述振動(dòng)狀態(tài)和上述負(fù)荷狀態(tài)中的至少一方的檢測(cè)信號(hào)；以及伺服增益變更部，其根據(jù)由上述狀態(tài)檢測(cè)部生成的上述檢測(cè)信號(hào)來(lái)變更上述驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于上述伺服控制部中的上述驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益，通過(guò)變更上述伺服增益來(lái)與上述前端臂部的上述振動(dòng)狀態(tài)或者上述負(fù)荷狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地改變上述前端臂部的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠在進(jìn)行動(dòng)作的機(jī)械手的前端臂部處發(fā)生了振動(dòng)的情況下迅速地抑制振動(dòng)的機(jī)械手裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的概要圖。
[0014]圖2是概要性地表示使第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手的關(guān)節(jié)部進(jìn)行工作的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖3是說(shuō)明第一實(shí)施方式所涉及的驅(qū)動(dòng)指令生成部中的處理的概要圖。
[0016]圖4是概要性地表示第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的某一個(gè)伺服控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖5是說(shuō)明第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的某一個(gè)伺服控制部以及與該伺服控制部相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)及編碼器中的處理的框圖。
[0018]圖6A是表示第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的某一個(gè)伺服控制部中的伺服增益與前端臂部的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性之間的關(guān)系的概要圖。
[0019]圖6B是表示在將機(jī)械手和體壁設(shè)為一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的情況下的第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的某一個(gè)伺服控制部中的伺服增益與前端臂部的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性之間的關(guān)系的概要圖。
[0020]圖7是概要性地表示第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的某一個(gè)伺服控制部的振動(dòng)檢測(cè)部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0021]圖8是隨時(shí)間表示第一實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的某一個(gè)伺服控制部的振動(dòng)檢測(cè)部中的處理的概要圖。
[0022]圖9是說(shuō)明第一實(shí)施方式所涉及的振動(dòng)檢測(cè)部的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部中的處理的概要圖。
[0023]圖10是表示由第一實(shí)施方式所涉及的振動(dòng)檢測(cè)部的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部計(jì)算出的相關(guān)數(shù)據(jù)與某一個(gè)伺服控制部中的伺服增益之間的關(guān)系的概要圖。
[0024]圖11是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的前端臂部的概要圖。
[0025]圖12是概要性地表示使第二實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手的關(guān)節(jié)部以及把持部進(jìn)行工作的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026]圖13是說(shuō)明第二實(shí)施方式所涉及的機(jī)械手裝置的某一個(gè)伺服控制部、與該伺服控制部相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)及編碼器、以及負(fù)荷檢測(cè)部中的處理的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027](第一實(shí)施方式)
[0028]參照?qǐng)D1?圖10來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1是表示機(jī)械手裝置I的圖。機(jī)械手裝置I是用于醫(yī)療處置等的醫(yī)療用機(jī)械手裝置。如圖1所示，機(jī)械手裝置I具備機(jī)械手2、控制單元3以及3D掃描儀等操作指令輸入部5。
[0029]機(jī)械手2具有長(zhǎng)軸C，并且沿著長(zhǎng)軸C延伸設(shè)置。在此，將與長(zhǎng)軸C平行的方向中的一個(gè)方向設(shè)為前端方向(圖1的箭頭Cl的方向)，與長(zhǎng)軸C平行的方向中的另一個(gè)方向設(shè)為基端方向(圖1的箭頭C2的方向)。機(jī)械手2具備沿著長(zhǎng)軸C延伸設(shè)置的細(xì)長(zhǎng)的管狀部11以及設(shè)置于管狀部11的前端方向側(cè)的前端臂部12。前端臂部12位于機(jī)械手2的前端部，并且以能夠進(jìn)行動(dòng)作的方式進(jìn)行設(shè)置。在管狀部11的基端方向側(cè)設(shè)置有保持部13。在保持部13連接有通用軟線7的一端。通用軟線7的另一端連接于控制單元3。另外，控制單元3能夠通過(guò)無(wú)線通信來(lái)接收來(lái)自操作指令輸入部5的操作指令。
[0030]前端臂部12具備多個(gè)(在本實(shí)施方式中為三個(gè))關(guān)節(jié)部15A?15C以及多個(gè)(在本實(shí)施方式中為三個(gè))聯(lián)桿部17A?17C。各個(gè)聯(lián)桿部17A?17C向所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部15A?15C的前端方向側(cè)延伸設(shè)置。在聯(lián)桿部17C的前端方向側(cè)設(shè)置有作為前端處置部(前端功能部)的手術(shù)刀部19。即，手術(shù)刀部19位于前端臂部12的前端部，位于比最靠前端方向側(cè)的關(guān)節(jié)部15C更靠前端方向側(cè)的位置。通過(guò)使各個(gè)關(guān)節(jié)部15A?15C進(jìn)行工作(actuated),在前端臂部12處以進(jìn)行工作的關(guān)節(jié)部(15A?15C)為中心使比進(jìn)行工作的關(guān)節(jié)部(15A?15C)更靠前端方向側(cè)的部位進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，利用手術(shù)刀部19來(lái)進(jìn)行生物體組織等處置對(duì)象的切開(kāi)，從而對(duì)處置對(duì)象進(jìn)行處置。
[0031]圖2是表示使關(guān)節(jié)部15A?15C進(jìn)行工作的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示，在機(jī)械手2的保持部13設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的電動(dòng)機(jī)21A?21C以及編碼器22k?22C。各個(gè)編碼器22A?22C檢測(cè)所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?21C的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)位置)。電動(dòng)機(jī)21A?21C以及編碼器22A?22C位于比前端臂部12的基端更靠基端方向側(cè)的位置。
[0032]在機(jī)械手2的內(nèi)部，作為線狀構(gòu)件的導(dǎo)線23A?23C沿著長(zhǎng)軸C延伸設(shè)置。各個(gè)導(dǎo)線23A?23C在所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?21C與前端臂部12之間延伸設(shè)置。各個(gè)導(dǎo)線23A?23C的前端與所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部15A?15C相連接。各個(gè)導(dǎo)線23A?23C與所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)2IA?2IC的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)地沿著長(zhǎng)軸C進(jìn)行移動(dòng)。通過(guò)各個(gè)導(dǎo)線23A?23C沿著長(zhǎng)軸C進(jìn)行移動(dòng)，使所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部15A?15C進(jìn)行工作。由此，前端臂部12進(jìn)行動(dòng)作。
[0033]如圖2所示，控制單元3具備通過(guò)無(wú)線通信來(lái)接收操作指令輸入部5中的操作指令的指令接收部25。指令接收部25與設(shè)置在控制單元3的驅(qū)動(dòng)指令生成部26進(jìn)行電連接。驅(qū)動(dòng)指令生成部26檢測(cè)包含在操作指令輸入部5的操作指令中的手術(shù)刀部19(前端處置部)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)以及目標(biāo)姿勢(shì)數(shù)據(jù)。即，操作指令輸入部12被輸入表示手術(shù)刀部19的目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的操作指令。而且，根據(jù)包含在操作指令中的手術(shù)刀部19的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)以及目標(biāo)姿勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)生成各個(gè)電動(dòng)機(jī)21A?21C的驅(qū)動(dòng)指令。[0034]圖3是說(shuō)明驅(qū)動(dòng)指令生成部26中的處理的圖。如圖3所示，驅(qū)動(dòng)指令生成部26計(jì)算將手術(shù)刀部19設(shè)成目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的關(guān)節(jié)部15A?15C的位置以及姿勢(shì)。而且，使用基于Denavit-Hartenberg法的坐標(biāo)變換來(lái)計(jì)算將手術(shù)刀部19設(shè)成目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的關(guān)節(jié)部15A?15C的位置以及姿勢(shì)下的關(guān)節(jié)部15A?15C的彎曲角度等工作狀態(tài)。在此，規(guī)定四個(gè)坐標(biāo)系SO?S3。坐標(biāo)系SO在管狀部11具有原點(diǎn)，在管狀部11處與長(zhǎng)軸C平行的方向與一個(gè)軸的軸方向一致。坐標(biāo)系SI以關(guān)節(jié)部15A為原點(diǎn)，在聯(lián)桿部17A處與長(zhǎng)軸C平行的方向與一個(gè)軸的軸方向一致。坐標(biāo)系S2以關(guān)節(jié)部15B為原點(diǎn)，在聯(lián)桿部17B處與長(zhǎng)軸C平行的方向與一個(gè)軸的軸方向一致。坐標(biāo)系S3以關(guān)節(jié)部15C為原點(diǎn)，在聯(lián)桿部17C處與長(zhǎng)軸C平行的方向與一個(gè)軸的軸方向一致。
[0035]將從坐標(biāo)系SI向坐標(biāo)系SO的變換矩陣設(shè)為H(0 — I)，將從坐標(biāo)系S2向坐標(biāo)系SI的變換矩陣設(shè)為H(1 — 2)，將從坐標(biāo)系S3向坐標(biāo)系S2的變換矩陣設(shè)為H(2 — 3)。在這種情況下，使用坐標(biāo)系SI中的手術(shù)刀部19的位置姿勢(shì)矢量Ul、坐標(biāo)系S2中的手術(shù)刀部19的位置姿勢(shì)矢量U2以及坐標(biāo)系S3中的手術(shù)刀部19的位置姿勢(shì)矢量U3,使坐標(biāo)系SO中的手術(shù)刀部19 (機(jī)械手2的前端)的位置姿勢(shì)矢量UO成為:
[0036][數(shù)式I]
[0037]UO=H(O — I).Ul=H(O — I).Η(1 — 2) *U2=H(0 — I).Η(1 — 2).Η(2 — 3).U3(I)
[0038]根據(jù)變換矩陣H (O — I)來(lái)計(jì)算將手術(shù)刀部19設(shè)成目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的關(guān)節(jié)部15A?15C的位置以及姿勢(shì)下的關(guān)節(jié)部15A的工作狀態(tài)。根據(jù)變換矩陣H(1 — 2)來(lái)計(jì)算將手術(shù)刀部19設(shè)成目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的關(guān)節(jié)部15B的位置以及姿勢(shì)下的關(guān)節(jié)部15B的工作狀態(tài)。而且，根據(jù)變換矩陣H (2 — 3)來(lái)計(jì)算將手術(shù)刀部19設(shè)成目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的關(guān)節(jié)部15C的位置以及姿勢(shì)下的關(guān)節(jié)部15C的工作狀態(tài)。如上所述，計(jì)算將手術(shù)刀部19設(shè)成目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的關(guān)節(jié)部15A?15C的位置以及姿勢(shì)下的關(guān)節(jié)部15A?15C的工作狀態(tài)。然后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)生成與各個(gè)關(guān)節(jié)部15A?15C相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?2IC的驅(qū)動(dòng)指令。
[0039]驅(qū)動(dòng)指令生成部26與設(shè)置在控制單元3的伺服控制部27A?27C進(jìn)行電連接。從驅(qū)動(dòng)指令生成部26向各個(gè)伺服控制部27A?27C輸入所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?21C的驅(qū)動(dòng)指令。各個(gè)伺服控制部27A?27C與所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?21C進(jìn)行電連接，根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令來(lái)向所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?21C提供驅(qū)動(dòng)電流。另外，各個(gè)伺服控制部27A?27C與所對(duì)應(yīng)的編碼器22A?22C進(jìn)行電連接。由此，向各個(gè)伺服控制部27A?27C反饋所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)2IA?2IC的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)位置)。
[0040]圖4是表示伺服控制部27A的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是說(shuō)明伺服控制部27A、電動(dòng)機(jī)21A以及編碼器22A中的處理的圖。此外，在以下的說(shuō)明中，僅對(duì)某一個(gè)伺服控制部27A和與該伺服控制部27A相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A及編碼器22A進(jìn)行說(shuō)明，但是伺服控制部27B、27C、電動(dòng)機(jī)21B、21C以及編碼器22B、22C也與伺服控制部27A、電動(dòng)機(jī)21A以及編碼器22A在結(jié)構(gòu)和處理上相同。
[0041]如圖4所示，伺服控制部27A具備控制電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置的驅(qū)動(dòng)位置控制部31以及控制電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度的驅(qū)動(dòng)速度控制部32。另外，伺服控制部27A具備微分實(shí)施部33、伺服增益變更部35以及振動(dòng)檢測(cè)部37。此外，在本實(shí)施方式中，在伺服控制部27A中設(shè)置有伺服增益變更部35以及振動(dòng)檢測(cè)部37，但是伺服增益變更部35以及振動(dòng)檢測(cè)部37也可以與伺服控制部27A分開(kāi)設(shè)置。
[0042]如圖5所示,來(lái)自驅(qū)動(dòng)指令生成部26的電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)指令被輸入到驅(qū)動(dòng)位置控制部31。驅(qū)動(dòng)位置控制部31根據(jù)包含在驅(qū)動(dòng)指令中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置的控制(步驟S101)。然后，電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令被輸入到驅(qū)動(dòng)速度控制部32。驅(qū)動(dòng)速度控制部32根據(jù)包含在驅(qū)動(dòng)指令中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度的控制(步驟S102)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)位置控制部31中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置的控制以及驅(qū)動(dòng)速度控制部32中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度的控制來(lái)向電動(dòng)機(jī)2IA提供驅(qū)動(dòng)電流。
[0043]通過(guò)向電動(dòng)機(jī)21A提供驅(qū)動(dòng)電流來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)21A進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(步驟S103)。由此，關(guān)節(jié)部15A進(jìn)行工作。此時(shí)，前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)對(duì)電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)造成影響。在機(jī)械手裝置I的使用中，有時(shí)由于外力等導(dǎo)致前端臂部12發(fā)生振動(dòng)。在這種情況下，前端臂部12的振動(dòng)作為干擾而作用于電動(dòng)機(jī)21A。因而，由于前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)，而電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與實(shí)際的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)相互間相關(guān)性變低。
[0044]實(shí)際的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置(驅(qū)動(dòng)狀態(tài))是由編碼器22A來(lái)檢測(cè)的(步驟S104)。檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置信息在驅(qū)動(dòng)位置控制部31中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置控制(步驟S101)中被反饋。另外，通過(guò)編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置信息被輸入到微分實(shí)施部33。然后，由微分實(shí)施部對(duì)電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置信息進(jìn)行微分(步驟S105)，從而檢測(cè)實(shí)際的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度。檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度信息在驅(qū)動(dòng)速度控制部32中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度控制(步驟S102)中被反饋。
[0045]向振動(dòng)檢測(cè)部37輸入電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令。另外，向振動(dòng)檢測(cè)部37輸入通過(guò)編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置(驅(qū)動(dòng)狀態(tài))信息。振動(dòng)檢測(cè)部37根據(jù)電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)位置)之間的相關(guān)關(guān)系來(lái)隨時(shí)間檢測(cè)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)(步驟S106)。此時(shí)，在前端臂部12進(jìn)行振動(dòng)的情況下檢測(cè)振動(dòng)的頻率(f)。然后，振動(dòng)檢測(cè)部37生成表示前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)。即，振動(dòng)檢測(cè)部37成為檢測(cè)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)部。此外，關(guān)于振動(dòng)檢測(cè)部37中的處理的詳情將在后敘述。
[0046]表示前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)被輸入到伺服增益變更部35。伺服增益變更部35根據(jù)檢測(cè)信號(hào)來(lái)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部27A中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益Ga (步驟S107)。通過(guò)變更伺服增益Ga，來(lái)使電動(dòng)機(jī)21A對(duì)于驅(qū)動(dòng)指令的驅(qū)動(dòng)特性發(fā)生變化。由于電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)特性發(fā)生變化，關(guān)節(jié)部15A的工作特性發(fā)生變化。由于關(guān)節(jié)部15A的工作特性發(fā)生變化，例如即使在相同的驅(qū)動(dòng)指令被輸入到伺服控制部27A的情況下，在變化前和變化后關(guān)節(jié)部15A的工作速度也不同。另外，由于關(guān)節(jié)部15A的工作特性發(fā)生變化，例如即使在相同的外力作用于關(guān)節(jié)部15A的情況下，在變化前和變化后關(guān)節(jié)部15A的工作速度也不同。
[0047]關(guān)節(jié)部15B、15C的工作特性也與關(guān)節(jié)部15A相同。即，通過(guò)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部27B中的電動(dòng)機(jī)21B的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益Gb，關(guān)節(jié)部15B的工作特性發(fā)生變化。另外，通過(guò)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部27C中的電動(dòng)機(jī)21C的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益Ge，關(guān)節(jié)部15C的工作特性發(fā)生變化。由于關(guān)節(jié)部15A?15C中的至少一個(gè)的工作特性發(fā)生變化，前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性發(fā)生變化。
[0048]圖6A是表示伺服控制部27A中的伺服增益Ga與前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性之間的關(guān)系的圖。圖6B是表示在將機(jī)械手2以及體壁設(shè)為一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的情況下的伺服控制部27A中的伺服增益Ga與前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性之間的關(guān)系的圖。此外，在以下的說(shuō)明中，對(duì)某一個(gè)伺服控制部27A的伺服增益Ga和前端臂部12的頻率特性進(jìn)行說(shuō)明，但是伺服控制部27B、27C的伺服增益Gb、Gc也與伺服控制部27A的伺服增益Ga相同。在圖6A以及圖6B中，縱軸表示振幅(V)，橫軸表示頻率(f)。另外，示出了伺服增益Ga為Gal的狀態(tài)下的前端臂部12的頻率特性以及伺服增益Ga為小于Gal的Ga2的狀態(tài)下的前端臂部12的頻率特性。
[0049]在此，在機(jī)械手2的前端臂部12不會(huì)接觸到體壁等地在空間內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作的情況下，前端臂部12具有圖6A所示的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性。因此，即使伺服增益Ga是任意大小，前端臂部12也能夠不發(fā)生振動(dòng)地進(jìn)行動(dòng)作。但是，在機(jī)械手2的前端臂部12接觸到體壁或前端臂部12從體壁分離的情況下，將機(jī)械手2以及體壁湊成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。因此，前端臂部12具有圖6B所示的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性。因此，在伺服控制部27A中的伺服增益Ga為Gal的狀態(tài)下，前端臂部12在頻率Π下以大的振幅Vl進(jìn)行振動(dòng)。此時(shí)，振動(dòng)檢測(cè)部37檢測(cè)前端臂部12的振動(dòng)的頻率Π，包含振動(dòng)的頻率數(shù)據(jù)的檢測(cè)信號(hào)被輸入到伺服增益變更部35。
[0050]伺服增益變更部35根據(jù)檢測(cè)信號(hào)來(lái)將伺服控制部27A中的伺服增益Ga從Gal減小為Ga2。通過(guò)將伺服增益Ga變小，使關(guān)節(jié)部15A的工作特性發(fā)生變化，關(guān)節(jié)部15A變得柔軟。由于關(guān)節(jié)部15A變得柔軟，成為振動(dòng)被關(guān)節(jié)部15A吸收的狀態(tài)。因而，通過(guò)將伺服控制部27A中的伺服增益Ga從Gal減小為Ga2，前端臂部12的頻率特性發(fā)生變化，從而抑制前端臂部12的振動(dòng)(參照?qǐng)D6B)。即，伺服增益變更部35通過(guò)將伺服增益Ga變更為Ga2，使前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性變化為在由振動(dòng)檢測(cè)部37檢測(cè)出的頻率fl下振動(dòng)被抑制的狀態(tài)。
[0051]如上所述，通過(guò)根據(jù)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)變更伺服控制部27A中的伺服增益Ga，來(lái)改變前端臂部12的頻率特性，從而抑制所發(fā)生的振動(dòng)。因此，與前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地使前端臂部12的頻率特性發(fā)生變化，從而迅速地抑制在前端臂部12處發(fā)生的振動(dòng)。
[0052]圖7是表示伺服控制部27A的振動(dòng)檢測(cè)部37的結(jié)構(gòu)的圖，圖8是隨時(shí)間表示伺服控制部27A的振動(dòng)檢測(cè)部37中的處理的圖。此外，在以下的說(shuō)明中，以某一個(gè)伺服控制部27A的振動(dòng)檢測(cè)部37為例進(jìn)行說(shuō)明，但是伺服控制部27B，27C的振動(dòng)檢測(cè)部37也與伺服控制部27A的振動(dòng)檢測(cè)部37相同。
[0053]如圖7以及圖8所示，振動(dòng)檢測(cè)部37具備被從驅(qū)動(dòng)指令生成部26輸入電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令的窗函數(shù)過(guò)濾器41A。通過(guò)窗函數(shù)過(guò)濾器41A，按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO劃分電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令數(shù)據(jù)。窗函數(shù)過(guò)濾器41A與數(shù)據(jù)緩沖器42A進(jìn)行電連接。按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO劃分的驅(qū)動(dòng)指令數(shù)據(jù)暫時(shí)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖器42A。在數(shù)據(jù)緩沖器42A中，相對(duì)于驅(qū)動(dòng)指令生成部26中的驅(qū)動(dòng)指令的生成延遲微少時(shí)間地存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)指令數(shù)據(jù)。
[0054]數(shù)據(jù)緩沖器42A與傅立葉變換部43A進(jìn)行電連接。在傅立葉變換部43A中，按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO進(jìn)行電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令數(shù)據(jù)的高速傅立葉變換(FFT:fast Fouriertransformation),電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令的FFT數(shù)據(jù)按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO進(jìn)行劃分來(lái)生成。傅立葉變換部43A與數(shù)據(jù)緩沖器45A進(jìn)行電連接。按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO劃分的FFT數(shù)據(jù)暫時(shí)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖器45A。在數(shù)據(jù)緩沖器45A中，相對(duì)于數(shù)據(jù)緩沖器42A中的驅(qū)動(dòng)指令數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)延遲與規(guī)定的時(shí)間范圍TO相等的時(shí)間地存儲(chǔ)FFT數(shù)據(jù)。
[0055]振動(dòng)檢測(cè)部37具備被從編碼器22A輸入電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)位置)的窗函數(shù)過(guò)濾器4IB。通過(guò)窗函數(shù)過(guò)濾器4IB，按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO劃分電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。窗函數(shù)過(guò)濾器41B與數(shù)據(jù)緩沖器42B進(jìn)行電連接。按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO劃分的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)暫時(shí)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖器42B。在數(shù)據(jù)緩沖器42B中，相對(duì)于編碼器22A中的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)延遲微少時(shí)間地存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0056]數(shù)據(jù)緩沖器42B與傅立葉變換部43B進(jìn)行電連接。在傅立葉變換部43B中，按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的高速傅立葉變換，電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的FFT數(shù)據(jù)按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO進(jìn)行劃分來(lái)生成。傅立葉變換部43B與數(shù)據(jù)緩沖器45B進(jìn)行電連接。按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO劃分的FFT數(shù)據(jù)暫時(shí)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖器45B。在數(shù)據(jù)緩沖器45B中，相對(duì)于數(shù)據(jù)緩沖器42B中的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)延遲與規(guī)定的時(shí)間范圍TO相等的時(shí)間地存儲(chǔ)FFT數(shù)據(jù)。
[0057]數(shù)據(jù)緩沖器45A以及數(shù)據(jù)緩沖器45B與相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47進(jìn)行電連接。相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47根據(jù)數(shù)據(jù)緩沖器45A的FFT數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)緩沖器45B的FFT數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算表示電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)是按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO來(lái)隨時(shí)間算出的。相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47與數(shù)據(jù)緩沖器48進(jìn)行電連接。按每個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍TO劃分的相關(guān)數(shù)據(jù)暫時(shí)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖器48。在數(shù)據(jù)緩沖器48中，相對(duì)于數(shù)據(jù)緩沖器45A中的FFT數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)緩沖器45B中的FFT數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)延遲微少時(shí)間地存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0058]如上所述，在相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47中，相對(duì)于編碼器22A中的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)延遲與規(guī)定的時(shí)間范圍TO大致相同的時(shí)間地計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)。因而，通過(guò)減小規(guī)定的時(shí)間范圍T0，來(lái)與前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地計(jì)算表示電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0059]圖9是說(shuō)明相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47中的處理的圖。在此，相關(guān)數(shù)據(jù)是使用眾所周知的互相關(guān)函數(shù)的處理來(lái)計(jì)算出的。即，對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器45A中的驅(qū)動(dòng)指令的FFT數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列以及存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器45B中的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的FFT數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列進(jìn)行卷積積分。如圖9所示，在前端臂部12處發(fā)生了振動(dòng)的狀態(tài)下，與表示電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令的信號(hào)相比較，在表不電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)中產(chǎn)生噪聲N。在表不驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)中產(chǎn)生噪聲N的狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22k檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)性變低。另一方面，在前端臂部12沒(méi)有振動(dòng)的狀態(tài)下，在表示電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)中不產(chǎn)生噪聲N。在表不驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)中沒(méi)有產(chǎn)生噪聲N的狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)性變高。此外，前端臂部12的振動(dòng)的頻率(f)是根據(jù)表示電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)中的噪聲N的產(chǎn)生狀態(tài)來(lái)檢測(cè)的。
[0060]隨著電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)性變高，相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47中的相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)值P接近I。另一方面，隨著電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)性變低，相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47中的相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)值P接近O。即，在前端臂部12處的振動(dòng)沒(méi)有發(fā)生的狀態(tài)下相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)值P接近1，在前端臂部12大幅振動(dòng)的狀態(tài)下相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)值P接近O。如上所述，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)。
[0061]存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩沖器48中的相關(guān)數(shù)據(jù)被輸出到伺服增益變更部35。伺服增益變更部35根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)變更伺服控制部27A中的伺服增益Ga。圖10是表示由相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部47計(jì)算出的相關(guān)數(shù)據(jù)與伺服控制部27A中的伺服增益Ga之間的關(guān)系的圖。如圖10所示，當(dāng)將變更前的伺服控制部27A的伺服增益Ga設(shè)為Gal時(shí)，在相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)值P為I的情況下變更后的伺服增益Ga為Gal以上。另一方面，在相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)值P小于I的情況下變更后的伺服增益Ga小于Gal。而且，隨著相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)值P接近0，變更后的伺服增益Ga變小。
[0062]如上所述，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)變更伺服控制部27A中的伺服增益Ga。在此，通過(guò)減小規(guī)定的時(shí)間范圍T0，來(lái)與前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地計(jì)算表示電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令與由編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)。因而，通過(guò)減小規(guī)定的時(shí)間范圍T0，來(lái)與前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地變更伺服控制部27A的伺服增益Ga，從而前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性實(shí)時(shí)地變化。
[0063]另外，電動(dòng)機(jī)21A?21C以及編碼器22A?22C設(shè)置在比前端臂部12更靠基端方向側(cè)的保持部13。因此，在醫(yī)療處置中插入到體內(nèi)的管狀部11以及前端臂部12不會(huì)大型化。
[0064]因此，在上述結(jié)構(gòu)的機(jī)械手裝置I中起到以下的效果。即，在機(jī)械手裝置I中，在各個(gè)伺服控制部27A?27C的振動(dòng)檢測(cè)部37中，根據(jù)所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?21C的驅(qū)動(dòng)指令與由所對(duì)應(yīng)的編碼器22k?22C檢測(cè)出的所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A?21C的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)關(guān)系來(lái)檢測(cè)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)。然后，在各個(gè)伺服控制部27A?27C的伺服增益變更部35中，根據(jù)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)來(lái)變更各個(gè)伺服控制部27A?27C中的伺服增益Ga?Ge。通過(guò)變更各個(gè)伺服控制部27A?27C的伺服增益Ga?Ge，使所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部15A?15C的工作特性發(fā)生變化。由于關(guān)節(jié)部15A?15C中的至少一個(gè)的工作特性發(fā)生變化，使前端臂部12的頻率特性發(fā)生變化，從而抑制所發(fā)生的振動(dòng)。因而，與前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地使前端臂部12的頻率特性發(fā)生變化，能夠迅速地抑制在前端臂部12處發(fā)生的振動(dòng)。
[0065](第二實(shí)施方式)
[0066]接著，參照?qǐng)D11?圖13來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。此外，對(duì)于與第一實(shí)施方式相同的部分以及具有相同的功能的部分附加相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。
[0067]圖11是表示本實(shí)施方式的前端臂部12的結(jié)構(gòu)的圖。如圖11所示，前端臂部12與第一實(shí)施方式同樣地具備三個(gè)關(guān)節(jié)部15A?15C以及三個(gè)聯(lián)桿部17A?17C。作為前端處置部的把持部51代替手術(shù)刀部19而設(shè)置于聯(lián)桿部17C的前端方向側(cè)。把持部51進(jìn)行工作從而能夠把持生物體組織等把持對(duì)象(處置對(duì)象)。
[0068]圖12是表示使關(guān)節(jié)部15A?15C以及把持部51進(jìn)行工作的結(jié)構(gòu)的圖。如圖12所示，驅(qū)動(dòng)指令生成部26與第一實(shí)施方式同樣地根據(jù)包含在操作指令中的把持部51 (前端處置部)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)以及目標(biāo)姿勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)生成各個(gè)電動(dòng)機(jī)21A?21C的驅(qū)動(dòng)指令。在生成各個(gè)電動(dòng)機(jī)21A?21C的驅(qū)動(dòng)指令時(shí),使用基于Denavit-Hartenberg法的坐標(biāo)變換。然后，與各個(gè)電動(dòng)機(jī)2IA?21C的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地使所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)部15A?15C進(jìn)行工作。由此，前端臂部12進(jìn)行動(dòng)作。
[0069]另外，在機(jī)械手2的保持部13，與電動(dòng)機(jī)21A?21C獨(dú)立地設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的電動(dòng)機(jī)52。在機(jī)械手2的內(nèi)部，作為線狀構(gòu)件的導(dǎo)線53沿著長(zhǎng)軸C延伸設(shè)置。導(dǎo)線53在電動(dòng)機(jī)52與前端臂部12之間延伸設(shè)置。導(dǎo)線53的前端連接在把持部51。導(dǎo)線53與電動(dòng)機(jī)52的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地沿著長(zhǎng)軸C進(jìn)行移動(dòng)。通過(guò)導(dǎo)線53沿著長(zhǎng)軸C進(jìn)行移動(dòng)來(lái)使把持部51進(jìn)行工作。
[0070]在控制單元3中與驅(qū)動(dòng)指令生成部26獨(dú)立地設(shè)置有驅(qū)動(dòng)指令生成部55。驅(qū)動(dòng)指令生成部55與控制單元3的指令接收部25進(jìn)行電連接。驅(qū)動(dòng)指令生成部55檢測(cè)包含在操作指令輸入部5的操作指令中的把持部51 (前端處置部)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)以及目標(biāo)姿勢(shì)數(shù)據(jù)。而且，根據(jù)包含在操作指令中的把持部51的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)以及目標(biāo)姿勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)生成電動(dòng)機(jī)52的驅(qū)動(dòng)指令。驅(qū)動(dòng)指令生成部55與設(shè)置在控制單元3的伺服控制部57進(jìn)行電連接。從驅(qū)動(dòng)指令生成部55向伺服控制部57輸入電動(dòng)機(jī)52的驅(qū)動(dòng)指令。伺服控制部57與電動(dòng)機(jī)52進(jìn)行電連接，根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令來(lái)向電動(dòng)機(jī)52提供驅(qū)動(dòng)電流。由此，控制了電動(dòng)機(jī)52的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
[0071]另外，在本實(shí)施方式中，在前端臂部12設(shè)置有負(fù)荷傳感器61。負(fù)荷傳感器61與設(shè)置在控制單元3的負(fù)荷檢測(cè)部63進(jìn)行電連接。負(fù)荷檢測(cè)部63具備把持有無(wú)檢測(cè)部65。負(fù)荷檢測(cè)部63與伺服控制部27A?27C以及伺服控制部57進(jìn)行電連接。關(guān)于負(fù)荷檢測(cè)部63中的處理將后述。此外，在本實(shí)施方式中，在各個(gè)伺服控制部27A?27C中沒(méi)有設(shè)置振動(dòng)檢測(cè)部37。但是，各個(gè)伺服控制部27A?27C與第一實(shí)施方式同樣地具備驅(qū)動(dòng)位置控制部31、驅(qū)動(dòng)速度控制部32、微分實(shí)施部33以及伺服增益變更部35。
[0072]圖13是說(shuō)明伺服控制部27A、電動(dòng)機(jī)21A、編碼器22A以及負(fù)荷檢測(cè)部63中的處理的圖。此外，在以下的說(shuō)明中，僅對(duì)某一個(gè)伺服控制部27A和與該伺服控制部27A相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)21A及編碼器22A進(jìn)行說(shuō)明，但是伺服控制部27B、27C、電動(dòng)機(jī)21B、21C以及編碼器22B、22C也與伺服控制部27A、電動(dòng)機(jī)21A以及編碼器22A在結(jié)構(gòu)和處理上相同。
[0073]如圖13所示，在本實(shí)施方式中與第一實(shí)施方式同樣地根據(jù)包含在驅(qū)動(dòng)指令中的電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)位置數(shù)據(jù)來(lái)由驅(qū)動(dòng)位置控制部31進(jìn)行電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)位置的控制(步驟S101)。然后，根據(jù)包含在驅(qū)動(dòng)指令中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度數(shù)據(jù)來(lái)由驅(qū)動(dòng)速度控制部32進(jìn)行電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度的控制(步驟S102)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)位置控制部31中的電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)位置的控制以及驅(qū)動(dòng)速度控制部32中的電動(dòng)機(jī)2IA的驅(qū)動(dòng)速度的控制來(lái)向電動(dòng)機(jī)2IA提供驅(qū)動(dòng)電流。
[0074]通過(guò)向電動(dòng)機(jī)21A提供驅(qū)動(dòng)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)21A(步驟S103)。由此，關(guān)節(jié)部15A進(jìn)行工作。此時(shí)，前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)對(duì)電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)作為干擾而帶來(lái)影響。通過(guò)編碼器22A來(lái)檢測(cè)實(shí)際的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置(驅(qū)動(dòng)狀態(tài))(步驟S104)。檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置信息在驅(qū)動(dòng)位置控制部31中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置控制(步驟S101)中被反饋。另外，通過(guò)編碼器22A檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)位置信息通過(guò)微分實(shí)施部33進(jìn)行微分(步驟S105)，從而檢測(cè)出實(shí)際的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度。檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度信息在驅(qū)動(dòng)速度控制部32中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)速度控制(步驟S102)中被反饋。
[0075]但是，本實(shí)施方式與第一實(shí)施方式不同，沒(méi)有設(shè)置振動(dòng)檢測(cè)部37。取而代之，在本實(shí)施方式中，在前端臂部12設(shè)置負(fù)荷傳感器61,來(lái)自負(fù)荷傳感器61的傳感器信號(hào)被輸入到負(fù)荷檢測(cè)部63。負(fù)荷檢測(cè)部63根據(jù)傳感器信號(hào)來(lái)檢測(cè)前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)(步驟Sill).即，負(fù)荷檢測(cè)部63成為檢測(cè)前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)的狀態(tài)檢測(cè)部。而且，通過(guò)把持有無(wú)檢測(cè)部65根據(jù)前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)來(lái)檢測(cè)把持部51中有無(wú)把持把持對(duì)象(步驟S112)。例如，在用把持部51把持了把持對(duì)象的狀態(tài)下，作用于前端臂部12的負(fù)荷變大。另一方面，在沒(méi)有用把持部51把持把持對(duì)象的狀態(tài)下，作用于前端臂部12的負(fù)荷變小。而且，生成表示前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)以及把持部51中有無(wú)把持把持對(duì)象的檢測(cè)信號(hào)。
[0076]表示前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)被輸入到伺服增益變更部35。伺服增益變更部35根據(jù)檢測(cè)信號(hào)來(lái)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部27A中的電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益Ga (步驟SI 13)。通過(guò)變更伺服增益Ga，使電動(dòng)機(jī)21A對(duì)于驅(qū)動(dòng)指令的驅(qū)動(dòng)特性發(fā)生變化。由于電動(dòng)機(jī)21A的驅(qū)動(dòng)特性發(fā)生變化，使關(guān)節(jié)部15A的工作特性發(fā)生變化。關(guān)節(jié)部15B、15C的工作特性也與關(guān)節(jié)部15A相同。即，通過(guò)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部27B中的電動(dòng)機(jī)21B的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益Gb，使關(guān)節(jié)部15B的工作特性發(fā)生變化。另夕卜，通過(guò)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部27C中的電動(dòng)機(jī)21C的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益Ge，使關(guān)節(jié)部15C的工作特性發(fā)生變化。由于關(guān)節(jié)部15A?15C中的至少一個(gè)的工作特性發(fā)生變化，使前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性發(fā)生變化。各個(gè)伺服控制部27A?27C的伺服增益Ga?Ge與前端臂部12的頻率特性之間的關(guān)系如在第一實(shí)施方式中所述(參照?qǐng)D6A、圖6B)。
[0077]在具備把持部51作為前端處置部的機(jī)械手2中，將把持對(duì)象把持在把持部51來(lái)進(jìn)行切除(resect)把持對(duì)象的處置。在這種處置中，在切除把持對(duì)象時(shí)容易在前端臂部12處發(fā)生振動(dòng)。因此，在本實(shí)施方式中，把持有無(wú)檢測(cè)部65根據(jù)前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)來(lái)檢測(cè)把持部51中有無(wú)把持把持對(duì)象。在用把持部51把持了把持對(duì)象的狀態(tài)下，減小至少一個(gè)伺服控制部27A?27C中的伺服增益Ga?Ge。由此，前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性發(fā)生變化。因而，能夠在以用把持部51把持著把持對(duì)象的狀態(tài)切除把持對(duì)象時(shí)防止前端臂部12處發(fā)生振動(dòng)。
[0078]如上所述在本實(shí)施方式中，根據(jù)前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)來(lái)檢測(cè)把持部51中有無(wú)把持把持對(duì)象。而且，在把持對(duì)象被把持部51把持的情況下，使前端臂部12的頻率特性發(fā)生變化。由此，能夠在以用把持部51把持著把持對(duì)象的狀態(tài)切除把持對(duì)象時(shí)防止前端臂部12處發(fā)生振動(dòng)。即，與前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地改變前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性，事先防止前端臂部12處發(fā)生振動(dòng)。
[0079](變形例)
[0080]此外，在上述的實(shí)施方式中，設(shè)置有三個(gè)關(guān)節(jié)部15A?15C，但是不限于此。例如，關(guān)節(jié)部(15A?15C)的數(shù)量既可以是兩個(gè)，也可以是四個(gè)以上。另外，關(guān)節(jié)部(15A?15C)的數(shù)量也可以是一個(gè)。而且，只要與各個(gè)關(guān)節(jié)部(15A?15C)相對(duì)應(yīng)地設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的電動(dòng)機(jī)(21A?21C)以及伺服控制部(27A?27C)即可。
[0081]另外，在第一實(shí)施方式中設(shè)置手術(shù)刀部19作為前端處置部，在第二實(shí)施方式中設(shè)置把持部51作為前端處置部，但是不限于此。例如，也可以設(shè)置勾住處置對(duì)象來(lái)進(jìn)行處置的鉤狀部作為前端處置部(前端功能部)。另外，機(jī)械手裝置I是醫(yī)療用機(jī)械手裝置，但是也可以是插入到管路等的工業(yè)用機(jī)械手裝置。在這種情況下，在前端臂部12的前端部設(shè)置攝像元件作為前端功能部。
[0082]另外，在第一實(shí)施方式中根據(jù)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)來(lái)變更各個(gè)伺服控制部(27A?27C)的伺服增益(Ga?Ge)，在第二實(shí)施方式中根據(jù)前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)來(lái)變更各個(gè)伺服控制部(27A?27C)的伺服增益(Ga?Ge)，但是不限于此。例如，也可以將第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，根據(jù)前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)以及前端臂部12的負(fù)荷狀態(tài)來(lái)變更各個(gè)伺服控制部(27A?27C)的伺服增益(Ga?Ge)。S卩，只要設(shè)置有生成表示前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)以及負(fù)荷狀態(tài)中的至少一方的檢測(cè)信號(hào)的狀態(tài)檢測(cè)部(37，63)即可。另外，只要由伺服增益變更部35根據(jù)狀態(tài)檢測(cè)部(37，63)中的檢測(cè)信號(hào)來(lái)變更驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)于伺服控制部(27A?27C)中的驅(qū)動(dòng)指令的伺服增益(Ga?Ge)即可。而且，只要通過(guò)變更伺服增益(Ga?Ge)來(lái)與前端臂部12的振動(dòng)狀態(tài)或者負(fù)荷狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地使前端臂部12的對(duì)于振動(dòng)的頻率特性變化即可。
[0083]以上說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，當(dāng)然能夠在不超出本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械手裝置，具備: 機(jī)械手，其沿著長(zhǎng)軸延伸設(shè)置，在前端部具備能夠動(dòng)作地設(shè)置的前端臂部，上述前端臂部在如端部具備如端功能部; 操作指令輸入部，其被輸入表示上述前端功能部的目標(biāo)位置以及目標(biāo)姿勢(shì)的操作指令； 驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，其通過(guò)被提供驅(qū)動(dòng)電流而被驅(qū)動(dòng)，通過(guò)被驅(qū)動(dòng)而使上述前端臂部進(jìn)行動(dòng)作； 伺服控制部，其根據(jù)上述操作指令輸入部中的上述操作指令來(lái)被輸入上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)指令，根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)指令來(lái)向上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件提供上述驅(qū)動(dòng)電流； 狀態(tài)檢測(cè)部，其隨時(shí)間檢測(cè)上述前端臂部的振動(dòng)狀態(tài)和上述前端臂部的負(fù)荷狀態(tài)中的至少一方，并生成表示上述前端臂部的上述振動(dòng)狀態(tài)和上述負(fù)荷狀態(tài)中的至少一方的檢測(cè)信號(hào)；以及 伺服增益變更部，其根據(jù)由上述狀態(tài)檢測(cè)部生成的上述檢測(cè)信號(hào)來(lái)變更與上述伺服控制部中的上述驅(qū)動(dòng)指令相對(duì)的上述驅(qū)動(dòng)電流的伺服增益，通過(guò)變更上述伺服增益來(lái)與上述前端臂部的上述振動(dòng)狀態(tài)或者上述負(fù)荷狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)地改變相對(duì)于上述前端臂部的振動(dòng)的頻率特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手裝置，其特征在于， 上述狀態(tài)檢測(cè)部是在上述前端臂部進(jìn)行振動(dòng)的狀態(tài)下檢測(cè)振動(dòng)的頻率的振動(dòng)檢測(cè)部，上述伺服增益變更部通過(guò)變更上述伺服增益來(lái)使相對(duì)于上述前端臂部的上述振動(dòng)的上述頻率特性改變?yōu)樵跈z測(cè)出的上述頻率下上述振動(dòng)被抑制的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手裝置，其特征在于， 上述前端臂部具備關(guān)節(jié)部、以及向上述關(guān)節(jié)部的前端方向側(cè)延伸設(shè)置的聯(lián)桿部， 上述前端功能部位于比上述關(guān)節(jié)部更靠前端方向側(cè)的位置， 上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件通過(guò)被驅(qū)動(dòng)來(lái)使上述關(guān)節(jié)部進(jìn)行工作，通過(guò)使上述關(guān)節(jié)部進(jìn)行工作來(lái)在上述前端臂部處以上述關(guān)節(jié)部為中心使比上述關(guān)節(jié)部更靠上述前端方向側(cè)的部位進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)， 上述伺服增益變更部通過(guò)變更上述伺服增益來(lái)改變上述關(guān)節(jié)部的工作特性，從而改變相對(duì)于上述前端臂部的上述振動(dòng)的上述頻率特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械手裝置，其特征在于， 上述關(guān)節(jié)部是多個(gè)上述關(guān)節(jié)部， 上述聯(lián)桿部是各自向相對(duì)應(yīng)的上述關(guān)節(jié)部的上述前端方向側(cè)延伸設(shè)置的多個(gè)上述聯(lián)桿部， 上述前端功能部位于比最靠上述前端方向側(cè)的上述關(guān)節(jié)部更靠上述前端方向側(cè)的位置， 上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件是通過(guò)被驅(qū)動(dòng)來(lái)使各自所對(duì)應(yīng)的上述關(guān)節(jié)部進(jìn)行工作的多個(gè)上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件， 上述伺服控制部是被輸入與各自所對(duì)應(yīng)的上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的上述驅(qū)動(dòng)指令、各自根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)指令來(lái)向所對(duì)應(yīng)的上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件提供上述驅(qū)動(dòng)電流的多個(gè)上述伺服控制部， 上述伺服增益變更部是變更與各自所對(duì)應(yīng)的上述伺服控制部中的上述驅(qū)動(dòng)指令相對(duì)的上述驅(qū)動(dòng)電流的上述伺服增益來(lái)使各自所對(duì)應(yīng)的上述關(guān)節(jié)部的上述工作特性變化的多個(gè)上述伺服增益變更部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手裝置，其特征在于， 還具備檢測(cè)上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的編碼器， 上述狀態(tài)檢測(cè)部是如下振動(dòng)檢測(cè)部:該振動(dòng)檢測(cè)部具備隨時(shí)間計(jì)算表示上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的上述驅(qū)動(dòng)指令與由上述編碼器檢測(cè)出的上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算部，并根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)上述前端臂部的上述振動(dòng)狀態(tài)， 上述伺服增益變更部根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)變更上述伺服增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)械手裝置，其特征在于， 上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件和上述編碼器位于比上述前端臂部的基端更靠基端方向側(cè)的位置， 上述機(jī)械手具備線狀構(gòu)件，該線狀構(gòu)件沿著上述長(zhǎng)軸在上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與上述前端臂部之間延伸設(shè)置，與上述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)地沿著上述長(zhǎng)軸進(jìn)行移動(dòng)，從而使上述前端臂部進(jìn)行動(dòng)作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手裝置，其特征在于， 上述狀態(tài)檢測(cè)部是檢測(cè)上述前端臂部的上述負(fù)荷狀態(tài)的負(fù)荷檢測(cè)部， 上述前端臂部具備能夠?qū)殉謱?duì)象進(jìn)行把持的把持部， 上述負(fù)荷檢測(cè)部具備把持有`無(wú)檢測(cè)部，該把持有無(wú)檢測(cè)部根據(jù)上述前端臂部的上述負(fù)荷狀態(tài)來(lái)檢測(cè)上述把持部中有無(wú)把持上述把持對(duì)象， 上述伺服增益變更部根據(jù)有無(wú)把持上述把持對(duì)象來(lái)變更上述伺服增益。
【文檔編號(hào)】B25J13/08GK103732364SQ201280038715
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月15日
【發(fā)明者】河合利昌, 梅本義孝 申請(qǐng)人:奧林巴斯醫(yī)療株式會(huì)社