特開 2022-185651 ワイヤ駆動マニピュレータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022185651

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】ワイヤ駆動マニピュレータ装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/29 20060101AFI20221208BHJP

【ＦＩ】

A61B17/29

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021093402

(22)【出願日】2021-06-03

(71)【出願人】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100100011

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 省三

(72)【発明者】

【氏名】松尾 洋平

(72)【発明者】

【氏名】小俣 透

【テーマコード（参考）】

4C160

【Ｆターム（参考）】

4C160GG22

4C160GG29

4C160GG30

4C160GG32

4C160MM32

(57)【要約】

【課題】第１の関節が回転してもリンクを介して連結された第２の関節のトルクが変化しないワイヤ駆動マニピュレータ装置を提供する。
【解決手段】鉗子マニピュレータ装置は、第１の関節１、第２の関節２、第１の関節１と第２の関節２とを連結するリンク３、及びリンク３内に固定されたガイドプーリユニット５によって構成される。第１の関節１は駆動プーリ１１及びガイドプーリ１４、１２、１３、１５を有する。第２の関節２は駆動プーリ２ａ及び２ｂを有する。ガイドプーリユニット５はガイドプーリ５４、５２、５３、５５を有する。ワイヤＷ１１は手首関節１の駆動プーリ１１に巻回され、ワイヤＷ１２は手首関節１の駆動プーリ１１に巻回される。ワイヤＷ２、Ｗ３は共に２つのガイドプーリ１２、５２；１３、５３によって手首関節１の回転軸１ｘ方向から見て同一のＳ字状形状で屈曲する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の回転軸を有する第１の関節と、
前記第１の回転軸に垂直な第２の回転軸を有する第２の関節と、
前記第１の関節と前記第２の関節とを連結するリンクと、
前記第１、第２の関節間にあって前記リンク内に固定され、前記第１の回転軸に平行な第３の回転軸を有するガイドプーリユニットと、
第１、第２、第３のワイヤと
を具備し、
前記第１の関節は、前記第１の回転軸に枢着された前記リンクを駆動させるための第１の駆動プーリ及び第１、第２のガイドプーリを有し、
前記第２の関節は前記第２の回転軸に枢着された第２の駆動プーリを有し、
前記ガイドプーリユニットは前記第３の回転軸に枢着された前記第１、第２のガイドプーリに対応した第３、第４のガイドプーリを有し、
前記第１のワイヤは前記第１の駆動プーリに巻き回され、
前記第２のワイヤは前記第１、第３のガイドプーリを介して前記第２の駆動プーリの一方側から巻回され、
前記第３のワイヤは前記第２、第４のガイドプーリを介して前記第２の駆動プーリの他方側から巻回され、
前記第１の回転軸方向から見て、前記第２のワイヤの前記第１、第３のガイドプーリへの巻回状態と、前記第３のワイヤの前記第２、第４のガイドプーリへの巻回状態とは同一であるワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項2】

前記第２のワイヤの前記第１、第３のガイドプーリへの巻回状態と、前記第３のワイヤの前記第２、第４のガイドプーリへの巻回状態とは前記第１の回転軸方向から見て同一のＳ字形状である請求項１に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項3】

さらに、第４、第５のワイヤを具備し、
前記第１の関節はさらに前記第１の回転軸に枢着された第５、第６のガイドプーリを有し、
前記第２の関節はさらに前記第２の回転軸に枢着された第３の駆動プーリを有し、
前記ガイドプーリユニットはさらに前記第３の回転軸に枢着され、前記第５、第６のガイドプーリに対応した第７、第８のガイドプーリを有し、
前記第４のワイヤは前記第５、第７のガイドプーリを介して前記第３の駆動プーリの一方側から巻回され、
前記第５のワイヤは前記第６、第８のガイドプーリを介して前記第３の駆動プーリの他方側から巻回され、
前記第１の回転軸方向から見て、前記第４のワイヤの前記第５、第７のガイドプーリへの巻回状態と、前記第５のワイヤの前記第６、第８のガイドプーリへの巻回状態とは同一である請求項１または２に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項4】

前記第４のワイヤの前記第５、第７のガイドプーリへの巻回状態と、前記第５のワイヤの前記第６、第８のガイドプーリへの巻回状態とは前記第１の回転軸方向から見て同一のＳ字形状である請求項３に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項5】

前記第１、第５のガイドプーリは前記第１の駆動プーリの一方側に設けられ、
前記第２、第６のガイドプーリは前記第１の駆動プーリの他方側に設けられ、
前記第３、第５のガイドプーリの径は前記第１、第７のガイドプーリの径より小さく、
前記第４、第６のガイドプーリの径は前記第２、第８のガイドプーリの径より小さい
請求項３又は４に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項6】

さらに、
前記第１のワイヤ用の第１のモータ及び該第１のモータを支持する第１の基台と、
前記第２、第３のワイヤを駆動するための第２のモータ及び該第２のモータを支持する第２の基台と、
前記第４、第５のワイヤを駆動するための第３のモータ及び該第３のモータを支持する第３の基台と、
前記第２、第３の基台を前記第１、第２の関節に対して互いに逆方向へ移動させるための第４のモータと
を具備し、
前記第４のモータと前記第１のモータとを連動して制御して前記第２、第３のワイヤの引張状態又は弛緩状態を弛緩方向又は引張方向に制御すると同時に、前記第４、第５のワイヤの弛緩状態又は引張状態を引張方向又は弛緩方向へ制御するようにした請求項３～５のいずれかに記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項7】

さらに、
前記第１のワイヤ用の第１のモータと、
前記第１のモータの回転軸に枢着された回転直動変換手段と、
前記第２、第３のワイヤ用の第２のモータと、
前記回転直動変換手段の一方側に嵌合し、前記第２のモータを支持する第１のラックと、
前記第４、第５のワイヤ用の第３のモータと、
前記回転直動変換手段の他方側に嵌合し、前記第３のモータを支持する第２のラックと
を具備し、
前記第１、第２のラックは平行に配置され、
前記第１の関節と前記回転直動変換手段とが同期して同一方向に回転し、前記第２、第３のモータの一方が前記第１の関節に近接すると同時に、前記第２、第３のモータの他方が前記第１の関節から遠ざかるようにした請求項３～５のいずれかに記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項8】

さらに、
前記第１、第２、第３のワイヤを収容するパイプと、
前記パイプ内に設けられた突起付シャフトと、
前記突起シャフトを回転させるためのモータと、
前記パイプ内に設けられマイクロフォンと、
前記マクロフォンによって検出された振動周波数から前記第１、第２、第３のワイヤの各張力を演算するための制御ユニットと
を具備する請求項１または２に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項9】

前記第１、第２、第３のワイヤは前記突起付シャフトの突起位置で前記突起付シャフトの中心から同一円周上に配置された請求項８に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項10】

さらに、
前記第１、第２、第３、第４、第５のワイヤを収容するパイプと、
前記パイプ内に設けられた突起付シャフトと、
前記シャフトを回転させるためのモータと、
前記パイプ内に設けられマイクロフォンと、
前記マイクロフォンによって検出された振動周波数から前記第１、第２，第３、第４、第５のワイヤの各張力を演算するための制御ユニットと
を具備する請求項３～７のいずれかに記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【請求項11】

前記第１、第２、第３、第４、第５のワイヤは前記突起付シャフトの突起位置で前記突起付シャフトの中心から同一円周上に配置された請求項１０に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はワイヤ駆動マニピュレータ装置たとえば鉗子マニピュレータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、鉗子マニピュレータ装置を用いた外科手術たとえば腹腔鏡手術、ロボット遠隔操作による手術においては、力情報を術者にフィードバックして高度な手術を実現する必要がある。力情報としては、
臓器の弾力等の接触力、
縫合時の縫合糸の張力等の鉗子先端に加えられた外力、
血管等の組織を掴んだ際の鉗子グリッパの把持力
がある。

【0003】

図１６は従来の鉗子マニピュレータ装置を示す斜視図である（参照：特許文献１のＦｉｇ．１０）。

【0004】

図１６の鉗子マニピュレータ装置は、ヨー方向動作のための手首関節（第１の関節）１０１、ジョー１０２ａ、１０２ｂを有するピッチ方向動作のための鉗子関節（第２の関節）１０２、手首関節１０１と鉗子関節１０２とを連結するリンク１０３、及び手首関節１０１と鉗子関節１０２との間にあってリンク１０３に固定されたガイドプーリユニット１０５、１０６によって構成される。

【0005】

手首関節１０１は、回転軸１０１ｘに摺動的に軸着された比較的大きい駆動プーリ１０１１及び回転軸１０１ａに摺動的に軸着された比較的小さいガイドプーリ１０１２、１０１３、１０１４、１０１５を有する。他方、鉗子関節１０２は、回転軸１０２ｘに摺動的に軸着され、ジョー１０４ａに結合された比較的大きい駆動プーリ１０２ａ、及び回転軸１０２ｘに摺動的に軸着され、ジョー１０４ｂに結合された比較的大きい駆動プーリ１０２ｂを有する。ガイドプーリユニット１０５は回転軸１０５ｘに摺動的に軸着された比較的小さいガイドプーリ１０５２、１０５４を有し、ガイドプーリユニット１０６は回転軸１０６ｘに摺動的に軸着された比較的小さいガイドプーリ１０６３、１０６５を有する。尚、ガイドプーリユニット１０５、１０６の回転軸１０５ｘ、１０６ｘは手首関節１０１の回転軸１０１ｘと平行であり、他方、鉗子関節１０２の回転軸１０２ｘは手首関節１０１の回転軸１０１ｘに垂直である。

【0006】

手首関節１０１について詳述する。ワイヤＷ１１は手首関節１０１の駆動プーリ１０１１の下側に固定される。従って、ワイヤＷ１１を張力Ｔ１１で引張ると、鉗子関節１０２、リンク１０３、ガイドプーリユニット１０５、１０６はヨー方向に下降する。この状態を図１７の（Ａ）に示す。他方、ワイヤＷ１２は手首関節１０１の駆動プーリ１０１１の上側に固定される。従って、ワイヤＷ１２を張力Ｔ１２で引張ると、鉗子関節１０２、リンク１０３、ガイドプーリユニット１０５、１０６はヨー方向に上昇する。この状態を図１７の（Ｂ）に示す。

【0007】

ジョー１０４ａについて詳述する。ワイヤＷ２は手首関節１０１のガイドプーリ１０１２を下回りし、ガイドプーリユニット１０５のガイドプーリ１０５２を上回りして鉗子関節１０２の駆動プーリ１０２ａに反時計回りに巻回し、駆動プーリ１０２ａ上に固定されている。従って、ワイヤＷ２を張力Ｔ２で引張ると、ジョー１０４ａは矢印Ａ１に示すごとくピッチ方向の閉じる方向に移動する。他方、ワイヤＷ３は手首関節１０１のガイドプーリ１０１３を上回りし、ガイドプーリユニット１０６のガイドプーリ１０６３を下回りして鉗子関節１０２の駆動プーリ１０２ａに時計回りに巻回し、駆動プーリ１０２ａ上に固定されている。従って、ワイヤＷ３を張力Ｔ３で引張ると、ジョー１０４ａは矢印Ａ２に示すごとくピッチ方向の開く方向に移動する。すなわち、ワイヤＷ２、Ｗ３は共に２つのガイドプーリ１０１２、１０５２；１０１３、１０６３によって手首関節１０１の回転軸１０１ｘ方向から見てＳ字状形状に屈曲するが、ワイヤＷ２、Ｗ３ではＳ字状が逆である。

【0008】

ジョー１０４ｂについて詳述する。ワイヤＷ４は手首関節１０１のガイドプーリ１０１４を下回りし、ガイドプーリユニット１０５のガイドプーリ１０５４を上回りして鉗子関節１０２の駆動プーリ１０２ｂに反時計回りに巻回し、駆動プーリ１０２ｂ上に固定されている。従って、ワイヤＷ４を張力Ｔ４で引張ると、ジョー１０４ｂは矢印Ｂ１に示すごとくピッチ方向の開く方向に移動する。他方、ワイヤＷ５は手首関節１０１のガイドプーリ１０１５を上回りし、ガイドプーリユニット１０６のガイドプーリ１０６５を下回りして鉗子関節１０２の駆動プーリ１０２ｂに時計回りに巻回し、駆動プーリ１０２ｂ上に固定されている。従って、ワイヤＷ５を張力Ｔ５で引張ると、ジョー１０４ｂは矢印Ｂ２に示すごとくピッチ方向の閉じる方向に移動する。すなわち、ワイヤＷ４、Ｗ５は共に２つのガイドプーリ１０１４、１０５４；１０１５、１０６５によって手首関節１０１の回転軸１０１ｘ方向から見てＳ字状に屈曲するが、ワイヤＷ４、Ｗ５ではＳ字状形状が逆である。

【0009】

このように、図１６の従来の鉗子マニピュレータ装置によれば、ヨー方向の手首動作を行いながら、鉗子のピッチ方向の開閉動作を行える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】ＵＳ６３９４９９８Ｂ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、上述の図１６に示す従来の鉗子マニピュレータ装置においては、手首関節１０１が回転すると、鉗子関節１０２のジョー１０４ａを駆動する１対のワイヤＷ２、Ｗ３及び鉗子関節１０２のジョー１０４ｂを駆動する１対のワイヤＷ４、Ｗ５の長さの差つまり張力差に変化が発生し、従って、後述のごとく、ジョー１０４ａのトルクを表わす１対のワイヤＷ２、Ｗ３の張力差及び１対のワイヤＷ４、Ｗ５の張力差が変化し、ジョー１０４ａのトルク及びジョー１０４ｂのトルクが変化するという課題がある。すなわち、図１８の（Ａ）に示すごとく、ワイヤＷ１１の長さとワイヤＷ１２の長さとが等しい状態で、ワイヤＷ１１、Ｗ１２の張力Ｔ１１、Ｔ１２を変化させて手首関節１０１を回転させると、図１８の（Ｂ）に示すごとく、ワイヤＷ２、Ｗ３の２つのガイドプーリ１０１２（１０１３）、１０５２（１０６３）によるＳ字状形状が逆になっているので、ワイヤＷ２の長さはワイヤＷ３の長さより大きくなる。この結果、ワイヤＷ２、Ｗ３の張力が変化し、その張力差が変化し、ジョー１０４ａのトルクが変化する。同様に、ジョー１０４ｂのトルクも変化する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述の課題を解決するために、本発明に係るワイヤ駆動マニピュレータ装置は、第１の回転軸を有する第１の関節と、第１の回転軸に垂直な第２の回転軸を有する第２の関節と、第１の関節と第２の関節とを連結するリンクと、第１、第２の関節間にあってリンク内に固定され、第１の回転軸に平行な第３の回転軸を有するガイドプーリユニットと、第１、第２、第３のワイヤとを具備し、第１の関節は、第１の回転軸に枢着されたリンクを駆動させるための第１の駆動プーリ及び第１、第２のガイドプーリを有し、第２の関節は第２の回転軸に枢着された第２の駆動プーリを有し、ガイドプーリユニットは第３の回転軸に枢着された第１、第２のガイドプーリに対応した第３、第４のガイドプーリを有し、第１のワイヤは第１の駆動プーリに巻き回され、第２のワイヤは第１、第３のガイドプーリを介して第２の駆動プーリの一方側から巻回され、第３のワイヤは第２、第４のガイドプーリを介して第２の駆動プーリの他方側から巻回され、第１の回転軸方向から見て、第２のワイヤの第１、第３のガイドプーリへの巻回状態と、第３のワイヤの第２、第４のガイドプーリへの巻回状態とは同一であるものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、第１の関節が回転しても、１対の第２、第３のワイヤのガイドプーリへの巻回状態は同一であるので、１対の第２、第３のワイヤ長は共に増加するか減少するかである。従って、１対の第２、第３のワイヤ長の差は変化せず、１対の第２、第３の張力差は変化しない。この結果、第１の関節が回転しても、１対のワイヤの張力差に変化がなく、従って、第２の関節（第２の駆動プーリ）のトルクは変化しない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る鉗子マニピュレータ装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。

【図2】図１の鉗子マニピュレータ装置の概観図である。

【図3】図１のパイプの手首関節から動力部へ見た断面図である。

【図4】図１のワイヤの状態を示す図である。

【図5】図１の鉗子マニピュレータ装置の動作を説明するための図であって、（Ａ）は手首関節の回転前を示し、（Ｂ）は手首関節の回転後を示す。

【図6】図１の制御ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。

【図7】図１の鉗子マニピュレータ装置において、手首関節１が回転した場合のワイヤＷ２、Ｗ３及びワイヤＷ４、Ｗ５の長さの変化を説明するための図であって、（Ａ）は手首関節の回転前を示し、（Ｂ）は手首関節の回転後を示す。

【図8】本発明に係る鉗子マニピュレータ装置の第２の実施の形態を示す斜視図であって、動力部分を示す。

【図9】図８の鉗子マニピュレータ装置における手首関節用のモータの動作と干渉補償用モータの動作との関係を説明するための図である。

【図10】図８の鉗子マニピュレータ装置において、手首関節が回転した場合のワイヤＷ２、Ｗ３及びワイヤＷ４、Ｗ５の長さの変化を説明するための図であって、（Ａ）は手首関節の回転前を示し、（Ｂ）は手首関節の回転後を示す。

【図11】本発明に係る鉗子マニピュレータ装置の第３の実施の形態を示す斜視図である。

【図12】図１１の鉗子マニピュレータ装置の側面図である。

【図13】図１１の鉗子マニピュレータ装置の手首関節の回転後を示す斜視図である。

【図14】図１２の鉗子マニピュレータ装置の手首関節の回転後を示す側面図である。

【図15】図１の鉗子マニピュレータ装置の力覚センシング検証結果を示すグラフであって、（Ａ）は手首関節のヨー方向発生力を示し、（Ｂ）は鉗子関節のジョー４ａのピッチ方向発生力を示し、（Ｃ）は鉗子関節のジョー４ｂのピッチ方向発生力を示す。

【図16】従来の鉗子マニピュレータ装置を示す斜視図である。

【図17】図１６の鉗子マニピュレータ装置の動作を説明するための図であって、（Ａ）は手首関節の第１の回転を示し、（Ｂ）は手首関節の第２の回転を示す。

【図18】図１６の鉗子マニピュレータ装置の課題を説明するための図であって、（Ａ）は手首関節の回転前を示し、（Ｂ）は手首関節の回転後を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は本発明に係る鉗子マニピュレータ装置の第１の実施の形態を示す斜視図、図２は図１の鉗子マニピュレータ装置の概観図である。

【0016】

図１、図２の鉗子マニピュレータ装置は、ヨー方向動作のための手首関節（第１の関節）１、ジョー４ａ、４ｂを有するピッチ方向動作のための鉗子関節（第２の関節）２、手首関節１と鉗子関節２とを連結するリンク３、及び手首関節１と鉗子関節２との間にあってリンク３内に固定されたガイドプーリユニット５によって構成される。尚、ガイドプーリユニット５の回転軸５ｘは手首関節１の回転軸１ｘに平行であり、他方、鉗子関節２の回転軸２ｘは手首関節１の回転軸１ｘに垂直である。

【0017】

手首関節１は、回転軸１ｘに摺動的に軸着された比較的大きい駆動プーリ１１、及び回転軸１ａに摺動的に軸着された比較的小さいガイドプーリ１４、１２、１３、１５を有する。この場合、ガイドプーリ１４、１２は駆動プーリ１１の上側に設けられ、ガイドプーリ１３、１５は駆動プーリ１１の下側に設けられる。他方、鉗子関節２は、回転軸２ｘに摺動的に軸着され、ジョー４ａに結合された比較的大きい駆動プーリ２ａ、及び回転軸２ｘに摺動的に軸着され、ジョー４ｂに結合された比較的大きい駆動プーリ２ｂを有する。ガイドプーリユニット５は回転軸５ｘに摺動的に軸着されたガイドプーリ５４、５２、５３、５５を有する。この場合、ガイドプーリ５４、５２は上側に位置し、手首関節１のガイドプーリ１４、１２に対応し、他方、ガイドプーリ５３、５５は下側に位置し、手首関節１のガイドプーリ１３、１５に対応している。尚、手首関節１のガイドプーリ１４、１２とガイドプーリユニット５のガイドプーリ５４、５２との間でワイヤＷ２、Ｗ４が接触しないように、ガイドプーリ１４、５２の径はガイドプーリ５４、１２の径より小さくなっている。同様に、手首関節１のガイドプーリ１３、１５とガイドプーリユニット５のガイドプーリ５３、５５との間でワイヤＷ３、Ｗ５が接触しないように、ガイドプーリ１５、５３の径はガイドプーリ５５、１３の径より小さくなっている。

【0018】

手首関節１について詳述する。ワイヤＷ１１は手首関節１の駆動プーリ１１の図１の後側から巻回される。他方、ワイヤＷ１２は手首関節１の駆動プーリ１１の図１の前側から巻回される。この場合、ワイヤＷ１１、Ｗ１２は１本のワイヤであり、モータＭ１で駆動される。従って、ワイヤＷ１１の張力Ｔ１１がワイヤＷ１２の張力Ｔ１２より大きいと、ガイドプーリユニット５、リンク３及び鉗子関節２は図１の後側へ移動し、他方、ワイヤＷ１２の張力Ｔ１２がワイヤＷ１１の張力Ｔ１１より大きいと、ガイドプーリユニット５、リンク３及び鉗子関節２は図１の前側へ移動する。

【0019】

ジョー４ａについて詳述する。ワイヤＷ２は手首関節１のガイドプーリ１２の図１の前側を巻回し、ガイドプーリユニット５のガイドプーリ５２の図１の後側を巻回し、鉗子関節２の駆動プーリ２ａを上側から下側へ巻回される。他方、ワイヤＷ３は手首関節１のガイドプーリ１３を図１の前側に巻回し、ガイドプーリユニット５のガイドプーリ５３を図１の後側に巻回して鉗子関節２の駆動プーリ２ａに下側から上側へ巻回される。この場合、ワイヤＷ２、Ｗ３は１本のワイヤであり、モータＭ２によって駆動される。但し、ワイヤＷ２、Ｗ３は１本のワイヤとせずに駆動プーリ２ａにピン固定してもよい。従って、ワイヤＷ２の張力Ｔ２がワイヤＷ３の張力Ｔ３より大きいと、鉗子関節２の駆動プーリ２ａは時計回りに回転してジョー４ａはピッチ方向で下降し、他方、ワイヤＷ３の張力Ｔ３がワイヤＷ２の張力Ｔ２より大きいと、鉗子関節２のプーリ２ａは反時計回りに回転してジョー４ａはピッチ方向で上昇する。すなわち、ワイヤＷ２、Ｗ３は共に２つのガイドプーリ１２、５２；１３、５３によって手首関節１の回転軸１ｘ方向から見て同一のＳ字状形状で屈曲する。

【0020】

ジョー４ｂについて詳述する。ワイヤＷ４は手首関節１のガイドプーリ１４の図１の後側を巻回し、ガイドプーリユニット５のガイドプーリ５４の図１の前側を巻回し、鉗子関節２の駆動プーリ２ｂを上側から下側へ巻回される。他方、ワイヤＷ５は手首関節１のガイドプーリ１５の図１の後側に巻回し、ガイドプーリユニット５のガイドプーリ５５の図１の前側に巻回して鉗子関節２の駆動プーリ２ｂに下側から上側へ巻回される。この場合、ワイヤＷ４、Ｗ５は１本のワイヤであり、モータＭ３によって駆動される。但し、ワイヤＷ４、Ｗ５は１本のワイヤとせずに駆動プーリ２ｂにピン固定してもよい。従って、ワイヤＷ４の張力Ｔ４がワイヤＷ５の張力Ｔ５より大きいと、鉗子関節２の駆動プーリ２ｂは反時計回りに回転してジョー４ｂはピッチ方向で上昇し、他方、ワイヤＷ５の張力Ｔ５がワイヤＷ４の張力Ｔ４より大きいと、鉗子関節２の駆動プーリ２ｂは時計回りに回転してジョー４ｂはピッチ方向で下降する。すなわち、ワイヤＷ４、Ｗ５は共に２つのガイドプーリ１４、５４；１５、５５によって手首関節１の回転軸１ｘ方向から見て同一のＳ字状形状で屈曲する。

【0021】

このように、図１の鉗子マニピュレータ装置によれば、ヨー方向の手首動作を行いながら、鉗子のピッチ方向開閉動作を行える。

【0022】

図１、図２においては、ワイヤＷ１１、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５の張力Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を計測するために、手首関節１の非鉗子側にワイヤＷ１１、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５を収納するパイプ６を設ける。パイプ６内には、突起７ａを有するシャフト７及びマイクロフォン８を設け、モータＭ４によってシャフト７を回転させてワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ４をパイプ６内で順次振動させ、その音声振動をマイクロフォン８で計測して張力Ｔ１１、Ｔ５、Ｔ３、Ｔ１２、Ｔ２、Ｔ４を演算し、トルクを演算する。マイクロフォン８及び動力部９のポテンショメータ内蔵のモータＭ１～Ｍ４は制御ユニット１０に接続される。制御ユニット１０はたとえばＣＰＵ、ＲＯＭ又はフラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、入出力インタフェイス等を含むコンピュータによって構成される。

【0023】

図３は図１のパイプ６の手首関節１から動力部９へ見た断面図である。

【0024】

図３に示すように、シャフト７の突起７ａの位置においては、ワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４は同一円周上に配置され、シャフト７の回転ですべてのワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４を、順次振動させるようにしている。尚、ワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４は、図４の（Ａ）に示すごとく、平行となっている。しかし、突起７ａの位置で同一円周上になっていれば、図４の（Ｂ）に示すごとく、平行である必要はない。

【0025】

図１の鉗子マニピュレータ装置においては、手首関節１が回転しても、鉗子関節２のジョー４ａを駆動する１対のワイヤＷ２、Ｗ３及び鉗子関節２のジョー４ｂを駆動する１対のワイヤＷ４、Ｗ５の張力差に変化が発生しない。つまり、ジョー４ａのトルクを表わす１対のワイヤＷ２、Ｗ３の張力差及び１対のワイヤＷ４、Ｗ５の張力差が変化することがなく、ジョー４ａのトルク及びジョー４ｂのトルクも変化しない。詳しくは、図５の（Ａ）に示すごとく、ワイヤＷ１１の長さとワイヤＷ１２の長さとが等しい状態で、ワイヤＷ１１、Ｗ１２に張力Ｔ１１、Ｔ１２を与えて手首関節１を回転させると、図５の（Ｂ）に示すごとく、ワイヤＷ２、Ｗ３は共に２つのガイドプーリ１２、５２；１３、５３による同一のＳ字状形状で屈曲しているので、ワイヤＷ３の長さの変化とワイヤＷ２の長さの変化とはほとんど同一である。この結果、ワイヤＷ２、Ｗ３の張力が変化しても、ワイヤＷ２、Ｗ３の張力は共に増加するか減少するかであり、従って、その張力差は変化せず、ジョー４ａのトルクは変化しない。

【0026】

次に、図１の鉗子マニピュレータ装置による鉗子のトルク演算を図６を参照して説明する。尚、図６のフローチャート（プログラム）は制御ユニット１０のＲＯＭ又はフラッシュメモリに格納されている。また、図６のフローチャートの実行前に、図示しない張力調整機構を用いて予め各ワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４のワイヤ張力Ｔ１１、Ｔ５、Ｔ３、Ｔ１２、Ｔ２、Ｔ４を初期設定しておく。

【0027】

始めに、ステップ６０１にて、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３を初期設定する。つまり、モータＭ１に対しては、張力差Ｔ１１－Ｔ１２が設定され、モータＭ２に対して張力差Ｔ２－Ｔ３が設定され、モータＭ３に対して張力差Ｔ４－Ｔ５が設定される。

【0028】

次に、ステップ６０２にて、モータＭ４の回転角度を制御することによってシャフト７を駆動する。この場合、モータＭ４の回転速度の周波数は各ワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４の音声振動の周波数ｆ_１１、ｆ_５、ｆ_３、ｆ_１２、ｆ_２、ｆ_４より十分小さく設定される。これにより、各ワイヤの加振と次の加振との間のワイヤの自由振動状態がサンプリングされるようにする。

【0029】

次に、ステップ６０３にて、シャフト７の回転角度に同期してワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４が発生する各音声振動をマイクロフォン８からサンプリングする。このとき、各ワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４毎に音声振動の周波数ｆ_１１、ｆ_５、ｆ_３、ｆ_１２、ｆ_２、ｆ_４を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等を用いて演算し、各周波数ｆ_１１、ｆ_５、ｆ_３、ｆ_１２、ｆ_２、ｆ_４から式（１）の逆関数を用いて各ワイヤＷ１１、Ｗ５、Ｗ３、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ４のワイヤ張力Ｔ１１、Ｔ５、Ｔ３、Ｔ１２、Ｔ２、Ｔ４を演算する。この場合、ワイヤ張力Ｔ（Ｎ）とワイヤ周波数ｆ（Ｈｚ）との関係を利用する。一般に、ワイヤを２点間に張力Ｔ（Ｎ）で張らして発生する音声振動の振る舞いの周波数ｆ（Ｈｚ）は弦理論によって次式（１）で表すことができる。
ｆ＝（ｎ／２Ｌ）√（Ｔ／ρ） （１）
但し、Ｌはワイヤの長さ（ｍ）
ρはワイヤの線密度（ｋｇ／ｍ）
ｎは振動モード次数
但し、摩擦等の影響により理論通りにはならない。従って、各ワイヤに対しては摩擦等を考慮して最適な近似式を予め設定する。

【0030】

次に、ステップ６０４にて、手首関節１のワイヤＷ１１、Ｗ１２による発生トルクτ_１を、
τ_１＝ｒ_１（Ｔ１１－Ｔ１２） （２）
但し、ｒ_１はワイヤＷ１１、Ｗ１２に対する手首関節１の駆動プーリ１１の半径
を演算する。また、鉗子関節２のワイヤＷ２、Ｗ３によるジョー４ａの発生トルクτ_２を
τ_２＝ｒ_２（Ｔ２－Ｔ３） （３）
但し、ｒ_２はワイヤＷ２、Ｗ３に対する鉗子関節２の駆動プーリ２ａの半径
を演算する。さらに、鉗子関節２のワイヤＷ４、Ｗ５によるジョー４ｂのトルクτ_３を、
τ_３＝ｒ_３（Ｔ４－Ｔ５） （４）
但し、ｒ_３はワイヤＷ４、Ｗ５に対する鉗子関節２の駆動プーリ２ｂの半径
を演算する。

【0031】

次に、ステップ６０５にて、鉗子関節２の先端ジョー４ａ、４ｂに加えられた外力ベクトルＦを次式に基づいて演算する。
Ｆ＝Ｊ^－Ｔτ （５）
但し、τはトルクベクトル（τ_２、τ_３）
Ｊは２×２のヤコビ行列
Ｊ^－ＴはＪの逆行列
である。一般に、ヤコビ行列は手首関節１の回転角θつまり鉗子関節２の方向で決定される。

【0032】

最後に、ステップ６０６にて、術者によってモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３が再設定され、ステップ６０２～６０５のフローが繰返される。

【0033】

図７は図１の鉗子マニピュレータ装置において、手首関節１が回転した場合のワイヤＷ２、Ｗ３及びワイヤＷ４、Ｗ５の長さの変化を説明するための図であって、（Ａ）は手首関節１の回転前を示し、（Ｂ）は手首関節１の回転後を示す。

【0034】

図１の鉗子マニピュレータ装置においては、上述のごとく、手首関節１が回転しても、鉗子関節２のジョー４ａを駆動する１対のワイヤＷ２、Ｗ３の張力差及び鉗子関節２のジョー４ｂを駆動する１対のワイヤＷ４、Ｗ５の張力差は変化しない。従って、ジョー４ａのトルクを表わす１対のワイヤＷ２、Ｗ３の張力差及び１対のワイヤＷ４、Ｗ５の張力差が変化することがなく、ジョー４ａのトルク及びジョー４ｂのトルクも変化しない。しかし、図７の（Ａ）に示すごとく、ワイヤＷ１１の長さとワイヤＷ１２の長さとが等しい状態で、ワイヤＷ１１、Ｗ１２に張力Ｔ１１、Ｔ１２を与えて手首関節１を回転させると、図７の（Ｂ）に示すごとく、ワイヤＷ２、Ｗ３は共に短くなり引張状態が強くなる一方、ワイヤＷ４、Ｗ５は共に長くなり弛緩状態が強くなる。最悪の場合、ワイヤの破損を招く。これを防止するための図８～図１４の鉗子マニピュレータ装置を以下に説明する。

【0035】

図８は本発明に係る鉗子マニピュレータ装置の第２の実施の形態を示す図であって、動力部９’のみの詳細を示す。

【0036】

図８の動力部９’に示すように、手首関節１用のモータＭ１及び駆動プーリＭ１ａはモータ基台８１に設けられ、この場合、モータ基台８１は固定される。他方、ジョー４ａ用のモータＭ２及び駆動プーリＭ２ａはモータ基台８２に設けられ、また、ジョー４ｂ用のモータＭ３及び駆動プーリＭ３ａはモータ基台８３に設けられ、この場合、モータ基台８２、８３は干渉補償用モータＭ５によって矢印Ｘ方向に移動可能となっている。すなわち、モータ基台８２、８３は２本の三連結ギヤ８５によって同期回転する回転軸８６、８７上に直交するように載置され、回転軸８６、８７の一方は干渉補償用モータＭ５によって回転駆動される。この場合、モータ基台８２は回転軸８６に嵌め込められたすべりねじ８８によって矢印Ｘ方向に移動し、モータ基台８３は回転軸８７に嵌め込められたすべりねじ８９によって矢印Ｘ方向に移動するが、モータ基台８２、８３の移動量は同一となる。尚、８８’、８９’はリニアブッシュ、８８”はシャフト８６とすべりねじ８８とのカップリング、８９”はシャフト８７とすべりねじ８９とのカップリングである。

【0037】

制御ユニット１０は手首関節１用のモータＭ１と連動させて干渉補償用モータＭ５を動作させて図７の（Ｂ）のワイヤＷ２、Ｗ３の引張状態を弛緩側に、図７の（Ｂ）のワイヤＷ４、Ｗ５の弛緩状態を引張側にし、ワイヤＷ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５の破損を防止する。

【0038】

図９は図８の鉗子マニピュレータ装置における手首関節１用のモータＭ１の動作と干渉補償用モータＭ５の動作との関係を説明するための図である。

【0039】

図９に示すごとく、制御ユニット１０によって手首関節１用のモータＭ１を矢印Ｙ１に示すごとく回転させてワイヤＷ１１、Ｗ１２に張力を発生すると、鉗子関節２が手首関節１の回転軸１ｘに関して矢印Ｙ２に示すごとく回転する。このとき、同時に、制御ユニット１０は干渉補償用モータＭ５を矢印Ｚ１に示すごとく回転させる。この結果、回転軸８６、８７も矢印Ｚ１に示すごとく回転する。従って、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａとモータＭ３及び駆動プーリＭ３ａとは矢印Ｘ１に示すごとく同一方向に同一量だけ移動することになる。すなわち、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａはワイヤＷ２、Ｗ３を弛緩方向に移動し、他方、モータＭ３及び駆動プーリＭ３ａはワイヤＷ４、Ｗ５を引張方向に移動する。このとき、モータＭ１の総回転数と干渉補償用モータＭ５の総回転数とは比例関係にあり、従って、鉗子関節２の矢印Ｙ２に示す角度とモータＭ２、Ｍ３の矢印Ｘ１に示す移動量は比例関係にある。尚、手首関節１の回転が矢印Ｙ２と反対方向のときには、干渉補償用モータＭ５の回転方向は矢印Ｚ１と反対方向となり、従って、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａの移動方向と、モータＭ３及び駆動プーリＭ３ａの移動方向とは矢印Ｘ１と反対方向となり、この結果、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａはワイヤＷ２、Ｗ３を引張方向に移動し、他方、モータＭ３及び駆動プーリＭ３ａはワイヤＷ４、Ｗ５を弛緩方向に移動する。

【0040】

図１０は図８の鉗子マニピュレータ装置において、手首関節１が回転した場合のワイヤＷ２、Ｗ３及びワイヤＷ４、Ｗ５の長さの変化を具体的に説明するための図であって、（Ａ）は手首関節１の回転前を示し、（Ｂ）は手首関節１の回転後を示す。尚、図１０において、アークガイド９０はワイヤＷ２、Ｗ３を直角方向に曲げる作用をし、アークガイド９１はワイヤＷ４、Ｗ５を直角方向に曲げる作用をする。この結果、ワイヤＷ２、Ｗ３のモータＭ２の駆動プーリＭ２ａへの方向とワイヤＷ４、Ｗ５のモータＭ３の駆動プーリＭ３ａへの方向とは逆方向となる。尚、ワイヤＷ２、Ｗ３の駆動プーリＭ２ａへの方向とワイヤＷ４、Ｗ５の駆動プーリＭ３ａへの方向とが逆方向になれば、アークガイド９０、９１は他の手段たとえばプーリでもよい。

【0041】

図８の鉗子マニピュレータ装置においては、上述のごとく、手首関節１が回転しても、鉗子関節２のジョー４ａを駆動する１対のワイヤＷ２、Ｗ３の張力差及び鉗子関節２のジョー４ｂを駆動する１対のワイヤＷ４、Ｗ５の張力差は変化しない。従って、ジョー４ａのトルク及びジョー４ｂのトルクも変化しない。そこで、ワイヤＷ１１の長さとワイヤＷ１２の長さとが等しい図１０の（Ａ）の状態で、ワイヤＷ１１、Ｗ１２に張力Ｔ１１、Ｔ１２を与えると、図１０の（Ｂ）の矢印Ｙ２に示すごとく、手首関節１は回転する。この結果、ワイヤＷ２、Ｗ３は共に短くなり、引張状態が強くなろうとするが、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａが矢印Ｘ１に示すごとく弛緩方向へ移動するので、この引張状態は緩和する。同時に、ワイヤＷ４、Ｗ５は共に長くなり弛緩状態が強くなるが、モータＭ３及び駆動プーリＭ３ａも矢印Ｘ１に示すごとく引張方向へ移動するのでこの弛緩状態が緩和する。この結果、ワイヤの破損を回避できる。

【0042】

図１１は本発明に係る鉗子マニピュレータ装置の第３の実施の形態を示す斜視図、図１２は図１１の鉗子マニピュレータ装置の側面図である。尚、図１１、図１２においては、パイプ６、シャフト７、マイクロフォン８は省略してある。

【0043】

図１１、図１２の鉗子マニピュレータ装置においては、図８の鉗子マニピュレータ装置と同一の作用を行うために、図８の干渉補償用モータＭ５、回転軸８６、８７を設けずに、手首関節１用のモータＭ１の駆動プーリＭ１ａと手首関節１の駆動プーリ１１とをワイヤＷ１１、Ｗ１２で連結する。この場合、たとえば、駆動プーリＭ１ａの径と駆動プーリ１１の径とは等しい。また、ジョー４ａ用のモータＭ２及び駆動プーリＭ２ａは図８の台座８２の代りにラック９２に固定し、ジョー４ｂ用のモータＭ３及び駆動プーリＭ３ａは図８の台座８３の代りにラック９３に固定する。ラック９２、９３は、それぞれ、回転直動変換手段としてのピニオンギヤ９４、９５に噛み合い、ラックピニオン機構を構成している。すなわち、ジョー４ａ用のモータＭ２及び駆動プーリＭ２ａはラック９２の移動と共に移動し、ジョー４ｂ用のモータＭ３及び駆動プーリＭ３ａはラック９３の移動と共に移動する。さらに、この場合、ピニオンギヤ９４、９５及び駆動プーリＭ１ａは手首関節１用のモータＭ１の回転軸Ｍ１ｘに軸着され、ラック９２とラック９３とはピニオンギヤ９４、９５に対して反対側に位置している。また、ラック９２、９３は手首関節１、鉗子関節２の方向に平行に配置されているが、ワイヤＷ１１、Ｗ１２、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５に依存するので、必ずしも手首関節１、鉗子関節２の方向に平行とならない。従って、手首関節１の回転と共に、ラックピニオン機構によってジョー４ａ用のモータＭ２及び駆動プーリＭ２ａ及びジョー４ｂ用のモータＭ３及び駆動プーリＭ３ａとは同時にしかも反対方向に移動する。尚、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａの移動量と、モータＭ３及び駆動プーリＭ３ａの移動量との比はピニオンギヤ９４、９５のギヤ比で決定される。図１１、図１２においては、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａの移動量がモータＭ３及び駆動プーリＭ３ａの移動量より大きくなっているが、これに限定されない。

【0044】

図１３、図１４は図１１、図１２の鉗子マニピュレータ装置の手首関節１を回転させた場合を示す斜視図及び側面図である。

【0045】

図１１、図１２の鉗子マニピュレータ装置においても、上述のごとく、手首関節１が回転しても、鉗子関節２のジョー４ａを駆動する１対のワイヤＷ２、Ｗ３の張力差及び鉗子関節２のジョー４ｂを駆動する１対のワイヤＷ４、Ｗ５の張力差は変化しない。従って、ジョー４ａのトルク及びジョー４ｂのトルクも変化しない。そこで、ワイヤＷ１１の長さとワイヤＷ１２の長さとが等しい図１１、図１２の状態で、図１３、図１４の示すごとく、モータＭ１の回転軸Ｍ１ｘを矢印Ｙ１で回転させ、ワイヤＷ１１、Ｗ１２に張力Ｔ１１、Ｔ１２を与えると、図１３、図１４の矢印Ｙ２に示すごとく、手首関節１は回転する。この結果、ワイヤＷ２、Ｗ３は共に長くなり、弛緩状態が強くなろうとするが、モータＭ２及び駆動プーリＭ２ａが矢印Ｘ２に示すごとく引張方向へ移動するので、この弛緩状態は緩和する。同時に、ワイヤＷ４、Ｗ５は共に短くなり引張状態が強くなるが、モータＭ３及び駆動プーリＭ３ａは矢印Ｘ３に示すごとく弛緩方向へ移動するのでこの引張状態が緩和する。この結果、ワイヤの破損を回避できる。

【0046】

尚、図１１～図１４の鉗子マニピュレータ装置においては、ピニオンギヤ９４、９５を設けているが、ラック９２、９３を反対方向に同一量移動させる場合には、ピニオンギヤ９４、９５をいずれか１つにしてもよい。

【0047】

図１５は図１の鉗子マニピュレータ装置の力覚センシング検証結果を示すグラフであって、（Ａ）は手首関節１のヨー方向発生力を示し、（Ｂ）は鉗子関節２のジョー４ａのピッチ方向発生力を示し、（Ｃ）は鉗子関節２のジョー４ｂのピッチ方向発生力を示す。

【0048】

図１５の（Ａ）に示すように、フォースゲージでヨー方向外力Ｆを閉じたジョー４ａ、４ｂの横方向に与え、加振後ワイヤＷ１１、Ｗ１２の音声振動をマイクロフォンでサンプリングしてＦＦＴ等を用いて周波数を演算し、式（２）に基づいて発生トルクを演算し、手首関節１の回転軸１ｘと外力Ｆを与えた点との距離で除して測定値Ｍを得た。最大誤差は０．２２Ｎであり、平均誤差は０．０７Ｎと小さかった。

【0049】

図１５の（Ｂ）に示すように、ジョー４ｂを離してフォースゲージでピッチ方向外力Ｆをジョー４ａの把持面の反対面に与え、加振後ワイヤＷ２、Ｗ３の音声振動をマイクロフォンでサンプリングしてＦＦＴ等を用いて周波数を演算し、式（３）に基づいて発生トルクを演算し、鉗子関節２の回転軸２ｘと外力Ｆを与えた点との距離で除して測定値Ｍを得た。最大誤差は０．１６Ｎであり、平均誤差は０．１０Ｎと小さかった。

【0050】

図１５の（Ｃ）に示すように、ジョー４ａを離してフォースゲージでピッチ方向外力Ｆをジョー４ｂの把持面に与え、加振後ワイヤＷ４、Ｗ５の音声振動をマイクロフォンでサンプリングしてＦＦＴ等を用いて周波数を演算し、式（４）に基づいて発生トルクを演算し、鉗子関節２の回転軸２ｘと外力Ｆを与えた点との距離で除して測定値Ｍを得た。最大誤差は０．１２Ｎであり、平均誤差は０．０７Ｎと小さかった。

【0051】

尚、上述の実施の形態においては、手首関節（第１の関節）は１方向型であるが、本発明はユニバーサルジョイント型の手首関節（第１の関節）を有する鉗子マニピュレータ装置にも適用できる。

【0052】

また、上述の実施の形態においては、ワイヤ閉ループ駆動鉗子マニピュレータ装置を示しているが、本発明はワイヤ拮抗駆動鉗子マニピュレータ装置にも適用できる。尚、ワイヤ拮抗駆動鉗子マニピュレータ装置においては、２本のワイヤを関節の各ジョーに掛るので、モータ数は２倍となる。

【0053】

さらに、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更にも適用し得る。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は鉗子マニピュレータ装置以外に、ロボット等のマニピュレータ装置にも利用できる。

【符号の説明】

【0055】

１：手首関節（第１の関節）
１１：駆動プーリ
１２、１３、１４、１５：ガイドプーリ
２：鉗子関節（第２の関節）
２ａ、２ｂ：駆動プーリ
３：リンク
４ａ、４ｂ：ジョー
５：ガイドプーリユニット
５２、５３、５４、５５：ガイドプーリ
６：パイプ
７：シャフト
８：マイクロフォン
９、９’：動力部
１０：制御ユニット
Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２、…：ワイヤ
Ｍ１：手首関節用モータ
Ｍ２：ジョー４ａ用モータ
Ｍ３：ジョー４ｂ用モータ
Ｍ４：シャフト７用モータ
Ｍ５：干渉補償用モータ
８１、８２、８３：モータ基台
８５：三連結ギヤ
８６、８７：回転軸
８８、８９：すべりねじ
８８’、８９’：リニアブッシュ
８８”、８９”：カップリング
９０、９１：アークガイド
９２、９３：ラック
９４、９５：ピニオンギヤ（回転直動変換手段）
１０１：手首関節（第１の関節）
１０１１：駆動プーリ
１０１２、１０１３、１０１４、１０１５：ガイドプーリ
１０２：鉗子関節（第２の関節）
１０２ａ、１０２ｂ：駆動プーリ
１０３：リンク
１０４ａ、１０４ｂ：ジョー
１０５、１０６：ガイドプーリユニット
１０５２、１０５４、１０６３、１０６５：ガイドプーリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【手続補正書】

【提出日】2021-06-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

図８の動力部９’に示すように、手首関節１用のモータＭ１及び駆動プーリＭ１ａはモータ基台８１に設けられ、この場合、モータ基台８１は固定される。他方、ジョー４ａ用のモータＭ２及び駆動プーリＭ２ａはモータ基台８２に設けられ、また、ジョー４ｂ用のモータＭ３及び駆動プーリＭ３ａはモータ基台８３に設けられ、この場合、モータ基台８２、８３は干渉補償用モータＭ５によって矢印Ｘ方向に移動可能となっている。すなわち、モータ基台８２、８３は三連結ギヤ８５によって同期回転する２本の回転軸８６、８７上に直交するように載置され、回転軸８６、８７の一方は干渉補償用モータＭ５によって回転駆動される。この場合、モータ基台８２は回転軸８６に嵌め込められたすべりねじ８８によって矢印Ｘ方向に移動し、モータ基台８３は回転軸８７に嵌め込められたすべりねじ８９によって矢印Ｘ方向に移動するが、モータ基台８２、８３の移動量は同一となる。尚、８８’、８９’はリニアブッシュ、８８”はシャフト８６とすべりねじ８８とのカップリング、８９”はシャフト８７とすべりねじ８９とのカップリングである。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項8】

さらに、
前記第１、第２、第３のワイヤを収容するパイプと、
前記パイプ内に設けられた突起付シャフトと、
前記突起シャフトを回転させるためのモータと、
前記パイプ内に設けられマイクロフォンと、
前記マイクロフォンによって検出された振動周波数から前記第１、第２、第３のワイヤの各張力を演算するための制御ユニットと
を具備する請求項１または２に記載のワイヤ駆動マニピュレータ装置。

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図10】