特許 7463003 アーム機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】アーム機構

(51)【国際特許分類】

   B25J 3/00 20060101AFI20240401BHJP

   B25J 13/02 20060101ALI20240401BHJP

   A61B 34/30 20160101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

B25J3/00 Z

B25J13/02

A61B34/30

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023571753

(86)(22)【出願日】2022-05-24

(86)【国際出願番号】 JP2022021265

【審査請求日】2023-11-17

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515075692

【氏名又は名称】リバーフィールド株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122183

【弁理士】

【氏名又は名称】小澤 一郎

(72)【発明者】

【氏名】只野 耕太郎

【審査官】牧 初

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１２４８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０３３３５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０２－２７４４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６９６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００４２２４７（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ａ６１Ｂ ３４／３０－３４／３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の関節と、
第２の関節と、
第３の関節と、
前記第１の関節と前記第２の関節を連結し、前記第１の関節に対する前記第２の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第１の連結機構と、
前記第２の関節と前記第３の関節を連結し、前記第２の関節に対する前記第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第２の連結機構と、
前記第１の関節と前記第２の連結機構を連結し、前記第１の関節に対する前記第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第３の連結機構と、
前記第１の連結機構を構成する第１の回転軸を回転する力を発生する第１の駆動源と、
前記第３の連結機構を構成する第２の回転軸を回転する力を発生する第２の駆動源と、を備え、
前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸は、前記第１の関節に支持されており、
前記第１の連結機構は、第１の平行リンク機構を有し、
前記第２の連結機構は、第２の平行リンク機構を有し、
前記第３の連結機構は、第３の平行リンク機構を有し、
前記第３の平行リンク機構は、前記第１の平行リンク機構を構成する第１のリンクを共有しており、
前記第３の連結機構は、前記第３の平行リンク機構を構成する第２のリンクを共有する第４の平行リンク機構を更に有し、
前記第４の平行リンク機構は、第３の回転軸及び第４の回転軸が前記第２の関節に支持されており、
前記第３の回転軸は、前記第２のリンクの一端に設けられていることを特徴とするアーム機構。

【請求項2】

前記第４の回転軸は、前記第２の平行リンク機構と共有されていることを特徴とする請求項１に記載のアーム機構。

【請求項3】

前記第３の平行リンク機構は、前記第２の回転軸と前記第３の回転軸とを連結する前記第１のリンクに対して平行移動する第３のリンクを有し、
前記第３のリンクは、前記第１のリンクに対して平行移動する際に前記第２の回転軸又は前記第３の回転軸と干渉しない逃げ部を有することを特徴とする請求項１に記載のアーム機構。

【請求項4】

前記第４の平行リンク機構は、前記第３の回転軸と前記第４の回転軸とを連結する第４のリンクに対して平行移動する第５のリンクを有し、
前記第５のリンクは、前記第４のリンクに対して平行移動する際に前記第３の回転軸又は前記第４の回転軸と干渉しない逃げ部を有することを特徴とする請求項１に記載のアーム機構。

【請求項5】

前記第３の関節に連結される操作部と、
前記第１の駆動源及び前記第２の駆動源が前記第１の関節とともに固定される台部と、
前記台部を回転する第３の駆動源と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアーム機構。

【請求項6】

第１の関節と、
第２の関節と、
第３の関節と、
前記第１の関節と前記第２の関節を連結し、前記第１の関節に対する前記第２の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第１の連結機構と、
前記第２の関節と前記第３の関節を連結し、前記第２の関節に対する前記第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第２の連結機構と、
前記第１の関節と前記第２の連結機構を連結し、前記第１の関節に対する前記第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第３の連結機構と、
前記第１の連結機構を構成する第１の回転軸を制動する力を発生する第１の制動部と、
前記第３の連結機構を構成する第２の回転軸を制動する力を発生する第２の制動部と、を備え、
前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸は、前記第１の関節に支持されており、
前記第１の連結機構は、第１の平行リンク機構を有し、
前記第２の連結機構は、第２の平行リンク機構を有し、
前記第３の連結機構は、第３の平行リンク機構を有し、
前記第３の平行リンク機構は、前記第１の平行リンク機構を構成する第１のリンクを共有しており、
前記第３の連結機構は、前記第３の平行リンク機構を構成する第２のリンクを共有する第４の平行リンク機構を更に有し、
前記第４の平行リンク機構は、第３の回転軸及び第４の回転軸が前記第２の関節に支持されており、
前記第３の回転軸は、前記第２のリンクの一端に設けられていることを特徴とするアーム機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アーム機構に関し、例えば、医療用ロボットに適用できるアーム機構に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の医療現場において、手術中の術者への負担を低減させることを目的とした手術ロボット（マニピュレータ）が普及してきている。例えば、術者が１つまたは複数のマスタ入力装置を制御することによって、対応する遠隔操作ツールの動きで患者に手術処置を施す低侵襲のコンピュータ支援遠隔操作手術システムが考案されている（特許文献１参照）。

【0003】

一方、これらの手術ロボットを使用する際に術者が操作するマスタ入力装置は、術者が直接操作する操作子を有する姿勢部の姿勢が位置によらず変化しないように構成されているとよい。このように構成されている場合、遠隔操作の際の各部の動きや姿勢の、演算や制御が容易となる。このような装置として、特許文献２には、デルタ機構で構成された３自由度の並進部と、並進部に連結され、ジンバル機構で構成された４自由度の姿勢部とを備えたマスタマニピュレータが開示されている。このマスタマニピュレータの並進部は、姿勢部と接続される部分の位置によらず姿勢が変化しないという特徴を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２２－４８１７３号

【文献】国際公開第０８／１０８２８９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、従来と異なる新たなアーム機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様のアーム機構は、第１の関節と、第２の関節と、第３の関節と、第１の関節と第２の関節を連結し、第１の関節に対する第２の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第１の連結機構と、第２の関節と第３の関節を連結し、第２の関節に対する第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第２の連結機構と、第１の関節と第２の連結機構を連結し、第１の関節に対する第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第３の連結機構と、第１の連結機構を構成する第１の回転軸を回転する力を発生する第１の駆動源と、第３の連結機構を構成する第２の回転軸を回転する力を発生する第２の駆動源と、を備える。第１の回転軸及び第２の回転軸は、第１の関節に支持されている。

【0007】

この態様によると、第３の関節の動きに応じて回転する力を発生する第２の駆動源を、第２の関節の動きに応じて回転する力を発生する第１の駆動源と一緒に第１の関節の近くに配置できる。換言すると、第２の駆動源を第１の関節と第３の関節との間にある第２の関節に配置せずにすむ。なお、回転軸はリンクのジョイントと称することもある。

【0008】

第１の連結機構は、第１の平行リンク機構を有してもよい。第２の連結機構は、第２の平行リンク機構を有してもよい。第３の連結機構は、第３の平行リンク機構を有してもよい。第３の平行リンク機構は、第１の平行リンク機構を構成する第１のリンクを共有していてもよい。これにより、簡易な構成で第３の関節の姿勢を維持しながら所定の平面内で第３の関節を自由に動かせる。

【0009】

第３の連結機構は、第３の平行リンク機構を構成する第２のリンクを共有する第４の平行リンク機構を更に有してもよい。第４の平行リンク機構は、第３の回転軸及び第４の回転軸が第２の関節に支持されており、第３の回転軸は、第２のリンクの一端に設けられていてもよい。これにより、第３の連結機構は、２つの平行リンク機構を介して、第１の関節と第２の連結機構を連結し、第１の関節に対する第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成される。

【0010】

第４の回転軸は、第２の平行リンク機構と共有されていてもよい。これにより、第２の回転軸を回転する力を第３の連結機構により直接第２の平行リンク機構に伝達できる。

【0011】

第３の平行リンク機構は、第２の回転軸と第３の回転軸とを連結する第１のリンクに対して平行移動する第３のリンクを有してもよい。第３のリンクは、第１のリンクに対して平行移動する際に第２の回転軸又は第３の回転軸と干渉しない逃げ部を有してもよい。逃げ部とは、例えば直線状のリンクの凹んだ領域である。これにより、第１のリンクと第３のリンクとをより近づけることが可能となり、第１の関節と第２の関節との間の各リンク全体が占めるスペースを小さくできる。

【0012】

第４の平行リンク機構は、第３の回転軸と第４の回転軸とを連結する第４のリンクに対して平行移動する第５のリンクを有してもよい。第５のリンクは、第４のリンクに対して平行移動する際に第３の回転軸又は第４の回転軸と干渉しない逃げ部を有してもよい。逃げ部とは、例えば直線状のリンクの凹んだ領域である。これにより、第４のリンクと第５のリンクとをより近づけることが可能となり、第２の関節や第４の平行リンク機構を含むスペースを小さくできる。

【0013】

第３の関節に連結される操作部と、第１の駆動源及び第２の駆動源が第１の関節とともに固定される台部と、台部を回転する第３の駆動源と、を更に備えてもよい。操作部は、少なくとも３自由度の動きが可能なように構成されていてもよい。これにより、このようなアーム機構を遠隔操作システムのマスタ側マニピュレータアームとして利用する場合、並進３自由度を実現する３つの駆動源を第１の関節近傍に集められるため、操作部を操作する際のアームの慣性（慣性モーメント）を小さくできる。

【0014】

本発明の別の態様もまた、アーム機構である。このアーム機構は、第１の関節と、第２の関節と、第３の関節と、第１の関節と第２の関節を連結し、第１の関節に対する第２の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第１の連結機構と、第２の関節と第３の関節を連結し、第２の関節に対する第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第２の連結機構と、第１の関節と第２の連結機構を連結し、第１の関節に対する第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第３の連結機構と、第１の連結機構を構成する第１の回転軸を制動する力を発生する第１の制動部と、第３の連結機構を構成する第２の回転軸を制動する力を発生する第２の制動部と、を備える。第１の回転軸及び第２の回転軸は、第１の関節に支持されている。

【0015】

この態様によると、第３の関節の動きに応じて制動する力を発生する第２の制動部を、第２の関節の動きに応じて制動する力を発生する第１の制動部と一緒に第１の関節の近くに配置できる。換言すると、第２の制動部を第１の関節と第３の関節との間にある第２の関節に配置せずにすむ。

【0016】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、従来と異なる新たなアーム機構を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】参照例に係るマスタ側マニピュレータを説明するための模式図である。

【図2】図１に示す並進部のうちアームの動きを説明するための模式図である。

【図3】本実施の形態に係るアーム機構の概略構成を説明するための模式図である。

【図4】図３に示すアーム機構のリンク機構を説明するための模式図である。

【図5】図３に示すアーム機構をＡ方向から見た側面図である。

【図6】図３に示すアーム機構をＢ方向から見た側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0020】

本実施の形態に係るアーム機構は、マスタスレーブ方式の手術支援ロボットにおけるマスタ側マニピュレータの操作に用いられる。手術支援ロボットとしては、例えば、内視鏡外科手術に用いられる鉗子の操作を行うものが挙げられる。なお、遠隔操作システムの用途は手術支援ロボットに限らない。例えば、物流工場や製造工場において用いられるロボットを遠隔操作する際のシステムとして用いてもよい。特に、繊細な作業を長時間行う必要のある工程を、ロボットを介して遠隔で実行する際の遠隔操作システムとして好適である。

【0021】

なお、遠隔とは、操作者と操作対象との距離が物理的に遠隔である場合だけでなく、操作者が操作するマスタ機と操作対象であるスレーブ機とが機構的に分離されている場合も含まれる。この場合、マスタ機とスレーブ機とが近くに配置されていても遠隔操作であることに違いはない。

【0022】

また、本実施の形態に係るアーム機構は、マスタスレーブ方式の手術支援ロボットにおけるスレーブ側マニピュレータの鉗子や内視鏡といった術具を手術部位で移動したり保持したりする用途にも適用可能である。

【0023】

はじめに、マスタ側マニピュレータの概略構成を説明する。図１は、参照例に係るマスタ側マニピュレータを説明するための模式図である。図１に示すマスタ側マニピュレータ１０は、３自由度の並進部１２と、並進部１２と連結された３自由度の姿勢部１４とを備える。姿勢部１４は、操作者が手で把持できるように構成されている。

【0024】

図２は、図１に示す並進部のうちアームの動きを説明するための模式図である。図２に示す並進部１２は、第１の関節としての肩関節１６と、第２の関節としての肘関節１８と、第３の関節としての手首関節２０と、肩関節１６と肘関節１８を連結し、肩関節１６に対する肘関節１８の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第１の連結機構２２と、肘関節１８と手首関節２０を連結し、肘関節１８に対する手首関節２０の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第２の連結機構２４と、を備える。

【0025】

第１の連結機構２２は、肩関節１６に支持されている２つの回転軸２６ａ，２６ｂと、肘関節１８に支持されている２つの回転軸２８ａ，２８ｂと、回転軸２６ａと回転軸２８ａとに接続されているロッド状のリンク３０ａと、回転軸２６ｂと回転軸２８ｂとに接続されているロッド状のリンク３０ｂとを備えており、これら各部から構成された平行リンク機構２２ａを有している。肩関節１６には、回転軸２６ａを回転する力を発生する駆動源としてのアクチュエータ３２が設けられている。

【0026】

参照例に係るアクチュエータ３２はモータであり、モータの回転力が減速機構３４を介して回転軸２６ａに伝達される。アクチュエータの他の例としては空気圧を用いたものであってもよい。平行リンク機構２２ａは、アクチュエータ３２の回転によって、矢印のように回転軸２６ａを支点として上下に揺動する。その際、肘関節１８は、肩関節１６に対して姿勢を維持しながら相対的に移動することになる。

【0027】

第２の連結機構２４は、肘関節１８に支持されている２つの回転軸３６ａ，３６ｂと、手首関節２０に支持されている２つの回転軸３８ａ，３８ｂと、回転軸３６ａと回転軸３８ａとに接続されているロッド状のリンク４０ａと、回転軸３６ｂと回転軸３８ｂとに接続されているロッド状のリンク４０ｂとを備えており、これら各部から構成された平行リンク機構２４ａを有している。肘関節１８には、回転軸３６ｂを回転する力を発生する駆動源としてのアクチュエータ４２が設けられている。

【0028】

参照例に係るアクチュエータ４２はモータであり、モータの回転力が減速機構４４を介して回転軸３６ｂに伝達される。アクチュエータの他の例としては空気圧を用いたものであってもよい。平行リンク機構２４ａは、アクチュエータ４２の回転によって、矢印のように回転軸３６ｂを支点として上下に揺動する。その際、手首関節２０は、肘関節１８に対して姿勢を維持しながら相対的に移動することになる。

【0029】

このように、参照例に係る並進部１２では、平行リンク機構２４ａを揺動するために回転軸３６ｂを回転（駆動）する力を発生するアクチュエータ４２を肘関節１８に設けている。そのため、肘関節１８のサイズが大きくなりまた重量も重くなる。そこで、本発明者が鋭意検討した結果、以下に述べる新たなリンク機構を備えるアーム機構に想到した。

【0030】

図３は、本実施の形態に係るアーム機構の概略構成を説明するための模式図である。図４は、図３に示すアーム機構のリンク機構を説明するための模式図である。図５は、図３に示すアーム機構をＡ方向から見た側面図である。図６は、図３に示すアーム機構をＢ方向から見た側面図である。以下では、参照例と同様の構成には同じ符号を付して説明を適宜省略する。

【0031】

本実施の形態に係るアーム機構１００は、前述の第１の連結機構２２や第２の連結機構２４に加えて第３の連結機構４６を備える。第３の連結機構４６は、肩関節１６と第２の連結機構２４を連結し、肩関節１６に対する手首関節２０の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成されている。また、アーム機構１００は、第３の連結機構４６を構成する回転軸２６ｂを回転（駆動）する力を発生する、第２の駆動源としてのアクチュエータ４８を備える。本実施の形態に係るアクチュエータ４８はモータであり、モータの回転力が減速機構５０を介して回転軸２６ｂに伝達される。また、アーム機構１００の回転軸２６ａ，２６ｂは、図３に示すように、肩関節１６に支持されている。

【0032】

これにより、手首関節２０が矢印Ｒ１の方向に回転すると、平行リンク機構２４ａを構成する回転軸３６ｂが矢印Ｒ２の方向に回転する。第２の連結機構２４の一部を構成する回転軸３６ｂは、第３の連結機構４６の一部も構成している。第３の連結機構４６を構成する回転軸５２ａは、回転軸３６ｂ及び回転軸３８ｂとともに１本のリンク４０ｂ上に設けられている。そして、肘関節１８に支持されている回転軸３６ｂが矢印Ｒ２の方向に回転すると、回転軸５２ａは回転軸３６ｂを支点として矢印Ｒ３の方向に移動する。

【0033】

回転軸５２ｂは、回転軸５２ａとリンク５４を介して接続されており、回転軸５２ａの矢印Ｒ３の方向の移動とともにスライド（揺動）する。なお、回転軸５２ａ，５２ｂは肘関節１８を構成するプレート１８ａに対して一定の範囲で動けるように構成されている。回転軸５２ｂが矢印Ｒ３の方向に動くと、リンク５６を介して回転軸２８ｂが矢印Ｒ４の方向に回転する。

【0034】

回転軸５２ｂは、リンク５８を介して肩関節１６に設けられている回転軸６０と連結されている。また、回転軸６０は、リンク６２を介して肩関節１６のプレート１６ａに支持されている回転軸２６ｂと連結されている。そして、回転軸５２ｂの移動に伴い、リンク５８及び回転軸６０が矢印Ｒ５の方向に移動し、回転軸６０の移動に連動してリンク６２を介して回転軸２６ｂが矢印Ｒ６の方向に回転する。

【0035】

このように、本実施の形態に係るアーム機構１００は、手首関節２０の動きが、第３の連結機構４６を介してアクチュエータ４８まで伝達される。したがって、手首関節２０の動きに応じて回転する力を発生するアクチュエータ４８を、肘関節１８の動きに応じて回転する力を発生するアクチュエータ３２と一緒に肩関節１６の近くに配置できる。換言すると、本実施の形態に係るアーム機構１００においては、アクチュエータ４８を肩関節１６と手首関節２０との間にある肘関節１８に配置せずにすむ。

【0036】

また、例えば、手首関節２０の動きによって回転軸２６ｂが回転したことをエンコーダ等の回転検出装置で検出した場合、その回転方向への力をアクチュエータ４８によって発生することで手首関節２０を操作する操作者の負担を軽減することができる。あるいは、回転方向と反対方向への力をアクチュエータ４８によって発生することで手首関節２０を操作する操作者へ適度な反力や保持力を感じさせることができる。

【0037】

第３の連結機構４６は、肩関節１６に支持されている回転軸２６ｂと、肘関節１８に支持されている回転軸２８ｂと、回転軸２６ｂと回転軸２８ｂとに接続されているリンク３０ｂと、回転軸２６ｂとリンク６２を介して接続されている回転軸６０と、回転軸２８ｂとリンク５６を介して接続されている回転軸５２ｂと、回転軸６０と回転軸５２ｂとに接続されているリンク５８とを備えており、これら各部から構成された平行リンク機構４６ａを有している。したがって、平行リンク機構４６ａは、平行リンク機構２２ａを構成するリンク３０ｂを共有している。これにより、簡易な構成で手首関節２０の姿勢を維持しながら所定の平面内で手首関節２０を自由に動かせる。

【0038】

また、第３の連結機構４６は、平行リンク機構４６ａを構成するリンク５６を共有する、もう一つの平行リンク機構４６ｂを有している。平行リンク機構４６ｂは、肘関節１８に支持されている回転軸２８ｂと、肘関節１８に支持されている回転軸３６ｂと、回転軸２８ｂと回転軸３６ｂとに接続されているリンクとしてのプレート１８ａと、回転軸２８ｂとリンク５６を介して接続されている回転軸５２ｂと、回転軸３６ｂとリンク６４を介して接続されている回転軸５２ａと、回転軸５２ａと回転軸５２ｂとに接続されているリンク５４とを有している。

【0039】

平行リンク機構４６ｂは、回転軸２８ｂ及び回転軸３６ｂが肘関節１８を構成するプレート１８ａに支持されており、回転軸２８ｂは、リンク５６の一端に設けられている。これにより、第３の連結機構４６は、平行リンク機構４６ａ及び平行リンク機構４６ｂを介して、肩関節１６と第２の連結機構２４を連結し、肩関節１６に対する手首関節２０の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成されている。

【0040】

また、回転軸３６ｂは、平行リンク機構２４ａと共有されている。これにより、アクチュエータ４８によって発生する回転軸２６ｂを回転する力を第３の連結機構４６により直接平行リンク機構２４ａに伝達できる。

【0041】

次に、図４乃至図６を参照して、各リンクの形状やレイアウトについて更に詳述する。平行リンク機構４６ａは、回転軸２６ｂと回転軸２８ｂとを連結するリンク３０ｂに対して平行移動するリンク５８を有している。リンク５８は、リンク３０ｂに対して平行移動する際に回転軸２６ｂや回転軸２８ｂと干渉しない逃げ部５８ａ，５８ｂを有している。本実施の形態に係る逃げ部５８ａ，５８ｂは、直線状のリンク５８の凹んだ領域である。これにより、リンク３０ｂとリンク５８とをより近づけることが可能となり、肩関節１６と肘関節１８との間の各リンク全体が占めるスペースを小さくできる。

【0042】

平行リンク機構４６ｂは、回転軸２８ｂと回転軸３６ｂとを連結するリンクとしてのプレート１８ａ（１８ｂ）に対して平行移動するリンク５４を有している。リンク５４は、プレート１８ａに対して揺動しながら平行移動する際に回転軸２８ｂや回転軸５２ａと干渉しない逃げ部５４ａを有している。本実施の形態に係る逃げ部５４ａは、リンク５４の凹んだ領域である。これにより、プレート１８ａとリンク５４とをより近づけることが可能となり、肘関節１８や平行リンク機構４６ｂを含むスペースを小さくできる。

【0043】

本実施の形態に係るリンク５８は、回転軸５２ｂと接続される側の端部５８ｃがＵ字型リンクであり、Ｕ字の間にリンク５４とリンク５６が回転軸５２ｂで回転可能に支持されている。また、リンク４０ｂは、回転軸５２ａと接続される側の端部４０ｃがＵ字型のリンクであり、Ｕ字の間にリンク５４が回転軸５２ａで回転可能に支持されている。また、リンク６２は、回転軸６０と接続される側の端部６２ａがＵ字型のリンクであり、Ｕ字の間にリンク５８が回転軸６０に回転可能に支持されている。

【0044】

次に、アーム機構１００全体の回転機構について説明する。図３に示すように、本実施の形態に係るアーム機構１００は、アクチュエータ３２及びアクチュエータ４８が肩関節１６とともに固定される台部６６と、台部６６を回転する第３の駆動源としてのアクチュエータ６８とを備える。また、アーム機構１００は、医療用のマスタ側マニピュレータとしては、操作部としての姿勢部１４が手首関節２０に連結されている。姿勢部１４は、前述のように、少なくとも３自由度の動きが可能なように構成されている。これにより、アーム機構１００を遠隔操作システムのマスタ側マニピュレータアームとして利用する場合、並進３自由度を実現する３つの駆動源（モータ等のアクチュエータ）を肩関節１６近傍に集められるため、姿勢部１４を操作する際のアームの慣性（慣性モーメント）を小さくできる。

【0045】

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

【0046】

（変形例）
前述のアーム機構１００は、入力軸である回転軸２６ａや回転軸２６ｂを駆動（入力）軸とし、駆動源としてアクチュエータを例に説明した。以下では、アクチュエータ３２やアクチュエータ４８の代わりに制動部材（ブレーキ）を用いたアーム機構について説明する。変形例に係るアーム機構は、例えば、ブレーキを回転軸２６ａや回転軸２６ｂに連結することで、通常は制動力を利用して姿勢を維持し、緊急時にはブレーキを解除することで、手首関節２０に接続された手術用のエンドエフェクト（例えば、眼内内視鏡）を術部から退避させやすくすることもできる。これにより、手首関節２０の動きに応じて制動する力を発生する制動部材を、もう一つの制動部材と一緒に肩関節１６の近くに配置できる。

【符号の説明】

【0047】

１０ マスタ側マニピュレータ、 １２ 並進部、 １４ 姿勢部、 １６ 肩関節、 １８ 肘関節、 ２０ 手首関節、 ２２ 第１の連結機構、 ２２ａ 平行リンク機構、 ２４ 第２の連結機構、 ２４ａ 平行リンク機構、 ２６ａ 回転軸、 ２６ｂ 回転軸、 ２８ａ 回転軸、 ２８ｂ 回転軸、 ３０ａ リンク、 ３０ｂ リンク、 ３２ アクチュエータ、 ３６ａ 回転軸、 ３６ｂ 回転軸、 ３８ａ 回転軸、 ３８ｂ 回転軸、 ４０ａ リンク、 ４０ｂ リンク、 ４２ アクチュエータ、 ４６ 第３の連結機構、 ４６ａ 平行リンク機構、 ４６ｂ 平行リンク機構、 ５２ａ 回転軸、 ５２ｂ 回転軸、 ５４ リンク、 ５４ａ 逃げ部、 ５６ リンク、 ５８ リンク、 ５８ａ 逃げ部、 ６０ 回転軸、 ６２ リンク、 ６４ リンク、 ６６ 台部、 １００ アーム機構。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明は、医療や運搬等のマニピュレータに利用できる。

【要約】

アーム機構１００は、第１の関節と、第２の関節と、第３の関節と、第１の関節と第２の関節を連結し、第１の関節に対する第２の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第１の連結機構２２と、第２の関節と第３の関節を連結し、第２の関節に対する第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第２の連結機構２４と、第１の関節と第２の連結機構２４を連結し、第１の関節に対する第３の関節の姿勢を維持しながら相対的に移動できるように構成された第３の連結機構４６と、第１の連結機構２２を構成する第１の回転軸２６ａを回転する力を発生する第１の駆動源と、第３の連結機構４６を構成する第２の回転軸２６ｂを回転する力を発生する第２の駆動源と、を備える。第１の回転軸２６ａ及び第２の回転軸２６ｂは、第１の関節に支持されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】