本發明涉及機械手的控制方法、機械手和機械手系統。

本申請根據2014年6月19日在日本申請的日本特愿2014-126371號主張優先權，將其內容引用于此。

背景技術：

以往，例如，公知有在前端設置關節構造部以在人體或裝置的內部等進行各種處置的機械手。

這種機械手通過貫穿插入到在處置對象的內部延伸的管狀部件的插入通道中而被導入到處置對象的部位。因此，機械手的關節構造部設置在軟性的插入部的前端，以使得即使通道彎曲也能夠貫穿插入，通過插入部的基端部的操作部對關節構造部進行驅動。

在專利文獻1中記載了包含作為這種機械手的例子的處置器械的醫療裝置。

該處置器械具備具有通過驅動部的驅動力而向任意方向彎曲的前端彎曲部的插入部，貫穿插入到前端部配置在處置部位(使用部位)附近的內窺鏡裝置的處置器械通道中進行使用。

前端彎曲部構成為，通過2個關節將串聯配置的3個彎曲塊連結為能夠在2軸方向上轉動。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-101077號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

在專利文獻1所記載的處置器械中，由于具有連接硬性的彎曲塊的前端彎曲部，所以，硬性的部件位于插入部的前端。

這種前端彎曲部需要增加自由度以進行復雜的處置動作，所以，存在關節數增大、前端彎曲部自身的長度變長的傾向。

這種處置器械的前端彎曲部通過貫穿插入到內窺鏡裝置內的處置器械通道中，被送至使用部位即處置部位的附近，在使用結束后通過處置器械通道拔出。

處置器械通道根據處置部位的位置或插入內窺鏡裝置的路徑而彎曲成各種形狀，所以，在處置器械的貫穿插入時，還需要使前端彎曲部沿著處置器械通道的彎曲而彎曲。

因此，在處置器械的貫穿插入時，需要一邊進行根據處置器械通道的彎曲而使前端彎曲部彎曲的操作一邊插入，貫穿插入需要勞力和時間。

并且，此時，如果未適當進行彎曲操作，則前端彎曲部與處置器械通道的摩擦增大，所以，貫穿插入性惡化。

另一方面，考慮設為能夠解除處置器械的驅動部與前端彎曲部的關節的連接的結構，通過在處置器械的貫穿插入時解除連接，使前端彎曲部成為彎曲自如的狀態進行貫穿插入。

該情況下，當驅動部不具有被動運動的反向驅動性時，在連結驅動部時，所插入的關節從不確定的屈曲狀態起根據驅動部的初始位置進行移動，所以，產生非預期的運動。

并且，在使驅動部具有反向驅動性的情況下，驅動部大型化。

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供如下的機械手的控制方法、機械手和機械手系統：在將機械手貫穿插入到通道部件中并送至使用部位的情況下，即使是簡單的結構，也能夠容易地進行貫穿插入動作。

用于解決課題的手段

根據本發明的第1方式，在機械手的控制方法中，該機械手具有與插入部的前端連接的具有一個以上的關節的關節構造部、貫穿插入到所述插入部的內部以向所述關節構造部傳遞驅動力的動力傳遞部件、對所述動力傳遞部件進行驅動的驅動部，所述機械手通過貫穿插入到通道部件中而被送至使用部位，其中，所述控制方法具有用于將所述關節構造部貫穿插入到所述通道部件的內部的貫穿插入控制模式，在所述貫穿插入控制模式中，檢測所述動力傳遞部件或所述驅動部中產生的負荷量，控制所述驅動部對所述動力傳遞部件的驅動量，以使得所述負荷量成為預先設定的目標控制范圍，由此使所述關節構造部成為沿著所述通道部件的屈曲狀態。

根據本發明的第2方式，在上述第1方式的機械手的控制方法中，也可以是，所述負荷量是所述動力傳遞部件中產生的張力。

根據本發明的第3方式，在上述第1方式或第2方式的機械手的控制方法中，也可以是，在所述貫穿插入控制模式中，對所述驅動部賦予使所述關節周期性地進行屈曲動作的動作指令值，由此使所述關節屈曲并檢測所述負荷量，進行如下控制：變更所述動作指令值以使得所述負荷量的最大值和最小值收斂在所述目標控制范圍內。

根據本發明的第4方式，在上述第3方式的機械手的控制方法中，也可以是，在所述關節構造部具有多個所述關節的情況下，在所述貫穿插入控制模式中，在對所述關節構造部中的控制對象關節賦予所述動作指令值時，檢測所述關節構造部中的其他關節的屈曲狀態，賦予根據所述其他關節的屈曲狀態而加入了校正的動作指令值，該校正用于去除所述其他關節導致的相互干擾的影響。

根據本發明的第5方式，在上述第2方式的機械手的控制方法中，也可以是，所述動力傳遞部件具有使所述關節向第1方向屈曲的第1傳遞部和使所述關節向與所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2傳遞部，所述驅動部具有對所述第1傳遞部進行驅動的第1驅動部和對所述第2傳遞部進行驅動的第2驅動部，在所述貫穿插入控制模式中，分別檢測所述第1傳遞部和所述第2傳遞部中產生的張力，相互獨立地驅動所述第1驅動部和所述第2驅動部，由此，進行以使所述張力與預先設定的貫穿插入用的初始張力相等為目標來驅動所述第1傳遞部和所述第2傳遞部的控制。

根據本發明的第6方式，在上述第2方式的機械手的控制方法中，也可以是，所述動力傳遞部件具有使所述關節構造部向第1方向屈曲的第1傳遞部和使所述關節構造部向與所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2傳遞部，在所述貫穿插入控制模式中，分別檢測所述第1傳遞部和所述第2傳遞部中產生的張力，取得這些張力之間的張力差的信息，進行以使所述張力差成為0為目標來驅動所述動力傳遞部件的控制。

根據本發明的第7方式，在上述第5方式或第6方式的機械手的控制方法中，也可以是，所述貫穿插入控制模式中的所述動力傳遞部件的初始張力低于在所述使用部位進行使用時的所述動力傳遞部件的初始張力。

根據本發明的第8方式，機械手具有與插入部的前端連接的具有一個以上的關節的關節構造部、貫穿插入到所述插入部的內部以向所述關節構造部傳遞動力的動力傳遞部件、對所述動力傳遞部件進行驅動的驅動部，所述機械手通過貫穿插入到通道部件中而被送至使用部位，其中，所述機械手具有：負荷量檢測部，其檢測所述動力傳遞部件或所述驅動部中產生的負荷量；以及動作控制部，其進行所述關節構造部的動作控制，所述動作控制部具有用于將所述關節構造部貫穿插入到所述通道部件的內部的貫穿插入控制模式，在所述貫穿插入控制模式中，控制所述驅動部對所述動力傳遞部件的驅動量，以使得由所述負荷量檢測部檢測到的所述負荷量成為預先設定的目標控制范圍，由此使所述關節構造部成為沿著所述通道部件的屈曲狀態。

根據本發明的第9方式，在上述第8方式的機械手中，也可以是，所述負荷量檢測部檢測所述動力傳遞部件中產生的張力作為所述負荷量。

根據本發明的第10方式，在上述第8或第9方式的機械手中，也可以是，所述動作控制部在所述貫穿插入控制模式中，對所述驅動部賦予使所述關節周期性地進行屈曲動作的動作指令值，由此使所述關節屈曲并檢測所述負荷量，進行如下控制：變更所述動作指令值以使得所述負荷量的最大值和最小值收斂在所述目標控制范圍內。

根據本發明的第11方式，在上述第10方式的機械手中，也可以是，所述關節構造部具有多個關節，所述動作控制部在所述貫穿插入控制模式中，在對所述關節構造部中的控制對象關節賦予所述動作指令值時，檢測所述關節構造部中的其他關節的屈曲狀態，賦予根據所述其他關節的屈曲狀態而加入了校正的動作指令值，該校正用于去除所述其他關節導致的相互干擾的影響。

根據本發明的第12方式，在上述第9方式的機械手中，也可以是，所述動力傳遞部件具有使所述關節向第1方向屈曲的第1傳遞部和使所述關節向與所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2傳遞部，所述驅動部具有對所述第1傳遞部進行驅動的第1驅動部和對所述第2傳遞部進行驅動的第2驅動部，所述負荷量檢測部具有檢測所述第1傳遞部中的張力的第1檢測部和檢測所述第2傳遞部中的張力的第2檢測部，所述動作控制部在所述貫穿插入控制模式中，相互獨立地驅動所述第1驅動部和所述第2驅動部，由此，進行以使由所述第1檢測部和所述第2檢測部檢測到的張力與預先設定的貫穿插入用的初始張力相等為目標來驅動所述第1傳遞部和所述第2傳遞部的控制。

根據本發明的第13方式，在上述第9方式的機械手中，也可以是，所述動力傳遞部件具有使所述關節向第1方向屈曲的第1傳遞部和使所述關節向與所述第1方向相反的第2方向屈曲的第2傳遞部，所述負荷量檢測部具有檢測所述第1傳遞部中的張力的第1檢測部和檢測所述第2傳遞部中的張力的第2檢測部，所述動作控制部在所述貫穿插入控制模式中，取得由所述第1檢測部檢測到的張力與由所述第2檢測部檢測到的張力之間的張力差的信息，進行以使所述張力差成為0為目標來驅動所述動力傳遞部件的控制。

根據本發明的第14方式，在上述第12或13方式的機械手中，也可以是，所述貫穿插入控制模式中的所述動力傳遞部件的初始張力低于在所述使用部位進行使用時的所述動力傳遞部件的初始張力。

根據本發明的第15方式，機械手系統具有上述第8～第13方式中的任意一個方式的機械手。

發明效果

根據上述各方式的機械手的控制方法、機械手和機械手系統，檢測動力傳遞部件或驅動部中產生的負荷量，對控制驅動部對動力傳遞部件的驅動量，以使得負荷量成為預先設定的目標控制范圍，由此使所述關節構造部成為沿著所述通道部件的屈曲狀態，所以，在將機械手貫穿插入到通道部件中并送至使用部位的情況下，即使是簡單的結構，也能夠容易地進行貫穿插入動作。

附圖說明

圖1是示出本發明的第1實施方式的機械手系統的整體結構的示意性立體圖。

圖2是示出本發明的第1實施方式的機械手的前端部的外觀的示意性立體圖。

圖3A是本發明的第1實施方式的機械手的示意性結構圖。

圖3B是本發明的第1實施方式的機械手的示意性結構圖的A視圖。

圖4是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制單元的功能結構的功能框圖。

圖5是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法的流程的流程圖。

圖6是本發明的第1實施方式的機械手的控制框圖。

圖7A是本發明的第1實施方式的機械手的貫穿插入時的動作說明圖。

圖7B是本發明的第1實施方式的機械手的貫穿插入時的動作說明圖。

圖8A是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的干擾避免的校正的一例的示意性曲線圖。

圖8B是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的干擾避免的校正的一例的示意性曲線圖。

圖8C是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的干擾避免的校正的一例的示意性曲線圖。

圖8D是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的干擾避免的校正的一例的示意性曲線圖。

圖9A是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的動作指令值的一例的示意性曲線圖。

圖9B是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的張力的一例的示意性曲線圖。

圖10是本發明的第1實施方式的變形例(第1變形例)的機械手的示意性結構圖。

圖11是本發明的第2實施方式的機械手的示意性結構圖。

圖12是示出本發明的第2實施方式的機械手的控制單元的主要部分的功能結構的功能框圖。

圖13是示出本發明的第2實施方式的機械手的控制方法的流程的流程圖。

圖14是本發明的第3實施方式的機械手的示意性結構圖。

圖15是示出本發明的第3實施方式的機械手的控制單元的主要部分的功能結構的功能框圖。

圖16是示出本發明的第3實施方式的機械手的控制方法的流程的流程圖。

圖17是本發明的第3實施方式的變形例(第2變形例)的機械手和機械手系統的主要部分的示意性結構圖。

具體實施方式

下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在全部附圖中，在實施方式不同的情況下，也對相同或相當的部件標注相同標號并省略相同的說明。

[第1實施方式]

對本發明的第1實施方式的機械手和機械手系統進行說明。

圖1是示出本發明的第1實施方式的機械手系統的整體結構的示意性立體圖。圖2是示出本發明的第1實施方式的機械手的前端部的外觀的示意性立體圖。圖3A是本發明的第1實施方式的機械手的示意性結構圖。圖3B是圖3A中的A視圖。圖4是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制單元的功能結構的功能框圖。

另外，各附圖是示意圖，所以尺寸和形狀適當不同(以下的附圖也同樣)。

如圖1所示，本實施方式的機械手系統1是所謂的主從方式的系統，具有由操作者Op操作的主機械手2和將醫療用器具20(機械手)送至處置部位附近的設置有處置用內窺鏡裝置10的從機械手6。

主機械手2具有供操作者Op進行操作輸入的主臂3、顯示使用處置用內窺鏡裝置10進行拍攝而得到的影像等的顯示部4、根據主臂3的動作生成用于使從機械手6進行動作的操作指令的控制單元5。

主臂3是用于使從機械手6的各部進行動作的操作部。并且，沒有詳細圖示，但是，主機械手2具有與操作者Op的右手和左手分別對應的一對主臂3。

主臂3例如具有關節構造，以使得如后述處置用內窺鏡裝置10的彎曲部11B(參照圖2)那樣，使至少具有1個自由度的關節的機械手進行動作。

并且，在主臂3中，在位于操作者Op側的端部例如設置有在處置用內窺鏡裝置10的前端部具有把持部的情況下能夠對把持部進行操作的把持操作部(圖示省略)。

顯示部4是顯示由安裝在后述處置用內窺鏡裝置10上的觀察部15(參照圖2)進行拍攝而得到的處置對象部位的影像、操作所需要的操作畫面、來自控制單元5的信息等的裝置。在顯示部4中，在處置用內窺鏡裝置10中貫穿插入有醫療用器具20的情況下，如圖1所示，還與處置對象部位一起顯示醫療用器具20。

并且，在主機械手2中，還設置有被分配了適當的操作功能其他操作部。作為這種操作部的例子，例如可以舉出由按鈕、桿等構成的圖示省略的操作開關、腳踏開關3a等。

從機械手6具有載置患者P的載置臺7以及配置在載置臺7附近的多關節機器人8。

在多關節機器人8上保持有處置用內窺鏡裝置10。能夠使醫療用器具20貫穿插入到處置用內窺鏡裝置10中。

多關節機器人8和處置用內窺鏡裝置10根據從主機械手2發出的動作指令進行動作。

但是，在本發明的機械手系統中，多關節機器人8不是必須的，例如也可以構成為由未圖示的輔助者保持處置用內窺鏡裝置10。

如圖2所示，處置用內窺鏡裝置10具有用于插入到患者P的體內的長條部件即外套管11。

外套管11從近位端朝向遠位端依次具備具有撓性的管狀的插入部11C(參照圖1)、例如具有節輪或彎曲塊等的公知的彎曲部11B、以及由圓柱狀的硬質材料形成的前端部11A。

通過針對主臂3的操作輸入使彎曲部11B彎曲，由此能夠變更前端部11A的朝向。作為使彎曲部11B彎曲的機構，例如可以采用如下公知的結構：貫穿插入到節輪或彎曲塊的內周面，使固定在前端部11A上的驅動線貫穿插入到插入部11C內，利用近位端側的驅動馬達等進行牽引。

在插入部11C和彎曲部11B的內部設置有將醫療用器具20等處置器械送至處置部位附近的路徑即處置器械通道16(通道部件)。

如圖1所示，處置器械通道16的基端部(近位端側)與在插入部11C的側方開口的供給口16a(插入口)連接。

處置器械通道16由撓性的管狀部件形成，具有至少能夠貫穿插入醫療用器具20的內徑。如圖2所示，處置器械通道16的前端部16b在軸向上貫通于前端部11A中，與在前端部11A的前端面11a開口的貫通孔部12的基端側連接。

如圖2所示，觀察部15是用于觀察處置對象部位的裝置，具有公知的攝像機構13和照明機構14。

攝像機構13和照明機構14配置在前端部11A的內部，圖示省略的電氣布線和光纖貫穿插入到彎曲部11B和插入部11C的內部，與控制單元5中的電路和光源連結。

攝像機構13和照明機構14在前端部11A的前端面11a分別具有光學開口窗，通過該開口窗，能夠接收前端部11A的前方的外光，并且能夠向前方射出照明光。

醫療用器具20是通過具備具有多個關節的關節構造部而使前端的末端執行器移動或對其進行驅動的機械手的一例，整體形成為細長的軸狀。

如圖3A所示，醫療用器具20具有關節22、與關節22連結的軸狀部21、把持處置對象等的把持部26、具有撓性的管狀部件即筒狀部23(插入部)、對關節22和把持部26供給驅動力的驅動單元30、對關節22和把持部26進行操作的操作部32、根據操作部32的操作來進行驅動單元30的動作控制的控制單元36(動作控制部)。

把持部26是醫療用器具20的末端執行器，安裝在最前端側(遠位端側)的軸狀部21的前端。

筒狀部23與最基端側(近位端側)的軸狀部21連接。

關節22是屈曲用關節，只要是通過使用動力傳遞部件從近位端傳遞驅動力來進行屈曲的關節即可，具體結構沒有特別限定。關節22的屈曲自由度、屈曲方向、屈曲量等也沒有特別限定。

下面，作為關節22的一例，設為從近位端側起依次具有向與醫療用器具20的延伸方向交叉的方向屈曲的關節22B和向與關節22B的屈曲方向垂直的方向屈曲的關節22A的結構來進行說明。

關節22A、22B均具有圖示省略的線輪，在各個線輪上卷繞有向關節22A、22B傳遞驅動力的動力傳遞部件即驅動線24A、24B，其各端部被固定。

下面，在沒有特別明示關節22A、22B或驅動線24A、24B的區分的情況下或進行總稱的情況下，有時省略附加字母A、B，簡稱為關節22、驅動線24。

并且，在本說明書中，為了簡化，在明顯與關節22A、22B或驅動線24A、24B相關聯的部件或部位的名稱中，在明示對應關系的情況下，也對各個標號標注附加字母A、B。只要沒有特別說明，則它們相互具有大致相同(包含相同的情況)的結構。并且，在不需要明示區分的情況下或進行總稱的情況下，省略附加字母A、B。

軸狀部21具有通過關節22B連結的軸狀部21C、21B以及通過關節22A而與軸狀部21B連結的軸狀部21A。

因此，軸狀部21C在醫療用器具20中成為最基端側的軸狀部21，與連接有關節22B的端部相反的一側的端部固定在筒狀部23的前端。

軸狀部21A在醫療用器具20中成為最前端側的軸狀部21，在與關節22A相反的一側的端部即前端固定有把持部26。

在軸狀部21B的兩端部連結有關節22B、22A。

下面，將由這種軸狀部21C、關節22B、軸狀部21B、關節22A、軸狀部21A和把持部26構成的連結體稱為前端屈曲部25(關節構造部)。

軸狀部21A、21B、21C具有比前端部11A的貫通孔部12和處置器械通道16的內徑小的外徑。

各關節22形成為不從所連結的軸狀部21的外形突出的大小。

軸狀部21A、21B、21C各自的長度設定為，在處置器械通道16以被容許的最小的曲率半徑彎曲的情況下，通過適當轉動各關節22，前端屈曲部25成為能夠貫穿插入到處置器械通道16中的屈曲狀態。

把持部26例如具有用于保持處置器械或組織等的一對把持部件26a、26b以及將把持部件26a、26b支承為能夠轉動的轉動軸26c。通過對后述把持操作部32N進行操作，把持部件26a、26b以轉動軸26c為中心轉動，如圖3A的箭頭那樣運動并進行開閉動作。

把持部26的驅動力的傳遞手段沒有特別限定，例如，可以是通過圖示省略的驅動線對與把持部件26a、26b連結的圖示省略的連桿進行驅動等的手段。下面，作為一例，設為通過與驅動線24相同的驅動線進行驅動來進行說明。

如圖3A所示，把持部26是如下的大小：在不把持被把持物而閉合的情況下，不從所連結的軸狀部21的外形突出。

因此，前端屈曲部25是如下的軸狀體：在筆直延伸的狀態下、即如上所述閉合把持部26的狀態下，能夠以可進退的方式插入到貫通孔部12中。

筒狀部23例如由樹脂管等軟性的筒狀部件構成，在其內部貫穿插入有驅動線24A、24B等貫穿插入物。

在從筒狀部23的基端部到前端的線輪的附近之間，驅動線24A、24B分別貫穿插入到兩端部的位置被固定的外皮27的內部。

各外皮27由密繞線圈等形成，密繞線圈具有與各驅動線24的直徑大致相同的內徑，由此，即使受到外力而彎曲，長度也幾乎沒有變化。

作為筒狀部23中的驅動線24以外的貫穿插入物，圖示省略，但是，例如可以舉出用于驅動把持部26的操作線、與觀察部15連接的電氣布線和光纖等的例子。

驅動單元30、操作部32和控制單元36設置在基端部殼體31的內部或表面，該基端部殼體31固定在筒狀部23的基端部，具有操作者Op能夠用手把持的握把部31a。

驅動單元30是如下的裝置部分：對驅動線24進行驅動而對關節22供給驅動力，對圖示省略的驅動線進行驅動而對把持部26供給驅動力。

驅動單元30具有固定在基端部殼體31上且按照驅動關節22的每個驅動線24設置的多個驅動馬達34(驅動部)、以及用于對把持部26進行驅動的把持驅動部28(圖3A中省略圖示、參照圖4)。

下面，在明示驅動馬達34對關節22A(22B)進行驅動的結構的情況下，如驅動馬達34A(34B)那樣表示。

圖3A示出驅動單元30的驅動部中的作為一例的對驅動線24B進行驅動的驅動馬達34B。

驅動馬達34B的輸出軸34Ba與卷繞有驅動線24B的驅動線輪33B連結，當驅動馬達34B旋轉驅動時，驅動線輪33B旋轉，能夠向旋轉方向牽引驅動線24B。

關于驅動馬達34B的種類，只要能夠根據動作指令值使輸出軸34Ba以規定旋轉量進行旋轉即可，沒有特別限定。例如，可以采用伺服馬達、步進馬達、DC馬達等。

在本實施方式中，驅動馬達34B具有檢測輸出軸34Ba的旋轉位置的編碼器34Bb，以能夠通信的方式與根據操作部32的操作進行驅動馬達34B的驅動控制的控制單元36連接。

以上參照圖3A說明了對驅動線24B進行驅動的驅動馬達34B和與其相關聯的部件，但是，同樣的說明也適用于圖3A中未圖示的驅動馬達34A、輸出軸34Aa、驅動線輪33A、編碼器34Ab。

并且，作為把持驅動部28，如后所述，僅控制方法不同，可以采用與驅動馬達34相同的驅動馬達。

并且，在本實施方式的驅動單元30中具有將負荷量作為張力進行檢測的張力檢測部35，作為檢測各驅動線24中產生的負荷量的負荷量檢測部。

張力檢測部35的結構只要能夠檢測張力即可，沒有特別限定，例如可以采用使用了應變儀的結構等。

在本實施方式中，作為張力檢測部35的一例，采用安裝在貫穿插入到基端部殼體31內的驅動線24上的負荷傳感器。

張力檢測部35以能夠通信的方式與控制單元36連接。

下面，在明示張力檢測部35檢測驅動線24A(24B)中產生的張力的結構的情況下，如張力檢測部35A(35B)那樣表示。

如圖3A所示，操作部32具有進行與關節22的動作有關的操作輸入的關節操作部32M、以及進行與把持部26的動作有關的操作輸入的把持操作部32N。

如圖3B所示，關節操作部32M具有模式切換開關32a和彎曲操作按鈕32b，以能夠通信的方式與控制單元36連接。

模式切換開關32a是在“貫穿插入控制模式”與“動作控制模式”之間切換關節22的控制模式的開關，例如可以采用按鈕開關、滑動開關、扳鈕開關等。

例如，能夠利用開關的操作狀態或發光顯示等得知設定了哪個控制模式。

這里，“貫穿插入控制模式”是在進行將醫療用器具20插入到處置器械通道16中或從處置器械通道16中拔出醫療用器具20的貫穿插入動作時推薦采用的控制模式。

在本控制模式中，彎曲操作按鈕32b的操作無效，各關節22僅能夠進行通過后述控制單元36自動控制的動作。

并且，在本控制模式中，把持操作部32N的操作無效，以使得不會在醫療用器具20的貫穿插入中打開把持部26。

并且，“動作控制模式”是操作者Op能夠使用彎曲操作按鈕32b對前端屈曲部25進行操作的控制模式，是在將醫療用器具20貫穿插入到處置器械通道16中的情況以外推薦采用的控制模式。

在本控制模式中，彎曲操作按鈕32b的操作和把持操作部32N的操作有效。

在本實施方式中，以模式切換開關32a為中心，在對圓周四等分的四方的位置分別各設置一個彎曲操作按鈕32b。

關于隔著模式切換開關32a對置的彎曲操作按鈕32b的對兒，第一對兒沿著握把部31a的長度方向配置，以對關節22A的轉動進行操作，第二對兒配置在與第一對兒垂直的方向上，以對關節22B的轉動進行操作。

因此，各彎曲操作按鈕32b的配置表示使前端屈曲部25以醫療用器具20的中心軸線O(參照圖3A)為中心彎曲的彎曲方向。

通過檢測按壓各彎曲操作按鈕32b的時間，設定與各彎曲方向上的彎曲量對應的關節22A、22B的轉動量。

在動作控制模式中，當檢測彎曲操作按鈕32b的按壓時，檢測被按壓的彎曲操作按鈕32b的位置和按壓時間。由此，根據被按壓的彎曲操作按鈕32b和按壓時間的信息，生成關節22A或關節22B的轉動量的操作信息并發送到控制單元36。

把持操作部32N是用于進行醫療用器具20的處置器械部分即把持部26的開閉操作的操作部。如圖3A所示，在本實施方式中，把持操作部32N具有操作桿32c，以能夠通信的方式與控制單元36連接。

操作桿32c的移動位置與把持部26的打開角對應，當操作者Op對操作桿32c進行操作時，在把持操作部32N中檢測操作桿32c的移動量，根據該移動量設定把持部26的打開量。

把持部26的打開量的信息被發送到控制單元36。

接著，對控制單元36的功能結構進行說明。

如圖4所示，控制單元36具有動作指令值設定部101A、101B、馬達控制部100A、100B和把持動作控制部102。

動作指令值設定部101A(101B)構成為根據從關節操作部32M送出的關節22A(22B)的操作信息，設定驅動馬達34A(34B)的動作指令值。

但是，動作指令值設定部101A進行如下控制，根據從張力檢測部35A送出的驅動線24A的張力的信息和從編碼器34Ab、34Bb送出的驅動馬達34A、34B的當前的旋轉位置的信息，根據需要對從關節操作部32M送出的操作信息進行變更。

并且，動作指令值設定部101B進行如下控制，根據從張力檢測部35B送出的驅動線24B的張力的信息和從編碼器34Ab、34Bb送出的驅動馬達34A、34B的當前的旋轉位置的信息，根據需要對從關節操作部32M送出的操作信息進行變更。

對這些操作信息進行變更的控制的詳細情況與動作說明一起在后面敘述。

馬達控制部100A(100B)構成為根據從動作指令值設定部101A(101B)送出的動作指令值，進行驅動馬達34A(34B)的旋轉量的控制。

把持動作控制部10構成為根據從把持操作部32N送出的動作指令值，進行驅動把持部26的把持驅動部28的動作控制。

這種控制單元36的裝置結構通過由CPU、存儲器、輸入輸出接口、外部存儲裝置等構成的計算機構成，由此，執行實現上述控制功能的適當的控制程序。

接著，以本實施方式的機械手的控制方法為中心對機械手系統1中的醫療用器具20的動作進行說明。

圖5是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法的流程的流程圖。圖6是本發明的第1實施方式的機械手的控制框圖。圖7A和圖7B是本發明的第1實施方式的機械手的貫穿插入時的動作說明圖。圖8A、圖8B、圖8C和圖8D是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的干擾避免的校正的一例的示意性曲線圖。在圖8A、圖8B、圖8C和圖8D中，橫軸均是時間，縱軸是動作指令值或動作指令值的相當值。圖9A和圖9B是示出本發明的第1實施方式的機械手的控制方法中的動作指令值和張力的一例的示意性曲線圖。在圖9A和圖9B中，橫軸均是時間，圖9A的縱軸是動作指令值，圖9B的縱軸是張力。

在機械手系統1中使用醫療用器具20進行處置時，首先，使用處置用內窺鏡裝置10的外套管11，在處置對象部位將醫療用器具20的前端部分插入到患者P的體內，推進到處置對象部位的附近。

此時，外套管11根據體內的插入路徑一般彎曲，所以，外套管11的內部的處置器械通道16也彎曲。

在將醫療用器具20貫穿插入到這種處置器械通道16中的情況下，需要使前端屈曲部25沿著處置器械通道16的彎曲狀態彎曲并貫穿插入。

在本實施方式的醫療用器具20中，通過執行以下說明的本實施方式的機械手的控制方法，能夠容易地進行這種貫穿插入。

本實施方式的機械手的控制方法是按照圖5所示的流程執行圖5所示的步驟S1～S11的方法。

步驟S1是將機械手即醫療用器具20的前端配置在供給口16a上的步驟。

在本步驟中，操作者Op在閉合把持部26的狀態下，將前端屈曲部25的至少一部分從把持部26的一側插入到供給口16a中。此時，通過操作者Op的手或適當的夾具等支承后端側的筒狀部23。

至此，步驟S1結束。

接著，進行步驟S2。本步驟是通過操作部32選擇貫穿插入控制模式的步驟。

操作者Op對操作部32的模式切換開關32a進行操作，選擇貫穿插入控制模式。

當選擇貫穿插入控制模式后，基于彎曲操作按鈕32b的操作和基于操作桿32c的操作無效，前端屈曲部25的各關節22根據從控制單元36送出的動作指令值開始進行動作。

該動作指令值是進行具有規定振幅的周期性往復轉動的動作指令值。但是，如后所述，當在前端屈曲部25上作用有外力時，通過控制單元36逐次修正該動作指令值。

至此，步驟S2結束。

接著，進行步驟S3。本步驟是操作者Op開始進行醫療用器具20的貫穿插入的步驟。

操作者Op使前端屈曲部25和筒狀部23前進，開始進行醫療用器具20的貫穿插入。

至此，步驟S3結束。

當步驟S3結束后，通過控制單元36進行以下說明的步驟S4～S11。此時，關節22A、22B同時并行地進行自動控制，但是，各自的控制動作相同，所以，下面以關節22A的控制動作為中心進行說明。

首先，參照通過控制單元36控制關節22A時的控制框圖即圖6，對基于控制單元36的控制的概要進行說明。

如圖6所示，驅動馬達34A將從動作指令值設定部101A送出的動作指令值θref作為目標值，反饋編碼器34Ab檢測的驅動馬達34A的編碼器輸出θ1，由此，通過馬達控制部100A進行驅動。

當驅動馬達34A驅動后，驅動馬達34A的驅動線輪33A(圖示省略)旋轉。由此，卷繞在驅動線輪33A上的驅動線24A(圖示省略)被牽引，卷繞有驅動線24A的圖示省略的線輪轉動，關節22A被驅動。

因此，在驅動馬達34A與關節22A之間存在有由驅動線輪33A、驅動線24A、外皮27、筒狀部23、關節22A中的線輪等構成的傳遞系統37A。

在本實施方式中，在基端部殼體31內的驅動線24A上設置有張力檢測部35A，能夠檢測驅動線24A中產生的張力。

驅動線24A中產生的張力主要表示作用于關節22A的負荷的大小。

由于驅動線24A受到的摩擦力、比關節22A更靠前方的前端屈曲部25的慣性等，以某種程度產生這種負荷，但是，在關節22A的運動被外力約束的情況下，這種負荷容易增大。

例如，在前端屈曲部25貫穿插入到處置器械通道16內時，相對于處置器械通道16的彎曲量，當關節22A未適當轉動時，比關節22A更靠前端的軸狀部21A、把持部26等(以下稱為軸狀部21A等)與處置器械通道16的內壁抵接，從處置器械通道16的內壁受到外力。因此，驅動線24A中產生的張力顯著增大。

因此，通過預先進行實驗等，能夠根據驅動線24A的張力的大小來估計軸狀部21A等是否與處置器械通道16相接。

在本實施方式中，進行如下控制：檢測驅動線24A的張力，并且使關節22A周期地轉動，在張力以某種程度增大后，減少轉動量以降低張力。當進行這種控制后，得到軸狀部21A等與處置器械通道16分開或以低壓力與處置器械通道16接觸的狀態。

例如，在前端屈曲部25的前端到達向一定方向彎曲的處置器械通道16時，關節22A周期地轉動。

例如，如圖7A所示，在關節22A向與處置器械通道16的彎曲方向相反的方向轉動的情況下，軸狀部21A等與處置器械通道16的內壁抵接而無法轉動，驅動線24A的張力增大。

另一方面，如圖7B所示，在關節22A向與處置器械通道16的彎曲方向相同的方向轉動的情況下，軸狀部21A等不容易與處置器械通道16的內壁抵接，即使抵接，驅動線24A的張力也不怎么增大。

因此，在前端屈曲部25中，如果對各關節22進行驅動控制以使得各驅動線24中產生的張力在一定范圍內，則前端屈曲部25自動地在與處置器械通道16之間的間隙的范圍內反復屈曲。因此，前端屈曲部25的平均屈曲狀態成為沿著處置器械通道16的彎曲的狀態。

其結果，即使處置器械通道16的彎曲量變化，貫穿插入負荷也不會增大，能夠容易地將醫療用器具20貫穿插入到處置器械通道16中。

步驟S4～S11是對這種控制進行具體化的一例。

如圖5所示，步驟S4是設定貫穿插入控制模式中的動作指令值的初始值θ(t)的步驟。例如，如圖8A中曲線200示意性示出的那樣，作為θ(t)，可以采用振幅α、周期τ的正弦函數。即，θ(t)能夠用下式(1)表示。

θ(t)＝αsin(2πt/τ)+β(t)…(1)

這里，β(t)是后述控制中使用的參數，初始值β(t)＝0。振幅α可以采用比前端屈曲部25與處置器械通道16之間的最大間隙的一半稍小的值。周期τ根據貫穿插入速度決定即可，例如設定為4sec左右。

至此，步驟S4結束。

接著，進行步驟S5。本步驟是如下步驟：動作指令值設定部101A從關節22B的編碼器34Bb取得編碼器輸出θ2，根據與編碼器輸出θ2對應的干擾避免補償量-θi對θ(t)進行修正。

關節22A、22B能夠分別獨立地進行驅動，但是，根據各自的驅動，前端屈曲部25的屈曲狀態變化。根據前端屈曲部25的裝置條件，該屈曲狀態導致驅動線24A、24B的驅動負荷的變化，所以，有時驅動馬達34A(34B)的動作指令值還影響關節22B(22A)的轉動量。例如，驅動線24的路徑長度在外皮27內大致一定，但是，在關節22的附近，驅動線24從外皮27露出，所以，路徑長度受到關節22的屈曲狀態的影響。

因此，當后端側的關節22B正在向某個方向轉動時，受到其影響，有時關節22A也運動。并且，還存在相反的可能性。

這種其他關節部的運動的影響是裝置條件固有的，所以，能夠預先進行實驗等來調查。

例如，關于圖8B中曲線201示意性示出的相互干擾量θi，作為一例，在利用與上述式(1)相同的動作指令值θ(t)驅動關節22B時，將受其影響而運動的關節22A的動作量換算為動作指令值進行顯示。

對于與關節22A有關的控制系統來說，這種相互干擾量θi是一種外界干擾，所以優選去除該相互干擾量θi。

在本步驟中，進行使用預先取得并存儲在例如數據表等中的相互干擾量θi對θ(t)的大小進行修正的前饋控制。

因此，動作指令值設定部101A求出改變了由編碼器輸出θ2決定的相互干擾量θi的符號的干擾避免補償值-θi(參照圖8C的曲線202)，與θ(t)進行相加(參照圖8D的曲線203)。

至此，步驟S5結束。

接著，進行步驟S6。本步驟是從張力檢測部35A取得驅動線24A中產生的張力T1的步驟。

接著，進行步驟S7。本步驟是判定張力T1的絕對值是否為預先決定的閾值Tsh(其中Tsh>0)以上的步驟。

根據軸狀部21A等開始與處置器械通道16接觸時產生的張力，設定閾值Tsh。

在|T1|為閾值Tsh以上的情況下，軸狀部21A等與處置器械通道16抵接的可能性較高，所以轉移到步驟S8。

在|T1|小于閾值Tsh的情況下，軸狀部21A等不與處置器械通道16抵接的可能性較高，所以轉移到步驟S9。

步驟S8是對θ(t)進行修正以使得能夠將閾值Tsh作為目標值對|T1|進行控制的步驟。

具體而言，動作指令值設定部101A根據張力T1與閾值Tsh之差對θ(t)進行修正，以使得張力T1接近閾值Tsh。

在本實施方式中，作為一例，根據T1與Tsh之差對上述式(1)的β(t)的量進行變更。

如圖6所示，本步驟中的這種控制相當于將傳遞系統37A中的張力T1作為檢測輸出而對驅動馬達34A進行反饋控制。

至此，步驟S8結束。

步驟S9是如下步驟：將在步驟S5以及根據情況而在步驟S8中修正后的動作指令值θ(t)作為θref送出到馬達控制部100A。

接著，進行步驟S10。本步驟是如下步驟，將動作指令值θref作為目標值對編碼器輸出θ1進行反饋，由此，馬達控制部100A對驅動馬達34A進行驅動。

當基于動作指令值θref與編碼器輸出θ1之差的控制信號從馬達控制部100A送出到驅動馬達34A后，驅動馬達34A被驅動。

至此，步驟S10結束。

接著，進行步驟S11。本步驟是動作指令值設定部101A判定貫穿插入控制模式是否結束的步驟。

在本步驟中，動作指令值設定部101A調查基于從關節操作部32M的模式切換開關32a送出的模式信號M的控制模式的設定狀態。

在控制模式設定為貫穿插入控制模式的情況下，轉移到步驟S4，反復進行步驟S4～S11。

在控制模式設定為動作控制模式的情況下，結束貫穿插入控制模式。

這樣，在控制模式是貫穿插入控制模式的期間內，通過控制單元36對驅動馬達34A的動作進行自動控制。

圖9A和圖9B中示意性示出貫穿插入控制模式時的動作指令值θref和張力T1的一例。時刻t1～t2以及時刻t3～t4的期間分別是軸狀部21A等與處置器械通道16相切的時間。

例如，如圖9B中曲線205所示，在時刻t1，當張力T1超過Tsh時，如圖9A所示，通過動作指令值設定部101A將θref設定為一定值θmax。

因此，關節22A的轉動位置被固定，軸狀部21A等相對于軸狀部21B的屈曲一定，并且，成為沿著處置器械通道16的彎曲而屈曲的狀態。因此，如圖9B所示，來自處置器械通道16的外力不會增大，T1＝Tsh。

例如，當θref進行圖9A的曲線203那樣的變化時，如圖9B中曲線206所示，張力T1的大小增大，但是，在本實施方式的控制方法中，張力T1的大小不會增大。

當成為時刻t2后，關節22A進入彎曲形狀不同的處置器械通道16中，所以，軸狀部21A等與處置器械通道16完全分開，張力T1的大小開始降低(參照圖9B)。由此，θref返回正弦波狀的變化(參照圖9A)。

同樣，在時刻t3～t4，θref設定為一定值θmin，T1＝-Tsh。并且，在時刻t4以后，θref返回正弦波狀的變化，張力T1的大小降低。

在本實施方式的貫穿插入控制模式中，對基于驅動馬達34A的驅動線24A的驅動量進行控制，以使得負荷量即張力在預先設定的目標控制范圍即±Tsh內。

關于這種動作，關節22B也是同樣的，所以，前端屈曲部25的整體在處置器械通道16內屈曲并前進，當與處置器械通道16抵接時，對前端屈曲部25的屈曲量進行自動控制，變化成沿著處置器械通道16的彎曲的屈曲。

這樣，在從處置器械通道16中拔出前端屈曲部25后，操作者Op對模式切換開關32a進行操作，將模式信號M從貫穿插入控制模式切換為動作控制模式。

當在上述步驟S11中檢測到該模式切換后，貫穿插入控制模式結束，轉移到動作控制模式。

此時，各關節22處于控制單元36的控制下，所以，維持貫穿插入控制模式的最后的屈曲狀態，不會引起非預期的運動。

在動作控制模式中，關節操作部32M的彎曲操作按鈕32b和把持操作部32N的操作桿32c的操作有效。

因此，操作者Op使前端屈曲部25移動到使用部位即處置部位的附近，例如，能夠一邊觀察由攝像機構13攝像并顯示在顯示部4中的圖像等，一邊進行必要的處置動作。

根據本實施方式的機械手的控制方法，即使處置器械通道16的彎曲量變化，前端屈曲部25也自動屈曲，降低了從處置器械通道16受到的外力。因此，例如，操作者Op能夠容易地貫穿插入醫療用器具20，而不用對前端屈曲部25進行操作以使其與處置器械通道16的彎曲一致。

并且，當作用于前端屈曲部25的外力增大時，驅動前端屈曲部25以使得自動緩和外力，所以，各驅動馬達34不需要具有反向驅動性。因此，可以不對各驅動馬達34附加具有反向驅動性的結構，所以，能夠成為簡單的結構。

[第1變形例]

接著，對本實施方式的變形例(第1變形例)的機械手進行說明。

圖10是本發明的第1實施方式的變形例(第1變形例)的機械手的示意性結構圖。

如圖10所示，本變形例的醫療用器具40(機械手)代替上述第1實施方式的基端部殼體31、驅動線輪33、驅動馬達34和操作部32而具有基端部殼體41、驅動線輪43、驅動馬達44(驅動部)和操作部42。

驅動線輪43、驅動馬達44與驅動線輪33、驅動馬達34同樣，對應于關節22A、22B而分別具有驅動線輪43A、43B、驅動馬達44A、44B，但是，在圖10中，省略驅動線輪43A、驅動馬達44A的圖示。附加字母A、B的用法與上述第1實施方式相同。

醫療用器具40能夠代替上述第1實施方式的醫療用器具20而與機械手系統1一起使用(參照圖1)。

下面，以與上述第1實施方式的不同之處為中心進行說明。

基端部殼體41是如下的裝置部分：在基端部殼體41的內部將驅動線輪43固定為能夠轉動，并且以能夠拆裝的方式裝配各驅動馬達44，該基端部殼體41與筒狀部23的基端部連結。因此，在與驅動線輪43同軸的位置具有用于拆裝驅動馬達44的拆裝部41a。

驅動線輪43與驅動線輪33同樣，在外周部卷繞有驅動線24，在中心部設置有以能夠拆裝的方式連結驅動馬達44的連結孔部43a。

驅動馬達44具有以能夠拆裝的方式與基端部殼體41的拆裝部41a連結的連結部44a和以能夠相對于驅動線輪43的連結孔部43a進行拆裝的方式與輸出軸34a的前端部連結的連結軸部44c，除此以外，與上述第1實施方式中的驅動馬達34具有相同的結構。

連結部44a的結構只要能夠在裝配時與拆裝部41a嵌合且固定驅動馬達44相對于基端部殼體41的位置即可，沒有特別限定，可以采用具有適當的凹凸嵌合部的安裝件等。

連結軸部44c具有如下的適當的凹凸構造：以能夠在沿著輸出軸34a的方向上進退的方式與驅動線輪43的連結孔部43a嵌合，繞輸出軸34a而與連結孔部43a卡合。

操作部42在具有操作者Op能夠把持的握把部46a的操作部主體46的表面，設置有與上述第1實施方式相同的關節操作部32M以及用于對把持部26進行操作的把持操作部42N。

在操作部主體46的內部設置有圖10中省略圖示、但是與上述第1實施方式相同的控制單元36(參照圖4)。

控制單元36通過從操作部主體46延伸到外部的布線纜線46b以能夠通信的方式與驅動馬達44及其編碼器34b連接。

本變形例的把持操作部42N采用如下結構：操作者Op對一對兒提鈕部42a所成的角度進行變更，由此進行把持部26的開閉量的操作輸入。

除了驅動馬達44和與其連接的操作部42以能夠拆裝的方式設置在基端部殼體41上這點、以及利用把持操作部42N進行把持部26的操作輸入這點以外，本變形例的醫療用器具40具有與醫療用器具20相同的結構。

由此，在驅動馬達44和操作部42裝配在基端部殼體41上的狀態下，能夠執行與上述第1實施方式相同的機械手的控制方法，所以，發揮與上述第1實施方式相同的效果。

并且，根據醫療用器具40，能夠從基端部殼體41上卸下驅動馬達44和操作部42，并且能夠重新裝配在其他基端部殼體41上。

這樣，通過以能夠拆裝的方式將驅動馬達44和操作部42安裝在基端部殼體41上，例如，在丟棄已使用的前端屈曲部25、筒狀部23或對其進行滅菌的情況下，能夠卸下驅動馬達44和操作部42。

卸下的驅動馬達44和操作部42通過裝配在新的醫療用器具40的基端部殼體41或滅菌后的醫療用器具40的基端部殼體41上，能夠再次使用。

[第2實施方式]

接著，對本發明的第2實施方式的機械手進行說明。

圖11是本發明的第2實施方式的機械手的示意性結構圖。圖12是示出本發明的第2實施方式的機械手的控制單元的主要部分的功能結構的功能框圖。

如圖11所示，本實施方式的醫療用器具60(機械手)代替上述第1實施方式的驅動馬達34、張力檢測部35和控制單元36而具有驅動馬達64L(第1驅動部、驅動部)、驅動馬達64R(第2驅動部、驅動部)、張力檢測部65L(第1檢測部、負荷量檢測部)、張力檢測部65R(第2檢測部、負荷量檢測部)和控制單元66(動作控制部)。

驅動馬達64L、64R、張力檢測部65L、65R對應于關節22A、22B而分別具有驅動馬達64AL、64AR、64BL、64BR、張力檢測部65AL、65AR、65BL、65BR。但是，在圖11中，省略與驅動馬達64AL、64AR、張力檢測部65AL、65AR具有相同結構的驅動馬達64BL、64BR、張力檢測部65BL、65BR的圖示。附加字母A、B的用法與上述第1實施方式相同。

并且，基端部殼體31和操作部32的結構與上述第1實施方式相同，但是，在圖11中更加簡化地進行描繪。

醫療用器具60能夠代替上述第1實施方式的醫療用器具20而與機械手系統1一起使用(參照圖1)。

下面，以與上述第1實施方式的不同之處為中心進行說明。

驅動馬達64L、64R是根據來自控制單元66的控制信號分別獨立地驅動分別導入到基端部殼體31中的驅動線24的兩端部的驅動部，以能夠通信的方式與控制單元66連接。

驅動馬達64L、64R具有與驅動馬達34相同的輸出軸34a，分別具有與編碼器34b相同的編碼器64Lb、64Rb。

在驅動馬達64L、64R的各輸出軸34a的前端設置有卷繞驅動線24的端部并進行固定的驅動線輪63。

張力檢測部65L、65R構成為檢測導入到基端部殼體31中的驅動線24的一端部即第1線部24L(第1傳遞部)和另一端部即第2線部24R(第2傳遞部)中分別產生的張力，以能夠通信的方式與控制單元66連接。

張力檢測部65L、65R的結構可以采用與上述第1實施方式中的張力檢測部35相同的結構。

如圖12所示，控制單元66代替上述第1實施方式的控制單元36的馬達控制部100A、動作指令值設定部101A而具有馬達控制部100AL、100AR、動作指令值設定部161AL、161AR。

并且，在圖12中省略圖示，但是，代替上述第1實施方式的控制單元36的馬達控制部100B、動作指令值設定部101B而具有馬達控制部100BL、100BR、動作指令值設定部161BL、161BR。馬達控制部100BL、100BR、動作指令值設定部161BL、161BR具有與馬達控制部100AL、100AR、動作指令值設定部161AL、161AR相同的結構。

下面，針對這些部件，在不論與驅動馬達64AL(64AR)、64BL(64BR)中的哪一方有關的情況下、總稱雙方的情況下，有時省略附加字母A、B，稱為馬達控制部100L、100R、動作指令值設定部161L、161R。

利用后述的動作說明對控制單元66進行的具體控制動作進行說明。

與上述第1實施方式同樣，控制單元66可以構成為進行用于去除其他關節部導致的相互干擾的校正，但是，在相互干擾充分小的情況下，也可以不進行用于去除相互干擾的校正。下面，為了簡化，對不進行用于去除相互干擾的校正的結構的例子進行說明。

這種控制單元66的裝置結構通過由CPU、存儲器、輸入輸出接口、外部存儲裝置等構成的計算機構成，由此，執行實現上述各功能結構的控制功能的適當的控制程序。

接著，以本實施方式的機械手的控制方法為中心對機械手系統1中的醫療用器具60的動作進行說明。

圖13是示出本發明的第2實施方式的機械手的控制方法的流程的流程圖。

本實施方式的機械手的控制方法是按照圖13所示的流程執行圖13所示的步驟S21～S27的方法。

除了代替上述第1實施方式的醫療用器具20而將醫療用器具60的前端配置在供給口16a上以外，步驟S21是與上述第1實施方式的步驟S1相同的步驟。

接著，進行步驟S22。本步驟是通過操作部32選擇貫穿插入控制模式的步驟。

操作者Op對操作部32的模式切換開關32a進行操作，選擇貫穿插入控制模式。

當選擇貫穿插入控制模式后，與上述第1實施方式同樣，基于彎曲操作按鈕32b的操作和基于操作桿32c的操作無效。

但是，在本實施方式中，從控制單元66對前端屈曲部25的各關節22發出使前端屈曲部25呈直線狀整齊排列的動作的指令。

至此，步驟S22結束。

接著，進行步驟S23。本步驟是將各驅動線24的初始張力設定為比動作控制模式時的初始張力低的貫穿插入用的初始張力T0的步驟。

在動作控制模式時，賦予即使前端屈曲部25受到某種程度的外力、驅動馬達64L、64R的驅動力也傳遞到關節22的初始張力。

本步驟中的貫穿插入用的初始張力T0設為能夠驅動未作用有外力的關節22的程度的張力，并且，設為在貫穿插入時從處置器械通道16受到操作者Op推入的力的反作用力的情況下也能夠傳遞驅動力的程度的張力。

在本實施方式中，對牽引各驅動線24的驅動馬達64L、64R的旋轉位置進行調整，以適當量送出第1線部24L、第2線部24R，由此實現這種初始張力T0。

這種送出量預先存儲在各動作指令值設定部161L、161R中。各動作指令值設定部161L、161R從關節操作部32M接收到切換為貫穿插入控制模式的模式信號M后，向馬達控制部100L、100R發送用于進行與送出量相當的轉動的動作指令值。

由此，各驅動馬達64L、64R根據來自馬達控制部100L、100R的控制信號進行轉動，設定各第1線部24L、第2線部24R的初始張力T0。

至此，步驟S23結束。

接著，進行步驟S24。本步驟是操作者Op開始進行醫療用器具60的貫穿插入的步驟。

操作者Op使前端屈曲部25和筒狀部23前進，開始進行醫療用器具60的貫穿插入。

至此，步驟S24結束。

當步驟S24結束后，通過控制單元66進行以下說明的步驟S25～S27。此時，關節22A、22B同時并行地進行自動控制，但是，各自的控制動作相同，所以，下面以關節22A的控制動作為中心進行說明。

步驟S25是取得驅動線24A的第1線部24AL、第2線部24AR中產生的張力TL、TR的步驟。

前端屈曲部25在步驟S22中被初始化為筆直狀態，所以，當插入到處置器械通道16中彎曲的部分時，前端屈曲部25與處置器械通道16抵接，從處置器械通道16受到反作用力。

由此，前端屈曲部25在根據處置器械通道16的彎曲形狀而屈曲的方向上受到外力。例如，如果是關節22A屈曲的彎曲形狀，則向驅動線24A傳遞外力負荷，第1線部24AL、第2線部24AR中的張力TL、TR從初始張力T0起變化。

通過張力檢測部65AL、65AR檢測這些張力TL、TR，分別送出到動作指令值設定部161AL、161AR。

由此，取得張力TL、TR。

至此，步驟S25結束。

接著，進行步驟S26。本步驟是對驅動馬達64AL、64AR進行驅動控制以使得張力TL、TR成為貫穿插入用的初始張力T0的步驟。

具體而言，動作指令值設定部161AL(161AR)將張力TL(TR)作為檢測輸出，將用于進行以初始張力T0為目標值的反饋控制的動作指令值送出到馬達控制部100AL(100AR)。

接收到動作指令值的馬達控制部100AL(100AR)向驅動馬達64L(64R)送出與動作指令值對應的控制信號，對驅動馬達64L(64R)進行驅動。

例如，在TL>T0>TR的情況下，前端屈曲部25受到軸狀部21A以關節22A為中心向圖11中的箭頭R方向轉動的外力。

因此，在張力TL、TR接近初始張力T0時，進行送出第1線部24AL并牽引第2線部24AR的驅動。

這樣，張力被校正為初始張力T0的狀態成為前端屈曲部25上未作用有外力的狀態，軸狀部21B、21A成為以沿著處置器械通道16的彎曲的角度屈曲的狀態。

至此，步驟S26結束。

接著，進行步驟S27。本步驟是動作指令值設定部161AL(161AR)判定貫穿插入控制模式是否結束的步驟。

在本步驟中，動作指令值設定部161AL(161AR)調查基于從關節操作部32M的模式切換開關32a送出的模式信號M的控制模式的設定狀態。

在控制模式設定為貫穿插入控制模式的情況下，轉移到步驟S25，反復進行步驟S25～S27。

在控制模式設定為動作控制模式的情況下，結束貫穿插入控制模式。

在從處置器械通道16中拔出前端屈曲部25后，與上述第1實施方式同樣，操作者Op對模式切換開關32a進行操作，將模式信號M從貫穿插入控制模式切換為動作控制模式。

當在上述步驟S27中檢測到這種模式切換后，結束貫穿插入控制模式，轉移到動作控制模式。

在動作控制模式中，與上述第1實施方式同樣，能夠進行必要的處置動作。

根據本實施方式的機械手的控制方法，在控制模式為貫穿插入控制模式的期間內，對各關節22的轉動量進行控制，以使得根據作用于前端屈曲部25的外力而產生的各驅動線24的張力成為貫穿插入用的初始張力T0。

由此，前端屈曲部25被自動控制成沿著處置器械通道16的彎曲的屈曲狀態，所以，即使處置器械通道16的彎曲量變化，例如，操作者Op也能夠容易地貫穿插入醫療用器具60，而不用對前端屈曲部25進行操作以使其與處置器械通道16的彎曲一致。

此時，在醫療用器具60中，在貫穿插入時使各驅動線24的初始張力T0低于動作控制模式時的初始張力，所以，由于前端屈曲部25與處置器械通道16抵接而引起的張力的變化更少。由此，降低了貫穿插入時的平均阻力，所以，能夠以較輕的荷重進行貫穿插入。

并且，在醫療用器具60中，通過分別能夠獨立驅動的驅動馬達64L、64R對第1線部24L、第2線部24R進行驅動，所以，能夠迅速地追隨各個張力的變化。因此，即使初始張力T0較小，也能夠防止驅動線24脫落。

并且，當作用于前端屈曲部25的外力增大時，驅動前端屈曲部25以使得自動緩和外力，所以，各驅動馬達64L、64R不需要具有反向驅動性。因此，可以不對各驅動馬達64L、64R附加具有反向驅動性的結構，所以，能夠成為簡單的結構。

[第3實施方式]

接著，對本發明的第3實施方式的機械手進行說明。

圖14是本發明的第3實施方式的機械手的示意性結構圖。圖15是示出本發明的第3實施方式的機械手的控制單元的主要部分的功能結構的功能框圖。

如圖14所示，本實施方式的醫療用器具70(機械手)代替上述第2實施方式的驅動馬達64L、64R和控制單元36而具有與上述第1實施方式相同的驅動馬達34和控制單元76(動作控制部)。

驅動馬達34、張力檢測部65L、65R對應于關節22A、22B而分別具有驅動馬達34A、34B、張力檢測部65AL、65AR、65BL、65BR。但是，在圖14中，省略驅動馬達34B、張力檢測部65BL、65BR的圖示。附加字母A、B的用法與上述第1、第2實施方式相同。

并且，與上述第2實施方式同樣，基端部殼體31和操作部32的結構在圖14中更加簡化地進行描繪。

醫療用器具70能夠代替上述第1實施方式的醫療用器具20而與機械手系統1一起使用(參照圖1)。

下面，以與上述第2實施方式的不同之處為中心進行說明。

如圖15所示，控制單元76代替上述第2實施方式的控制單元66的馬達控制部100AL、100AR、動作指令值設定部161AL、161AR而具有馬達控制部100A、動作指令值設定部171A。

并且，在圖15中省略圖示，但是，代替上述第2實施方式的控制單元66的馬達控制部100BL、100BR、動作指令值設定部161BL、161BR而具有馬達控制部100B、動作指令值設定部171B。

動作指令值設定部171B具有與動作指令值設定部171A相同的結構。

下面，針對這些部件，在不論與驅動馬達34A、34B中的哪一方有關的情況下、總稱雙方的情況下，有時省略附加字母A、B，稱為馬達控制部100、動作指令值設定部171。

利用后述的動作說明對控制單元76進行的具體控制動作進行說明。

與上述第1實施方式同樣，控制單元76可以構成為進行用于去除其他關節部導致的相互干擾的校正，但是，在相互干擾充分小的情況下，也可以不進行用于去除相互干擾的校正。下面，為了簡化，對不進行用于去除相互干擾的校正的結構的例子進行說明。

這種控制單元76的裝置結構通過由CPU、存儲器、輸入輸出接口、外部存儲裝置等構成的計算機構成，由此，執行實現上述各功能結構的控制功能的適當的控制程序。

接著，以本實施方式的機械手的控制方法為中心對機械手系統1中的醫療用器具70的動作進行說明。

圖16是示出本發明的第3實施方式的機械手的控制方法的流程的流程圖。

本實施方式的機械手的控制方法是按照圖16所示的流程執行圖16所示的步驟S31～S36的方法。

除了代替上述第2實施方式的醫療用器具60而使用醫療用器具70以外，步驟S31、S32、S33是與上述第2實施方式的步驟S21、S22、S24相同的步驟。

當步驟S33結束后，通過控制單元76進行以下說明的步驟S34～S36。此時，關節22A、22B同時并行地進行自動控制，但是，各自的控制動作相同，所以，下面以關節22A的控制動作為中心進行說明。

步驟S34是取得驅動線24A的第1線部24AL、第2線部24AR中產生的張力TL、TR的步驟。

前端屈曲部25在步驟S32中被初始化為筆直狀態，所以，當插入到處置器械通道16中彎曲的部分時，前端屈曲部25與處置器械通道16抵接，從處置器械通道16受到反作用力。

由此，前端屈曲部25在根據處置器械通道16的彎曲形狀而屈曲的方向上受到外力。例如，如果是關節22A屈曲的彎曲形狀，則向驅動線24A傳遞外力負荷，第1線部24AL、第2線部24AR中的張力TL、TR從初始張力起變化。

通過張力檢測部65AL、65AR檢測這些張力TL、TR，送出到動作指令值設定部171A。

由此，取得張力TL、TR。

至此，步驟S34結束。

接著，進行步驟S35。本步驟是對驅動馬達34A進行驅動控制以使得張力TL、TR相等的步驟。

具體而言，動作指令值設定部171A計算張力TL、TR之差(張力差)，將用于對驅動馬達34A進行驅動以使得該差成為0的動作指令值送出到馬達控制部100A。

接收到動作指令值的馬達控制部100A向驅動馬達34A送出與動作指令值對應的控制信號，對驅動馬達34A進行驅動。

例如，在TL>TR的情況下，前端屈曲部25受到軸狀部21A以關節22A為中心向圖14中的箭頭R方向轉動的外力。

因此，在張力TL、TR之差接近0時，通過驅動馬達34A進行使關節22A向箭頭R方向轉動的驅動。

當張力TL、TR相等時，成為前端屈曲部25上未作用有外力的狀態，軸狀部21B、21A成為以沿著處置器械通道16的彎曲的角度屈曲的狀態。

至此，步驟S35結束。

接著，進行步驟S36。本步驟是動作指令值設定部171A判定貫穿插入控制模式是否結束的步驟。

在本步驟中，動作指令值設定部171A調查基于從關節操作部32M的模式切換開關32a送出的模式信號M的控制模式的設定狀態。

在控制模式設定為貫穿插入控制模式的情況下，轉移到步驟S34，反復進行步驟S34～S36。

在控制模式設定為動作控制模式的情況下，結束貫穿插入控制模式。

在從處置器械通道16中拔出前端屈曲部25后，與上述第2實施方式同樣，操作者Op對模式切換開關32a進行操作，將模式信號M從貫穿插入控制模式切換為動作控制模式。

當在上述步驟S36中檢測到這種模式切換后，結束貫穿插入控制模式，轉移到動作控制模式。

在動作控制模式中，與上述第2實施方式同樣，能夠進行必要的處置動作。

根據本實施方式的機械手的控制方法，在控制模式為貫穿插入控制模式的期間內，對各關節22的轉動量進行控制，以使得根據作用于前端屈曲部25的外力而產生的各驅動線24中產生的張力TL、TR相等。

由此，前端屈曲部25被自動控制成沿著處置器械通道16的彎曲的屈曲狀態，所以，即使處置器械通道16的彎曲量變化，例如，操作者Op也能夠容易地貫穿插入醫療用器具70，而不用對前端屈曲部25進行操作以使其與處置器械通道16的彎曲一致。

并且，當作用于前端屈曲部25的外力增大時，驅動前端屈曲部25以使得自動緩和外力，所以，各驅動馬達34不需要具有反向驅動性。因此，可以不對各驅動馬達34附加具有反向驅動性的結構，所以，能夠成為簡單的結構。

[第2變形例]

接著，對本實施方式的變形例(第2變形例)的機械手和機械手系統進行說明。

圖17是本發明的第3實施方式的變形例(第2變形例)的機械手和機械手系統的主要部分的示意性結構圖。

如圖17中示出主要部分那樣，本變形例的機械手系統18代替上述第1實施方式中的機械手系統1的醫療用器具20、主機械手2、控制單元5、從機械手6而具有醫療用器具80(機械手)、主機械手82、控制單元85(動作控制部)、從機械手86。

醫療用器具80刪除上述第1實施方式的操作部32、控制單元36，代替基端部殼體31而具有基端部殼體81，在各驅動線24中貫穿插入到前端屈曲部25內的部分設置有上述第3實施方式中的張力檢測部65L、65R。

驅動馬達34、驅動線24、張力檢測部65L、65R與上述第3實施方式同樣，對應于關節22A、22B而分別具有驅動馬達34A、34B、驅動線24A、24B、張力檢測部65AL、65AR、65BL、65BR，但是，在圖17中，省略驅動馬達34A、張力檢測部65BL、65BR的圖示。附加字母A、B的用法與上述第3實施方式相同。

下面，以與上述第1、第3實施方式的不同之處為中心進行說明。

基端部殼體81是在其內部配置有各驅動馬達34且與筒狀部23的基端部連結的裝置部分。各驅動馬達34和各編碼器34b經由布線纜線85a以能夠通信的方式與后述控制單元85連接。

在布線纜線85a中還貫穿插入有圖示省略的布線，該圖示省略的布線與設置在前端屈曲部25的內部的各張力檢測部65L、65R連接，且貫穿插入到在前端屈曲部25、筒狀部23和基端部殼體81的內部配置的布線的內部。由此，各張力檢測部65L、65R的檢測輸出被送出到后述控制單元85。

主機械手82中，代替上述第1實施方式的主機械手2的控制單元5而具有控制單元85。

控制單元85構成為在控制單元5的控制功能中追加了上述第3實施方式的控制單元76的控制功能。

關于針對控制單元85的操作輸入，經由主臂3進行包含與醫療用器具80的動作有關的操作輸入在內的全部操作輸入。

關于基于主臂3的操作，例如，可以利用一對主臂3中的一方對處置用內窺鏡裝置10進行操作，利用另一方對醫療用器具80進行操作，也可以通過適當的操作部對處置用內窺鏡裝置10的操作和醫療用器具80的操作進行切換。

在進行醫療用器具80的操作的情況下，主臂3的具有關節構造的操作部被分配給與上述第3實施方式中的彎曲操作按鈕32b相同的彎曲操作，主臂3的把持操作部被分配給與上述第3實施方式中的把持操作部32N相同的把持操作。

進而，主臂3中的圖示省略的其他操作部被分配給與上述第3實施方式中的模式切換開關32a相同的模式切換操作。

根據這種結構，醫療用器具80在機械手系統18中是由主臂3進行操作的從機械手。

即，本變形例的從機械手86構成為在上述第1實施方式的從機械手6中追加了作為從機械手的醫療用器具80。

本變形例的機械手系統18是組入能夠進行與上述第3實施方式的醫療用器具70相同的動作的醫療用器具80作為一個從機械手的主從方式的系統。

因此，當通過主臂3將醫療用器具80的控制模式切換為貫穿插入控制模式時，與上述第3實施方式完全相同，能夠將醫療用器具80的前端屈曲部25和筒狀部23貫穿插入到處置器械通道16中。

在上述第3實施方式中，說明了手動貫穿插入醫療用器具70的情況的例子，但是，這種貫穿插入操作僅使醫療用器具80的前端位于供給口16a并在軸向上送出醫療用器具80即可，所以，容易通過機器人進行操作。

例如，通過在從機械手86上設置貫穿插入操作用的多關節機器人8，能夠通過該多關節機器人8進行貫穿插入。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，在進行動作說明的情況下，說明了將機械手插入到通道部件中的情況的例子，但是，在將貫穿插入到通道部件中之后進行了處置等的機械手通過通道部件拔出到外部的情況下，也進行相同的控制。因此，與插入時同樣，能夠容易地拔出。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，作為通道部件，以處置用內窺鏡裝置10的處置器械通道16為例進行了說明，但是，通道部件不限于此。通道部件例如也可以是所謂的軟性的外套管，該情況下，外套管的內部構成供機械手貫穿插入的路徑。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，作為機械手的末端執行器，說明了具有把持鉗子即把持部26的情況的例子，但是，末端執行器不限于把持部26，能夠根據手術的種類而采用適當的裝置結構、例如高頻處置器械、局部注射針、剝離鉗子、抽吸器等。并且，末端執行器也不限于把持部26這樣的可動機構。例如，也可以是僅在處置用內窺鏡裝置10的觀察部15這樣的前端固定的末端執行器。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，說明了機械手的控制方法是醫療用機械手的控制方法的情況的例子，但是，本發明同樣能夠應用于醫療用機械手以外的機械手、例如工業用機械手。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，說明了前端屈曲部25具有屈曲方向相互不同的2個關節22A、22B的情況的例子，但是，考慮手術的內容等而適當設定關節部的數量和自由度即可。例如，關節部可以僅為一個，也可以是3個以上。

并且，也可以代替關節部和筒狀部的組合而使用與外套管11中的彎曲部11B相同的機構。即，也可以構成為通過作為屈曲用關節的轉動關節連結作為軸狀部的多個節輪或彎曲塊。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，說明了動力傳遞部件為線的情況的例子，但是，動力傳遞部件不限于線。動力傳遞部件例如也可以使用纜線、具有撓性的棒或它們的組合等。

例如，在上述各實施方式和各變形例的說明中，說明了利用驅動線輪33等對驅動線24進行驅動的情況的例子，但是，也可以構成為，驅動線24的端部與一對齒條連結，通過驅動馬達使對這些齒條進行驅動的小齒輪旋轉。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，說明了檢測動力傳遞部件的張力作為負荷量的情況的例子，但是，負荷量不限于張力。例如，在動力傳遞部件為棒的情況下，也可以采用棒中產生的應力或應變量作為負荷量。

并且，負荷量不限于動力傳遞部件中產生的負荷量，也可以是驅動部中產生的負荷量。

作為驅動部中產生的負荷量的例子，例如，可以舉出驅動馬達34中產生的驅動電流量。

在上述各實施方式和各變形例的說明中，說明了關節部僅由屈曲用關節構成的情況，但是，例如，也可以包含繞軸狀部的中心軸旋轉的旋轉關節。

例如，即使基于其他屈曲用關節的屈曲部分與通道部件的彎曲形狀一致，當屈曲方向和彎曲方向不同時，負荷也增大，但是，該情況下，通過使旋轉關節旋轉，屈曲部分旋轉，能夠使屈曲部分的屈曲方向與通道部件的彎曲方向一致。由此，降低了負荷，容易進行貫穿插入。

在上述第1實施方式的說明中，說明了如下情況的例子：在對動作指令值θ(t)進行修正的情況下，改變上述式(1)的β(t)，改變正弦波的偏置量，由此進行修正，但是，這是一例。

例如，通過使上述式(1)的振幅α變化，也可以對θ(t)進行修正。

并且，θ(t)是周期性函數即可，不限于正弦波函數。

上述說明的全部結構要素能夠在本發明的技術思想范圍內進行適當組合或刪除來實施。

例如，可以在上述第2、第3實施方式的控制方法中追加上述第1實施方式中說明的用于去除相互干擾的校正。

并且，在上述第1實施方式中，也可以省略用于去除相互干擾的校正。

并且，在上述第3實施方式中，與上述第2實施方式同樣，也可以使驅動線24的貫穿插入用的初始張力低于動作控制時的初始張力。

產業上的可利用性

根據上述各實施方式，能夠提供如下的機械手的控制方法、機械手和機械手系統：在將機械手貫穿插入到通道部件中并送至使用部位的情況下，即使是簡單的結構，也能夠容易地進行貫穿插入動作。

標號說明

1、18：機械手系統；2、82：主機械手；3：主臂；5：控制單元；6、86：從機械手；10：處置用內窺鏡裝置；11：外套管；11B：彎曲部；11C：插入部；16：處置器械通道(通道部件)；16a：供給口(插入口)；20、40、60、70、80：醫療用器具(機械手)；21、21A、21B、21C：軸狀部；22、22A、22B：關節；23：筒狀部(插入部)；24、24A、24B：驅動線(動力傳遞部件)；24L、24AL、24BL：第1線部(第1傳遞部)；24R、24AR、24BR：第2線部(第2傳遞部)；25：前端屈曲部(關節構造部)；26：把持部；30：驅動單元；32、42：操作部；32a：模式切換開關；32b：彎曲操作按鈕；32c：操作桿；32M：關節操作部；32N、42N：把持操作部；34、34A、34B、44、44A、44B：驅動馬達(驅動部)；34b、34Ab、34Bb、64Lb、64Rb：編碼器；35、35A、35B、65L、65R、65AL、65AR、65BL、65BR：張力檢測部(負荷量檢測部)；36、66、76、85：控制單元(動作控制部)；64L、64AL、64BL：驅動馬達(第1驅動部、驅動部)；64R、64AR、64BR：驅動馬達(第2驅動部、驅動部)；100、100A、100B、100AL、100AR、100BL、100BR：馬達控制部；101、101A、101B、161L、161R、161AL、161AR、161BL、161BR、171、171A、171B：動作指令值設定部；Op：操作者；P：患者；T0：初始張力(貫穿插入用的初始張力)；T1、TL、TR：張力；Tsh：閾值；θ1、θ2：編碼器輸出；θi：相互干擾量；-θi：干擾避免補償量；θref、θ(t)：動作指令值。