机器人系统
阅读：1029发布：2020-10-15
专利汇可以提供机器人系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且机器人 系统具备： 机器人本体 ，其具备 机械臂 、安装于机械臂的 末端执行器 、及检测施加于末端执行器的梢端的 力 的力检测装置；实际反作用力信息生成器，其生成与力检测装置所检测的力相应的力觉信息，且将该力觉信息作为实际反作用力信息输出；假想反作用力信息生成器，其将与力检测装置所检测的力的时间微分值成正比的大小的成分作为假想反作用力信息输出；加法器，其将自实际反作用力信息生成器输出的实际反作用力信息与自假想反作用力信息生成器输出的假想反作用力信息相加所得者作为合成反作用力信息输出；操作装置，其使操作者感觉到与自加法器输出的合成反作用力信息相应的力，且若操作者进行操作则输出与该操作相应的操作信息；及动作控制部，其按照自操作装置输出的操作信息控制机器人本体的动作。，下面是机器人系统专利的具体信息内容。
1.一种机器人系统，其特征在于，具备：
机器人本体，其具备机械臂、安装于所述机械臂的末端执行器、及检测施加于所述末端执行器的梢端的力的力检测装置；
实际反作用力信息生成器，其生成与所述力检测装置所检测的力相应的力觉信息，且将该力觉信息作为实际反作用力信息输出；
假想反作用力信息生成器，其将与所述力检测装置所检测的力的时间微分值成比例的大小的成分作为假想反作用力信息输出；
加法器，其将自所述实际反作用力信息生成器输出的所述实际反作用力信息与自所述假想反作用力信息生成器输出的假想反作用力信息相加所得者作为合成反作用力信息输出；
操作装置，其使所述操作者感觉到与自所述加法器输出的所述合成反作用力信息相应的力，且若操作者进行操作则输出与该操作相应的操作信息；及
动作控制部，其按照自所述操作装置输出的操作信息控制所述机器人本体的动作。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人本体为从动臂，所述操作装置为主动臂，借由所述主动臂对所述从动臂进行远程操作。
3.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述力检测装置为安装于所述末端执行器的基端且以检测施加于该末端执行器的梢端的力的形式构成的力觉传感器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人系统还具备模式选择部，该模式选择部构成为能够使控制所述机器人本体的动作的所述动作控制部的运转模式选择如下模式中的任一种：自动模式，其不使所述操作信息反映至所述机器人本体的动作而使用预先设定的规定的程序控制所述机器人本体的动作；修正自动模式，其在能将所述操作信息反映至所述机器人本体的动作的状态下使用预先设定的规定的程序控制所述机器人本体的动作；及手动模式，其不使用所述规定的程序而使用所述操作信息控制所述机器人本体的动作；
所述动作控制部在所述运转模式为所述修正自动模式时，在所述机器人本体使用所述规定的程序进行动作的中途接收所述操作信息，从而以由进行与所述规定的程序有关的动作改为进行修正后的动作的形式控制所述机器人本体。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述机器人的远程操作系统应用于外科手术系统，所述末端执行器为手术器具。
机器人系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机器人系统。
背景技术
[0002] 通常，利用人手进行作业时，除对于手的反作用力以外，亦可借由触觉来感知手接触作业对象物时的手的温度变化等，因此，能够进行高精度的接触感测。以往，已知有于机器人系统中利用触觉信息的技术。例如，专利文献1中，揭示了一面于控制杆与可移动机器人之间获得力觉回馈一面操作可移动机器人的机器人系统。近年来，机器人系统被应用于要求较高的精度的各种作业。作为其应用例，可列举零件的嵌合作业、检查机械加工后的精加工面的作业、及外科手术系统。
发明内容
[0004] 发明要解决的问题然而，上述以往的机器人系统中，能够反馈至操作装置侧的触觉信息限于反作用力。因此，将此种机器人系统例如应用于外科手术系统时，难以敏感地感知安装于机器人的梢端的手术器具接触患部的情况，于操作性方面尚有改善的余地。此种问题于将机器人系统应用于零件的嵌合作业、检查机械加工后的精加工面的作业等需要较高的精度的作业的情形时共通。
[0005] 因此，本发明的目的在于使机器人系统中需要较高精度的作业的操作性提高。
[0006] 解决问题的技术手段本发明一形态的机器人系统具备：机器人本体，其具备机械臂、安装于所述机械臂的末端执行器（end effector）、及检测施加于所述末端执行器的梢端的力的力检测装置；实际反作用力信息生成器，其生成与所述力检测装置所检测的力相应的力觉信息，且将该力觉信息作为实际反作用力信息输出；假想反作用力信息生成器，其将与所述力检测装置所检测的力的时间微分值成比例的大小的成分作为假想反作用力信息输出；加法器，其将自所述实际反作用力信息生成器输出的所述实际反作用力信息与自所述假想反作用力信息生成器输出的假想反作用力信息相加所得者作为合成反作用力信息输出；操作装置，其使所述操作者感觉到与自所述加法器输出的所述合成反作用力信息相应的力，且若操作者进行操作则输出与该操作相应的操作信息；及动作控制部，其按照自所述操作装置输出的操作信息控制所述机器人的动作。此处，借由力检测装置检测的力包含相互正交的3轴的各方向的力及绕这些各轴作用的力矩。
[0007] 根据上述结构，于机器人本体中，若力检测装置检测施加于末端执行器的梢端的力，则实际反作用力信息生成器生成与借由力检测装置检测到的力相应的力觉信息，且将该力觉信息作为实际反作用力信息输出。此时，假想反作用力信息生成器将与借由力检测装置检测到的力的时间微分值成比例的大小的成分作为假想反作用力信息输出。于是，操作装置使操作者感觉到与自加法器输出的合成反作用力信息相应的力。操作者掌握与合成反作用力信息相应的力，且基于该掌握的与合成反作用力信息相应的力，对操作装置进行操作以便以机器人进行适当的作业的形式操作机器人。于是，操作装置输出与该操作相应的操作信息，动作控制部按照该操作信息控制机器人的动作。借此，末端执行器的梢端与作业对象物接触时，操作者自操作装置感到瞬间较强的反作用力，因此，敏感地感知接触而能够进行高精度的作业。
[0008] 所述机器人系统中，亦可为，所述机器人本体为从动臂，所述操作装置为主动臂，借由所述主动臂对所述从动臂进行远程操作。
[0010] 所述机器人系统还具备模式选择部，该模式选择部构成为可使控制所述机器人本体的动作的所述动作控制部的运转模式选择如下模式中的任一种：自动模式，其不使所述操作信息反映至所述机器人本体的动作而使用预先设定的规定的程序控制所述机器人本体的动作；修正自动模式，其在能将所述操作信息反映至所述机器人本体的动作的状态下使用预先设定的规定的程序控制所述机器人本体的动作；及手动模式，其不使用所述规定的程序而使用所述操作信息控制所述机器人本体的动作。所述动作控制部在所述运转模式为所述修正自动模式时，在所述机器人本体使用所述规定的程序进行动作的中途接收所述操作信息，从而以由进行与所述规定的程序有关的动作改为修正后的动作的形式控制所述机器人本体。
[0011] 根据上述结构，可借由模式选择部选择自动模式作为动作控制部的运转模式，因此，无需机器人的动作修正时，可选择自动模式来防止意外地对操作装置进行操作而动作被修正的情况。又，可借由模式选择部选择手动模式作为动作控制部的运转模式，故而可不使用规定的程序而对机器人本体进行操作。
[0013] 根据上述结构，实施手术者于外科手术系统中可敏感地感到手术器具接触患部，因此，能够进行高精度的手术。手术器具例如可为钳子、内视镜等。
[0014] 发明的效果根据本发明，可使机器人系统中需要较高精度的作业的操作性提高。
附图说明
[0016] 图1是表示第一实施形态的机器人系统的结构例的示意图；图2是表示图1的从动臂梢端的结构例的示意图；
图3是表示图1的控制装置的结构的框图；
图4是示意性地表示与力觉传感器所检测的力相应的实际反作用力、假想反作用力、以及它们的合成反作用力的时间变化的图表；
图5是表示第二实施形态的机器人系统的结构的示意图；
图6是表示第三实施形态的机器人系统的结构的示意图。
图3是表示图1的控制装置的结构的框图；
图4是示意性地表示与力觉传感器所检测的力相应的实际反作用力、假想反作用力、以及它们的合成反作用力的时间变化的图表；
图5是表示第二实施形态的机器人系统的结构的示意图；
图6是表示第三实施形态的机器人系统的结构的示意图。
具体实施方式
[0017] 以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。以下，于所有附图中，对相同或相当的要素附注相同的符号并省略重复的说明；（第一实施形态）
图1是表示本发明的第一实施形态的机器人系统的结构例的示意图。如图1所示，本实施形态的机器人系统100由借由主动臂2远程操作从动臂1的主从式的远程操作系统构成。
图1是表示本发明的第一实施形态的机器人系统的结构例的示意图。如图1所示，本实施形态的机器人系统100由借由主动臂2远程操作从动臂1的主从式的远程操作系统构成。
[0018] 机器人系统100（以下称为远程操作系统）具备由第一机器人所构成的从动臂1、由第二机器人所构成的主动臂2、控制装置3、力觉传感器5、输入装置9、摄像机11、及监控器（monitor）12。从动臂1可由任意类型的机器人构成。从动臂1相当于本发明的“机器人本体”。本实施形态中，从动臂1例如由众所周知的多关节机器人构成，且具备基台1a、设置于基台1a的多关节的臂1b、及设置于臂1b的梢端的手腕1c。多关节的臂1b的各关节具备驱动用伺服马达、及检测伺服马达的旋转角度位置的编码器、检测于伺服马达流动的电流的电流传感器（均未图示）。于手腕1c安装有末端执行器4。于末端执行器4安装有力觉传感器5。
[0019] 主动臂2可由任意类型的机器人构成。主动臂2相当于本发明的“操作装置”。本实施形态中，主动臂2设为与从动臂1相似构造，但只要可借由操作者进行操作而操作从动臂1，则例如可为开关、调整柄、操作杆或输入板等移动终端，亦可为如操纵杆那样的简易装置。若操作者为了操作从动臂1而对主动臂2进行操作，则将与该操作相应的操作信息发送至控制装置3。
[0020] 输入装置9由触控面板、键盘等人机接口所构成。输入装置9主要用于从动臂1的下述自动模式、修正动作模式、及手动模式这三种模式的切换、及输入各种数据等。输入至输入装置9的信息被发送至控制装置3。
[0021] 远程操作系统100中，处于远离从动臂1的作业区域的位置（作业区域外）的操作者借由操纵主动臂2并输入操作信息而使从动臂1进行与操作信息对应的动作，从而可进行规定的作业。又，远程操作系统100中，从动臂1亦可无需由操作者对主动臂2操作而自动地进行规定的作业。
[0022] 本说明书中，将按照经由主动臂2而输入的操作信息使从动臂1动作的运转模式称为“手动模式”。再者，上述“手动模式”中亦包含如下情形，即，基于借由操作者对主动臂2进行操作而输入的操作信息对动作中的从动臂1的动作的一部分自动地进行动作修正。又，将按照预先设定的规定的程序使从动臂1动作的运转模式称为“自动模式”。
[0023] 此外，本实施形态的远程操作系统100，以如下形式构成，即，可于从动臂1自动地动作的中途使主动臂2的操作反映至从动臂1的自动的动作，对自动地进行的动作进行修正。本说明书中，将在能够反映经由主动臂2而输入的操作信息的状态下按照预先设定的规定的程序使从动臂1动作的运转模式称为“修正自动模式”。再者，上述“自动模式”与“修正自动模式”的区别在于，使从动臂1动作的运转模式为自动模式时不将主动臂2的操作反映至从动臂1的动作。
[0024] 摄像机11以能够拍摄从动臂1的可动范围的全部或一部分中的该从动臂1的动作的形式设置。摄像机11拍摄的图像信息被发送至控制装置3，控制装置3以显示与该图像信息对应的图像的形式控制监控器12。
[0025] 图2是表示从动臂1梢端的结构例的示意图。如图2所示，于手腕1c梢端的安装面1d安装有末端执行器4。本实施形态中，末端执行器4是能够抓持嵌合零件200的机器手。机器手具备：手本体，其安装于手腕1c梢端的安装面1d；及两根手指部，其由例如由马达所构成的致动器（未图标）驱动。若致动器动作，则两根手指部相对于手本体移动。亦即，机器手的两根手指部能够以相互接近或分离的形式移动，且可利用两根手指部抓持嵌合零件200。本实施形态的远程操作系统100中，使保持于机器手（4）的嵌合零件200借由从动臂1的作动而精密嵌合于被嵌合零件210的孔211。该嵌合作业尤其于组装作业中要求操作者熟练操作。
[0026] 力觉传感器5安装于手腕1c梢端的安装面1d与末端执行器4之间。力觉传感器5相当于本发明的“力检测装置”。本实施形态中，力觉传感器5安装于末端执行器4的基端，且以检测施加于末端执行器4的梢端的力的形式构成。力觉传感器5是能够检测出于手腕坐标系中定义的XYZ轴方向的力、及绕各轴作用的力矩的六轴力觉传感器。此处，所谓手腕坐标系是以手腕1c为基准的坐标系。于图2中，与手腕1c的安装面1d平行地定义X轴及Y轴，于与安装面1d垂直的方向定义Z轴。力觉传感器5借由无线或有线将检测信号发送至控制装置3。
[0027] 图3是表示控制装置3的结构的框图。如图3所示，控制装置3包含动作控制部6、力觉信息处理部7、监控器控制部8、存储部10、及接口部（未图标）。控制装置3由计算机、微控器、微处理器等具有运算处理功能的装置构成。动作控制部6、力觉信息处理部7、及监控器控制部8借由利用控制装置3的运算处理部（未图示）执行存储于控制装置3的存储部10的规定的程序而实现。控制装置3的硬件上的结构为任意，控制装置3可与从动臂1等其他装置独立地设置，亦可与其他装置一体地设置。
[0028] 动作控制部6按照自输入装置9输入的信息及自主动臂2发送的操作信息控制从动臂1的动作。此处，输入装置9的模式选择部25用于供操作者选择上述“自动模式”、“修正自动模式”及“手动模式”中的任一者作为使从动臂1动作的运转模式。与由操作者选择的模式有关的信息自模式选择部25被输入至动作控制部6。存储部10是可读写的记录介质，预先存储有用以使从动臂1自动地进行规定的动作的规定的程序。规定的程序例如是借由示教作业以进行规定的作业的形式使从动臂1动作并存储的示教信息。本实施形态中，示教信息可为借由操作主动臂2而指示从动臂1的动作并使之存储的信息，亦可为借由直接示教而存储的信息。再者，存储部10与控制装置3设为一体，但亦可与控制装置3分开设置。具体而言，动作控制部6基于来自主动臂2的操作信息、及预先存储的信息中的至少任一种信息控制驱动从动臂1的各关节轴的伺服马达。动作控制部6生成从动臂1的各关节轴的位置指令值，且基于所生成的位置指令值与编码器的检测值（实际值）的偏差而生成速度指令值。然后，基于所生成的速度指令值与速度当前值的偏差而生成转矩指令值（电流指令值），并基于所生成的电流指令值与电流传感器的检测值（实际值）的偏差而控制伺服马达。
[0029] 力觉信息处理部7具备实际反作用力信息生成器21、假想反作用力信息生成器22、及加法器23。实际反作用力信息生成器21生成与力觉传感器5所检测的力相应的力觉信息，且将该力觉信息作为实际反作用力信息输出。此处，实际反作用力信息生成器21以如下形式构成，即，取得力觉传感器5的检测信号，将施加于机器手（4）的梢端的力转换为适当的范围，并将其作为实际反作用力输出至加法器23。实际反作用力信息生成器21亦可包含低通滤波器以便去除噪声。
[0030] 假想反作用力信息生成器22将与力觉传感器5检测的力的时间微分值成比例的大小的成分作为假想反作用力信息输出。此处，假想反作用力信息生成器22以如下形式构成，即，取得力觉传感器5的检测信号，对与施加于机器手（4）的梢端的力的时间微分值成比例的大小的成分进行运算，并将其作为假想反作用力信息输出至加法器23。
[0031] 加法器23将自实际反作用力信息生成器21输出的实际反作用力信息与自假想反作用力信息生成器22输出的假想反作用力信息相加所得者作为合成反作用力信息输出。此处，加法器23以如下形式构成，即，将自实际反作用力信息生成器21输出的实际反作用力信息与自假想反作用力信息生成器22输出的假想反作用力信息相加，并将其作为合成反作用力信息输出至主动臂2。此处，将合成反作用力转换为主动臂2的各关节的转矩值。经转换的转矩值相当于对驱动各关节的致动器（未图示）的驱动的转矩指令。主动臂2使操作者感觉到相当于自加法器23输出的合成反作用力信息的力，且若操作者进行操作，则将与该操作相应的操作信息输出至动作控制部6。
[0032] 监控器控制部8以显示与利用摄像机11拍摄的图像信息对应的图像的形式控制监控器12。操作者可借由一面观察监控器12一面操作主动臂2而如操作者所欲般操作从动臂1。
[0033] 其次，使用图2～图4对远程操作系统100的动作进行说明。本实施形态的远程操作系统100中，操作者借由一面观察监控器12一面操作主动臂2而借由从动臂1的运行将机器手（4）所保持的嵌合零件200插入至被嵌合零件210的孔211（参照图2）。此处，对由操作者利用模式选择部25选择的运转模式为“手动模式”的情形进行说明。动作控制部6在使从动臂1动作的运转模式为“手动模式”时，不使用规定的程序而按照借由操作主动臂2而传送的操作信息（输入指令）来控制从动臂1的动作（参照图3）。另一方面，安装于从动臂1的梢端的力觉传感器5检测施加于机器手（4）的梢端的力。实际反作用力信息生成器21生成与借由力觉传感器5检测到的力相应的力觉信息，并将该力觉信息作为实际反作用力信息输出。操作者借由一面观察监控器12一面操作主动臂2而借由其从动臂1的运行将抓持有嵌合零件200的机器手（4）朝向被嵌合零件210按下（图2的Z方向）。其结果为，机器手（4）的梢端或保持于机器手（4）的嵌合零件200与被嵌合零件210或设置于被嵌合零件210的孔211接触。图4中的（a）是示意性地表示与力觉传感器5检测到的力相应的实际反作用力F的时间变化的曲线图。如图4中的（a）所示，刚开始从动臂1的动作之后，施加于机器手（4）的梢端的力为零，但于时刻t0，施加于机器手（4）的梢端的力上升，与力觉传感器5检测到的力相应的实际反作用力F亦上升。
[0034] 另一方面，假想反作用力信息生成器22将与力觉传感器5检测的力的时间微分值成比例的大小的成分作为假想反作用力信息输出。图4中的（b）是示意性地表示假想反作用力K（dF/dt）的时间变化的曲线图。此处，K为常数。如图4中的（b）所示，刚开始从动臂1的动作之后，与力觉传感器5检测的力的时间微分值成比例的假想反作用力K（dF/dt）为零。当于时刻t0与力觉传感器5检测到的力相应的实际反作用力F上升时，假想反作用力亦随之急遽地上升，但其后急遽地衰减。
[0035] 加法器23将自实际反作用力信息生成器21输出的实际反作用力信息与自假想反作用力信息生成器22输出的假想反作用力信息相加所得者作为合成反作用力信息输出至主动臂2。于是，主动臂2使操作者感觉到与自加法器23输出的合成反作用力信息相应的力。操作者掌握与合成反作用力信息相应的力，且基于该掌握的与合成反作用力信息相应的力，操作主动臂2以便以机器人进行适当的作业的形式操作机器人。于是，主动臂2输出与该操作相应的操作信息，动作控制部6按照该操作信息控制机器人的动作。
[0036] 图4中的（c）是示意性地表示合成反作用力Fb的时间变化的曲线图。如图4中的（c）所示，于时刻t0机器手（4）的梢端或保持于机器手（4）的嵌合零件200与被嵌合零件210或设置于被嵌合零件210的孔211接触时，合成反作用力Fb因假想反作用力K（dF/dt）的影响而急遽地上升。借此，操作者自主动臂2感到瞬间较强的反作用力，因此，敏感地感知接触，而能够进行高精度的作业；（第二实施形态）
其次，对第二实施形态进行说明。本实施形态的远程操作系统的基本结构与第一实施形态同样。以下，省略与第一实施形态共通的结构的说明，仅对不同的结构进行说明。
其次，对第二实施形态进行说明。本实施形态的远程操作系统的基本结构与第一实施形态同样。以下，省略与第一实施形态共通的结构的说明，仅对不同的结构进行说明。
[0037] 图5是表示第二实施形态的机器人的远程操作系统的结构的示意图。如图5所示，本实施形态中，与第一实施形态相比，不同之处在于安装于从动臂1的手腕1c梢端的末端执行器4是用以测定电阻的接触探针。接触探针（4）具有针状的梢端形状。又，此处亦于手腕1c梢端的安装面1d与末端执行器4之间安装有力觉传感器5。本实施形态的远程操作系统中，进行固定地配置于测定台213的被测定物212的表面的电阻的测定作业。电阻测定的连接方法例如为二端子法或四端子法。测定作业中，借由该从动臂1的运行使针状的接触探针（4）的梢端与被测定物212的检查面接触。被测定物212例如为薄板、薄壁圆筒等刚性较低的零件时，容易产生变形等，使极小的针的梢端与被测定物212的表面接触的作业要求操作者熟练操作。
[0038] 利用模式选择部25选择的运转模式为“手动模式”时，操作者借由一面观察监控器12一面操作主动臂2，而借由其从动臂1的运行将梢端安装有接触探针（4）的机器手（4）朝向被测定物212按下（图5的Z方向）。
[0039] 即便为本实施形态的结构，于接触探针（4）的梢端与被测定物212接触的情形时，操作者亦于接触的瞬间自主动臂2感到瞬间较强的反作用力，因此，能够敏感地感知接触，而能够进行高精度的作业。
[0040] 再者，上述实施形态中，对利用模式选择部25选择的运转模式为“手动模式”的情形进行了说明，但利用模式选择部25选择的运转模式亦可为“自动模式”。在使从动臂1动作的运转模式为“自动模式”时，动作控制部6不使用自主动臂2传送的操作信息而按照预先设定的规定的程序控制从动臂1的动作。
[0041] 又，利用模式选择部25选择的运转模式亦可为“修正自动模式”。在运转模式为“修正自动模式”时，动作控制部6使用规定的程序与操作信息这两者。再者，运转模式为“修正自动模式”时，在未将操作信息传送至动作控制部6的情形下，动作控制部6仅使用规定的程序。更详细而言，在使从动臂1动作的运转模式为“修正自动模式”时，动作控制部6若于从动臂1使用规定的程序自动地进行动作的中途接收操作信息，则使用规定的程序与操作信息这两者控制从动臂1的动作。借此，从动臂1由进行与规定的程序有关的动作即自动进行的动作改为修正后的动作。
[0042] 再者，上述各实施形态中，动作控制部6形成为按照由操作者利用输入装置9的模式选择部25选择的“自动模式”、“修正自动模式”及“手动模式”中的任一运转模式进行从动臂1的动作的结构，但并不限定于此种结构。例如，亦可具有：输出控制部（未图示），其于动作控制部6以使从动臂1根据“自动模式”动作至规定的步骤的形式控制从动臂1时，对操作者输出关于从动臂1的自动运转的继续允许的询问；及继续判定部（未图示），其基于在利用输出控制部（未图示）输出询问之后由接收部（未图示）接收的输入信号，判定是否允许自动运转的继续。借此，于需要作业者的熟练的场景（例如，嵌合作业或接触作业）中，可自“自动模式”切换为“手动模式”，从而可进行高精度的作业；（第三实施形态）
其次，对第三实施形态进行说明。本实施形态的远程操作系统的基本结构与上述实施形态同样。以下，省略与第一实施形态共通的结构的说明，以不同的结构为中心进行说明。
本实施形态的远程操作系统应用于外科手术系统，末端执行器为手术器具。外科手术系统为主从型的手术支持机器人。在此是医师等实施手术者对患者实施内视镜外科手术的系统。
其次，对第三实施形态进行说明。本实施形态的远程操作系统的基本结构与上述实施形态同样。以下，省略与第一实施形态共通的结构的说明，以不同的结构为中心进行说明。
本实施形态的远程操作系统应用于外科手术系统，末端执行器为手术器具。外科手术系统为主从型的手术支持机器人。在此是医师等实施手术者对患者实施内视镜外科手术的系统。
[0043] 再者，由于本实施形态的外科手术系统用于手术支持，故而从动臂1构成为仅以“手动模式”进行动作。因此，输入装置9不具备用于由操作者选择运转模式的模式选择部25（参照图3）。实施手术者借由一面观察监控器12一面操作主动臂2而如实施手术者所欲般操作从动臂1。对于主动臂2的具体的结构省略图示。
[0044] 图6是表示第三实施形态的机器人的远程操作系统的结构的示意图。如图6所示，于从动臂1的梢端的手腕1c形成有保持仪器（外科用器具）42的保持器36（器具保持部）。于从动臂1梢端的手腕1c的安装面1d（保持器36的背面）与仪器42之间安装有力觉传感器5。于保持器36可装卸地保持有仪器42。保持于保持器36的仪器42的轴（shaft）43以与基准方向D平行地延伸的形式构成。再者，亦可于该保持器36可装卸地保持有内视镜组件。本实施形态中，实施手术者借由该从动臂1的运行而使从动臂1的仪器42动作。
[0045] 仪器42由设置于其基端部的驱动单元45、设置于其梢端部的末端执行器（处理器具）4、及将驱动单元45与末端执行器4之间连接的细长的轴43构成。于仪器42规定基准方向D，驱动单元45、轴43及末端执行器44与基准方向D平行地排列。仪器42的末端执行器4选自由具有能够动作的关节的手术器具（例如，钳子、剪子、抓钳、持针器、显微解剖器、缝合器、缝钉、吸引洗净工具、圈套器钢丝、及施夹器等）或不具有关节的器具（例如，切断刀、烧灼探针、洗净器、导管、及吸引孔等）所组成的群。
[0046] 外科手术系统（100）中，利用从动臂1的梢端的手术器具（4）对患者214进行各种手术。不仅一般的手术，使用外科手术系统（100）的手术亦要求实施手术者熟练操作。即便为本实施形态的结构，于手术器具（4）与患者214接触的情形时，实施手术者亦会于接触的瞬间自主动臂2感到瞬间较强的反作用力，因此，可敏感地感知接触，而能够实施高精度的手术；（其他实施形态）
再者，上述各实施形态的远程操作系统100是具备力觉传感器5作为力检测装置且借由该力觉传感器5检测施加于末端执行器的梢端的力的结构（参照图2、图3），但并不限于此。
例如，如上述般，动作控制部6控制驱动从动臂1的各关节轴的伺服马达，但亦可基于各关节轴的位置偏差、速度偏差、及电流偏差中的至少一者的变化率算出作用于从动臂1的末端执行器4的梢端的力。借此，能够不具备力觉传感器5而以简易的结构发挥与上述实施形态同等的效果。
再者，上述各实施形态的远程操作系统100是具备力觉传感器5作为力检测装置且借由该力觉传感器5检测施加于末端执行器的梢端的力的结构（参照图2、图3），但并不限于此。
例如，如上述般，动作控制部6控制驱动从动臂1的各关节轴的伺服马达，但亦可基于各关节轴的位置偏差、速度偏差、及电流偏差中的至少一者的变化率算出作用于从动臂1的末端执行器4的梢端的力。借此，能够不具备力觉传感器5而以简易的结构发挥与上述实施形态同等的效果。
[0047] 又，上述各实施形态的机器人系统100由主从式的远程操作系统构成，但并不限于此。例如，于其他机器人系统中，亦可为如下结构，即，安装于机械臂的末端执行器的梢端与作业对象物接触时，使周围的人或系统的管理者感觉到自作业对象物受到的反作用力。
[0048] 对本领域技术人员而言，由上述说明可明确得知本发明的较多的改良或其他实施形态。因此，上述说明应仅作为例示解释，且以将执行本发明的最佳的形态教导给本领域技术人员的目的而提供。可于不脱离本发明的精神的范围内实质上变更其构造及功能的一者或两者的详情。
[0049] 产业应用性本发明于将机器人系统应用于需要较高的精度的作业的情形时有用。
[0050] 符号说明 1：从动臂（机器人本体）
2：主动臂（操作装置）
3：控制装置
4：末端执行器
5：力觉传感器（力检测装置）
6：动作控制部
7：力觉信息处理部
8：监控器控制部
9：输入装置
10：存储部
21：实际反作用力信息生成器
22：假想反作用力信息生成器
23：加法器
25：模式选择部
100：远程操作系统（机器人系统）
200：嵌合零件
210：被嵌合零件210
211：孔
212：被测定物
213：测定台
214：患者。
2：主动臂（操作装置）
3：控制装置
4：末端执行器
5：力觉传感器（力检测装置）
6：动作控制部
7：力觉信息处理部
8：监控器控制部
9：输入装置
10：存储部
21：实际反作用力信息生成器
22：假想反作用力信息生成器
23：加法器
25：模式选择部
100：远程操作系统（机器人系统）
200：嵌合零件
210：被嵌合零件210
211：孔
212：被测定物
213：测定台
214：患者。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种应用于外科手术的新型智能手术机器人 | 2020-05-13 | 886 |
| 外科手术操作臂及外科手术机器人 | 2020-05-12 | 62 |
| 机器人外科手术系统和其机器人臂 | 2020-05-13 | 424 |
| 一种使用方便的外科手术用机器人 | 2020-05-15 | 115 |
| 微创手术机器人及应用其的外科手术设备 | 2020-05-14 | 955 |
| 外科手术机器人 | 2020-05-11 | 537 |
| 微创外科手术机器人主控数据手套 | 2020-05-16 | 621 |
| 微创外科手术机器人主控数据手套 | 2020-05-16 | 281 |
| 外科手术机器人系统以及外科手术机器人系统的控制 | 2020-05-13 | 901 |
| 泌尿外科手术机器人 | 2020-05-12 | 225 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
外科手术机器人热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈