[发明专利]带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统

说明书

技术领域

本发明涉及带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统

本申请基于2012年06月13日在日本申请的特愿2012－133547号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

以往，作为用于进行远程操作的装置，已知主从方式的远程操作装置。主从方式的远程操作装置一般具备：操作输入装置，其用于操作者进行操作输入；和动作部，其根据来自操作输入装置的指令进行动作。此时，出于补偿操作输入装置和动作部的自重来减轻动作时负载的目的，已知使用弹簧、驱动器或者配重等。

例如，在专利文献1中，公开了使用恒张力弹簧来补偿自重的结构。并且，在专利文献2中，公开了使用马达来补偿自重的结构。而且，在专利文献3中，公开了使用连杆及弹簧来补偿自重的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平9-272082号公报

专利文献2：日本国特开2007-98507号公报

专利文献3：日本国特许第4144021号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在使用弹簧来补偿自重的结构中，存在由于误差而无法成为所设计的弹性常数的情况，存在无法高精度地补偿自重的情况。并且，在多轴的远程操作装置中，需要相对于各轴独立地构成带有自重补偿的直线运动机构。其结果为，装置具有大型化的倾向。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在具有有着俯仰角的旋转轴和与该旋转轴连接的直线运动轴的机构中，提供能够以简单的结构高精度地补偿自重的带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明提出以下手段。

本发明的第一方式的带有自重补偿的直线运动机构具备保持如下部分的保持部件：第一移动体，其安装有安装对象物；第二移动体，其设有平衡锤；以及连结部，其将所述第一移动体和所述第二移动体连结起来，使得所述平衡锤具有朝向所述第一移动体的移动方向的相反侧的方向成分而移动，所述保持部件具有使所述保持部件能够转动的转动轴，设安装有所述安装对象物的状态的所述第一移动体的质量为M1，所述第二移动体的质量为M2，从所述转动轴的转动中心向所述第一移动体的垂线的第一交点和所述第一移动体的第一重心之间的距离最短时的、所述第一重心和所述第一移动体上的所述第一交点之间的距离为L1，从所述转动轴的转动中心向所述第二移动体的垂线的第二交点和所述第二移动体的第二重心之间的距离最短时的、所述第二重心和所述第二移动体上的所述第二交点之间的距离为L2时，满足M2＝(L1/L2)×M1。

根据本发明的第二方式，也可以是在上述第一方式中，所述第一移动体和所述第二移动体相互平行并向相反方向直线移动。

根据本发明的第三方式，也可以是在上述第一方式、或上述第二方式中，所述第一移动体具有沿连结所述第一移动体上的所述第一交点和所述第一重心的直线方向延伸的第一齿条，所述第二移动体具有沿连结所述第二移动体上的所述第二交点和所述第二重心的直线方向延伸的第二齿条，所述连结部具有与所述第一齿条及所述第二齿条啮合的齿轮部。

根据本发明的第四方式，也可以是在上述第三方式中，所述齿轮部具有：与所述第一齿条啮合的第一齿轮；和与所述第二齿条啮合的第二齿轮，设所述第一齿轮的第一半径为d1，所述第二齿轮的第二半径为d2时，满足M2＝(L1/L2)×M1＝(d1/d2)×M1。

根据本发明的第五方式，也可以是在上述第一方式至上述第四方式的任意一种方式中，所述转动中心是所述保持部件的重心附近。

本发明的第六方式的操作输入装置具备：上述第一方式至第五方式中任意一项所述的带有自重补偿的直线运动机构；基台，其连结于所述带有自重补偿的直线运动机构；抵接部，其设于所述基台并能够供所述第一移动体的一部分抵接；以及相对值方式的检测部，其对所述第一移动体、所述第二移动体及所述连结部中至少任意一方的移动量或位置进行检测，在所述第一移动体与所述抵接部抵接的位置关系下，所述检测部被初始化。

本发明的第七方式的手术支援系统具备：上述第六方式所述的操作输入装置；和动作部，其具有用于对患者进行手术的手术工具，所述动作部与所述操作输入装置连接，并至少根据所述检测部中检测到的移动量或位置进行动作。

发明效果

根据上述带有自重补偿的直线运动机构、操作输入装置及手术支援系统，能够以简单的结构高精度地补偿自重。

附图说明