[发明专利]液压钳子系统

说明书

液压钳子系统具备：机器人钳子，包括：夹钳、与夹钳连结的第一活塞、与第一活塞共同形成充满工作液的第一压力室的第一缸、与第二活塞共同形成充满工作液的第二压力室的第二缸、连通第一压力室和第二压力室的连通路、及通过直动机构驱动第二活塞的马达；基于对第一活塞的指令位置来控制马达的控制装置；以及用于检测第二活塞的位置的位置传感器；控制装置包括：基于用位置传感器检测的第二活塞的位置来导出第一活塞的推定位置的观测器；以及基于第一活塞的推定位置与指令位置的偏差来导出马达的目标旋转速度的位置控制部。

技术领域

本发明涉及包括利用液压进行夹钳开闭的机器人钳子在内的液压钳子系统。

背景技术

一直以来，手术支援机器人中，使用通过导线的拉伸及拉回来进行夹钳开闭的导线驱动式机器人钳子。近年，也提出代替导线驱动式机器人钳子而利用空气压进行夹钳开闭的机器人钳子。例如，专利文献1的图9中记载有用于这样的机器人钳子的空气压执行器。图4中示出该空气压执行器100。

具体而言，空气压执行器100中，缸140内容纳有活塞130，该活塞130通过杆120与夹钳110连结。在缸140设置有检测活塞130的移动量的位移传感器150。位移传感器150用于外力F的计算。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2013-220273公报。

发明内容

发明要解决的问题：

而在图4所示的空气压执行器100中，位移传感器150还可为了控制夹钳（gripper）110的开闭而用作检测活塞130的位置的位置传感器。但由于机器人钳子的梢端部非常细，所以将这样的位置传感器（位移传感器150）设置于机器人钳子的梢端部较为困难。

因此，本发明目的在于不在机器人钳子的梢端部设置位置传感器即能控制夹钳的开闭。

解决问题的手段：

为了解决前述问题，本发明提供一种液压钳子系统，具备：机器人钳子，包括：夹钳、与所述夹钳连结的第一活塞、容纳所述第一活塞并与所述第一活塞共同形成充满工作液的第一压力室的第一缸、第二活塞、容纳所述第二活塞并与所述第二活塞共同形成充满所述工作液的第二压力室的第二缸、连通所述第一压力室和所述第二压力室的连通路、及通过直动机构来驱动所述第二活塞的马达；用于检测所述第二活塞的位置的位置传感器；以及基于对所述第一活塞的指令位置来控制所述马达的控制装置；所述控制装置包括：基于利用所述位置传感器检测的所述第二活塞的位置来导出所述第一活塞的推定位置的观测器；以及基于所述第一活塞的推定位置与所述指令位置的偏差来导出所述马达的目标旋转速度的位置控制部。

根据上述结构，使用非压缩性的工作液，从而与夹钳连结的第一活塞，换言之处于机器人钳子梢端侧的第一活塞的移动量几乎不受外力影响而与第二活塞的移动量成比例。而且，第二活塞通过直动机构由马达驱动。因而，若控制装置基于对第一活塞的指令位置来控制马达，则能控制夹钳的开闭。此外，控制装置包括基于第二活塞的位置来导出第一活塞的推定位置的观测器，该第一活塞的推定位置与指令位置进行比较，从而无需设置检测第一活塞的位置的位置传感器。即，无需在机器人钳子的梢端部设置位置传感器即能控制夹钳的开闭。

例如也可以是，所述位置传感器是检测所述马达的旋转位移量，将该旋转位移量转换为所述第二活塞的位置的旋转编码器。

也可以是，上述的液压钳子系统还具备检测所述工作液的压力的压力传感器；所述观测器基于由所述压力传感器检测的所述工作液的压力及用所述位置传感器检测的所述第二活塞的位置来导出所述第一活塞的推定位置。根据该结构，相比于仅基于第二活塞的位置来导出第一活塞的推定位置的情况，能提高第一活塞的位置的推定精度。