JP5623391B2 - 医療用マニピュレータ - Google Patents

Description

本発明は、駆動部と、該駆動部によって動作される先端動作部を有する作業部とを備え、これら駆動部と作業部とを着脱可能に構成した医療用マニピュレータに関する。

腹腔鏡下手術においては、患者の腹部等に小さな孔をいくつかあけて内視鏡、マニピュレータ（又は鉗子）等を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら手術を行っている。このような腹腔鏡下手術は、開腹を必要としないため患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減されることから、適用分野の拡大が期待されている。

一方、腹腔鏡下手術で用いるマニピュレータには、患部の位置及び大きさに応じて迅速且つ適切な手技が可能であることが望まれており、しかも患部切除、縫合及び結紮等の様々な手技が行われる。これに関連して、操作の自由度が高くしかも簡便に操作することのできるマニピュレータの提案がなされている（例えば、日本国特開２００８−１０４８５４号公報参照）。

日本国特開２００８−１０４８５４号公報記載のマニピュレータは、先端動作部を有する作業部と、モータやハンドルを有する駆動部とを着脱可能に構成している。これにより、はさみやグリッパ等の各種の先端動作部を設けた所定の作業部を駆動部に対して交換することにより、手技に応じた各種の先端動作部を持つマニピュレータを容易に構成することができる。このマニピュレータでは、駆動部と作業部との装着時、駆動軸と従動軸の先端にそれぞれ形成された十字状の凸部と凹部とが係合し、これにより、モータの回転駆動力を駆動部から作業部へと伝達し、先端動作部を動作させることができる。さらに、このマニピュレータでは、モータの回転位置を固定可能なロック部材を設けており、駆動部と作業部との着脱時、予め原点位置にモータを戻しておくことで、常に所定の原点位置に保持しておくことができ、次回の装着時に容易に原点位置から制御を開始することができる。

上記従来構成に係るマニピュレータでは、着脱に際しては常にモータを原点位置に戻す必要があり、そうしないと駆動部と作業部とを着脱できない構造となっている。ところが、例えば、手術中に作業部を交換する場合等には、作業部と駆動部の現在位相に係わらず、一層迅速に且つ一層簡単に駆動部と作業部とを着脱できる構成も望まれている。

本発明はこのような従来技術に関連してなされたものであり、駆動軸を有する駆動部と、従動軸や先端動作部を有する作業部とを、一層迅速に且つ簡単に着脱することができる医療用マニピュレータを提供することを目的とする。

本発明に係る医療用マニピュレータは、アクチュエータによって回転される駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸によって従動回転される従動軸、該従動軸の回転によって動作される先端動作部、及び、該先端動作部を先端に設けたシャフトを有し、前記駆動部に対して着脱可能な作業部と、前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、前記駆動軸及び前記従動軸には、一方の先端に係合凸部が設けられ、他方の先端に前記係合凸部に係合可能な係合凹部が設けられ、前記係合凸部及び前記係合凹部は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達可能であると共に、前記係合凸部及び前記係合凹部は、前記従動軸の許容回転範囲に基づいて設定された１以上の位相で互いに係合可能であり、前記従動軸の前記許容回転範囲をθと称し、３６０を前記θで除した商の整数部分をｎと称すると、前記係合凸部及び前記係合凹部は、ｎ箇所以下の位相でのみ互いに係合可能に構成されており、前記作業部が前記駆動部に装着された状態で、前記制御部は、前記駆動軸の回転位相を原点に復帰させる原点サーチ動作を実施し、前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合不可能な回転位相に位置している状態で前記作業部が前記駆動部に装着されている場合に、前記原点サーチ動作における前記駆動軸の回転に伴って、前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合することを特徴とする。

このような構成によれば、先端動作部を駆動する従動軸の動作領域である許容回転範囲に応じて係合凸部と係合凹部との係合位相（係合箇所）を設定することにより、例えば、先端動作部の動作領域を考慮した最大数の係合位相で係合凸部と係合凹部とを係合可能に構成することが可能となる。従って、駆動部と作業部とを装着して係合凸部と係合凹部とを係合させた際に必要となる原点サーチ動作に要する時間を可及的に短縮することが可能となり、これにより駆動部と作業部との迅速且つ簡単な装着が可能となる。

この場合、前記係合凸部及び前記係合凹部のいずれか一方が前記駆動軸及び前記従動軸の軸線方向に対して進退可能に弾性支持されていると、係合凸部と係合凹部の位相が一致していない状態で駆動部と作業部とが装着された場合であっても、弾性支持された一方の係合凸部（又は係合凹部）が他方の係合凹部（又は係合凸部）に当接した際に退動するため、その破損や不具合の発生を防止することができる。

また、前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合不可能な回転位相に位置している状態で前記作業部が前記駆動部に装着される際に、前記係合凸部又は前記係合凹部は、弾性支持力に抗して前記軸線方向の第１の方向に変位し、前記原点サーチ動作における前記駆動軸の回転に伴って、前記係合凸部又は前記係合凹部が、前記弾性支持力に基づいて、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向に変位することにより、前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合するとよい。

前記駆動軸に設けられる前記係合凸部又は前記係合凹部が軸線方向に対して進退可能に弾性支持されると共に、該弾性支持された前記係合凸部又は前記係合凹部には、前記軸線方向への進退動作に伴って進退することによって前記係合凸部及び前記係合凹部の係合の可否を検出可能なカップリングセンサが設けられていると、係合状態の検出を確実に行うことができる。

前記駆動部には、前記アクチュエータ又は前記駆動軸の前記原点を検出可能な原点検出センサを設けることが好ましい。

この場合、前記駆動部及び前記作業部が装着された後に、前記原点検出センサの検出情報に基づき、前記駆動軸を回転させて、前記原点の検出動作を行うと共に、前記係合凸部と前記係合凹部の係合動作を行い、前記原点及び、前記係合凸部と前記係合凹部の係合状態を検出した後に、前記原点サーチ動作を実行する原点サーチ部を備えておくと、迅速且つ正確な原点検出が可能となる。

また、本発明に係る医療用マニピュレータは、アクチュエータによって回転される駆動軸を有する駆動部と、前記駆動軸によって従動回転される従動軸、該従動軸の回転によって動作される先端動作部、及び、該先端動作部を先端に設けたシャフトを有し、前記駆動部に対して着脱可能な作業部と、を備え、前記駆動軸及び前記従動軸には、一方の先端に係合凸部が設けられ、他方の先端に前記係合凸部に係合可能な係合凹部が設けられ、前記係合凸部及び前記係合凹部は、前記駆動部及び前記作業部が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸の回転を前記従動軸に伝達可能であると共に、前記係合凸部及び前記係合凹部は、前記従動軸の許容回転範囲に基づいて設定された１以上の位相で互いに係合可能であり、前記従動軸の前記許容回転範囲は、前記従動軸の径方向に沿って設けられた当接部材と、該当接部材が前記従動軸と共に回転した際に、該当接部材と当接することで前記従動軸の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０度未満の範囲で規制する規制部とを用いて規定することを特徴とする。

さらに、前記駆動部及び前記作業部の着脱状態を検出する着脱センサを備えると、当該着脱状態を確実に検出することが可能となるため好ましい。

本実施形態に係るマニピュレータの斜視図である。 操作部の一部省略斜視図である。 作業部の一部省略斜視図である。 複合入力部及びその周辺部の一部省略斜視図である。 複合入力部の正面図である。 操作部及び作業部の一部省略分解側面図である。 操作部及び作業部が装着された状態での駆動部及びその周辺部の一部省略斜視図である。 操作部及び作業部が装着された状態での駆動部及びその周辺部の一部省略平面図である。 駆動部及びその周辺部の一部省略断面側面図である。 駆動部及びその周辺部の一部省略断面正面図である。 作業部の一部省略平面図である。 図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う一部省略断面側面図である。 プーリボックスの断面斜視図である。 図１４Ａは、プーリの許容回転範囲を説明するための一部省略底面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示す状態からプーリを回転させた状態を示す一部省略底面図である。 図１２中のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。 トリガレバーの一部省略断面斜視図である。 図１７Ａは、トリガレバーの一部省略断面側面図であり、図１７Ｂは、図１７Ａに示す状態からレバーを操作した状態での一部省略断面側面図である。 トリガレバー取付部及びその周辺部の一部省略断面側面図である。 カメラによるバーコードの撮像方向を説明するための一部省略側面図である。 図２０Ａは、操作部の一部省略底面図であり、図２０Ｂは、作業部の一部省略平面図である。 プーリの許容回転範囲を規制する構造の変形例を示す一部省略平面図である。 図２２Ａは、係合凸部及び係合凹部が係合不能な位相にある状態を示す説明図であり、図２２Ｂは、係合凸部及び係合凹部が係合した状態を示す説明図である。 図２３Ａは、操作部及び作業部が装着され、係合凸部及び係合凹部が係合していない状態を示す一部省略断面側面図であり、図２３Ｂは、図２３Ａに示す状態から係合凸部及び係合凹部が係合した状態を示す一部省略断面側面図である。 図２４Ａは、係合凸部及び係合凹部の初期位相の第１例を示す説明図であり、図２４Ｂは、係合凸部及び係合凹部の初期位相の第２例を示す説明図であり、図２４Ｃは、係合凸部及び係合凹部の初期位相の第３例を示す説明図であり、図２４Ｄは、係合凸部及び係合凹部の初期位相の第４例を示す説明図である。 図２５Ａは、図２４Ａに示す第１例の動作パターンでの初期位相での状態を示す説明図であり、図２５Ｂは、図２５Ａに示す状態から係合凸部が回転された状態を示す説明図であり、図２５Ｃは、図２５Ｂに示す状態から係合凸部と係合凹部とが係合した状態を示す説明図であり、図２５Ｄは、係合凸部及び係合凹部が係合してモータが原点に設定された状態を示す説明図である。 図２６Ａは、図２４Ｂに示す第２例の動作パターンでの初期位相での状態を示す説明図であり、図２６Ｂは、図２６Ａに示す状態からモータが回転された状態を示す説明図であり、図２６Ｃは、図２６Ｂに示す状態からモータが原点をオーバーランした状態を示す説明図であり、図２６Ｄは、モータが原点に設定された状態を示す説明図である。 図２７Ａは、図２４Ｃに示す第３例の動作パターンでの初期位相での状態を示す説明図であり、図２７Ｂは、図２７Ａに示す状態から係合凸部が回転されて係合凹部と係合した状態を示す説明図であり、図２７Ｃは、図２７Ｂに示す状態からモータが原点をオーバーランした後、原点に設定された状態を示す説明図である。 図２８Ａは、図２４Ｄに示す第４例の動作パターンでの初期位相での状態を示す説明図であり、図２８Ｂは、図２８Ａに示す状態から係合凸部を回転させた状態を示す説明図であり、図２８Ｃは、図２８Ｂに示す状態から係合凸部及び係合凹部が係合した後、モータを原点に設定する状態を示す説明図である。 図２９Ａは、係合凸部及び係合凹部の係合位相を１８０°位相の形状に構成した場合の構成例を示す説明図であり、図２９Ｂは、図２９Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部を係合させた状態を示す説明図である。 図３０Ａは、係合凸部及び係合凹部の係合位相を１８０°位相の形状に構成した場合の他の構成例を示す説明図であり、図３０Ｂは、図３０Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部を係合させた状態を示す説明図である。 図３１Ａは、係合凸部及び係合凹部の係合位相を１２０°位相の形状に構成した場合の構成例を示す説明図であり、図３１Ｂは、図３１Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部を係合させた状態を示す説明図である。 図３２Ａは、係合凸部及び係合凹部の係合位相を１２０°位相の形状に構成した場合の他の構成例を示す説明図であり、図３２Ｂは、図３２Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部を係合させた状態を示す説明図である。 原点検出センサのセンサドグである検出片の変形例を示す平面図である。 原点検出センサのセンサドグである検出片の他の変形例を示す平面図である。 図３５Ａは、係合凸部及び係合凹部の係合位相を１８０°位相の形状に構成すると共に、プーリの許容回転範囲を１８０°以上に設定した構成例を示す説明図であり、図３５Ｂは、図３５Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部が正常位相で係合した状態を示す説明図であり、図３５Ｃは、図３５Ａに示す状態から係合凸部と係合凹部が反転位相で係合した状態を示す説明図である。 係合凸部及び係合凹部の係合位相を１８０°位相の形状に構成すると共に、プーリの許容回転範囲を１８０°以上に設定した構成例の回転領域を示す説明図である。 図３７Ａ及び図３７Ｂは、正常位相の状態からの原点サーチ動作を示す説明図である。 図３８Ａ乃至図３８Ｃは、反転位相の状態からの原点サーチ動作を示す説明図である。 本実施形態に係るマニピュレータの動作の一例を示すフローチャートである。 トリガレバーの変形例の第１例を示す一部省略断面側面図である。 図４０に示すトリガレバーを引ききった状態を示す一部省略断面側面図である。 図４０に示すトリガレバーがラッチされた状態を示す一部省略断面側面図である。 トリガレバーの変形例の第２例を示す一部省略断面側面図である。 図４３に示すトリガレバーがラッチされた状態を示す一部省略断面側面図である。 図４５Ａは、原点サーチ動作の他の方法における係合凸部と係合凹部が初期位相での状態を示す説明図であり、図４５Ｂは、図４５Ａに示す状態からモータを正回転させて当接部を一方のストッパに当接させた状態を示す説明図であり、図４５Ｃは、図４５Ｂに示す状態からモータを逆回転させて当接部を他方のストッパに当接させた状態を示す説明図であり、図４５Ｄは、図４５Ｃに示す状態からモータを原点に設定した状態を示す説明図である。 トリガレバーを十分に引いたときの、先端動作部の模式側面図である。 トリガレバーを押し出したときの、先端動作部の模式側面図である。 先端動作部の模式構造図である。 先端動作部の断面側面図である。 先端動作部の断面平面図である。 先端動作部で、グリッパを閉じた状態の断面側面図である。 先端動作部の分解斜視図である。 エンドエフェクタ駆動機構の一部を示す模式構造図である。 トリガレバーを操作しないときの、エンドエフェクタ駆動機構の模式側面図である。 受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面平面図である。 受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面側面図である。 トリガレバーを押し出したときの、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面平面図である。 トリガレバーを十分に引いたときの、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面平面図である。 トリガレバーを押し出したときの、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面側面図である。 変形例に係る先端動作部の模式構造図である。 作業部が着脱可能な基部をロボットアームの先端に接続した手術用ロボットシステムの概略斜視図である。

以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るマニピュレータ（医療用マニピュレータ）１０は、連結シャフト１８の先端に設けられた先端動作部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うための医療用の器具であり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる。

以下の説明では、図１における幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向、連結シャフト１８の延在方向をＺ方向と規定する。また、先端側から見て右方をＸ１方向、左方をＸ２方向、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向、前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ１０が中立姿勢である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ１０は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることはもちろんである。

マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される操作部（基部）１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを備え、コネクタ５２０を介して操作部１４に着脱自在なコントローラ５１４を有するマニピュレータシステムとして構成されている。操作部１４には、作業部１６側を電動的に駆動する駆動部（アクチュエータ部）３０が設けられている。なお、分離した状態の操作部１４は図２に、分離した状態の作業部１６は図３に示されている。

コントローラ５１４は、マニピュレータ１０を総合的に制御する制御部であって、グリップハンドル（ハンドル）２６の下端部から延在するケーブル６１と前記コネクタ５２０を介して接続される。コントローラ５１４の機能の一部又は全部は、例えば操作部１４に一体的に搭載することもできる。

コントローラ５１４は、例えば、第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃを備えており、マニピュレータ１０を独立的に３台同時に制御することができる。図１中の参照符号５１６は、コントローラ５１４の電源スイッチである。

コントローラ５１４には、ＬＡＮ等の通信手段を介して使用履歴管理手段であるホストコンピュータ５０２を接続することができる。ホストコンピュータ５０２は、内部の図示しない記録手段に使用履歴テーブルを記録しており、コントローラ５１４又は前記ＬＡＮにより接続された複数台のコントローラに対して要求された個体番号に応じた使用履歴データを送受信し、管理する。ホストコンピュータ５０２は、コントローラ５１４から独立的な構成に限らず、コントローラ５１４内にその機能を設けてもよい。

このようなマニピュレータ１０及びこれを含むシステムは、選択的に種々の構成を採用可能であり、例えば、作業部１６は先端動作部１２としてグリッパやはさみ等、各種のエンドエフェクタを適用し、所望の動作を行うことができる。

図１及び図２に示すように、操作部１４は、Ｚ１方向及びＹ２方向に延びた略Ｌ字状に構成されると共に、Ｚ方向に略対称に分割された一対の上部カバー２５ａ、２５ｂ（以下、まとめて「上部カバー２５」ともいう）を筐体として、その内部に、駆動部３０やカメラ２２４（図６参照）等が収納されると共に、基端側でＹ２方向に延びた部分が人手によって把持されるグリップハンドル２６として構成されている。上部カバー２５は、例えば樹脂性材料によって形成され、分割できない一体構成としてもよい。

グリップハンドル２６は、人手によって把持されるのに適した長さであり、上部の傾斜面２６ａに複合入力部２４を有する。グリップハンドル２６は、上部カバー２５の屈曲部に形成された傾斜面２６ａから略Ｙ２方向に向かって延在しており、詳細には連結シャフト１８の軸を基準として７５°（度）程度の角度に延在している。このような角度にすることにより、マニピュレータ１０の全体を動かす際の操作性が高まるとともに、複合入力部２４の操作性が高まることが確かめられている。

図１に示すように、操作部１４のＹ１方向頂部近傍には、上部カバー２５から露出してマスタスイッチ（メインスイッチ）３４が設けられ、マスタスイッチ３４のＺ１方向で視認し易い箇所にＬＥＤ２９が設けられている。

作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、該先端動作部１２を先端に設けた長尺で中空の連結シャフト（シャフト）１８と、該連結シャフト１８の基端側が固定される下部ブラケット３２と、下部ブラケット３２のＺ２方向端に軸支されたトリガレバー３６とを有する。作業部１６は、Ｚ方向で略対称に分割された一対の下部カバー３７ａ、３７ｂ（以下、まとめて「下部カバー３７」ともいう）を筐体として、その内部に下部ブラケット３２を収納している。下部カバー３７は、例えば樹脂性材料によって形成され、分割できない一体構成としてもよい。

このような作業部１６は、操作部１４（駆動部３０）に設けられた左右一対の着脱レバー４００、４００によって当該操作部１４に固定されると共に、着脱レバー４００の開放操作によって操作部１４から分離可能であり、特別な器具を用いることなく、手術現場で容易に交換作業等を行うことができる。下部ブラケット３２の上面（Ｙ１面）には、該下部ブラケット３２を再使用するために、その内部空間を洗浄する際に使用する洗浄液注入ポート３９が設けられている。

図１に示すように、先端動作部１２及び連結シャフト１８は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール２０から体腔２２内に挿入可能であり、複合入力部（基部部側入力部）２４及びトリガレバー（作業部側入力部）３６の操作により体腔２２内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。

複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作に基づいて動作する先端動作部１２は、３軸の動作が可能である。すなわち、Ｙ軸を基準に傾動するヨー軸動作、先端を指向する軸（中立姿勢時にはＺ軸）を基準に回転するロール軸動作、及び、開閉可能なグリッパ軸動作である。本実施形態の場合、ヨー軸及びロール軸は、複合入力部２４の操作に基づいて電気的に駆動され、グリッパ軸はトリガレバー３６の操作に基づいて機械的に駆動される。ここで機械的とは、ワイヤ、チェーン、タイミングベルト、リンク、ロッド、ギア等を介して駆動する方式であり、主に、動力伝達方向に非弾性な固体の機械部品を介して駆動する方式である。ワイヤやチェーン等は、張力により不可避的な多少の伸びが発生する場合があるが、これらは非弾性な固体の機械部品とする。後述する荷重リミッタ２１２（図１８参照）は、通常操作時にはほとんど弾性変形がなく、実質的に非弾性部品である。

以下、上記のような基本構成からなるマニピュレータ１０の各部分について、順に説明する。

先ず、操作部１４を構成する駆動部３０について、上部カバー２５等を外した（もしくは透視した）状態の図６〜図１０を用いて説明する。

図６〜図１０に示すように、駆動部３０は、２つのモータ（アクチュエータ）１００、１０２と、該モータ１００、１０２を支持する上部ブラケット１０４と、モータ１００、１０２の回転方向を変換して作業部１６側に伝達するギア機構部１０６とを有する。モータ１００、１０２及びギア機構部１０６は、一方の上部カバー２５ｂの内面に２本のビス１０３、１０３（図６参照）で固定された前記上部ブラケット１０４によって支持されている。

図８に示すように、モータ１００、１０２は、径：長さが１：４程度の円柱形状であり、Ｚ１方向側に設けられた減速機１００ａ、１０２ａと、該減速機１００ａ、１０２ａによって減速される出力軸１００ｂ、１０２ｂ（図９参照）と、Ｚ２方向側に設けられた角度センサ１００ｃ、１０２ｃとを含む。モータ１００、１０２は、例えばＤＣモータである。減速機１００ａ、１０２ａは、例えば遊星歯車式であり、減速比は１：１００〜１：３００程度である。角度センサ１００ｃ、１０２ｃとしては、例えばロータリエンコーダが用いられ、検出した角度信号はコントローラ５１４に供給される。モータ１００とモータ１０２や、減速機１００ａと減速機１０２ａは、同一である必要はなく、適宜選定すればよい。

図８に示すように、モータ１００とモータ１０２は、Ｘ方向に対称位置で且つほとんど隙間なく配置されている。モータ１００、１０２のＺ２方向端は、グリップハンドル２６のＺ１方向端と略等しい位置である（図６参照）。図６に示すように、モータ１００、１０２のケーブル１００ｄ、１０２ｄ（角度センサ１００ｃ、１０２ｃの接続線を含む）は、それぞれＺ２方向端側から延在し、グリップハンドル２６の中へと引き込まれている。

上部ブラケット１０４は、モータ１００、１０２が固定されるＸＹ平面である第１プレート１０８と、第１プレート１０８の上下端からＺ１方向に延びた第２プレート１１０及び第３プレート１１２と、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２で囲まれた空間内をＸ１側及びＸ２側に仕切る第４プレート１１４とを有し、切削加工又は溶接加工成型等によって形成されている。第３プレート１１２のＺ１側端には、Ｙ１方向に突出したブロック状のセンサ支持部１０９が形成されている。平面視（図８参照）で上部ブラケット１０４の外形を構成する第１プレート１０８及び第３プレート１１２の外周面には、これを一周する溝部にＯリング１０５が嵌合されている（図７参照）。

図９に示すように、第１プレート１０８は、モータ１００、１０２の外径の１．５倍程度の高さとなっている。第１プレート１０８には、モータ１００、１０２がそれぞれＺ２方向に延在する向きで複数のビス１１１でＸ方向に平行して支持されており、その出力軸１００ｂ、１０２ｂが孔１１３を通ってＺ１方向側へと突出している。

図７及び図９に示すように、第２プレート１１０は、第１プレート１０８の上端からＺ１方向に向かって突出している。第３プレート１１２は、第２プレート１１０と平行且つＺ１方向端の位置が多少突出しており、その突出部分に前記センサ支持部１０９が設けられている。第４プレート１１４は、三方が第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２に接続され、Ｘ方向に関する中央部分でＹＺ平面を形成している。この第４プレート１１４は補強板として作用し、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２が安定する。第４プレート１１４のＺ１方向且つＹ１方向の角部はＺ１側に突出形成されており、ここに上部ブラケット１０４を上部カバー２５ｂの内面に固定する前記ビス１０３の１つが配設される（図６及び図９参照）。

図１０に示すように、センサ支持部１０９には、各モータ１００、１０２の軸線の延長線上（Ｚ方向）にある一対の孔部３００、３０２と、これらの間にある孔部３０４とからなる合計３つのＹ方向の貫通孔がＸ方向に並んでいる。

孔部３００、３０２には、それぞれカップリングセンサ３０６、３０８のセンサドグ（被検出部材）として機能する検出シャフト（検出軸）３１０、３１２が挿通配置されている。孔部３０４には、着脱センサ３１４のセンサドグとして機能する検出シャフト（検出軸）３１６が挿通配置されている。カップリングセンサ３０６、３０８及び着脱センサ３１４は、Ｙ方向が開口した平面視（図８参照）で略Ｕ字状であり、Ｕ字の内側で検出シャフト３１０、３１２、３１６を検出可能である。カップリングセンサ３０６、３０８及び着脱センサ３１４は、センサ支持部１０９のＺ１面にＸＹ平面に沿って固定されたセンサ基板３１７に設けられている（図６、図８及び図９参照）。

図１０に示すように、着脱センサ３１４の検出シャフト３１６は、Ｙ方向に延びてＹ１側が細い段付きの棒状部材である。検出シャフト３１６は、高さ方向で略中央の細径部に外嵌されたコイルばね３１８によってＹ２方向（下方）に向かって付勢されると共に、Ｙ１方向端近傍に嵌合されたＥリング３２０によって孔部３０４に対して抜け止めされている。

コイルばね３１８は、孔部３０４のＹ１方向端に縮径形成されたフランジ３０４ａに上部が着座し、検出シャフト３１６の略中央に形成されたフランジ３１６ａに下部が着座して保持されている。フランジ３１６ａは、Ｏリング３２０が嵌められる環状溝の一側壁を構成している。

同様に、カップリングセンサ３０６、３０８の検出シャフト３１０、３１２もＹ方向に延びてＹ１側が細い段付きの棒状部材である。検出シャフト３１０、３１２は、Ｙ１側の細径部に外嵌されたコイルばね３２２、３２４によってＹ２方向（下方）に向かって付勢されている。検出シャフト３１０、３１２のＹ２方向端（下端）には、フランジ３１０ｂ、３１２ｂが拡径形成されている。フランジ３１０ｂ、３１２ｂは、モータ１００、１０２の出力を受ける駆動シャフト１１５、１１６のＹ２方向端近傍に外嵌された係合凸部１３７、１３８に形成された環状溝部１３９、１４０に係合しており、これにより検出シャフト３１０、３１２が抜け止めされている。

コイルばね３２２、３２４は、孔部３００、３０２のＹ１方向端に縮径形成されたフランジ３００ａ、３０２ａに上部が着座し、検出シャフト３１０、３１２の中央やや下方に形成されたフランジ３１０ａ、３１２ａに下部が着座して保持されている。フランジ３１０ａ、３１２ａは、Ｏリング３２６、３２８が嵌められる環状溝の一側壁を構成している。検出シャフト３１０、３１２のＹ１方向端（上端）には、カップリングセンサ３０６、３０８に対応する検出頭部３１０ｃ、３１２ｃが設けられている。

図７、図９及び図１０に示すように、ギア機構部１０６は、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２で囲まれた空間で、第４プレート１１４を基準にしてＸ方向に対称構成として設けられている。ギア機構部１０６は、２本の駆動シャフト（駆動軸）１１５、１１６と、２つの駆動傘歯車１１７、１１８と、２つの従動傘歯車１１９、１２０とを有する。

図９に示すように、上部ブラケット１０４を構成する第２プレート１１０及び第３プレート１１２には、各駆動シャフト１１５、１１６にそれぞれ対応し、ベアリング１２２、１２４が配置される軸孔１２６、１２８が一対ずつ設けられている。ベアリング１２２、１２４は、外輪の一部が第２プレート１１０及び第３プレート１１２の端面に当接することにより位置決めされている。第２プレート１１０の上面には、ベアリング１２２の外輪を止める止板１３０が複数のビス１２９（図７及び図８参照）によって固定されている。止板１３０には、駆動シャフト１１５、１１６のＹ１方向端（上端）が挿通する一対の孔１３０ａ、１３０ａ（図８及び図９参照）が設けられている。

図９に示すように、モータ１００（１０２）の出力軸１００ｂ（１０２ｂ）は、孔１１３を貫通して駆動シャフト１１５（１１６）の近傍までＺ方向に延在し、駆動傘歯車１１７（１１８）が押しねじ１３４によって固定されている。一方、駆動シャフト１１５（１１６）には、従動傘歯車１１９（１２０）が押しねじ１３６によって固定されている（図９参照）。駆動傘歯車１１７（１１８）と従動傘歯車１１９（１２０）とは互いに噛合し、出力軸１００ｂ（１０２ｂ）の回転を９０°変換して駆動シャフト１１５（１１６）に伝達することができる。

図７〜図１０に示すように、駆動シャフト１１５（１１６）の上端側（Ｙ１側）はベアリング１２２を貫通し、止板１３０の孔１３０ａから所定量突出している。止板１３０から突出した駆動シャフト１１５（１１６）の先端には、平面視（図８参照）で略半円状の円板部を有する検出片３３３（３３４）が固定されている。検出片３３３（３３４）は、駆動シャフト１１５（１１６）と共に回転し、側面視（図９参照）で略Ｕ字状の原点検出センサ３３１（３３２）のセンサドグとして機能する。原点検出センサ３３１、３３２は、上部ブラケット１０４を構成する第２プレート１１０の上面に立設されたセンサ基板３３５のＺ１側面に設けられている。

図９に示すように、駆動シャフト１１５（１１６）の下端側（Ｙ２側）はベアリング１２４に軸支された部分より下部が段付き形状となっており、順に、Ｏリング１３１が外嵌されるフランジ１１５ａ（１１６ａ）と、該フランジ１１５ａ（１１６ａ）より大径でコイルばね１２１の上部が着座する短尺円筒状のフランジ座１１５ｂ（１１６ｂ）と、コイルばね１２１が外嵌され且つ係合凸部１３７（１３８）が進退可能に挿通される断面波形六角形状の波形部１１５ｃ（１１６ｃ）（図２０Ａ参照）とが設けられている。係合凸部１３７（１３８）は、コイルばね１２１によってＹ２方向に付勢されつつ、該係合凸部１３７（１３８）を貫通した駆動シャフト１１５（１１６）のＹ２方向端近傍に嵌合されたＥリング１２３によって抜け止めされている。すなわち、係合凸部１３７（１３８）は、駆動シャフト１１５（１１６）の波形部１１５ｃ（１１６ｃ）に対し、回転不能に且つＹ方向（軸方向）に進退可能に弾性支持されている。コイルばね１２１の下端部は、係合凸部１３７（１３８）の上面側に図示しない環状凹部を形成し、該環状凹部内に挿入されるように配置されてもよい。

駆動シャフト１１５（１１６）は、中央部１１５ｄ（１１６ｄ）の上端がベアリング１２２の内輪に当接し、該中央部１１５ｄ（１１６ｄ）の下部に連続するフランジ１１５ａ（１１６ｂ）の上端がベアリング１２４の内輪に当接することで位置決めされている。駆動シャフト１１５、１１６は、平面視（図８参照）で、モータ１００、１０２の軸方向の延長線上（Ｚ方向）に配置されている。

このような駆動傘歯車１１７、１１８、従動傘歯車１１９、１２０、及び、駆動シャフト１１５、１１６を含むギア機構部１０６によれば、モータ１００、１０２が連結シャフト１８と比較して大径であっても並列配置が可能になると共に、モータ配置の自由度が高まる。また、モータ１００及びモータ１０２と、駆動シャフト１１５及び駆動シャフト１１６とは、連結シャフト１８を基準としてＹ方向を基準とした対称位置に設けられており、バランスがよい。

ギア機構部１０６では、第２プレート１１０及び第３プレート１１２が従動傘歯車１１９、１２０を挟んで駆動シャフト１１５、１１６を軸支する軸支部材として作用し、第１プレート１０８がモータ１００、１０２を固定するモータ板として作用すると共に、第２プレート１１０と第３プレート１１２とを接続しており、簡便でありながら高い剛性が得られ、モータ１００、１０２及び駆動シャフト１１５、１１６を安定して保持することができる。また、駆動シャフト１１５、１１６間に、第１プレート１０８、第２プレート１１０及び第３プレート１１２を接続する第４プレート１１４を設けたことにより、一層高い剛性を得ることができる。

次に、作業部１６を構成する下部ブラケット３２について説明する。

図６及び図１１に示すように、下部ブラケット３２は、Ｚ方向に延びた側面視略矩形（図６参照）に形成されており、Ｚ１側がボックス構造からなるプーリボックス３２ａを構成し、該プーリボックス３２ａのＺ２側が平行した一対のプレート構造からなるトリガレバー取付部３２ｂを構成している。この下部ブラケット３２は、第１に、プーリボックス３２ａが駆動部３０のギア機構部１０６に着脱可能に接続されることで、駆動シャフト１１５、１１６の回転を連結シャフト１８から先端動作部１２へと中継する機能を有し、第２に、トリガレバー取付部３２ｂでトリガレバー３６を軸支すると共に、トリガレバー３６の操作を連結シャフト１８から先端動作部１２へと中継する機能を有し、第３に、連結シャフト１８内の気密状態を維持する機能を有する。

先ず、プーリボックス３２ａについて説明する。

図１１〜図１３に示すように、プーリボックス３２ａは、Ｘ方向両側が開口した空洞部１５２と、空洞部１５２のＺ１側のシャフト支持部１５４と、空洞部１５２のＺ２側のロッド孔１５６ａ、１５６ｂと、空洞部１５２に収納されたプーリ（従動軸）１５８ａ、１５８ｂ及びワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂとを有する。プーリボックス３２ａとトリガレバー取付部３２ｂとの接続部近傍には、Ｚ方向を基準として対称な一対のピン穴１６１、１６１が形成されている。各ピン穴１６１、１６１には、作業部１６と操作部１４との着脱時、上部ブラケット１０４からＹ１方向に突出した一対のガイドピン１６３、１６３が挿入される（図２及び図６参照）。

空洞部１５２は、プーリボックス３２ａのＸ方向両面を連通する孔であって、側面視（図１２参照）で、プーリボックス３２ａのややＺ２方向寄りに設けられ、Ｚ方向両端が半円形状となっている。プーリボックス３２ａのＸ方向両面には、空洞部１５２を囲うＯリング１６４、１６４が設けられており（図６及び図１３参照）、その外面から装着される下部カバー３７ａ、３７ｂによってＯリング１６４が適度に圧縮される。

シャフト支持部１５４は、空洞部１５２からプーリボックス３２ａのＺ１方向端面に連通する孔であり、Ｚ方向に延びる連結シャフト１８の基端側を支持している。連結シャフト１８のＺ２方向端には、筒状のカプラ１６５が設けられており（図１２及び図１３参照）、シャフト支持部１５４はカプラ１６５を介して連結シャフト１８を支持している。カプラ１６５と連結シャフト１８との間には２つのＯリング１６６、１６６が設けられ、カプラ１６５とシャフト支持部１５４との間にはＯリング１６８が設けられている。連結シャフト１８は、プーリボックス３２ａのＺ１方向上端に形成された切欠部にクランプ部材１７０がＹ１側から締結されることによって固定されている（図１１及び図１２参照）。

図１２及び図１３に示すように、空洞部１５２には、Ｙ方向に並んだ２対の同軸孔１７２ａ、１７２ａ（Ｙ１側）及び１７２ｂ、１７２ｂ（Ｙ２側）に、それぞれベアリング１７４ａ、１７４ａ及び１７４ｂ、１７４ｂが設けられており、該ベアリング１７４ａ、１７４ｂによってプーリ１５８ａ、１５８ｂが軸支されている。

プーリ１５８ａ、１５８ｂは、駆動シャフト１１５、１１６に対して同軸である（図６及び図７参照）。前記同軸孔１７２ａから上方に突出したプーリ１５８ａ、１５８ｂのＹ１方向端には、駆動シャフト１１５、１１６のＹ２方向端に設けられた係合凸部１３７、１３８（図９及び図１０参照）と係合可能な係合凹部１７６ａ、１７６ｂが設けられている（図１１及び図１２参照）。このような係合凸部１３７、１３８と係合凹部１７６ａ、１７６ｂとは、後述する所定の位相（この場合には１箇所。但しプーリ１５８ａ、１５８ｂの許容回転範囲θによっては複数のｎ箇所）でのみ係合可能である（図２０Ａ及び図２０Ｂ等参照）。これらが係合することにより、駆動軸である駆動シャフト１１５、１１６からの回転駆動力が、従動軸であるプーリ１５８ａ、１５８ｂへと伝達される。

プーリ１５８ａとプーリ１５８ｂとの軸間距離は、駆動シャフト１１５と駆動シャフト１１６との軸間距離と等しく（図１０参照）、プーリ１５８ａとプーリ１５８ｂとの隙間は連結シャフト１８の径よりも大きい（図１３参照）。

図１２に示すように、プーリ１５８ａ、１５８ｂは、同軸孔１７２ａに対してＯリング１７８ａで回転可能に気密シールされ、同軸孔１７２ｂに対してＯリング１７８ｂで回転可能にシールされている。プーリ１５８ａ、１５８ｂは、Ｙ２方向端がＥリング１８０によって抜け止めされている。また、プーリ１５８ａ、１５８ｂの中央部には、径調整部材１８２が介装されており、該径調整部材１８２を適宜選定することにより、後述するワイヤ１０５２、１０５４の巻き付け径を調整可能となっている（図１２及び図１３参照）。なお、プーリ１５８ａ、１５８ｂはそれぞれ径調整部材と一体のものとしてもよい。

プーリ１５８ａ、１５８ｂの上端に設けられた係合凹部１７６ａ、１７６ｂは、空洞部１５２に位置した部位よりも大径であって、プーリボックス３２ａの上面（Ｙ１方向面）に面する下面には、その外周の所定角度分（例えば、２７０°）を縮径方向（中心方向）に切欠いた円弧切欠部１７７、１７７がそれぞれ形成されている（図１２参照）。係合凹部１７６ａ、１７６ｂの各円弧切欠部１７７、１７７には、それぞれストッパ（規制部）１７９ａ、１７９ａが挿入配置されている（図１１及び１２参照）。ストッパ１７９ａは、ワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂのＹ１方向端の抜け止めをする止板１７９のＺ２側に突出形成されたプレート状の突起である。

従って、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、プーリ１５８ａ、１５８ｂの回転範囲は、図１４Ａに示す状態でのＺ１方向を原点として、円弧切欠部１７７の両終端の当接部（当接部材）１７７ａ、１７７ｂが、前記ストッパ１７９ａの両側面に当接するまでの正転及び逆転の範囲に規制されている。すなわち、図１４Ａに示すように、一方のプーリ１５８ａの回転範囲は、前記原点から時計回り（図１４Ａは下面図のため、反時計回り）の正転（１８０°未満）の範囲（図１４Ａに矢印＋θで示し、例えば９０°）と、反時計回り（図１４Ａは下面図のため、時計回り）の逆転（１８０°未満）の範囲（図１４Ａに矢印−θで示し、例えば９０°）とに規制されている。同様に、他方のプーリ１５８ｂの回転範囲も、原点から時計回りの正転の範囲（図１４Ａに矢印＋θで示し、例えば１３５°）と、反時計回りの逆転の範囲（図１４Ａに矢印−θで示し、例えば１３５°）とに規制されている。これにより、プーリ１５８ａ等が過剰に回転し、ワイヤ１０５２等によって駆動される先端動作部１２が過度な動作を生じたり、ワイヤ１０５２等に過度の引張等の負荷が生じたりすることを確実に回避することができる。

図１２及び図１３に示すように、ワイヤガイド部１６０ａ（１６０ｂ）は、挿入軸１８４と、該挿入軸１８４に隣接して軸支された２層の円筒アイドラ１８６、１８８と、これら円筒アイドラ１８６、１８８の位置決めをする位置決め筒１９０ａ、１９０ｂとを有する。

挿入軸１８４はＹ方向に延在し、プーリボックス３２ａに対してＹ１側の貫通孔１９４ａを通り、Ｙ２側の有底の穴１９４ｂに挿入されており、貫通孔１９４ａのＹ１方向端が前記止板１７９によって閉塞されている。挿入軸１８４は、止板１７９の近傍がＯリング１９３によってシールされている。挿入軸１８４は、空洞部１５２において、Ｙ１側からＹ２側に向かって順に位置決め筒１９０ａ、円筒アイドラ１８６、円筒アイドラ１８８及び位置決め筒１９０ｂが設けられている。円筒アイドラ１８６、１８８は、独立に回転可能なプーリである。

図１３に示すように、各ワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂを構成する２つの円筒アイドラ１８６、１８６間の隙間Ｓ１（円筒アイドラ１８８、１８８間の隙間も同様）は、連結シャフト１８の内径よりも狭く、該内径の１／２程度に設定されている。円筒アイドラ１８６、１８８は、回転自在であって、その周面にはワイヤ１０５４（１０５２）が配置される溝１８６ａ、１８８ａが設けられている。円筒アイドラ１８６、１８８は、適度な潤滑性が確保されていれば必ずしも回転可能な構成でなくてもよい。

このようなワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂを用いることにより、連結シャフト１８は、モータ１００、１０２の径やプーリ１５８ａとプーリ１５８ｂとの軸間距離Ｓ２（図１３参照）に依存することなく十分に細くでき、例えば、トラカール２０に挿入するのに適した５ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定することができる。また、ギア機構部１０６を介したモータ１００、１０２の配置の自由度が高まる。ワイヤ１０５４（１０５２）の往路線及び復路線は逆方向に動くが、２層の円筒アイドラ１８６、１８８は、これに対応しており、各線が摩擦のない動作が可能である。

図１２に示すように、プーリボックス３２ａを構成する空洞部１５２には、さらに、２本のロッド（伝達部材）１９２ａ、１９２ｂがＹ方向に並んで、Ｚ方向に貫通している。ロッド１９２ａ、１９２ｂは、例えば、十分に強く且つ細いステンレスパイプ又は中実ロッドであり、Ｚ１方向は空洞部１５２を貫通して連結シャフト１８内へと延び、Ｚ２方向はロッド孔１５６ａ、１５６ｂを貫通してトリガレバー取付部３２ｂへと延びている。

ロッド孔１５６ａ、１５６ｂの開口側（Ｚ２側）には、これらロッド孔１５６ａ、１５６ｂの周囲を囲繞する矩形プレート状のゴムシート１９４と、該ゴムシート１９１を密着支持する支持プレート１９６とが設けられている（図１２参照）。ロッド１９２ａ、１９２ｂは、ゴムシート１９４及び支持プレート１９６に設けられた一対の貫通孔にそれぞれ挿通されると共に、ゴムシート１９４によりその貫通した摺接面がシールされている。すなわち、ゴムシート１９４は、ロッド１９２ａ、１９２ｂに対して隙間なく接触し、空洞部１５２及び連結シャフト１８をＺ方向に進退自在に気密シールする。

このように、プーリボックス３２ａを構成する空洞部１５２は、ロッド１９２ａ、１９２ｂに対してはゴムシート１９４でシールされ（図１２参照）、プーリ１５８ａ、１５８ｂに対してはＯリング１７８ａ、１７８ｂでシールされ（図１２参照）、ワイヤガイド部１６０ａ、１６０ｂ（挿入軸１８４）に対してはＯリング１９３でシールされ（図１２参照）、連結シャフト１８に対してはＯリング１６６、１６８でシールされ（図１２参照）、下部カバー３７ａ、３７ｂに対してはＯリング１６４によってシールされ（図６及び図１３参照）、これにより気密に維持されている。一方、連結シャフト１８の外周面はトラカール２０（図１参照）によって気密に支持される。

従って、体腔２２に供給された気体が連結シャフト１８からプーリボックス３２ａを介して外部に漏出することがない。さらに、密封状態となった空気により、血液等の液体が先端動作部１２の隙間から連結シャフト１８及びプーリボックス３２ａへと浸入すること事態を可及的に抑制することができ、連結シャフト１８やプーリボックス３２ａ、さらには操作部１４等の洗浄が容易となる。なお、連結シャフト１８の内部に仕切り部等を設けて、気密状態を保つ構成としてもよい。

図１１及び図１２に示すように、プーリボックス３２ａのＺ１方向上端のクランプ部材１７０には、Ｙ１方向に立設された電極棒１９７が設けられている。電極棒１９７は、上部カバー２５ｂに形成されたＹ方向の貫通孔１９８に挿通され、電極プラグ１９９（図１参照）が取り付けられることにより、当該マニピュレータ１０を電気メスとして使用する際の高電圧が印加される。電極棒１９７は導電板１９５によって一方のワイヤガイド部１６０ｂに電気的に接続されており（図１１参照）、これにより、ワイヤガイド部１６０ｂに接触するワイヤ１０５２を介して先端動作部１２側へと高電圧を伝えることができる。

図１５に示すように、シャフト支持部１５４では、カプラ１６５及び連結シャフト１８の内側で、Ｙ方向にロッド１９２ａ及び１９２ｂが並列し、ワイヤ１０５２及び１０５４の各往復線はＹ方向に近接して並び、ワイヤ１０５２とワイヤ１０５４はＸ方向に並列しており、バランスよく配列されている。

次に、下部ブラケット３２を構成するトリガレバー取付部３２ｂと、該トリガレバー取付部３２ｂに軸支されるトリガレバー３６とについて説明する。

図１、図６及び図１８に示すように、トリガレバー取付部３２ｂは、プーリボックス３２ａのＺ２方向端面からＺ２方向に平行に延びた一対の支持プレート２０１、２０１の間に渡ったトリガ軸３５により、トリガレバー３６を回動可能に軸支している。

先ず、トリガレバー３６について説明する。

図１６及び図１８に示すように、トリガレバー３６は、トリガ軸３５に軸支されるアーム部２００と、該アーム部２００のＹ２側に設けられた指輪部２０２と、該指輪部２０２のＹ２側に設けられた略円弧状の指掛け突起２０４ａ、２０４ｂと、指輪部２０２から指掛け突起２０４ａ、２０４ｂに渡って形成された内部空間２０３に収納されたラチェット爪２０６と、該ラチェット爪２０６を揺動させるレバー２０８とを有する。指輪部２０２は、主に人差し指（又は中指）を挿入し、指掛け突起２０４ａ、２０４ｂは、主に中指（又は薬指）を掛けるのに適している。

ラチェット爪２０６は、Ｚ１側が揺動軸２０７に軸支されると共に、Ｚ２側には、凹部２０６ｂによって形成されて上方を指向した爪部２０６ａが設けられ、揺動軸２０７よりＺ１側の端部がコイルばね２０９によってＹ２方向へと付勢されている。これにより、爪部２０６ａが上方に向けて付勢されると共に、凹部２０６ｂが内部空間２０３をＸ方向に渡るストッパピン（ストッパ部材）２１１に当接することで、それ以上の上方への揺動が規制されている。

そこで、トリガ軸３５を支点としてトリガレバー３６をＺ２方向に大きく変位（回動）させると、ラチェット爪２０６の爪部２０６ａは、グリップハンドル２６からＺ１方向に突出した平面視略Ｕ字状の係合リング（係合部）２７に当接する（図２、図６及び図１６参照）。次いで、爪部２０６ａのＺ２側傾斜面に係合リング２７が摺接しつつ、爪部２０６ａがコイルばね２０９の付勢力に抗して多少下方に揺動される。そして、係合リング２７が爪部２０６ａを完全に乗り越えると、ラチェット爪２０６は、コイルばね２０９の付勢力によってストッパピン２１１に当接する位置まで戻され、同時に、係合リング２７が爪部２０６ａ（凹部２０６ｂ）に係合する（図１７Ａ参照）。その結果、トリガレバー３６の位置を保持することができ、エンドエフェクタ１３００（図１参照）を閉状態にロックすることができる。係合リング２７は、例えば多段に設けてもよく、そうするとトリガレバー３６のロック位置又は把持力を把持対象に合わせて調整可能にすることもできる。

レバー２０８は、一部が内部空間２０３からＺ１方向に露出した略Ｌ字状の部材である（図１６参照）。レバー２０８は、内部空間２０３内の一端側が揺動軸２１３に軸支されており、通常、コイルばね２０９によってＹ２方向に付勢されたラチェット爪２０６のＺ１方向端によって押圧され、図１７Ａに示すような初期姿勢で保持されている。

そこで、図１７Ｂに示すように、レバー２０８の外部に露出した操作端２０８ｂをＹ２方向に押し下げると、該レバー２０８が揺動軸２１３を支点として揺動し、内部空間２０３内の一端側に形成された押圧面２０８ａがラチェット爪２０６をコイルばね２０９の弾性力に抗して揺動させ、図１７Ｂに示すように該ラチェット爪２０６を固定することができる。これにより、図１７Ｂに示すように爪部２０６ａ（凹部２０６ｂ）と係合リング２７との係合が発生しない状態で使用することができる。また、爪部２０６ａと係合リング２７との係合を発生させながら使用した際に該係合を解除する場合、指輪部２０２の下部に部分的に突出しているラチェット爪２０６の中央凹部（解除部）２０６ｃを指で下側に押し下げることによって解除することができる（図１７Ａの一点鎖線で示すラチェット爪２０６参照）。

図１６に示すように、トリガレバー３６の内部空間２０３のＺ２側上部には、上方に向けて傾斜した傾斜面２０３ａが形成されると共に、他の部分よりも深く掘り下げられた凹部２０３ｂが形成されている。これにより、グリップハンドル２６側の係合リング２７を凹部２０３ｂから円滑にラチェット爪２０６に対して係合させることができる。

さらに、ラチェット爪２０６が係合リング２７に係合した状態のまま、仮に操作部１４と作業部１６とを分離させた場合であっても、ストッパピン２１１によってラチェット爪２０６の上方への揺動が規制されており、しかも傾斜面２０３ａ及び凹部２０３ｂが係合リング２７の逃げ部として作用するため、図１７Ａ中の破線矢印で示すように、係合リング２７を傾斜面２０３ａに沿って容易に抜くことができる。このため、係合リング２７とラチェット爪２０６との係合状態が強固に維持されて、係合リング２７やトリガレバー３６に無理な力が生じることを有効に回避することができる。

なお、図示はしないが、係合リング２７に相当する構造の係合リングを爪部２０６ａ及び凹部２０６ｂに代えてラチェット爪２０６側に設ける一方、爪部２０６ａ（及び凹部２０６ｂ）に相当する構造の爪部をグリップハンドル２６側に設けてもよい。この場合にも、ラチェット爪２０６側の前記係合リングに対し、グリップハンドル２６側の前記爪部をＹ１側からＹ２側に向かって係合する構成とすることにより、上記と略同様な作用効果を得ることができる。

次に、トリガレバー取付部３２ｂについて説明する。

図１１及び図１８に示すように、トリガレバー取付部３２ｂは、プーリボックス３２ａのＺ２方向端面から延び、そのＺ２方向端近傍でトリガレバー３６を軸支する一対の支持プレート２０１、２０１と、支持プレート２０１、２０１間に設けられた荷重リミッタ２１２及びトリガワイヤ２１４とを有する。支持プレート２０１、２０１間の中心は連結シャフト１８と略同軸構成となっている。支持プレート２０１は平行な一対のプレート部材以外、例えば円筒形状等でもよく、トリガ軸３５や荷重リミッタ２１２等を支持できる形状であればよい。

荷重リミッタ２１２は円筒形状であって、外筒２１２ａと、内ロッド２１２ｂと、コイルばね２１２ｃとを有し、Ｚ１方向端の内ロッド２１２ｂがロッド１９２ａの端部に軸支され、Ｚ２方向端の外筒２１２ａがアーム部２００における軸２００ａに軸支されている。内ロッド２１２ｂとロッド１９２ａを枢動可能に接続する軸２０５は、支持プレート２０１に設けられた長丸穴２１５にスライド自在な状態で支持されている（図１９参照）。これにより、ロッド１９２ａと内ロッド２１２ｂの角度に係わらず、ロッド１９２ａをＺ方向へ真っ直ぐに動かすことができる。コイルばね２１２ｃは適度に硬く、プリロードをかけた状態で外筒２１２ａと内ロッド２１２ｂとの間に介在している。従って、荷重リミッタ２１２は、通常は、実質的な剛体としてロッド１９２ａとトリガレバー３６とを接続しているが、過度に大きい荷重がかかったとき、すなわち、エンドエフェクタ１３００が何かを挟持する等してプリロード以上の荷重がかかったときには、コイルばね２１２ｃがさらに圧縮されて内ロッド２１２ｂが延出する。これにより、トリガレバー３６を過度に強く引いても、その力は荷重リミッタ２１２によって制限されることになり、エンドエフェクタ１３００（図１参照）及びその駆動機構あるいは把持対象物を保護することができる。

なお、荷重リミッタ２１２の最大荷重は、エンドエフェクタ１３００が最大に開いたときにトリガレバー３６を最も手前に引いた場合であっても、トリガワイヤ２１４等の駆動機構が許容強度以下となるように設定されることが望ましい。

図１８に示すように、トリガワイヤ２１４は、Ｚ１方向端がロッド１９２ｂの端部に接続（例えば、圧着）され、Ｚ２方向端がピン２１４ａを介してアーム部２００における軸２００ｂに軸支されている。トリガワイヤ２１４は、プーリ２１６に案内されており、該プーリ２１６よりもＺ１側の部分は、ロッド１９２ｂと略同軸状となっている。

軸２００ａはトリガ軸３５よりもＹ２側、軸２００ｂはトリガ軸３５よりもＹ１側に配置されており、軸２００ａ、２００ｂは、トリガ軸３５から略等距離にある。従って、トリガレバー３６を操作することにより、軸２００ａと軸２００ｂは反対方向に略等距離変位し、これに伴って、ロッド１９２ａとロッド１９２ｂが反対方向（Ｚ１方向とＺ２方向）に略等距離変位する。このように、トリガ軸３５、ロッド１９２ａ、１９２ｂ、軸２００ａ、２００ｂ、荷重リミッタ２１２及びトリガワイヤ２１４等は、トリガレバー３６への入力操作を先端動作部１２へと機械的に伝達する操作伝達部を構成している。勿論、該操作伝達部は、他の構成要素を含み又はいずれかの構成要素を省略してもよく、要は、トリガレバー３６への入力操作によってロッド１９２ａ、１９２ｂ等の伝達部材を進退できる構成であればよい。

図３、図１１及び図２０Ｂに示すように、トリガレバー取付部３２ｂを構成する一対の支持プレート２０１、２０１の上面（Ｙ１方向面）において、プーリボックス３２ａ寄りの位置には、両支持プレート２０１、２０１に渡ってバーコードプレート２２０が固定され、その表面にバーコード２２２が設けられている。

バーコード２２２は、例えば略正方形のマトリックス形状であり、桝目に従って白及び黒が印刷された二次元バーコードであり、操作部１４側に設けられたカメラ２２４により、ミラー２２６及び撮影窓２２７を介して撮像される（図６及び図１９参照）。

そこで、次に、バーコード２２２及びそれを撮像するカメラ２２４について説明する。

図３、図１１及び図２０Ｂに示すように、バーコード２２２は、ＸＺ平面を構成するバーコードプレート２２０の上面（Ｙ１方向面）に貼り付けられ、下部カバー３７ａ、３７ｂの合わせ面に形成される切欠２３０によって上部に露出している。バーコード２２２には、作業部１６の個体情報、仕様、タイムスタンプ（製造日等）やシリアルナンバー、使用量（使用回数）上限等の情報が含まれている。バーコード２２２が保持している個体情報は、作業部毎に識別が可能なように異なる値が付与されている。また、バーコード２２２はミラー２２６を介して撮影されるため、鏡像となっている。

バーコード２２２は１枚に限らず、複数枚からなる構成であってもよい。バーコード２２２が２枚からなる場合、一枚は個体情報、製造日、シリアルナンバー等の個体特有の情報を示し、もう一枚は仕様、使用量上限等の型式毎に共通的な情報を示すようにしてもよい。バーコード２２２は二次元データに限らず、一次元形状であってもよい。バーコード２２２における枡目の色は白及び黒に限らず、赤外線吸収色及び赤外線反射色であってもよく、又は３色以上の色の区別により情報を示すようにしてもよい。

図６及び図１９に示すように、カメラ２２４は、操作部１４を構成するモータ１００、１０２の下部に配置され、一方の上部カバー２５ｂの内面に固定されている。カメラ２２４のＸ方向両側部には、一対のＬＥＤ２２４ａ、２２４ａが設けられている（図７も参照）。カメラ２２４は、例えばＣＣＤ形式又はＣＭＯＳ形式からなり、バーコード２２２を撮像するためのカメラである。

図１９に示すように、カメラ２２４は、撮像方向が反射鏡であるミラー２２６で屈曲されてバーコード２２２を撮像可能な向き（略Ｚ１方向）に設定されており、つまり、屈曲方向（直交方向）に位置した被写体であるバーコード２２２をミラー２２６を介して撮像可能である。同様に、ＬＥＤ２２４ａは、光軸がミラー２２６で屈曲されてバーコード２２２を照明する向き（略Ｚ１方向）に設定されている。ＬＥＤ２２４ａにより、カメラ２２４はバーコード２２２を一層確実に認識することができる。ＬＥＤ２２４ａは、カメラ２２４を挟んで左右対称位置に設けられており、バーコード２２２をバランスよく照明することができる。ＬＥＤ２２４ａは、カメラ２２４を挟んで上下に設けられていてもよく、等間隔に３以上設けられていてもよい。ＬＥＤ２２４ａが十分な光量を有する場合には１つでもよい。

ミラー２２６のＹ２方向には、上部カバー２５を透過させる撮影窓２２７が設けられており（図１９参照）、すなわち、操作部１４において、カメラ２２４、ＬＥＤ２２４ａ及びミラー２２６は、上部カバー２５内に収納されている（図２及び図６参照）。さらに、操作部１４に作業部１６が装着された状態では、上部カバー２５及び下部カバー３７によってバーコード２２２も略閉空間内に配置されるため、当該マニピュレータ１０の使用時に、バーコード２２２及びカメラ２２４が血液等で汚れることを防止可能であると共に、不要な外乱光を遮蔽してＬＥＤ２２４ａによる安定した撮像が可能となる。また、バーコード２２２とカメラ２２４との相対的な位置及び向きが固定的であることから、カメラ２２４側では、バーコード２２２の位置及び向きを特定する必要がなく、これらを特定するためのコードが不要か又は少量で足り、その分、バーコード２２２における記録可能な情報量が多くなる、あるいは省スペースでの配置が可能となる。

このようなバーコード２２２を作業部１６に設けたことにより、操作部１４及びコントローラ５１４では、カメラ２２４を用いて作業部１６の個体情報を認識することができ、マニピュレータ１０を構成するモータ１００、１０２等を当該作業部１６の種類（例えば、グリッパやはさみ、電気メス）に対応するように適切に且つ正確に駆動制御することができる。

ここで、作業部１６が操作部１４に装着されたことは、着脱センサ３１４及び検出シャフト３１６（図７等参照）によって迅速に検出することができる。そこで、コントローラ５１４では、着脱センサ３１４による作業部１６の装着の検出を、カメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａを起動制御してバーコード２２２から個体信号を取得するためのトリガ信号とすることもできる。

すなわち、コントローラ５１４は、作業部１６が操作部１４に装着されたと略同時に、カメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａを駆動制御してバーコード２２２から個体信号を取得する。コントローラ５１４では、少なくとも作業部１６が操作部１４に装着されたときに個体信号を取得すれば足り、それ以外のときにはカメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａの動作を停止しておくことができ、処理負荷が低減すると共に省電力化を図ることができる。さらに、バーコード２２２は直接的な通電の必要がなく操作部１４及び作業部１６には電気的接点が存在せず、しかもバッテリ等の蓄電体もないため一層省電力であると共に、操作部１４から取り外した作業部１６の洗浄や滅菌等を一層容易に行うことができる。

次に、操作部１４側のマスタスイッチ３４及び複合入力部２４について説明する。

マスタスイッチ３４（図１及び図６参照）は、マニピュレータ１０の動作状態の有効又は無効を設定するための入力手段であり、その操作は入力検出部（トグルスイッチ又はタクトスイッチ等）３５０によって検出され、検出された信号がコントローラ５１４に供給される。ＬＥＤ２９は、マニピュレータ１０の制御状態を示すインジケータであり、操作者が容易に認識可能な大きさであり、且つ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。ＬＥＤ２９は、上部カバー２５の頂面（Ｙ１方向面）における略中央部で、視認性のよい位置に設けられており、マスタスイッチ３４と並んで配置されている。ＬＥＤ２９は、例えば、マスタスイッチ３４によるＯＮ操作に同期して点灯等をするため、操作者はマスタスイッチ３４の操作をしながらその入力状態をＬＥＤ２９により確実に認識することができる。ＬＥＤ２９は、例えば、緑色及び赤色をそれぞれ発光可能であり、さらに各色につき点灯及び点滅が可能である。

図６及び図７に示すように、マスタスイッチ３４は、一方の上部カバー２５ｂの内面に支持部材３５２を介して固定された基板３５４上に配置され、上部カバー２５内の部分がスイッチカバー３５６によって外部から密封されている。

コントローラ５１４（図１参照）では、マスタスイッチ３４の入力状態を読み込み、オンされた際に後述する原点サーチ動作を行ってマニピュレータ１０を所定の使用可能状態に駆動制御する。これにより、操作部１４の操作指令が有効となり、先端動作部１２に所望の動作を付与することが可能となる。

図４及び図５に示すように、複合入力部２４は、Ｚ軸（Ｙ軸）を中心としてＸ１方向及びＸ２方向に対称な構造であり、先端動作部１２に対してロール方向（軸回転方向）及びヨー方向（左右方向）の回転指令を与える複合的な入力部である。グリップハンドル２６の上面は、Ｚ１方向に向けてＹ１方向に上がる傾斜面２６ａとなっており、複合入力部２４はこの傾斜面２６ａに設けられている。傾斜面２６ａの傾斜角は、グリップハンドル２６を人手で把持したときに複合入力部２４が親指又は人差し指で操作し易い角度であり、Ｚ方向を基準として２０°〜３５°程度が好適である。

複合入力部２４は、傾斜面２６ａに配置されたセンサホルダ５２によって支持されており、傾斜面２６ａのＺ１側（Ｙ１側）の回転操作部５４と、そのＺ２側（Ｙ２側）に設けられた傾動操作部５６と、傾動操作部５６の下部側面にそれぞれ配設された３つのスイッチ操作子５８ａ、５８ｂ、５８ｃとを有する。

図５に示すように、センサホルダ５２内には、スイッチ基板６２が設けられ、該スイッチ基板６２には、回転操作部５４への入力操作を検出する入力検出部（タクトスイッチ）６６ａと、傾動操作部５６への入力操作を検出する入力検出部（タクトスイッチ）６６ｂと、スイッチ操作子５８ａ〜５８ｃへの入力操作を検出する入力検出部（タクトスイッチ）６６ｃ〜６６ｅとが設けられる。このような複合入力部２４により、モータ１００、１０２、駆動シャフト１１５、１１６及びプーリ１５８ａ、１５８ｂが駆動され、可撓性部材であるワイヤ１０５２、１０５４を介して先端動作部１２をロール方向及びヨー方向に動作させることができる。

スイッチ操作子５８ｂは、回転操作部５４及び傾動操作部５６の有効及び無効の切換や、ヨー軸機構（ピボット軸機構）を所定の初期姿勢に戻す（一度押すと初期姿勢まで自動的に移動し、停止する）、又は初期姿勢方向に移動させる（押しているときだけ初期姿勢方向に移動し、初期姿勢になったら自動的に停止する）ためのスイッチとして用いるとよい。

スイッチ操作子５８ａ及び５８ｃは、ロール回転機構を所定の初期姿勢に戻す、又は初期姿勢方向に移動させるためのスイッチとして用いるとよい。スイッチ操作子５８ａ及び５８ｃは、全く同一の機能を有するスイッチとして左右に配置することで、操作者が操作部１４を右手で把持した場合でも左手で把持した場合でも問題なく、同様の操作をすることができる。具体的には、右手操作の場合及び左手操作のいずれの場合にも、例えば親指による同様の操作が可能である。また、現在のロール回転機構の位置（正領域か負領域か）を意識せずにロール回転機構を所定の初期姿勢まで戻し、又は初期姿勢方向に移動させることができる。

図５に示すように、回転操作部５４は、ＹＺ方向に沿う軸（図示せず）を中心として回動可能な構成であり、Ｘ１方向及びＸ２方向にそれぞれ伸びたレバー７２ａと、両レバー７２ａ、７２ａの間でＸ、Ｙ、Ｚ方向に適度に膨出して３方に切欠７２ｂを設けた操作子７２ｃとを有する。レバー７２ａの左右両端は、表面に滑り止め用の多数の筋が設けられた半円形状となっている。操作子７２ｃは、初期位置の状態で上部カバー２５ａ、２５ｂと連続的な面（平面又は曲面）を構成しており（図４参照）、無駄な突起や段差等がなく、外観上で好適であるとともに、操作もし易い形状とされている。

回転操作部５４は、操作子７２ｃの切欠７２ｂを指で周方向に向かう回動操作がなされ、ロール回動機構を動作させる機能を有する。このように外周面に指掛け部が設けられている回転操作部５４によれば、前記ＹＺ方向に沿う軸を中心とした回動操作がなされ、ロール回動機構についての直感的な操作性が得られる。また、指掛け部が傾動操作部５６の端部よりも外径側に設けられていることにより、該傾動操作部５６との使い分けが容易である。

図５に示すように、傾動操作部５６は、ＹＺ方向に沿う軸７４を中心として傾動可能な傾動板７６を設けた構成である。軸７４はＸ方向に関して複合入力部２４の中心となっている。傾動操作部５６は、傾動板７６を指で押し込むことによる傾動操作がなされ、ヨー軸機構（ピボット軸機構）を動作させる機能を有する。

このように、複合入力部２４において、回転操作部５４は周方向に向かう回動操作がなされ、傾動操作部５６は押し込むことによる傾動操作がなされ、このような操作方法の違いにより、ロール回動機構とヨー（ピボット）軸機構との対応付けが容易に理解され、より直感的な操作が可能となる。

また、センサホルダ５２は、上部カバー２５と密着して当該複合入力部２４の周囲をシールする機能も有し、複合入力部２４の周辺から液体等が上部カバー２５内に浸入することを防止している。勿論、センサホルダ５２と別体のシール部材を配設してもよい。

以上より、操作部１４において上部カバー２５内は、複合入力部２４の周辺がセンサホルダ５２によりシールされ（図４及び図６参照）、マスタスイッチ３４の周辺がスイッチカバー３５６によりシールされ（図６参照）、カメラ２２４及びミラー２２６とバーコード２２２との間が撮影窓２２７によりシールされ（図６及び図１９参照）、上部ブラケット１０４の底面周辺がＯリング１０５、１３１、３２０、３２６、３２８によりシールされ（図６、図９及び図１０参照）、これにより密封されている。従って、血液や洗浄液等が上部カバー２５内に浸入することを防止でき、作業部１６と分離した状態であっても操作部１４の洗浄や滅菌等が容易となる。

次に、操作部１４（駆動部３０）と作業部１６との着脱の構成について説明する。

図２及び図６に示すように、駆動部３０は上部カバー２５内に収納されており、操作部１４及び作業部１６が分離された状態において、上部カバー２５の下面側（Ｙ２方向）からギア機構部１０６等を支持する上部ブラケット１０４の底面が露呈する。

図２及び図２０Ａに示すように、上部カバー２５から露出している上部ブラケット１０４の底面からは、駆動シャフト１１５、１１６と、各駆動シャフト１１５、１１６に対応する係合凸部１３７、１３８と、各係合凸部１３７、１３８に対応するカップリングセンサ３０６、３０８の検出シャフト３１０、３１２と、着脱センサ３１４の検出シャフト３１６とがＹ２方向に突出している。さらに、上部ブラケット１０４の底面からは、一対のガイドピン１６３、１６３がＹ２方向に突出している。各ガイドピン１６３近傍の上部カバー２５ａのＸ１方向面及び上部カバー２５ｂのＸ２方向面に形成された凹部３９９、３９９内には、下端側が上部カバー２５からＹ２方向に突出した着脱レバー４００、４００がそれぞれ設けられている。

２本のガイドピン１６３、１６３は、下部ブラケット３２の２つのピン穴１６１、１６１に対向する位置で、上部ブラケット１０４の底面Ｚ２方向端のＸ方向両端にそれぞれ設けられている（図６、図２０Ａ及び図２０Ｂ参照）。

図１及び図２に示すように、２つの着脱レバー４００、４００は、駆動部３０を覆う上部カバー２５の左右側面（Ｘ１及びＸ２側面）に対称に設けられており、Ｚ方向に沿った回動軸４００ａの上部（Ｙ１側）に設けられた一対の弾性部材４００ｂ、４００ｂにより、Ｙ２方向端の内側に形成された爪部４００ｃが上部カバー２５の内側に向かう方向で弾性的に付勢されている。着脱レバー４００の上部表面（Ｙ１側）はやや窪んでおり、弾性部材４００ｂの付勢力に抗して当該着脱レバー４００を開放させるために指で押圧する操作面４００ｄを構成している。

このような着脱レバー４００によれば、操作部１４が作業部１６に装着される際には、爪部４００ｃが、下部カバー３７のＸ方向両側面に形成された凹部４０１内に固定された係止部４０１ａに係合する。これにより、操作部１４と作業部１６とを確実に連結し固定することができる。一方、操作部１４及び作業部１６が装着された状態で、２つの操作面４００ｄ、４００ｄを略同時に内側へと押圧することにより、爪部４００ｃと係止部４０１ａとの係合状態が解除され、操作部１４と作業部１６とを分離させることができる。

操作部１４及び作業部１６の装着時には、２本並列して設けられたガイドピン１６３が作業部１６側の２つのピン穴１６１に嵌挿されるため、駆動部３０（操作部１４）は作業部１６に対して確実に位置決めされ、安定して保持される。勿論、ガイドピンは３本以上としてもよい。ガイドピン１６３は、Ｘ−Ｚ平面内に作用するモーメントを受けることができ、係合部やプーリ、駆動シャフト等に加わる力を低減することができる。

さらに、図２、図３及び図６に示すように、このような装着時には、上部カバー２５の底面側（Ｙ２側）でグリップハンドル２６の根元近傍に形成された位置決め凹部４０６に対し、下部カバー３７のＺ２方向端に形成された位置決め凸部４０８が係合する。これにより、操作部１４と作業部１６とを一層確実に位置決めすることができ、しかも装着後における操作部１４と作業部１６との間でのねじり方向等での剛性を高めることができる。

図２及び図２０Ａに示すように、駆動シャフト１１５（１１６）の先端（Ｙ２方向端）に設けられた係合凸部１３７（１３８）には、軸中心から放射状に延びた円弧状の複数（５つ）の凸部として、１つの大凸部４０２ａと、４つの小凸部４０２ｂとが設けられている。図２０Ａから諒解されるように、大凸部４０２ａは、均等に配置された６つの小凸部のうちの２つを連結した形状となっている。

一方、図３及び図２０Ｂに示すように、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の先端（Ｙ１方向端）に設けられた係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）には、前記係合凸部１３７（１３８）の形状に対応し、軸中心から放射状に延びた円弧状の複数（５つ）の凹部として、１つの大凹部４０４ａと、４つの小凹部４０４ｂとが設けられている。図２０Ｂから諒解されるように、大凹部４０４ａは、均等に配置された６つの小凹部のうちの２つを連結した形状となっている。さらに、これら大凹部４０４ａ及び小凹部４０４ｂを設けた溝部の中心には、Ｙ２方向にさらに深い中央凹部４０４ｃが設けられている。中央凹部４０４ｃは、係合凸部１３７、１３８の中心からＹ２方向に突出した駆動シャフト１１５、１１６先端の逃げ部であり（図２３Ｂ参照）、同軸となるように位置決めするためのガイドの機能も有する。

図２０Ａ及び図２０Ｂから諒解されるように、係合凸部１３７、１３８と係合凹部１７６ａ、１７６ｂとは、互いに所定の係合位相にある状態で係合可能である。すなわち、大凸部４０２ａと大凹部４０４ａとが係合し、且つ、全ての小凸部４０２ｂと小凹部４０４ｂとが係合し、これにより、操作部１４と作業部１６とが装着された状態で、モータ１００、１０２の回転駆動力を、駆動シャフト１１５、１１６からプーリ１５８ａ、１５８ｂへと確実に伝達することができる。

この際、係合凸部１３７（１３８）は、駆動シャフト１１５（１１６）の波形部１１５ｃ（１１６ｃ）に対して挿通されているため、該駆動シャフト１１５（１１６）と共に回転する。さらに、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とは、周方向に複数配置された大凸部４０２ａ及び小凸部４０２ｂと大凹部４０４ａ及び小凹部４０４ｂとが互いに噛合っているため、駆動シャフト１１５（１１６）の回転駆動力を一層確実にプーリ１５８ａ（１５８ｂ）へと伝達することができる。なお、駆動シャフト１１５（１１６）側に係合凹部を設け、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）側に係合凸部を設けるようにしてもよい。

以上のように、駆動部３０側の係合凸部１３７、１３８は、駆動シャフト１１５、１１６を回転軸として回転可能である（図２０Ａ参照）。同様に、作業部１６側の係合凹部１７６ａ、１７６ｂは、プーリ１５８ａ、１５８ｂを回転軸として回転可能であるが（図２０Ｂ参照）、その回転範囲は、ストッパ１７９ａと当接部１７７ａ、１７７ｂとの当接による規制作用により、所定の正転範囲（図１４Ａ中の矢印＋θ参照）及び逆転範囲（図１４Ａ中の矢印−θ参照）に規制されている。

なお、プーリ１５８ａ、１５８ｂの回転範囲は、他の構造によって規制してもよく、例えば、図２１に示すように、プーリ１５８ａ、１５８ｂ（係合凹部１７６ａ、１７６ｂ）に、その外径方向に突出した当接部（当接部材）１７７ｃを設け、下部ブラケット３２の上面（Ｙ１方向面）に、前記当接部１７７ｃが所定の正転及び逆転を行った際に当接し、それ以上の回転を規制するストッパ１７９ｂを設けてもよい。これらの当接部１７７ｃ及びストッパ１７９ｂは、上記の当接部１７７ａ、１７７ｂ及びストッパ１７９ａの構造のように、係合凹部１７６ａ、１７６ｂの下部に形成した円弧切欠部１７７（図１２及び図１４Ａ参照）内に配置されるように構成してもよい。

また、係合凸部１３７、１３８及び係合凹部１７６ａ、１７６ｂは、それぞれ中心から放射状に延びた凸部及び凹部のうち、他より大きな１つの大凸部４０２ａ及び大凹部４０４ａを持ち、回転中心に対して非対称な形状とされている（図２０Ａ及び図２０Ｂ参照）。

従って、一方の係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａと、他方の係合凸部１３８及び係合凹部１７６ｂとは、それぞれ図２２Ｂに示すように、互いの大凸部４０２ａと大凹部４０４ａとが一致した場合、つまり単一の回転角度（位相）でのみ係合可能であり、図２２Ａに示すように、それ以外の回転角度（位相）では構造的に係合不能となっている。すなわち、操作部１４と作業部１６との装着時、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とが互いに係合不能な回転位相である場合には、係合可能な回転位相に駆動制御する係合動作（カップリング動作）が必要である。さらに、係合動作の終了後には、コントローラ５１４が先端動作部１２を正確に且つ精度よく駆動制御するため、先端動作部１２を所定の原点姿勢（図１、図４９及び図５１参照）とし、モータ１００、１０２を所定の原点位相とすべく、ワイヤ１０５２、１０５４を往復駆動するプーリ１５８ａ、１５８ｂ及び駆動シャフト１１５、１１６と、モータ１００、１０２の回転位相を原点に復帰させる原点サーチ動作を実施する必要がある。

なお、係合凸部１３７、１３８と係合凹部１７６ａ、１７６ｂとは、上記のように、単一の位相でのみ互いに係合可能に構成する以外にも、複数の位相で係合可能に構成することも可能であるが、詳細は後述する。また、大凸部４０２ａと大凹部４０４ａとを一致させる係合構造以外にも、小凸部４０２ｂと小凹部４０４ｂとを一致させる係合構造等、各種の構造でもよく、要は、所定の位相で係合凸部と係合凹部とが互いに係合し、回転力を伝達可能なものであればよい。また、係合凸部１３７や係合凹部１７６ａ等の形状は、他の形状であっても当然よく、要は、駆動シャフト１１５、１１６からの回転駆動力を従動軸であるプーリ１５８ａ、１５８ｂに確実に伝達可能且つ着脱可能な形状であればよい。

次に、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）との係合動作（カップリング動作）及びこの係合動作と共に実施される原点サーチ動作について説明する。なお、一方の係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの係合動作及び原点サーチ動作と、他方の係合凸部１３８及び係合凹部１７６ｂの係合動作及び原点サーチ動作とは略同様である。このため、以下では一方の係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの係合動作及び原点サーチ動作について代表的に説明する。

先ず、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）との間での係合動作について説明する。

図２２Ａ及び図２３Ａは、操作部１４と作業部１６とが装着される際、係合凸部１３７（１３８）及び係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）の回転位相が略９０°ずれている場合、すなわち、大凸部４０２ａ及び大凹部４０４ａが略９０°ずれており、小凸部４０２ｂ及び小凹部４０４ｂもずれており、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが互いに係合不能である状態の一例である。本実施形態に係るマニピュレータ１０では、このような状態であっても、操作部１４と作業部１６とを外観上では装着可能である。

すなわち、図２３Ａ及び図２３Ｂから諒解されるように、操作部１４及び作業部１６の装着時において、係合凸部１３７が係合凹部１７６ａと係合できない場合（図２３Ａ参照）、操作部１４が作業部１６へと押し下げられるのに伴い、係合凸部１３７の先端下面（Ｙ２方向端面）は係合凹部１７６ａの先端上面（Ｙ１方向端面）に当接し、コイルばね１２１の付勢力に抗して駆動シャフト１１５の波形部１１５ｃに沿ってＹ１方向に退動する。

その結果、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａが係合しないままであっても（図２３Ａ参照）、着脱レバー４００の爪部４００ｃが係止部４０１ａに係合し（図１〜図３参照）、操作部１４と作業部１６との装着が完了する。この装着完了は、検出シャフト３１６が止板１７９に着座したことが着脱センサ３１４に検出されることによりコントローラ５１４でも認識される。

この際、図２３Ａに示すように、カップリングセンサ３０６用の検出シャフト３１０は、その下端のフランジ３１０ｂが係合凸部１３７の環状溝部１３９に係合していることから、係合凸部１３７のＹ１方向への退動に伴ってＹ１方向に退動する。従って、カップリングセンサ３０６は、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとの係合動作の完了を検出できず、つまり、コントローラ５１４は、操作部１４と作業部１６の装着が完了したことを認識すると同時に、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの係合が完了していないことを認識する。

そこで、コントローラ５１４では、例えばマスタスイッチ３４（図１参照）がオン操作されることにより、前記原点サーチ動作の一動作として、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとを係合させる係合動作（カップリング動作）を実施する。

図２２Ａ及び図２３Ａに示すように、先ず、係合凸部１３７の先端下面が係合凹部１７６ａの先端上面に当接して着座している状態でモータ１００が駆動される。これにより、ギア機構部１０６を介して駆動シャフト１１５が回転される一方、プーリ１５８ａは回転されず、図２２Ａ中の破線矢印に示すように、係合凸部１３７が係合凹部１７６ａ上を摺接しながら回転する。

図２２Ｂに示すように、回転する大凸部４０２ａが大凹部４０４ａに一致すると、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａが係合可能な位相となるため、図２３Ｂに示すように、係合凸部１３７はコイルばね１２１の付勢力によってＹ２方向に進動され、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａが互いに係合する。これにより、検出シャフト３１０も係合凸部１３７と共にＹ２方向に進動するため、カップリングセンサ３０６は、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとの係合動作の完了を検出することができる。そして、駆動シャフト１１５とプーリ１５８ａとが回転駆動力を伝達可能に連結されるため、係合凹部１７６ａの回転位相、つまりプーリ１５８ａ及びワイヤ１０５４を介在した先端動作部１２の動作姿勢についても、モータ１００の回転駆動力によって制御可能な状態となる。

なお、コイルばね１２１によって弾性支持する対象を係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）側としても略同様の作用を得ることができるが、カップリングセンサ３０６は操作部１４側に設けた方がコントローラ５１４との接続等にとって都合がよく、このため、検出シャフト３１０が連結される係合凸部１３７（１３８）側がコイルばね１２１によって弾性支持されて進退可能に構成されている方が望ましい。

次に、上記の係合動作と共に実施される原点サーチ動作について説明する。本実施形態では、コントローラ５１４の制御下に該原点サーチ動作が駆動制御され、つまりコントローラ５１４が原点サーチ部としての機能を有する。

図２４Ａ〜図２４Ｄは、操作部１４及び作業部１６が外観上装着された状態での、係合凸部１３７（破線で示す）と係合凹部１７６ａ（実線で示す）の互いの初期位相（カップリングポジション）の各パターンを例示した説明図である。

図２４Ａ〜図２４Ｄにおいて、一点鎖線で示す直線Ｍ０はモータ原点Ｍ０、つまりモータ１００、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａの原点位相を示すと共に、先端動作部１２が原点姿勢となる位相を示している。モータ原点Ｍ０は、図７及び図８に示す検出片３３３（３３４）の半円状の円板部の２つの端部３３３ａ、３３３ａ（３３４ａ、３３４ａ）が原点検出センサ３３１（３３２）を通過することにより、該原点検出センサ３３１（３３２）の出力が切り替わる点として、コントローラ５１４により検出される。検出片３３３には検出される端部３３３ａが１８０°位相となっている。上記したように、プーリ１５８ａの回転範囲は、正転及び逆転の範囲が共に１８０°未満となっているため（図１４Ａ等参照）、検出片３３３を１８０°位相とすることにより、原点に対して正領域であるか、あるいは負領域であるかを判断できる。

なお、図２４Ａ〜図２４Ｄでは、理解の容易のため、駆動シャフト１１５側の係合凸部１３７を破線大円形状に示すと共に、大凸部４０２ａを破線小円形状に示す一方、プーリ１５８ａ側の係合凹部１７６ａを実線大円形状に示すと共に、大凹部４０４ａを実線小円形状に示している。また、係合凹部１７６ａ（プーリ１５８ａ）の回転範囲を明確にするため、係合凹部１７６ａ側の当接部１７７ａ（１７７ｂ）を外径方向に突出した当接部材として図示すると共に、その回転を規制するストッパ（プーリ動作限）１７９ａをハッチングを付与した直線で図示しており、換言すれば、図２１の変形例に示す当接部１７７ｃとストッパ１７９ｂとの当接による回転範囲の規制に類似した構造として図示しており、図２５Ａ以降についても同様である。さらに、このような係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの係合のケースとしては、プーリ１５８ａの初期位相によって８種類のケースが存在し得、原点サーチのために各ケース毎に８つの動作パターンで動作するようにプログラムされている。なお、基本的には、８つの動作パターンであるが、この動作パターンはモータ原点Ｍ０を中心とした対称系であることから、本実施形態では、コントローラ５１４の制御下に実施される図２４Ａ〜図２４Ｄに示す４つの代表的な動作パターンについて説明する。

図２４Ａは、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相を基準とした場合に、モータ原点Ｍ０と逆方向（逆転方向）に係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相がある状態を例示したものであり、このカップリングポジションからの係合動作及び原点サーチ動作を、以下、動作パターン（１）と呼ぶ。図２４Ｂは、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）及び係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相が最初から（つまり、駆動部３０及び作業部１６が装着された瞬間から）一致している状態を例示したものであり、以下、動作パターン（２）と呼ぶ。図２４Ｃは、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相を基準とした場合に、該係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）とモータ原点Ｍ０との間に、係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相がある状態を例示したものであり、以下、動作パターン（３）と呼ぶ。図２４Ｄは、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相を基準とした場合に、モータ原点Ｍ０の正方向（正転方向）に係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相がある状態を例示したものであり、以下、動作パターン（４）と呼ぶ。

基本的なプログラム・シーケンスは、モータ原点Ｍ０の検出動作と係合動作から構成される。先ず、モータ原点Ｍ０の検出を行う。モータ原点Ｍ０の検出動作では、原点検出センサ３３１からスタート時の正負領域を判断し、駆動シャフト１１５をモータ原点Ｍ０方向へ動作させる。モータ原点Ｍ０の検出後、正負いずれかの動作限からいずれかの動作限へ連続的に動作させる。

モータ原点Ｍ０検出時以降に、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの係合が係合センサであるカップリングセンサ３０６により確認されれば、動作限から動作限へ連続的に動作させるシーケンスを終了し、モータ原点Ｍ０へ移動させ、原点サーチ動作は完了する。

上記の係合凸部１３７と係合凹部１７６ａのそれぞれの位相関係により、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの係合のタイミングや位置は異なるため、結果として動作パターンは複数考えられ、基本的には４ケースが考えられる。それぞれのケースにおける動作パターンを説明する。

動作パターン（１）について、図２５Ａ〜図２５Ｄを参照して説明する。動作パターン（１）では初期状態において、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相に対し、モータ原点Ｍ０と逆方向（逆転方向）に係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相がある（図２４Ａ及び図２５Ａ参照）。

先ず、駆動シャフト１１５は原点検出センサ３３１により負領域であることが分かるため、モータ１００を駆動制御して駆動シャフト１１５を正方向（図２５Ａで時計回り）に回転させ、図２５Ａ中の破線矢印で示すように、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）をモータ原点Ｍ０方向に回転させる。そうすると、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）はモータ原点Ｍ０に一致した位相となり（図２５Ｂ参照）、原点検出センサ３３１により検出片３３３の端部３３３ａが検出され（図８参照）、この位相をコントローラ５１４はモータ１００の原点として認識する。

続けて、図２５Ｃ中の破線矢印で示すように、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）をさらに正転方向に回転させることにより、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相が係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相に一致して、互いに係合する（図２５Ｃ参照）。係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとの係合動作は、図２２Ａ〜図２３Ｂを参照して上記した通りであり、この係合は、カップリングセンサ３０６を介してコントローラ５１４によって検出される。

そこで、図２８Ｃ中の実線矢印に示すように、係合凹部１７６ａと係合した係合凸部１３７をモータ原点Ｍ０へと回転させることにより、係合凹部１７６ａも一緒にモータ原点Ｍ０に回転し、図２５Ｄ等に示す場合と同様に、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａが所定の原点位相に設定され、先端動作部１２も所定の原点姿勢となる。

動作パターン（２）について、図２６Ａ〜図２６Ｄを参照して説明する。動作パターン（２）では初期状態において、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）及び係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相が最初から一致しており（図２４Ｂ及び図２６Ａ参照）、この係合は、カップリングセンサ３０６を介してコントローラ５１４によって検出されている。

先ず、図２６Ａ中の矢印に示すように、係合凹部１７６ａに係合した係合凸部１３７をモータ原点Ｍ０へと回転させることにより、係合凹部１７６ａも一緒にモータ原点Ｍ０に回転する。そうすると、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａはモータ原点Ｍ０に一致した位相となり（図２６Ｂ参照）、原点検出センサ３３１により検出片３３３の端部３３３ａが検出され（図８参照）、この位相をコントローラ５１４はモータ１００の原点として認識する。このため、モータ１００の回転が停止されるが、図２６Ａから図２６Ｂに示すようにして原点が検出された際には、検出と略同時にモータ１００を停止させたとしても、モータ１００は原点位置から多少のオーバーランをしている（図２６Ｃ参照）。

そこで、図２６Ｄに示すように、モータ原点Ｍ０まで逆転方向にモータ１００を回転させることにより、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａがモータ原点Ｍ０に戻されて停止され、これにより、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａが所定の原点位相に設定され、先端動作部１２も所定の原点姿勢となる。

動作パターン（３）について、図２７Ａ〜図２７Ｃを参照して説明する。動作パターン（３）では初期状態において、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相を基準とした場合に、該係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）とモータ原点Ｍ０との間に、係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相がある（図２４Ｃ及び図２７Ａ参照）。

先ず、モータ１００を駆動制御して、図２７Ａ中の破線矢印で示すように、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）をモータ原点Ｍ０方向に回転させる。そうすると、図２７Ｂに示すように、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相が係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相に一致して互いに係合し、この係合は、カップリングセンサ３０６を介してコントローラ５１４によって検出される。

そこで、図２７Ｂ中の矢印に示すように、係合凹部１７６ａに係合した係合凸部１３７をモータ原点Ｍ０へと回転させることにより、係合凹部１７６ａも一緒にモータ原点Ｍ０に回転されて、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａはモータ原点Ｍ０に一致した位相となり（図２７Ｃ参照）、原点検出センサ３３１により検出片３３３の端部３３３ａが検出され（図８参照）、この位相をコントローラ５１４はモータ１００の原点として認識する。続いて、図２６Ｂ〜図２６Ｄに示す動作と略同様、図２７Ｃの往復矢印で示すように、モータ１００はモータ原点Ｍ０を多少オーバーランして停止された後、逆転方向に回転されることにより、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａがモータ原点Ｍ０に戻されて停止され、これにより、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａが所定の原点位相に設定され、先端動作部１２も所定の原点姿勢となる。

動作パターン（４）について、図２８Ａ〜図２８Ｃを参照して説明する。動作パターン（４）では初期状態において、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相を基準とした場合に、モータ原点Ｍ０の正方向（正転方向）に係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相がある（図２４Ｄ及び図２８Ａ参照）。

先ず、モータ１００を駆動制御して、図２８Ａ中の破線矢印で示すように、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）をモータ原点Ｍ０方向に回転させる。そうすると、図２８Ｂに示すように、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）はモータ原点Ｍ０に一致した位相となり、原点検出センサ３３１により検出片３３３の端部３３３ａが検出され（図８参照）、この位相をコントローラ５１４はモータ１００の原点として認識する。

続けて、図２８Ｂ中の破線矢印で示すように、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）をさらに正転方向に回転させることにより、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）の位相が係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相に一致して、互いに係合し（図２８Ｃ参照）、この係合は、カップリングセンサ３０６を介してコントローラ５１４によって検出される。

そこで、図２５Ｄに示す場合と略同様に、係合凹部１７６ａに係合した係合凸部１３７をモータ原点Ｍ０へと戻すことにより、係合凹部１７６ａも一緒にモータ原点Ｍ０に回転し、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａが所定の原点位相に設定され、先端動作部１２も所定の原点姿勢となる。

ところで、場合によっては、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとの摩擦や引っ掛かり等により、両者が係合（嵌合）していない状態であっても、プーリ１５８ａは、駆動シャフト１１５と共に連れ回りされ回転することも考えられる。そのような場合、動作パターン（１）では、図２５Ｃの位置では係合せず、最悪の場合、ストッパ１７９ａ（＋動作限）の位置で係合することになる。動作パターン（３）、（４）の場合も同様に、ストッパ１７９ａ（＋動作限）の位置で係合することになる。つまり、プーリ１５８ａが駆動シャフト１１５と連れ回った場合でも、少なくとも正負の動作限から動作限へ連続的に動作するシーケンスが含まれていたら、動作限近傍で係合させることは可能である。なお、動作限方向へ動作しているときに、動作限近傍で係合した場合でも、シーケンス的には、既にモータ原点Ｍ０の検出は完了しているため、動作限の位置はわかっており、動作限近傍では、減速、停止等の処置は可能であり、ストッパ１７９ａに機械的に高速状態で衝突して、駆動系に機械的ダメージや破損・破壊を与えることなく、高速に原点サーチ動作を行うことが可能である。

また、動作パターン（１）の場合、図２５Ｂから図２５Ｃの状態へ動作する方法として、同一方向へ回転させた場合について説明したが、図２５Ｂの動作後、動作限であるストッパ１７９ａの位置で一旦停止し、逆方向回転させてもよい。この場合も、シーケンス的には、既にモータ原点Ｍ０の検出は完了しているため、一旦停止し反転させることは容易である。θの角度が小さい場合には、一旦停止させた方が、移動距離が短くなり、原点サーチ動作を短縮させることが可能である。

同一方向へ回転させるか、反転させるか、どちらのシーケンス・プラグラムをコントローラ５１４に組み込むかは、動作範囲である許容回転範囲θ、原点サーチ最大許容時間、係合部の位相状態の頻度等を考慮して決定すればよい。

原点サーチ動作は、操作ボタン（マスタスイッチ３４）を押したらスタートし自動的に完了する、もしくは、スイッチ（マスタスイッチ３４）を押しているときだけ、サーチ動作を行い、離したら停止、再度押すと再スタート等のようにしてもよい。後者の場合、マニュアル的な操作となり、異常を感じたときや、途中停止したいときに、原点サーチ動作をすぐに停止させることができる。

ところで、上記したように、駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）との係合（カップリング）は、上記例示した単一の位相でのみ係合可能に構成する以外にも、２以上の位相で係合可能に構成することもできる。

次に、駆動シャフト１１５（１１６）及びプーリ１５８ａ（１５８ｂ）の係合凸部１３７（１３８）及び係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）の係合位相の構成例について説明する。

駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）とのカップリングにおける係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）との係合位相は、例えば、先端動作部１２の構成の違い等によりプーリ１５８ａ（１５８ｂ）に設定される動作領域（許容回転範囲）に応じて設定されるとよく、単一の位相以外にも、２以上の位相での係合を可能に構成することができる。

先端動作部１２を直接的に動作させる従動軸であるプーリ１５８ａ（１５８ｂ）の動作領域である許容回転範囲をθ（°）とし、３６０（°）／θ（°）の商の整数部分をｎとすると、上記した原点サーチ動作等を考慮して、最大ｎ箇所での係合が可能、つまりｎ箇所以下の位相でのみ係合可能に構成される。

そこで、許容回転範囲θと係合箇所（ｎ箇所）との関係は、次の（１）〜（５）に例示するように設定できる。なお、前記許容回転範囲θは、図１４Ａに示すプーリ１５８ａの場合、矢印＋θが例えば９０°であり、矢印−θが例えば９０°であるとすると許容回転範囲θが１８０°となり、プーリ１５８ｂの場合、矢印＋θが例えば１３５°であり、矢印−θが例えば１３５°であるとすると許容回転範囲θが２７０°となる。

（１）θが１８０°（度）以上３６０°（度）未満の場合には１箇所であり、係合凸部及び係合凹部は単一位相の形状で係合可能に構成する必要がある。（２）θが１２０°以上１８０°未満の場合には２箇所以下であり、係合凸部及び係合凹部は１８０°位相形状で係合可能に構成することができる。（３）θが９０°以上１２０°未満の場合には３箇所以下であり、係合凸部及び係合凹部は１２０°位相の形状で係合可能に構成することができる。（４）θが７２°以上９０°未満の場合には４箇所以下であり、係合凸部及び係合凹部は９０°位相の形状で係合可能に構成することができる。（５）θが６０°以上７２°未満の場合には５箇所以下であり、係合凸部及び係合凹部は７２°位相の形状で係合可能に構成することができ、それ以降の動作領域についても同様である。

例えば、図１４Ａでは、プーリ１５８ａ、１５８ｂの許容回転範囲θ（矢印＋θと矢印−θとが示す範囲の合計）が、それぞれ１８０°、２７０°に設定されている。このため、上記（１）に示すように、係合可能箇所は１箇所とする必要があり、係合凸部１３７、１３８と係合凹部１７６ａ、１７６ｂの係合位相も単一の位相でのみ係合するように構成している。

一方、図２９Ａ及び図２９Ｂに示すように、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の許容回転範囲θ（矢印＋θと矢印−θとが示す範囲の合計）が、１２０°以上１８０°未満に設定されている場合（１２０°≦θ＜１８０°）には、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とは、互いに２つの大凸部４０２ａ及び大凹部４０４ａを有する１８０°位相の形状に構成し、２箇所（１箇所でも当然よい）で係合可能に構成することができる。なお、図３０Ａ及び図３０Ｂは、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とを１８０°位相の形状に構成した場合、つまり、１２０°≦θ＜１８０°での他の形状例であり、勿論これ以外の形状としてもよい。

図３１Ａ及び図３１Ｂに示すように、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の許容回転範囲θが、９０°以上１２０°未満に設定されている場合（９０°≦θ＜１２０°）には、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とは、互いに３つの大凸部４０２ａ及び大凹部４０４ａを有する１２０°位相の形状に構成し、３箇所（１又は２箇所でも当然よい）で係合可能に構成することができる。なお、図３２Ａ及び図３２Ｂは、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とを１２０°位相の形状に構成した場合、つまり、９０°≦θ＜１２０°での他の形状例であり、勿論これ以外の形状としてもよい。

このように、互いにカップリングして回転駆動力を伝達する係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とは、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の回転許容範囲θに応じて、ｎ箇所以下で係合可能に構成することができる。特に、上記（２）や（３）等に示すように複数箇所での係合が可能な場合には、それぞれ最大の係合箇所、例えば上記（２）では２箇所、上記（３）では３箇所で係合可能な形状に構成すれば、カップリング形状の対称化を図ることができ、原点サーチ動作に要する時間を可及的に短縮することが可能となる。なお、上記（２）〜（５）等に示す２箇所以上での係合を可能にした形状とした場合であっても、原点サーチ動作は、図２４Ａ〜図２８Ｃに示されるような単一位相形状の場合の動作と略同様に実施可能である。

同様に、原点検出センサ３３１（３３２）のセンサドグである検出片３３３（３３４）についても上記カップリングの係合箇所（ｎ箇所）に伴って形状を変更することができ、ｎ箇所の係合位相に設定された場合にはｎ・２箇所で切り替えて原点検出センサ３３１（３３２）で検出可能に構成すればよい。例えば、上記したように、単一の係合位相の場合には、正転及び逆転がそれぞれ１８０°未満となるため、検出片３３３（３３４）が１８０°位相の形状（２軸）で構成されており、これによりモータ原点を一層迅速に検出可能となっている。

より具体的には、検出片３３３の形状について、例えば、１８０°≦許容回転範囲θ＜３６０°の場合には、図７及び図８に示すように半円の１８０°位相の形状とするとよく、１２０°≦θ＜１８０°の場合には、図３３に示すように１／４円が２箇所にある９０°位相の形状とするとよく、９０°≦θ＜１２０°の場合には、図３４に示すように１／６円が３箇所にある６０°位相の形状とするとよい。このように、許容回転範囲θやカップリングの係合形状（ｎ箇所カップリング形状）に応じて、原点検出センサ３３１のセンサドグである検出片３３３の位相形状を最適に構成することにより、モータ原点Ｍ０を一層迅速に検出することが可能となる。

なお、係合凸部１３７（１３８）及び係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）の係合位相について、例えば、２箇所で係合可能な１８０°位相形状の場合には（図２９Ａ〜図３０Ｂ参照）、カップリング形状が対称化される。このため、原点サーチ動作に要する時間を可及的に短縮することができ、また、部品形状の簡素化及びこれによる低コスト化も可能となる。さらに、カップリング形状の対称化によるバランス効果により、未カップリング状態では常に対称の位置が接触することになり、ガタによる傾き等を防止でき、原点サーチ動作を一層安定して行うことも可能となる。

ところが、２箇所で係合可能な１８０°位相の対称形状の場合には、係合可能な２箇所のうち、どちらの向きで係合したかをコントローラ５１４側で認識可能とするためには、図２９Ａ〜図３０Ｂに示すように、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の動作領域である許容回転範囲θを１８０°未満に構成し、動作領域外では作動不能にすることで反対側に係合されたことを認識させる方法がある。しかしながら、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の動作領域は、製品仕様や先端動作部１２の構造等によっては、１８０°位相の対称形状の場合であっても、１８０°以上の十分な動作領域が得られることが好ましい。

例えば、図３５Ａ〜図３５Ｃは、操作部１４側の係合凸部１３７（１３８）と作業部１６側の係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）とが、互いに２つの大凸部４０２ａ及び大凹部４０４ａを有する１８０°位相の形状（図３０Ａ及び図３０Ｂの構成と同様）において、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）の許容回転範囲θを１８０°以上に設定した構成例である。

図３５Ａ〜図３５Ｃ中に丸印で示す点Ｐは、駆動シャフト１１５（１１６）側の係合凸部１３７（１３８）のモータ原点Ｍ０に対する基準となる向きである。すなわち、この構成例での原点サーチ動作は、点Ｐをモータ原点Ｍ０に一致させる動作であり、従って、プーリ１５８ａ（１５８ｂ）側の係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）は、当接部１７７ａが点Ｐに一致した向きでカップリングされる必要がある。

例えば、操作部１４及び作業部１６が外観上装着された状態で、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの互いの初期位相が図３５Ａに示す状態にある場合において、係合動作及び原点サーチ動作を行う場合について説明する。

この場合、図３５Ｂ中の破線矢印で示す方向に係合凸部１３７を回転させてカップリングした場合には、係合凸部１３７の点Ｐと、係合凹部１７６ａの当接部１７７ａの位相が一致するため、その後、問題なく原点サーチ動作を行うことができる。一方、図３５Ｃ中の破線矢印で示す方向に係合凸部１３７を回転させてカップリングした場合には、係合凸部１３７の点Ｐと、係合凹部１７６ａの当接部１７７ａの位相が反対位相となる。このため、続けて原点サーチ動作を行ってしまうと、当接部１７７ａが動作限であるストッパ１７９ａに当接するため、正常な原点サーチを行うことが困難となる。

そこで、次に、１８０°位相の対称形状の場合であっても、１８０°以上の動作領域を確保することができる係合動作及び原点サーチ動作の動作パターンを説明する。この場合にも、基本的な制御アルゴリズムは、上記した図２５Ａ〜図２８Ｃに示す３６０°位相形状のカップリングでの動作パターン（１）〜（４）と同様である。

先ず、モータ原点Ｍ０の検出を行う。すなわち、原点検出センサ３３１による検出位相（正領域、負領域）によって、最初に原点サーチする方向、つまり係合凸部１３７の点Ｐを回転させる方向を決定する。係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの初期位相が正領域なら逆方向に、負領域なら正方向に係合凸部１３７を回転させてモータ原点Ｍ０を検出する。なお、初期位相での正領域及び負領域の判定は、図２５Ａ〜図２８Ｃの場合と同様でよく、原点検出センサ３３１（３３２）のセンサドグとして、２箇所で検出可能な形状（例えば、図８に示す半月形状）の検出片３３３（３３４）により、その検出信号の立ち上がり又は立下り位置を検出すればよい。

この際、図３６に示すように、この構成例におけるプーリ１５８ａ（１５８ｂ）の回転許容範囲θとして、図３６中に実線矢印で示す＋Ａから−Ａ（９０°≦Ａ＜１８０°）までの角度範囲を設定する。

先ず、図２４Ａ（図２５Ａ〜図２５Ｄ）及び図２４Ｄ（図２８Ａ〜図２８Ｃ）に示す動作パターン（１）、（４）の場合と同様に、モータ１００を駆動制御して駆動シャフト１１５を回転させることにより、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが係合する前にモータ原点Ｍ０が検出された場合について説明する。

この場合には、モータ原点Ｍ０を検出した後、引き続き、動作パターン（１）、（４）の場合と同様のアルゴリズムで、原点サーチ動作を行えばよい。但し、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａの係合位相は、図３５Ｂに示すように点Ｐと当接部１７７ａが一致した正常位相と、図３５Ｃに示すように点Ｐと当接部１７７ａが一致しない反転した反転位相の２通りの可能性がある。

そこで、図３６中に一点鎖線の矢印で示す各領域Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２のいずれの領域で係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが係合したかを判定することで、前記の正常位相及び反転位相でのカップリング状態を判別する。

先ず、図３６に示すように、カップリングセンサ３０６により、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが領域Ｒ０で示す範囲、つまり（−１８０＋Ａ）°〜（１８０−Ａ）°の範囲でカップリングしたことが検出された場合には、前記正常位相（点Ｐと当接部１７７ａが一致した０°位相）でカップリングが完了したと判断することができる。領域Ｒ０は、プーリ１５８ａが動作しない領域（動作限であるストッパ１７９ａ、１７９ａ間）の反対領域であり、この領域Ｒ０に係合凹部１７６ａが向いている場合には、該領域Ｒ０に必ず当接部１７７ａが配置されているためである。そこで、この場合には、カップリング後にそのまま原点サーチ動作を行えばよい。

一方、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが、図３７Ａに示すように領域Ｒ１で示す範囲、つまり−Ａ°〜（−１８０＋Ａ）°の範囲、又は、図３８Ａに示すように領域Ｒ２で示す範囲、つまり（１８０−Ａ）°〜Ａ°の範囲でカップリングしたことが検出された場合には、前記の正常位相及び反転位相のいずれかの可能性がある。

先ず、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが正常位相（０°位相）でカップリングした場合について説明する。例えば、図３７Ａに示すように、カップリング時の位相が、正領域（領域Ｒ１）にある＋Ｂ°（図３７Ａ中の破線矢印＋Ｂは係合凸部１３７の位相を示し、実線矢印＋Ｂは係合凹部１７６ａの位相を示す）の場合には、図３７Ｂ中の破線及び実線の矢印で示すように、モータ原点Ｍ０方向にモータ１００を回転させることで原点サーチ動作が完了する。

次に、係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが反転位相（１８０°位相）でカップリングした場合について説明する。例えば、図３８Ａに示すように、カップリング時の位相について、係合凸部１３７の点Ｐが正領域（領域Ｒ１）の＋Ｂ°にあり、係合凹部１７６ａの当接部１７７ａが負領域（領域Ｒ２）の（Ｂ−１８０）°にあるとする。

この場合、図３８Ｂ中の破線矢印で示すようにモータ１００をモータ原点Ｍ０方向に回転させるが、そうすると、係合凹部１７６ａは図３８中の実線矢印で示す方向に回転するため、当接部１７７ａがストッパ１７９ａに衝突する。そこで、この衝突を検出した場合には、コントローラ５１４では、係合凸部１３７の角度（位相）を１８０°補正、つまり、Ｂ°＝（１８０−Ａ）°を １８０°補正してＢ＝−Ａ°、とすることで、実質的に正常位相でのカップリングとして制御することが可能となる。従って、図３８ＢＣの破線及び実線の矢印で示すように、モータ原点Ｍ０方向にモータ１００を回転させることで原点サーチ動作が完了する。

なお、モータ１００側、つまり係合凸部１３７の角度が、Ｂ°＝（１８０−Ａ）°の場合、プーリ１５８ａ側、つまり係合凹部１７６ａの角度は、（１８０−Ａ−１８０）°＝Ａ°となるため、当接部１７７ａがストッパ１７９ａに衝突することが予測できる。従って、この領域近傍では、衝突の衝撃を緩和して機構系のダメージを最小限にするために、モータ１００の回転速度を低下させる等の対応を行なうことができる。また、衝突の判定領域を限定することで、誤判定等を防止することができる。

次に、図２４Ｂ（図２６Ａ〜図２６Ｄ）及び図２４Ｃ（図２７Ａ〜図２７Ｃ）に示す動作パターン（２）、（３）の場合と同様に、初期状態において係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが係合している場合や、モータ１００を駆動制御して駆動シャフト１１５を回転させることにより、モータ原点Ｍ０が検出される前に係合凸部１３７と係合凹部１７６ａとが係合した場合について説明する。

この場合には、動作パターン（２）、（３）の場合と同様のアルゴリズムで、原点サーチ動作を行えばよいが、カップリング時の動作角度が不明なため、動作範囲の予測ができず、当接部１７７ａがストッパ１７９ａに衝突する領域の予測を行なうことができない。そこで、当接部１７７ａがストッパ１７９ａに衝突した場合、例えば、後述するような図４５Ａ〜図４５Ｄに記載された、速度閾値、電流閾値を用いた衝突検知のアルゴリズムを適用することで、衝突を検出し、その角度が動作限であることを認識し、現在の角度を推測する。次に、衝突方向とは反対方向に回転させることで、原点検出センサ３３１の原点位置（モータ原点Ｍ０）を検出することができる。

係合凸部１３７と係合凹部１７６ａが、正常位相（０°位相）でカップリングしている場合は、容易に原点検出センサ３３１の原点位置（モータ原点Ｍ０）を検出することができる。一方、反転位相（１８０°位相）でカップリングしている場合は、１８０°位相で検出することができるが、コントローラ５１４で係合凸部１３７の角度（位相）を１８０°補正することで、 １８０°位相でカップリングしていることを修正することが可能である。

次に、基本的には以上のように構成されるマニピュレータ１０における起動動作（使用準備動作）及び該起動動作に関連した操作部１４及び作業部１６の装着動作について、図３９のフローチャートを参照して説明する。以下では、単一位相で係合する係合凸部１３７（１３８）及び係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）を用いた構成を例示して説明するが、上記した２以上の位相で係合する構成のもの（図２９Ａ等参照）であっても略同様に制御及び動作可能である。

図３９のステップＳ１において、マニピュレータ１０を含むシステムを起動するために、先ず、操作者はコントローラ５１４の電源スイッチ５１６（図１参照）をオンし、コントローラ５１４及び周辺システム等を起動する（ステップＳ２）。

次に、ステップＳ３において、操作部１４をコントローラ５１４に対して装着する。例えば、操作部１４のグリップハンドル２６下端から延びたケーブル６１先端のコネクタ５２０をコントローラ５１４の第１ポート５１５ａに接続する（図１参照）。

ステップＳ４では、コントローラ５１４に接続された操作部１４に対し、所定の先端動作部１２を備えた作業部１６を装着する。この装着動作は、上記したように、操作部１４から突出している２本のガイドピン１６３、１６３がそれぞれ作業部１６のピン穴１６１、１６１に嵌合するように、且つ、操作部１４の位置決め凹部４０６が作業部１６の位置決め凸部４０８に係合するように位置合わせを行いつつ、操作部１４と作業部１６とを互いに押圧して密着させる（図６、図２０Ａ及び図２０Ｂ参照）。これにより、着脱レバー４００の爪部４００ｃが係止部４０１ａに係合し（図１〜図３参照）、操作部１４と作業部１６との装着が完了する。操作部１４と作業部１６との装着が完了したことは、検出シャフト３１６が止板１７９に着座したことが着脱センサ３１４に検出されることにより（図７、図２３Ａ及び図２３Ｂ参照）、コントローラ５１４に認識される。

そこで、ステップＳ５において、コントローラ５１４は、ステップＳ４での着脱センサ３１４の検出をトリガとして、又は他の図示しないスイッチ入力等に基づき、カメラ２２４及びＬＥＤ２２４ａを駆動制御してバーコード２２２を撮像し（図１９参照）、バーコード２２２から作業部１６の個体情報として、仕様（先端動作部１２の種類）、使用回数及び使用量制限（上限）等を取得する。また、コントローラ５１４では、作業部１６の個体情報を取得し、該個体情報に応じて作業部１６の種類に応じてモータ１００、１０２等を適切に制御することができる。

上記したように、操作部１４と作業部１６とが外見上装着完了した状態であっても、実質的な装着として駆動シャフト１１５（１１６）とプーリ１５８ａ（１５８ｂ）とを係合させる係合動作と、この係合動作と共に実施して、モータ１００（１０２）や先端動作部１２を所定の原点位置や原点姿勢に設定する原点サーチ動作を行う必要がある。

そこで、ステップＳ６において、操作部１４と作業部１６とが装着されたマニピュレータ１０のマスタスイッチ３４（図１参照）をオンすることにより、ステップＳ７において、コントローラ５１４の制御下に、又は操作部１４に内蔵される図示しない制御部の制御下に、図２４Ａ〜図２８Ｃに例示される上記した原点サーチ動作が実施される。これにより、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）が係合されると共に（図２３Ｂ及び図２５Ｃ等参照）、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａが所定の原点位相に設定され（図２５Ｄ等参照）、先端動作部１２も所定の原点姿勢に設定されて、マニピュレータ１０の使用準備が完了する（ステップＳ８）。このように、原点サーチ動作が実行されることにより、原点位置の検出を容易に行うことができる共に、操作部１４と作業部１６の装着後の動作開始を一層円滑に実行することができる。

上記ステップＳ７による原点サーチ動作中には、マスタスイッチ３４と並設されたＬＥＤ２９（図１参照）を、例えば緑色で点滅させるように制御する。そうすると、操作者は原点サーチ動作が実施されていることを容易に認識することができる。また、ステップＳ８により使用準備が完了した後は、ＬＥＤ２９を、例えば緑色で点灯させるように制御することにより、マニピュレータ１０が正常に起動されて所定の使用可能状態にあることを操作者に明示することができる。なお、ＬＥＤ２９は、上記ステップＳ１〜Ｓ６までは消灯されているが、その処理状態に応じた点灯や点滅等をするように制御してもよいことは勿論である。

ステップＳ８により使用準備が完了された後、つまりマニピュレータ１０が使用可能状態となった後、操作者は、グリップハンドル２６を把持すると共に、複合入力部２４及びトリガレバー３６を操作して、マニピュレータ１０を所定の手技に対応して動作させることができる。

この状態で、例えば手技の一時中断等により、マスタスイッチ３４がオフされた場合には（ステップＳ９）、ＬＥＤ２９が消灯されてマニピュレータ１０の使用可能状態が停止される。その後、作業部１６を取り外す等することなく、続けて手技を行う場合には、再びマスタスイッチ３４をオンすることにより（ステップＳ１０）、ステップＳ８へと戻り、マニピュレータ１０は再び使用可能状態となり、操作者は所定の手技を開始し又は継続することができる。この際、ステップＳ９からステップＳ１０までの間、つまりマスタスイッチ３４がオフされた後、オンされるまでの間に、作業部１６の操作部１４からの取り外し等が行われない限りは、ステップＳ７で設定されたモータ１００、１０２や先端動作部１２の原点位置がずれることはなく、ステップＳ１０の後は迅速にステップＳ８に移行することができる。

一方、ステップＳ８の後、例えば他の手技に対応して作業部１６を変更するために、作業部１６と操作部１４とを取り外した場合には（ステップＳ１１及びステップＳ１２）、それぞれステップＳ４及びステップＳ３へと戻り、その後は上記した制御フローが実施される。

ところで、上記ステップＳ５に示すバーコード２２２の読取動作では、例えば、図３９中にＥ１〜Ｅ３で示すようなエラーを生じることがある。マニピュレータ１０で発生するエラーは、次のエラーＥ１〜Ｅ３及びエラーＥ４以外の状態に係るものも当然発生する可能性があるが、以下ではエラーＥ１〜Ｅ４を例示して説明する。

エラーＥ１（バーコード読取異常）は、ステップＳ５におけるバーコード２２２の読取動作によって、バーコード２２２の読取異常が生じた場合、例えばカメラ２２４でバーコード２２２を正確に撮像できない場合やバーコード２２２がコントローラ５１４の制御対象の作業部１６等以外のものの場合等である。この場合には、ステップＳ１３において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する作業部取り外し要請が実施される。該作業部取り外し要請は、ＬＥＤ２９の表示以外にも、コントローラ５１４の表示部（ディスプレイ）５１７（図１参照）にエラーＥ１の表示を行い、また図示しないスピーカ等により警告音等を発生するようにしてもよい。この作業部取り外し要請に応じて、操作者が作業部１６を操作部１４から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ４に戻る。そこで、操作者は作業部１６の再確認やバーコード２２２の汚れ等の確認等を行うことになる。

エラーＥ２（使用量制限オーバー）は、ステップＳ５におけるバーコード２２２の読取動作によって、装着された作業部１６が使用量制限オーバーとなっている場合である。これは、例えば所定の作業部１６の使用回数制限が１０回であるところ、既に１０回の使用がなされているにもかかわらず当該作業部１６が装着された場合や、累積使用時間制限が３００時間であるところ、既に３００時間を越える使用がなされているにもかかわらず当該作業部１６が装着された場合や、又はマニピュレータ先端部の屈曲動作や回転動作が累積使用角度制限を越えて使用された場合等に報知されるエラーである。この場合には、上記エラーＥ１の場合と略同様に、ステップＳ１３において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する作業部取り外し要請が実施される。勿論、この場合の作業部取り外し要請についても、コントローラ５１４の表示部５１７にエラーＥ２の表示を行い、また前記警告音等を発生するようにしてもよい。この作業部取り外し要請に応じて、操作者が作業部１６を操作部１４から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ４に戻る。そこで、操作者は作業部１６を新たな作業部１６に交換する等の作業を行うことになる。

エラーＥ３（撮影モジュール系異常）は、ステップＳ５におけるバーコード２２２の読取動作において、カメラ２２４が正常に機能しなかった場合等である。この場合には、ステップＳ１４において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する操作部取り外し要請が実施される。この場合にも、コントローラ５１４の表示部５１７にエラーＥ３の表示を行い、また前記警告音等を発生するようにしてもよい。この操作部取り外し要請に応じて、操作者が操作部１４を作業部１６から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ３に戻る。そこで、操作者は操作部１４の確認や交換等の作業を行うことになる。

同様に、上記ステップＳ７に示す原点サーチ動作では、例えば、図３９中にＥ４で示すようなエラーを生じることがある。エラーＥ４（操作部系異常）は、ステップＳ７における原点サーチ動作中に異常が生じた場合、例えばコントローラ５１４によりモータ１００、１０２の異常が検知された場合や原点サーチが所定時間内に完了しない場合（カップリングセンサ３０６等の検出ができない場合）等である。この場合には、上記エラーＥ３の場合と略同様に、ステップＳ１４において、ＬＥＤ２９を、例えば赤色で点滅させるように制御する操作部取り外し要請が実施される。この場合にも、コントローラ５１４の表示部５１７にエラーＥ３の表示を行い、また前記警告音等を発生するようにしてもよい。この操作部取り外し要請に応じて、操作者が操作部１４を作業部１６から取り外した場合には、ＬＥＤ２９による前記赤色の点滅が消灯され、上記ステップＳ３に戻る。そこで、操作者は操作部１４の確認や交換等の作業を行うことになる。

なお、各ステップＳ１〜Ｓ１４を含む各状態において、例えば、コントローラ５１４の電源スイッチ５１６や図示しない別の主電源スイッチ等がオフされた場合や、コントローラ５１４に接続された図示しない電源プラグ等からの電源コードが抜ける等した場合、さらにはコントローラ５１４で各種の故障や異常等が発生した場合には、マニピュレータ１０では所定の終了処理（ＬＥＤ２９は、例えば赤色の点滅に制御される）の後、操作終了となる。

以上のように、本実施形態に係るマニピュレータ１０によれば、駆動部３０を含む操作部１４と作業部１６とが互いに着脱可能であり、従動軸であるプーリ１５８ａ、１５８ｂの許容回転範囲θに基づいて設定された１以上（ｎ箇所）の位相で駆動シャフト１１５、１１６側の係合凸部１３７、１３８とプーリ１５８ａ、１５８ｂ側の係合凹部１７６ａ、１７６ｂとが互いに係合可能に構成されている。このため、プーリ１５８ａ、１５８ｂの回転によって動作される先端動作部１２の動作領域を考慮した最大数（ｎ箇所）の係合位相で係合凸部１３７、１３８と係合凹部１７６ａ、１７６ｂとの係合を可能に構成することができ、カップリング形状の対称化を図ることができ、原点サーチ動作に要する時間を可及的に短縮することが可能となる。

この場合、係合凸部１３７（１３８）がコイルばね１２１によって弾性支持されているため、操作部１４と作業部１６とを装着した際、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）の係合位相が一致していない状態であっても、これら係合凸部１３７等が破損することがない。さらに、弾性支持された係合凸部１３７（１３８）にカップリングセンサ３０６（３０８）の検出部である検出シャフト３１０、３１２が連結されていることにより、カップリングの検出が容易且つ確実であり、しかもカップリングセンサ３０６（３０８）は操作部１４側にあるため、コントローラ５１４等への接続も容易である。しかも、上記したように、ｎ箇所以下の位相でのみ係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）が係合可能に構成することにより、原点サーチ動作での原点誤検出等の不良の発生を有効に抑えることができる。

また、着脱センサ３１４及びカップリングセンサ３０６（３０８）を設けたことにより、操作部１４（駆動部３０）と作業部１６との装着、及び係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）との係合を確実に検出することができ、装着不良や係合不良を防止することができる。

マニピュレータ１０では、先端動作部１２を機械的に駆動する機構部であるトリガレバー３６、トリガレバー取付部３２ｂ及び棒状又は線状の伝達部材であるロッド１９２ａ、１９２ｂ等が全て作業部１６側に設けられている。一方、先端動作部１２を電気的に駆動する機構部である駆動部３０等と、プーリ１５８ａ、１５８ｂ及びワイヤ１０５２、１０５４等とは互いに操作部１４側と作業部１６側に分離するように設けられている。つまり、電気的な駆動部を構成するモータ１００、１０２の回転駆動力は、係合凸部１３７（１３８）と係合凹部１７６ａ（１７６ｂ）との間のカップリング構造によって比較的容易に分離可能な構造に構成することができるが、トリガレバー３６の操作をロッド１９２ａ等によって直接的に伝達する機械的な駆動部は分離構造を構成すると、その構造がやや複雑になり易い。そこで、マニピュレータ１０では、機械的な駆動部を構成するトリガレバー３６やロッド１９２ａ等を作業部１６側にまとめて配置したことにより、操作部１４と作業部１６との着脱構造が一層簡便に構成されている。特に、ロッド１９２ａ、１９２ｂはＺ方向での進退動作によってトリガレバー３６への入力を伝達する構造、つまり棒状又は線状の伝達部材として構成されていることから、これらを分離しない構造としたことにより、前記着脱構造が一層簡素化されている。

この場合、トリガレバー３６のラッチ機構を構成する爪部２０６ａと係合リング２７とが、それぞれ作業部１６側（又は操作部１４側でもよい）と操作部１４側（又は作業部１６側でもよい）に設けられている。これにより、トリガレバー３６にその位置を固定するラッチ機構を搭載した場合であっても、操作部１４と作業部１６とを容易に着脱可能な構成にすることができる。

このようなトリガレバー３６及びそのラッチ構造は、例えば、図４０及び図４３にそれぞれ示すような構造とすることもできる。すなわち、上記の通り、前記のトリガレバー３６は、グリップハンドル２６の方向に引ききった状態を維持させるラッチ機構が作業部１６側のラチェット爪２０６と操作部１４側の係合リング２７によって構成されており、作業部１６を操作部１４から取り外した状態ではラッチされない。ところが、手技の種類によっては、作業部１６を操作部１４から取り外した単体でトリガレバー３６をラッチさせておくと便利な場合もある。例えば、作業部１６が単体の状態でその連結シャフト１８をトラカール２０から出し入れする場合であり、このような場合には先端動作部１２のエンドエフェクタ（グリッパ）１３００を閉状態に維持させるためにトリガレバー３６を引ききった状態に維持させておくことが好ましい。以下、作業部１６が単体の状態でもトリガレバー３６を引いた状態に維持する自己ラッチ機構９００ａ、９００ｂについて説明する。

図４０に示すように、第１例に係る自己ラッチ機構９００ａは、トリガレバー取付部３２ｂの下面に設けられたＺ方向に延在する長孔９０２と、指輪部２０２の斜め上方部の軸９０４に軸支されたラッチアーム９０６とを有する。ラッチアーム９０６における軸９０４の周辺部は内部空間２０３内にある。

長孔９０２のＺ２方向端部には、斜め上方に折れ曲がった短いラッチ溝９０２ａが設けられている。ラッチアーム９０６は、軸９０４よりも前方（Ｚ１側）で先端のローラ９０８が長孔９０２に挿入されてガイドされるガイドバー９１０と、軸９０４よりも後方（Ｚ２側）で円弧形状をなすバランスバー９１２とを有する。バランスバー９１２は、指輪部２０２の円弧と同形状であり、中央部で下向きの指押突起９１２ａと、端部の錘９１２ｂとを有する。

バランスバー９１２は、円弧形状であることから適度な長さが確保されるとともに端部に錘９１２ｂを有することからガイドバー９１０よりもやや重く、ラッチアーム９０６は図４０における時計方向の回転力を受けている。この回転力は小さく、トリガレバー３６の操作に支障はない。バランスバー９１２は適度な長さが確保されているが、円弧形状であることからＺ２方向に過度に突出することはなくグリップハンドル２６に干渉することはない。図４０から明らかなように、トリガレバー３６を先端方向（Ｚ１方向）に押し出しているときにはバランスバー９１２のほぼ全部は内部空間２０３よりも外に出ている。ここで、時計方向への回転力は、ばねの力を用いてもよい。

図４１に示すように、トリガレバー３６をＺ２方向に引ききると、ローラ９０８は、長孔９０２におけるＺ方向直線部における端部に達し、このときグリッパであるエンドエフェクタ１３００は閉状態となる。ラッチアーム９０６は、バランスバー９１２による回転力を受けていることから、ここでトリガレバー３６から指を離すと時計方向にやや回転し、図４２に示すようにローラ９０８はラッチ溝９０２ａに嵌り込む。これによって、トリガレバー３６はその位置に保持され、ラッチされることになる。

図４２に示すように、バランスバー９１２は指輪部２０２の周辺部に沿って内部空間２０３に入り込むことから、外方に無駄な突起がなく扱い易い。指押突起９１２ａは指輪部２０２内にやや突出しており、該指押突起９１２ａを押し込むことによってラッチ状態は簡便に解除される。

次に、図４３に示すように、第２例に係る自己ラッチ機構９００ｂは、トリガレバー取付部３２ｂの軸９２０に軸支されたガイドアーム９２２と、トリガレバー３６に設けられた長孔９２４と、指輪部２０２の斜め下方部の軸９２６に軸支されたラッチアーム９２８と、該ラッチアーム９２８の端部を上方に向かって付勢するばね９３０とを有する。ガイドアーム９２２の下端部とラッチアーム９２８のほぼ全部は内部空間２０３内にある。

長孔９２４は、指輪部２０２の前方（Ｚ１側）において、アーム部２００と略平行に延在しており、ガイドアーム９２２の下端に設けられたローラ９３２が挿入されている。長孔９２４のＺ２側には低いガイド壁９２４ａが設けられている。

ラッチアーム９２８は、軸９２６の部分で屈曲した幅広Ｖ字形状であって、軸９２６よりも前方（Ｚ１側）の前方アーム９３４と、軸９２６よりも後方（Ｚ２側）の後方アーム９３６とを有する。

前方アーム９３４は、先端の切欠部９３４ａと、該切欠部９３４ａよりもやや根元側で側方に突出したストッパ９３４ｂとを有する。ストッパ９３４ｂはガイド壁９２４ａに当接しており、ラッチアーム９２８の図４３における反時計方向への回転を制限している。

後方アーム９３６は、中央部上面に設けられた指押部９３６ａを有する。後方アーム９３６のＺ２方向端部は、ばね９３０によって上方に向かって付勢されており、ラッチアーム９２８は図４３における反時計方向の回転力を受けており、前記のストッパ９３４ｂ及びばね９３０の反対側に突設されたストッパピン９３７によって所定角度で止まり、切欠部９３４ａは長孔９２４の上端部近傍に配置されている。

トリガレバー３６をＺ２方向に引くと、ローラ９３２は長孔９２４によって上方へ案内され、ガイドアーム９２２は軸９２０を中心として反時計方向に回転する。やがてローラ９３２は切欠部９３４ａの手前側に形成された三角形状部９３４ｃに当接して、ばね９３０の付勢力に抗して該三角形状部９３４ｃを乗り越える。ばね９３０は適度に軽く、乗り越え操作に支障はない。ローラ９３２が三角形状部９３４ｃを乗り越えるときに適度なクリック感が得られ、操作者はラッチ状態を確認できる。

図４４に示すように、ローラ９３２は切欠部９３４ａに嵌り込む。後方アーム９３６はばね９３０によって反時計方向に付勢され続けていることから、ストッパ９３４ｂがガイド壁９２４ａに当接（又は略当接）する位置まで戻され、同時にストッパピン９３７から後方アーム９３６が一瞬離れた後当接し、結局ローラ９３２は切欠部９３４ａと長孔９２４の上端部で形成される隙間に保持されることになる。これにより、トリガレバー３６はその位置に保持され、ラッチされることになる。指押部９３６ａは指輪部２０２内にやや突出しており、該指押部９３６ａを押し込むことによってラッチ状態は簡便に解除される。

これらの自己ラッチ機構９００ａ、９００ｂは、操作部１４とは独立的に構成されていることから、該操作部１４が無くてもラッチ状態が維持される。従って、トリガレバー３６がラッチ状態に固定されたままの状態であっても、容易に操作部１４と作業部１６とを着脱することができる。しかも、作業部１６を操作部１４との装着状態に係わらず常にラッチ状態に維持しておくことができるため、先端動作部１２のエンドエフェクタ１３００を常に閉状態に維持しておくことができ、作業部１６の取り扱い性が向上する。

次に、上記した原点サーチ動作の他の方法について説明する。上記では、原点サーチ動作として、原点検出センサ３３１（３３２）による検出片３３３（３３４）の検出に基づき、原点サーチを行う場合を例示したが、他の方法で原点サーチを行うことも勿論可能である。

図４５Ａ〜図４５Ｄは、原点サーチ動作の他の方法の説明図であり、初期状態において、係合凸部１３７（大凸部４０２ａ）及び係合凹部１７６ａ（大凹部４０４ａ）の位相が最初から一致している状態から、原点サーチ動作を行う場合であり、図２６Ａ〜図２６Ｄに示した動作パターン（２）の変形例である。勿論、他の動作パターンについても、略同様な変形例を適用可能である。

先ず、図４５Ａ中の矢印に示すように、係合凹部１７６ａに係合した係合凸部１３７を正転方向へと回転させることにより、原点サーチ動作が開始される。この際、モータ１００（１０２）について、モータ回転速度は所定の設定速度（速度閾値）より大きく、モータ電流値は所定の電流値（電流閾値）より小さいものとする。

当該原点サーチ動作が開始されると、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａはモータ原点Ｍ０を通過すると共にさらに正転方向に回転され、正転側動作端となる一方のストッパ１７９ａに当接部１７７ａが当接し（図４５Ｂ参照）、前記モータ回転速度が速度閾値より小さくなり、モータ電流値が電流閾値より大きくなる。すなわち、コントローラ５１４により、モータ１００の電流値と回転速度とを検知しておくことで、先ず、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの正転側領域（正領域）での動作限を検出することができ、現在位相も検出することができる。

従って、当該機構は対称系であることから、逆転側領域（負領域）についても演算可能であり、モータ１００を原点位置へと戻すことができるが、本例では、より正確に且つより確実に原点サーチを行うため、逆転方向での検出も行うものとする。

すなわち、図４５Ｃ中の矢印に示すように、今度は逆転方向にモータ１００を回転させ（この回転時には、前記モータ回転速度が速度閾値より大きく、モータ電流値が電流閾値より小さくなる）、最終的に逆転側動作端となる他方のストッパ（動作限）１７９ａに当接部１７７ａが当接し（図４５Ｃ参照）、前記モータ回転速度が速度閾値より小さくなり、モータ電流値が電流閾値より大きくなる。

従って、コントローラ５１４では、モータ１００の逆転側領域（負領域）での動作限を検出することができ、検出した正領域での動作限と負領域での動作限との平均値を得ることにより原点サーチが完了し、図４５Ｄに示すように、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａをモータ原点Ｍ０に戻して停止させ、これにより、駆動シャフト１１５及びプーリ１５８ａが所定の原点位相に設定され、先端動作部１２も所定の原点姿勢となる。

上記では、係合状態からの原点サーチ動作について示したが、係合していない状態からの原点サーチ動作も可能である。例えば、正方向へ回転させることにより、原点サーチ動作が開始され、係合を認識するまで、正方向へ回転させることにより、係合状態とすることができる。係合状態となれば、その後は、基本的には、上記の原点サーチと同様の動作パターンとなる。プーリ１５８ａが連れ回り回転する場合でも、正方向へ回転させた場合には、少なくともプーリ１５８ａは、＋動作限であるストッパ１７９ａにて動作が規制され、この＋動作限にて係合する。係合すると共に、モータ回転速度は速度閾値より小さくなり、モータ電流値は電流閾値より大きくなり、係合凸部１３７及び係合凹部１７６ａの正転側領域での動作限を検出することができる。その後は、基本的には、上記の原点サーチと同様の動作パターンとなる。

このような原点サーチ動作によれば、原点検出センサ３３１（３３２）や検出片３３３（３３４）等を省略することが可能となるため、マニピュレータ１０の構成を一層簡素化することができる。

次に、以上のように構成されるマニピュレータ１０に適用される先端動作部１２の具体的な構成について、グリッパであるエンドエフェクタ１３００を採用した構造を例示して説明する。先端動作部１２としては、グリッパ以外の構造、例えばはさみや電気メス等も勿論適用可能であり、該先端動作部１２を含む作業部１６として構成することにより、操作部１４に対して容易に着脱し交換することができる。

図４６に示すように、先端動作部１２には、ロッド１９２ａ、受動ワイヤ１２５２ａ、アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ、受動プーリ１１５６ａを含む第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと、これに対応した第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂが設けられている。第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａ及び第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂは、エンドエフェクタ（グリッパ）１３００を開閉させる基本的な構成である。

第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａにおける構成要素には符号にａを付し、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂにおける構成要素には符号にｂを付して区別する。第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａにおける構成要素と第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂにおける構成要素で同じ機能のものについては、煩雑とならないよう、代表的に第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａについてのみ説明する場合がある。

図４６、図４７においては、理解が容易となるように、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂを紙面上で並列して示すが、実際のマニピュレータ１０に適用する場合には、図４８に示すように、各プーリの軸方向（つまりＹ方向）に並列させ、アイドルプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４０ａ及び１１４０ｂと、ガイドプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４２ａ及び１１４２ｂの回転軸は、それぞれ同軸上に配置するとよい。つまり、アイドルプーリ１１４０ａ及び１１４０ｂは軸１１１０（図４８参照）に共通的に軸支することができ、ガイドプーリ１１４２ａと１１４２ｂは軸１１１２に共通的に軸支することができる。ガイドプーリ１１４２ａとガイドプーリ１１４２ｂを同軸構成とすることにより、ヨー軸動作機構が簡便になる。

図４９〜図５２に示すように、先端動作部１２は、ワイヤ受動部１１００と、複合機構部１１０２と、エンドエフェクタ１３００とを有し、Ｙ方向の第１回転軸Ｏｙを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第１自由度と、第２回転軸Ｏｒを中心にしてロール方向に回転する第２自由度と、第３回転軸Ｏｇを中心として先端のエンドエフェクタ１３００を開閉させる第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。

第１自由度の機構である第１回転軸Ｏｙは、連結シャフト１８の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能に設定するとよい。第２自由度の機構である第２回転軸Ｏｒは先端動作部１２における先端部（つまりエンドエフェクタ１３００）の延在方向の軸線を中心として回転可能な機構とし、先端部をロール回転可能に設定するとよい。

第１自由度の機構（ヨー方向）は、例えば±９０°又はそれ以上の稼動範囲を有する傾動機構（又は屈曲機構）である。第２自由度の機構（ロール方向）は、例えば±１８０°又はそれ以上の稼動範囲を有する回転機構である。第３自由度の機構（エンドエフェクタ１３００）は、例えば４０°又はそれ以上開くことのできる開閉機構である。

エンドエフェクタ１３００は、手術において実際の作業を行う部分であり、第１回転軸Ｏｙ及び第２回転軸Ｏｒは、作業を行い易いようにエンドエフェクタ１３００の姿勢を変えるための姿勢変更機構を構成する姿勢軸である。一般に、エンドエフェクタ１３００を開閉させる第３自由度に係る機構部はグリッパ（又はグリッパ軸）とも呼ばれ、ヨー方向に回動する第１自由度に係る機構部はヨー軸とも呼ばれ、ロール方向に回転する第２自由度に係る機構部はロール軸とも呼ばれる。

ワイヤ受動部１１００は、一対の舌片部１０５８の間に設けられており、ワイヤ１０５２、ワイヤ１０５４のそれぞれの往復動作を回転動作に変換して複合機構部１１０２に伝達する部分である。ワイヤ受動部１１００は、軸孔１０６０ａ、１０６０ａに挿入される軸１１１０と、軸孔１０６０ｂ、１０６０ｂに挿入される軸１１１２とを有する。軸１１１０、１１１２は、軸孔１０６０ａ、１０６０ｂに対して、例えば圧入もしくは溶接により固定される。軸１１１２は第１回転軸Ｏｙの軸上に配置される（図４９及び図５２参照）。

軸１１１２のＹ方向両端には、Ｙ方向に対称形状の歯車体１１２６及びプーリ１１３０が設けられている。歯車体１１２６は、筒体１１３２と、該筒体１１３２の上部に同心状に設けられた歯車１１３４とを有する。プーリ１１３０は、筒体１１３２と略同径且つ略同形状である。歯車１１３４は、後述するギア体１１４６のフェイスギア１１６５に噛合する。

筒体１１３２及びプーリ１１３０には、ワイヤ１０５２及び１０５４が所定の固定手段によって一部が固定されて巻き掛けられている。ワイヤ１０５２及び１０５４の巻き掛けられる角度は、例えば１．５回転（５４０°）である。プーリ１１３０は、主軸部材１１４４の基端部側に一体的に設けられており、この主軸部材１１４４は、軸１１１２により第１回転軸Ｏｙ（ヨー軸）を中心に回動（傾動）自在に支持されている。

ワイヤ１０５４を回転動作させることにより、プーリ１１３０と一体的に設けられた主軸部材１１４４が第１回転軸Ｏｙを中心に回動し、ヨー方向動作が行われる。ワイヤ１０５２（図４９参照）を回転動作させることにより、歯車体１１２６が軸１１１２に対して回転し、ギア体１１４６が第２回転軸Ｏｒを基準として回転し、ロール回転動作が行われる。歯車体１１２６とプーリ１１３０をそれぞれ回転させると、ヨー方向動作とロール回転動作の複合動作が行われる。先端動作部１２の機構は、このように、ワイヤ１０５２が歯車１１３４を介してフェイスギア１１６５を駆動するのに対してワイヤ１０５４は主軸部材１１４４を直接的に回転駆動する形式に限らず、例えば、特開２００８−２５３４６３号公報における図２３に示される構成に相当するような差動機構であってもよい。

軸１１１０の略中央部にはアイドルプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４０ａが回転自在に軸支されており、軸１１１２の略中央部にはガイドプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４２ａが回転自在に軸支されている。アイドルプーリ１１４０ａは、ガイドプーリ１１４２ａに巻きかける受動ワイヤ（可撓性部材、伝達部材）１２５２ａの巻き掛け角度を常に一定（両側あわせて約１８０°）に保つためにある。アイドルプーリ１１４０ａの代わりに、ガイドプーリ１１４２ａに受動ワイヤ１２５２ａを１巻き以上してもよい。アイドルプーリ１１４０ａ及びガイドプーリ１１４２ａは、受動ワイヤ１２５２ａ（図５４参照）に対する滑り、及び摩擦による摩耗を低減するために、表面を滑らかにし、又は摩擦の少ない材質を用いるとよい。ガイドプーリ１１４２ａは、姿勢変更機構におけるヨー軸Ｏｙに設けられている。

軸１１１２における、歯車体１１２６とガイドプーリ１１４２ａとの間にはプーリ１１３０を有する主軸部材１１４４が回転自在に軸支されている。主軸部材１１４４は、複合機構部１１０２に向けて突出する筒部を有する。主軸部材１１４４の軸心部には方形の孔１１４４ａが設けられている。主軸部材１１４４のＺ２方向端部には、ガイドプーリ１１４２ａのＹ方向上面及びガイドプーリ１１４２ｂのＹ方向下面を保持するとともに、軸１１１２が挿通する孔を有する２枚の補助板１１４４ｂが設けられている。補助板１１４４ｂはＺ１方向に向かって幅広となる山形であって、糸等の異物の侵入を防止する。

複合機構部１１０２は、エンドエフェクタ１３００の開閉動作機構と、該エンドエフェクタ１３００の姿勢を変化させる姿勢変更機構とを含む複合的な機構部である。

複合機構部１１０２は、主軸部材１１４４の筒部周面に対して回転自在に嵌挿されたギア体１１４６と主軸部材１１４４の先端に設けられたナット体１１４８と、Ｚ２方向端部が孔１１４４ａに挿入される断面四角の伝達部材１１５２と、該伝達部材１１５２のＺ２方向端部に対してピン１１５４により回転自在に軸支される受動プーリ（円柱部材、伝達部材）１１５６ａと、受動板（伝達部材）１１５８と、円筒状のカバー１１６０とを有する。

主軸部材１１４４におけるギア体１１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１１４４ｃが設けられている。ナット体１１４８におけるギア体１１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１１４８ａが設けられている。スラスト軸受部材１１４４ｃ及び１１４８ａは低摩擦材であって、当接部分の摩擦及びトルクを低減するとともに、フェイスギア１１６５に負荷が直接的にかかることを防止する。スラスト軸受部材１１４４ｃ及び１１４８ａは、いわゆる滑り軸受であるが、転がり軸受を設けてもよい。これにより、エンドエフェクタ１３００を強く閉じた場合や開いた場合、すなわちギア体１１４６が主軸部材１１４４に強く当接する場合でも、ロール軸動作をスムーズに行うことができる。

ギア体１１４６は、段付き筒形状であって、Ｚ２方向の大径部１１６２と、Ｚ１方向の小径部１１６４と、大径部１１６２のＺ２方向端面に設けられたフェイスギア１１６５とを有する。フェイスギア１１６５は、歯車１１３４に噛合する。ギア体１１４６は、ナット体１１４８が主軸部材１１４４に対して抜けることを防止する。大径部１１６２の外周には、ねじが設けてある。

受動板１１５８は、Ｚ２方向の凹部１１６６と、該凹部１１６６の底面に設けられた係合部１１６８と、Ｙ方向両面にそれぞれ設けられた軸方向のリブ１１７０と、リンク孔１１７２とを有する。係合部１１６８は、伝達部材１１５２の先端に設けられたきのこ状の突起１１７４に係合する形状である。この係合により、受動板１１５８と伝達部材１１５２は、相対的なロール軸の回転が可能になる。受動板１１５８の幅はカバー１１６０の内径に略等しい。

カバー１１６０は、複合機構部１１０２の略全体を覆う大きさであり、複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１３００に異物（生体組織、薬剤、糸等）が入り込むことが防止される。カバー１１６０の内面には、受動板１１５８の２つのリブ１１７０が嵌る軸方向の２本の溝１１７５が対向する向きに設けられている。溝１１７５にリブ１１７０が嵌ることにより受動板１１５８が軸方向にガイドされる。受動板１１５８の係合部１１６８には突起１１７４が係合することから、受動プーリ１１５６ａは孔１１４４ａ内において、受動板１１５８及び伝達部材１１５２とともに軸方向に進退可能であるとともに、伝達部材１１５２を基準としてロール回転が可能である。カバー１１６０は、ギア体１１４６の大径部１１６２に対して螺入、圧入等の手段により固定されている。

カバー１１６０は、ギア体１１４６と基部側で結合（螺合、圧入、溶接等）されており、ギア体１１４６の回転とともにカバー１１６０及びエンドエフェクタ１３００はロール軸動作を行う。

レバー部１３１０と受動板１１５８は、グリッパリンク１２２０により連接されている。つまり、各グリッパリンク１２２０の一端の孔１２２０ａは、孔１２１８とともにピン１２２２が挿入され、他端の孔１２２０ｂは、受動板１１５８のリンク孔１１７２とともにピン１２２４が挿入されて連接されている。

図５３に示すように、アイドルプーリ１１４０ａは、同軸上の第１層アイドルプーリ（第１層アイドル円柱体）１２３２と第２層アイドルプーリ（第２層アイドル円柱体）１２３４の２枚が並列して構成されており、ガイドプーリ１１４２ａは、同軸上の第１層ガイドプーリ（第１層ガイド円柱体）１２３６と第２層ガイドプーリ（第２層ガイド円柱体）１２３８の２枚が並列して構成されている。

図５４に示すように、ロッド１９２ａのＺ１方向端部は、ワイヤ係合部１２５０ａによって受動ワイヤ（可撓性部材）１２５２ａの両端部に接続されている。

図５５及び図５６に示すように、ワイヤ係合部１２５０ａは、ロッド１９２ａの先端部１４１４にローラ１４１６が設けられ、該ローラ１４１６に受動ワイヤ１２５２ａが巻き掛けられている。ローラ１４１６はピン１４１８に軸支されており回転自在である。これにより、受動ワイヤ１２５２ａはローラ１４１６に巻きかけられながら適度に進退し、ロッド１９２ａをＺ２方向に引くときに、特にヨー軸が屈曲しないような状態でも、受動ワイヤ１２５２ａをＸ方向のバランスよく引くことができる。先端部１４１４は、ロッド１９２ａに螺設されている。この実施例では、受動ワイヤ１２５２ａのＹ方向一対の張力が均一となり、長寿命化を図ることができるとともに、上下両方のＹ方向一対の平行化を図ることができる。

図５３及び図５４に戻り、受動ワイヤ１２５２ａは、一部がワイヤ係合部１２５０ａに接続された環状の可撓性部材であり、ワイヤ以外にもロープ、樹脂線、ピアノ線及びチェーン等を用いることができる。ここで、環状とは広義であり、必ずしも全長にわたって可撓性部材が適用されている必要はなく、少なくとも各プーリに巻き掛けられる箇所が可撓性部材であればよく、直線部は剛体で接続されていてもよいことはもちろんである。

受動ワイヤ１２５２ａは、駆動部材のロッド１９２ａから、アイドルプーリ１１４０ａのＸ１方向（第１の側方）を通り、Ｘ２方向（第２の側方）に向かい、ガイドプーリ１１４２ａのＸ２方向の面を通り受動プーリ１１５６ａのＸ２方向面に至る。受動ワイヤ１２５２ａは、さらに、受動プーリ１１５６ａのＺ１方向面に半周巻き掛けられてＸ１方向面に至り、ガイドプーリ１１４２ａのＸ１方向の面を通り、Ｘ２方向に向かいアイドルプーリ１１４０ａのＸ２方向を通りワイヤ係合部１２５０ａに至る経路で配設されている。

つまり、受動ワイヤ１２５２ａは、ワイヤ係合部１２５０ａを基点及び終点とする一巡の経路を構成し、アイドルプーリ１１４０ａの両側方を通り、受動プーリ１１５６ａに巻き掛けられ、アイドルプーリ１１４０ａとガイドプーリ１１４２ａとの間で交差して、略８字形状をなす。これにより、ワイヤ係合部１２５０ａ及び受動ワイヤ１２５２ａは、ロッド１９２ａを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。

アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ及び受動プーリ１１５６ａは略同径であり、受動ワイヤ１２５２ａがあまり屈曲しないように、レイアウト上の可能な範囲で適度に大径にしている。ワイヤ係合部１２５０ａは、受動ワイヤ１２５２ａが過度に屈曲しないように、アイドルプーリ１１４０ａよりも適度に離れた位置に設けられており、受動ワイヤ１２５２ａの両端部はワイヤ係合部１２５０ａを頂部として鋭角を形成している。アイドルプーリ１１４０ａとガイドプーリ１１４２ａとの間は狭く、例えば、受動ワイヤ１２５２ａの幅と略等しい隙間が形成されている。

アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ及び受動プーリ１１５６ａには、受動ワイヤ１２５２ａの抜け止めのために、上面及び下面に小さいフランジを設け、又は側面を凹形状にしてもよい。

図５４から明らかなように、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａでは、基端側から先端側に向かって、受動ワイヤ１２５２ａ、アイドルプーリ１１４０ａ、ガイドプーリ１１４２ａ及び受動プーリ１１５６ａが中心線に沿って配置されている。エンドエフェクタ１３００は、伝達部材１１５２等を介して受動プーリ１１５６ａに連結されている。

このように構成される第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａでは、ロッド１９２ａ（図５４参照）をＺ２方向に引き寄せると、平面視で、第１層アイドルプーリ１２３２及び第２層ガイドプーリ１２３８は反時計方向に回転し、第２層アイドルプーリ１２３４及び第１層ガイドプーリ１２３６は時計方向に回転する。このように、アイドルプーリ１１４０ａ及びガイドプーリ１１４２ａは、それぞれ同軸上で２枚のプーリが並列する構成であることから、当接する受動ワイヤ１２５２ａの動きに従って逆方向に回転可能であり、動作がスムーズである。

図４９〜図５２に示すように、エンドエフェクタ１３００は、一対のグリッパ１３０２が動作をするいわゆる両開き型である。エンドエフェクタ１３００は、カバー１１６０に対して一体構成のグリッパベース１３０４と、該グリッパベース１３０４に設けられたピン１１９６を基準にして動作する一対のエンドエフェクタ部材１３０８と、一対のグリッパリンク１２２０とを有する。

各エンドエフェクタ部材１３０８は、Ｌ字形状であって、Ｚ１方向に延在するグリッパ１３０２と、該グリッパ１３０２に対して略３５°に曲がって延在するレバー部１３１０とを有する。Ｌ字形状の屈曲部には、孔１２１６が設けられ、レバー部１３１０の端部近傍には孔１２１８が設けられている。孔１２１６にピン１１９６が挿入されることにより一対のエンドエフェクタ部材１３０８は第３回転軸Ｏｇを中心として揺動自在となる。

各エンドエフェクタ部材１３０８は側方の１つのグリッパリンク１２２０によって、受動板１１５８のピン１２２４に連接されている。エンドエフェクタ１３００の受動板１１５８ではリンク孔１１７２が図５０のＹ方向に対称位置に２つ設けられており、一対のグリッパリンク１２２０は側面視で交差する配置である。

図４８〜図５２に示すように、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂは、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａ（図５４参照）に対して、基本的には、折り返しプーリ（円柱部材、伝達部材）１３５０が付加された構成である。受動プーリ１１５６ａ及び受動プーリ１１５６ｂは同軸構成となっている。

主軸部材１１４４には、ピン１３５２が挿入及び固定される径方向の軸孔１３５４が設けられている。軸孔１３５４は、孔１１４４ａを経由して主軸部材１１４４の筒部を貫通している。

伝達部材１１５２には、ピン１３５２が挿通可能な幅で軸方向に延在する長孔１３５６が設けられている。伝達部材１１５２は、作業部１６の軸心よりＹ１方向にややオフセットした位置に設けられるが、先端の突起１１７４だけは軸心に配置させるとよい（図５４参照）。もちろん、伝達部材１１５２は中心に配置してもよい。

ピン１１５４は、伝達部材１１５２を通り抜けてＹ２方向に突出し受動プーリ１１５６ｂを軸支する。受動プーリ１１５６ｂは、受動ワイヤ１２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。主軸部材１１４４の孔１１４４ａは、受動プーリ１１５６ａ、１１５６ｂ及び伝達部材１１５２が挿入可能な高さを有する（図４９及び図５２参照）。受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂは、孔１１４４ａ内でピン１１５４によって同軸に軸支されており、独立的に回転自在である。

図４８及び図４９に示すように、ピン１３５２は、孔１１４４ａ内でＹ１方向からＹ２方向に向かって、長孔１３５６及び折り返しプーリ１３５０の中心孔に挿入されて、伝達部材１１５２と受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂが軸方向に進退可能である。折り返しプーリ１３５０はピン１３５２に軸支されて回転自在であり、位置は固定である。折り返しプーリ１３５０は受動ワイヤ１２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。また、折り返しプーリ１３５０を２層化することにより、開閉動作のときに反対方向に回転できる構成となり、受動ワイヤ１２５２ｂとプーリの摩擦を低減させることができる。

図５７、図５８及び図５９に示すように、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂにおいては、受動プーリ１１５６ｂよりも先端側に折り返しプーリ１３５０が設けられ、受動ワイヤ１２５２ｂは、受動プーリ１１５６ｂと折り返しプーリ１３５０とにわたって巻き掛けられている。つまり、受動ワイヤ１２５２ｂは、駆動部材のロッド１９２ｂのワイヤ係合部１２５０ｂ（図４６〜図４８参照）から、アイドルプーリ１１４０ｂのＸ１方向を通り、Ｘ２方向に向かい、ガイドプーリ１１４２ｂのＸ２方向を通り受動プーリ１１５６ｂのＸ２方向面に至る。受動ワイヤ１２５２ｂはそのままＺ１方向に向かって延在し、折り返しプーリ１３５０のＸ２方向の面に達し、該折り返しプーリ１３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。

受動ワイヤ１２５２ｂは受動プーリ１１５６ｂのＺ２方向の面に半回転巻き付けられてＸ２側を通って再度折り返しプーリ１３５０に至り、再び該折り返しプーリ１３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。この後、受動ワイヤ１２５２ｂはガイドプーリ１１４２ｂのＸ１方向からアイドルプーリ１１４０ｂのＸ２方向に至り、ロッド１９２ｂのワイヤ係合部１２５０ｂに接続される。ワイヤ係合部１２５０ａ及び受動ワイヤ１２５２ｂは、ロッド１９２ｂを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。

先端動作部１２の構造について理解を容易にするために、その模式図を図４８に示す。

このように構成される先端動作部１２では、図４６に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に引くと、ロッド１９２ａは受動ワイヤ１２５２ａを引き寄せ、受動プーリ１１５６ａ、伝達部材１１５２をＺ２方向に移動させることからエンドエフェクタ１３００を閉じさせることができる。つまり、ロッド１９２ａや受動ワイヤ１２５２ａ、受動プーリ１１５６ａ等の伝達部材が牽引されることによりエンドエフェクタ１３００が閉じられる。

この場合、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂについては、ロッド１９２ｂは、押し出されるように配置されているため、伝達部材１１５２の動作を阻害しない。

また、図４７に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に押し出すと、伝達部材１１５２及び受動プーリ１１５６ａは先端側にＺ１方向に移動してエンドエフェクタ１３００を開くことができる。

エンドエフェクタ１３００には、トリガレバー３６を人手によって押し出す力が第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂによって機械的に直接伝えられることから、弾性体のような所定の力ではなく任意の強い力で開くことができる。したがって、エンドエフェクタ１３００の外側面を用いて生体組織を剥離させ、又は孔部を拡開させるような手技に対して好適に用いることができる。

また、エンドエフェクタ１３００の外側面に対象物が接触した場合には、受動ワイヤ１２５２ｂ、ロッド１９２ｂ及びトリガレバー３６もそれ以上Ｚ１方向に動かなくなり、操作者はエンドエフェクタ１３００の外側面が対象物に接触したこと、及び該対象物の硬さ等を指先で知覚することができる。

先端動作部１２は、ヨー軸動作及びロール軸動作が可能である。図示を省略するが、先端動作部１２では、ヨー軸動作をする場合、ガイドプーリ１１４２ａ及びガイドプーリ１１４２ｂの軸１１１２（図４８参照）を中心にして、それよりも先端の複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１３００がヨー方向に揺動する。先端動作部１２は、非干渉機構であることから、ヨー軸動作をしてもエンドエフェクタ１３００の開度が変化することはなく、逆にエンドエフェクタ１３００の開度を変化させてもヨー軸が動作することはない。エンドエフェクタ１３００とロール軸の関係についても同様である。

次に、先端動作部１２の変形例としての先端動作部１２ａを図６０に示す。

図６０に示すように、先端動作部１２ａは、前記の先端動作部１２（図４７参照）と比較して第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａを有している点で共通するが、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂが省略された構成となっている。先端動作部１２ａについて、先端動作部１２と同一の構成要素については同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

先端動作部１２ａは、前記の両開き型のエンドエフェクタ１３００に代えて片開き式のエンドエフェクタ１３００ａが設けられている。エンドエフェクタ１３００ａは、固定のグリッパ１２０２とピン１１９６を中心として軸開閉動作をするグリッパ１２１２と、伝達部材１１５２をＺ１方向に弾性付勢するスプリング１３０５とを有している。グリッパ１２１２は、伝達部材１１５２が進退することにともなってグリッパリンク１２２０を介して開閉駆動される。すなわち、トリガレバー３６をＺ２方向に引くと第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａによって伝達部材１１５２もＺ２方向に変位し、グリッパ１２１２は図６０における反時計方向に回動してエンドエフェクタ１３００が閉動作をする。一方、トリガレバー３６を開放すると、伝達部材１１５２はスプリング１３０５の付勢によってＺ１方向に変位し、エンドエフェクタ１３００は開状態に復帰する。また、トリガレバー３６はＺ１方向に復帰する。

本発明は、例えば図６１に示すような手術用ロボットシステム７００に適用してもよい。

手術用ロボットシステム７００は、多関節型のロボットアーム７０２と、コンソール７０４とを有し、ロボットアーム７０２の先端には前記のマニピュレータ１０と同じ機構が設けられている。ロボットアーム７０２の先端部７０８には、操作部１４に代えて、内部に駆動部３０を収納した基部１４ａが固定され、該基部１４ａに対して作業部１６が着脱可能に取り付けられる。ロボットアーム７０２は、作業部１６を移動させる手段であればよく、据置型に限らず、例えば自律移動型でもよい。コンソール７０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採り得る。

ロボットアーム７０２は、独立的な６以上の関節（回転軸やスライド軸等）を有すると、作業部１６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のマニピュレータ１０を構成する基部１４ａは、ロボットアーム７０２の先端部７０８と一体化している。マニピュレータ１０は、前記のトリガレバー３６による機械的な動作機構の代わりに図示しないモータ（人手によって操作する入力部に連動するアクチュエータ）による電気的な動作機構を有し、該モータが２本のロッド１９２ａ及び１９２ｂを駆動する。

ロボットアーム７０２は、コンソール７０４の作用下に動作し、プログラムによる自動動作や、コンソール７０４に設けられたジョイスティック７０６に倣った操作、及びこれらの複合的な動作をする構成にしてもよい。コンソール７０４は、前記のコントローラの機能を含んでいる。作業部１６には、前記の先端動作部１２が設けられている。

コンソール７０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック７０６と、モニタ７１０が設けられている。図示を省略するが、２つのジョイスティック７０６により、２台のロボットアーム７０２を個別に操作が可能である。２つのジョイスティック７０６は、両手で操作し易い位置に設けられている。モニタ７１０には、軟性鏡による画像等の情報が表示される。

ジョイスティック７０６は、上下動作、左右動作、捻り動作、及び傾動動作が可能であり、これらの動作に応じてロボットアーム７０２を動かすことができる。ジョイスティック７０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム７０２とコンソール７０４との間の通信手段は、有線、無線、ネットワーク又はこれらの組合せでよい。

ジョイスティック７０６には、トリガレバー３６が設けられており、該トリガレバー３６を操作することにより前記モータを駆動可能である。

本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至工程を採り得ることは勿論である。

Claims (8)

1. アクチュエータ（１００、１０２）によって回転される駆動軸（１１５、１１６）を有する駆動部（３０）と、
   前記駆動軸（１１５、１１６）によって従動回転される従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）、該従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転によって動作される先端動作部（１２）、及び、該先端動作部（１２）を先端に設けたシャフト（１８）を有し、前記駆動部（３０）に対して着脱可能な作業部（１６）と、
   前記アクチュエータを制御する制御部（５１４）と、
   を備え、
   前記駆動軸（１１５、１１６）及び前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）には、一方の先端に係合凸部（１３７、１３８）が設けられ、他方の先端に前記係合凸部（１３７、１３８）に係合可能な係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）が設けられ、
   前記係合凸部（１３７、１３８）及び前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転を前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）に伝達可能であると共に、前記係合凸部（１３７、１３８）及び前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の許容回転範囲に基づいて設定された１以上の位相で互いに係合可能であり、
   前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の前記許容回転範囲をθと称し、３６０を前記θで除した商の整数部分をｎと称すると、
   前記係合凸部（１３７、１３８）及び前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）は、ｎ箇所以下の位相でのみ互いに係合可能に構成されており、
   前記作業部が前記駆動部に装着された状態で、前記制御部は、前記駆動軸の回転位相を原点に復帰させる原点サーチ動作を実施し、
   前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合不可能な回転位相に位置している状態で前記作業部が前記駆動部に装着されている場合に、前記原点サーチ動作における前記駆動軸の回転に伴って、前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合することを特徴とする医療用マニピュレータ。
2. 請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記係合凸部（１３７、１３８）及び前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）のいずれか一方が前記駆動軸（１１５、１１６）及び前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の軸線方向に対して進退可能に弾性支持されていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
3. 請求項２記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合不可能な回転位相に位置している状態で前記作業部が前記駆動部に装着される際に、前記係合凸部又は前記係合凹部は、弾性支持力に抗して前記軸線方向の第１の方向に変位し、
   前記原点サーチ動作における前記駆動軸の回転に伴って、前記係合凸部又は前記係合凹部が、前記弾性支持力に基づいて、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向に変位することにより、前記係合凸部と前記係合凹部とが互いに係合することを特徴とする医療用マニピュレータ。
4. 請求項２又は３記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記駆動軸（１１５、１１６）に設けられる前記係合凸部（１３７、１３８）又は前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）が軸線方向に対して進退可能に弾性支持されると共に、該弾性支持された前記係合凸部（１３７、１３８）又は前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）には、前記軸線方向への進退動作に伴って進退することによって前記係合凸部（１３７、１３８）及び前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）の係合の可否を検出可能なカップリングセンサ（３０６、３０８）が設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記駆動部（３０）には、前記アクチュエータ（１００、１０２）又は前記駆動軸（１１５、１１６）の前記原点を検出可能な原点検出センサ（３３１、３３２）が設けられることを特徴とする医療用マニピュレータ。
6. 請求項５記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された後に、
   前記原点検出センサ（３３１、３３２）の検出情報に基づき、前記駆動軸（１１５、１１６）を回転させて、前記原点の検出動作を行うと共に、前記係合凸部（１３７、１３８）と前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）の係合動作を行い、
   前記原点及び、前記係合凸部（１３７、１３８）と前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）の係合状態を検出した後に、前記原点サーチ動作を実行する原点サーチ部を備えることを特徴とする医療用マニピュレータ。
7. アクチュエータ（１００、１０２）によって回転される駆動軸（１１５、１１６）を有する駆動部（３０）と、
   前記駆動軸（１１５、１１６）によって従動回転される従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）、該従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転によって動作される先端動作部（１２）、及び、該先端動作部（１２）を先端に設けたシャフト（１８）を有し、前記駆動部（３０）に対して着脱可能な作業部（１６）と、
   を備え、
   前記駆動軸（１１５、１１６）及び前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）には、一方の先端に係合凸部（１３７、１３８）が設けられ、他方の先端に前記係合凸部（１３７、１３８）に係合可能な係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）が設けられ、
   前記係合凸部（１３７、１３８）及び前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）が装着された状態で互いに係合して、前記駆動軸（１１５、１１６）の回転を前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）に伝達可能であると共に、前記係合凸部（１３７、１３８）及び前記係合凹部（１７６ａ、１７６ｂ）は、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の許容回転範囲に基づいて設定された１以上の位相で互いに係合可能であり、
   前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の前記許容回転範囲は、前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の径方向に沿って設けられた当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と、該当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）が前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）と共に回転した際に、該当接部材（１７７ａ、１７７ｂ）と当接することで前記従動軸（１５８ａ、１５８ｂ）の回転範囲を原点から正転方向及び逆転方向にそれぞれ１８０度未満の範囲で規制する規制部（１７９ａ）とを用いて規定されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記駆動部（３０）及び前記作業部（１６）の着脱状態を検出する着脱センサ（３１４）を備えたことを特徴とする医療用マニピュレータ。

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