技术领域
本发明涉及机械手的初始化方法、机械手和机械手系统。
本申请根据2014年02月21日在日本申请的日本特愿2014-032248号主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
以往，从减轻患者侵袭的观点来看，公知将处置器械插入到内窥镜的通道中，或者在内窥镜的前端部设置具有处置器械的多关节臂，将处置器械从开设于患者的腹部等的小孔插入到体内，在内窥镜观察下进行各种处置。
例如，在专利文献1中记载了一种机械手，其具有：操作司令部，其由人手把持和操作；以及作业部，其以能够拆装的方式设置在该操作司令部上，在硬质的轴的前端具有经由关节保持成可动的夹钳。
在操作司令部上设置具有驱动马达的致动器块，致动器块和作业部的轮经由定位销以能够拆装的方式连结。
在各轮上能够装配将轮的位置设定在作业部的原点位置的锁定板。
在通过这种机械手进行处置时，在取下了操作司令部的作业部的轮上装配锁定板，将作业部设定在原点位置、例如可动部呈笔直状态延伸的状态。在致动器块中，将驱动马达设定在马达的原点位置。然后，从作业部取下锁定板，装配致动器块。由此，在机械手中，初始化为驱动马达的原点位置和作业部的原点位置一致的状态，所以，能够根据操作司令部的操作进行从作业部的原点位置开始驱动的动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-104854号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述这种现有技术中存在以下问题。
在专利文献1所记载的技术中，通过装配锁定板，保持作业部的原点位置，所以，例如，在为了便于插入到体内而使前端弯曲等的情况下，需要取下锁定板并解除原点位置。
当这样解除原点位置时，为了再次装配锁定板，必须通过专用夹具等以手动作业移动各轮使其返回到原点位置，而不使用驱动马达，存在需要进行烦杂的作业的问题。
并且，在具有挠性的长条的软性处置器械等机械手的情况下，一般而言，当插入到体内后，成为复杂弯曲的状态。这种软性处置器械的驱动所使用的驱动线例如通过贯穿插入到外皮中，路径长度不容易变化，但是，在外皮与驱动线之间存在微小的间隙。因此，当外皮弯曲时，驱动线的弯曲路径与外皮的中心轴线的弯曲形状偏移，驱动线的路径长度变化。并且，除了外皮与驱动线之间的路径长度变化以外，还产生外管与外皮之间的路径长度变化。
即，在大部分的弯曲状态下，驱动线的路径长度与决定原点姿势时的路径长度不同。
因此，存在即使在马达的原点位置装配驱动部，处置器械的关节也不一定成为原点姿势的问题。
并且，为了去除弯曲对驱动线的路径长度的影响，还考虑在软性处置器械弯曲的状态下通过专用夹具来规定关节的位置和姿势，在该状态下，与驱动马达连结并进行初始化。但是，这种专用夹具很难插入到体内，并且很难在体内取下并在体外回收。因此，存在无法应用于在体内使用的机械手的问题。
本发明是鉴于上述这种问题而完成的，其目的在于，提供能够容易地进行使关节部的旋转角度和马达的原点位置对应起来的初始化的机械手的初始化方法、机械手和机械手系统。
用于解决课题的手段
在本发明的第1方式的机械手的初始化方法中，所述机械手具备具有使被旋转体旋转的关节部的医疗用器具、向所述关节部传递驱动力的驱动力传递部、向所述驱动力传递部供给所述驱动力的驱动部、能够切换所述驱动力被中继的驱动力中继状态和所述驱动力被切断的驱动力解除状态的驱动力中继部，其中，所述机械手的初始化方法具有以下步骤：基准角度保持步骤，将所述关节部的旋转角度设定为预定的基准角度，在所述驱动力中继部被切换为所述驱动力解除状态的状态下保持所述基准角度；驱动部连结步骤，在执行所述基准角度保持步骤后，在所述关节部配置在进行初始化动作的位置的状态下，将所述驱动力中继部切换为所述驱动力中继状态；以及原点设定步骤，根据旋转角度的状态进行所述驱动部的驱动原点的对应。
根据本发明的第2方式的机械手的初始化方法，在上述第1方式中，也可以是，所述基准角度为所述关节部的旋转角度能够旋转的边界角度。
根据本发明的第3方式的机械手的初始化方法，在上述第1方式或上述第2方式中，也可以是，在进行所述原点设定步骤之前，进行使所述关节部从所述基准角度旋转到预定的角度的旋转角度调整步骤。
根据本发明的第4方式的机械手的初始化方法，在上述第1方式～上述第3方式中的任意一个方式中，也可以是，在执行了所述原点设定步骤后，执行针对所述驱动部设定驱动所述关节部时的所述驱动原点起的驱动极限的驱动极限设定步骤。
根据本发明的第5方式的机械手系统的初始化方法，在上述第1方式～上述第4方式中的任意一个方式中，也可以是，所述驱动力传递部具有线状的驱动力传递部件，在执行所述原点设定步骤之前，执行对所述驱动力传递部件赋予初始张力以去除所述驱动力传递部件的松弛的初始张力赋予步骤。
根据本发明的第6方式的机械手系统的初始化方法，在上述第1方式～上述第5方式中的任意一个方式中，也可以是，所述关节部具有屈曲用关节，在所述基准角度保持步骤中，将包含所述屈曲用关节的所述关节部的基准角度设定为使与所述关节部连结的所述被旋转体进行折叠动作的旋转角度。
本发明的第7方式的机械手具有：医疗用器具，其具有使被旋转体旋转的关节部；驱动力传递部，其向所述关节部传递驱动力；驱动部，其向所述驱动力传递部供给所述驱动力；驱动力中继部，其能够切换所述驱动力被中继的驱动力中继状态和所述驱动力被切断的驱动力解除状态；基准角度保持部，其将所述关节部的旋转角度设定为预定的基准角度，在所述驱动力中继部被切换为所述驱动力解除状态的状态下保持所述基准角度；以及驱动控制部，其根据旋转角度的状态进行所述驱动部的驱动原点的对应。
根据本发明的第8方式的机械手，在上述第7方式中，也可以是，所述基准角度为所述关节部的旋转角度能够旋转的边界角度。
根据本发明的第9方式的机械手，在上述第7方式或上述第8方式中，也可以是，所述驱动控制部在进行所述驱动部的驱动原点的对应之前，进行使所述关节部从所述基准角度旋转到预定的角度的旋转角度调整。
根据本发明的第10方式的机械手，在上述第7方式～上述第9方式中的任意一个方式中，也可以是，所述驱动控制部针对所述驱动部设定驱动所述关节部时的所述驱动原点起的驱动极限。
根据本发明的第11方式的机械手，在上述第7方式～上述第10方式中的任意一个方式中，也可以是，所述基准角度保持部对驱动所述关节部的旋转体施加作用力，使所述关节部的旋转角度保持所述基准角度。
根据本发明的第12方式的机械手，在上述第11方式中，也可以是，所述基准角度保持部经由所述驱动力传递部对所述关节部施加所述作用力。
根据本发明的第13方式的机械手，在上述第7方式～上述第12方式中的任意一个方式中，也可以是，所述驱动力传递部具有线状的驱动力传递部件，所述机械手还具有初始张力赋予部，该初始张力赋予部在所述驱动力解除状态下，对所述驱动力传递部件赋予初始张力以去除所述驱动力传递部件的松弛。
根据本发明的第14方式的机械手，在上述第7方式～上述第13方式中的任意一个方式中，也可以是，所述关节部具有屈曲用关节，所述基准角度保持部将包含所述屈曲用关节的所述关节部的基准角度设定为作为使与所述关节部连结的所述被旋转体进行折叠动作的一侧的旋转边界的旋转角度。
本发明的第15方式的机械手系统具有上述机械手。
发明效果
根据上述各方式的机械手系统的初始化方法、机械手和机械手系统，能够在关节部的旋转角度被设定为基准角度后，将驱动力中继部切换为驱动力中继状态而进行原点设定，所以，发挥能够容易地进行使关节部的旋转角度和马达的原点位置对应起来的初始化这样的效果。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的机械手系统的整体结构的示意性立体图。
图2A是示出本发明的第1实施方式的机械手的主要部分的示意性立体图。
图2B是示出本发明的第1实施方式的机械手的主要部分的示意性立体图。
图3是图2A中的A视图。
图4是本发明的第1实施方式的机械手的驱动时的直线对齐状态的主要部分的示意性主视图。
图5A是本发明的第1实施方式的机械手的基准角度设定时的主要部分的示意性主视图。
图5B是图5A的B视图。
图5C是图5B的C视图。
图6是示出本发明的第1实施方式的机械手的前端部的结构的示意性主视图。
图7是示出本发明的第1实施方式的机械手的基准角度保持部的结构的示意性立体图。
图8是示出本发明的第1实施方式的机械手的驱动部和驱动力中继部的结构的示意性剖视图。
图9是示出本发明的第1实施方式的机械手的驱动力中继部的驱动力解除状态的示意性剖视图。
图10是本发明的第1实施方式的机械手的控制部的功能框图。
图11A是本发明的第1实施方式的机械手的示意性动作说明图。
图11B是本发明的第1实施方式的机械手的示意性动作说明图。
图12是示出本发明的第1实施方式的机械手的初始化方法的流程的流程图。
图13A是示出本发明的第1实施方式的变形例(第1变形例)的机械手的主要部分的驱动力解除状态的结构的示意图。
图13B是示出本发明的第1实施方式的变形例(第2变形例)的机械手的主要部分的驱动力解除状态的结构的示意图。
图13C是示出本发明的第1实施方式的变形例(第3变形例)的机械手的主要部分的驱动力解除状态的结构的示意图。
图14是示出本发明的第2实施方式的机械手的基准角度保持部和初始张力赋予部的结构的示意性立体图。
图15A是本发明的第2实施方式的机械手的示意性动作说明图。
图15B是本发明的第2实施方式的机械手的示意性动作说明图。
图16是示出本发明的第2实施方式的机械手的初始化方法的流程的流程图。
图17是示出本发明的第3实施方式的机械手的初始张力赋予部的结构的示意性立体图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在全部附图中，在实施方式不同的情况下，也对相同或相当的部件标注相同标号并省略共通的说明。
[第1实施方式]
对本发明的第1实施方式的机械手和机械手系统进行说明。
图1是示出本发明的第1实施方式的机械手系统的整体结构的示意性立体图。图2A、图2B是示出本发明的第1实施方式的机械手的主要部分的示意性立体图。图3是图2A中的A视图。图4是本发明的第1实施方式的机械手的驱动时的直线对齐状态的主要部分的示意性主视图。图5A是本发明的第1实施方式的机械手的基准角度设定时的主要部分的示意性主视图。图5B是图5A中的B视图。图5C是图5B中的C视图。图6是示出本发明的第1实施方式的机械手的前端部的结构的示意性主视图。图7是示出本发明的第1实施方式的机械手的基准角度保持部的结构的示意性立体图。图8A、图8B是示出本发明的第1实施方式的机械手的驱动部和驱动力中继部的结构的示意性剖视图。图9是示出本发明的第1实施方式的机械手的驱动力中继部的驱动力解除状态的示意性剖视图。图10是本发明的第1实施方式的机械手的控制部的功能框图。
另外，各附图是示意图，所以尺寸和形状被夸张(以下的附图也同样)。
如图1所示，本实施方式的机械手系统1是所谓的主从方式的系统，具有由操作者Op操作的主机械手2和设置有处置用内窥镜装置10的从机械手6。
主机械手2具有供操作者Op进行操作输入的主臂3、显示使用处置用内窥镜装置10进行拍摄而得到的影像等的显示部4、根据主臂3的动作生成用于使从机械手6进行动作的操作指令的控制部5。
在本实施方式中，主臂3是用于使包含安装在处置用内窥镜装置10(机械手)上的后述保持臂部20(医疗用器具)的从机械手6(机械手)的各部进行动作的操作部。并且，没有详细图示，但是，主机械手2具有与操作者Op的右手和左手分别对应的一对主臂3。
主臂3具有关节构造，以使得如后述处置用内窥镜装置10的弯曲部11B和保持臂部20那样，使具有1个以上的关节部的机械手进行动作。
并且，在主臂3中，在位于操作者Op侧的端部设置有用于使保持臂部20的把持部29(后述)进行动作的把持操作部(图示省略)。
显示部4是显示由安装在处置用内窥镜装置10上的观察部15(参照图2A、图2B、后述)进行拍摄而得到的处置对象部位的影像、操作所需要的操作画面、来自控制部5的信息等的装置。在显示部4中，还与处置对象部位一起显示保持臂部20。
从机械手6具有载置患者P的载置台7、配置在载置台7的附近的多关节机器人8、处置用内窥镜装置10。
多关节机器人8、处置用内窥镜装置10根据从主机械手2发出的操作指令进行动作。
但是，在本发明的机械手系统中，多关节机器人不是必须的，例如也可以构成为由未图示的辅助者保持处置用内窥镜装置10。
如图1所示，处置用内窥镜装置10具有用于插入到患者P的体内的长条部件即外套管11、以及向外套管11供给驱动力的驱动单元30。
如图2A所示，外套管11从近位端朝向远位端依次具备具有挠性的管状的插入部11C、例如具有节轮或弯曲块等的公知的弯曲部11B、以及由圆柱状的硬质材料形成的前端部11A。
通过针对主臂3的操作输入使弯曲部11B弯曲，由此能够变更前端部11A的朝向。作为使弯曲部11B弯曲的机构，例如可以采用如下公知的结构：将贯穿插入到节轮或弯曲块的内周面并固定在前端部11A上的驱动线贯穿插入到插入部11C内，利用近位端侧的驱动马达等进行牵引。
在外套管11的内部设置有形成用于供给处置器械的管状路径的处置器械通道16。
如图1所示，处置器械通道16的基端部(近位端侧)与在插入部11C的侧方开口的供给口16a连接。
处置器械通道16的前端部16b在轴向上贯通前端部11A，如图3所示，在前端部11A的前端面11a开口。
处置器械通道16在弯曲部11B和插入部11C的内部由具有挠性的管状部件构成。
如图3所示，在前端部11A的前端面11a上设置有观察部15和保持臂部20。
观察部15是用于观察处置对象部位的装置，具有公知的摄像机构13和照明机构14。
摄像机构13和照明机构14配置在前端部11A的内部，图示省略的电气布线和光纤贯穿插入到弯曲部11B和插入部11C的内部，与后述控制部5中的电路和光源连结。
摄像机构13和照明机构14在前端部11A的前端面11a分别具有光学开口窗，通过该开口窗，能够接收前端部11A的前方的外光，并且能够向前方出射照明光。
另外，在本实施方式中，设处置用内窥镜装置10的观察部15固定在外套管11的前端部上进行说明，但是，观察部15也可以设置成能够移动。
例如，将在前端具有观察部的观察用内窥镜贯穿插入到外套管11的处置器械通道16中，使观察部从外套管11突出，通过贯穿插入的内窥镜的进退操作和弯曲操作，能够变更观察部15的位置和姿势。
如图2A所示，保持臂部20是如下的医疗用器具的一例：具备具有至少一个关节部和与其连结的轴状部的多关节构造，通过驱动关节部，使设置在前端的末端执行器移动或对其进行驱动。
如本实施方式那样，保持臂部20通过与外套管11一起与驱动单元30(参照图1)连接，能够作为机械手进行使用。
在本实施方式中，保持臂部20整体形成为细长的轴状，作为末端执行器，具有把持部29。
在本实施方式中，并列配置具有相同结构的一对保持臂部20。下面，在需要对它们进行区分的情况下，称为保持臂部20R、20L。并且，在需要对构成保持臂部20的各部进行区分的情况下，在标号中标注附加字母R、L进行区分。
但是，在附图中，为了简化记载，在容易得知对应关系的情况下，在一部分部件中省略R、L这样的附加字母。
如图4所示，保持臂部20从基端侧朝向前端侧依次具有第1旋转关节部21(关节部)、第1轴状部22(轴状部、被旋转体)、第1屈曲关节部23(关节部、屈曲用关节)、第2轴状部24(轴状部、被旋转体)、第2屈曲关节部25(关节部、屈曲用关节)、第3轴状部26(轴状部、被旋转体)、第2旋转关节部27(关节部)、第4轴状部28(轴状部、被旋转体)和把持部29。
下面，为了简化，在统称第1旋转关节部21、第1屈曲关节部23、第2屈曲关节部25和第2旋转关节部27的情况下，如果不会误解，则有时简称为保持臂部20的关节部。同样，在统称第1轴状部22、第2轴状部24、第3轴状部26和第4轴状部28的情况下，有时简称为保持臂部20的轴状部。
保持臂部20的各关节部均通过驱动力传递部件即图示省略的驱动线而与设置在外套管11的基端部的后述驱动单元30(参照图1)连结，能够通过驱动单元30分别独立地进行驱动。
另外，保持臂部20通过各关节部而具有多自由度，所以，这些各部件的相对位置根据驱动状态而变化。
下面，在对各部的结构和配置进行说明的情况下，在没有特别说明的情况下，如图4所示，设为处于沿着前端部11A的前端面11a的法线N笔直延伸的驱动状态(称为直线对齐状态)，对相对位置关系进行说明。
另外，在本实施方式中，这种直线对齐状态是通过执行后述原点设定步骤而得到的保持臂部20的原点姿势。
第1旋转关节部21是如下的旋转关节：固定在前端部11A上，使与前端侧连结的第1轴状部22绕与前端面11a的法线N平行的旋转轴线O旋转。
第1旋转关节部21具有如下的公知结构：利用驱动单元30牵引卷绕在第1轴状部22的基端部的外周部上的图示省略的驱动线，由此进行旋转驱动。
第1轴状部22是图示省略的基端部通过第1旋转关节部21支承为能够旋转的短轴的轴状部件。
第1屈曲关节部23是如下的屈曲用关节：其具有固定在第1轴状部22的前端部上的支承部23a、以及通过在与旋转轴线O正交的方向上延伸的转动轴23c以能够旋转的方式与支承部23a连结的转动部23b。
如图5B所示，在转动部23b上固定有轮23d，该轮23d接合驱动线W23(线状的驱动力传递部件)的端部。
该驱动线W23在贯穿插入到外皮C23中的状态下，贯穿插入到外套管11的内部并延伸到驱动单元30。
因此，第1屈曲关节部23利用驱动单元30牵引该驱动线W23，由此，能够绕转动轴23c的中心轴线即旋转轴线O23转动。
如图4所示，第2轴状部24是基端部24a固定在第1屈曲关节部23的转动部23b上的细长的筒状部件。第2轴状部24在直线对齐状态下与旋转轴线O同轴配置。
如图5A、图5B、图5C所示，第2屈曲关节部25是如下的屈曲用关节：其具有固定在第2轴状部24的前端部24b上的支承部25a、以能够旋转的方式贯穿插入到支承部25a中且沿着与旋转轴线O23平行的旋转轴线O25c延伸的旋转轴25c、与旋转轴25c平行配置的旋转轴25d、隔开一定距离且以能够转动的方式支承旋转轴25c、25d的一对转动支承板25g、25G、以及通过旋转轴25d以能够转动的方式与转动支承板25g、25G连结的转动部25b。
在转动支承板25G上，如图5B、图5C所示，在与旋转轴25c同轴的位置固定有向第2屈曲关节部25传递驱动力的驱动轮25E。
在驱动轮25E上卷绕有驱动线W25(线状的驱动力传递部件)。该驱动线W25在贯穿插入到外皮C25中的状态下，贯穿插入到第2轴状部24和外套管11的内部并延伸到驱动单元30。
由此，当在保持臂部20的基端侧牵引驱动线W25时，驱动轮25E绕旋转轴25c旋转，转动支承板25G也与驱动轮25E一起转动。
此时，转动支承板25g与贯穿插入有旋转轴25c、25d的转动支承板25G同样移动。
另外，驱动线W25的卷绕在后面详细叙述。
在转动支承板25g接近的支承部25a上，以与旋转轴25c同轴的方式固定有引导齿轮25e，该引导齿轮25e具有旋转轴25c、25d的轴间距离的一半的间距圆半径。
在转动支承板25g接近的转动部25b上，如图5A所示，固定具有与引导齿轮25e相同的间距圆半径的连结齿轮25f。
连结齿轮25f与引导齿轮25e在径向上对置配置，在与引导齿轮25e啮合的状态下进行固定。
根据这种结构，在第2屈曲关节部25中，支承部25a和转动支承板25g、25G绕旋转轴25c转动，转动支承板25g、25G和转动部25b绕旋转轴25d转动，由此在各个位置进行屈曲。
此时，转动部25b与在引导齿轮25e的间距圆上以不会滑动的方式转动的连结齿轮25f一起转动，所以，以转动支承板25g、25G相对于旋转轴线O的旋转角度的2倍的角度进行旋转。
如图4所示，第3轴状部26是基端部26a固定在第2屈曲关节部25的转动部25b上的短轴的轴状部件。第3轴状部26在直线对齐状态下与旋转轴线O同轴配置。
如图6中放大示出的那样，第2旋转关节部27具有筒状部27a，该筒状部27a在直线对齐状态下以能够绕旋转轴线O旋转的方式支承在第3轴状部26的前端部26b上。
在筒状部27a上，在外周面上的线接合部27b上固定有驱动线W27(线状的驱动力传递部件、图4、图5A、图5B中图示省略)的端部。驱动线W27以环绕筒状部27a的外周面的方式呈螺旋状卷绕，贯穿插入到在轴向上贯通第3轴状部26的孔部26c、26d中。
该驱动线W27在贯穿插入到图示省略的外皮中的状态下，贯穿插入到第2屈曲关节部25、第2轴状部24和外套管11的内部并延伸到驱动单元30。
因此，在第2旋转关节部27中，当牵引驱动线W27时，筒状部27a绕第3轴状部26的中心轴线旋转。并且，通过改变驱动线W27的牵引方向，能够改变旋转方向。
第4轴状部28是基端部28a以与筒状部27a同轴的方式固定在第2旋转关节部27的筒状部27a的前端部上的筒状部件。
这里，对本实施方式中的各关节部的旋转的边界的一例进行说明。
第1旋转关节部21的可旋转范围为±90°。
这里，关于表示旋转的边界的旋转角度，如图3所示，在与前端部11A的前端面11a平行的面内，在设第1旋转关节部21R、21L相互对置的方向为X方向、与其正交的方向为Y方向时，第1屈曲关节部23的旋转轴线O23沿着Y方向的状态的旋转角度为0°(参照图3)，沿着X方向的状态的旋转角度为90°。
关于旋转角度的正负，以0°为基准，在图3的图示中，在第1旋转关节部21R中设逆时针方向为正，在第1旋转关节部21L中设顺时针方向为正。
第1屈曲关节部23的可旋转范围为-30°～90°。
这里，如图4所示，0°是第2轴状部24R(24L)的中心轴线与旋转轴线OR(OL)直线对齐的情况下的第1屈曲关节部23R(23L)的旋转角度。
90°是第2轴状部24R(24L)的中心轴线与旋转轴线OR(OL)正交的情况下的第1屈曲关节部23R(23L)的旋转角度。
例如如图2的弯曲箭头所示，在第1旋转关节部21位于0°的位置时，第1屈曲关节部23从上述0°的状态起，设第2轴状部24R、24L相互分开的方向为正来测定第1屈曲关节部23的旋转角度的正负。
关于第2屈曲关节部25的可旋转范围，绕旋转轴线O25c为±90°，绕旋转轴线O25d为±90°，在第2屈曲关节部25整体中为±180°。
这里，角度的正方向与第1屈曲关节部23的角度的正方向相同。
另外，“第2屈曲关节部25整体”的旋转角度意味着支承部25a的中心轴线和转动部25b的中心轴线所成的角度。
第2旋转关节部27的可旋转范围为±180°。
这里，如图4所示，固定在第4轴状部28上的把持部29的转动轴29c与第2屈曲关节部25的旋转轴线O25c、O25d平行的位置关系为0°，与旋转轴线O25c、O25d正交的扭转位置为90°。
旋转角度的正负没有特别限定，但是，例如，可以设为与第1旋转关节部21相同的方向。
把持部29是保持臂部20的末端执行器，安装在第4轴状部28的前端部28b上。
把持部29的结构具有用于把持被把持物的一对把持部件29a、29b、以及以能够转动的方式支承把持部件29a、29b的转动轴29c。
通过对主臂3的图示省略的把持操作部进行操作，把持部件29a、29b以转动轴29c为中心转动，如图6的箭头那样运动并进行开闭动作。
把持部29的驱动力的传递手段没有特别限定，例如，可以是通过图示省略的操作线对与把持部件29a、29b连结的图示省略的连杆进行驱动等的手段。
如图1所示，驱动单元30在插入部11C的基端部设置有壳体部31。
在壳体部31的内部具有图7所示的驱动连结部53(驱动力中继部)、基准角度保持部60和驱动马达部34(驱动部)。
另外，驱动连结部53、基准角度保持部60和驱动马达部34根据各关节部而分别各设置一组，但是，均具有相同结构。下面，对驱动第2屈曲关节部25的情况的例子进行说明。
关于其他关节部，不同之处在于不具有引导齿轮25e、连结齿轮25f，但是，驱动轮和驱动线的动作相同。例如，在第1屈曲关节部23的情况下将以下说明中的驱动轮25E和驱动线W25分别改写为轮23d和驱动线W23，在第2旋转关节部27的情况下将以下说明中的驱动轮25E和驱动线W25分别改写为筒状部27a和驱动线W27即可。因此，省略其他关节部的动作的说明。
如图7所示，驱动连结部53具有第1内齿轮50和第2内齿轮51，该第1内齿轮50和第2内齿轮51卷绕驱动线W25以使得对驱动线W25进行牵引。
第1内齿轮50(第2内齿轮51)具有用于卷绕驱动线W25的外周面50a(51a)，收容在固定于壳体部31(参照图1)上的齿轮箱52中。
另外，在本实施方式中，在外周面50a(51a)上的图示省略的位置固定驱动线W25的端部，以使得第1内齿轮50(第2内齿轮51)的旋转可靠地传递到驱动线W25。由此，在驱动线W25中产生较大松弛的情况下，也不会引起打滑等，能够可靠地进行牵引。
但是，例如在仅通过摩擦卡合也不会引起打滑的情况下，也可以构成为不固定在外周面50a(51a)上。
驱动线W25中的关节部22B侧的两端部卷绕在第2屈曲关节部25的驱动轮25E上之后，在接合部25H中固定在驱动轮25E上。
驱动线W25的中间部依次卷绕在驱动连结部53的第1内齿轮50的外周面50a、基准角度保持部60的后述轮55和第2内齿轮51的外周面51a上。
另外，由于图7是示意图，所以，描绘了驱动线W25以半周程度卷绕在外周面50a、51a上，但是，这是一例，卷绕圈数不限于半周程度，例如，也可以是半周以下或半周以上的适当卷绕圈数。
同样，针对轮55，也可以进行与图示不同的卷绕。特别地，轮55通过后述发条弹簧70而受到作用力。另一方面，驱动线W25仅进行摩擦卡合，所以，优选以卷绕角更大的方式进行卷绕，以使得不容易打滑。并且，更加优选卷绕一周以上。
下面，以驱动线W25中的卷绕在轮55的中央部上的位置为界，将从轮55经由第1内齿轮50朝向驱动轮25E的部分称为第1线部W25a，将从轮55经由第2内齿轮51朝向驱动轮25E的部分称为第2线部W25b。
如图8所示，第1内齿轮50和第2内齿轮51通过设置在齿轮箱52上的轴承52a支承为分别能够旋转，并且，通过垫片54以在轴向上分开的状态固定相互的位置关系。因此，第1内齿轮50和第2内齿轮51能够以旋转中心O3为中心相互同步地旋转。
作为轴承52a，例如可以采用滚珠轴承。
在第1内齿轮50和第2内齿轮51的中心部，与旋转中心轴O3同轴地形成有使后述驱动马达部34的小齿轮32能够在轴向上插入且能够在周向上卡合的内齿部50b、51b。
驱动马达部34具有为了牵引驱动线W25而产生驱动力的驱动马达34A、以及与输出轴34a同轴地固定在驱动马达34A的输出轴34a的前端部上的小齿轮32。
关于驱动马达34A的种类，只要能够根据驱动指令值使输出轴34a以规定旋转量进行旋转即可，没有特别限定。例如，可以采用伺服马达、步进马达、DC马达等。
在本实施方式中，驱动马达34A具有检测输出轴34a的旋转量的编码器34b，以能够通信的方式与根据主臂3的操作进行驱动马达34A的驱动控制的控制部5连接。
小齿轮32是具有在同轴的位置与第1内齿轮50和第2内齿轮51的内齿部50b、51b进行啮合的齿形的齿轮。小齿轮32的齿宽度构成为能够同时与内齿部50b、51b进行啮合的齿宽度。
这种结构的驱动马达部34在驱动马达34A的外周部中被定位的状态下，以能够拆装的方式固定在设于壳体部31的固定部46上。驱动马达部34的拆装方向是沿着旋转中心轴O3的方向。
固定部46的结构只要能够进行这种拆装即可，没有特别限定。例如，可以举出设置被施加弹性力的突起部并以能够拆装的方式与形成在驱动马达34A的外周部上的凹部卡合的结构，以及设置固定驱动马达34A的位置的夹持部件并通过螺钉或凹凸嵌合机构来固定该夹持部件的位置的结构等例子。
另外，不是必须这样单独拆装驱动马达34A。例如，在设置有多个驱动马达34A的情况下，也可以构成为设置一体保持多个驱动马达34A的保持部件，使该保持部件能够相对于设置在壳体部31上的适当的固定部进行拆装。该情况下，同时拆装多个驱动马达34A。
在图8中，描绘了在固定部46上装配驱动马达部34的状态。与此相对，在图9中，描绘了从固定部46上取下驱动马达部34的状态。
在以下的说明中，在对驱动马达部34相对于驱动连结部53的位置关系进行说明的情况下，只要没有特别说明，则对驱动马达部34的装配状态下的位置关系进行说明。
这种驱动马达部34通过解除相对于固定部46的固定，如图9所示，能够沿着旋转中心轴O3拔出并取下。
这样，在从驱动连结部53上拔出并取下驱动马达部34的状态下，形成驱动力被切断的驱动力解除状态。
并且，驱动马达部34能够相反地沿着旋转中心轴O3推入并装配在固定部46上。当驱动马达部34装配在固定部46上时，驱动马达部34的轴向的位置被定位，如图8所示，小齿轮32以大致相同的幅度分别与内齿部50b、51b啮合。
这样，在将驱动马达部34装配在驱动连结部53上的状态下，形成驱动力在第1内齿轮50和第2内齿轮51中被中继的驱动力中继状态。
因此，驱动连结部53构成能够切换驱动力中继状态和驱动力解除状态的驱动力中继部。
如图7所示，基准角度保持部60具有驱动线W25的中间部卷绕在外周面上的轮55、以旋转自如的方式保持轮55的轮保持部56、以及与轮55同轴连结且产生使轮55向一个方向旋转的作用力的发条弹簧70。
根据这种结构，第1内齿轮50、第2内齿轮51、轮55和驱动线W25构成在驱动单元30在从驱动部即驱动马达部34向第2屈曲关节部25传递驱动力的驱动力传递部。
接着，以进行保持臂部20的驱动控制的部分(驱动控制部)的功能结构为中心，对控制部5的功能结构进行说明。
如图10所示，作为驱动控制部，控制部5具有驱动量计算部100和原点设定部101。
驱动量计算部100进行从主臂3送出的主臂3的关节部的运动解析，计算用于进行相同动作的保持臂部20的各关节部的旋转角度，将与其对应的驱动指令值送出到对保持臂部20的各关节部进行驱动的各驱动马达34A。
原点设定部101送出用于计算与使各关节部从基准角度起旋转预先决定的角度的驱动量对应的驱动指令值的控制信号，并且，在驱动量计算部100中设定完成了该移动的各驱动马达34A的驱动位置，作为驱动量计算部100向驱动马达34A送出的驱动指令值的原点。
在本实施方式中，在通过图示省略的通知手段向原点设定部101通知成为驱动力解除状态时，原点设定部101进行这种原点设定。
作为这种通知手段，例如可以举出与驱动马达部34的拆装联动地检测装配状态的检测传感器等手段、操作者Op在完成装配后通过按压按钮开关手动进行通知这样的手段。作为检测传感器的种类，例如可以举出光传感器、推入开关等机械传感器、使用电场或磁场的检测传感器等例子。
在本实施方式中，虽然省略了图示，但是，设置与将驱动马达部34装配在固定部46上的动作联动的检测传感器，通过该检测传感器的输出而向原点设定部101通知成为驱动力中继状态。
在本实施方式中，原点设定部101设定原点后，针对保持臂部20的各关节部设定驱动极限。
预先针对保持臂部20的各关节部决定该驱动极限，原点设定部101在以能够通信的方式连接的驱动量计算部100中通过软件设定各个驱动极限。
另一方面，驱动量计算部100在向驱动马达34A送出驱动指令值之前，进行判定驱动指令值是否未超过驱动极限的动作。
在判定为超过驱动极限的情况下，驱动量计算部100停止驱动马达34A的驱动，使显示部4显示得知超过驱动极限的信息。
这种控制部5的装置结构通过由CPU、存储器、输入输出接口、外部存储装置等构成的计算机实现，由此，执行实现上述控制功能的适当的控制程序。
接着，对处置用内窥镜装置10中的保持臂部20的动作进行说明。与上述说明同样，作为一例，以第2屈曲关节部25的动作为中心进行说明。
图11A、图11B是本发明的第1实施方式的机械手的示意性动作说明图。
图11A、图11B中示意地示出对保持臂部20中的第2屈曲关节部25进行驱动的主要结构。为了简化，在平面中展开示出驱动线W25的卷绕，所以，错开描绘第1内齿轮50、第2内齿轮51的位置。图11A示出驱动马达部34的取下状态，图11B示出驱动马达部34的装配状态。
并且，为了简化，引导齿轮25e、连结齿轮25f用圆形示意地示出。
如图9所示，当从驱动连结部53上取下驱动马达部34后，小齿轮32不与第1内齿轮50和第2内齿轮51啮合。因此，即使对驱动马达部34进行驱动，驱动力也不会传递到第1内齿轮50和第2内齿轮51，不会通过驱动马达部34牵引驱动线W25。
此时，如图11A所示，驱动线W25依次卷绕在第2屈曲关节部25的驱动轮25E、第1内齿轮50、基准角度保持部60的轮55和第2内齿轮51上。并且，驱动线W25在图示省略的位置处位置固定在第1内齿轮50和第2内齿轮51的外周面上，在驱动轮25E上，经由接合部25H而与驱动轮25E固定，形成循环。
另外，图11A、图11B是示意图，进行了简化。因此，没有准确地示出驱动线W25的卷绕、卷绕角、卷绕圈数等。
基准角度保持部60是如下的装置部分：将第2屈曲关节部25的旋转角度设定为作为旋转的边界的基准角度，在驱动力中继部即驱动连结部53切换为驱动力解除状态的状态下保持基准角度。
在本实施方式中，发条弹簧70在图示顺时针方向上对轮55施加旋转力。因此，轮55在图示顺时针方向上旋转，在图示逆时针方向上牵引驱动线W25。即，牵引驱动线W25，以使得第2屈曲关节部25与轮55之间的第2线部W25b的路径长度缩短，第1线部W25a的路径长度伸长。
由此，固定在驱动轮25E上的转动支承板25G(在图11A、图11B中图示省略、参照图5A和图5B)绕旋转轴25c转动。此时，转动支承板25g与旋转支承板25G同样转动，通过这些转动支承板25g、25G，旋转轴25d和连结齿轮25f在图示逆时针方向上旋转。此时，连结齿轮25f沿着啮合的引导齿轮25e的间距圆在图示逆时针方向上转动。
在第2屈曲关节部25中，引导齿轮25e的可旋转范围为±90°。例如，在引导齿轮25e的旋转角度为0°时，如图11A中的双点划线所示，连结齿轮25f与旋转轴线O直线对齐。在引导齿轮25e的旋转角度为+90°时，如图11A中的实线所示，连结旋转轴25c和旋转轴25d的线段移动到与旋转轴线O正交的位置，连结齿轮25f无法进一步在图示逆时针方向上转动。
因此，在驱动力解除状态下，通过发条弹簧70的作用力，连结齿轮25f移动到旋转角度为+90°的位置。此时，通过基于连结齿轮25f的转动的90°的旋转和连结齿轮25f的绕旋转轴25d的自转，固定在连结齿轮25f上的转动部25b的旋转角成为2倍，成为+180°旋转的状态。
另外，能够通过适当的手段来设定可旋转范围。例如，在引导齿轮25e的可动范围大于±90°的情况下，能够在第2屈曲关节部的适当部位设置用于限制可动范围的碰撞部进行限制。并且，通过限制引导齿轮25e的齿轮部的形成范围，也可以限制可动范围。
这样，在驱动力解除状态下，基准角度保持部60能够将第2屈曲关节部25的旋转角度规定为旋转的边界的+180°，并且，仅在驱动力解除状态下能够保持该角度。
此时，如图5A所示，经由第2屈曲关节部25连结的第2轴状部24和第3轴状部26屈曲成+180°，成为朝向保持臂部20的基端侧折叠的状态。
设置了这种基准角度保持部60的驱动单元30对应于保持臂部20的各关节部进行设置。因此，各关节部通过各个基准角度保持部60的作用，在驱动力解除状态下，关节部的旋转角度被设定为与一个旋转的边界对应的各个基准角度。
例如，第1旋转关节部21、第1屈曲关节部23和第2旋转关节部27的基准角度分别为0°。
第2屈曲关节部25的基准角度为+180°。
因此，如图5A、图5B所示，在驱动力解除状态下，保持臂部20R、20L成为各第2轴状部24与旋转轴线O直线对齐、各第4轴状部28在与其平行的位置处折叠的配置，如图2B所示，成为它们在X方向上平行排列的状态。
这样，在各关节部保持基准角度的状态(以下称为基准状态)下，保持臂部20R、20L收容在对前端部11A的外周面进行延长后的圆筒状区域的内侧。并且，比第2屈曲关节部25更靠前端侧被折叠，由此，与直线对齐状态相比，基准状态下的各保持臂部20的轴向的长度较短。
这样，在基准状态下，各保持臂部20在前端部11A的前端面11a上紧凑地被折叠。因此，在体内使弯曲部11B弯曲或使前端部11A在轴向上进退来决定保持臂部20的配置位置的情况下，不容易引起处置对象部位与其他处置器械等的干涉，能够提高作业性。
并且，在将处置用内窥镜装置10穿过外套管等管状部件插入到体内的情况下，能够顺畅地插入。
接着，对装配了驱动马达部34的情况下的第2屈曲关节部25的动作进行说明。
例如，如图8那样，当将驱动马达部34装配在驱动连结部53上后，小齿轮32与第1内齿轮50和第2内齿轮51的内齿部50b、51b啮合。因此，能够从小齿轮32向第1内齿轮50和第2内齿轮51传递驱动力。
即，当从控制部5的驱动量计算部100送出驱动指令值后，驱动马达34A被驱动，小齿轮32旋转，驱动力传递到第1内齿轮50和第2内齿轮51。
以上说明了驱动力解除状态和驱动力中继状态的各保持臂部20的结构，但是，在使用各保持臂部20进行处置时，需要进行初始化动作。
下面，说明进行这种初始化动作的本实施方式的机械手的初始化方法。
图12是示出本发明的第1实施方式的机械手的初始化方法的流程的流程图。
本实施方式的机械手的初始化方法是按照图12的流程执行图12所示的步骤S1～S5的方法。
首先，进行步骤S1。本步骤是将关节部的旋转角度设定为基准角度、在驱动力中继部切换为驱动力解除状态的状态下保持基准角度的步骤，构成基准角度保持步骤。
在处置用内窥镜装置10中，通过设为在驱动单元30中取下了驱动马达部34的状态，驱动力中继部即驱动连结部53切换为驱动力解除状态，如上述说明的那样，各关节部设定为基准角度(基准状态)。
在该基准状态下，在驱动各关节部的驱动线中作用有基于发条弹簧70的作用力，在作用有高于该作用力的外力之前，维持该基准状态。并且，即使暂时作用有外力而脱离基准状态，当外力消失后，通过发条弹簧70的弹性复原力，再现基准状态。
在本实施方式中，在将处置用内窥镜装置10的包含各保持臂部20的前端部11A插入到患者P的体内之前进行本步骤。但是，在驱动力中继状态下也能够插入到体内的情况下，也可以移动到体内后进行本步骤。并且，在对已经移动到体内的各保持臂部20进行重初始化的情况下，在体内进行本步骤。
接着，进行步骤S2。本步骤是在驱动力解除状态下将关节部插入到体内的步骤。
即，通过设为取下了驱动马达部34的状态，将成为驱动力解除状态的各保持臂部20从前端部11A插入到患者P的体内。因此，各保持臂部20在基准状态下插入到体内。
至此，步骤S2结束。
另外，在患者P的体内进行步骤S1的情况下，省略本步骤。
接着，进行步骤S3。本步骤是在基准角度保持步骤即步骤S1执行后，在关节部配置在进行初始化动作的位置即体内的状态下将驱动力中继部切换为驱动力中继状态的步骤，构成驱动部连结步骤。
在本实施方式中，具体而言，在执行上述步骤S2并将包含各保持臂部20的前端部11A插入到患者P的体内后，使前端部11A位于适当的处置区域，装配驱动马达部34。另外，在步骤S1中前端部11A已经插入到体内而省略了步骤S2的情况下，在本步骤中，根据需要使前端部11A移动到适当的处置区域，装配驱动马达部34。
这样，当装配驱动马达部34后，各驱动连结部53成为驱动力中继状态。
至此，步骤S3结束。
接着，进行步骤S4。本步骤是使各关节部从基准角度起旋转预先决定的角度后、根据该旋转角度的状态进行驱动部的驱动原点的对应的步骤，构成原点设定步骤。
当装配驱动马达部34后，驱动连结部53成为驱动量中继状态，能够根据驱动量计算部100计算出的驱动指令值驱动各关节部。
原点设定部101例如通过检测传感器等图示省略的通知手段被通知成为驱动力中继状态后，对驱动量计算部100送出用于计算与使各关节部旋转预先决定的角度的驱动量对应的驱动指令值的控制信号。
预先决定的角度是实现保持臂部20的原点处的姿势的各关节部的旋转角度与基准角度之差。
在本实施方式中，作为一例，采用直线对齐状态作为原点姿势。因此，针对第1旋转关节部21、第1屈曲关节部23和第2旋转关节部27，预先决定的角度为0°。另一方面，第2屈曲关节部25相对于基准角度+180°预先决定-90°的角度。
驱动量计算部100计算基于这些角度的驱动指令值，各驱动指令值被送出到各关节部，驱动各关节部的驱动马达部34被驱动，驱动力经由各驱动线传递到各关节部。该驱动力具有超过发条弹簧70的作用力的大小，所以，根据驱动马达部34的小齿轮32的旋转量、旋转方向牵引驱动线。
由此，第2屈曲关节部25旋转-90°，第2屈曲关节部25的旋转角度成为0°。其结果，各保持臂部20成为图4所示的直线对齐状态。
接着，驱动量计算部100将该状态下的各关节部的旋转角度和驱动马达部34的驱动原点对应起来进行存储。由此，驱动量计算部100将当前的各驱动马达34A的旋转位置识别为驱动原点，进行驱动量的计算。
至此，步骤S4结束。
由此，主臂3的操作输入和各保持臂部20的动作准确地对应。并且，当从主臂3进行使保持臂部20的姿势恢复为原点姿势的操作输入后，再现直线对齐状态。
接着，进行步骤S5。本步骤是设定驱动各关节部时的驱动原点起的驱动极限的步骤，构成驱动极限设定步骤。
原点设定部101在上述步骤S4中设定驱动指令值的原点后，预先将与针对各关节部决定的驱动极限对应的驱动指令值送出到驱动量计算部100，存储在驱动量计算部100中。
例如，在特定关节部的可动范围在驱动指令值中为从原点起的±x0的情况下，多数情况下，保持臂部20的操作上需要的驱动范围只不过是±x(其中，x<x0)。如果能够超过该范围进行移动，则在误操作而过度地进行动作的情况下，可能与患者P的体内的其他处置器械或器具发生干涉。并且，对驱动线施加的负荷过大，驱动线或机械手可能破损。
因此，在本实施方式中，作为驱动极限，例如将上述驱动指令值x存储在驱动量计算部100中。
至此，步骤S5结束，针对各保持臂部20的本实施方式的机械手系统的初始化方法结束。
这样，当保持臂部20的初始化结束后，操作者Op能够开始进行适当的处置。
操作者Op一边观察基于显示部4的手术视野的影像，一边根据处置动作的需要对主臂3进行操作，进行用于使保持臂部20弯曲、或利用把持部29把持处置部位等的规定操作输入。
例如，当进行使保持臂部20弯曲的操作输入后，控制部5的驱动量计算部100对主臂3的操作输入进行解析，求出用于实现操作输入的弯曲状态的各关节部的关节角度，根据各关节角度，计算针对向各关节部传递驱动力的各驱动马达34A的驱动指令值。
驱动量计算部100判定各驱动指令值是否超过驱动极限，在全部驱动指令值在驱动极限的范围内的情况下，将各驱动指令值送出到各驱动马达部34。
在存在超过驱动极限的驱动指令值的情况下，驱动量计算部100停止各驱动指令值的送出，使显示部4显示在显示部4中警告超过驱动极限的消息。操作者Op观察显示部4的消息，变更主臂3的操作输入。
当驱动指令值送出到各驱动马达部34后，各驱动马达部34的小齿轮32旋转，各驱动线被牵引，各关节部被驱动。这样，保持臂部20根据主臂3的操作进行屈曲。
外套管11插入到患者P的体内，在前端部11A移动到处置区域时，具有挠性的插入部11C弯曲。因此，贯穿插入到插入部11C内的各外皮和贯穿插入到各外皮中的各驱动线弯曲，与笔直状态相比，驱动线的路径长度变化。在与这种弯曲状态不同的状态下进行保持臂部20的原点寻求的情况下，在体内，原点位置偏移，可能成为操作的障碍。
但是，在本实施方式中，由于使在体内从基准状态起驱动一定量后的状态与驱动马达部34的驱动原点对应，所以，能够对原点位置进行初始化，而不受外皮和驱动线的弯曲状态的影响。因此，能够在体内进行准确的驱动。
与此相对，还考虑利用专用夹具等来规定保持臂部20的原点姿势而与驱动原点进行对应，但是，在本实施方式中，不使用这种专用夹具，就能够形成保持臂部20的基准状态，所以，即使在体内，也能够容易地进行初始化动作。
这样，根据本实施方式，在关节部的旋转角度设定为基准角度后，将驱动力中继部切换为驱动力中继状态而进行原点设定，所以，即使在插入到体内后，也能够容易地进行使关节部的旋转角度和马达的原点位置对应起来的初始化。
[第1～第3变形例]
接着，对上述第1实施方式的变形例(第1～第3变形例)的机械手进行说明。第1～第3变形例均是与基准角度保持部的配置位置有关的变形例。
图13A、图13B、图13C是示出本发明的第1实施方式的变形例(第1～第3变形例)的机械手的主要部分的驱动力解除状态的结构的示意图。
如图1所示，第1变形例的机械手系统1A代替上述第1实施方式中的机械手系统1的处置用内窥镜装置10而具有处置用内窥镜装置10A(机械手)。
如图13A所示，处置用内窥镜装置10A代替上述第1实施方式中的保持臂部20、驱动单元30而具有保持臂部20A(医疗用器具)、驱动单元30A。
下面，以与上述第1实施方式的不同之处为中心进行说明。
保持臂部20A将基准角度保持部构成为对驱动各关节部的关节部内的旋转体施加作用力。例如，在第2屈曲关节部25A中，具有产生使驱动轮25E相对于图示省略的支承部25a在图示逆时针方向上旋转的作用力的基准角度保持部60A。
基准角度保持部60A例如可以构成为使用与上述第1实施方式相同的发条弹簧70。但是，基准角度保持部60A只要能够产生使驱动轮25E或转动支承板25G在一个方向上旋转的作用力即可，不限于发条弹簧70。例如，也可以是拉簧、恒定负载弹簧、空气弹簧、使用磁力产生作用力的机构。
另外，图13A是示意图，所以示出概念性的结构(后述图13B、图13C也同样)。因此，图示了利用拉簧直接拉伸驱动轮25E，但是不限于这种形式。
例如，也可以构成为在驱动轮25E上以适当的量卷绕拉伸用的线部件，将该线部件与拉簧等连接，产生使驱动轮25E旋转的作用力。
驱动单元30A从上述第1实施方式中的驱动单元30中删除了基准角度保持部60。
根据处置用内窥镜装置10A，在驱动力解除状态下，通过基准角度保持部60A中产生的作用力，例如，驱动轮25E旋转到成为基准角度的位置，其他关节部也同样，所以，保持臂部20A处于基准状态。
根据这种处置用内窥镜装置10A，能够与上述第1实施方式同样地进行初始化动作。
如图1所示，第2变形例的机械手系统1B代替上述第1实施方式中的机械手系统1的处置用内窥镜装置10而具有处置用内窥镜装置10B(机械手)。
如图13B所示，处置用内窥镜装置10B代替上述第1实施方式中的驱动单元30而具有驱动单元30B。
下面，以与上述第1实施方式的不同之处为中心进行说明。
驱动单元30B删除驱动单元30的基准角度保持部60，设置产生使第1内齿轮50(驱动关节部的旋转体)在一个方向上旋转的作用力的基准角度保持部60B。
例如，在与第2屈曲关节部25对应的驱动单元30B的情况下，具有产生使第1内齿轮50在图示逆时针方向上旋转的作用力的基准角度保持部60B。
基准角度保持部60B例如可以构成为使用与上述第1实施方式相同的发条弹簧70。但是，基准角度保持部60B只要能够产生使第1内齿轮50在一个方向上旋转的作用力即可，不限于发条弹簧70，例如，也可以是拉簧、恒定负载弹簧、空气弹簧、使用磁力产生作用力的机构。
根据处置用内窥镜装置10B，在驱动力解除状态下，通过基准角度保持部60B中产生的作用力，驱动单元30D内的第1内齿轮50在一个方向上旋转，其结果是，例如，驱动轮25E旋转到成为基准角度的位置，其他关节部也同样，所以，保持臂部20B成为基准状态。
根据这种处置用内窥镜装置10B，能够与上述第1实施方式同样地进行初始化动作。
如图1所示，第3变形例的机械手系统1C代替上述第1实施方式中的机械手系统1的处置用内窥镜装置10而具有处置用内窥镜装置10C(机械手)。
如图13C所示，处置用内窥镜装置10C代替上述第1实施方式中的驱动单元30而具有驱动单元30C。
下面，以与上述第1实施方式和第2变形例的不同之处为中心进行说明。
驱动单元30C是将上述第2变形例的驱动单元30B中设置在第1内齿轮50上的基准角度保持部60B设置在第2内齿轮51(驱动关节部的旋转体)上的变形例。
根据本变形例，不同之处仅在于代替基准角度保持部60B设置在第1内齿轮50上而将其设置在第2内齿轮51上，所以，具有与上述第2变形例相同的作用。
[第2实施方式]
接着，对本发明的第2实施方式的机械手进行说明。
图14是示出本发明的第2实施方式的机械手的基准角度保持部和初始张力赋予部的结构的示意性立体图。
如图1所示，本实施方式的机械手系统1D代替上述第1实施方式中的机械手系统1的处置用内窥镜装置10而具有处置用内窥镜装置10D(机械手)。
如图14所示，处置用内窥镜装置10D代替上述第1实施方式中的驱动单元30而具有驱动单元30D。
下面，以与上述第1实施方式的不同之处为中心进行说明。
如图14所示，驱动单元30D在上述第1实施方式中追加了初始张力赋予部61。
初始张力赋予部61具有在连结远位端(图14的图示左侧)和近位端(图14的图示右侧)的方向上以能够滑动的方式保持基准角度保持部60的轮保持部56的引导件57、配设在轮保持部56的远位侧且用于朝向远位端侧牵引轮保持部56的弹簧58、以及支承弹簧58的远位端的支承部59。
引导件57和支承部59固定在壳体部31(图14中图示省略、参照图1)上。
因此，弹簧58沿着引导件57向远位端侧拉伸轮保持部56和固定在该轮保持部56上的发条弹簧70。由此，驱动线W25被附加与弹簧58的弹性复原力对应的初始张力。该情况下，轮保持部56被弹簧58牵引而在直线上移动，所以，也可以构成为删除引导件57。
但是，弹簧58也可以配置成朝向远位端侧按压轮保持部56。该情况下，弹簧58可能在伸缩方向的侧方屈曲，所以，可以是与引导件57不同的结构，但是，优选设置用于规定轮保持部56的移动方向的某个移动引导部。
在本实施方式中，优选基准角度保持部60的发条弹簧70和初始张力赋予部61的弹簧58的力的大小设定为，使得用于驱动关节部的驱动力不会过大。
特别是在基准角度保持部60的作用力在与发条弹簧70的作用力相反的方向上进行驱动的情况下，成为驱动阻力。因此，所需要的驱动力根据驱动方向而变化，所以，优选发条弹簧70的作用力尽可能地小。因此，优选设定发条弹簧70和弹簧58的弹簧特性，以使得基于由发条弹簧70施加的力的驱动线W25的张力成分远远小于由弹簧58附加的初始张力成分。
接着，以驱动单元30D的动作为中心，对处置用内窥镜装置10D的动作进行说明。
图15A、图15B是本发明的第2实施方式的机械手的示意性动作说明图。图16是示出本发明的第2实施方式的机械手的初始化方法的流程的流程图。
与图11A、图11B同样，在图15A、图15B中示意地示出保持臂部20中的驱动第2屈曲关节部25的主要结构。图15A示出驱动马达部34的取下状态，图15B示出驱动马达部34的装配状态。因此，图15A是驱动连结部53的驱动力解除状态，图15B是驱动连结部53的驱动力中继状态。
在本实施方式中，通过初始张力赋予部61的弹簧58，向远位端侧以力F牵引轮55。因此，在驱动线W25中，在以轮55为界划分的第1线部W25a、第2线部W25b中分别被附加初始张力T(＝F/2)。
由此，张设驱动线W25而不会产生松弛。
该状态下，通过基准角度保持部60的发条弹簧70，轮55被施加图示顺时针方向的作用力，所以，连结齿轮25f转动到第2屈曲关节部25成为基准角度即+180°的位置。
轮55能够沿着引导件57移动，所以，轮55在从弹簧58和发条弹簧70作用的弹性复原力、驱动线W25的张力、来自驱动线W25的摩擦力平衡的位置处静止。即，当驱动线W25松弛时，弹簧58收缩而始终去除松弛，驱动线W25的张力均匀。
这样，在驱动力解除状态下，与发条弹簧70连结的轮55构成用于对驱动线W25进行驱动的旋转体。
装配驱动马达部34，成为驱动力中继状态，当开始进行第2屈曲关节部25的驱动后，与上述第1实施方式同样进行动作。但是，在本实施方式中，由于具有初始张力赋予部61，所以，始终向远位端侧牵引轮55，去除了驱动时成为松弛侧的驱动线W25的松弛。
根据这种结构，与上述第1实施方式大致同样，能够对保持臂部20进行初始化。
本实施方式的机械手的初始化方法是按照图16的流程执行图16所示的步骤S11～S16的方法。
首先，进行步骤S11。本步骤是为了去除驱动力传递部件的松弛而对驱动力传递部件赋予初始张力的步骤，构成初始张力赋予步骤。
在处置用内窥镜装置10D中，驱动单元30D具有初始张力赋予部61，所以，始终对线状的驱动力传递部件即驱动线、例如驱动线W25等附加初始张力T。
因此，本步骤不是操作者Op或控制部5需要特意进行某些操作的步骤。
接着，执行步骤S12～S16。除了对处置用内窥镜装置10D中的保持臂部20进行初始化这点以外，步骤S12～S16是与上述第1实施方式的步骤S1～S5(参照图12)相同的步骤。
但是，在本实施方式中，处置用内窥镜装置10D具有基准角度保持部60，由此，在驱动力解除状态下始终保持基准角度，所以，步骤S11和步骤S12不是明确地存在前后关系，在成为驱动力解除状态时，同时进行步骤S11、S12。
这样，当保持臂部20的初始化结束后，操作者Op能够与上述第1实施方式同样地开始适当的处置。
在本实施方式中，具有初始张力赋予部61，由此，在切换为驱动力中继状态时，可靠地去除了驱动力传递部件的松弛，所以，能够没有误差地准确地进行步骤S15中的与驱动原点之间的对应。
特别地，由于还可靠地去除了由于外皮和驱动线的弯曲状态而产生的路径长度的变化所引起的松弛，所以，能够提高原点位置的初始化精度。因此，能够在体内进行更加准确的驱动。
这样，根据本实施方式，在关节部的旋转角度设定为基准角度后，将驱动力中继部切换为驱动力中继状态而进行原点设定，所以，即使在插入到体内后，也能够容易地进行使关节部的旋转角度和马达的原点位置对应起来的初始化。
[第3实施方式]
接着，对本发明的第3实施方式的机械手进行说明。
图17是示出本发明的第3实施方式的机械手的初始张力赋予部的结构的示意性立体图。
如图1所示，本实施方式的机械手系统1E代替上述第1实施方式中的机械手系统1的处置用内窥镜装置10而具有处置用内窥镜装置10E(机械手)。
如图17所示，处置用内窥镜装置10E代替上述第1实施方式中的驱动单元30而具有驱动单元30E。
驱动单元30E在上述第2实施方式的驱动单元30D中删除了基准角度保持部60的发条弹簧70。因此，轮保持部56不具有作为基准角度保持部的功能，仅具有初始张力赋予部61的一部分功能。因此，本实施方式是从上述第2实施方式中删除了基准角度保持部的情况下的例子。
下面，以与上述第1和第2实施方式的不同之处为中心进行说明。
根据这种处置用内窥镜装置10E，与上述第2实施方式大致同样，通过执行图16所示的步骤S11～S16，能够对保持臂部20进行初始化。
除了使用处置用内窥镜装置10E进行这点以外，本实施方式的步骤S11是与上述第2实施方式的步骤S11相同的步骤。
接着，进行本实施方式的步骤S12。由于处置用内窥镜装置10E不具有基准角度保持部60，所以，在步骤S11结束的时点，对各驱动线赋予初始张力，但是，初始张力平衡，所以关节部的旋转角度不定。因此，不一定形成基准状态。
在本实施方式中，在这种驱动力解除状态下，当作用有外力时，保持臂部20的各关节部能够容易地移动。因此，在本步骤中，在保持臂部20中作用外力而形成基准状态。
具体而言，能够手动使各关节旋转到旋转的边界而进行折叠。
并且，通过手动进行折叠并嵌入具有在基准状态下能够嵌合的孔部的夹具中，能够进行基准状态的定位。但是，在形成基准状态后，取下夹具。
当这样形成基准状态后，通过驱动线与卷绕有驱动线的旋转体之间的摩擦力来保持基准状态。当赋予初始张力时，根据初始张力的大小，摩擦力也增大，所以容易保持基准状态。
至此，本实施方式的步骤S12结束。
接着，同样执行上述第2实施方式的步骤S13～S16。
但是，在步骤S13中，注意以不作用有使基准状态变化的外力的方式插入到体内。
这样，处置用内窥镜装置10E的各保持臂部20被初始化。
另外，在上述各实施方式、各变形例的说明中，作为医疗用器具的末端执行器，说明了具有把持钳子即把持部29的情况的例子，但是，末端执行器不限于把持部29，能够根据手术的种类而采用适当的装置结构、例如高频处置器械、局部注射针、剥离钳子、抽吸器等。并且，末端执行器也不限于把持部29这样的可动机构。例如，也可以是仅固定在处置用内窥镜装置10的观察部15这样的前端的末端执行器。
在上述各实施方式、各变形例的说明中，说明了机械手的初始化方法是医疗用机械手的初始化方法的情况的例子，但是，本发明同样能够应用于医疗用机械手以外的机械手、例如工业用机械手、工业用机械手系统。该情况下，具有使被旋转体旋转的关节部的医疗用器具可以替换为具有使被旋转体旋转的关节部的器具、工业用器具或工业用处置器械。
在上述各实施方式、各变形例的说明中，说明了保持臂部20具有2个旋转关节和2个屈曲用关节作为关节部的情况的例子，但是，这是一例，考虑手术的内容等而适当设定关节部的数量和自由度即可。并且，也可以代替关节部和轴状部的组合而使用与外套管11中的弯曲部11B相同的机构。
即，基于关节部的被旋转体不限于轴状部，也可以是多个节轮或弯曲块这样的圆环状部件，还可以使用不具有明确轴线的形式的被旋转体。
在上述各实施方式、各变形例的说明中，说明了仅通过限制驱动马达34A的驱动指令值的软件设定来设定驱动极限的情况的例子。但是，例如，作为驱动马达34A，也可以采用如下的驱动部，该驱动部具有检测成为旋转角度的容许限度的位置且能够进行驱动马达34A的原点寻求的位置传感器。作为位置传感器，例如可以采用光学传感器、机械式传感器等传感器。
该情况下，在原点设定步骤中，优选在驱动中继部切换为驱动力中继状态之前的期间内，执行根据位置传感器的检测输出来进行驱动部的原点寻求的原点寻求步骤。
在本步骤中，例如，进行将驱动部的旋转角度变更为成为位置传感器的容许限度的位置的中心位置这样的原点寻求。
该情况下，在基于位置传感器的驱动边界优先的情况下，能够防止实质上的驱动范围被限制。并且，在软件设定的驱动极限优先的情况下，能够防止超过位置检测传感器的驱动边界来设定驱动极限。
在上述各实施方式、各变形例的说明中，说明了在原点设定步骤之后执行驱动极限设定步骤的情况的例子，但是，在不需要设置驱动极限的情况下，也可以不执行驱动极限设定步骤。
在上述各实施方式、各变形例的说明中，说明了医疗用器具固定在外套管11的前端部11A的前端面11a上的保持臂部20的情况的例子。但是，医疗用器具不限于此。
例如，也可以构成为，将能够通过多关节构造来移动末端执行器的轴状的医疗用器具贯穿插入到内窥镜的处置器械通道、导管、套针等中并插入到体内。
在上述各实施方式、各变形例的说明中，说明了医疗用器具是软性处置器械的情况的例子，但是，只要具有使被旋转体旋转的关节部即可，医疗用器具也可以是硬性处置器械。
在上述各实施方式、各变形例的说明中，说明了驱动力中继部对驱动部进行拆装的情况的例子，但是，不是必须拆装驱动部。
例如，也可以构成为利用离合器连结驱动部和驱动力传递部。该情况下，通过离合器使驱动部和驱动力传递部联动，由此形成驱动力中继状态，通过离合器解除驱动部和驱动力传递部的联动，由此切断驱动力，形成驱动力解除状态。
例如，在上述第1实施方式的对驱动线W25进行驱动的驱动部和驱动力传递部的情况下，在驱动力中继状态下，相当于第1内齿轮50、第2内齿轮51的2个驱动力传递部与相当于驱动马达部34的驱动部一体旋转，在驱动力解除状态下，需要切断基于驱动部的驱动力。进而，在驱动力解除状态下，为了消除松弛，需要使2个驱动部能够相互独立地旋转。
对这种结构的一例进行简单说明。
作为驱动力传递部，采用如下的2个轮：代替第1内齿轮50、第2内齿轮51而具有外周面50a、51a，被支承为能够在沿着旋转轴线的方向上相互接触分开，通过由凹凸面等形成的啮合面，在抵接时一体旋转。
并且，作为驱动部，采用如下的驱动马达部：代替驱动马达部34的小齿轮32而具有能够沿着旋转轴线按压这些轮且在按压时与轮一体旋转的啮合板。
而且，作为离合器，采用如下的机构：沿着旋转轴线方向，使该驱动马达部在啮合板从轮分开的第1位置与朝向轮按压啮合板直到2个轮彼此成为一体为止的第2位置之间进退。
根据这种结构，当通过离合器使驱动马达部移动到第1位置时，成为驱动力解除状态。此时，2个轮相互分开，所以能够相互自由旋转。
当通过离合器使驱动马达部移动到第2位置时，啮合板按压2个轮，在旋转轴线方向上连结啮合板和2个轮。
因此，当驱动马达部旋转时，来自驱动马达部的驱动力被中继，2个轮同步旋转。即，形成驱动力中继状态。
在具有这种离合器的结构的情况下，通过将用于接通断开离合器的控制信号或表示离合器的接通断开状态的信号送出到原点设定部101，能够构成上述通知手段。
在上述第1和第2实施方式的说明中，作为基准角度保持部，说明了对驱动关节部的旋转体施加作用力的情况的例子，但是，基准角度保持部不限于此。
例如，也可以采用在旋转方向上按压基于关节部的被旋转体来设定基准角度的结构、进行第3实施方式中说明的被旋转体的位置限制而设定为基准角度的机构或部件。
例如，也可以构成为，通过在体内溶解的部件按压被旋转体或进行位置限制，能够在体内解除这些按压或位置限制。
并且，可以采用如下结构：通过形状记忆合金，根据温度来切换按压被旋转体或进行位置限制的状态和解除这些按压或位置限制的状态。该情况下，在体外的温度下，能够形成基准状态，在体内的温度下，能够解除基准状态的限制。
上述说明的全部结构要素能够在本发明的技术思想范围内进行适当组合或删除来实施。
例如，上述第1实施方式的第1～第3变形例全部能够应用于第2实施方式的处置用内窥镜装置10D和第3实施方式的处置用内窥镜装置10E。
产业上的可利用性
根据上述各实施方式的机械手系统的初始化方法、机械手和机械手系统，能够在关节部的旋转角度设定为基准角度后，将驱动力中继部切换为驱动力中继状态而进行原点设定，所以，发挥能够容易地进行使关节部的旋转角度和马达的原点位置对应起来的初始化这样的效果。
标号说明
1、1A、1B、1C、1D、1E：机械手系统；3：主臂；4：显示部；5：控制部(驱动控制部)；6：从机械手(机械手)；10、10A、10B、10C、10D、10E：处置用内窥镜装置(机械手)；11：外套管；11A：前端部；11B：弯曲部；11C：插入部；20、20A、20B、20C、20L、20R：保持臂部(医疗用器具)；21、21L、21R：第1旋转关节部(关节部)；22：第1轴状部(轴状部、被旋转体)；23、23L、23R：第1屈曲关节部(关节部、屈曲用关节)；24、24L、24R：第2轴状部(轴状部、被旋转体)；25：第2屈曲关节部；25E：驱动轮(驱动关节部的旋转体)；25e：引导齿轮；25f：连结齿轮；25g、25G：转动支承板；26：第3轴状部(轴状部、被旋转体)；27：第2旋转关节部；28：第4轴状部(轴状部、被旋转体)；30、30A、30B、30C、30D、30E：驱动单元；34：驱动马达部(驱动部)；50：第1内齿轮(驱动力传递部、驱动关节部的旋转体)；51：第2内齿轮(驱动力传递部、驱动关节部的旋转体)；53：驱动连结部(驱动力中继部)；55：轮(驱动力传递部、驱动关节部的旋转体)；60、60A、60B：基准角度保持部；61：初始张力赋予部；70：发条弹簧；75：进退机构；100：驱动量计算部；101：原点设定部；102：进退机构控制部；O、O23、O25c、O25d、OL、OR：旋转轴线；O3：旋转中心轴；Op：操作者；P：患者；T：初始张力；W23、W25、W27：驱动线(驱动力传递部、线状的驱动力传递部件)；W25a：第1线部；W25b：第2线部。