JP4273464B2 - ６軸力覚センサ用把持型ツール - Google Patents

Description

本発明は、人間の手指を用いて作業する手作業具の操作データを取得するために用いる６軸力覚センサ用把持型ツール。

人間の把握操作を分析して、そのデータをロボットで用いることを目的に、人間の指先に装着し、人間が把握操作を行っている時の接触力データを検出する６軸力覚センサが開発されている。また、計算機内部にある仮想データを、操作者にあたかも実在するかのように感じさせる力提示装置のセンサとしても用いられる６軸力覚センサも開発されている。
従来の６軸力覚センサにおいては、ロボットの手首に取り付けるもの（例えばニッタ（株）６軸力覚センサ IFS シリーズ）、ロボットハンドの指先に取り付けるもの（例えば ビー・エル・オートテック（株）NANO センサ）が開発されている。
また、人間の手に装着し、指や手のひらに加わる圧力分布を検知するものとして、感圧導電性ゴムや導電性インクシートを用いた分布型触覚センサを手袋状に構成したもの（例えばニッタ（株）グローブスキャンシステム）が開発されている。

人の手作業の分析データは、ロボットの制御アルゴリズムの開発や、人が手で扱う製品の設計・評価に利用することができる。人の手作業を分析するためには、手指の運動ばかりでなく、手指が物体に及ぼしている力を計測しなければならない。本発明者は、これら課題を考慮し、人間の指先に装着できる６軸力覚センサに関して、指サック型の構造を提案し特許出願（特許文献１：特許第３２６１６５３号公報、特許文献２：特許第３４０９１６０号公報、特許文献３：特許第３６２４３７４号公報参照）している。

一方、操作対象である作業用具からデータを入手しようとする方法も研究開発が進められている。
操作する指先そのもののデータと作業用具のデータは、熟練工の減少や伝統芸能、技能の保存や再現に重要であって、ビデオ等の視覚データとそれを実現している具体的な力加減を示すデータは、これらの技能が直接伝承できない場合でも再現が容易となる。
また、医療現場などでは、失敗の許されない手術の実施など経験を積んだ者に高度な手術が集中する傾向がある。手術用シュミュレータ等の訓練装置も開発されているが、模擬的な手術用マネキンモデルを対象とした機器の操作であることが多い。
手術の技能そのものを数値化したモデルが構築できると、標準モデルと訓練との比較を具体的に行うことができ、フィードバックが正確になるので訓練の精度を向上させることができる。このため操作データの収集機器の開発提案がなされている。

例えば、特許文献４（実開平０１−８１５４７号公報）には、歯磨きのブラッシング力測定装置が開示されている。特許文献５（特開平０８−７６９１４号公報）には、先挙動検出方法及びペン入力装置が開示されている。特許文献６（特開２０００−２５９０７４号公報）には、道具媒介型の力覚提示システムが開示されている。特許文献７（特開平１１−１６１８１３号公報）には、手術シュミュレーション装置が開示されている。

特許第３２６１６５３号公報 特許第３４０９１６０号公報 特許第３６２４３７４号公報 実開平０１−８１５４７号公報 特開平０８−７６９１４号公報 特開２０００−２５９０７４号公報 特開平１１−１６１８１３号公報

これまで提案されている操作データの収集機器は、それぞれの作業具固有の装置であって、一連の仕事全体のデータを統一的に収集することは実現されていない。外科手術では、メスの種類だけでも多数必要とするので、特定の種類のデータを取得、そのシュミュレーションを行っても、手術全体の技能の修得は困難である。本発明では、センサ本体部を共通化し、複数の用具を付け替えることが可能な操作データ収集機器を提案する。ハプティックインタフェースやモーションキャプチャーに活用する情報とするために用いる実物ツールを把持し操作したときの操作力を計測するための６軸力覚センサ用ツールを提案する。

本発明は、センサ本体部の前後に操作用の柄に相当する部分と作業具の機能部分を着脱できるようにしたものである。これによって、複数の手作業具を用いた一連の作業によって構成される技能に関するデータの収得を統一的に行うことができる機器を開発した。これは、ひとつのまとまりのある技能に使用される複数の手作業具の全体をセットにしたデータの機器セットを提供するものである。また、複数の作業用具を用いたシュミュレータの開発の基礎データの収集に寄与することができる。
すなわち、本発明は、次のような手段による。

（１）実際の手術用のメスを用いた操作情報をモーションキャプチャ用の力覚情報あるいはハプティックインタフェース用の力覚情報として入手するために用いる機器であって、
センサ本体Ａと実際の手術用のメスの柄である把持部Ｂと実際の手術用のメスの刃部である作業部Ｃとから構成され、前記把持部Ｂと前記作業部Ｃがセンサ本体Ａに対して着脱自在に設けられた手術用のメスタイプの６軸力覚センサ用把持型ツールであって、
センサ本体Ａは、６軸力覚センサが筐体に内蔵されており、該筐体には外部の３次元空間情報収集用のリンク機構に接続するための突起部と６軸力覚センサにより検出された情報を出力する情報ケーブルが取り付けられており、把持部Ｂを手指で持ち６軸力覚センサ用把持型ツールを操作して実対象物に対して操作したときに、前記作業部Ｃあるいは前記把持部Ｂに作用した力を把持部Ｂと作業部Ｃの間にある６軸力覚センサによって検出するものであり、
この６軸力覚センサはモーションキャプチャ用の力覚センサあるいはハプティックインタフェース用の力覚センサとして機能するものであって、
把持部Ｂ及び作業部Ｃは、センサ本体Ａに対して着脱可能な連結構造を有し、
該連結構造は、把持部Ｂあるいは作業部Ｃとは別体のコネクターＤ、Ｅであって、
把持部Ｂ及びは作業部Ｃは、作業の種類に応じて、複数備えられており、
複数の把持部Ｂ及び作業部Ｃは共通の連結構造を設けることにより、複数の手作業具を付け替え可能とし、それぞれの操作データを収集可能となっており、
該連結構造は、コネクターＤおよびＥには、センサ本体Ａの筐体に着脱可能に接続されるフランジを有し、
把持部側のコネクターＤおよび作業部側のコネクターＥは、前記フランジを有する一方のブロック片とフランジを持たない他方のブロック片から構成され、
該一方のブロック片には、フランジ中央部にメス後端部位置決め孔あるいはメスの柄先端部位置決め孔が設けられ、該位置決め孔の縁から連続して立ちがる凹部を備えており、他方の挟圧ブロック片には、前記一方の挟圧ブロック片に設けられた凹部に対向する位置に凹部が備えられており、メスの刃部の後端部あるいはメスの柄先端部を前記位置決め孔に挿入して両方の凹部を突き合わせた空間にメスの後端側をあるいはメスの柄先端側を収容して、ブロック片同士を結合して固定できる構造を有しており、
前記複数種類備えられた把持部Ｂおよび作業部Ｃに該当するメスの刃部およびメスの柄は、メスの刃渡り部分に続く刃部の基端側およびメスの柄の先端側がコネクターの凹部に挿入可能な形状に成形されていること、
を特徴とする６軸力覚センサ用把持型ツール。
（２）メスが外科用であることを特徴とする（１）記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。
（３）メスが耳鼻咽喉科用であることを特徴とする（１）記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。
（４）メスが眼科用であることを特徴とする（１）記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。
（５）作業具が、手術等一連の作業用に用いられる複数種類をセットにしたものであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。
（６）センサ本体Ａの作業部側を受感部とし、把持部側を固定部としたことを特徴とするモーションキャプチャ用力覚センサ用であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。
（７）センサ本体Ａの作業部側を固定部とし、把持部側を受感部としたことを特徴とするハプティックインターフェース用力覚センサ用であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。

センサ本体部を共通化し、複数の用具を付け替えることによりそれぞれの用具に適した操作データ収集ができる。
センサ本体部の前後に操作用の柄に相当する部分と作業具の機能部分を着脱できるので、複数の手作業具を用いた一連の作業によって構成される技能に関するトータル的なデータの収得を統一的に行うことができる。複数の手作業具の全体をセットにすることによりシュミュレータの開発の基礎データの収集が容易となる。

モーションキャプチャ用６軸力覚センサや、ハプティックインターフェース用６軸力覚センサなど、人間が操作する手作業具の力覚データの収得が容易になる。
特に、熟練した技能の保存・再生、伝統技工の伝承などに有用なデータ収集ツールである。更に、失敗が許されない手術などの医療行為に関し、名人の技能を数値化して標準モデルを作ることができ、更に、訓練機に応用することによりモデルとの客観的な比較が可能となる。
リンク機構に接続することにより、モーションキャプチャ用力覚センサでは、３次元の空間情報を収集することができ、ハプティックインターフェース用力覚センサでは、訓練者への位置情報を提示することが可能となる。

手作業具を用いた操作情報を入手するために用いる機器において、センサ本体Ａと把持部Ｂと作業部Ｃとから構成される６軸力覚センサ用把持型ツールであって、把持部Ｂ及び作業部Ｃは、センサ本体Ａに対して着脱可能な連結構造を有し、該連結構造は、把持部Ｂあるいは作業部Ｃに付属されて設けられているか、又は、別体のコネクターＤ、Ｅであって、把持部Ｂ及び／又は作業部Ｃは、ツールの種類に応じて、複数備えられている６軸力覚センサ用把持型ツールである。
手作業具として手術用のメスに適用することができる。手術用のメスでは、メスの柄が把持部に、メスの刃部が作業部に相当する。手術には複数の種類のメスが用いられる。

[センサ本体Ａ]
本発明に用いるセンサは６軸力覚センサである。本発明に用いる力覚センサは、薄型が適している。現状では、筐体部の外形が厚さ約１０ｍｍで外形が２０ｍｍ弱の径とすることができた。

主に、歪みゲージを用いた６軸力覚センサの感知部について、以下に例示する。
６軸力覚センサの感知部は、弾性構造体であり特定の力成分（力とモーメント）に対して歪み易い構造をもっている。基部とフランジ部を３本のビームを介して連結し、ビームの各面には歪みゲージが取り付ける。この弾性構造体に外力がはたらくと、ビームが歪み、この歪みを歪みゲージにより電気信号に変換することにより、力成分を歪みゲージの電気信号として取り出すことができる。なお、６軸力覚センサ弾性構造体の歪みを検出する素子として、歪みゲージの代わりに光センサユニットを用いることもできる。この弾性構造体は、２ｍｍ厚以下に作ることができる。

弾性構造体に作用する６軸力（３軸方向の力とモーメント）と各ビームの歪みゲージの出力の関係を表す歪みスティフネス行列は予めキャリブレーションにより求められている。歪みスティフネス行列とは、各ビームの歪みゲージの出力を力に変換する行列である。歪みスティフネス行列を用い、歪みゲージの出力信号から、弾性構造体に作用する６軸力を計算により求めることができる。

この弾性構造体を筐体に収容し、リンク機構に接続ための突起部を設けてリンク結合部とし、及び、信号取り出し用のケーブルを取り付けて、６軸力覚センサ本体を構成する。ケーブルは、外部の増幅器等に接続される。筐体は、略円筒形であって、一方の面に操作用の柄を取り付け可能とし、他方の面には手術用のメスの刃先など用具の機能部分を取り付け可能とする。取り付け面は、ネジ穴を設けた平面とし、相手方の平面フランジとを突き合わせてネジ止めすることができる。取り付け用の部材としては、突出したリブ、ネジ部等適宜設定することができる。また、取り付け面には、相手方との位置合わせ用及び回り止めの凹凸を作成することも可能である。
名人などの力加減などの情報を収集する目的で用いるモーションキャプチャ力覚センサ用として用いる場合は、弾性構造体の受感面は用具を取り付ける面側となる。反対側は固定部として、情報入力面とはならない。
練習者などが訓練する場合に、名人等の雛形の力加減をフィードバックしながら本ツールを使用するハプティック力覚センサ用に用いる場合は、弾性構造体の受感面は柄などを取り付ける面側となる。反対側は固定部となる
リンク機構に接続することにより、モーションキャプチャ力覚センサでは、３次元の空間情報を収集することができ、ハプティック力覚センサでは、訓練者への位置情報を提示することが可能となる。

[把持部Ｂ]
把持部は、手指で実際に持つ部分で、作業具の柄に相当する部分である。この把持部は、実際に用いられる作業具の柄を加工して準備することもできる。また、実際の作業具の柄に類した形状に作成することもできる。
手術用のメスなどは、実際に使用するものに近いことが望ましいので、実際の手術に用いられるメスの柄を加工して製造することが望ましい。
鉛筆、ボールペン、万年筆などは、ペン先はいろんな種類を普段に使っているが、柄は標準的な柄で対応することが可能である。もちろん、実物から加工して製造することもできる。
把持部とセンサ本体とは、標準的な把持部には、センサ本体部の取り付け面に直接連結可能な構造とすることができる。実物の柄を加工して製造する場合は、柄の先端とセンサ本体を連結するためのコネクターを用いて対応することができる。

把持部の先端部には約１０ｍｍ厚のセンサ本体部が接続し、その前に作業用の機能部が接続し、鉛筆やボールペンなどの筆記具ではテーパ部から最先端まで１０〜２０ｍｍ程度であるので、把持部は先端から２０〜３０ｍｍ以降となり、筆記具の持ち部分としては十分な位置である。把持部の長さは、実際の作業具の長さが確保できる範囲で、作業部位、センサ本体の長さを除いた長さにカット等の加工を施す。

[作業部Ｃ]
手術に用いられる刃先や筆記具のペン先など作業具の実際の作業部である機能部は、それぞれの用具に応じて特有の形状をしているので、機能部に直接接合構造を形成することは、現実的ではなく、接続用にコネクターを介して、センサ本体と連結することが好ましい。
作業部は、実際に機能する部分を確保し、作業具の実長に近い長さを確保できる範囲で後端部を切除及びコネクターの接合部に適合する形状に加工する。

筆記具では、１０〜２０ｍｍ程度確保できれば筆記機能は可能である。手術用のメスは様々であるが、刃付き部が４０〜５０ｍｍのものであっても、先端部から２０ｍｍ程度が実際に使用される部分であり、この例でも３０ｍｍ程度の刃付き部が確保できることが望ましいので、コネクターによって覆われる部分も含めて、十分な長さを確保できる。
その他の作業具としては、技能者が掴んで用いる手作業具一般に適用することができる。
例えば、外科医、脳外科医、眼科医、婦人科医、大工、調理師、仏師、彫刻家などが用いる道具が挙げられる。
外科医であれば、手術用具であるメス一式、鉗子、縫合器、ピンセットなどが挙げられる。検査用機器である内臓などの生体検査用のサンプル採取具や注射器などは内科医でも使用する必要がある。また、内視鏡及びレーザーなどの治療器具を備えた内視鏡も挙げられる。手術用具は、脳外科用、眼科用などその使用対象によって専用化している器具もある。大工でも、細工が必要な指物用のノミ、鉋、あるいは宮大工などの細工道具、又、包丁さばきなどが必要な調理器具も例示できる。

[コネクターＤ、Ｅ]
手術に用いるメスの刃先部や柄をセンサ本体部に接続する際に用いるコネクターである。センサ本体部と把持部や作業部はぐらつきや遊びが無いようにしっかりと連結される必要がある。ぐらつきなどは、データが不正確になる。
コネクターは、センサ本体側は、センサ本体の取り付け面に適合した形状とする。例えば、平面同士の面突き合わせの場合は、平面を備える。平面フランジ同士の面を突き合わせてネジ止めする連結機構は、把持部や先端側のふらつきを防止して固定制度を高めることができ、情報精度を向上させることが容易である。また、柄側については、フランジ部を薄くできて実際に指で押さえる位置の制限を小さくすることができる。そして、ネジ穴や位置決め・回り止め用に係合用凹凸などを適宜備えることとする。
作業部側は、それぞれの作業部の形状にあわせた連結構造を工夫することができる。手術用のメスなどある程度形状が類似しているものは、作業部の方を加工して、共通の連結構造とすることが可能である。

柄に相当する把持部は、丸棒、平棒など共通して使用可能なものは、センサ本体との接合構造を備えた専用品を備えることができる。例えば、丸棒の先端にフランジを固定した把持部などである。手術用のメスなどは丸棒や六角棒、大小のサイズの異なる平棒など様々の用途に合わせてバリエーションのあるものは、作業部側と同様に、コネクターを介在させることが好ましい。この場合でも、柄は加工して、連結構造部に適する形状とすることができる。
柄や作業部を連結する構造は、割型の間に挿入して、受け凹部を形成した割型に挟圧して押さえ込んで固定する手段や、円筒割型の空隙に根本を挿入して外側から締め込む手段、螺着、嵌合など適宜採用することができる。

これらのパーツを組み立てた６軸力覚センサ用把持型ツールを、手に持って操作するとその操作力データがケーブルを経由して増幅器、ＣＰＵへ送られて、蓄積される。
把持部や作業部は取り替えることができるので、ひとつの仕事に必要なさまざまな作業具の種類に応じて、準備しておくことによって、トータル的なデータを収集することができる。
例えば、ひとつの手術に必要なデータの全体を収集することができることとなり、シュミュレータの開発データが得られる。また、遠隔医療用ツールであるハプテックインターフェイスに装備することができる。

手術用のメスの例について６軸力覚センサ用把持型ツールを説明する。
全体構成を図１に示し、増幅器に連結した状態を図２に示す。各構成要素は図３〜１２に示す。
実施例１は、手術用メスタイプのツール型センサ１である。図１に従って、全体を説明すると、センサ本体部Ａの一方に把持部である柄部Ｂ、他方に作業用先端部であるメスの刃部Ｃがそれぞれ柄側コネクターＤ及び先端側コネクターＥを介して取り付けられている。このように構成された手術用メスタイプのツール型センサ１は、センサ本体部Ａから引き出されたケーブル２によって増幅器３に接続される。

図３はセンサ本体部Ａを示している。センサ取り付けブロックａ１０に設けた凹部に６軸力覚センサの感知部１２を収容し、その開放側にセンサ取り付けブロックｂ１１を取り付けてある。センサ取り付けブロックａｂ１０、１１の外面は、把持部である柄と作業部であるメスの刃部の取り付け面である。センサ本体Ａは基部が短筒形であり、ケーブル連結部１３を設ける突出部を円周方向に備えている。センサ本体Ａの厚みは、約１０ｍｍと薄く形成している。ツールの操作性を考慮すると、小型が適している。
センサ取り付けブロックａ１０の断面構成を図１０に示す。基部に感知部収容凹部１４を形成し、収容した感知体から信号を取り出すケーブル取り出すケーブル端子取付孔１５等を形成する突起部を設ける。この感知部収容凹部には、図１１に示す３本のリブを設けた円形の感知部１２を挿入して、収容する。なお、これらの具体的な形状は、一例であってこれに制限されるものではない。

図４に、手術用のメスの刃の例を示す。本例は、刃渡りが約４０ｍｍで基部が１０ｍｍ程度の全長約５０ｍｍの替え刃用のメスの刃部を示している。この形状では、そのままセンサ本体に連結することができないので、基部側を切削加工して、一部を切りつめたり、コネクターの接合部に適した形状に整形する。コネクターとのネジ止め用のネジ穴加工も施している。この例では刃渡りの部分はそのまま残すことができる加工となっている。

図５に手術用のメスの柄５０を示している。素材は、約１３０ｍｍの替え刃用メスの平型の柄である。先端側を切除等の切削加工５１を施してコネクターの接合部に適した形状に整形する。コネクターとのネジ止め用のネジ穴を設けている。加工後の全長は約１００ｍｍとなっている。

センサ本体部の左右の接続面を図６ａｂに示す。センサ本体部の刃側面を示す図６ａがセンサ取り付けブロックｂ１１の面であり、この図では基本的には平面であって、周辺部に接続用の２つのネジ穴１６、１６が設けられている。センサ本体部の柄側面を示す図６ｂが、センサ取り付けブロックａ１０の面であり、一部破断線で示されており、周縁部に２つの接続用のネジ穴１７，１７が設けられている。

刃側コネクター２０を図７、図８に示す。刃側コネクター２０は２つに分割されており、一方を図７に斜視図で示す。図６ａに示されるセンサ取り付けブロックｂの面に対向するフランジ２２を備え、メスの刃体の基部を固定する挟圧ブロック片ａ２１が設けられている。フランジには、センサ取り付けブロックｂに設けられたネジ穴１６，１６に対応するネジ穴２４，２４が２つ設けられている。また、フランジ中央部には角形に切り下欠きを形成し、メス後端部位置決め孔２３が設けられている。挟圧ブロック片ａ２１はメス後端部位置決め孔２３の縁から連続する凹部が形成され、該凹部にはネジ孔２５が設けられている。この挟圧ブロック片ａ２１は、他方の挟圧ブロック片ｂ２８と共同して、メス後端部を凹部に挿入して、ネジ止めすることによってメスの刃体を挟圧し、固定する機能を果たす。
図８にこのフランジ付きの一方の刃側コネクターについて、平面図（ａ）、側面図（ｂ）、正面図（ｃ）の３面を示す。図８（ｄ）（ｅ）には、他方の刃側コネクターである他方の挟圧ブロック片ｂ２８が示されている。この他方の挟圧ブロック片ｂ２８はセンサ取り付け用の挟圧ブロック片ｂそのものであり、メス後端部位置決め孔２３の残りの縁に連続する凹部が形成されている。この図示では、センサ取り付けブロックｂには、凹部にはネジ孔が設けられていないが、対象部に連通するネジ孔を設けることもできる。
また、挟圧ブロック片ａ、ｂの隅部には連通可能なネジ孔２６，２６，２７，２７が設けられ、両挟圧ブロック片ａ，ｂ同士をネジ止め連結する。

柄側のコネクター３０を図９に示す。柄側コネクター３０も刃側のコネクターと同様に２つの挟圧分割されているが、図９には一方を示し、他方は省略する。
図６（ｂ）に示すセンサ取り付けブロックａ１０の面に対向するフランジ３２を備え、該フランジ３２の中央部には、柄先端部位置決め孔３３を形成し、また、フランジ３２の周縁部にはセンサ取り付けブロックａ１０の面に形成されたネジ孔１５、１５に対向するネジ孔３５，３５が２つ設けられている。また、センサ取り付けブロックａ１０の面には柄先端部位置決め孔３３の半周に相当する凹部を連続して設け、この凹部に柄の先端側に設けたネジ孔を通して、連通するネジ孔３４を形成する。
この例においては、コネクターの厚みは、刃側、柄側とも６〜７ｍｍに製造することができた。

これらの各部品は組み立てられて図１に示す、メスタイプのツール型センサーに構成される。
まず、メスの刃体である作業具先端側Ｃは、一方の刃側コネクター２０に設けられたメス後端部位置決め孔２３にメス刃部４０の後端部を挿入して、挟圧ブロック片ａの凹部にメスの切削加工部を合わせて添わせてネジ止めし、更に、他方の刃側コネクター２８を併せて、刃側コネクターの隅部をネジ止めして、メス刃部４０とコネクターの結合を完成する。
一方、ほぼ同様の手順により、柄５０と柄側コネクター３０を接続する。
その後、先端側のコネクター及び柄側のコネクターをセンサ本体Ａとそれぞれネジ止めしてメスタイプのツール型センサ１を完成する。
コネクターのフランジを初めにセンサ本体とネジ止めした後に、メス刃部あるいは柄を接続する順番でも組立は可能である。
また、本例では、各部品をネジ止めする手段を採用したが、連結手段はこれに限るものではないが、遊びが無いようにしっかりとした加工と連結が正確なデータの取得には重要である。ネジ止めは、微妙な締め加減が調整できるので、適している。

以上は、典型的なメスについて説明してきた。手術に必要な器具はメスに限らないし、メスを一例にとっても、図１２に示すように、メスの種類、柄の種類が各種用いられる。なお、図１２は、フェザー安全剃刀株式会社製の外科用替え刃の例である。ここに示す以外にも、脳外科用、耳鼻咽喉科用、眼科用などそれぞれに応じたメスも必要になる。
これらのメスの種類に応じて、共通用のコネクターと連結部に併せて、メスの基部及び柄の先端部を切削加工して、取り替えて使用できるように、セットとして提供する。

〔参考例〕
参考例として筆記用具に関する６軸力覚センサ用把持型ツールについて説明する。
筆記具の柄は、大部分が円筒形で共通しており、把持部が共有可能であるので、柄側にはコネクターとなるフランジをあらかじめ作り込んだ例を示す。筆記具の柄は、太さが異なることもあるので、数種類を標準品として揃えることも可能である。指当て部のゴムクッションなどのバリエーションは、はめ込み型に準備することも可能である。
先端側は、鉛筆、ボールペン、ペン、毛筆などの種類がある。これらも、基本的には、柄の円筒に連続した円錐形の先端に筆記部が存在する。これらの筆先部は、円筒形部分を若干残して、これをコネクターの接続部とすることが可能である。ペンにおいても、万年筆タイプでないペン先をペン軸に着けて使用するタイプでは、同様に円筒の軸先を準備することで対応できる。
従って、本実施例では、コネクターは先端側のみ準備し、把持部側は把持部にあらかじめ固着したものを提案する。

図１３は、筆記具ツール先端部を除く分解斜視図であり、図１４はその組み立て図である。
Ａはセンサ本体部であり、把持部５５にはフランジ５１が設けられている。先端側は、雄ネジとフランジ６１を設けた先端側コネクター６０である。センサ本体Ａは、実施例１と同様の構成である。フランジとセンサ本体の連結は、ネジ止めを採用している。
図１５は、各種のペン先の例を示しており、鉛筆７１、シャープペン７２、ボールペン７３、ペン７４、毛筆７５である。これらのペン先の後端部にコネクターの雄ネジに螺合する雌ネジを形成することにより、接合することが可能となる。
この接合は、雄ネジと雌ネジの関係を逆にすることも可能である。また、螺合に限らず、コネクター側をパイプとし、ペン先をパイプに挿入する方法も採用することができる。
本例では、把持部のフランジから先端側コネクターの先端まで１３〜２０ｍｍに押さえることができたので、ペン先を１０〜２０ｍｍ確保しても十分に普通の筆記具の操作が可能である。

更に、詳細に把持部５０とコネクター６０について、図１６、１７に説明する。
図１６（ａ）は把持部５０のフランジの正面図である。フランジには、周縁部にネジ止め用のネジ孔が２つ形成されている。図１６（ｂ）は把持部５０の側面図であり、（ｃ）はその断面図である。本例では、中空として、通常の筆記具の柄の重量に近づけるようにしてある。長さは約１００ｍｍである。
図１７はペン先側のコネクター６０である。（ａ）はコネクター６０のフランジの正面図である。フランジには、周縁部にネジ止め用のネジ孔が２つ形成されている。（ｂ）は側面図であり、（ｃ）はその断面を示している。この例では、コネクターの全長は１０ｍｍであるが、雄ネジ部が５ｍｍであるので、センサ本体と併せて、約１５ｍｍがはじ不能部となるので、十分な操作性を確保できる。
これら複数のペン先と共通のペン軸を揃えることにより、バリエーションに富んだ筆記具タイプの６軸力覚センサ用把持型ツールを提供することができる。

実施例１に関する手術用メス型ツールを示す図 実施例１に関する手術用メス型ツールを増幅器に連結した状態図 センサ本体部Ａを示す図 手術用のメスの刃の例を示す図 手術用のメスの柄の例を示す図 センサ本体部の左右の接続面を現す図 刃側コネクターの一方の斜視図 刃側コネクターを示す図 柄側のコネクターの例を示す図 センサ取り付けブロック断面図 感知部の例を示す図 手術用のメスの例を示す図 参考例に関する筆記具ツールの分解斜視図を示す図 参考例 筆記具タイプツール センサ本体と把持部の結合を示す図 参考例の筆記具先端部例を示す図 筆記タイプツール用コネクター付き把持部の例を示す図 参考例に用いる先端側コネクターの例を示す図 全体概略を示す図

符号の説明

１ 手術用メスタイプのツール型センサ
２ ケーブル
３ 増幅器
１０ センサ取り付けブロックａ
１１ センサ取り付けブロックｂ
１２ 感知部
１３ ケーブル連結部
１４ 感知部収容凹部
１５ ケーブル端子取付孔
１６ ネジ穴
１７ ネジ穴
２０ 刃側コネクター
２１ 挟圧ブロック片ａ
２２ フランジ
２３ メス後端部位置決め孔
２４ ネジ穴
２５ ネジ孔
２６ ネジ孔
２７ ネジ孔
２８ 他方の挟圧ブロック片ｂ
３０ 柄側のコネクター
３２ フランジ
３３ 柄先端部位置決め孔
３４ ネジ孔
３５ ネジ孔
４０ メス刃部
５０ 手術用のメスの柄（把持部）
５１ フランジ
５５ 把持部
６０ 先端側コネクター
６１ フランジ

Claims (4)

1. 実際の手術用のメスを用いた操作情報をモーションキャプチャ用の力覚情報あるいはハプティックインタフェース用の力覚情報として入手するために用いる機器であって、
   センサ本体Ａと実際の手術用のメスの柄である把持部Ｂと実際の手術用のメスの刃部である作業部Ｃとから構成され、前記把持部Ｂと前記作業部Ｃがセンサ本体Ａに対して着脱自在に設けられた手術用のメスタイプの６軸力覚センサ用把持型ツールであって、
   センサ本体Ａは、６軸力覚センサが筐体に内蔵されており、該筐体には外部の３次元空間情報収集用のリンク機構に接続するための突起部と６軸力覚センサにより検出された情報を出力する情報ケーブルが取り付けられており、把持部Ｂを手指で持ち６軸力覚センサ用把持型ツールを操作して実対象物に対して操作したときに、前記作業部Ｃあるいは前記把持部Ｂに作用した力を把持部Ｂと作業部Ｃの間にある６軸力覚センサによって検出するものであり、
   この６軸力覚センサはモーションキャプチャ用の力覚センサあるいはハプティックインタフェース用の力覚センサとして機能するものであって、
   把持部Ｂ及び作業部Ｃは、センサ本体Ａに対して着脱可能な連結構造を有し、
   該連結構造は、把持部Ｂあるいは作業部Ｃとは別体のコネクターＤ、Ｅであって、
   把持部Ｂ及びは作業部Ｃは、作業の種類に応じて、複数備えられており、
   複数の把持部Ｂ及び作業部Ｃは共通の連結構造を設けることにより、複数の手作業具を付け替え可能とし、それぞれの操作データを収集可能となっており、
   該連結構造は、コネクターＤおよびＥには、センサ本体Ａの筐体に着脱可能に接続されるフランジを有し、
   把持部側のコネクターＤおよび作業部側のコネクターＥは、前記フランジを有する一方のブロック片とフランジを持たない他方のブロック片から構成され、
   該一方のブロック片には、フランジ中央部にメス後端部位置決め孔あるいはメスの柄先端部位置決め孔が設けられ、該位置決め孔の縁から連続して立ちがる凹部を備えており、他方の挟圧ブロック片には、前記一方の挟圧ブロック片に設けられた凹部に対向する位置に凹部が備えられており、メスの刃部の後端部あるいはメスの柄先端部を前記位置決め孔に挿入して両方の凹部を突き合わせた空間にメスの後端側をあるいはメスの柄先端側を収容して、ブロック片同士を結合して固定できる構造を有しており、
   前記複数種類備えられた把持部Ｂおよび作業部Ｃに該当するメスの刃部およびメスの柄は、メスの刃渡り部分に続く刃部の基端側およびメスの柄の先端側がコネクターの凹部に挿入可能な形状に成形されていること、
   を特徴とする６軸力覚センサ用把持型ツール。
2. メスが外科用であることを特徴とする請求項１記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。
3. メスが耳鼻咽喉科用であることを特徴とする請求項１記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。
4. メスが眼科用であることを特徴とする請求項１記載の６軸力覚センサ用把持型ツール。